零(ling)件名稱：不銹鋼平衡套(tao)，見圖8-4.
材質：3Cr13不銹(xiu)鋼
熱處理要求。
a. 調質(zhi)硬度(du)：241~285HB.
b. Φ105內(nei)孔離子滲氨(an)。硬度≥650HV;深度≥0.3mm.
c. A面高頻(pin)感應加(jia)熱淬(cui)火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零(ling)件常見的失效形式及應具備的性能
平衡套是(shi)用以平衡軸向(xiang)力的重要功能(neng)件，長(chang)期在180℃左右具有(you)一定腐蝕(shi)性(xing)能(neng)的水介(jie)質中(zhong)工(gong)作(zuo)，內孔與(yu)軸套有(you)0.3mm的左右間隙(xi)，A面(mian)與(yu)平衡盤(pan)正(zheng)常時(shi)有(you)0.06~0.07mm的間隙(xi)。在設備啟動(dong)、停轉時(shi)，內孔及(ji)A面(mian)有(you)可能(neng)與(yu)對應件接觸(chu)而磨(mo)損，又(you)有(you)高溫(wen)高速水流動(dong)沖(chong)刷，可能(neng)被(bei)沖(chong)蝕(shi)。一旦出現被(bei)磨(mo)損或沖(chong)蝕(shi)，將對設備的性(xing)能(neng)產生(sheng)很大(da)的影(ying)響。
因此，除要(yao)求平衡套有(you)一定的耐腐蝕性(xing)，一定的基體強(qiang)度外，尤(you)其要(yao)求內孔(kong)及A面具有(you)較(jiao)高的耐磨(mo)損、耐沖刷(shua)性(xing)能(neng)，即應具有(you)較(jiao)高的硬度。
2. 材料選用原則及熱處(chu)理方法選擇(ze)
平(ping)衡套采(cai)用(yong)(yong)(yong)3Cr13馬氏(shi)體不(bu)銹鋼鍛件。3Cr13 鋼具有一定的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)，可勝任(ren)在高溫水中的(de)工作。3Cr13鋼可以通(tong)過調質處(chu)理提(ti)高整體強(qiang)度(du)(du)，又可通(tong)過高頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)感(gan)應淬(cui)火(huo)、離子(zi)(zi)滲氮等表(biao)面(mian)(mian)(mian)熱(re)處(chu)理方法提(ti)高表(biao)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度(du)(du)和耐磨性(xing)。Φ105mm內孔(kong)高頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)淬(cui)火(huo)難(nan)度(du)(du)大，采(cai)用(yong)(yong)(yong)離子(zi)(zi)滲氮，硬(ying)化層雖然(ran)較薄，但可滿足要(yao)求(qiu)(qiu)。而A面(mian)(mian)(mian)需要(yao)有較厚(hou)的(de)硬(ying)化層，且用(yong)(yong)(yong)高頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)淬(cui)火(huo)方便可行，比離子(zi)(zi)滲氮硬(ying)層厚(hou)，故(gu)采(cai)用(yong)(yong)(yong)高頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)淬(cui)火(huo)。通(tong)過上述熱(re)處(chu)理手(shou)段，完(wan)全(quan)可以滿足工件的(de)使用(yong)(yong)(yong)功能(neng)要(yao)求(qiu)(qiu)。
3. 零件主要(yao)加(jia)工工序(xu)
鍛造－退火(huo)（A)-粗加工(gong)－調質（B)-機加工(gong)－高溫時效(xiao)（C)-加工(gong)（離(li)子滲氮(dan)的內孔加工(gong)到尺寸，A表面留 0.2mm磨量）－離(li)子滲氮(dan)（D)-A面表面淬火(huo)、回火(huo)（E)-磨A面－清理(li)－檢查。
4. 熱處(chu)理工藝分析及(ji)注(zhu)意問題
a. 退火
見軸套(tao)退火
b. 調(diao)質
見(jian)軸(zhou)套調質(zhi)
c. 高(gao)溫時(shi)效
高溫時效的(de)目的(de)是(shi)為了(le)較(jiao)徹底地消除(chu)或減少以(yi)前(qian)各加工工序產生(sheng)的(de)應力，即(ji)保證(zheng)零(ling)件(jian)滲氮前(qian)不存在(zai)較(jiao)大的(de)應力，防止零(ling)件(jian)滲氮時產生(sheng)變形，實質(zhi)上，高溫時效是(shi)作(zuo)為離子滲氮前(qian)的(de)預處理工序。
高溫(wen)時效工藝見圖8-5.
高溫(wen)(wen)時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)選(xuan)定原則(ze)是，低于調(diao)質(zhi)回火溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)以下20~40℃,高于離(li)子(zi)滲氨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。根據(ju)平衡套(tao)零件的(de)調(diao)質(zhi)工藝和離(li)子(zi)滲氮工藝，確定高溫(wen)(wen)時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為580~600℃,這(zhe)樣(yang)，既可保(bao)持調(diao)質(zhi)硬度(du)(du)(du)和強度(du)(du)(du)基本不變，還(huan)可使(shi)零件具(ju)有保(bao)證離(li)子(zi)滲氨時(shi)(shi)無殘余應力(li)的(de)基本要求(qiu)。
高溫時效采用(yong)爐(lu)冷至(zhi)400℃以下出爐(lu)，以盡量減少零件產(chan)生新(xin)的(de)應(ying)力。
d. 離子(zi)滲氮
該平衡套(tao)用100kV離子滲氮爐處理(li)，爐的有效空間(jian)約為(wei)ф600x1200(mm).
滲氮溫度選定為540~560℃,這個溫度是(shi)3Cr13馬氏體不銹鋼可滲氮的中下限溫度，主要(yao)考慮了平衡套根據調(diao)質回火溫度確(que)定的高溫時效溫度為580~560℃,離子滲氮溫度應低于高溫時效溫度。具體工藝見(jian)圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬于高合金元(yuan)素材料，滲氮速度偏慢，所(suo)以，應采(cai)用較長的保(bao)溫時(shi)間(jian)。
平衡套屬(shu)薄壁易(yi)變形件(jian)，應適當控制升溫、降溫速度(du)和(he)出(chu)爐溫度(du)，以保(bao)證(zheng)零件(jian)具有較小的(de)(de)應力和(he)滲氨時的(de)(de)較小變形度(du)。低于100℃出(chu)爐，還(huan)可保(bao)證(zheng)零件(jian)表面不(bu)出(chu)現氧化而呈銀白色。
在(zai)實際(ji)操(cao)作(zuo)中，控制為較(jiao)小的(de)電流(liu)和電壓，實現較(jiao)慢的(de)升(sheng)溫速度。
根據使(shi)用設備的容積及實際裝爐量、工(gong)件有效(xiao)表面積等因素(su)，采用0.3m/h的氨(an)氣供給量。
該平(ping)衡套滲氮(dan)(dan)內(nei)孔(kong)為Φ105mm,高(gao)度為115mm,如此徑高(gao)比的內(nei)孔(kong)滲氮(dan)(dan)不必(bi)在孔(kong)內(nei)施加輔助(zhu)陽極，也(ye)可(ke)獲得滿意的滲氮(dan)(dan)效果。
該零件的設計條件只要求內孔離(li)子滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)，但只內孔滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)時，大量(liang)非滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)面需屏(ping)蔽或采取其他(ta)防滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)措施，不僅增加(jia)了操作的復雜性，還增加(jia)了處(chu)理成(cheng)本(ben)。而其他(ta)面離(li)子滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)對使(shi)用并無(wu)不利影響，只是在冷加(jia)工(gong)工(gong)藝上適(shi)當(dang)考慮即(ji)可。經設計人員同意，實際滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)時是全部滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)。
設計要求高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)感應(ying)淬火(huo)的(de)(de)(de)A面(mian)(mian)，經離子(zi)滲氮后再進行高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)加(jia)熱(re)淬火(huo)，不(bu)但對高(gao)(gao)(gao)頻處理效果(guo)和質量無(wu)不(bu)利影響，反而有(you)積極的(de)(de)(de)作用(yong)，因為(wei)工件表(biao)面(mian)(mian)滲氮后，表(biao)面(mian)(mian)富集了高(gao)(gao)(gao)濃度的(de)(de)(de)氮元素(su)，經高(gao)(gao)(gao)頻加(jia)熱(re)淬火(huo)后，獲得富氮的(de)(de)(de)馬氏(shi)體(ti)組(zu)織，使(shi)馬氏(shi)體(ti)更(geng)均勻、更(geng)細(xi)，具有(you)更(geng)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)硬度，對提(ti)高(gao)(gao)(gao)使(shi)用(yong)功能更(geng)有(you)利。先離子(zi)滲氮再高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)加(jia)熱(re)淬火(huo)，這是常采用(yong)的(de)(de)(de)所謂(wei)“表(biao)面(mian)(mian)復(fu)合熱(re)處理”的(de)(de)(de)方法之(zhi)一。
平衡(heng)套離(li)子滲氮(dan)后的(de)硬度檢(jian)查(cha)可(ke)以在(zai)工件可(ke)檢(jian)面(mian)上進行，也可(ke)用同材質、同狀態、同爐處理(li)的(de)試(shi)塊進行。如(ru)果檢(jian)查(cha)滲氮(dan)深(shen)度或金相組織，則(ze)必須在(zai)同爐試(shi)塊上進行。
離子滲氮(dan)滲層較淺，進行硬度(du)檢驗時應采用負荷不大于(yu)9.8N的硬度(du)檢測設備。
e. 高(gao)頻表面淬火
平衡(heng)套高(gao)頻表面(mian)淬火(huo)部位是內(nei)徑為180mm、外徑為220mm的圓環表面(mian)，即圖中的A面(mian)。采用(yong)連續(xu)加熱(re)淬火(huo)方式，工件旋轉，感應器(qi)加熱(re)并同時噴水冷(leng)卻。
感應(ying)(ying)器(qi)(qi)選(xuan)(xuan)擇：選(xuan)(xuan)用指型(xing)連續加熱(re)淬火感應(ying)(ying)器(qi)(qi)，感應(ying)(ying)器(qi)(qi)有效加熱(re)冷卻(que)長度(du)與(yu)A面(mian)寬度(du)（即圓環面(mian)寬度(du)）相同，應(ying)(ying)為(wei)20mm,感應(ying)(ying)器(qi)(qi)加熱(re)部分的寬度(du)為(wei)7mm。
加熱(re)溫度：1080~1100℃。
工件總加(jia)熱時(shi)間約為(wei)135s(即工件旋轉一周時(shi)間約為(wei)135s)
淬火冷卻(que)：噴水冷卻(que)。
回火(huo)：200~240℃,保溫1~1.5h.
如果設(she)備(bei)功率足(zu)夠(gou)大，也可同(tong)時加熱淬火，采用圓環形平(ping)面感(gan)應器加熱，浸水(shui)冷卻(que)。
采用同時(shi)加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)方(fang)法(fa)可防(fang)止(zhi)(zhi)采用連續(xu)加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)方(fang)法(fa)時(shi)在淬(cui)火(huo)(huo)面頭尾銜接處的(de)(de)軟(ruan)帶(dai)，但對感(gan)(gan)應(ying)(ying)器(qi)平行度(du)的(de)(de)要求更嚴格。平面感(gan)(gan)應(ying)(ying)加熱(re)時(shi)，應(ying)(ying)注(zhu)意防(fang)止(zhi)(zhi)邊緣(yuan)部分的(de)(de)過(guo)熱(re)和(he)裂紋，需要在選用和(he)制(zhi)造感(gan)(gan)應(ying)(ying)器(qi)時(shi)予以考慮。
平衡套也是(shi)3Cr13馬(ma)氏體不銹鋼，所(suo)以，有關高頻表面淬火的注(zhu)意事項參(can)照軸套高頻表面淬火的有關說明。
