零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理要求：
a. 固溶時效處理性(xing)能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖中(zhong)Φ105mmx1600mm 處高頻表(biao)面感應淬火，硬(ying)度：45~50HRC;深度：1~1.5mm。
1. 零件常見(jian)的失效形式(shi)及應具備的性能
活(huo)塞桿在工作時，承受高(gao)頻(pin)率的返復拉壓應力，易產生疲勞斷裂；外表面與密封材料四氟乙(yi)烯(xi)進(jin)行快(kuai)速多次摩擦，一旦(dan)磨損嚴重，會引起介(jie)質泄漏(lou)；其使用在含H2S成分的氣體(ti)介(jie)質中，易遭(zao)受腐蝕。
因此，要求活塞桿具有(you)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)、有(you)較好的(de)基體強度(du)及外(wai)表面的(de)耐(nai)磨損(sun)性(xing)能。
2. 材(cai)料選用(yong)原則(ze)及熱(re)處理方法選擇
活(huo)塞桿選(xuan)用馬(ma)氏(shi)體沉淀硬化(hua)不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有(you)較好(hao)的抗(kang)H2S腐蝕性能，可滿足使用需要(yao)。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶和(he)時效處理，可以獲得要求的(de)力學性(xing)能，保(bao)證活塞(sai)桿的(de)整體強(qiang)度(du)。采用高(gao)頻表面感應淬火，可以保(bao)證工件(jian)表面的(de)硬度(du)，從而提(ti)高(gao)耐磨性(xing)能和(he)抗(kang)疲勞性(xing)能。
3. 零件主要加工工序
鍛造－過時效處理（A)-粗加工(gong)－固溶處理（B)-機加工(gong)－時效處理（C)-檢(jian)查(cha)(cha)性能(neng)－機加工(gong)－高頻表面(mian)淬火、回火（D)-磨加工(gong)－修整－檢(jian)查(cha)(cha)。
4. 熱處(chu)理工藝分析及應注(zhu)意問題
a. 過(guo)時效處(chu)理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經鍛造冷卻后，有較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)應(ying)力(li)和(he)較(jiao)高的(de)(de)(de)硬度(du)(du)，不便(bian)于(yu)機械(xie)加工(gong)，組織(zhi)中(zhong)具有較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)合金(jin)元素過(guo)飽和(he)度(du)(du)，看定性較(jiao)差(cha)。所以(yi)，對鍛件應(ying)進行過(guo)時(shi)(shi)效處(chu)理(li)（即高于(yu)正(zheng)常(chang)時(shi)(shi)效溫度(du)(du)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)效處(chu)理(li)）。通過(guo)過(guo)時(shi)(shi)效處(chu)理(li)，基體中(zhong)的(de)(de)(de)合金(jin)元素充分出，析(xi)出質點長大(da)，使組織(zhi)處(chu)于(yu)穩定狀態，鍛件硬度(du)(du)達到較(jiao)低包度(du)(du)，應(ying)力(li)基本消除，便(bian)于(yu)機械(xie)加工(gong)，并為固溶處(chu)理(li)作(zuo)好組織(zhi)準備。具體工(gong)藝見圖8-8。
經研究和實踐(jian)證明(ming)，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效，將獲得最(zui)低的硬(ying)(ying)度，溫度再提高(gao)，冷(leng)(leng)卻后的組(zu)織中可能因產生馬氏體組(zu)織而提高(gao)硬(ying)(ying)度并降低了組(zu)織穩(wen)定(ding)性(xing)。過時(shi)效的保溫時(shi)間應(ying)適當(dang)長一(yi)些(xie)，以保證析(xi)出(chu)相充分析(xi)出(chu)。過時(shi)效處(chu)(chu)理(li)可采用空冷(leng)(leng)。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經過過時(shi)效處(chu)(chu)理(li)后，硬(ying)(ying)度一(yi)般不(bu)大于280HB。
b. 固溶(rong)處理
固溶處理是馬氏(shi)體沉淀硬化不銹鋼強化的重要環(huan)節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞(sai)桿(gan)固(gu)溶處(chu)理(li)工(gong)藝見圖8-9。將(jiang)鋼加熱到1040℃時，鋼中(zhong)(zhong)的鉻、鎳、鈮、銅等合金元素充(chong)分地固(gu)溶在(zai)奧氏體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)，再以較快的速度(du)冷卻，這些(xie)元素便以過(guo)飽和狀態保留在(zai)基(ji)體(ti)(ti)組織中(zhong)(zhong)，在(zai)以后的時效(xiao)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)析出并使鋼得到強化(hua)。固(gu)溶處(chu)理(li)用水(shui)冷卻似(si)乎更好一(yi)些(xie)，但曾發(fa)生(sheng)過(guo)固(gu)溶水(shui)冷產(chan)生(sheng)裂紋(wen)的事例，這個(ge)活塞(sai)桿(gan)的有效(xiao)截面不大(da)，用油冷完全可以滿(man)足(zu)要求。
c. 時效處理
時(shi)效(xiao)處(chu)理是(shi)馬氏體(ti)沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)強(qiang)化的(de)(de)又一(yi)個(ge)關鍵工(gong)(gong)序。通過(guo)時(shi)效(xiao)處(chu)理，使在固溶(rong)處(chu)理時(shi)過(guo)飽(bao)和(he)溶(rong)于奧氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)合金(jin)元素，特別是(shi)銅、鈮以質點形式充分析(xi)出(chu)，使鋼(gang)得到強(qiang)化。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)，依據對強(qiang)度(du)(du)(du)等級要(yao)求(qiu)的(de)(de)不(bu)同，常有幾種不(bu)同的(de)(de)時(shi)效(xiao)溫度(du)(du)(du)，根(gen)據活(huo)塞(sai)桿(gan)強(qiang)度(du)(du)(du)和(he)力學性能的(de)(de)要(yao)求(qiu)，采(cai)用610℃加熱溫度(du)(du)(du)是(shi)合適的(de)(de)，一(yi)般時(shi)效(xiao)的(de)(de)保(bao)溫時(shi)間不(bu)低于4h,以保(bao)證析(xi)出(chu)相的(de)(de)充分析(xi)出(chu)，達到最佳(jia)的(de)(de)強(qiang)化效(xiao)果。具體(ti)工(gong)(gong)藝見圖8-10。
這(zhe)里(li)將固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)和時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)分開敘述，而沒有(you)像馬(ma)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼調質那樣，將淬火和回火同時(shi)(shi)敘述，是(shi)想說明一個問題，對于(yu)馬(ma)氏體(ti)沉淀硬化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后直(zhi)接進(jin)(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，還是(shi)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后進(jin)(jin)(jin)行(xing)機(ji)(ji)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)再進(jin)(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，這(zhe)可(ke)根(gen)據零部件特征(zheng)及要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)硬度(du)(du)(du)來考慮。例如，如果要(yao)(yao)求(qiu)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后的(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)等(deng)級高，即(ji)經(jing)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后的(de)(de)(de)硬度(du)(du)(du)高，則最好在(zai)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后具有(you)較(jiao)低硬度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)情況下(xia)進(jin)(jin)(jin)行(xing)機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)，把大(da)(da)量的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)量完成，在(zai)留有(you)極(ji)少(shao)(shao)量的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)余(yu)量條件下(xia)進(jin)(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，因為時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)后硬度(du)(du)(du)很高，難以(yi)(yi)進(jin)(jin)(jin)行(xing)大(da)(da)量的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)。若(ruo)采(cai)用這(zhe)種程序(xu)，需注意的(de)(de)(de)一個商題是(shi)，一旦時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后性能(neng)達不(bu)(bu)到要(yao)(yao)求(qiu)，則無法(fa)再重新進(jin)(jin)(jin)行(xing)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)，因為加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)余(yu)量少(shao)(shao)，滿足不(bu)(bu)了固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)變形的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。解決這(zhe)種問題的(de)(de)(de)辦法(fa)，可(ke)以(yi)(yi)在(zai)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后對試件進(jin)(jin)(jin)行(xing)模擬時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，先確(que)認工(gong)(gong)(gong)(gong)件時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后的(de)(de)(de)性能(neng)水(shui)平。
另一(yi)種(zhong)情況(kuang)是(shi)要求的(de)時(shi)效處理后的(de)強度(du)(du)等級較低，硬度(du)(du)低于(yu)固(gu)溶處理后的(de)硬度(du)(du)，則可在工(gong)(gong)(gong)件固(gu)溶處理后直接進(jin)行(xing)時(shi)效處理，再進(jin)行(xing)機械(xie)加工(gong)(gong)(gong)，這不但能(neng)提高加工(gong)(gong)(gong)效率，而(er)且還(huan)減少了(le)冷熱(re)工(gong)(gong)(gong)序間的(de)周轉次(ci)數，方便生產。如(ru)果采用這種(zhong)程序，最好在機械(xie)加工(gong)(gong)(gong)后進(jin)行(xing)一(yi)次(ci)低于(yu)時(shi)效溫度(du)(du)的(de)消除應力處理。
d. 高頻表面(mian)淬(cui)火(huo)
活塞桿高頻表(biao)面淬(cui)火(huo)(huo)部位是在(zai)外圓(yuan)表(biao)面，圖8-7所示的長度約1600mm的部位。采用連續加(jia)熱淬(cui)火(huo)(huo)方式。工(gong)件旋轉(zhuan)，感應器(qi)加(jia)熱并同(tong)時(shi)噴水冷卻。
感(gan)應(ying)器(qi)(qi)選(xuan)擇：選(xuan)用外圓連續(xu)加熱淬火感(gan)應(ying)器(qi)(qi)。感(gan)應(ying)器(qi)(qi)內孔(kong)直徑為110mm,與(yu)工件外表面(mian)間(jian)隙2.5mm,感(gan)應(ying)器(qi)(qi)高度(du)為7mm。
加熱溫(wen)度：1060~1080℃。
工件淬火長(chang)度總加熱時間(jian)：460s(工件相對感(gan)應器(qi)移動速(su)度約為3.5mm/s).
工件旋轉(zhuan)速度(du)：40~50r/min.
淬火冷(leng)卻：噴水(shui)冷(leng)卻。
回火：480℃,保溫2h,空冷。
活塞桿采用0Cr17Ni4Cu4Nb馬(ma)氏體沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼，高頻(pin)表面(mian)(mian)淬(cui)火(huo)(huo)采用水(shui)冷卻不必擔心淬(cui)火(huo)(huo)裂(lie)紋，其原(yuan)因參見3Cr13不銹(xiu)鋼軸套高頻(pin)表面(mian)(mian)淬(cui)火(huo)(huo)相關(guan)內容。
活(huo)(huo)塞桿高頻表(biao)面淬(cui)(cui)火硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)檢查可用表(biao)面洛氏硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)計或里氏硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)計。如果還要檢查淬(cui)(cui)硬(ying)(ying)深度(du)(du)(du)或金相組織，則應采用一定長度(du)(du)(du)的與活(huo)(huo)塞桿淬(cui)(cui)火處外圓相同(tong)尺寸的試件，該試件應與實際工件進行相同(tong)的熱處理過(guo)程(cheng)和(he)相同(tong)的高頻淬(cui)(cui)火方法。
