零件名稱： 不銹鋼軸 ，見圖 8-11 。

材質(zhì)：0Cr13Ni4Mo不銹鋼

熱處理要求：

 a. 調(diào)質(zhì)力學(xué)性能：Rm,780~980N/m㎡;R,0.2≥685N/㎡;A≥15%;AkvIsO≥49J;硬度，285~321HB.

 b. 軸徑鍍鉻，55~60HRC.

1. 零件常見的失效形式及應(yīng)具備的性能

  該軸在運(yùn)行中的轉(zhuǎn)速為5200r/min,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，還要帶動(dòng)葉輪和水介質(zhì)，工作狀態(tài)受力復(fù)雜，要承受彎曲、扭曲、沖擊、疲勞等多種作用力，一旦變形或斷裂，將造成嚴(yán)重的后果。軸頸部位還有強(qiáng)摩擦。介質(zhì)為有一定溫度并稍有腐蝕性的水介質(zhì)。

  該軸設(shè)計(jì)要求有較高的強(qiáng)度、塑韌性，軸頸應(yīng)耐磨，軸還應(yīng)有最小的應(yīng)力和良好的穩(wěn)定性，以防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

2. 材料選用原則及熱處理方法選擇

 馬氏體不銹鋼0Cr13Ni4Mo是發(fā)展比較晚的、具有較優(yōu)良力學(xué)性能和熱處理性能的新型不銹鋼。其具有較好的耐腐蝕性能，通過調(diào)質(zhì)處理可調(diào)整力學(xué)性能，有合適的強(qiáng)度和韌性配合，滿足受力復(fù)雜情況下的強(qiáng)度要求，可以配之各種表面強(qiáng)化處理，提高耐磨性，有較高的抗回火性，在較高的回火溫度下保持優(yōu)良性能，所以，可用較高的溫度進(jìn)行消除應(yīng)力處理，保證零件具有較低的應(yīng)力和穩(wěn)定的組織。

 該軸選用0Cr13Ni4Mo鋼是合理的。

3. 零件主要加工工序

鍛造－退火（A)-粗加工－調(diào)質(zhì)（B)-矯直高溫去應(yīng)力處理（C)-性能檢驗(yàn)－機(jī)械加工－探傷－高溫去應(yīng)力處理（D)-銑槽－半精加工－探傷鍍鉻－去氫退火（E)-精車－磨削－檢查。

4. 熱處理工藝分析及應(yīng)注意的問題

 a. 退火

  軸坯鍛造后存在應(yīng)力，硬度偏高，不易加工，還可能存在不穩(wěn)定組織，所以，應(yīng)進(jìn)行鍛后退火處理，具體工藝見圖8-12。0Cr13Ni4Mo鋼的Ac點(diǎn)很低，退火溫度不能太高，超過相變點(diǎn)后再冷卻下來，組織中可能存在馬氏體，硬度升高，組織不穩(wěn)定。

  所以，退火溫度一般選在620~640℃,充分保溫后空冷，即可保證硬度不大于200HB,獲得具有板條馬氏體形態(tài)的索氏體組織。

 b. 調(diào)質(zhì)

 調(diào)質(zhì)處理是為了保證軸達(dá)到要求的力學(xué)性能。具體的工藝見圖8-13。

  0Cr13Ni4Mo鋼的相變點(diǎn)較低，研究表明，加熱到850℃左右時(shí)，材料即可獲得奧氏體組織。但其合金元素較高，為使碳和合金元素能較好地溶解，使奧氏體成分充分均勻化，采用1020~1050℃加熱是合適的。更高的加熱溫度可能引起晶粒長(zhǎng)大和合金元素過量溶解，淬火后會(huì)增加殘余奧氏體含量及塑韌性下降。淬火加熱保溫后采用油冷卻。該材料淬透性很好，冷卻太激烈或出油溫度太低，可能產(chǎn)生淬火裂紋（特別是零件截面較大時(shí)）。淬火冷卻出油溫度應(yīng)不低于80℃或采用間斷油冷的方式冷卻。

  淬火后應(yīng)及時(shí)回火，根據(jù)力學(xué)性能要求，回火溫度選在580~600℃之間是合適的，回火可采用空冷。該材料如果在480~520℃之間回火，會(huì)使韌性下降，應(yīng)避免在這個(gè)溫度回火。

  0Cr13Ni4Mo回火溫度過低，達(dá)不到回火的目的，硬度高，塑韌性不足，但回火溫度超過640℃,也會(huì)使材料硬度高，塑韌性下降，這是因?yàn)樵摬牧系腁c1點(diǎn)較低，超過640℃回火，會(huì)超過Ac1點(diǎn)，加熱保溫過程中將產(chǎn)生奧氏體，而冷卻后轉(zhuǎn)變成馬氏體。

  一旦因回火溫度過高而引起硬度升高和塑韌性降低，可在原回火溫度或略低于原回火溫度重新回火一次。

  回火冷卻采用空冷可達(dá)到技術(shù)要求，但采用油冷，則會(huì)使韌性有所提高。

 c、d  高溫消除應(yīng)力

 在本軸的加工工序中，安排了兩次高溫消除應(yīng)力工序。具體工藝見圖8-14。

 第一次高溫消除應(yīng)力（C)是考慮軸在調(diào)質(zhì)處理時(shí)，有可能產(chǎn)生彎曲，并用機(jī)械法矯直，這次高溫消除應(yīng)力就是消除機(jī)械矯直時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，因?yàn)檩S經(jīng)過機(jī)械矯直產(chǎn)生的應(yīng)力不及時(shí)消除，會(huì)在以后的時(shí)間里，甚至在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中慢慢釋放，這會(huì)引起已經(jīng)加工好的軸又產(chǎn)生彎曲變形，對(duì)設(shè)備的性能產(chǎn)生不利的影響，因此，矯直應(yīng)力必須及時(shí)消除。當(dāng)然，如果軸在調(diào)質(zhì)時(shí)不產(chǎn)生彎曲，不經(jīng)過矯直，則這次高溫去應(yīng)力可不進(jìn)行。

 第二次高溫消除應(yīng)力（D)是為消除機(jī)械加工中產(chǎn)生的應(yīng)力，機(jī)械加工產(chǎn)生的應(yīng)力不消除，同樣會(huì)引起不良的后果。高溫消除應(yīng)力的加熱溫度采用550~570℃,這是考慮要低于調(diào)質(zhì)回火溫度以下20~30℃的原則，又避開在520℃以下加熱可能產(chǎn)生的脆性。

e. 去氫處理

 去氫處理的目的主要是去除軸頸在鍍鉻時(shí)，鍍鉻層中產(chǎn)生的氫，這種氫存在于鍍層中，會(huì)引起鍍層的脆性增加和剝落。采用180~220℃的溫度足以達(dá)到去氫的目的。具體的工藝見圖8-15。

 這個(gè)去氫溫度恰好與低溫消除應(yīng)力的溫度一致，所以，同時(shí)起到了消除軸在半精加工過程中產(chǎn)生的機(jī)械加工應(yīng)力的作用。對(duì)于某些要求高精度、高穩(wěn)定性的軸或其他零件，采取低溫消除應(yīng)力工序是必要的，例如與這個(gè)軸相似等級(jí)的零件，即使沒有鍍鉻，同樣有低溫消除應(yīng)力處理的工序。