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不锈钢种类的选择和正确的热处理方法是满足零部件使用的前提

   许多机械零部件均可用不锈钢制造，当然，不锈钢种类的选择和正确的热处理方法是满足零部件使用的前提。
　　下面介绍几种不锈钢制造的典型零件的热处理。
　　轴套热处理
　　零件名称：轴套，见图8-1。

　　

     材质：3Cr13。

　　热处理要求：
　　（1）调质硬度：241～285HB。
　　（2）φ120mm外圆部位，在图示长度内表面淬火硬度，50～56HRC；深度，1～1.5mm。
　　1．零件常见的失效形式及应具备的性能
　　零件外圆表面与密封材料产生摩擦，因磨损使间隙增大，发生介质泄漏。
　　要求零件基体具有一定的强度，表面具有较高的硬度和耐磨损性能。零件又长期在有一定腐蚀性的高温水介质中运转，需要一定的耐腐蚀性。
　　2．材料选用原则及热处理方法选择
　　轴套材料选用3Cr13马氏体不锈钢锻件。3Cr13具有一定的耐腐蚀性，可满足抗高温水介质腐蚀的条件。可用调质热处理提高零件的整体强度，满足241～285HB的硬度要求，可以通过高频感应加热淬火方法，使轴套工件表面硬度提高到50～56HRC。从而满足零件的设计和使用要求。
　　3．零件主要加工工序
　　锻造——退火（A）——机加工——调质（B）——机加工——高频表面淬火（C）——磨外圆——修整——检查。
　　4．热处理工艺分析及注意问题
　　（A）退火。

　　3Cr13属于接近共析成分的马氏体不锈钢。在锻造及锻后冷却过程中，可能存在较大的残留应力和组织的不均匀性，硬度偏高，不便加工，因此，应采用完成退火处理，以达到消除应力、改善组织、降低硬度的作用。退火工艺见图8-2。

　　完全退火加热温度可选870～890℃，充分保温后炉冷或以不大于50℃/h的速度冷却至550℃以下出炉。
　　3Cr13钢合金元素较多，应控制入炉温度和升温速度，以保证工件加热均匀和防止产生加热裂纹。冷却时一定要控制冷却速度，保证能获得平衡稳定组织和有效降低硬度。工件降温至550℃以下可出炉空冷。应注意，当工件装炉量较大时，在冷却过程中，设备仪表指示的温度虽然显示550℃，但中间工件的实际温度有可能高于计仪表指示的温度，必须保证工件温度低于550℃时出炉，否则，工件硬度会增高。
　　3Cr13锻件经完全退火处理后，金相组织应为珠光体或少量碳化物。退火后的硬度一般不大于220HB。
　　（B）调质。

　　与其他钢调质一样，3Cr13钢调是淬火后进行高温回火。具体工艺见图8-3。

　　3Cr13的淬火加热温度应偏高一些，以保证铬的碳化物充分溶解，选择在1020～1040℃加热。该零件在调质时已经粗加工，壁厚约23mm又属细长套类件，且是整批装入炉内同时加热处理，所以，保温时间取系数为1min/mm；有效热处理直径取23×1.5=34.5mm；装炉系数取2，故总保温时间t=1×34.5×2=69（min），实际工艺给定范围为70～80min。轴套主要应保证基体强度，对冲击韧性无太高的要求，且有效尺寸不大，所以，淬火冷却采用空气冷却即可满足需要。当然，空气冷却时，应放干燥处散放冷却。淬火组织应为马氏体和少量碳化物，硬度应不小于380HB。
　　3Cr13钢的回火脆性不太明显，且该零件对冲击韧性无明显要求，回火采用空气冷却。回火后的组织应为回火索氏体，硬度在241～285HB之间。
　　（C）高频表面淬火。
　　3Cr13高频表面感应加热淬火后可获得较高的硬度，轴套表面淬火长度约144mm，应采用连续加热淬火方式。即工件和感应器之间进行相对移动，边加热边冷却淬火。
　　感应器的选择：选用单匝连续加热淬火感应器，感应器内孔直径为124mm，与工件淬火表面间障为2mm，感应器高度为8mm。
　　加热温度：1080～1100℃。
　　工件淬火长度总加热时间：30s（工件相对感应器移动速度约4.8mm/s）。
　　工件旋转速度：40～50r/min。
　　淬火冷却：喷水冷却。
　　回火：200～240℃，保温1～1.5h。
　　3Cr13高频淬火加热温度应偏高一些，这是为了保证铬的碳化物充分溶解。
　　感应器的选择很重要，根据轴套的淬火部位和3Cr13钢加热组织的转变特点，感应器内面与淬火表面的间隙保持在2～2.5mm是比较合适的。间隙太小，容易引起表面过热；间隙太大，不但降低加热效率，还保证不了如此高的加热温度。
　　3Cr13钢尽管在用炉整体加热淬火时，可根据具体情况采用空气冷却或油冷却，而不能用水冷却，但在高频感应加热表面淬火时，却可采用水冷却，这是因为高频感应加热表面淬火时，工件表面产生的是压应力，而最大拉应力存在于超过淬火层深度的工件内部，并且，这个部位是调质组织，基体具有较高的强度。
　　3Cr13马氏体不锈钢轴套类零件进行高频表面淬火时，应注意对套内孔表面保留稍大的加工余量，即保持套类有一定的壁厚，一般淬火部位壁厚不小于8mm，如果壁厚太薄，在感应加热时，特别是感应器与工件间隙大，加热速度较慢时，有可能使套内表面加热到较高温度，在冷却后，内表面硬度会很高，难以进行内孔的机械加工，还会使变形加大。
　　轴套经高频表面淬火后，可用表面洛氏硬度计检查硬度。如果还要检查淬火深度或金相组织，则应事先准备一件材料及主要尺寸与轴套淬火部位相同的仿形件，再采用与轴套淬火相同的工艺加热淬火，然后，检查仿形件的淬火深度和金相组织，以这个检查结果代表该批轴套的淬火结果。
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