零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理要求(qiu)：
a. 固溶時效處理性能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖中(zhong)Φ105mmx1600mm 處高(gao)頻表面感應(ying)淬火，硬度：45~50HRC;深度：1~1.5mm。
1. 零件常見(jian)的失(shi)效(xiao)形式(shi)及應具備的性(xing)能
活塞(sai)桿在工作時，承受(shou)高頻率的返(fan)復拉壓應力，易產(chan)生疲勞斷裂；外表面與密封材料四氟乙(yi)烯(xi)進(jin)行(xing)快速多次摩擦，一旦磨損(sun)嚴(yan)重，會引起介(jie)質泄漏(lou)；其使(shi)用在含H2S成分的氣(qi)體介(jie)質中，易遭受(shou)腐蝕。
因(yin)此，要(yao)求活塞(sai)桿具有耐(nai)腐蝕性(xing)、有較好(hao)的基(ji)體強度及外表(biao)面的耐(nai)磨損性(xing)能。
2. 材(cai)料(liao)選用原則(ze)及熱處(chu)理(li)方法選擇(ze)
活塞桿(gan)選用馬(ma)氏體(ti)沉淀硬(ying)化不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該(gai)材料具有較(jiao)好的抗H2S腐蝕(shi)性能，可滿足(zu)使(shi)用需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固(gu)溶和時效(xiao)處理(li)，可(ke)(ke)以獲得(de)要求(qiu)的力(li)學(xue)性能(neng)，保(bao)證活塞桿的整體強度。采(cai)用高頻表(biao)面(mian)感應淬火，可(ke)(ke)以保(bao)證工件表(biao)面(mian)的硬(ying)度，從而(er)提高耐磨(mo)性能(neng)和抗(kang)疲勞性能(neng)。
3. 零件主要(yao)加(jia)工工序(xu)
鍛造－過(guo)時(shi)效處(chu)理（A)-粗加工－固溶處(chu)理（B)-機加工－時(shi)效處(chu)理（C)-檢查(cha)性能－機加工－高頻表(biao)面淬火、回火（D)-磨加工－修整－檢查(cha)。
4. 熱(re)處理(li)工藝(yi)分析及(ji)應(ying)注意問題
a. 過時效處(chu)理(li)
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經(jing)鍛造(zao)冷卻后，有較大(da)的(de)應力和(he)較高的(de)硬(ying)度，不便于機械加工(gong)，組織中具(ju)有較大(da)的(de)合(he)金(jin)元(yuan)素過飽和(he)度，看定性(xing)較差(cha)。所以，對鍛件應進行過時效(xiao)處理（即高于正常時效(xiao)溫度的(de)時效(xiao)處理）。通過過時效(xiao)處理，基(ji)體(ti)中的(de)合(he)金(jin)元(yuan)素充分出，析出質點長(chang)大(da)，使組織處于穩定狀(zhuang)態，鍛件硬(ying)度達(da)到較低包度，應力基(ji)本消除，便于機械加工(gong)，并為固溶處理作好組織準備。具(ju)體(ti)工(gong)藝見圖8-8。
經(jing)研究和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)(shi)效，將獲(huo)得最低的(de)硬(ying)度(du)，溫度(du)再(zai)提高(gao)，冷卻(que)后(hou)的(de)組(zu)織(zhi)中可能因產生馬氏體組(zu)織(zhi)而(er)提高(gao)硬(ying)度(du)并(bing)降低了組(zu)織(zhi)穩定性。過(guo)時(shi)(shi)效的(de)保溫時(shi)(shi)間應適當長一些(xie)，以(yi)保證析出(chu)相充分析出(chu)。過(guo)時(shi)(shi)效處理可采用空(kong)冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經(jing)過(guo)過(guo)時(shi)(shi)效處理后(hou)，硬(ying)度(du)一般不大于(yu)280HB。
b. 固溶處理(li)
固溶處(chu)理是馬(ma)氏體沉(chen)淀硬化不銹鋼強(qiang)化的(de)重要(yao)環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固(gu)(gu)溶處理工藝見圖8-9。將(jiang)鋼(gang)(gang)加熱到1040℃時，鋼(gang)(gang)中的(de)(de)鉻、鎳、鈮、銅等合(he)金元素充分地固(gu)(gu)溶在(zai)(zai)奧氏體基體中，再以(yi)較快的(de)(de)速度(du)冷卻(que)，這(zhe)些(xie)元素便以(yi)過(guo)飽(bao)和(he)狀態保留(liu)在(zai)(zai)基體組織中，在(zai)(zai)以(yi)后的(de)(de)時效(xiao)過(guo)程中析出(chu)并使鋼(gang)(gang)得(de)到強化。固(gu)(gu)溶處理用水(shui)冷卻(que)似(si)乎更好一些(xie)，但曾發(fa)生過(guo)固(gu)(gu)溶水(shui)冷產生裂紋(wen)的(de)(de)事例(li)，這(zhe)個(ge)活塞桿的(de)(de)有效(xiao)截面不大，用油冷完(wan)全可以(yi)滿足(zu)要求。
c. 時效處理
時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)是(shi)(shi)馬氏(shi)體(ti)沉淀硬(ying)化(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)強(qiang)(qiang)化(hua)的又一個關鍵工序(xu)。通過(guo)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)，使在(zai)固溶(rong)處(chu)理(li)時(shi)(shi)過(guo)飽和溶(rong)于(yu)奧氏(shi)體(ti)中的合(he)金(jin)元素(su)，特別是(shi)(shi)銅、鈮以質點形式充分析(xi)出，使鋼(gang)得到(dao)強(qiang)(qiang)化(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)，依(yi)據對強(qiang)(qiang)度(du)等級要(yao)求(qiu)的不(bu)(bu)同，常(chang)有(you)幾種不(bu)(bu)同的時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)(wen)度(du)，根據活塞桿強(qiang)(qiang)度(du)和力學性能的要(yao)求(qiu)，采用610℃加熱溫(wen)(wen)度(du)是(shi)(shi)合(he)適的，一般(ban)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)的保溫(wen)(wen)時(shi)(shi)間(jian)不(bu)(bu)低于(yu)4h,以保證析(xi)出相的充分析(xi)出，達(da)到(dao)最佳的強(qiang)(qiang)化(hua)效(xiao)(xiao)果。具體(ti)工藝見(jian)圖8-10。
這(zhe)里將固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)和(he)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)分(fen)開敘(xu)述，而沒有像(xiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼調質(zhi)那(nei)樣，將淬火和(he)回火同時(shi)(shi)(shi)敘(xu)述，是想說明(ming)一個(ge)問題，對于(yu)馬(ma)氏(shi)體(ti)沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼，固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)直接進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，還是固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)機加工再(zai)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，這(zhe)可根據零部(bu)件(jian)特征及要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)硬(ying)度(du)來(lai)考慮。例(li)如，如果要求(qiu)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)強度(du)等(deng)級高，即經固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)高，則(ze)最好在(zai)(zai)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)具有較低(di)硬(ying)度(du)的(de)(de)(de)(de)情況下進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)機械加工，把大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)機械加工量(liang)(liang)完成，在(zai)(zai)留有極(ji)少量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)加工余(yu)量(liang)(liang)條(tiao)件(jian)下進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因(yin)為時(shi)(shi)(shi)效(xiao)后(hou)(hou)(hou)硬(ying)度(du)很高，難以進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)機械加工。若采用這(zhe)種程序，需注意的(de)(de)(de)(de)一個(ge)商(shang)題是，一旦時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)性能(neng)達不(bu)到(dao)要求(qiu)，則(ze)無法再(zai)重新進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因(yin)為加工余(yu)量(liang)(liang)少，滿足不(bu)了(le)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)變(bian)形的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)。解(jie)決這(zhe)種問題的(de)(de)(de)(de)辦(ban)法，可以在(zai)(zai)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)對試件(jian)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)模擬時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，先確認(ren)工件(jian)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)水平。
另一種(zhong)情況(kuang)是(shi)要求的(de)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理后(hou)的(de)強度等級較低(di)，硬(ying)度低(di)于固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)理后(hou)的(de)硬(ying)度，則可在(zai)工(gong)(gong)件固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)理后(hou)直接進行時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理，再進行機械加工(gong)(gong)，這不(bu)但能提高加工(gong)(gong)效(xiao)率，而且(qie)還減(jian)少了冷熱(re)工(gong)(gong)序(xu)間的(de)周轉次(ci)數，方便生產。如果采用這種(zhong)程(cheng)序(xu)，最(zui)好在(zai)機械加工(gong)(gong)后(hou)進行一次(ci)低(di)于時(shi)效(xiao)溫度的(de)消除應力處(chu)(chu)理。
d. 高(gao)頻(pin)表面淬火
活塞桿(gan)高(gao)頻表面淬火部(bu)位是在(zai)外圓(yuan)表面，圖(tu)8-7所示的長度(du)約1600mm的部(bu)位。采用連續(xu)加(jia)熱淬火方式。工(gong)件旋轉，感應(ying)器加(jia)熱并同時噴水冷卻。
感(gan)應器(qi)選擇：選用外圓連(lian)續加(jia)熱淬火感(gan)應器(qi)。感(gan)應器(qi)內孔直徑為110mm,與工件外表面間隙2.5mm,感(gan)應器(qi)高度(du)為7mm。
加熱溫度：1060~1080℃。
工件淬火長度總加(jia)熱時(shi)間：460s(工件相對感應器移動速度約為3.5mm/s).
工件(jian)旋轉速度：40~50r/min.
淬火冷(leng)卻(que)：噴水冷(leng)卻(que)。
回火(huo)：480℃,保(bao)溫2h,空冷。
活塞桿采用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀(dian)硬(ying)化不銹(xiu)(xiu)鋼，高頻表面淬火(huo)采用水冷卻不必擔心淬火(huo)裂紋，其原因(yin)參(can)見3Cr13不銹(xiu)(xiu)鋼軸套高頻表面淬火(huo)相關內(nei)容(rong)。
活(huo)塞(sai)桿高頻(pin)表(biao)面淬火(huo)硬(ying)度(du)檢查可用(yong)表(biao)面洛氏(shi)硬(ying)度(du)計或里氏(shi)硬(ying)度(du)計。如果還(huan)要檢查淬硬(ying)深度(du)或金相組織(zhi)，則應采用(yong)一定長度(du)的(de)與活(huo)塞(sai)桿淬火(huo)處外(wai)圓相同尺寸的(de)試件，該(gai)試件應與實際工件進行(xing)相同的(de)熱(re)處理過程和相同的(de)高頻(pin)淬火(huo)方(fang)法。
