零件(jian)名(ming)稱：不銹(xiu)鋼(gang)平(ping)衡(heng)套，見(jian)圖8-4.
材質(zhi)：3Cr13不銹鋼
熱處理(li)要求(qiu)。
a. 調質硬(ying)度：241~285HB.
b. Φ105內孔(kong)離子(zi)滲氨。硬度(du)≥650HV;深(shen)度(du)≥0.3mm.
c. A面高頻感應加熱淬火硬(ying)度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零件常見的(de)失效形式及應具備(bei)的(de)性能
平(ping)衡套(tao)是用以平(ping)衡軸(zhou)向力的(de)重要功(gong)能(neng)件(jian)，長期在180℃左(zuo)右(you)(you)具有(you)一定腐蝕(shi)性能(neng)的(de)水介質中工作，內孔與軸(zhou)套(tao)有(you)0.3mm的(de)左(zuo)右(you)(you)間(jian)隙，A面與平(ping)衡盤正常時有(you)0.06~0.07mm的(de)間(jian)隙。在設備啟動、停轉時，內孔及A面有(you)可能(neng)與對應(ying)件(jian)接觸而(er)磨損，又(you)有(you)高溫高速(su)水流動沖(chong)刷，可能(neng)被沖(chong)蝕(shi)。一旦出現被磨損或沖(chong)蝕(shi)，將對設備的(de)性能(neng)產(chan)生很大(da)的(de)影(ying)響。
因此(ci)，除要求(qiu)平衡套有一定的耐(nai)腐(fu)蝕性，一定的基體強度外，尤其要求(qiu)內孔及A面具有較高的耐(nai)磨損、耐(nai)沖刷(shua)性能(neng)，即(ji)應具有較高的硬度。
2. 材料選用原則及熱處理方法(fa)選擇
平衡套(tao)采用(yong)3Cr13馬氏體(ti)不銹鋼(gang)鍛件。3Cr13 鋼(gang)具有(you)一定的耐腐蝕性，可(ke)勝任在(zai)高溫水中(zhong)的工作。3Cr13鋼(gang)可(ke)以通過調(diao)質處理提(ti)高整體(ti)強度(du)，又可(ke)通過高頻表(biao)面(mian)感(gan)應(ying)淬火(huo)、離子(zi)滲(shen)氮等表(biao)面(mian)熱(re)處理方(fang)(fang)法提(ti)高表(biao)面(mian)硬(ying)度(du)和耐磨性。Φ105mm內孔高頻表(biao)面(mian)淬火(huo)難度(du)大，采用(yong)離子(zi)滲(shen)氮，硬(ying)化(hua)層雖然(ran)較薄(bo)，但可(ke)滿(man)足要(yao)(yao)求(qiu)。而(er)A面(mian)需要(yao)(yao)有(you)較厚的硬(ying)化(hua)層，且用(yong)高頻表(biao)面(mian)淬火(huo)方(fang)(fang)便(bian)可(ke)行(xing)，比離子(zi)滲(shen)氮硬(ying)層厚，故采用(yong)高頻表(biao)面(mian)淬火(huo)。通過上(shang)述熱(re)處理手(shou)段，完全可(ke)以滿(man)足工件的使用(yong)功能要(yao)(yao)求(qiu)。
3. 零(ling)件(jian)主要加工工序(xu)
鍛造－退火（A)-粗加(jia)工－調(diao)質（B)-機(ji)加(jia)工－高溫(wen)時(shi)效（C)-加(jia)工（離(li)子(zi)滲氮的內孔加(jia)工到(dao)尺寸，A表(biao)面(mian)(mian)留 0.2mm磨(mo)量）－離(li)子(zi)滲氮（D)-A面(mian)(mian)表(biao)面(mian)(mian)淬火、回火（E)-磨(mo)A面(mian)(mian)－清理－檢查。
4. 熱處理工藝分析及注意問題
a. 退火(huo)
見軸套退火
b. 調質
見軸套調(diao)質
c. 高(gao)溫時效
高(gao)溫時(shi)(shi)效的目的是(shi)為了較徹底地消除或減(jian)少以前各(ge)加工(gong)工(gong)序產生(sheng)的應力，即(ji)保證(zheng)零(ling)件滲氮(dan)(dan)前不存在較大的應力，防止零(ling)件滲氮(dan)(dan)時(shi)(shi)產生(sheng)變形，實質上，高(gao)溫時(shi)(shi)效是(shi)作為離子滲氮(dan)(dan)前的預處理工(gong)序。
高(gao)溫時效工藝(yi)見圖(tu)8-5.
高溫(wen)時效溫(wen)度的選定原則是，低于(yu)調(diao)質回火溫(wen)度以下20~40℃,高于(yu)離子(zi)滲(shen)氨溫(wen)度。根據平(ping)衡套零(ling)件(jian)的調(diao)質工(gong)藝和(he)離子(zi)滲(shen)氮工(gong)藝，確定高溫(wen)時效溫(wen)度為580~600℃,這樣，既可保(bao)(bao)持調(diao)質硬度和(he)強(qiang)度基本不變，還(huan)可使零(ling)件(jian)具有(you)保(bao)(bao)證(zheng)離子(zi)滲(shen)氨時無殘余應力的基本要求。
高(gao)溫時效采用爐(lu)冷至400℃以下(xia)出爐(lu)，以盡量減少零(ling)件(jian)產生新的應力。
d. 離子滲氮
該(gai)平衡套(tao)用100kV離(li)子滲氮爐(lu)處理，爐(lu)的有效空(kong)間約為ф600x1200(mm).
滲(shen)氮(dan)溫度(du)(du)(du)選定為(wei)540~560℃,這(zhe)個(ge)溫度(du)(du)(du)是3Cr13馬氏(shi)體不銹鋼(gang)可(ke)滲(shen)氮(dan)的中(zhong)下限溫度(du)(du)(du)，主要考慮了(le)平(ping)衡套根(gen)據(ju)調質回(hui)火(huo)溫度(du)(du)(du)確(que)定的高溫時效溫度(du)(du)(du)為(wei)580~560℃,離子滲(shen)氮(dan)溫度(du)(du)(du)應低于(yu)高溫時效溫度(du)(du)(du)。具體工藝見圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬于(yu)高(gao)合金(jin)元素材料，滲氮速度偏慢，所以，應(ying)采(cai)用較長的保溫時間。
平衡套(tao)屬薄壁易(yi)變形件，應適當控制升(sheng)溫、降溫速(su)度(du)和(he)出(chu)爐溫度(du)，以(yi)保證零件具有較(jiao)小的應力(li)和(he)滲氨時的較(jiao)小變形度(du)。低于100℃出(chu)爐，還可保證零件表面不(bu)出(chu)現氧化而呈銀(yin)白(bai)色(se)。
在實際操作中，控制(zhi)為(wei)較小的電流和(he)電壓，實現較慢(man)的升溫速度(du)。
根(gen)據使用設備的容積(ji)及實際裝(zhuang)爐量、工件有效(xiao)表面積(ji)等因素，采用0.3m/h的氨氣(qi)供(gong)給(gei)量。
該平衡套滲氮內孔為(wei)Φ105mm,高度(du)為(wei)115mm,如此(ci)徑高比的(de)(de)內孔滲氮不(bu)必在孔內施(shi)加輔助陽極，也可獲得滿意的(de)(de)滲氮效(xiao)果。
該零件的(de)設計(ji)條(tiao)件只要求內(nei)孔離(li)子(zi)(zi)滲(shen)氮，但只內(nei)孔滲(shen)氮時，大量非滲(shen)氮面需屏蔽或采(cai)取其他防滲(shen)氮措施，不僅增(zeng)加了(le)操作的(de)復雜(za)性，還增(zeng)加了(le)處理成(cheng)本。而其他面離(li)子(zi)(zi)滲(shen)氮對使用并無不利影響，只是在冷加工(gong)工(gong)藝上適(shi)當考慮(lv)即可。經設計(ji)人員同意，實際(ji)滲(shen)氮時是全部滲(shen)氮。
設計(ji)要求高(gao)頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)感應淬火的(de)(de)A面(mian)(mian)(mian)，經離子滲(shen)氮后再進(jin)行高(gao)頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)加(jia)(jia)熱淬火，不(bu)(bu)但對高(gao)頻(pin)(pin)處理(li)效果和質量無不(bu)(bu)利影(ying)響，反而(er)有積極的(de)(de)作用(yong)，因為工件表(biao)面(mian)(mian)(mian)滲(shen)氮后，表(biao)面(mian)(mian)(mian)富集了高(gao)濃度(du)的(de)(de)氮元(yuan)素(su)，經高(gao)頻(pin)(pin)加(jia)(jia)熱淬火后，獲得富氮的(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)組織，使馬(ma)氏(shi)體(ti)更(geng)均勻、更(geng)細，具有更(geng)高(gao)的(de)(de)硬度(du)，對提高(gao)使用(yong)功能更(geng)有利。先離子滲(shen)氮再高(gao)頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)加(jia)(jia)熱淬火，這是常采用(yong)的(de)(de)所謂“表(biao)面(mian)(mian)(mian)復合熱處理(li)”的(de)(de)方法(fa)之一(yi)。
平衡套離子滲(shen)氮后的硬度(du)(du)檢(jian)查(cha)可(ke)(ke)以(yi)在工件可(ke)(ke)檢(jian)面上(shang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)，也可(ke)(ke)用同材質(zhi)、同狀態、同爐(lu)處理(li)的試(shi)塊進(jin)(jin)行(xing)(xing)。如果檢(jian)查(cha)滲(shen)氮深度(du)(du)或金相組織(zhi)，則必須在同爐(lu)試(shi)塊上(shang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)。
離(li)子滲氮滲層(ceng)較淺，進行硬(ying)度檢(jian)驗(yan)時(shi)應采用負荷不大于(yu)9.8N的硬(ying)度檢(jian)測設(she)備(bei)。
e. 高頻(pin)表面淬火
平(ping)衡套高頻表面淬(cui)火(huo)部位是(shi)內徑(jing)為180mm、外徑(jing)為220mm的圓環表面，即圖(tu)中的A面。采(cai)用(yong)連續加熱淬(cui)火(huo)方式，工件旋(xuan)轉，感應器(qi)加熱并同時(shi)噴水冷(leng)卻。
感(gan)應(ying)器(qi)選擇(ze)：選用指(zhi)型連續加熱淬火感(gan)應(ying)器(qi)，感(gan)應(ying)器(qi)有效加熱冷卻長(chang)度與A面(mian)寬(kuan)度（即圓環面(mian)寬(kuan)度）相同(tong)，應(ying)為(wei)20mm,感(gan)應(ying)器(qi)加熱部分的寬(kuan)度為(wei)7mm。
加熱溫(wen)度：1080~1100℃。
工件(jian)總加熱時間約(yue)為(wei)135s(即工件(jian)旋轉(zhuan)一周時間約(yue)為(wei)135s)
淬火冷卻(que)：噴水(shui)冷卻(que)。
回火：200~240℃,保(bao)溫(wen)1~1.5h.
如果設備功率足夠(gou)大，也可同時加(jia)熱淬火，采用(yong)圓環形平面感應器加(jia)熱，浸水冷卻(que)。
采用同時(shi)加熱(re)淬火方法(fa)(fa)可防止采用連續加熱(re)淬火方法(fa)(fa)時(shi)在(zai)淬火面頭尾銜(xian)接處的軟帶(dai)，但對感(gan)(gan)應器平(ping)行度的要求更嚴格。平(ping)面感(gan)(gan)應加熱(re)時(shi)，應注意防止邊(bian)緣部分的過(guo)熱(re)和裂紋，需要在(zai)選(xuan)用和制造感(gan)(gan)應器時(shi)予(yu)以考慮。
平衡(heng)套也(ye)是3Cr13馬氏體不銹鋼，所以，有(you)關高頻(pin)表(biao)面(mian)淬火(huo)的(de)注意事項參照(zhao)軸套高頻(pin)表(biao)面(mian)淬火(huo)的(de)有(you)關說明。
