零件(jian)名稱：不銹鋼平衡(heng)套，見圖(tu)8-4.
材質：3Cr13不銹鋼
熱處理要(yao)求。
a. 調質(zhi)硬度：241~285HB.
b. Φ105內孔離子(zi)滲氨。硬度(du)≥650HV;深度(du)≥0.3mm.
c. A面高頻感應加(jia)熱淬火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零件常見的失效形式及應(ying)具(ju)備的性(xing)能
平衡(heng)套是(shi)用(yong)以平衡(heng)軸向力(li)的(de)(de)(de)重要功能(neng)件(jian)，長(chang)期在180℃左(zuo)右具有(you)一定腐蝕(shi)(shi)性能(neng)的(de)(de)(de)水(shui)介質(zhi)中工(gong)作，內(nei)孔與軸套有(you)0.3mm的(de)(de)(de)左(zuo)右間隙(xi)(xi)，A面與平衡(heng)盤正常時(shi)有(you)0.06~0.07mm的(de)(de)(de)間隙(xi)(xi)。在設備啟動、停(ting)轉時(shi)，內(nei)孔及A面有(you)可(ke)(ke)能(neng)與對應件(jian)接觸(chu)而磨(mo)損，又有(you)高溫高速水(shui)流動沖(chong)(chong)刷，可(ke)(ke)能(neng)被沖(chong)(chong)蝕(shi)(shi)。一旦出現被磨(mo)損或沖(chong)(chong)蝕(shi)(shi)，將(jiang)對設備的(de)(de)(de)性能(neng)產(chan)生很大的(de)(de)(de)影響(xiang)。
因(yin)此，除要求平(ping)衡套(tao)有(you)一定的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性，一定的(de)(de)(de)基體強(qiang)度(du)外，尤(you)其要求內孔及A面具有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)耐磨損、耐沖刷性能(neng)，即應具有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)硬度(du)。
2. 材料選用原則及熱(re)處理方法選擇(ze)
平衡套采(cai)用(yong)3Cr13馬氏(shi)體不銹鋼(gang)鍛件。3Cr13 鋼(gang)具(ju)有一定的耐腐蝕性，可(ke)勝(sheng)任在高(gao)溫水中的工作。3Cr13鋼(gang)可(ke)以通(tong)過調(diao)質處理提高(gao)整體強度，又可(ke)通(tong)過高(gao)頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)感應(ying)淬火、離子滲氮(dan)(dan)等表(biao)面(mian)(mian)(mian)熱(re)處理方(fang)(fang)法提高(gao)表(biao)面(mian)(mian)(mian)硬(ying)度和耐磨性。Φ105mm內孔(kong)高(gao)頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)淬火難度大，采(cai)用(yong)離子滲氮(dan)(dan)，硬(ying)化層(ceng)雖然較薄，但(dan)可(ke)滿(man)足(zu)要(yao)求。而A面(mian)(mian)(mian)需要(yao)有較厚(hou)的硬(ying)化層(ceng)，且用(yong)高(gao)頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)淬火方(fang)(fang)便可(ke)行，比離子滲氮(dan)(dan)硬(ying)層(ceng)厚(hou)，故采(cai)用(yong)高(gao)頻(pin)(pin)表(biao)面(mian)(mian)(mian)淬火。通(tong)過上述熱(re)處理手(shou)段(duan)，完全可(ke)以滿(man)足(zu)工件的使(shi)用(yong)功能要(yao)求。
3. 零件主要(yao)加(jia)工工序
鍛造－退(tui)火(huo)(huo)（A)-粗加工－調質（B)-機(ji)加工－高溫時效（C)-加工（離子滲氮的(de)內(nei)孔加工到尺寸，A表(biao)面留 0.2mm磨量）－離子滲氮（D)-A面表(biao)面淬火(huo)(huo)、回火(huo)(huo)（E)-磨A面－清理－檢查。
4. 熱處(chu)理(li)工藝分(fen)析及注意問題
a. 退(tui)火
見(jian)軸套(tao)退火(huo)
b. 調質
見軸套調(diao)質
c. 高溫時效
高(gao)溫時(shi)效的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是為了較徹(che)底地消除或減少以前各加工工序(xu)產生的(de)(de)(de)應力，即保證零件滲(shen)氮(dan)前不存在較大的(de)(de)(de)應力，防(fang)止零件滲(shen)氮(dan)時(shi)產生變(bian)形，實質上，高(gao)溫時(shi)效是作(zuo)為離子滲(shen)氮(dan)前的(de)(de)(de)預處理(li)工序(xu)。
高溫(wen)時效(xiao)工藝見圖8-5.
高(gao)(gao)溫時(shi)效(xiao)溫度的(de)選定原則是，低于調(diao)質回火(huo)溫度以下20~40℃,高(gao)(gao)于離(li)子滲氨溫度。根據平(ping)衡套零件的(de)調(diao)質工藝(yi)(yi)和(he)離(li)子滲氮工藝(yi)(yi)，確定高(gao)(gao)溫時(shi)效(xiao)溫度為580~600℃,這(zhe)樣，既(ji)可保持(chi)調(diao)質硬(ying)度和(he)強度基本(ben)不變，還可使零件具有(you)保證(zheng)離(li)子滲氨時(shi)無殘余應力的(de)基本(ben)要求。
高溫時效采用爐冷至400℃以下出爐，以盡量(liang)減(jian)少零件(jian)產生新的應力(li)。
d. 離子(zi)滲氮
該(gai)平(ping)衡套用100kV離(li)子滲氮(dan)爐(lu)處理，爐(lu)的有效空間約為(wei)ф600x1200(mm).
滲氮(dan)溫(wen)度(du)(du)選定為540~560℃,這個溫(wen)度(du)(du)是3Cr13馬(ma)氏(shi)體不銹鋼可(ke)滲氮(dan)的中下限溫(wen)度(du)(du)，主要考慮了平(ping)衡套(tao)根(gen)據調質回火溫(wen)度(du)(du)確定的高溫(wen)時效溫(wen)度(du)(du)為580~560℃,離(li)子滲氮(dan)溫(wen)度(du)(du)應低(di)于高溫(wen)時效溫(wen)度(du)(du)。具(ju)體工藝見(jian)圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬于高(gao)合(he)金元素材(cai)料(liao)，滲氮(dan)速度偏慢，所以，應采用較(jiao)長的保溫時間(jian)。
平(ping)衡套屬薄壁易變形(xing)件(jian)，應適當控制升溫(wen)、降溫(wen)速度(du)(du)(du)和出(chu)(chu)爐(lu)溫(wen)度(du)(du)(du)，以保(bao)證(zheng)零(ling)件(jian)具有較小(xiao)(xiao)的應力(li)和滲氨時的較小(xiao)(xiao)變形(xing)度(du)(du)(du)。低于100℃出(chu)(chu)爐(lu)，還可(ke)保(bao)證(zheng)零(ling)件(jian)表面不出(chu)(chu)現氧(yang)化而(er)呈銀(yin)白色。
在(zai)實(shi)際操作中(zhong)，控制為較(jiao)小的電流和電壓，實(shi)現較(jiao)慢的升溫速度。
根據使(shi)用(yong)設備的容積及實(shi)際裝(zhuang)爐量(liang)、工件有效(xiao)表(biao)面(mian)積等(deng)因素，采(cai)用(yong)0.3m/h的氨氣供給量(liang)。
該(gai)平衡(heng)套滲(shen)(shen)氮內(nei)孔為(wei)Φ105mm,高度為(wei)115mm,如此(ci)徑高比的(de)內(nei)孔滲(shen)(shen)氮不必在孔內(nei)施加輔助陽極，也可(ke)獲(huo)得滿(man)意的(de)滲(shen)(shen)氮效(xiao)果。
該零(ling)件的(de)設(she)計條件只(zhi)要(yao)求內(nei)孔(kong)(kong)離子(zi)(zi)滲(shen)(shen)氮，但(dan)只(zhi)內(nei)孔(kong)(kong)滲(shen)(shen)氮時，大量非滲(shen)(shen)氮面需屏蔽或采(cai)取其他防滲(shen)(shen)氮措施，不僅增加了操作的(de)復雜性(xing)，還增加了處理成本。而其他面離子(zi)(zi)滲(shen)(shen)氮對使用并無不利影響，只(zhi)是在(zai)冷加工工藝上適(shi)當考(kao)慮即可。經設(she)計人(ren)員(yuan)同意，實際滲(shen)(shen)氮時是全部滲(shen)(shen)氮。
設(she)計要求高頻(pin)表(biao)(biao)面感應淬(cui)(cui)火(huo)(huo)的(de)(de)(de)A面，經離(li)(li)子滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)后再進行高頻(pin)表(biao)(biao)面加(jia)熱淬(cui)(cui)火(huo)(huo)，不但對(dui)高頻(pin)處理(li)效果和質量(liang)無不利影(ying)響，反而有(you)積極的(de)(de)(de)作用，因(yin)為(wei)工件表(biao)(biao)面滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)后，表(biao)(biao)面富集了高濃度的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)元(yuan)素(su)，經高頻(pin)加(jia)熱淬(cui)(cui)火(huo)(huo)后，獲(huo)得(de)富氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)馬氏體(ti)(ti)組(zu)織，使馬氏體(ti)(ti)更均勻、更細(xi)，具有(you)更高的(de)(de)(de)硬度，對(dui)提高使用功能更有(you)利。先離(li)(li)子滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)再高頻(pin)表(biao)(biao)面加(jia)熱淬(cui)(cui)火(huo)(huo)，這是(shi)常(chang)采用的(de)(de)(de)所謂“表(biao)(biao)面復(fu)合熱處理(li)”的(de)(de)(de)方(fang)法之一。
平衡套離(li)子滲(shen)(shen)氮(dan)后的(de)硬(ying)度檢查(cha)可(ke)以在(zai)工件可(ke)檢面上(shang)進行(xing)(xing)(xing)，也可(ke)用同材(cai)質(zhi)、同狀態、同爐處理的(de)試(shi)塊(kuai)進行(xing)(xing)(xing)。如果檢查(cha)滲(shen)(shen)氮(dan)深度或金相組織，則必(bi)須(xu)在(zai)同爐試(shi)塊(kuai)上(shang)進行(xing)(xing)(xing)。
離(li)子滲(shen)氮滲(shen)層較淺，進行硬度檢驗時應采用負荷不(bu)大(da)于9.8N的(de)硬度檢測設備。
e. 高頻(pin)表面淬火
平(ping)衡套(tao)高頻(pin)表面淬火部位是內徑為180mm、外(wai)徑為220mm的(de)圓環表面，即圖中的(de)A面。采(cai)用(yong)連續加(jia)熱淬火方(fang)式，工件旋轉(zhuan)，感應(ying)器(qi)加(jia)熱并同時噴(pen)水冷卻。
感應(ying)器(qi)選(xuan)擇：選(xuan)用指型連(lian)續加(jia)熱淬(cui)火感應(ying)器(qi)，感應(ying)器(qi)有效(xiao)加(jia)熱冷卻長度(du)與A面(mian)寬度(du)（即圓(yuan)環面(mian)寬度(du)）相同(tong)，應(ying)為20mm,感應(ying)器(qi)加(jia)熱部分(fen)的寬度(du)為7mm。
加熱溫度：1080~1100℃。
工(gong)件(jian)(jian)總加熱時間(jian)(jian)約為135s(即工(gong)件(jian)(jian)旋轉一周(zhou)時間(jian)(jian)約為135s)
淬火冷(leng)卻：噴(pen)水冷(leng)卻。
回火：200~240℃,保(bao)溫1~1.5h.
如果設備功率足夠大，也可同時加(jia)熱淬火，采用(yong)圓環形平面(mian)感應器加(jia)熱，浸水冷卻。
采用(yong)同時加(jia)(jia)熱(re)淬火方法(fa)可防止(zhi)采用(yong)連(lian)續加(jia)(jia)熱(re)淬火方法(fa)時在(zai)淬火面頭尾銜接處(chu)的(de)軟帶，但對感應器平行度的(de)要求(qiu)更嚴(yan)格。平面感應加(jia)(jia)熱(re)時，應注意(yi)防止(zhi)邊(bian)緣(yuan)部分的(de)過熱(re)和裂紋(wen)，需(xu)要在(zai)選(xuan)用(yong)和制(zhi)造感應器時予以考慮。
平(ping)衡套也(ye)是3Cr13馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼，所以，有關高(gao)頻表面(mian)淬(cui)火(huo)的注(zhu)意事項參照軸套高(gao)頻表面(mian)淬(cui)火(huo)的有關說(shuo)明。
