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：
a. 固溶時效處理性能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處高(gao)頻表面感(gan)應(ying)淬(cui)火，硬度：45~50HRC;深(shen)度：1~1.5mm。
1. 零件常(chang)見的(de)失效形(xing)式(shi)及應具(ju)備的(de)性(xing)能
活塞桿(gan)在工作時，承受(shou)高(gao)頻率的返復拉壓應力，易(yi)產生疲勞斷裂；外表面與密封(feng)材料四氟乙烯進行快(kuai)速多次摩擦，一旦磨損嚴重(zhong)，會(hui)引起介(jie)質泄漏(lou)；其(qi)使用在含H2S成分的氣體介(jie)質中，易(yi)遭(zao)受(shou)腐蝕。
因此(ci)，要求活塞(sai)桿具有(you)耐腐(fu)蝕性、有(you)較(jiao)好的基體強(qiang)度及外表面(mian)的耐磨損性能(neng)。
2. 材料選用原則及熱處理(li)方(fang)法選擇
活塞桿(gan)選(xuan)用(yong)馬氏體沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有較好的抗H2S腐蝕性能，可滿足使用(yong)需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經(jing)過固溶和(he)時效(xiao)處(chu)理，可(ke)以獲(huo)得(de)要求的(de)力(li)學性能(neng)，保證活塞桿的(de)整體強度。采用高頻(pin)表(biao)面感應淬火，可(ke)以保證工(gong)件表(biao)面的(de)硬度，從而提高耐磨性能(neng)和(he)抗疲勞性能(neng)。
3. 零件主(zhu)要加工(gong)工(gong)序(xu)
鍛造－過時效處(chu)理（A)-粗加工－固溶(rong)處(chu)理（B)-機加工－時效處(chu)理（C)-檢查性(xing)能－機加工－高頻表面淬火、回火（D)-磨(mo)加工－修整－檢查。
4. 熱處(chu)理工藝分(fen)析及應注意問題
a. 過時效(xiao)處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件經鍛(duan)造冷(leng)卻后，有(you)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)應力和較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)，不(bu)便于機械加工(gong)，組(zu)織中(zhong)具有(you)較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)合金(jin)元素(su)(su)過(guo)飽(bao)和度(du)(du)，看定性較(jiao)(jiao)(jiao)差(cha)。所(suo)以，對鍛(duan)件應進行過(guo)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處理(li)（即高于正常(chang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫度(du)(du)的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處理(li)）。通過(guo)過(guo)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處理(li)，基(ji)體中(zhong)的(de)(de)合金(jin)元素(su)(su)充分出(chu)，析出(chu)質點(dian)長大，使組(zu)織處于穩(wen)定狀(zhuang)態，鍛(duan)件硬(ying)(ying)度(du)(du)達到較(jiao)(jiao)(jiao)低包度(du)(du)，應力基(ji)本消除，便于機械加工(gong)，并為固溶處理(li)作好(hao)組(zu)織準備。具體工(gong)藝見(jian)圖8-8。
經研究和實踐證明(ming)，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效(xiao)(xiao)，將獲得最(zui)低(di)的硬度，溫度再(zai)提(ti)高，冷卻后(hou)的組(zu)織中(zhong)可(ke)能因產生馬氏體組(zu)織而提(ti)高硬度并降(jiang)低(di)了組(zu)織穩(wen)定性。過(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)的保溫時(shi)間應適當長(chang)一些，以保證析出(chu)相充(chong)分析出(chu)。過(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)處理可(ke)采用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經過(guo)過(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)處理后(hou)，硬度一般不大于(yu)280HB。
b. 固溶處理
固溶處理是馬氏體(ti)沉淀硬化不(bu)銹鋼強化的重要環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿(gan)固(gu)溶處理(li)工藝見圖8-9。將(jiang)鋼加熱到1040℃時，鋼中(zhong)(zhong)的鉻、鎳、鈮(ni)、銅等合(he)金元素(su)充分(fen)地固(gu)溶在奧氏體(ti)基(ji)體(ti)中(zhong)(zhong)，再以(yi)較(jiao)快(kuai)的速度冷卻，這些元素(su)便以(yi)過(guo)飽和狀態(tai)保留在基(ji)體(ti)組織中(zhong)(zhong)，在以(yi)后(hou)的時效過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)析出并使鋼得到強(qiang)化。固(gu)溶處理(li)用(yong)水(shui)冷卻似乎更好一些，但曾(ceng)發(fa)生過(guo)固(gu)溶水(shui)冷產(chan)生裂紋的事例(li)，這個活塞桿(gan)的有效截面不大，用(yong)油冷完全可以(yi)滿足要求。
c. 時效處理
時效處(chu)理(li)是馬氏體沉淀硬(ying)化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)強化(hua)(hua)的(de)(de)又一(yi)個關(guan)鍵(jian)工(gong)序。通過(guo)時效處(chu)理(li)，使在固溶處(chu)理(li)時過(guo)飽和(he)溶于奧(ao)氏體中的(de)(de)合金元素(su)，特別是銅、鈮以質(zhi)點形式充分(fen)析(xi)出(chu)，使鋼(gang)(gang)得到(dao)強化(hua)(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)(gang)，依(yi)據對強度(du)等級要求(qiu)的(de)(de)不(bu)同，常有幾種不(bu)同的(de)(de)時效溫度(du)，根(gen)據活塞桿(gan)強度(du)和(he)力學性(xing)能的(de)(de)要求(qiu)，采用(yong)610℃加熱溫度(du)是合適的(de)(de)，一(yi)般時效的(de)(de)保溫時間不(bu)低于4h,以保證析(xi)出(chu)相(xiang)的(de)(de)充分(fen)析(xi)出(chu)，達到(dao)最佳的(de)(de)強化(hua)(hua)效果(guo)。具體工(gong)藝見圖8-10。
這里將固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)和(he)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)分開敘述，而沒有(you)像馬氏體(ti)(ti)不銹鋼調(diao)質那樣，將淬(cui)火(huo)和(he)回火(huo)同時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)敘述，是想說明一個問(wen)題(ti)，對于(yu)馬氏體(ti)(ti)沉淀硬(ying)(ying)化不銹鋼，固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)直(zhi)接進(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，還是固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)進(jin)行(xing)機加工(gong)再進(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，這可根(gen)據零(ling)部件特征及要(yao)求的(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)度來考慮。例如，如果要(yao)求時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)強(qiang)度等級高，即經(jing)固(gu)溶時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度高，則最好(hao)在(zai)固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)具有(you)較低(di)硬(ying)(ying)度的(de)(de)(de)情況下進(jin)行(xing)機械(xie)加工(gong)，把大(da)量(liang)的(de)(de)(de)機械(xie)加工(gong)量(liang)完成，在(zai)留有(you)極(ji)少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)加工(gong)余(yu)量(liang)條(tiao)件下進(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)為(wei)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)(hou)硬(ying)(ying)度很高，難以進(jin)行(xing)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)機械(xie)加工(gong)。若采用這種程序(xu)，需注(zhu)意的(de)(de)(de)一個商題(ti)是，一旦(dan)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)性能(neng)達不到要(yao)求，則無法(fa)再重(zhong)新進(jin)行(xing)固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)為(wei)加工(gong)余(yu)量(liang)少(shao)，滿足不了固(gu)溶變形的(de)(de)(de)要(yao)求。解決這種問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)辦法(fa)，可以在(zai)固(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)對試(shi)件進(jin)行(xing)模(mo)擬時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，先(xian)確認工(gong)件時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)性能(neng)水平。
另一種情況是要求的時效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的強度(du)(du)等級(ji)較低(di)，硬度(du)(du)低(di)于固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的硬度(du)(du)，則可在工件固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)直接(jie)進(jin)行時效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，再進(jin)行機(ji)械加(jia)工，這不但能提高加(jia)工效(xiao)率(lv)，而且還減(jian)少了冷(leng)熱工序間(jian)的周轉次(ci)數，方便生(sheng)產。如果采用(yong)這種程序，最好在機(ji)械加(jia)工后(hou)進(jin)行一次(ci)低(di)于時效(xiao)溫度(du)(du)的消除應(ying)力(li)處(chu)(chu)理(li)(li)。
d. 高頻表面淬火
活塞桿高頻表面(mian)(mian)淬火(huo)部位是在外圓表面(mian)(mian)，圖(tu)8-7所示的長度約1600mm的部位。采(cai)用連續加熱淬火(huo)方(fang)式。工件(jian)旋(xuan)轉，感應器加熱并同(tong)時噴水冷卻。
感(gan)應器(qi)(qi)選(xuan)擇：選(xuan)用外(wai)圓連續(xu)加熱淬(cui)火感(gan)應器(qi)(qi)。感(gan)應器(qi)(qi)內孔直徑為110mm,與工件外(wai)表面(mian)間隙(xi)2.5mm,感(gan)應器(qi)(qi)高度(du)為7mm。
加(jia)熱溫度(du)：1060~1080℃。
工件淬火長(chang)度總(zong)加熱時間：460s(工件相對感應(ying)器移(yi)動速度約為3.5mm/s).
工件(jian)旋轉速度：40~50r/min.
淬火冷卻(que)：噴水冷卻(que)。
回火：480℃,保(bao)溫(wen)2h,空冷。
活塞(sai)桿(gan)采用(yong)0Cr17Ni4Cu4Nb馬(ma)氏體沉淀硬化不銹鋼，高(gao)(gao)頻表面淬火(huo)采用(yong)水冷(leng)卻不必(bi)擔(dan)心淬火(huo)裂紋，其原因參見3Cr13不銹鋼軸套高(gao)(gao)頻表面淬火(huo)相關內容。
活塞(sai)桿(gan)高(gao)頻表面淬(cui)火硬(ying)度(du)檢(jian)(jian)查(cha)(cha)可用表面洛(luo)氏硬(ying)度(du)計(ji)或里氏硬(ying)度(du)計(ji)。如果還要檢(jian)(jian)查(cha)(cha)淬(cui)硬(ying)深度(du)或金相組織，則(ze)應采(cai)用一定(ding)長(chang)度(du)的(de)(de)與(yu)活塞(sai)桿(gan)淬(cui)火處外圓相同(tong)尺寸(cun)的(de)(de)試件，該試件應與(yu)實(shi)際(ji)工(gong)件進(jin)行(xing)相同(tong)的(de)(de)熱處理過程和相同(tong)的(de)(de)高(gao)頻淬(cui)火方法。
