零件名稱： 不銹鋼軸 ，見圖 8-11 。

材質：0Cr13Ni4Mo不銹鋼

熱處理要求：

 a. 調質力學性能：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具備的性能

  該軸在運行中的轉速為5200r/min,在高速運轉的同時，還要帶動葉輪和水介質，工作狀態受力復雜，要承受彎曲、扭曲、沖擊、疲勞等多種作用力，一旦變形或斷裂，將造成嚴重的后果。軸頸部位還有強摩擦。介質為有一定溫度并稍有腐蝕性的水介質。

  該軸設計要求有較高的強度、塑韌性，軸頸應耐磨，軸還應有最小的應力和良好的穩定性，以防止運轉時產生振動和噪聲。

2. 材料選用原則及熱處理方法選擇

 馬氏體不銹鋼0Cr13Ni4Mo是發展比較晚的、具有較優良力學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，通過調質處理可調整力學性能，有合適的強度和韌性配合，滿足受力復雜情況下的強度要求，可以配之各種表面強化處理，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良性能，所以，可用較高的溫度進行消除應力處理，保證零件具有較低的應力和穩定的組織。

 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－調質（B)-矯直高溫去應力處理（C)-性能檢驗－機械加工－探傷－高溫去應力處理（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注意的問題

 a. 退火

  軸坯鍛造后存在應力，硬度偏高，不易加工，還可能存在不穩定組織，所以，應進行鍛后退火處理，具體工藝見圖8-12。0Cr13Ni4Mo鋼的Ac點很低，退火溫度不能太高，超過相變點后再冷卻下來，組織中可能存在馬氏體，硬度升高，組織不穩定。

  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的索氏體組織。

 b. 調質

 調質處理是為了保證軸達到要求的力學性能。具體的工藝見圖8-13。

  0Cr13Ni4Mo鋼的相變點較低，研究表明，加熱到850℃左右時，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大和合金元素過量溶解，淬火后會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，可能產生淬火裂紋（特別是零件截面較大時）。淬火冷卻出油溫度應不低于80℃或采用間斷油冷的方式冷卻。

  淬火后應及時回火，根據力學性能要求，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，會使韌性下降，應避免在這個溫度回火。

  0Cr13Ni4Mo回火溫度過低，達不到回火的目的，硬度高，塑韌性不足，但回火溫度超過640℃,也會使材料硬度高，塑韌性下降，這是因為該材料的Ac1點較低，超過640℃回火，會超過Ac1點，加熱保溫過程中將產生奧氏體，而冷卻后轉變成馬氏體。

  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到技術要求，但采用油冷，則會使韌性有所提高。

 c、d  高溫消除應力

 在本軸的加工工序中，安排了兩次高溫消除應力工序。具體工藝見圖8-14。

 第一次高溫消除應力（C)是考慮軸在調質處理時，有可能產生彎曲，并用機械法矯直，這次高溫消除應力就是消除機械矯直時產生的應力，因為軸經過機械矯直產生的應力不及時消除，會在以后的時間里，甚至在運轉過程中慢慢釋放，這會引起已經加工好的軸又產生彎曲變形，對設備的性能產生不利的影響，因此，矯直應力必須及時消除。當然，如果軸在調質時不產生彎曲，不經過矯直，則這次高溫去應力可不進行。

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

e. 去氫處理

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

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