零件名稱：不銹鋼平(ping)衡(heng)套，見圖8-4.
材質：3Cr13不銹鋼
熱處理要求(qiu)。
a. 調(diao)質硬度：241~285HB.
b. Φ105內孔(kong)離子滲氨。硬度(du)≥650HV;深度(du)≥0.3mm.
c. A面(mian)高頻感(gan)應加(jia)熱淬火硬(ying)度，50~56HRC;深(shen)度1~1.5mm.
1. 零(ling)件常見的失(shi)效形式及應具(ju)備(bei)的性能
平衡套是(shi)用以平衡軸(zhou)向力的(de)重要功(gong)能(neng)件，長期在180℃左(zuo)右具有(you)(you)一定腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)水介質中工(gong)作，內(nei)孔(kong)與(yu)軸(zhou)套有(you)(you)0.3mm的(de)左(zuo)右間隙(xi)，A面(mian)與(yu)平衡盤正常(chang)時(shi)有(you)(you)0.06~0.07mm的(de)間隙(xi)。在設(she)備啟動、停轉時(shi)，內(nei)孔(kong)及A面(mian)有(you)(you)可(ke)能(neng)與(yu)對應件接觸(chu)而磨(mo)損，又有(you)(you)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)速水流(liu)動沖刷(shua)，可(ke)能(neng)被沖蝕(shi)。一旦出現被磨(mo)損或沖蝕(shi)，將對設(she)備的(de)性(xing)(xing)能(neng)產生很大的(de)影響。
因此，除(chu)要(yao)求平衡套有(you)一定(ding)的耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)，一定(ding)的基體強度外(wai)，尤(you)其(qi)要(yao)求內孔及A面具有(you)較高的耐磨損(sun)、耐沖刷(shua)性(xing)(xing)能，即應具有(you)較高的硬度。
2. 材料選(xuan)用(yong)原則及(ji)熱處理(li)方法選(xuan)擇
平衡套采用(yong)(yong)3Cr13馬(ma)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)鍛件。3Cr13 鋼(gang)具有一定(ding)的(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性，可(ke)勝任在(zai)高(gao)(gao)溫水(shui)中的(de)工(gong)作。3Cr13鋼(gang)可(ke)以(yi)(yi)通過調質處理(li)提(ti)高(gao)(gao)整(zheng)體(ti)(ti)強度(du)，又可(ke)通過高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)感(gan)應(ying)淬火(huo)(huo)、離(li)子(zi)滲(shen)(shen)氮(dan)等表(biao)面(mian)(mian)熱處理(li)方法(fa)提(ti)高(gao)(gao)表(biao)面(mian)(mian)硬度(du)和(he)耐(nai)(nai)磨(mo)性。Φ105mm內(nei)孔高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)淬火(huo)(huo)難(nan)度(du)大，采用(yong)(yong)離(li)子(zi)滲(shen)(shen)氮(dan)，硬化層雖然較薄，但可(ke)滿(man)足(zu)要求。而A面(mian)(mian)需要有較厚的(de)硬化層，且用(yong)(yong)高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)淬火(huo)(huo)方便(bian)可(ke)行，比離(li)子(zi)滲(shen)(shen)氮(dan)硬層厚，故(gu)采用(yong)(yong)高(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)(mian)淬火(huo)(huo)。通過上述熱處理(li)手段(duan)，完(wan)全可(ke)以(yi)(yi)滿(man)足(zu)工(gong)件的(de)使用(yong)(yong)功能要求。
3. 零件主要(yao)加工工序(xu)
鍛造(zao)－退(tui)火（A)-粗加(jia)工(gong)(gong)－調質（B)-機加(jia)工(gong)(gong)－高溫時效(xiao)（C)-加(jia)工(gong)(gong)（離(li)子滲氮的內孔加(jia)工(gong)(gong)到尺寸(cun)，A表(biao)面(mian)留 0.2mm磨量(liang)）－離(li)子滲氮（D)-A面(mian)表(biao)面(mian)淬火、回火（E)-磨A面(mian)－清理－檢查。
4. 熱處理工(gong)藝分析及注(zhu)意問題
a. 退火
見軸套退火
b. 調質(zhi)
見軸套(tao)調質
c. 高溫時效
高溫(wen)時(shi)效(xiao)的(de)目的(de)是(shi)(shi)為了較徹底地消除或(huo)減少以前各(ge)加工(gong)工(gong)序產(chan)生的(de)應(ying)力，即保證零件滲(shen)氮前不(bu)存在(zai)較大的(de)應(ying)力，防止零件滲(shen)氮時(shi)產(chan)生變形(xing)，實質上(shang)，高溫(wen)時(shi)效(xiao)是(shi)(shi)作為離(li)子滲(shen)氮前的(de)預處理工(gong)序。
高溫時效工藝見圖8-5.
高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度的選定原則(ze)是(shi)，低于(yu)調質回火溫(wen)(wen)(wen)(wen)度以下(xia)20~40℃,高(gao)于(yu)離子(zi)滲(shen)氨(an)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度。根據平(ping)衡套零件的調質工(gong)藝和離子(zi)滲(shen)氮(dan)工(gong)藝，確定高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度為(wei)580~600℃,這樣，既(ji)可(ke)保(bao)(bao)持(chi)調質硬(ying)度和強度基本不變，還可(ke)使零件具有保(bao)(bao)證離子(zi)滲(shen)氨(an)時(shi)無殘余應力(li)的基本要求。
高溫(wen)時效采用爐冷至400℃以下(xia)出爐，以盡量(liang)減少零件產生新的應力。
d. 離子滲氮(dan)
該平(ping)衡套用(yong)100kV離子(zi)滲氮爐(lu)處(chu)理，爐(lu)的有效空(kong)間約為(wei)ф600x1200(mm).
滲氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)選定為(wei)540~560℃,這個溫(wen)(wen)度(du)是(shi)3Cr13馬氏體不銹鋼可滲氮(dan)的中下限溫(wen)(wen)度(du)，主要考慮了平衡套根據調(diao)質回火溫(wen)(wen)度(du)確定的高溫(wen)(wen)時效溫(wen)(wen)度(du)為(wei)580~560℃,離子滲氮(dan)溫(wen)(wen)度(du)應低于高溫(wen)(wen)時效溫(wen)(wen)度(du)。具體工藝見圖(tu)8-6。
3Cr13不銹鋼屬于高合(he)金(jin)元素(su)材料，滲氮速度偏慢，所以，應采用較長(chang)的保溫時間(jian)。
平衡套屬薄壁(bi)易變形件，應適當控(kong)制升溫(wen)、降(jiang)溫(wen)速度和出爐(lu)溫(wen)度，以保證零件具有(you)較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)應力和滲氨時的(de)較(jiao)小(xiao)(xiao)變形度。低于100℃出爐(lu)，還可保證零件表面(mian)不出現氧化而呈(cheng)銀白色。
在實(shi)際操作中，控(kong)制為較(jiao)小的(de)(de)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓，實(shi)現較(jiao)慢的(de)(de)升溫(wen)速(su)度。
根據使用設備的容積及實際(ji)裝爐量、工件有效(xiao)表面積等因素，采用0.3m/h的氨氣供給量。
該平衡套滲氮(dan)內孔(kong)(kong)為Φ105mm,高度為115mm,如此(ci)徑高比的內孔(kong)(kong)滲氮(dan)不必(bi)在(zai)孔(kong)(kong)內施加(jia)輔助(zhu)陽極，也可(ke)獲得(de)滿(man)意的滲氮(dan)效(xiao)果。
該零(ling)件(jian)的(de)(de)設計條(tiao)件(jian)只(zhi)要求內孔離子滲(shen)(shen)氮，但只(zhi)內孔滲(shen)(shen)氮時，大(da)量(liang)非滲(shen)(shen)氮面需屏蔽或采取其(qi)他(ta)防滲(shen)(shen)氮措施，不僅增加了操作的(de)(de)復(fu)雜(za)性，還(huan)增加了處(chu)理成(cheng)本(ben)。而其(qi)他(ta)面離子滲(shen)(shen)氮對(dui)使用并無不利(li)影(ying)響，只(zhi)是(shi)在冷(leng)加工工藝上(shang)適(shi)當(dang)考慮即(ji)可。經設計人員同意，實際滲(shen)(shen)氮時是(shi)全部滲(shen)(shen)氮。
設計要求高頻(pin)表面感應淬(cui)火(huo)(huo)的(de)(de)A面，經離(li)子(zi)滲(shen)氮(dan)后再(zai)進(jin)行高頻(pin)表面加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)，不(bu)但對高頻(pin)處理(li)效(xiao)果和質量無不(bu)利(li)影響(xiang)，反而有積極的(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)，因(yin)為(wei)工件表面滲(shen)氮(dan)后，表面富(fu)集了(le)高濃(nong)度的(de)(de)氮(dan)元素，經高頻(pin)加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)后，獲(huo)得富(fu)氮(dan)的(de)(de)馬(ma)氏(shi)體組織，使馬(ma)氏(shi)體更均(jun)勻、更細(xi)，具有更高的(de)(de)硬度，對提高使用(yong)(yong)(yong)功(gong)能更有利(li)。先離(li)子(zi)滲(shen)氮(dan)再(zai)高頻(pin)表面加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)，這是常(chang)采用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)所謂“表面復合熱(re)處理(li)”的(de)(de)方法之一。
平(ping)衡(heng)套離(li)子滲氮后的(de)硬(ying)度檢(jian)查可以在工件(jian)可檢(jian)面上進(jin)行，也可用(yong)同(tong)(tong)材質、同(tong)(tong)狀態、同(tong)(tong)爐(lu)處理的(de)試(shi)塊(kuai)進(jin)行。如果檢(jian)查滲氮深(shen)度或金相組織，則必須在同(tong)(tong)爐(lu)試(shi)塊(kuai)上進(jin)行。
離子滲氮滲層較(jiao)淺，進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. 高頻表面(mian)淬火(huo)
平衡套(tao)高頻表(biao)面淬火(huo)部(bu)位(wei)是(shi)內徑為180mm、外徑為220mm的(de)圓環(huan)表(biao)面，即(ji)圖中的(de)A面。采用(yong)連續(xu)加(jia)熱淬火(huo)方(fang)式(shi)，工(gong)件(jian)旋(xuan)轉，感應器加(jia)熱并同時噴水冷卻。
感(gan)應(ying)器選擇：選用指型連續加(jia)(jia)熱(re)淬火感(gan)應(ying)器，感(gan)應(ying)器有效加(jia)(jia)熱(re)冷卻長度與A面(mian)寬(kuan)度（即圓環面(mian)寬(kuan)度）相同，應(ying)為20mm,感(gan)應(ying)器加(jia)(jia)熱(re)部分(fen)的寬(kuan)度為7mm。
加熱溫度(du)：1080~1100℃。
工(gong)(gong)件總加熱時間約為135s(即(ji)工(gong)(gong)件旋轉一周時間約為135s)
淬火冷卻(que)：噴水冷卻(que)。
回火：200~240℃,保溫1~1.5h.
如(ru)果設備(bei)功(gong)率足夠(gou)大(da)，也(ye)可同(tong)時加熱淬(cui)火(huo)，采用圓環(huan)形(xing)平面感應器加熱，浸(jin)水(shui)冷(leng)卻。
采用(yong)同時加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)方法可防(fang)止采用(yong)連續加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)方法時在淬(cui)火(huo)(huo)面頭尾銜接(jie)處的(de)軟帶，但對(dui)感(gan)應器平行度的(de)要(yao)求更嚴格。平面感(gan)應加(jia)熱(re)時，應注意防(fang)止邊緣部分的(de)過熱(re)和(he)(he)裂紋，需要(yao)在選用(yong)和(he)(he)制(zhi)造感(gan)應器時予以考(kao)慮。
平衡套也是3Cr13馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼，所以，有(you)關高頻(pin)表面(mian)淬火(huo)的注意事項參照軸套高頻(pin)表面(mian)淬火(huo)的有(you)關說明(ming)。
