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(shi)效處理性能(neng)：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 圖(tu)中Φ105mmx1600mm 處(chu)高頻表面感應淬火，硬(ying)度：45~50HRC;深(shen)度：1~1.5mm。
1. 零(ling)件常見的失效(xiao)形式及應具備的性能
活塞桿在工作(zuo)時，承受(shou)高頻率的返復拉壓(ya)應(ying)力，易產生(sheng)疲(pi)勞斷裂；外表面與密(mi)封(feng)材料四氟(fu)乙烯進行(xing)快(kuai)速多次摩擦，一(yi)旦(dan)磨損嚴重，會(hui)引起介質泄漏；其使用在含H2S成分的氣體介質中，易遭受(shou)腐(fu)蝕。
因此，要(yao)求活塞桿具有耐腐(fu)蝕性(xing)、有較(jiao)好的(de)基體強(qiang)度及外(wai)表面的(de)耐磨(mo)損性(xing)能。
2. 材料選用原則及熱處理方法選擇
活塞桿選用(yong)馬氏(shi)體沉淀硬化不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該(gai)材料具(ju)有較(jiao)好(hao)的抗H2S腐蝕性能，可滿足使用(yong)需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經(jing)過(guo)固溶(rong)和時效處理，可以(yi)獲(huo)得要求的(de)(de)力學性(xing)能(neng)，保證(zheng)活塞桿的(de)(de)整體強度(du)。采用高頻表(biao)面感應淬火，可以(yi)保證(zheng)工(gong)件(jian)表(biao)面的(de)(de)硬(ying)度(du)，從而提高耐磨性(xing)能(neng)和抗疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)。
3. 零件主要(yao)加工工序(xu)
鍛造(zao)－過(guo)時(shi)效處理(li)（A)-粗加工－固溶處理(li)（B)-機(ji)(ji)加工－時(shi)效處理(li)（C)-檢查性能－機(ji)(ji)加工－高頻表面淬火、回火（D)-磨加工－修整(zheng)－檢查。
4. 熱處理工藝分析及(ji)應注意(yi)問題(ti)
a. 過時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件經鍛(duan)造(zao)冷卻后，有較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)大的應力(li)和(he)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高的硬度(du)，不便于(yu)(yu)機械(xie)加(jia)工，組織(zhi)中(zhong)具(ju)有較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)大的合金(jin)元素過(guo)(guo)飽和(he)度(du)，看(kan)定性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差。所以(yi)，對鍛(duan)件應進行(xing)過(guo)(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)（即高于(yu)(yu)正常時(shi)效(xiao)(xiao)溫度(du)的時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)）。通過(guo)(guo)過(guo)(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)，基體中(zhong)的合金(jin)元素充分(fen)出(chu)，析出(chu)質點長大，使組織(zhi)處(chu)于(yu)(yu)穩定狀(zhuang)態(tai)，鍛(duan)件硬度(du)達到較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低包度(du)，應力(li)基本(ben)消除(chu)，便于(yu)(yu)機械(xie)加(jia)工，并為固溶(rong)處(chu)理(li)作好組織(zhi)準備。具(ju)體工藝見圖8-8。
經研究和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在(zai)630~640℃時(shi)(shi)效，將(jiang)獲得最低的(de)硬度，溫度再(zai)提高，冷卻后的(de)組(zu)織(zhi)中可(ke)能因產生馬(ma)氏體組(zu)織(zhi)而提高硬度并降(jiang)低了組(zu)織(zhi)穩定(ding)性(xing)。過(guo)時(shi)(shi)效的(de)保溫時(shi)(shi)間(jian)應適(shi)當長(chang)一(yi)些，以(yi)保證析出(chu)相充分析出(chu)。過(guo)時(shi)(shi)效處理(li)可(ke)采用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經過(guo)過(guo)時(shi)(shi)效處理(li)后，硬度一(yi)般(ban)不大于280HB。
b. 固溶(rong)處理
固溶處理是馬(ma)氏體沉淀硬化不銹鋼強化的重(zhong)要(yao)環(huan)節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活(huo)塞(sai)桿(gan)(gan)固溶(rong)(rong)處理(li)工藝見圖8-9。將(jiang)鋼加熱(re)到1040℃時，鋼中(zhong)的鉻、鎳、鈮、銅等(deng)合金元(yuan)素充分(fen)地固溶(rong)(rong)在(zai)奧氏體基體中(zhong)，再以(yi)較(jiao)快的速度冷(leng)卻，這(zhe)些(xie)(xie)元(yuan)素便以(yi)過飽和(he)狀態保留在(zai)基體組織中(zhong)，在(zai)以(yi)后的時效(xiao)過程中(zhong)析出并(bing)使(shi)鋼得(de)到強化(hua)。固溶(rong)(rong)處理(li)用水(shui)冷(leng)卻似乎更好一些(xie)(xie)，但(dan)曾(ceng)發生(sheng)過固溶(rong)(rong)水(shui)冷(leng)產生(sheng)裂紋的事例，這(zhe)個(ge)活(huo)塞(sai)桿(gan)(gan)的有效(xiao)截面(mian)不(bu)大，用油冷(leng)完全可(ke)以(yi)滿足要(yao)求。
c. 時效處理
時(shi)(shi)(shi)(shi)效處(chu)理是馬(ma)氏體(ti)(ti)沉(chen)淀硬化(hua)不(bu)銹鋼強(qiang)化(hua)的(de)(de)又一個關鍵工序。通過時(shi)(shi)(shi)(shi)效處(chu)理，使在固溶處(chu)理時(shi)(shi)(shi)(shi)過飽和溶于奧氏體(ti)(ti)中的(de)(de)合金元素，特別是銅、鈮以(yi)質點形式(shi)充分析出(chu)，使鋼得(de)到強(qiang)化(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼，依(yi)據對強(qiang)度等(deng)級要求的(de)(de)不(bu)同，常有(you)幾種不(bu)同的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度，根據活塞桿強(qiang)度和力學性(xing)能的(de)(de)要求，采用610℃加(jia)熱溫(wen)(wen)度是合適的(de)(de)，一般時(shi)(shi)(shi)(shi)效的(de)(de)保(bao)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)(shi)間不(bu)低于4h,以(yi)保(bao)證析出(chu)相的(de)(de)充分析出(chu)，達到最(zui)佳(jia)的(de)(de)強(qiang)化(hua)效果。具體(ti)(ti)工藝見圖8-10。
這(zhe)里(li)將(jiang)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)和(he)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)分開(kai)敘(xu)述(shu)(shu)，而沒有像馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)調質那(nei)樣，將(jiang)淬火和(he)回(hui)火同時(shi)敘(xu)述(shu)(shu)，是(shi)想說明一個問(wen)題，對于馬(ma)氏(shi)體沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼(gang)，固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)直(zhi)接進(jin)(jin)行(xing)(xing)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)，還是(shi)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)進(jin)(jin)行(xing)(xing)機(ji)(ji)加(jia)工(gong)(gong)(gong)再進(jin)(jin)行(xing)(xing)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)，這(zhe)可根據(ju)零部件(jian)特征及要(yao)求的(de)(de)時(shi)效(xiao)硬(ying)度(du)來考慮。例如(ru)(ru)，如(ru)(ru)果要(yao)求時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)的(de)(de)強度(du)等級高(gao)，即經固(gu)溶(rong)(rong)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)的(de)(de)硬(ying)度(du)高(gao)，則(ze)最好在固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)具有較低硬(ying)度(du)的(de)(de)情況下進(jin)(jin)行(xing)(xing)機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)(gong)(gong)，把大量的(de)(de)機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)(gong)(gong)量完成，在留(liu)有極少(shao)量的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)余(yu)量條件(jian)下進(jin)(jin)行(xing)(xing)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)(yin)為時(shi)效(xiao)后(hou)硬(ying)度(du)很(hen)高(gao)，難(nan)以(yi)進(jin)(jin)行(xing)(xing)大量的(de)(de)機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)(gong)(gong)。若采用(yong)這(zhe)種(zhong)程序，需注意的(de)(de)一個商題是(shi)，一旦(dan)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)性能達不(bu)到要(yao)求，則(ze)無法再重新進(jin)(jin)行(xing)(xing)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)(yin)為加(jia)工(gong)(gong)(gong)余(yu)量少(shao)，滿(man)足不(bu)了固(gu)溶(rong)(rong)變形的(de)(de)要(yao)求。解決(jue)這(zhe)種(zhong)問(wen)題的(de)(de)辦法，可以(yi)在固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)對試件(jian)進(jin)(jin)行(xing)(xing)模擬(ni)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)，先確認工(gong)(gong)(gong)件(jian)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)的(de)(de)性能水平(ping)。
另一種情況(kuang)是要求的(de)時效處(chu)理(li)后的(de)強度(du)等(deng)級較(jiao)低，硬度(du)低于(yu)固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)后的(de)硬度(du)，則可在(zai)工(gong)件固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)后直接進行時效處(chu)理(li)，再進行機械(xie)加工(gong)，這不但(dan)能(neng)提高加工(gong)效率，而(er)且還減(jian)少(shao)了(le)冷熱工(gong)序間的(de)周轉次數(shu)，方便生產。如果采用這種程(cheng)序，最(zui)好在(zai)機械(xie)加工(gong)后進行一次低于(yu)時效溫(wen)度(du)的(de)消除(chu)應力處(chu)理(li)。
d. 高頻表面淬(cui)火
活塞桿高頻表面(mian)淬(cui)火部位(wei)是在(zai)外圓表面(mian)，圖8-7所示的(de)長(chang)度約1600mm的(de)部位(wei)。采用連續加(jia)熱(re)(re)淬(cui)火方式。工件旋(xuan)轉(zhuan)，感應器加(jia)熱(re)(re)并同時噴水冷卻。
感應器(qi)選擇：選用外圓連續加熱淬火(huo)感應器(qi)。感應器(qi)內孔直(zhi)徑(jing)為110mm,與(yu)工(gong)件外表面間隙2.5mm,感應器(qi)高度為7mm。
加熱溫度：1060~1080℃。
工件(jian)淬火長度總(zong)加熱時(shi)間：460s(工件(jian)相對感應器移(yi)動速度約為(wei)3.5mm/s).
工(gong)件旋轉速度：40~50r/min.
淬火(huo)冷卻：噴水(shui)冷卻。
回火：480℃,保溫2h,空冷(leng)。
活塞桿采用(yong)0Cr17Ni4Cu4Nb馬(ma)氏(shi)體沉淀硬化不銹(xiu)鋼，高頻(pin)表面(mian)淬(cui)火采用(yong)水(shui)冷(leng)卻不必擔心淬(cui)火裂紋，其原因參(can)見3Cr13不銹(xiu)鋼軸套高頻(pin)表面(mian)淬(cui)火相關內容(rong)。
活塞(sai)(sai)桿(gan)高頻表(biao)面(mian)淬火硬(ying)(ying)度(du)檢查可用表(biao)面(mian)洛氏硬(ying)(ying)度(du)計(ji)或里氏硬(ying)(ying)度(du)計(ji)。如果還(huan)要檢查淬硬(ying)(ying)深度(du)或金相(xiang)組織(zhi)，則應(ying)(ying)采用一定(ding)長度(du)的(de)與活塞(sai)(sai)桿(gan)淬火處外(wai)圓相(xiang)同(tong)尺寸(cun)的(de)試件，該(gai)試件應(ying)(ying)與實際工件進行(xing)相(xiang)同(tong)的(de)熱(re)處理過程和相(xiang)同(tong)的(de)高頻淬火方法。
