零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處(chu)理要求：
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 處高頻表(biao)面感應淬火，硬度：45~50HRC;深度：1~1.5mm。
1. 零件常見(jian)的(de)(de)失效形式及(ji)應具備的(de)(de)性能
活塞(sai)桿在工作時，承受高(gao)頻率的返復拉壓應力，易(yi)產生疲勞斷裂；外表面(mian)與密封材料四氟(fu)乙烯進行快速多次摩擦，一(yi)旦磨損嚴重，會(hui)引起(qi)介(jie)質泄漏(lou)；其使(shi)用在含H2S成分的氣體介(jie)質中，易(yi)遭(zao)受腐蝕。
因此(ci)，要求(qiu)活塞桿具(ju)有(you)耐(nai)腐(fu)蝕性、有(you)較好的基體(ti)強(qiang)度及外(wai)表面的耐(nai)磨損(sun)性能(neng)。
2. 材(cai)料選用原則及熱處理方法(fa)選擇
活塞(sai)桿選(xuan)用(yong)馬氏體沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該(gai)材料具有(you)較好(hao)的(de)抗H2S腐蝕(shi)性能，可滿足(zu)使用(yong)需要(yao)。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過(guo)固溶(rong)和(he)時效處理，可以獲得要(yao)求的力學性能(neng)(neng)，保證(zheng)活塞(sai)桿的整體強度(du)。采用高頻(pin)表面感(gan)應淬火，可以保證(zheng)工(gong)件表面的硬度(du)，從(cong)而(er)提高耐磨性能(neng)(neng)和(he)抗疲勞性能(neng)(neng)。
3. 零件主要加工工序
鍛造－過(guo)時效處理（A)-粗(cu)加工(gong)－固溶處理（B)-機加工(gong)－時效處理（C)-檢查性能－機加工(gong)－高(gao)頻(pin)表(biao)面(mian)淬火(huo)(huo)、回火(huo)(huo)（D)-磨加工(gong)－修整－檢查。
4. 熱處理工(gong)藝分析及(ji)應(ying)注意問(wen)題
a. 過時效處理(li)
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件(jian)經鍛(duan)造(zao)冷卻后(hou)，有較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)應力(li)和(he)較(jiao)(jiao)(jiao)高的(de)(de)硬度(du)，不(bu)便(bian)(bian)于(yu)機(ji)械(xie)(xie)加工(gong)，組織(zhi)中(zhong)具(ju)有較(jiao)(jiao)(jiao)大的(de)(de)合金元素過飽和(he)度(du)，看定性較(jiao)(jiao)(jiao)差。所以，對鍛(duan)件(jian)應進(jin)行(xing)過時效(xiao)處(chu)理（即高于(yu)正(zheng)常時效(xiao)溫度(du)的(de)(de)時效(xiao)處(chu)理）。通過過時效(xiao)處(chu)理，基體中(zhong)的(de)(de)合金元素充分出，析出質點(dian)長大，使組織(zhi)處(chu)于(yu)穩定狀態，鍛(duan)件(jian)硬度(du)達到較(jiao)(jiao)(jiao)低包度(du)，應力(li)基本消除，便(bian)(bian)于(yu)機(ji)械(xie)(xie)加工(gong)，并為固溶處(chu)理作好組織(zhi)準備。具(ju)體工(gong)藝見圖(tu)8-8。
經研究(jiu)和實踐證(zheng)明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效，將獲得最低的(de)硬(ying)度(du)，溫度(du)再提高(gao)，冷卻后的(de)組(zu)織中可能因產生(sheng)馬氏體組(zu)織而提高(gao)硬(ying)度(du)并降低了組(zu)織穩(wen)定性。過時(shi)效的(de)保(bao)溫時(shi)間(jian)應適(shi)當(dang)長一些，以(yi)保(bao)證(zheng)析出(chu)相充(chong)分析出(chu)。過時(shi)效處理(li)可采用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經過過時(shi)效處理(li)后，硬(ying)度(du)一般(ban)不(bu)大于280HB。
b. 固溶處理
固(gu)溶處理是(shi)馬氏(shi)體(ti)沉(chen)淀硬化不(bu)銹鋼強化的重要環(huan)節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固(gu)(gu)溶(rong)處理工藝見(jian)圖(tu)8-9。將鋼加熱到(dao)1040℃時，鋼中的(de)(de)(de)鉻、鎳、鈮(ni)、銅等合金元(yuan)素充分(fen)地固(gu)(gu)溶(rong)在(zai)奧(ao)氏體基體中，再以(yi)較快的(de)(de)(de)速(su)度(du)冷卻(que)，這(zhe)些元(yuan)素便以(yi)過(guo)飽(bao)和(he)狀態保留在(zai)基體組織中，在(zai)以(yi)后的(de)(de)(de)時效過(guo)程中析出并使鋼得到(dao)強化。固(gu)(gu)溶(rong)處理用水冷卻(que)似乎更好一些，但曾發生過(guo)固(gu)(gu)溶(rong)水冷產生裂紋的(de)(de)(de)事例，這(zhe)個活塞桿的(de)(de)(de)有效截面不大，用油冷完(wan)全可以(yi)滿足要求。
c. 時效處理
時(shi)效(xiao)處(chu)理是(shi)馬氏體(ti)沉淀硬(ying)化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)(gang)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)又一(yi)個關鍵工序。通過時(shi)效(xiao)處(chu)理，使(shi)在固溶處(chu)理時(shi)過飽和(he)溶于奧氏體(ti)中的(de)(de)合金(jin)元(yuan)素(su)，特別(bie)是(shi)銅、鈮以質點形式充(chong)分析(xi)出，使(shi)鋼(gang)(gang)得到強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)(gang)，依據(ju)對(dui)強(qiang)(qiang)度等級(ji)要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)不(bu)同(tong)，常有幾(ji)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)(de)時(shi)效(xiao)溫度，根據(ju)活塞(sai)桿(gan)強(qiang)(qiang)度和(he)力學性能(neng)的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，采(cai)用610℃加熱溫度是(shi)合適的(de)(de)，一(yi)般(ban)時(shi)效(xiao)的(de)(de)保(bao)溫時(shi)間不(bu)低于4h,以保(bao)證(zheng)析(xi)出相的(de)(de)充(chong)分析(xi)出，達到最佳的(de)(de)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)效(xiao)果(guo)。具體(ti)工藝(yi)見(jian)圖8-10。
這里將固溶(rong)處(chu)理(li)(li)和時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)分開敘述(shu)，而沒有像馬(ma)氏體(ti)不銹鋼調質那樣(yang)，將淬火(huo)和回火(huo)同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)敘述(shu)，是想說(shuo)明一個問題，對(dui)于馬(ma)氏體(ti)沉淀硬化不銹鋼，固溶(rong)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)直接進(jin)(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)，還是固溶(rong)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)行(xing)機(ji)加工(gong)(gong)再(zai)進(jin)(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)，這可根據零部件(jian)特(te)征及要(yao)求的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)硬度來(lai)考慮。例(li)如(ru)，如(ru)果(guo)要(yao)求時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)強度等(deng)級高，即經固溶(rong)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)硬度高，則(ze)最好在固溶(rong)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)具有較(jiao)低硬度的(de)情況下(xia)進(jin)(jin)(jin)行(xing)機(ji)械加工(gong)(gong)，把大量(liang)(liang)的(de)機(ji)械加工(gong)(gong)量(liang)(liang)完成，在留(liu)有極少(shao)量(liang)(liang)的(de)加工(gong)(gong)余(yu)量(liang)(liang)條件(jian)下(xia)進(jin)(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)，因(yin)為時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)(hou)硬度很(hen)高，難以進(jin)(jin)(jin)行(xing)大量(liang)(liang)的(de)機(ji)械加工(gong)(gong)。若采(cai)用這種(zhong)程序，需(xu)注意的(de)一個商題是，一旦時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)性能達不到要(yao)求，則(ze)無法再(zai)重新進(jin)(jin)(jin)行(xing)固溶(rong)處(chu)理(li)(li)，因(yin)為加工(gong)(gong)余(yu)量(liang)(liang)少(shao)，滿足不了固溶(rong)變形的(de)要(yao)求。解決這種(zhong)問題的(de)辦(ban)法，可以在固溶(rong)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)對(dui)試件(jian)進(jin)(jin)(jin)行(xing)模擬時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)，先確認工(gong)(gong)件(jian)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的(de)性能水(shui)平。
另(ling)一種(zhong)情況是要求的(de)(de)時效(xiao)處理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)強度(du)等級(ji)較(jiao)低(di)，硬(ying)度(du)低(di)于固溶處理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)硬(ying)度(du)，則可在工(gong)件固溶處理(li)(li)后(hou)(hou)直(zhi)接進行時效(xiao)處理(li)(li)，再進行機械(xie)加工(gong)，這(zhe)(zhe)不但能(neng)提高加工(gong)效(xiao)率，而且還減少了冷熱工(gong)序間的(de)(de)周(zhou)轉次數，方便(bian)生產(chan)。如果采(cai)用(yong)這(zhe)(zhe)種(zhong)程(cheng)序，最好在機械(xie)加工(gong)后(hou)(hou)進行一次低(di)于時效(xiao)溫(wen)度(du)的(de)(de)消除應(ying)力處理(li)(li)。
d. 高頻表面淬火
活塞桿(gan)高頻表(biao)面淬(cui)火部(bu)位是在外圓表(biao)面，圖8-7所示(shi)的(de)長度約1600mm的(de)部(bu)位。采用連續加熱淬(cui)火方式(shi)。工件旋(xuan)轉，感應器(qi)加熱并同時(shi)噴水冷卻。
感(gan)應(ying)(ying)器選(xuan)(xuan)擇：選(xuan)(xuan)用外(wai)圓(yuan)連(lian)續加熱淬火(huo)感(gan)應(ying)(ying)器。感(gan)應(ying)(ying)器內孔直徑為110mm,與工件外(wai)表面(mian)間隙2.5mm,感(gan)應(ying)(ying)器高度為7mm。
加熱溫度：1060~1080℃。
工(gong)件(jian)(jian)淬火長度總加熱時間：460s(工(gong)件(jian)(jian)相(xiang)對感(gan)應器移動速度約(yue)為3.5mm/s).
工件(jian)旋轉速度：40~50r/min.
淬火(huo)冷卻：噴水冷卻。
回火：480℃,保溫2h,空冷(leng)。
活(huo)塞(sai)桿(gan)采用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏(shi)體沉(chen)淀硬化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，高頻表面淬(cui)火采用水冷卻(que)不(bu)(bu)必擔心淬(cui)火裂紋，其原(yuan)因參見3Cr13不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)軸(zhou)套高頻表面淬(cui)火相(xiang)關(guan)內(nei)容。
活(huo)塞桿(gan)高(gao)頻表面淬火(huo)硬(ying)(ying)(ying)度檢查可用表面洛氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度計或(huo)里氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)度計。如(ru)果還要檢查淬硬(ying)(ying)(ying)深度或(huo)金相(xiang)(xiang)組織，則應采(cai)用一定長度的(de)與(yu)活(huo)塞桿(gan)淬火(huo)處外圓相(xiang)(xiang)同(tong)尺(chi)寸的(de)試(shi)件(jian)(jian)，該試(shi)件(jian)(jian)應與(yu)實(shi)際工件(jian)(jian)進行(xing)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)熱處理過程和相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)高(gao)頻淬火(huo)方法(fa)。
