零件(jian)名稱：不(bu)銹鋼平衡套，見(jian)圖8-4.
材質(zhi)：3Cr13不銹鋼
熱(re)處理要(yao)求。
a. 調(diao)質硬(ying)度：241~285HB.
b. Φ105內(nei)孔離子滲氨。硬度(du)(du)≥650HV;深度(du)(du)≥0.3mm.
c. A面高頻感應加熱淬火硬度(du)，50~56HRC;深度(du)1~1.5mm.
1. 零件常見的(de)失效形式及(ji)應(ying)具備的(de)性能
平(ping)衡(heng)(heng)(heng)套是用(yong)以平(ping)衡(heng)(heng)(heng)軸向力的(de)重要(yao)功能(neng)(neng)件，長期在180℃左(zuo)右(you)具有(you)(you)一定(ding)腐蝕性能(neng)(neng)的(de)水介質中工作，內孔與軸套有(you)(you)0.3mm的(de)左(zuo)右(you)間隙(xi)，A面(mian)與平(ping)衡(heng)(heng)(heng)盤(pan)正(zheng)常時有(you)(you)0.06~0.07mm的(de)間隙(xi)。在設備啟動(dong)、停轉時，內孔及A面(mian)有(you)(you)可(ke)能(neng)(neng)與對(dui)應件接觸而磨(mo)(mo)損，又(you)有(you)(you)高溫高速(su)水流(liu)動(dong)沖刷，可(ke)能(neng)(neng)被(bei)沖蝕。一旦出現被(bei)磨(mo)(mo)損或(huo)沖蝕，將對(dui)設備的(de)性能(neng)(neng)產生很大的(de)影響。
因此，除要(yao)求平衡套有(you)一定(ding)的(de)耐腐蝕性(xing)(xing)，一定(ding)的(de)基體強度(du)外，尤(you)其要(yao)求內孔及A面具有(you)較(jiao)高的(de)耐磨損、耐沖刷性(xing)(xing)能，即(ji)應具有(you)較(jiao)高的(de)硬度(du)。
2. 材料(liao)選(xuan)用原則及熱處(chu)理方法(fa)選(xuan)擇
平衡套(tao)采(cai)用(yong)3Cr13馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)鍛(duan)件。3Cr13 鋼(gang)具有(you)(you)一定的耐腐蝕性，可(ke)勝任在高(gao)(gao)溫水中的工(gong)(gong)作。3Cr13鋼(gang)可(ke)以(yi)通過(guo)調質處理(li)(li)提(ti)高(gao)(gao)整體強度(du)，又可(ke)通過(guo)高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)感應淬(cui)(cui)火(huo)、離子(zi)(zi)滲氮(dan)等表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)熱處理(li)(li)方(fang)法提(ti)高(gao)(gao)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)硬度(du)和(he)耐磨性。Φ105mm內孔(kong)高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)淬(cui)(cui)火(huo)難度(du)大，采(cai)用(yong)離子(zi)(zi)滲氮(dan)，硬化(hua)層(ceng)雖然較薄，但可(ke)滿(man)足(zu)要(yao)(yao)求。而A面(mian)(mian)(mian)(mian)需要(yao)(yao)有(you)(you)較厚(hou)的硬化(hua)層(ceng)，且用(yong)高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)淬(cui)(cui)火(huo)方(fang)便(bian)可(ke)行，比離子(zi)(zi)滲氮(dan)硬層(ceng)厚(hou)，故采(cai)用(yong)高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)淬(cui)(cui)火(huo)。通過(guo)上述熱處理(li)(li)手段，完(wan)全可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)工(gong)(gong)件的使用(yong)功(gong)能(neng)要(yao)(yao)求。
3. 零(ling)件主要加工(gong)工(gong)序(xu)
鍛造－退火（A)-粗加(jia)工－調質（B)-機加(jia)工－高溫(wen)時效（C)-加(jia)工（離子滲氮的(de)內孔(kong)加(jia)工到尺寸，A表面(mian)留(liu) 0.2mm磨量）－離子滲氮（D)-A面(mian)表面(mian)淬(cui)火、回火（E)-磨A面(mian)－清(qing)理(li)－檢查。
4. 熱處理工(gong)藝分析及(ji)注意問題
a. 退(tui)火(huo)
見軸(zhou)套退火(huo)
b. 調質(zhi)
見軸套(tao)調質
c. 高溫時效
高(gao)溫時效的目的是為了(le)較徹底地消除或減少(shao)以前各(ge)加工工序產生的應力，即保證零(ling)件滲氮(dan)前不(bu)存在較大(da)的應力，防止零(ling)件滲氮(dan)時產生變形，實質上(shang)，高(gao)溫時效是作(zuo)為離(li)子滲氮(dan)前的預處理工序。
高溫時效(xiao)工藝見圖8-5.
高(gao)溫時效溫度(du)(du)的選(xuan)定(ding)(ding)原則是，低于調質回火溫度(du)(du)以下20~40℃,高(gao)于離(li)子滲氨(an)溫度(du)(du)。根據平衡套零件(jian)的調質工藝(yi)和(he)離(li)子滲氮工藝(yi)，確定(ding)(ding)高(gao)溫時效溫度(du)(du)為580~600℃,這樣，既可保(bao)持調質硬度(du)(du)和(he)強度(du)(du)基(ji)本不變，還可使零件(jian)具有(you)保(bao)證離(li)子滲氨(an)時無(wu)殘余應力的基(ji)本要求。
高溫(wen)時效(xiao)采用爐(lu)冷至400℃以下出爐(lu)，以盡量減(jian)少零件產(chan)生新的(de)應力。
d. 離子滲氮(dan)
該平衡(heng)套(tao)用100kV離(li)子滲氮爐處理，爐的有效空間約為ф600x1200(mm).
滲(shen)(shen)氮(dan)溫度選定為(wei)540~560℃,這個溫度是3Cr13馬(ma)氏(shi)體不銹鋼可滲(shen)(shen)氮(dan)的(de)中下限溫度，主要考慮了平(ping)衡套根據(ju)調(diao)質回火溫度確定的(de)高(gao)溫時(shi)效溫度為(wei)580~560℃,離子滲(shen)(shen)氮(dan)溫度應(ying)低于高(gao)溫時(shi)效溫度。具體工藝見圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬于高合金元素材料，滲氮速度偏慢，所以，應(ying)采(cai)用較長(chang)的(de)保溫(wen)時(shi)間。
平(ping)衡(heng)套屬薄壁易變(bian)形件，應適當控制(zhi)升(sheng)溫、降(jiang)溫速度和出爐溫度，以保證零件具有較小的應力和滲(shen)氨(an)時的較小變(bian)形度。低于(yu)100℃出爐，還(huan)可保證零件表(biao)面不出現氧化而呈銀白色。
在實際操作中，控制(zhi)為較小的電流和電壓，實現較慢的升溫速度。
根據使用設備的容積(ji)及實(shi)際裝(zhuang)爐量(liang)、工件有效(xiao)表面積(ji)等(deng)因素(su)，采(cai)用0.3m/h的氨氣(qi)供給量(liang)。
該平衡(heng)套滲氮內(nei)孔為Φ105mm,高(gao)度為115mm,如此(ci)徑高(gao)比的(de)內(nei)孔滲氮不必(bi)在(zai)孔內(nei)施加輔助陽極，也(ye)可獲(huo)得滿(man)意(yi)的(de)滲氮效果。
該零件(jian)(jian)的(de)設(she)計(ji)(ji)條件(jian)(jian)只(zhi)要求內(nei)孔(kong)離(li)子(zi)滲(shen)氮(dan)(dan)，但只(zhi)內(nei)孔(kong)滲(shen)氮(dan)(dan)時，大量非(fei)滲(shen)氮(dan)(dan)面(mian)需屏蔽或采取其他(ta)防滲(shen)氮(dan)(dan)措(cuo)施，不僅增加了操作(zuo)的(de)復雜(za)性，還(huan)增加了處理成本。而(er)其他(ta)面(mian)離(li)子(zi)滲(shen)氮(dan)(dan)對使用并無(wu)不利(li)影響，只(zhi)是在冷加工(gong)工(gong)藝上適當考慮即可。經設(she)計(ji)(ji)人員同意(yi)，實際滲(shen)氮(dan)(dan)時是全部滲(shen)氮(dan)(dan)。
設計要求高(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)感應淬(cui)火(huo)的A面(mian)，經(jing)離子滲(shen)氮后(hou)再(zai)進行(xing)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)，不但(dan)對高(gao)(gao)(gao)頻(pin)處理效果和質量無(wu)不利(li)(li)影響，反(fan)而有(you)積極(ji)的作用(yong)，因為(wei)工件表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)滲(shen)氮后(hou)，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)富集(ji)了高(gao)(gao)(gao)濃(nong)度(du)的氮元素，經(jing)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)后(hou)，獲得富氮的馬氏體(ti)(ti)組(zu)織，使馬氏體(ti)(ti)更(geng)均勻、更(geng)細，具有(you)更(geng)高(gao)(gao)(gao)的硬度(du)，對提高(gao)(gao)(gao)使用(yong)功能更(geng)有(you)利(li)(li)。先離子滲(shen)氮再(zai)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)，這是(shi)常采用(yong)的所(suo)謂“表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)復合熱(re)處理”的方法(fa)之一。
平衡套離子滲氮后的硬度檢(jian)查可(ke)以在工件可(ke)檢(jian)面(mian)上(shang)進(jin)行，也可(ke)用(yong)同材質(zhi)、同狀態(tai)、同爐(lu)處(chu)理的試(shi)塊(kuai)進(jin)行。如果檢(jian)查滲氮深(shen)度或金相組織，則必須(xu)在同爐(lu)試(shi)塊(kuai)上(shang)進(jin)行。
離子滲(shen)氮滲(shen)層較(jiao)淺，進行硬度檢驗時應采用負荷不(bu)大于9.8N的硬度檢測設備。
e. 高頻表面(mian)淬(cui)火
平衡套高頻表(biao)面(mian)淬(cui)(cui)火(huo)部位是(shi)內徑(jing)為180mm、外徑(jing)為220mm的(de)圓(yuan)環表(biao)面(mian)，即圖(tu)中的(de)A面(mian)。采用連(lian)續加熱淬(cui)(cui)火(huo)方式(shi)，工件(jian)旋轉，感應(ying)器加熱并同時噴水冷卻。
感(gan)(gan)應(ying)器選(xuan)擇：選(xuan)用指(zhi)型連續加熱(re)(re)淬火感(gan)(gan)應(ying)器，感(gan)(gan)應(ying)器有效加熱(re)(re)冷卻長度(du)與A面(mian)寬(kuan)度(du)（即(ji)圓環面(mian)寬(kuan)度(du)）相同(tong)，應(ying)為20mm,感(gan)(gan)應(ying)器加熱(re)(re)部分的(de)寬(kuan)度(du)為7mm。
加熱溫(wen)度：1080~1100℃。
工(gong)件總(zong)加熱時(shi)間(jian)約為(wei)135s(即(ji)工(gong)件旋轉一周(zhou)時(shi)間(jian)約為(wei)135s)
淬火(huo)冷卻：噴(pen)水冷卻。
回火：200~240℃,保(bao)溫(wen)1~1.5h.
如果設備(bei)功率足夠大，也可同時加熱淬(cui)火，采用(yong)圓(yuan)環(huan)形平面感應器(qi)加熱，浸水冷卻。
采用(yong)同時加熱淬火(huo)方(fang)法可防(fang)止(zhi)(zhi)采用(yong)連續加熱淬火(huo)方(fang)法時在淬火(huo)面頭尾(wei)銜接處的軟帶，但對感應(ying)器平(ping)行(xing)度(du)的要求更嚴格。平(ping)面感應(ying)加熱時，應(ying)注意(yi)防(fang)止(zhi)(zhi)邊(bian)緣部分的過熱和裂(lie)紋(wen)，需(xu)要在選用(yong)和制造感應(ying)器時予(yu)以考(kao)慮(lv)。
平衡(heng)套(tao)也是3Cr13馬氏體不銹(xiu)鋼，所以(yi)，有關高頻(pin)表(biao)面(mian)淬火的注意事項參照軸套(tao)高頻(pin)表(biao)面(mian)淬火的有關說明(ming)。
