零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材(cai)質(zhi)：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理要求：
a. 固溶時效處理性能(neng)：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處(chu)高頻表面感(gan)應淬火，硬度(du)：45~50HRC;深(shen)度(du)：1~1.5mm。
1. 零件常(chang)見的(de)失效形式及(ji)應具備的(de)性(xing)能(neng)
活塞(sai)桿在工(gong)作時，承受(shou)高頻率的(de)返復拉壓應力，易產生疲勞(lao)斷裂；外表面與密(mi)封材料四氟乙烯進行快(kuai)速多次摩(mo)擦，一旦磨損嚴重，會引起介質泄漏；其使(shi)用在含H2S成分的(de)氣體介質中(zhong)，易遭受(shou)腐(fu)蝕(shi)。
因(yin)此，要求(qiu)活塞(sai)桿具有耐(nai)腐蝕性、有較(jiao)好的基體強度及外表面的耐(nai)磨損性能。
2. 材料(liao)選用原則及(ji)熱處理方法(fa)選擇
活塞桿選用馬氏體沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材(cai)料(liao)具(ju)有較好的抗(kang)H2S腐蝕性能，可滿足使用需(xu)要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶和時效處理，可(ke)(ke)以(yi)獲得要求的(de)力(li)學性能，保(bao)證(zheng)(zheng)活塞桿的(de)整(zheng)體強度(du)。采用高頻表面感應淬火，可(ke)(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)(zheng)工件表面的(de)硬度(du)，從而提高耐磨性能和抗疲勞性能。
3. 零件主要(yao)加工工序
鍛造(zao)－過(guo)時(shi)效處理(li)（A)-粗加(jia)工(gong)(gong)－固溶處理(li)（B)-機(ji)(ji)加(jia)工(gong)(gong)－時(shi)效處理(li)（C)-檢查(cha)性(xing)能－機(ji)(ji)加(jia)工(gong)(gong)－高頻表(biao)面淬(cui)火、回(hui)火（D)-磨加(jia)工(gong)(gong)－修整－檢查(cha)。
4. 熱處(chu)理工(gong)藝分析(xi)及應注意(yi)問(wen)題
a. 過時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件(jian)經鍛(duan)造冷卻(que)后，有較大(da)的(de)應(ying)力和較高的(de)硬度(du)，不便于(yu)機(ji)械加工(gong)，組織中具有較大(da)的(de)合金元素(su)過飽(bao)和度(du)，看定性較差。所以，對鍛(duan)件(jian)應(ying)進(jin)行過時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理（即高于(yu)正常時(shi)效(xiao)(xiao)溫度(du)的(de)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理）。通過過時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理，基體中的(de)合金元素(su)充(chong)分出(chu)，析出(chu)質點(dian)長大(da)，使(shi)組織處(chu)于(yu)穩定狀態(tai)，鍛(duan)件(jian)硬度(du)達到(dao)較低包度(du)，應(ying)力基本(ben)消除，便于(yu)機(ji)械加工(gong)，并為固(gu)溶(rong)處(chu)理作好組織準備(bei)。具體工(gong)藝見(jian)圖(tu)8-8。
經(jing)研究和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效，將(jiang)獲得最(zui)低的(de)硬度(du)，溫度(du)再提高(gao)，冷卻后(hou)的(de)組織(zhi)(zhi)中可能(neng)因產生馬氏體組織(zhi)(zhi)而提高(gao)硬度(du)并降低了組織(zhi)(zhi)穩定性。過時(shi)效的(de)保(bao)溫時(shi)間應(ying)適當長(chang)一(yi)些，以保(bao)證析出相充分析出。過時(shi)效處理(li)可采用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經(jing)過過時(shi)效處理(li)后(hou)，硬度(du)一(yi)般不(bu)大于(yu)280HB。
b. 固溶處理(li)
固溶處理是馬(ma)氏體沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼強化的重要環節(jie)。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞(sai)桿(gan)固(gu)(gu)溶處理(li)工藝(yi)見圖8-9。將鋼加熱到1040℃時，鋼中(zhong)的(de)(de)鉻、鎳、鈮、銅等合金元(yuan)素充分地固(gu)(gu)溶在奧(ao)氏體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)中(zhong)，再(zai)以較快的(de)(de)速度冷卻，這些(xie)元(yuan)素便以過(guo)飽和狀態保留在基(ji)體(ti)(ti)組織中(zhong)，在以后的(de)(de)時效過(guo)程(cheng)中(zhong)析出(chu)并使鋼得到強化(hua)。固(gu)(gu)溶處理(li)用(yong)(yong)水冷卻似(si)乎更好一(yi)些(xie)，但(dan)曾發生(sheng)過(guo)固(gu)(gu)溶水冷產生(sheng)裂紋的(de)(de)事例，這個(ge)活塞(sai)桿(gan)的(de)(de)有效截面不大，用(yong)(yong)油冷完全可以滿足要求。
c. 時(shi)效(xiao)處理
時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處理(li)是馬氏體沉(chen)淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)又一個關鍵工序。通(tong)過(guo)(guo)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處理(li)，使(shi)在固溶(rong)處理(li)時(shi)(shi)(shi)過(guo)(guo)飽和(he)溶(rong)于奧氏體中的(de)(de)合金元(yuan)素，特別是銅、鈮(ni)以質點形式充分析(xi)出(chu)，使(shi)鋼(gang)得到強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)，依據對強(qiang)(qiang)度(du)等級(ji)要(yao)求的(de)(de)不(bu)同，常(chang)有幾種不(bu)同的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)溫度(du)，根(gen)據活塞桿(gan)強(qiang)(qiang)度(du)和(he)力學(xue)性能的(de)(de)要(yao)求，采用610℃加熱溫度(du)是合適的(de)(de)，一般(ban)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)的(de)(de)保(bao)溫時(shi)(shi)(shi)間不(bu)低于4h,以保(bao)證(zheng)析(xi)出(chu)相的(de)(de)充分析(xi)出(chu)，達到最(zui)佳的(de)(de)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)果(guo)。具體工藝見圖8-10。
這(zhe)里(li)將固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)和(he)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)分(fen)開(kai)敘述，而(er)沒(mei)有像馬氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼調質那樣，將淬火和(he)回火同時(shi)(shi)敘述，是(shi)想說明一個問題，對于馬氏(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)硬化不銹鋼，固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)直(zhi)接進(jin)(jin)(jin)(jin)行時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，還(huan)是(shi)固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)(jin)行機(ji)(ji)加工(gong)再進(jin)(jin)(jin)(jin)行時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，這(zhe)可根據零部件(jian)特征及要求(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)硬度(du)(du)來考(kao)慮(lv)。例如，如果(guo)要求(qiu)(qiu)(qiu)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)強度(du)(du)等級(ji)高(gao)，即經固(gu)溶(rong)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)硬度(du)(du)高(gao)，則(ze)最(zui)好在(zai)固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)具有較低硬度(du)(du)的(de)(de)情況下(xia)進(jin)(jin)(jin)(jin)行機(ji)(ji)械(xie)加工(gong)，把大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)加工(gong)量(liang)(liang)完成，在(zai)留有極(ji)少量(liang)(liang)的(de)(de)加工(gong)余(yu)量(liang)(liang)條(tiao)件(jian)下(xia)進(jin)(jin)(jin)(jin)行時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，因為(wei)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)后(hou)(hou)硬度(du)(du)很(hen)高(gao)，難以(yi)進(jin)(jin)(jin)(jin)行大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)加工(gong)。若采(cai)用這(zhe)種程序(xu)，需注意(yi)的(de)(de)一個商題是(shi)，一旦時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)性(xing)能(neng)達不到要求(qiu)(qiu)(qiu)，則(ze)無法再重新(xin)進(jin)(jin)(jin)(jin)行固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)，因為(wei)加工(gong)余(yu)量(liang)(liang)少，滿足不了(le)固(gu)溶(rong)變(bian)形的(de)(de)要求(qiu)(qiu)(qiu)。解決這(zhe)種問題的(de)(de)辦法，可以(yi)在(zai)固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)對試(shi)件(jian)進(jin)(jin)(jin)(jin)行模擬(ni)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，先確認工(gong)件(jian)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)性(xing)能(neng)水平(ping)。
另一種(zhong)情況是要求(qiu)的(de)時效(xiao)處(chu)理(li)后(hou)的(de)強度等級較低，硬(ying)度低于固溶處(chu)理(li)后(hou)的(de)硬(ying)度，則可在工(gong)件(jian)固溶處(chu)理(li)后(hou)直接(jie)進行(xing)時效(xiao)處(chu)理(li)，再進行(xing)機(ji)械加(jia)工(gong)，這不(bu)但能提(ti)高加(jia)工(gong)效(xiao)率(lv)，而且還減少了冷熱工(gong)序(xu)間的(de)周轉次(ci)(ci)數，方便生產。如(ru)果采用這種(zhong)程序(xu)，最好在機(ji)械加(jia)工(gong)后(hou)進行(xing)一次(ci)(ci)低于時效(xiao)溫度的(de)消(xiao)除(chu)應力處(chu)理(li)。
d. 高頻(pin)表(biao)面淬火
活塞(sai)桿高頻表(biao)面淬(cui)火(huo)部(bu)位(wei)是(shi)在外圓表(biao)面，圖8-7所(suo)示的長度約1600mm的部(bu)位(wei)。采用連續加熱(re)淬(cui)火(huo)方式。工件旋轉，感應器(qi)加熱(re)并(bing)同(tong)時噴水冷卻。
感(gan)(gan)應(ying)器(qi)(qi)選擇(ze)：選用外圓連續加熱淬火(huo)感(gan)(gan)應(ying)器(qi)(qi)。感(gan)(gan)應(ying)器(qi)(qi)內孔直徑為110mm,與(yu)工件外表面(mian)間隙2.5mm,感(gan)(gan)應(ying)器(qi)(qi)高(gao)度為7mm。
加熱溫度(du)：1060~1080℃。
工(gong)(gong)件淬火(huo)長度總加熱時(shi)間：460s(工(gong)(gong)件相(xiang)對感(gan)應器移動速度約為3.5mm/s).
工件旋轉速(su)度：40~50r/min.
淬(cui)火冷卻(que)：噴水冷卻(que)。
回火(huo)：480℃,保(bao)溫2h,空冷。
活塞桿采(cai)用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼，高(gao)(gao)頻表面(mian)淬(cui)火采(cai)用水冷卻不(bu)必擔心淬(cui)火裂紋，其原因(yin)參見(jian)3Cr13不(bu)銹鋼軸(zhou)套高(gao)(gao)頻表面(mian)淬(cui)火相關內容(rong)。
活塞桿高頻表面淬(cui)火硬(ying)度(du)檢(jian)查(cha)可用(yong)(yong)表面洛氏硬(ying)度(du)計或里氏硬(ying)度(du)計。如果還要檢(jian)查(cha)淬(cui)硬(ying)深(shen)度(du)或金相(xiang)組(zu)織，則應(ying)采用(yong)(yong)一定長度(du)的與活塞桿淬(cui)火處外圓相(xiang)同尺(chi)寸的試(shi)件(jian)，該試(shi)件(jian)應(ying)與實(shi)際工件(jian)進(jin)行相(xiang)同的熱處理過程(cheng)和(he)相(xiang)同的高頻淬(cui)火方法(fa)。
