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. 固溶時效處理性能(neng)：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處(chu)高頻表面感應淬火，硬度：45~50HRC;深(shen)度：1~1.5mm。
1. 零(ling)件常(chang)見的失效形(xing)式(shi)及應具備的性能(neng)
活塞桿在工作時(shi)，承受高頻率的返復(fu)拉壓應力，易產生疲勞斷裂；外(wai)表(biao)面與密封材料四(si)氟乙(yi)烯進行快速多次摩(mo)擦，一旦磨損嚴(yan)重(zhong)，會(hui)引起介質泄漏；其(qi)使用在含H2S成分的氣(qi)體介質中，易遭受腐蝕。
因此，要求活塞桿具有耐腐(fu)蝕性、有較好的基體強度及外表(biao)面的耐磨損(sun)性能。
2. 材料選用原(yuan)則及熱處(chu)理方(fang)法(fa)選擇
活塞桿(gan)選用馬氏體沉淀硬化不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有較好的抗H2S腐蝕性能，可滿足使用需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶和時(shi)效處理，可以(yi)獲得要求的力學(xue)性(xing)能(neng)，保證活(huo)塞桿的整體強度。采用高頻表(biao)面感應淬火，可以(yi)保證工件表(biao)面的硬度，從而提高耐磨性(xing)能(neng)和抗疲勞性(xing)能(neng)。
3. 零件(jian)主(zhu)要加工(gong)工(gong)序
鍛造－過時效處理(li)（A)-粗加(jia)工－固溶處理(li)（B)-機加(jia)工－時效處理(li)（C)-檢查性(xing)能－機加(jia)工－高頻表面淬火、回火（D)-磨加(jia)工－修(xiu)整－檢查。
4. 熱處理(li)工藝(yi)分析及應(ying)注意問題
a. 過時(shi)效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經鍛造冷卻后(hou)，有較大(da)的(de)(de)應力(li)和較高(gao)的(de)(de)硬度(du)，不便于(yu)(yu)機械加(jia)工(gong)，組織(zhi)中具有較大(da)的(de)(de)合金元素(su)(su)過(guo)飽和度(du)，看定(ding)性(xing)較差。所以，對鍛件(jian)應進行(xing)過(guo)時效處(chu)理(li)（即高(gao)于(yu)(yu)正常(chang)時效溫度(du)的(de)(de)時效處(chu)理(li)）。通過(guo)過(guo)時效處(chu)理(li)，基(ji)體(ti)中的(de)(de)合金元素(su)(su)充(chong)分出，析出質(zhi)點(dian)長(chang)大(da)，使(shi)組織(zhi)處(chu)于(yu)(yu)穩定(ding)狀態，鍛件(jian)硬度(du)達到較低(di)包度(du)，應力(li)基(ji)本消除，便于(yu)(yu)機械加(jia)工(gong)，并為固溶處(chu)理(li)作好組織(zhi)準備(bei)。具體(ti)工(gong)藝見圖8-8。
經(jing)研究和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效(xiao)，將獲得最低的(de)(de)硬(ying)度(du)，溫(wen)度(du)再提高(gao)，冷(leng)(leng)卻后的(de)(de)組織中可能因產(chan)生馬氏體組織而提高(gao)硬(ying)度(du)并降低了組織穩定性。過時(shi)效(xiao)的(de)(de)保(bao)溫(wen)時(shi)間應適當長一些，以保(bao)證析出(chu)相充(chong)分析出(chu)。過時(shi)效(xiao)處理(li)(li)可采用(yong)空冷(leng)(leng)。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件經(jing)過過時(shi)效(xiao)處理(li)(li)后，硬(ying)度(du)一般不大于280HB。
b. 固溶處理
固溶(rong)處理(li)是馬(ma)氏體沉淀硬化不銹鋼強(qiang)化的重要環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞(sai)桿(gan)固溶處理工藝(yi)見圖8-9。將(jiang)鋼加熱到1040℃時，鋼中(zhong)(zhong)的鉻、鎳、鈮、銅等(deng)合金元(yuan)素充分(fen)地固溶在奧氏體基體中(zhong)(zhong)，再(zai)以較(jiao)快的速度冷(leng)卻，這些元(yuan)素便以過飽和狀(zhuang)態保留在基體組織中(zhong)(zhong)，在以后的時效(xiao)過程中(zhong)(zhong)析出并使鋼得到強(qiang)化(hua)。固溶處理用水冷(leng)卻似乎(hu)更好一些，但(dan)曾發生過固溶水冷(leng)產生裂紋的事(shi)例，這個活塞(sai)桿(gan)的有效(xiao)截(jie)面不大，用油(you)冷(leng)完全可(ke)以滿足要(yao)求。
c. 時(shi)效處(chu)理
時(shi)(shi)效(xiao)處理(li)是馬氏體沉(chen)淀硬化不(bu)銹鋼(gang)(gang)強(qiang)化的(de)(de)又一個關(guan)鍵(jian)工序。通過時(shi)(shi)效(xiao)處理(li)，使在固溶(rong)處理(li)時(shi)(shi)過飽和溶(rong)于(yu)奧氏體中的(de)(de)合金元(yuan)素，特別是銅、鈮以(yi)質點形式充(chong)分析(xi)出(chu)，使鋼(gang)(gang)得到強(qiang)化。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)(gang)，依據對強(qiang)度(du)等級(ji)要求的(de)(de)不(bu)同(tong)，常有幾種不(bu)同(tong)的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)溫度(du)，根(gen)據活(huo)塞(sai)桿(gan)強(qiang)度(du)和力(li)學性能的(de)(de)要求，采用(yong)610℃加熱溫度(du)是合適的(de)(de)，一般時(shi)(shi)效(xiao)的(de)(de)保(bao)溫時(shi)(shi)間不(bu)低于(yu)4h,以(yi)保(bao)證(zheng)析(xi)出(chu)相(xiang)的(de)(de)充(chong)分析(xi)出(chu)，達到最佳的(de)(de)強(qiang)化效(xiao)果。具體工藝(yi)見(jian)圖8-10。
這(zhe)(zhe)里將固溶處理和(he)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理分開敘述，而沒有(you)(you)像(xiang)馬氏體(ti)不銹鋼調(diao)質(zhi)那樣，將淬(cui)火和(he)回火同時(shi)(shi)(shi)(shi)敘述，是(shi)想(xiang)說明一(yi)個(ge)問題，對于馬氏體(ti)沉(chen)淀硬化不銹鋼，固溶處理后(hou)(hou)直接(jie)進(jin)行時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理，還是(shi)固溶處理后(hou)(hou)進(jin)行機加(jia)(jia)工(gong)(gong)再進(jin)行時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理，這(zhe)(zhe)可(ke)根(gen)據零部件(jian)特征及要(yao)求(qiu)的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)硬度來考慮(lv)。例如，如果(guo)要(yao)求(qiu)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理后(hou)(hou)的(de)(de)強度等級高(gao)，即經固溶時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理后(hou)(hou)的(de)(de)硬度高(gao)，則(ze)最好在固溶處理后(hou)(hou)具有(you)(you)較低硬度的(de)(de)情況下進(jin)行機械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)，把大(da)量的(de)(de)機械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)量完成，在留有(you)(you)極少量的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)余(yu)量條件(jian)下進(jin)行時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理，因為時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)硬度很高(gao)，難以進(jin)行大(da)量的(de)(de)機械(xie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)。若(ruo)采(cai)用這(zhe)(zhe)種程(cheng)序，需注意的(de)(de)一(yi)個(ge)商題是(shi)，一(yi)旦時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理后(hou)(hou)性能(neng)達(da)不到(dao)要(yao)求(qiu)，則(ze)無法再重新進(jin)行固溶處理，因為加(jia)(jia)工(gong)(gong)余(yu)量少，滿(man)足(zu)不了固溶變形(xing)的(de)(de)要(yao)求(qiu)。解決這(zhe)(zhe)種問題的(de)(de)辦法，可(ke)以在固溶處理后(hou)(hou)對試件(jian)進(jin)行模擬時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理，先(xian)確(que)認工(gong)(gong)件(jian)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處理后(hou)(hou)的(de)(de)性能(neng)水平。
另一種(zhong)(zhong)情況是要求的(de)時效處(chu)(chu)理后(hou)的(de)強(qiang)度(du)(du)等(deng)級較低，硬(ying)度(du)(du)低于(yu)固溶處(chu)(chu)理后(hou)的(de)硬(ying)度(du)(du)，則(ze)可在(zai)工件(jian)固溶處(chu)(chu)理后(hou)直接進(jin)行時效處(chu)(chu)理，再進(jin)行機械(xie)加工，這不但能提高加工效率，而且還減(jian)少了(le)冷熱工序(xu)間的(de)周轉次(ci)數，方便生產。如果(guo)采用這種(zhong)(zhong)程序(xu)，最好在(zai)機械(xie)加工后(hou)進(jin)行一次(ci)低于(yu)時效溫(wen)度(du)(du)的(de)消除應(ying)力(li)處(chu)(chu)理。
d. 高頻表面淬火
活塞(sai)桿高頻(pin)表面淬火部位是(shi)在外(wai)圓表面，圖8-7所示的長度約1600mm的部位。采用連續加熱(re)淬火方式(shi)。工(gong)件旋轉，感應器(qi)加熱(re)并(bing)同(tong)時噴(pen)水冷卻(que)。
感應器選(xuan)擇：選(xuan)用外圓連續加熱(re)淬(cui)火感應器。感應器內孔直(zhi)徑為(wei)110mm,與工件外表面間隙(xi)2.5mm,感應器高度為(wei)7mm。
加(jia)熱(re)溫度：1060~1080℃。
工(gong)件(jian)淬火長度總加熱(re)時間：460s(工(gong)件(jian)相對感應(ying)器移(yi)動速度約(yue)為3.5mm/s).
工件旋轉(zhuan)速度：40~50r/min.
淬火冷卻：噴水冷卻。
回火：480℃,保溫2h,空冷(leng)。
活塞桿采(cai)用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏(shi)體沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)銹鋼，高頻表面淬火(huo)采(cai)用水冷卻(que)不(bu)(bu)必擔心淬火(huo)裂(lie)紋(wen)，其原(yuan)因(yin)參(can)見3Cr13不(bu)(bu)銹鋼軸套高頻表面淬火(huo)相(xiang)關內(nei)容。
活塞桿高(gao)頻(pin)表面(mian)淬(cui)火硬度(du)(du)檢(jian)查可用(yong)(yong)表面(mian)洛氏(shi)硬度(du)(du)計或里氏(shi)硬度(du)(du)計。如果還要檢(jian)查淬(cui)硬深度(du)(du)或金相(xiang)組織，則(ze)應(ying)采用(yong)(yong)一定長(chang)度(du)(du)的與活塞桿淬(cui)火處外圓相(xiang)同尺寸(cun)的試件(jian)，該試件(jian)應(ying)與實際(ji)工件(jian)進行(xing)相(xiang)同的熱處理過程(cheng)和相(xiang)同的高(gao)頻(pin)淬(cui)火方法。
