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(xing)能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處高頻表(biao)面感應淬火(huo)，硬度：45~50HRC;深度：1~1.5mm。
1. 零(ling)件常見的(de)失(shi)效形式及應(ying)具備的(de)性能
活塞桿在工作時(shi)，承受(shou)高頻率的(de)返復(fu)拉壓應(ying)力，易(yi)產(chan)生(sheng)疲勞斷裂；外表面與密封材料四氟乙烯(xi)進行快速多(duo)次(ci)摩擦(ca)，一旦(dan)磨損嚴重，會引起介質泄漏；其使用在含H2S成分(fen)的(de)氣體介質中，易(yi)遭受(shou)腐蝕(shi)。
因(yin)此，要(yao)求活(huo)塞桿具(ju)有耐(nai)腐蝕(shi)性、有較好的基(ji)體強度及外(wai)表面的耐(nai)磨損(sun)性能。
2. 材料(liao)選(xuan)用原則及熱處(chu)理方法選(xuan)擇
活塞桿(gan)選用(yong)馬(ma)氏體沉淀硬化(hua)不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有較好的(de)抗H2S腐蝕(shi)性能，可滿(man)足使(shi)用(yong)需要(yao)。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過(guo)固溶和時效處理，可以獲得要(yao)求的(de)力學性能(neng)(neng)(neng)，保(bao)證(zheng)活塞桿的(de)整體強度(du)。采用高頻表面感應淬(cui)火，可以保(bao)證(zheng)工件表面的(de)硬(ying)度(du)，從而提高耐(nai)磨性能(neng)(neng)(neng)和抗疲勞性能(neng)(neng)(neng)。
3. 零件主要加工工序
鍛造－過時效處理（A)-粗加工－固溶處理（B)-機加工－時效處理（C)-檢(jian)查性能(neng)－機加工－高頻(pin)表(biao)面淬火、回火（D)-磨(mo)加工－修整(zheng)－檢(jian)查。
4. 熱(re)處理(li)工藝分析及(ji)應注意(yi)問題
a. 過時(shi)效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件經鍛(duan)造冷(leng)卻后，有(you)較(jiao)大(da)(da)的(de)應力(li)(li)和(he)較(jiao)高的(de)硬(ying)(ying)度，不便(bian)于(yu)機(ji)(ji)械(xie)加工，組織(zhi)(zhi)中具(ju)有(you)較(jiao)大(da)(da)的(de)合金元(yuan)素過飽和(he)度，看(kan)定(ding)性(xing)較(jiao)差。所(suo)以，對鍛(duan)件應進(jin)行過時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理（即(ji)高于(yu)正常(chang)時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)溫度的(de)時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理）。通過過時(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理，基(ji)體中的(de)合金元(yuan)素充分(fen)出，析出質點長(chang)大(da)(da)，使組織(zhi)(zhi)處(chu)(chu)(chu)于(yu)穩定(ding)狀(zhuang)態(tai)，鍛(duan)件硬(ying)(ying)度達到(dao)較(jiao)低包度，應力(li)(li)基(ji)本消除，便(bian)于(yu)機(ji)(ji)械(xie)加工，并為固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理作好組織(zhi)(zhi)準備。具(ju)體工藝見圖8-8。
經(jing)研究(jiu)和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在(zai)630~640℃時(shi)(shi)(shi)效(xiao)，將獲得最低(di)的硬(ying)度(du)(du)，溫度(du)(du)再提高，冷卻后的組(zu)織(zhi)中可(ke)能因(yin)產(chan)生馬(ma)氏體組(zu)織(zhi)而提高硬(ying)度(du)(du)并(bing)降(jiang)低(di)了組(zu)織(zhi)穩定(ding)性。過時(shi)(shi)(shi)效(xiao)的保溫時(shi)(shi)(shi)間(jian)應適(shi)當長一些，以保證析(xi)出(chu)相充分析(xi)出(chu)。過時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處理可(ke)采用(yong)空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經(jing)過過時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處理后，硬(ying)度(du)(du)一般不大于280HB。
b. 固溶處理
固溶(rong)處理是馬氏(shi)體沉淀硬(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼強化(hua)的重要環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固溶處理工藝見(jian)圖(tu)8-9。將鋼(gang)(gang)加熱(re)到(dao)1040℃時，鋼(gang)(gang)中的鉻、鎳、鈮、銅等合金(jin)元素(su)充分(fen)地固溶在奧氏(shi)體(ti)基(ji)體(ti)中，再以(yi)(yi)較(jiao)快的速(su)度冷(leng)(leng)卻(que)，這些元素(su)便以(yi)(yi)過飽和狀態保(bao)留在基(ji)體(ti)組織中，在以(yi)(yi)后的時效(xiao)過程中析出(chu)并使鋼(gang)(gang)得到(dao)強化。固溶處理用水冷(leng)(leng)卻(que)似(si)乎更好一些，但曾發生過固溶水冷(leng)(leng)產生裂紋的事例，這個活塞桿的有效(xiao)截面不(bu)大，用油冷(leng)(leng)完全可(ke)以(yi)(yi)滿(man)足要求。
c. 時(shi)效處理
時(shi)(shi)效(xiao)處理是(shi)馬氏體(ti)沉淀(dian)硬化(hua)(hua)不銹鋼強(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)又(you)一(yi)(yi)個關鍵工序。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(shi)銅、鈮以(yi)質點形式充(chong)分(fen)析(xi)出，使鋼得(de)到(dao)強(qiang)化(hua)(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼，依據對(dui)強(qiang)度等級要求(qiu)的(de)(de)(de)不同，常(chang)有幾(ji)種不同的(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)溫度，根據活(huo)塞桿強(qiang)度和力(li)學性能的(de)(de)(de)要求(qiu)，采(cai)用610℃加熱(re)溫度是(shi)合(he)適的(de)(de)(de)，一(yi)(yi)般時(shi)(shi)效(xiao)的(de)(de)(de)保溫時(shi)(shi)間不低于(yu)4h,以(yi)保證析(xi)出相的(de)(de)(de)充(chong)分(fen)析(xi)出，達到(dao)最佳的(de)(de)(de)強(qiang)化(hua)(hua)效(xiao)果。具體(ti)工藝見圖8-10。
這里將固溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)和時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)分開敘(xu)述，而沒(mei)有(you)像馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼調質那樣，將淬火和回火同時(shi)(shi)敘(xu)述，是想說明一(yi)個(ge)問題(ti)，對(dui)于(yu)馬氏體沉淀硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼，固溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)直接進行時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)，還是固溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)進行機加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)再進行時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)，這可(ke)根(gen)據零(ling)部件(jian)特征及要求(qiu)的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)度(du)來(lai)考(kao)慮。例如，如果要求(qiu)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)強度(du)等(deng)級高，即經固溶(rong)(rong)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)硬(ying)度(du)高，則最好在(zai)固溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)具有(you)較低硬(ying)度(du)的(de)(de)情況(kuang)下(xia)進行機械加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)，把(ba)大(da)量的(de)(de)機械加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)量完(wan)成(cheng)，在(zai)留(liu)有(you)極少量的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)余(yu)量條件(jian)下(xia)進行時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)，因(yin)為時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)硬(ying)度(du)很高，難以(yi)進行大(da)量的(de)(de)機械加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)。若采用這種程序，需注意的(de)(de)一(yi)個(ge)商題(ti)是，一(yi)旦(dan)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)性能達不(bu)到要求(qiu)，則無法(fa)再重(zhong)新進行固溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)，因(yin)為加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)余(yu)量少，滿足不(bu)了固溶(rong)(rong)變形的(de)(de)要求(qiu)。解決(jue)這種問題(ti)的(de)(de)辦法(fa)，可(ke)以(yi)在(zai)固溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)對(dui)試件(jian)進行模擬(ni)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)，先(xian)確(que)認工(gong)(gong)(gong)件(jian)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)性能水平。
另一種情況是要求的(de)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理后(hou)的(de)強度(du)等級(ji)較低，硬度(du)低于固溶處(chu)(chu)理后(hou)的(de)硬度(du)，則可在工件固溶處(chu)(chu)理后(hou)直接進(jin)行(xing)(xing)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理，再進(jin)行(xing)(xing)機械加(jia)工，這(zhe)不(bu)但(dan)能提高加(jia)工效(xiao)率，而(er)且還減少了冷熱工序(xu)間的(de)周轉次(ci)數，方便(bian)生產。如果采用這(zhe)種程序(xu)，最(zui)好在機械加(jia)工后(hou)進(jin)行(xing)(xing)一次(ci)低于時(shi)效(xiao)溫度(du)的(de)消(xiao)除應力(li)處(chu)(chu)理。
d. 高(gao)頻表面淬火(huo)
活塞(sai)桿高頻表(biao)面淬(cui)火部位是在外圓表(biao)面，圖8-7所(suo)示的(de)長度(du)約1600mm的(de)部位。采用連續(xu)加(jia)熱淬(cui)火方式。工件旋(xuan)轉，感(gan)應(ying)器加(jia)熱并同時(shi)噴(pen)水(shui)冷卻。
感(gan)應(ying)器選(xuan)擇：選(xuan)用外圓(yuan)連續加熱淬火感(gan)應(ying)器。感(gan)應(ying)器內孔直徑為110mm,與工件(jian)外表面間隙2.5mm,感(gan)應(ying)器高度為7mm。
加熱溫度(du)：1060~1080℃。
工件淬火長度總加熱時間(jian)：460s(工件相(xiang)對感應器(qi)移動速度約為3.5mm/s).
工件(jian)旋轉速度：40~50r/min.
淬火冷(leng)卻：噴水冷(leng)卻。
回火：480℃,保溫2h,空(kong)冷。
活(huo)塞桿采(cai)(cai)用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體(ti)沉淀硬化不銹鋼(gang)，高頻表面淬火(huo)采(cai)(cai)用水冷卻不必擔心淬火(huo)裂紋(wen)，其原因參見(jian)3Cr13不銹鋼(gang)軸套高頻表面淬火(huo)相關(guan)內(nei)容。
活塞(sai)桿高(gao)頻表面(mian)淬(cui)(cui)火硬(ying)度(du)(du)檢查可用(yong)表面(mian)洛氏硬(ying)度(du)(du)計(ji)或里氏硬(ying)度(du)(du)計(ji)。如(ru)果(guo)還要檢查淬(cui)(cui)硬(ying)深度(du)(du)或金相組織，則應采用(yong)一(yi)定長度(du)(du)的與活塞(sai)桿淬(cui)(cui)火處外圓相同(tong)尺寸的試件，該試件應與實(shi)際工件進行(xing)相同(tong)的熱(re)處理過程和相同(tong)的高(gao)頻淬(cui)(cui)火方法(fa)。
