零件(jian)名稱：不銹鋼平衡套，見圖8-4.
材質：3Cr13不銹鋼
熱(re)處理要求。
a. 調(diao)質硬度：241~285HB.
b. Φ105內孔離子滲(shen)氨(an)。硬(ying)度≥650HV;深(shen)度≥0.3mm.
c. A面高(gao)頻(pin)感應加(jia)熱淬火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零件常見的失(shi)效形式及應具備的性能
平(ping)衡(heng)套是用以平(ping)衡(heng)軸向力的(de)重要(yao)功能(neng)件，長期(qi)在180℃左右具有(you)(you)一定腐蝕性(xing)能(neng)的(de)水介質中工(gong)作，內孔與(yu)軸套有(you)(you)0.3mm的(de)左右間隙，A面(mian)與(yu)平(ping)衡(heng)盤正(zheng)常時(shi)有(you)(you)0.06~0.07mm的(de)間隙。在設備(bei)啟動、停(ting)轉時(shi)，內孔及(ji)A面(mian)有(you)(you)可(ke)能(neng)與(yu)對應件接觸而磨損(sun)，又有(you)(you)高(gao)溫高(gao)速水流動沖刷，可(ke)能(neng)被沖蝕。一旦出現被磨損(sun)或沖蝕，將對設備(bei)的(de)性(xing)能(neng)產生(sheng)很大的(de)影響。
因此，除要求(qiu)平衡套有一定的(de)耐腐蝕性，一定的(de)基體強度外，尤(you)其(qi)要求(qiu)內孔及A面具有較高的(de)耐磨(mo)損(sun)、耐沖刷(shua)性能(neng)，即應具有較高的(de)硬度。
2. 材料選用原則及熱處理方(fang)法選擇
平(ping)衡套采用3Cr13馬氏體(ti)不銹鋼(gang)鍛件(jian)。3Cr13 鋼(gang)具有(you)(you)一定(ding)的耐(nai)腐(fu)蝕性，可(ke)(ke)勝任在高(gao)(gao)溫(wen)水中的工(gong)作。3Cr13鋼(gang)可(ke)(ke)以通(tong)過調質(zhi)處(chu)理提(ti)(ti)高(gao)(gao)整體(ti)強度，又可(ke)(ke)通(tong)過高(gao)(gao)頻表面(mian)(mian)(mian)(mian)感(gan)應淬火、離(li)子(zi)(zi)滲氮等(deng)表面(mian)(mian)(mian)(mian)熱處(chu)理方法(fa)提(ti)(ti)高(gao)(gao)表面(mian)(mian)(mian)(mian)硬(ying)度和耐(nai)磨(mo)性。Φ105mm內孔高(gao)(gao)頻表面(mian)(mian)(mian)(mian)淬火難度大(da)，采用離(li)子(zi)(zi)滲氮，硬(ying)化層雖(sui)然較薄，但可(ke)(ke)滿足要求。而(er)A面(mian)(mian)(mian)(mian)需要有(you)(you)較厚(hou)的硬(ying)化層，且用高(gao)(gao)頻表面(mian)(mian)(mian)(mian)淬火方便可(ke)(ke)行(xing)，比(bi)離(li)子(zi)(zi)滲氮硬(ying)層厚(hou)，故采用高(gao)(gao)頻表面(mian)(mian)(mian)(mian)淬火。通(tong)過上述熱處(chu)理手段(duan)，完全(quan)可(ke)(ke)以滿足工(gong)件(jian)的使用功能要求。
3. 零(ling)件(jian)主要(yao)加工(gong)工(gong)序
鍛(duan)造－退(tui)火（A)-粗(cu)加工－調質（B)-機(ji)加工－高溫時(shi)效（C)-加工（離子(zi)滲(shen)氮的內孔(kong)加工到(dao)尺(chi)寸，A表面留 0.2mm磨量(liang)）－離子(zi)滲(shen)氮（D)-A面表面淬火、回火（E)-磨A面－清(qing)理－檢查。
4. 熱處理工藝分(fen)析及注意問(wen)題
a. 退(tui)火
見軸套退火
b. 調質
見軸套調質
c. 高溫(wen)時效(xiao)
高(gao)溫(wen)時(shi)效的目(mu)的是為(wei)(wei)了較徹底地消除(chu)或減(jian)少以前(qian)(qian)各加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序產(chan)生的應(ying)力(li)，即保證零件滲(shen)氮前(qian)(qian)不存在較大的應(ying)力(li)，防止零件滲(shen)氮時(shi)產(chan)生變形(xing)，實質上，高(gao)溫(wen)時(shi)效是作為(wei)(wei)離子滲(shen)氮前(qian)(qian)的預處(chu)理工(gong)(gong)序。
高溫時(shi)效(xiao)工藝見圖8-5.
高(gao)溫(wen)時效溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)選定原則是，低(di)于調(diao)質(zhi)回火溫(wen)度(du)(du)(du)以下(xia)20~40℃,高(gao)于離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)滲氨溫(wen)度(du)(du)(du)。根據(ju)平衡(heng)套零(ling)件的(de)(de)調(diao)質(zhi)工藝和離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)滲氮工藝，確定高(gao)溫(wen)時效溫(wen)度(du)(du)(du)為580~600℃,這樣，既可保(bao)持調(diao)質(zhi)硬度(du)(du)(du)和強度(du)(du)(du)基本不變，還(huan)可使零(ling)件具有(you)保(bao)證離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)滲氨時無(wu)殘余應力的(de)(de)基本要求。
高溫時效采用爐冷至400℃以下出爐，以盡(jin)量減少零件產生新的應力。
d. 離子滲氮
該平衡套用100kV離子滲氮爐(lu)處理，爐(lu)的(de)有(you)效(xiao)空間約為ф600x1200(mm).
滲(shen)氮溫(wen)(wen)度(du)選定為540~560℃,這個(ge)溫(wen)(wen)度(du)是3Cr13馬氏體不銹鋼可滲(shen)氮的中下限溫(wen)(wen)度(du)，主要考慮了(le)平(ping)衡套(tao)根據調(diao)質回火溫(wen)(wen)度(du)確定的高(gao)(gao)溫(wen)(wen)時效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)為580~560℃,離子(zi)滲(shen)氮溫(wen)(wen)度(du)應低于高(gao)(gao)溫(wen)(wen)時效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)。具體工藝見圖8-6。
3Cr13不銹鋼(gang)屬于高合金元(yuan)素材料，滲(shen)氮速(su)度(du)偏慢，所(suo)以，應(ying)采(cai)用(yong)較長的保溫時間。
平衡(heng)套屬薄壁易變(bian)形件(jian)，應(ying)適(shi)當控制升溫(wen)、降溫(wen)速度(du)和出(chu)爐溫(wen)度(du)，以保證(zheng)零(ling)件(jian)具有較小的應(ying)力和滲氨(an)時的較小變(bian)形度(du)。低于100℃出(chu)爐，還可保證(zheng)零(ling)件(jian)表面不出(chu)現氧(yang)化而(er)呈銀(yin)白(bai)色(se)。
在(zai)實際操作中，控制為(wei)較小的(de)電流和(he)電壓(ya)，實現較慢(man)的(de)升溫速度。
根據使用設備的容積及實際裝爐量(liang)、工(gong)件有效(xiao)表面積等(deng)因素，采(cai)用0.3m/h的氨(an)氣(qi)供給量(liang)。
該平衡套滲(shen)(shen)氮內(nei)孔為Φ105mm,高(gao)度為115mm,如此徑(jing)高(gao)比的內(nei)孔滲(shen)(shen)氮不必在孔內(nei)施(shi)加輔助陽極(ji)，也可獲得滿意的滲(shen)(shen)氮效果。
該零件(jian)的設(she)計條件(jian)只(zhi)要求內(nei)孔離(li)子(zi)滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)，但只(zhi)內(nei)孔滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)時，大量非(fei)滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)面(mian)需(xu)屏蔽或采取其他(ta)防滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)措(cuo)施(shi)，不(bu)僅增加(jia)了操作的復雜性，還增加(jia)了處理成本(ben)。而其他(ta)面(mian)離(li)子(zi)滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)對(dui)使(shi)用并無不(bu)利影響(xiang)，只(zhi)是在冷加(jia)工工藝上適當考慮(lv)即可。經(jing)設(she)計人員同(tong)意，實(shi)際滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)時是全部滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)。
設計要求高頻(pin)表(biao)(biao)面感應淬(cui)(cui)火(huo)(huo)的A面，經(jing)離子滲氮(dan)(dan)后再(zai)進行高頻(pin)表(biao)(biao)面加熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)，不(bu)但對高頻(pin)處理效果和質(zhi)量無不(bu)利(li)影響，反而(er)有(you)(you)積(ji)極(ji)的作(zuo)用，因為(wei)工件(jian)表(biao)(biao)面滲氮(dan)(dan)后，表(biao)(biao)面富集了高濃度的氮(dan)(dan)元(yuan)素，經(jing)高頻(pin)加熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)后，獲得(de)富氮(dan)(dan)的馬氏體(ti)(ti)組織，使馬氏體(ti)(ti)更(geng)(geng)均勻、更(geng)(geng)細，具有(you)(you)更(geng)(geng)高的硬度，對提高使用功能更(geng)(geng)有(you)(you)利(li)。先離子滲氮(dan)(dan)再(zai)高頻(pin)表(biao)(biao)面加熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)，這是常(chang)采用的所謂“表(biao)(biao)面復合熱(re)處理”的方法(fa)之一。
平衡套(tao)離子滲氮(dan)后的硬度檢查(cha)可以在工件可檢面上(shang)進行，也可用同(tong)材質、同(tong)狀態(tai)、同(tong)爐(lu)處(chu)理的試(shi)塊進行。如果檢查(cha)滲氮(dan)深(shen)度或金(jin)相組織，則必須在同(tong)爐(lu)試(shi)塊上(shang)進行。
離(li)子(zi)滲(shen)(shen)氮滲(shen)(shen)層(ceng)較淺，進(jin)行硬度檢驗時應采用(yong)負荷不大于9.8N的硬度檢測設備。
e. 高頻表(biao)面淬火
平衡套高頻表面(mian)淬火(huo)(huo)部位是內徑為180mm、外徑為220mm的(de)圓環表面(mian)，即圖中的(de)A面(mian)。采(cai)用連續加(jia)熱(re)(re)淬火(huo)(huo)方式，工(gong)件(jian)旋(xuan)轉(zhuan)，感(gan)應器加(jia)熱(re)(re)并同時噴水冷(leng)卻。
感(gan)應(ying)(ying)(ying)器選擇：選用指型連續(xu)加(jia)熱(re)淬火感(gan)應(ying)(ying)(ying)器，感(gan)應(ying)(ying)(ying)器有效加(jia)熱(re)冷(leng)卻長度(du)與A面(mian)寬度(du)（即圓環面(mian)寬度(du)）相同，應(ying)(ying)(ying)為(wei)20mm,感(gan)應(ying)(ying)(ying)器加(jia)熱(re)部分的寬度(du)為(wei)7mm。
加(jia)熱(re)溫度：1080~1100℃。
工(gong)件(jian)總加(jia)熱時間(jian)約為135s(即工(gong)件(jian)旋轉一周時間(jian)約為135s)
淬(cui)火(huo)冷(leng)卻(que)：噴水(shui)冷(leng)卻(que)。
回火(huo)：200~240℃,保溫1~1.5h.
如(ru)果設備功率足夠(gou)大，也可同時加熱(re)淬(cui)火，采(cai)用圓環形平面感應器加熱(re)，浸水冷卻。
采用(yong)(yong)同時加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火(huo)方(fang)法(fa)可防(fang)止采用(yong)(yong)連續加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火(huo)方(fang)法(fa)時在淬火(huo)面頭尾銜(xian)接(jie)處的軟帶，但對感應(ying)器平行(xing)度的要求更嚴格。平面感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)(re)時，應(ying)注意防(fang)止邊(bian)緣部分的過熱(re)(re)和裂紋，需要在選用(yong)(yong)和制造感應(ying)器時予以考慮(lv)。
平衡套(tao)也(ye)是3Cr13馬氏(shi)體不(bu)銹鋼，所以，有關高(gao)頻(pin)表(biao)面淬火(huo)的注意事項(xiang)參(can)照軸套(tao)高(gao)頻(pin)表(biao)面淬火(huo)的有關說明。
