零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質(zhi)：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理(li)要求(qiu)：
a. 固溶時效處(chu)理性能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 圖(tu)中Φ105mmx1600mm 處高(gao)頻表(biao)面感應淬火，硬度(du)(du)：45~50HRC;深度(du)(du)：1~1.5mm。
1. 零件常見的失(shi)效形(xing)式及應(ying)具備的性能
活塞桿在(zai)工作時(shi)，承受(shou)高頻率的(de)返復拉壓應力(li)，易(yi)產生(sheng)疲(pi)勞斷裂；外表面與密(mi)封(feng)材(cai)料(liao)四氟乙烯進(jin)行快速多次(ci)摩擦(ca)，一旦(dan)磨損嚴重，會引起介(jie)質泄漏；其使用在(zai)含H2S成分的(de)氣(qi)體介(jie)質中(zhong)，易(yi)遭(zao)受(shou)腐蝕。
因(yin)此(ci)，要求活塞(sai)桿(gan)具有耐腐蝕性、有較好的基體強度及外表面的耐磨損性能。
2. 材料選用原則及(ji)熱處理方法選擇
活塞桿選用(yong)馬(ma)氏體沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有(you)較好的抗H2S腐蝕性能，可滿足(zu)使(shi)用(yong)需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固(gu)溶和時效處理，可(ke)以獲得要求(qiu)的力(li)學性(xing)能(neng)，保(bao)證活塞桿的整體強度(du)。采(cai)用(yong)高(gao)頻表(biao)面感應淬(cui)火，可(ke)以保(bao)證工件(jian)表(biao)面的硬度(du)，從(cong)而提高(gao)耐磨性(xing)能(neng)和抗疲(pi)勞性(xing)能(neng)。
3. 零件主(zhu)要加工(gong)工(gong)序
鍛造－過時效(xiao)處(chu)理(li)（A)-粗加(jia)(jia)工(gong)－固(gu)溶處(chu)理(li)（B)-機(ji)加(jia)(jia)工(gong)－時效(xiao)處(chu)理(li)（C)-檢查(cha)性能－機(ji)加(jia)(jia)工(gong)－高頻表面淬火、回火（D)-磨加(jia)(jia)工(gong)－修整－檢查(cha)。
4. 熱處理工藝分析(xi)及應注(zhu)意問題(ti)
a. 過時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件經鍛(duan)造冷卻后(hou)，有較大的(de)(de)(de)應力(li)和(he)較高的(de)(de)(de)硬度(du)，不便于機械加工(gong)，組織(zhi)(zhi)中具有較大的(de)(de)(de)合(he)金元(yuan)素過(guo)飽和(he)度(du)，看定性較差(cha)。所以，對鍛(duan)件應進行過(guo)時效(xiao)處(chu)理（即(ji)高于正常時效(xiao)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)時效(xiao)處(chu)理）。通過(guo)過(guo)時效(xiao)處(chu)理，基體中的(de)(de)(de)合(he)金元(yuan)素充分出，析出質點長大，使組織(zhi)(zhi)處(chu)于穩定狀態(tai)，鍛(duan)件硬度(du)達到較低包度(du)，應力(li)基本消除，便于機械加工(gong)，并為固溶(rong)處(chu)理作好組織(zhi)(zhi)準(zhun)備。具體工(gong)藝見圖8-8。
經(jing)研究和實(shi)踐證明(ming)，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)(shi)效，將獲得最(zui)低的硬度(du)(du)，溫度(du)(du)再提(ti)高(gao)，冷卻(que)后的組織中可(ke)能(neng)因產生馬(ma)氏體組織而提(ti)高(gao)硬度(du)(du)并降低了(le)組織穩(wen)定性。過時(shi)(shi)效的保溫時(shi)(shi)間(jian)應適(shi)當長一些，以保證析出相充(chong)分(fen)析出。過時(shi)(shi)效處(chu)理可(ke)采用(yong)空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經(jing)過過時(shi)(shi)效處(chu)理后，硬度(du)(du)一般不大于280HB。
b. 固(gu)溶處理
固(gu)溶處理是馬氏體沉淀硬化不銹鋼強化的(de)重要環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固溶(rong)處理(li)工藝見圖8-9。將鋼加(jia)熱到(dao)1040℃時(shi)，鋼中的鉻、鎳、鈮、銅等合金元(yuan)素(su)充分地(di)固溶(rong)在奧氏體基(ji)體中，再以(yi)較快(kuai)的速度冷卻，這些元(yuan)素(su)便(bian)以(yi)過飽和狀態保留在基(ji)體組織(zhi)中，在以(yi)后的時(shi)效過程中析出并使鋼得到(dao)強化。固溶(rong)處理(li)用(yong)水(shui)冷卻似乎更好一些，但曾發生過固溶(rong)水(shui)冷產生裂紋的事例，這個(ge)活塞桿的有效截面(mian)不大，用(yong)油冷完(wan)全可(ke)以(yi)滿足(zu)要求。
c. 時效處理
時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)是(shi)(shi)馬氏體沉淀硬化不(bu)(bu)銹鋼(gang)強化的(de)又一個關鍵工序。通過時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)，使(shi)在固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)時(shi)(shi)過飽和溶(rong)于奧(ao)氏體中的(de)合(he)金元(yuan)素，特別(bie)是(shi)(shi)銅、鈮(ni)以質點(dian)形式充分析出，使(shi)鋼(gang)得到(dao)強化。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)，依(yi)據對強度(du)等(deng)級要求的(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)，常有幾種不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)時(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)，根據活(huo)塞(sai)桿強度(du)和力學性(xing)能的(de)要求，采(cai)用610℃加熱(re)溫(wen)(wen)度(du)是(shi)(shi)合(he)適的(de)，一般(ban)時(shi)(shi)效(xiao)的(de)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)間(jian)不(bu)(bu)低于4h,以保(bao)證(zheng)析出相的(de)充分析出，達到(dao)最(zui)佳的(de)強化效(xiao)果。具體工藝見圖8-10。
這里(li)將固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)和時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)分開(kai)敘(xu)述(shu)(shu)，而沒有像馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼調質(zhi)那(nei)樣(yang)，將淬(cui)火和回火同(tong)時(shi)(shi)敘(xu)述(shu)(shu)，是(shi)想說明一(yi)個問(wen)題(ti)，對于馬氏體沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼，固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)直(zhi)接進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，還是(shi)固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)機加工(gong)(gong)再(zai)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，這可根據(ju)零部件(jian)特(te)征及要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度來(lai)考慮(lv)。例如(ru)，如(ru)果要(yao)(yao)求時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度等級高，即經固溶(rong)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度高，則最(zui)好在固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)具有較低硬(ying)(ying)(ying)(ying)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)機械加工(gong)(gong)，把(ba)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機械加工(gong)(gong)量(liang)(liang)完成，在留有極(ji)少量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)(gong)余(yu)量(liang)(liang)條件(jian)下進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因為時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)后(hou)硬(ying)(ying)(ying)(ying)度很高，難以進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機械加工(gong)(gong)。若采(cai)用(yong)這種程序(xu)，需(xu)注意(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個商題(ti)是(shi)，一(yi)旦時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)性能達不(bu)到要(yao)(yao)求，則無法再(zai)重(zhong)新(xin)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因為加工(gong)(gong)余(yu)量(liang)(liang)少，滿足(zu)不(bu)了(le)固溶(rong)變形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求。解(jie)決這種問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法，可以在固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)對試(shi)件(jian)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)(xing)模(mo)擬時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，先確認工(gong)(gong)件(jian)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能水平。
另一種(zhong)情況(kuang)是要求(qiu)的(de)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理后的(de)強度等級(ji)較低(di)，硬度低(di)于固溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理后的(de)硬度，則可在工(gong)(gong)件固溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理后直接進(jin)行時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理，再(zai)進(jin)行機械加(jia)工(gong)(gong)，這(zhe)不但能提高加(jia)工(gong)(gong)效(xiao)率，而且還(huan)減(jian)少了冷熱工(gong)(gong)序間的(de)周轉次(ci)數(shu)，方(fang)便生產(chan)。如果(guo)采(cai)用這(zhe)種(zhong)程序，最好在機械加(jia)工(gong)(gong)后進(jin)行一次(ci)低(di)于時(shi)效(xiao)溫度的(de)消除(chu)應力處(chu)(chu)(chu)(chu)理。
d. 高頻表面淬火
活(huo)塞(sai)桿高(gao)頻表面淬火部位是(shi)在外圓表面，圖8-7所示的長度約1600mm的部位。采(cai)用(yong)連(lian)續加(jia)熱淬火方(fang)式。工件旋轉，感應器加(jia)熱并同時噴水冷卻(que)。
感(gan)(gan)應(ying)器選(xuan)擇：選(xuan)用外(wai)圓連續加熱淬火(huo)感(gan)(gan)應(ying)器。感(gan)(gan)應(ying)器內孔直徑(jing)為(wei)(wei)110mm,與工件外(wai)表面間隙(xi)2.5mm,感(gan)(gan)應(ying)器高(gao)度為(wei)(wei)7mm。
加熱溫度(du)：1060~1080℃。
工件淬火長度(du)(du)總(zong)加(jia)熱時間(jian)：460s(工件相對(dui)感應器移動(dong)速度(du)(du)約為3.5mm/s).
工件(jian)旋轉速度：40~50r/min.
淬火冷卻：噴水冷卻。
回火：480℃,保溫2h,空冷。
活(huo)塞桿采(cai)用(yong)0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體(ti)沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼，高頻(pin)表面(mian)淬火采(cai)用(yong)水(shui)冷卻不(bu)必擔心淬火裂(lie)紋，其原因參見3Cr13不(bu)銹鋼軸套高頻(pin)表面(mian)淬火相(xiang)關內容。
活(huo)塞(sai)桿高頻表面淬(cui)火硬(ying)度(du)檢查可用表面洛氏(shi)硬(ying)度(du)計或里氏(shi)硬(ying)度(du)計。如果還(huan)要檢查淬(cui)硬(ying)深度(du)或金相(xiang)組織，則(ze)應(ying)采用一定長度(du)的與(yu)活(huo)塞(sai)桿淬(cui)火處(chu)(chu)外圓相(xiang)同(tong)尺寸的試(shi)件，該(gai)試(shi)件應(ying)與(yu)實際(ji)工件進行(xing)相(xiang)同(tong)的熱處(chu)(chu)理過(guo)程和相(xiang)同(tong)的高頻淬(cui)火方法(fa)。
