零件名稱：不銹鋼平衡(heng)套，見圖(tu)8-4.
材(cai)質：3Cr13不銹鋼
熱處理要求。
a. 調質硬度：241~285HB.
b. Φ105內(nei)孔離子滲氨。硬度≥650HV;深度≥0.3mm.
c. A面高(gao)頻感應加熱淬火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零件常(chang)見的失效形式及(ji)應具備(bei)的性能(neng)
平衡(heng)套是(shi)用(yong)以平衡(heng)軸向(xiang)力的(de)(de)(de)重(zhong)要功能(neng)件，長期(qi)在180℃左右具有(you)一(yi)定腐(fu)蝕(shi)性能(neng)的(de)(de)(de)水介質中工(gong)作，內(nei)孔與(yu)軸套有(you)0.3mm的(de)(de)(de)左右間隙，A面與(yu)平衡(heng)盤正(zheng)常時有(you)0.06~0.07mm的(de)(de)(de)間隙。在設備啟動、停(ting)轉(zhuan)時，內(nei)孔及A面有(you)可能(neng)與(yu)對應(ying)件接觸而磨損，又有(you)高溫高速水流(liu)動沖刷，可能(neng)被沖蝕(shi)。一(yi)旦出現被磨損或沖蝕(shi)，將對設備的(de)(de)(de)性能(neng)產(chan)生很大的(de)(de)(de)影響。
因此，除要求平衡(heng)套(tao)有(you)一定的耐腐蝕(shi)性，一定的基體強度外(wai)，尤其要求內(nei)孔及A面具(ju)有(you)較高(gao)的耐磨(mo)損、耐沖刷性能(neng)，即應具(ju)有(you)較高(gao)的硬度。
2. 材料選用原則及熱處(chu)理方法選擇
平衡套采用3Cr13馬氏體不銹鋼鍛件。3Cr13 鋼具有一(yi)定的耐(nai)腐蝕性(xing)，可(ke)勝(sheng)任在高(gao)溫水中的工作。3Cr13鋼可(ke)以通(tong)過調(diao)質處(chu)理(li)提(ti)高(gao)整體強(qiang)度，又可(ke)通(tong)過高(gao)頻表(biao)面感應淬火(huo)、離子(zi)滲氮等表(biao)面熱(re)處(chu)理(li)方(fang)法(fa)提(ti)高(gao)表(biao)面硬度和耐(nai)磨性(xing)。Φ105mm內孔高(gao)頻表(biao)面淬火(huo)難度大，采用離子(zi)滲氮，硬化層(ceng)雖然較(jiao)薄，但可(ke)滿足(zu)要求(qiu)(qiu)。而(er)A面需(xu)要有較(jiao)厚的硬化層(ceng)，且(qie)用高(gao)頻表(biao)面淬火(huo)方(fang)便可(ke)行，比離子(zi)滲氮硬層(ceng)厚，故采用高(gao)頻表(biao)面淬火(huo)。通(tong)過上(shang)述熱(re)處(chu)理(li)手(shou)段，完(wan)全可(ke)以滿足(zu)工件的使用功能要求(qiu)(qiu)。
3. 零件(jian)主要加工工序
鍛(duan)造－退(tui)火(huo)（A)-粗加(jia)(jia)工－調(diao)質(zhi)（B)-機加(jia)(jia)工－高溫時效（C)-加(jia)(jia)工（離(li)子滲氮的內孔加(jia)(jia)工到(dao)尺寸(cun)，A表面留 0.2mm磨(mo)量(liang)）－離(li)子滲氮（D)-A面表面淬火(huo)、回(hui)火(huo)（E)-磨(mo)A面－清理－檢(jian)查。
4. 熱處理工(gong)藝分析及注意問題
a. 退火
見軸套退火
b. 調質
見(jian)軸套調質
c. 高溫時效
高(gao)溫時(shi)(shi)效的(de)目的(de)是為了(le)較(jiao)徹底地消除或減少以前(qian)各(ge)加(jia)工(gong)工(gong)序(xu)產生的(de)應(ying)力，即(ji)保證零件(jian)滲氮前(qian)不存在較(jiao)大的(de)應(ying)力，防止零件(jian)滲氮時(shi)(shi)產生變形(xing)，實質上，高(gao)溫時(shi)(shi)效是作為離子滲氮前(qian)的(de)預處理(li)工(gong)序(xu)。
高溫(wen)時效工藝見圖8-5.
高溫時效(xiao)溫度(du)(du)的(de)選定(ding)原(yuan)則是，低(di)于(yu)調(diao)(diao)質(zhi)回火(huo)溫度(du)(du)以下20~40℃,高于(yu)離(li)子(zi)滲氨溫度(du)(du)。根據平(ping)衡套(tao)零件(jian)(jian)的(de)調(diao)(diao)質(zhi)工藝(yi)和(he)離(li)子(zi)滲氮工藝(yi)，確定(ding)高溫時效(xiao)溫度(du)(du)為580~600℃,這樣，既可保持調(diao)(diao)質(zhi)硬度(du)(du)和(he)強度(du)(du)基本(ben)不(bu)變，還可使零件(jian)(jian)具(ju)有保證離(li)子(zi)滲氨時無(wu)殘余應力的(de)基本(ben)要求。
高溫時(shi)效采用爐(lu)冷至400℃以下出爐(lu)，以盡量減少零(ling)件產生新的應力。
d. 離子滲氮
該平衡套用(yong)100kV離子(zi)滲(shen)氮爐(lu)處理，爐(lu)的(de)有效空(kong)間約為ф600x1200(mm).
滲氮(dan)溫度(du)(du)選定(ding)為540~560℃,這個溫度(du)(du)是3Cr13馬氏體不銹鋼可滲氮(dan)的(de)中下限溫度(du)(du)，主(zhu)要(yao)考慮了平衡套根據調質(zhi)回火溫度(du)(du)確定(ding)的(de)高溫時效(xiao)(xiao)溫度(du)(du)為580~560℃,離子滲氮(dan)溫度(du)(du)應低(di)于高溫時效(xiao)(xiao)溫度(du)(du)。具體工藝見(jian)圖8-6。
3Cr13不銹(xiu)鋼屬(shu)于高合金(jin)元素材料，滲氮(dan)速度偏(pian)慢，所以(yi)，應采(cai)用較長的(de)保溫時間。
平衡(heng)套屬(shu)薄(bo)壁易變形(xing)件，應(ying)適當控制升(sheng)溫(wen)、降溫(wen)速度(du)和(he)出(chu)爐(lu)(lu)溫(wen)度(du)，以保(bao)證零(ling)件具有較小的(de)應(ying)力和(he)滲氨時的(de)較小變形(xing)度(du)。低于100℃出(chu)爐(lu)(lu)，還可保(bao)證零(ling)件表(biao)面不出(chu)現氧化而呈銀白色。
在(zai)實際操作中(zhong)，控制為較小(xiao)的(de)電(dian)流和電(dian)壓，實現較慢的(de)升(sheng)溫速度(du)。
根據使用設(she)備的容積及實際裝爐(lu)量、工件有效(xiao)表面積等(deng)因(yin)素，采用0.3m/h的氨氣供給量。
該平(ping)衡套滲氮內孔為Φ105mm,高度為115mm,如(ru)此徑(jing)高比(bi)的(de)內孔滲氮不必在孔內施加輔助陽極，也可(ke)獲得滿意(yi)的(de)滲氮效果。
該零件的設計條件只要(yao)求內孔離子滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)，但只內孔滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)時，大量(liang)非滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)面需(xu)屏蔽(bi)或采取其他防滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)措施，不(bu)僅增加了(le)操作的復雜性，還增加了(le)處(chu)理成(cheng)本。而其他面離子滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)對使用(yong)并無不(bu)利(li)影響，只是在冷加工工藝上適當考慮即可。經設計人員同(tong)意，實際(ji)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)時是全部滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)。
設(she)計(ji)要(yao)求高(gao)(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)感應淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)的(de)(de)A面(mian)，經離子滲(shen)氮后(hou)再進行高(gao)(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)加熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)，不(bu)但對高(gao)(gao)(gao)(gao)頻(pin)處(chu)(chu)理(li)效果和(he)質量無不(bu)利(li)影響，反而(er)有積極(ji)的(de)(de)作用，因為工件表(biao)(biao)面(mian)滲(shen)氮后(hou)，表(biao)(biao)面(mian)富(fu)集了高(gao)(gao)(gao)(gao)濃度(du)的(de)(de)氮元素，經高(gao)(gao)(gao)(gao)頻(pin)加熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)后(hou)，獲得(de)富(fu)氮的(de)(de)馬氏體組織，使(shi)馬氏體更均勻(yun)、更細，具有更高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)硬度(du)，對提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)使(shi)用功能更有利(li)。先離子滲(shen)氮再高(gao)(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)加熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)(huo)，這是(shi)常采(cai)用的(de)(de)所謂“表(biao)(biao)面(mian)復合熱(re)處(chu)(chu)理(li)”的(de)(de)方(fang)法之一(yi)。
平衡套離子滲(shen)氮后的硬度檢(jian)查可以在工件(jian)可檢(jian)面上(shang)(shang)進行，也可用同(tong)(tong)材質、同(tong)(tong)狀態、同(tong)(tong)爐(lu)處理的試塊進行。如(ru)果檢(jian)查滲(shen)氮深(shen)度或金(jin)相組織，則必須(xu)在同(tong)(tong)爐(lu)試塊上(shang)(shang)進行。
離子滲氮滲層較(jiao)淺，進行(xing)硬度檢驗(yan)時應采用負荷(he)不大于9.8N的硬度檢測設備(bei)。
e. 高頻表(biao)面淬火
平衡套(tao)高頻表(biao)面淬火(huo)部位(wei)是內(nei)徑(jing)為(wei)180mm、外(wai)徑(jing)為(wei)220mm的圓(yuan)環表(biao)面，即(ji)圖(tu)中的A面。采用連續加熱淬火(huo)方式，工(gong)件旋轉，感應器加熱并同(tong)時噴水冷卻。
感(gan)應(ying)器選擇：選用指型連(lian)續加熱淬火感(gan)應(ying)器，感(gan)應(ying)器有效加熱冷(leng)卻長度與A面(mian)寬度（即圓環面(mian)寬度）相同，應(ying)為(wei)20mm,感(gan)應(ying)器加熱部(bu)分(fen)的寬度為(wei)7mm。
加熱(re)溫度：1080~1100℃。
工(gong)件(jian)總(zong)加(jia)熱時間約為(wei)135s(即工(gong)件(jian)旋(xuan)轉一周時間約為(wei)135s)
淬(cui)火(huo)冷卻：噴水(shui)冷卻。
回火：200~240℃,保(bao)溫1~1.5h.
如果設備(bei)功率足夠大，也可同時加熱淬(cui)火，采(cai)用圓環形平面(mian)感應器加熱，浸水冷卻。
采用同時(shi)加(jia)熱淬火(huo)(huo)方法(fa)可防(fang)(fang)止采用連(lian)續加(jia)熱淬火(huo)(huo)方法(fa)時(shi)在淬火(huo)(huo)面(mian)頭尾(wei)銜接處的(de)軟(ruan)帶，但對(dui)感應器(qi)平(ping)行度的(de)要(yao)求更嚴格。平(ping)面(mian)感應加(jia)熱時(shi)，應注意防(fang)(fang)止邊緣部分的(de)過(guo)熱和(he)裂紋，需要(yao)在選用和(he)制造感應器(qi)時(shi)予(yu)以考(kao)慮。
平衡套(tao)也(ye)是3Cr13馬氏體不銹鋼，所以，有關高頻表面(mian)淬火的(de)注意(yi)事(shi)項參(can)照(zhao)軸套(tao)高頻表面(mian)淬火的(de)有關說(shuo)明。
