零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱(re)處理要求：
a. 固溶時效處理性能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖(tu)中Φ105mmx1600mm 處高頻表(biao)面感(gan)應淬火，硬度：45~50HRC;深(shen)度：1~1.5mm。
1. 零(ling)件常見的(de)失效形式及應(ying)具備(bei)的(de)性能
活塞桿在工作時(shi)，承受(shou)高頻率的返復(fu)拉壓應力，易產生疲勞斷(duan)裂；外表面(mian)與密封(feng)材料四氟乙烯進行快速多(duo)次摩擦，一旦磨損嚴重，會引起(qi)介質泄漏；其使用在含H2S成分的氣(qi)體介質中，易遭受(shou)腐蝕。
因此，要求活塞桿具有(you)(you)耐(nai)腐(fu)蝕性、有(you)(you)較(jiao)好的基體強度及外表面的耐(nai)磨損性能(neng)。
2. 材料選(xuan)用原則及熱處(chu)理方法(fa)選(xuan)擇
活塞(sai)桿選用(yong)馬氏體沉淀(dian)硬化不銹鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該(gai)材料具有(you)較好的抗H2S腐蝕性(xing)能，可滿足使用(yong)需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶和時效處(chu)理，可(ke)以獲得(de)要求(qiu)的力學性(xing)(xing)能(neng)，保證(zheng)活塞桿的整體強度。采用高頻表(biao)面感應淬(cui)火，可(ke)以保證(zheng)工件表(biao)面的硬(ying)度，從(cong)而提高耐磨性(xing)(xing)能(neng)和抗疲勞性(xing)(xing)能(neng)。
3. 零件主要加工(gong)工(gong)序(xu)
鍛造－過時(shi)效處(chu)理（A)-粗加(jia)工－固溶處(chu)理（B)-機加(jia)工－時(shi)效處(chu)理（C)-檢(jian)查性能－機加(jia)工－高頻(pin)表面(mian)淬火(huo)、回火(huo)（D)-磨加(jia)工－修整(zheng)－檢(jian)查。
4. 熱處理工(gong)藝(yi)分析及應注意(yi)問題
a. 過時效處(chu)理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)(duan)件(jian)經(jing)鍛(duan)(duan)造冷卻后，有較(jiao)大(da)的(de)(de)應(ying)力(li)和(he)較(jiao)高(gao)的(de)(de)硬(ying)度(du)，不便于(yu)(yu)機械(xie)加工(gong)，組(zu)織(zhi)中具(ju)有較(jiao)大(da)的(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素過飽和(he)度(du)，看定性較(jiao)差。所以(yi)，對鍛(duan)(duan)件(jian)應(ying)進行過時(shi)(shi)效處(chu)理（即高(gao)于(yu)(yu)正常時(shi)(shi)效溫度(du)的(de)(de)時(shi)(shi)效處(chu)理）。通(tong)過過時(shi)(shi)效處(chu)理，基體中的(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素充分(fen)出，析出質點長大(da)，使(shi)組(zu)織(zhi)處(chu)于(yu)(yu)穩定狀態(tai)，鍛(duan)(duan)件(jian)硬(ying)度(du)達(da)到較(jiao)低包度(du)，應(ying)力(li)基本消除，便于(yu)(yu)機械(xie)加工(gong)，并為固溶(rong)處(chu)理作好組(zu)織(zhi)準備。具(ju)體工(gong)藝見(jian)圖(tu)8-8。
經(jing)研究和實踐(jian)證(zheng)明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時效(xiao)(xiao)，將(jiang)獲得最低的(de)(de)硬度(du)(du)，溫度(du)(du)再提高(gao)，冷卻后的(de)(de)組織中可能(neng)因產(chan)生馬氏體組織而提高(gao)硬度(du)(du)并(bing)降低了組織穩定性。過時效(xiao)(xiao)的(de)(de)保溫時間(jian)應適當長一些(xie)，以保證(zheng)析(xi)出(chu)(chu)相充(chong)分(fen)析(xi)出(chu)(chu)。過時效(xiao)(xiao)處理可采(cai)用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經(jing)過過時效(xiao)(xiao)處理后，硬度(du)(du)一般不(bu)大于280HB。
b. 固溶(rong)處理
固溶處(chu)理是馬氏體(ti)沉淀硬化不銹鋼(gang)強化的重要環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固(gu)(gu)溶處理工藝見圖8-9。將(jiang)鋼加熱到(dao)1040℃時(shi)(shi)，鋼中(zhong)的鉻、鎳(nie)、鈮、銅等(deng)合金(jin)元素充(chong)分地(di)固(gu)(gu)溶在奧氏體基(ji)體中(zhong)，再以較快的速度(du)冷卻，這些(xie)(xie)元素便(bian)以過飽和(he)狀態保留在基(ji)體組(zu)織中(zhong)，在以后的時(shi)(shi)效過程中(zhong)析出并(bing)使鋼得(de)到(dao)強(qiang)化。固(gu)(gu)溶處理用(yong)水冷卻似乎更(geng)好(hao)一些(xie)(xie)，但曾發(fa)生過固(gu)(gu)溶水冷產生裂紋(wen)的事例(li)，這個活塞桿的有效截面不大，用(yong)油冷完全(quan)可以滿足要求(qiu)。
c. 時效處(chu)理
時(shi)(shi)效(xiao)處理是馬氏體(ti)沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼強(qiang)化的(de)(de)(de)又一個關(guan)鍵工序。通過時(shi)(shi)效(xiao)處理，使在固溶處理時(shi)(shi)過飽和溶于(yu)奧氏體(ti)中的(de)(de)(de)合(he)金元素，特別是銅、鈮以(yi)質點形式充(chong)分(fen)析(xi)(xi)出，使鋼得到強(qiang)化。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼，依據(ju)對強(qiang)度(du)等級要求(qiu)的(de)(de)(de)不同，常有幾種不同的(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)度(du)，根據(ju)活(huo)塞桿強(qiang)度(du)和力(li)學(xue)性能的(de)(de)(de)要求(qiu)，采用610℃加熱溫(wen)度(du)是合(he)適的(de)(de)(de)，一般(ban)時(shi)(shi)效(xiao)的(de)(de)(de)保溫(wen)時(shi)(shi)間不低(di)于(yu)4h,以(yi)保證析(xi)(xi)出相(xiang)的(de)(de)(de)充(chong)分(fen)析(xi)(xi)出，達到最(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)強(qiang)化效(xiao)果。具體(ti)工藝見圖8-10。
這(zhe)里將(jiang)固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)和時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)分開敘(xu)述(shu)，而(er)沒有像馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)調質那(nei)樣，將(jiang)淬火和回火同時(shi)(shi)敘(xu)述(shu)，是(shi)想說明一(yi)個問題，對于馬(ma)氏(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)化不(bu)銹鋼(gang)，固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)直接進行(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，還是(shi)固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)進行(xing)(xing)機(ji)加工(gong)(gong)(gong)再進行(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，這(zhe)可(ke)根據零部件特征及要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)度(du)來考(kao)慮。例如，如果要求(qiu)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)強度(du)等級(ji)高(gao)，即(ji)經(jing)固(gu)(gu)溶時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)高(gao)，則最好在固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)具有較低硬(ying)(ying)度(du)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)進行(xing)(xing)機(ji)械(xie)加工(gong)(gong)(gong)，把大量的(de)(de)(de)(de)機(ji)械(xie)加工(gong)(gong)(gong)量完成，在留有極少量的(de)(de)(de)(de)加工(gong)(gong)(gong)余量條件下(xia)進行(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因(yin)為(wei)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)硬(ying)(ying)度(du)很高(gao)，難以(yi)進行(xing)(xing)大量的(de)(de)(de)(de)機(ji)械(xie)加工(gong)(gong)(gong)。若采用這(zhe)種(zhong)程序，需注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)一(yi)個商題是(shi)，一(yi)旦時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)性能(neng)達(da)不(bu)到要求(qiu)，則無(wu)法(fa)再重新進行(xing)(xing)固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因(yin)為(wei)加工(gong)(gong)(gong)余量少，滿(man)足不(bu)了固(gu)(gu)溶變形的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)。解決這(zhe)種(zhong)問題的(de)(de)(de)(de)辦法(fa)，可(ke)以(yi)在固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)對試件進行(xing)(xing)模擬(ni)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，先確(que)認工(gong)(gong)(gong)件時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)水(shui)平。
另一種情況是要求(qiu)的時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)后(hou)的強(qiang)度(du)等(deng)級較低(di)(di)，硬(ying)度(du)低(di)(di)于固溶處(chu)理(li)后(hou)的硬(ying)度(du)，則可在工(gong)件固溶處(chu)理(li)后(hou)直接進(jin)行(xing)時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理(li)，再進(jin)行(xing)機械(xie)加(jia)工(gong)，這(zhe)不但(dan)能提(ti)高加(jia)工(gong)效(xiao)率，而且(qie)還減少了(le)冷熱(re)工(gong)序(xu)間的周(zhou)轉次(ci)數，方便(bian)生產。如(ru)果采用這(zhe)種程序(xu)，最好在機械(xie)加(jia)工(gong)后(hou)進(jin)行(xing)一次(ci)低(di)(di)于時(shi)(shi)效(xiao)溫度(du)的消除應力處(chu)理(li)。
d. 高頻表(biao)面淬火
活塞桿高頻表面淬火(huo)部(bu)位(wei)(wei)是在外圓表面，圖(tu)8-7所示的(de)長(chang)度約1600mm的(de)部(bu)位(wei)(wei)。采用連續加(jia)熱(re)淬火(huo)方式。工件旋轉，感應器加(jia)熱(re)并同時噴水冷(leng)卻。
感應器(qi)(qi)(qi)選(xuan)擇：選(xuan)用外圓連續加熱淬火感應器(qi)(qi)(qi)。感應器(qi)(qi)(qi)內孔(kong)直徑為110mm,與(yu)工件外表面間隙2.5mm,感應器(qi)(qi)(qi)高度為7mm。
加熱溫度(du)：1060~1080℃。
工(gong)件(jian)淬火長度總(zong)加熱(re)時間：460s(工(gong)件(jian)相對感(gan)應器移(yi)動速度約為3.5mm/s).
工件旋(xuan)轉速度(du)：40~50r/min.
淬火冷(leng)卻(que)：噴水冷(leng)卻(que)。
回(hui)火(huo)：480℃,保溫2h,空冷。
活塞(sai)桿采(cai)用(yong)0Cr17Ni4Cu4Nb馬(ma)氏體沉淀硬化不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，高頻(pin)表面(mian)淬火(huo)采(cai)用(yong)水冷卻不(bu)(bu)必擔心淬火(huo)裂紋，其(qi)原(yuan)因參見3Cr13不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)軸套高頻(pin)表面(mian)淬火(huo)相關內容。
活塞桿(gan)高頻表面淬火(huo)(huo)硬度檢查(cha)可用表面洛氏硬度計(ji)或里氏硬度計(ji)。如果(guo)還要檢查(cha)淬硬深度或金相(xiang)(xiang)組織，則(ze)應(ying)采(cai)用一定(ding)長度的與活塞桿(gan)淬火(huo)(huo)處(chu)外(wai)圓相(xiang)(xiang)同(tong)尺(chi)寸的試(shi)件(jian)，該試(shi)件(jian)應(ying)與實際工件(jian)進行相(xiang)(xiang)同(tong)的熱(re)處(chu)理(li)過程和相(xiang)(xiang)同(tong)的高頻淬火(huo)(huo)方法。
