零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質(zhi)：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理要求：
a. 固溶時效(xiao)處理性能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處高頻表面(mian)感應淬火，硬度(du)：45~50HRC;深度(du)：1~1.5mm。
1. 零件常見的(de)失效形式及(ji)應具備的(de)性能
活塞(sai)桿在工作時，承受高頻率的返復拉壓應力，易(yi)產(chan)生疲(pi)勞斷(duan)裂；外表面與密封材料四氟(fu)乙烯進行快速多次摩擦，一旦磨損嚴重，會引(yin)起介質(zhi)泄漏；其使用在含H2S成分的氣體介質(zhi)中，易(yi)遭受腐蝕(shi)。
因此，要求活塞(sai)桿具有耐腐蝕性、有較(jiao)好的(de)基體強度及外表面的(de)耐磨損(sun)性能。
2. 材料選(xuan)用原(yuan)則及熱(re)處理(li)方(fang)法選(xuan)擇(ze)
活塞(sai)桿選用馬氏體沉(chen)淀(dian)硬化不銹鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有(you)較好的(de)抗(kang)H2S腐(fu)蝕性能，可滿足使(shi)用需(xu)要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶(rong)和時效(xiao)處理，可以(yi)獲得要求(qiu)的(de)力學(xue)性能，保證活塞桿的(de)整體強度(du)。采(cai)用高(gao)頻表面感應淬火，可以(yi)保證工件表面的(de)硬(ying)度(du)，從(cong)而(er)提高(gao)耐磨性能和抗疲勞(lao)性能。
3. 零件主要加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序
鍛(duan)造(zao)－過時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理（A)-粗加工－固溶(rong)處(chu)(chu)理（B)-機(ji)加工－時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理（C)-檢(jian)查(cha)性(xing)能－機(ji)加工－高頻表面淬(cui)火、回火（D)-磨(mo)加工－修整(zheng)－檢(jian)查(cha)。
4. 熱處理(li)工藝(yi)分(fen)析及應注意問題
a. 過(guo)時效(xiao)處理(li)
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經(jing)鍛造冷(leng)卻后，有較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)應(ying)(ying)力(li)和較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的(de)硬度，不便(bian)于(yu)(yu)機械加工，組織中具有較(jiao)(jiao)(jiao)大(da)的(de)合金元(yuan)素過(guo)(guo)飽(bao)和度，看定性較(jiao)(jiao)(jiao)差。所以，對鍛件(jian)應(ying)(ying)進行(xing)過(guo)(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)（即高(gao)于(yu)(yu)正常(chang)時(shi)效(xiao)(xiao)溫度的(de)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)）。通(tong)過(guo)(guo)過(guo)(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)，基(ji)體中的(de)合金元(yuan)素充分出(chu)，析出(chu)質點長大(da)，使組織處(chu)于(yu)(yu)穩定狀(zhuang)態，鍛件(jian)硬度達到較(jiao)(jiao)(jiao)低包度，應(ying)(ying)力(li)基(ji)本消除，便(bian)于(yu)(yu)機械加工，并為固溶處(chu)理(li)作好(hao)組織準備。具體工藝見圖8-8。
經研(yan)究和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時效(xiao)，將獲得最低(di)的(de)硬度，溫度再提(ti)高，冷卻后的(de)組織(zhi)中(zhong)可(ke)能(neng)因產生馬氏體組織(zhi)而提(ti)高硬度并降低(di)了組織(zhi)穩定(ding)性。過(guo)時效(xiao)的(de)保溫時間(jian)應適當長一(yi)些，以保證析出(chu)相充分析出(chu)。過(guo)時效(xiao)處理可(ke)采(cai)用空(kong)冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經過(guo)過(guo)時效(xiao)處理后，硬度一(yi)般不大于280HB。
b. 固溶處理
固溶處理(li)是馬氏(shi)體沉淀硬化不銹(xiu)鋼強化的重要(yao)環(huan)節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固(gu)溶處理工藝見(jian)圖8-9。將鋼加熱(re)到(dao)1040℃時，鋼中的(de)鉻、鎳、鈮、銅等(deng)合金元(yuan)素充(chong)分地固(gu)溶在奧氏體基(ji)體中，再(zai)以(yi)(yi)較(jiao)快的(de)速度冷卻，這(zhe)些元(yuan)素便以(yi)(yi)過(guo)飽(bao)和狀(zhuang)態保留在基(ji)體組織中，在以(yi)(yi)后的(de)時效過(guo)程(cheng)中析(xi)出并使鋼得到(dao)強化。固(gu)溶處理用水冷卻似乎更好一些，但曾發生(sheng)過(guo)固(gu)溶水冷產生(sheng)裂(lie)紋(wen)的(de)事例，這(zhe)個(ge)活塞桿的(de)有效截面(mian)不大(da)，用油冷完全可以(yi)(yi)滿足要求。
c. 時效處理
時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)是馬氏體(ti)(ti)沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)(bu)銹鋼強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)又一個關鍵工序(xu)。通(tong)過時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)，使在固溶(rong)處(chu)理(li)(li)時(shi)(shi)過飽(bao)和(he)溶(rong)于奧氏體(ti)(ti)中的(de)合金元素，特別(bie)是銅、鈮以(yi)質點形(xing)式充分析(xi)出，使鋼得到(dao)強(qiang)(qiang)化(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼，依據對(dui)強(qiang)(qiang)度(du)等級(ji)要求的(de)不(bu)(bu)同，常(chang)有幾種不(bu)(bu)同的(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)，根據活塞桿強(qiang)(qiang)度(du)和(he)力學性能的(de)要求，采用610℃加熱溫(wen)度(du)是合適的(de)，一般時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)的(de)保(bao)溫(wen)時(shi)(shi)間不(bu)(bu)低(di)于4h,以(yi)保(bao)證析(xi)出相的(de)充分析(xi)出，達到(dao)最佳的(de)強(qiang)(qiang)化(hua)效(xiao)(xiao)果。具體(ti)(ti)工藝(yi)見(jian)圖(tu)8-10。
這(zhe)里將(jiang)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)和時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)分開敘述，而沒(mei)有(you)像(xiang)馬氏體不銹鋼(gang)調質那(nei)樣(yang)，將(jiang)淬火和回(hui)火同時(shi)(shi)(shi)(shi)敘述，是(shi)想說明(ming)一(yi)(yi)個問題，對于馬氏體沉淀(dian)硬(ying)(ying)化不銹鋼(gang)，固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)直接進行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，還(huan)是(shi)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)進行(xing)(xing)(xing)機加(jia)工(gong)再進行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，這(zhe)可根據(ju)零部件特(te)征(zheng)及要求(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)度(du)來考慮。例如(ru)，如(ru)果要求(qiu)(qiu)(qiu)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)強度(du)等級高，即經固(gu)(gu)溶(rong)(rong)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)高，則最好在固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)具有(you)較低硬(ying)(ying)度(du)的(de)(de)(de)情況下進行(xing)(xing)(xing)機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)，把大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)量(liang)(liang)完成(cheng)，在留有(you)極(ji)少量(liang)(liang)的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)余量(liang)(liang)條件下進行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因為時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)硬(ying)(ying)度(du)很高，難以進行(xing)(xing)(xing)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)。若采(cai)用這(zhe)種程序(xu)，需注意的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個商題是(shi)，一(yi)(yi)旦時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)性能達不到要求(qiu)(qiu)(qiu)，則無法(fa)再重新進行(xing)(xing)(xing)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因為加(jia)工(gong)余量(liang)(liang)少，滿足不了固(gu)(gu)溶(rong)(rong)變形的(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)(qiu)。解決這(zhe)種問題的(de)(de)(de)辦法(fa)，可以在固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)對試件進行(xing)(xing)(xing)模(mo)擬時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，先確認工(gong)件時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)性能水平。
另一(yi)種(zhong)(zhong)情況(kuang)是要求的(de)時(shi)效處理(li)后(hou)的(de)強度(du)等級較低，硬(ying)度(du)低于(yu)固溶(rong)處理(li)后(hou)的(de)硬(ying)度(du)，則(ze)可在工(gong)件(jian)固溶(rong)處理(li)后(hou)直接進(jin)行時(shi)效處理(li)，再進(jin)行機械加工(gong)，這不但能提(ti)高加工(gong)效率，而(er)且還減少了冷熱工(gong)序間的(de)周轉次(ci)數(shu)，方便生產(chan)。如果采用(yong)這種(zhong)(zhong)程序，最好在機械加工(gong)后(hou)進(jin)行一(yi)次(ci)低于(yu)時(shi)效溫度(du)的(de)消除(chu)應力(li)處理(li)。
d. 高頻表面淬火
活塞桿高頻(pin)表面淬(cui)火部位是(shi)在外圓表面，圖8-7所示的長度約1600mm的部位。采(cai)用連續加熱淬(cui)火方式。工件旋轉，感應器加熱并(bing)同時噴水冷卻。
感(gan)應(ying)器選擇：選用外(wai)圓連續加熱(re)淬火感(gan)應(ying)器。感(gan)應(ying)器內孔直徑為(wei)(wei)110mm,與(yu)工件外(wai)表面間隙2.5mm,感(gan)應(ying)器高(gao)度為(wei)(wei)7mm。
加熱(re)溫度：1060~1080℃。
工(gong)件淬火長度總加熱時(shi)間：460s(工(gong)件相(xiang)對感應器(qi)移(yi)動(dong)速(su)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：480℃,保溫2h,空冷。
活塞桿采(cai)用0Cr17Ni4Cu4Nb馬(ma)氏體沉淀(dian)硬化不(bu)銹(xiu)鋼，高頻表(biao)面淬(cui)火采(cai)用水冷卻不(bu)必擔(dan)心淬(cui)火裂紋，其原因參見3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼軸套高頻表(biao)面淬(cui)火相(xiang)關內(nei)容(rong)。
活(huo)塞桿(gan)(gan)高頻表(biao)面淬火(huo)(huo)硬度檢(jian)查可用表(biao)面洛氏硬度計或里(li)氏硬度計。如果還要檢(jian)查淬硬深度或金相組織，則應采用一定長度的與活(huo)塞桿(gan)(gan)淬火(huo)(huo)處外(wai)圓相同(tong)(tong)尺寸(cun)的試件，該試件應與實際工(gong)件進行相同(tong)(tong)的熱處理過程(cheng)和相同(tong)(tong)的高頻淬火(huo)(huo)方(fang)法。
