零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理(li)要求：
a. 固溶時效處(chu)理性能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處高頻表面感應淬火，硬(ying)度：45~50HRC;深(shen)度：1~1.5mm。
1. 零件常(chang)見的失(shi)效形式及應具(ju)備的性能
活(huo)塞桿在(zai)工作時，承(cheng)受(shou)高頻率的返復拉壓應力，易產生疲勞斷裂；外表(biao)面(mian)與密封(feng)材料四氟乙烯進行(xing)快速多次(ci)摩擦(ca)，一旦磨損嚴重，會引起介(jie)質泄漏；其(qi)使(shi)用在(zai)含H2S成分的氣(qi)體介(jie)質中，易遭(zao)受(shou)腐蝕。
因此(ci)，要求(qiu)活塞桿具有(you)耐腐蝕性、有(you)較好的基體(ti)強度(du)及(ji)外(wai)表面的耐磨損性能(neng)。
2. 材料選用原(yuan)則及熱處(chu)理方(fang)法選擇
活塞桿選用馬氏體沉淀硬(ying)化不銹鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材(cai)料具有較(jiao)好的(de)抗H2S腐蝕性能，可(ke)滿足使用需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶和(he)時效處理(li)，可以(yi)獲(huo)得要求的(de)力學性能(neng)，保證活塞桿的(de)整體強度。采用高(gao)頻(pin)表(biao)面感應(ying)淬火，可以(yi)保證工件表(biao)面的(de)硬度，從而提高(gao)耐磨性能(neng)和(he)抗(kang)疲勞性能(neng)。
3. 零件主(zhu)要加工工序
鍛造－過時效(xiao)處理（A)-粗(cu)加(jia)(jia)工(gong)－固溶(rong)處理（B)-機加(jia)(jia)工(gong)－時效(xiao)處理（C)-檢(jian)查(cha)性(xing)能－機加(jia)(jia)工(gong)－高頻表面淬(cui)火、回火（D)-磨加(jia)(jia)工(gong)－修整－檢(jian)查(cha)。
4. 熱處理工藝(yi)分(fen)析及應注意問題(ti)
a. 過時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件(jian)經鍛(duan)造冷卻后，有較(jiao)大(da)的應(ying)力和較(jiao)高(gao)的硬度(du)，不便于機械(xie)加(jia)工，組織中具(ju)有較(jiao)大(da)的合(he)金(jin)元(yuan)素(su)過飽和度(du)，看(kan)定(ding)性較(jiao)差。所以(yi)，對(dui)鍛(duan)件(jian)應(ying)進行(xing)過時效(xiao)處(chu)理(li)（即高(gao)于正(zheng)常時效(xiao)溫度(du)的時效(xiao)處(chu)理(li)）。通(tong)過過時效(xiao)處(chu)理(li)，基體中的合(he)金(jin)元(yuan)素(su)充分出，析出質點長大(da)，使組織處(chu)于穩定(ding)狀(zhuang)態(tai)，鍛(duan)件(jian)硬度(du)達到較(jiao)低(di)包度(du)，應(ying)力基本消除，便于機械(xie)加(jia)工，并為固溶處(chu)理(li)作好(hao)組織準備。具(ju)體工藝見圖8-8。
經研(yan)究和實(shi)踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)在630~640℃時(shi)(shi)效，將獲得(de)最低的(de)硬(ying)度，溫度再提(ti)高(gao)，冷(leng)卻后的(de)組織(zhi)(zhi)中可(ke)能因產生馬氏體組織(zhi)(zhi)而(er)提(ti)高(gao)硬(ying)度并降低了組織(zhi)(zhi)穩定性。過(guo)時(shi)(shi)效的(de)保(bao)(bao)溫時(shi)(shi)間應適當長一些(xie)，以保(bao)(bao)證析(xi)出(chu)相充分析(xi)出(chu)。過(guo)時(shi)(shi)效處(chu)理(li)可(ke)采用(yong)空冷(leng)。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件經過(guo)過(guo)時(shi)(shi)效處(chu)理(li)后，硬(ying)度一般不大于280HB。
b. 固溶(rong)處理(li)
固溶處理(li)是馬氏體沉淀硬化不(bu)銹(xiu)鋼強化的(de)重要環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活(huo)塞桿(gan)固(gu)溶(rong)處理(li)工藝見(jian)圖8-9。將鋼(gang)加熱(re)到1040℃時(shi)，鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)鉻、鎳、鈮、銅(tong)等合金元素充分地固(gu)溶(rong)在(zai)奧氏體(ti)基體(ti)中(zhong)(zhong)，再(zai)以(yi)較快的(de)速度冷卻(que)，這些元素便以(yi)過飽和狀態保(bao)留(liu)在(zai)基體(ti)組織中(zhong)(zhong)，在(zai)以(yi)后的(de)時(shi)效過程(cheng)中(zhong)(zhong)析出并使鋼(gang)得到強化。固(gu)溶(rong)處理(li)用水冷卻(que)似乎(hu)更好一些，但曾發(fa)生過固(gu)溶(rong)水冷產生裂紋(wen)的(de)事例，這個活(huo)塞桿(gan)的(de)有效截面(mian)不大，用油冷完全(quan)可以(yi)滿足要求。
c. 時(shi)效處理
時(shi)效(xiao)(xiao)處理是馬氏體(ti)(ti)沉(chen)淀硬化不(bu)銹鋼強(qiang)(qiang)(qiang)化的(de)(de)又一個(ge)關鍵(jian)工序。通過時(shi)效(xiao)(xiao)處理，使(shi)在固溶處理時(shi)過飽(bao)和溶于奧氏體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)合金元(yuan)素，特(te)別是銅、鈮以質點形式充分析出，使(shi)鋼得到(dao)(dao)強(qiang)(qiang)(qiang)化。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼，依(yi)據(ju)對(dui)強(qiang)(qiang)(qiang)度等級要求(qiu)(qiu)的(de)(de)不(bu)同(tong)，常有幾種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)(de)時(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度，根(gen)據(ju)活塞(sai)桿強(qiang)(qiang)(qiang)度和力學性(xing)能的(de)(de)要求(qiu)(qiu)，采(cai)用610℃加(jia)熱溫(wen)度是合適的(de)(de)，一般時(shi)效(xiao)(xiao)的(de)(de)保溫(wen)時(shi)間不(bu)低于4h,以保證(zheng)析出相(xiang)的(de)(de)充分析出，達到(dao)(dao)最佳的(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)化效(xiao)(xiao)果。具體(ti)(ti)工藝見圖8-10。
這(zhe)里將固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)和(he)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)分開敘(xu)述，而沒有(you)像馬氏(shi)體不(bu)銹鋼調質那樣，將淬火(huo)和(he)回(hui)火(huo)同時(shi)(shi)(shi)敘(xu)述，是想說明一個問題，對于馬氏(shi)體沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼，固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)直接進(jin)行時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，還是固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)進(jin)行機加(jia)工(gong)(gong)再(zai)進(jin)行時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，這(zhe)可根(gen)據零部(bu)件(jian)特征(zheng)及(ji)要(yao)(yao)求的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)度(du)來考(kao)慮。例如，如果(guo)要(yao)(yao)求時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)強(qiang)度(du)等級高，即(ji)經固溶(rong)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)硬(ying)度(du)高，則(ze)最好在(zai)固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)具(ju)有(you)較低硬(ying)度(du)的(de)(de)情況(kuang)下進(jin)行機械加(jia)工(gong)(gong)，把大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)機械加(jia)工(gong)(gong)量(liang)(liang)完成(cheng)，在(zai)留(liu)有(you)極少(shao)量(liang)(liang)的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)余量(liang)(liang)條件(jian)下進(jin)行時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因為(wei)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)硬(ying)度(du)很高，難以(yi)進(jin)行大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)機械加(jia)工(gong)(gong)。若采用這(zhe)種程序，需(xu)注(zhu)意的(de)(de)一個商題是，一旦時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)性(xing)能(neng)達(da)不(bu)到要(yao)(yao)求，則(ze)無(wu)法再(zai)重新進(jin)行固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因為(wei)加(jia)工(gong)(gong)余量(liang)(liang)少(shao)，滿(man)足不(bu)了(le)固溶(rong)變形(xing)的(de)(de)要(yao)(yao)求。解決這(zhe)種問題的(de)(de)辦法，可以(yi)在(zai)固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)對試件(jian)進(jin)行模擬時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，先確(que)認(ren)工(gong)(gong)件(jian)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)性(xing)能(neng)水平(ping)。
另一種(zhong)情況是要(yao)求(qiu)的時效(xiao)處理(li)后(hou)的強度等(deng)級較低(di)，硬(ying)度低(di)于(yu)固溶(rong)處理(li)后(hou)的硬(ying)度，則可在(zai)工(gong)(gong)件固溶(rong)處理(li)后(hou)直接進行時效(xiao)處理(li)，再進行機械(xie)加工(gong)(gong)，這不但能(neng)提(ti)高加工(gong)(gong)效(xiao)率，而且還減少了冷熱工(gong)(gong)序(xu)間(jian)的周轉次數，方便生產。如果(guo)采用這種(zhong)程序(xu)，最好在(zai)機械(xie)加工(gong)(gong)后(hou)進行一次低(di)于(yu)時效(xiao)溫度的消(xiao)除應力處理(li)。
d. 高頻表面淬火
活塞桿高頻表面淬火部位是在(zai)外圓(yuan)表面，圖(tu)8-7所示的長度約1600mm的部位。采(cai)用連續加熱淬火方式。工件旋(xuan)轉，感應器加熱并同時噴水冷卻。
感應器選擇：選用外圓連(lian)續(xu)加(jia)熱淬火感應器。感應器內孔直徑(jing)為(wei)110mm,與工(gong)件外表面間隙2.5mm,感應器高度為(wei)7mm。
加熱溫度：1060~1080℃。
工件(jian)淬火長(chang)度總(zong)加(jia)熱時間：460s(工件(jian)相對(dui)感應器移動速度約為3.5mm/s).
工件旋轉速度(du)：40~50r/min.
淬火冷卻(que)：噴水冷卻(que)。
回火(huo)：480℃,保溫2h,空冷(leng)。
活塞桿采用(yong)0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀硬化(hua)不銹鋼(gang)，高(gao)頻表(biao)面(mian)淬火采用(yong)水冷卻不必擔心淬火裂紋，其原因參見3Cr13不銹鋼(gang)軸套高(gao)頻表(biao)面(mian)淬火相關內容。
活塞(sai)桿高頻表(biao)面淬(cui)火硬(ying)(ying)(ying)度(du)檢(jian)查可用表(biao)面洛氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)計或里氏硬(ying)(ying)(ying)度(du)計。如果還要檢(jian)查淬(cui)硬(ying)(ying)(ying)深度(du)或金相組織，則應(ying)采用一定長度(du)的(de)(de)(de)與活塞(sai)桿淬(cui)火處(chu)(chu)外圓(yuan)相同尺寸的(de)(de)(de)試件，該試件應(ying)與實際工件進行相同的(de)(de)(de)熱處(chu)(chu)理過程和相同的(de)(de)(de)高頻淬(cui)火方法(fa)。
