零件名称：不锈钢活塞杆，见图8-7。
材质：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
热处理要求：
a. 固溶时效处理性能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 图中Φ105mmx1600mm 处高频表面感应淬火，硬度：45~50HRC;深度：1~1.5mm。
1. 零件常见的失效形式及应具备的性能
活塞杆在工作时，承受高频率的返复拉压应力，易产生疲劳断裂；外表面与密封材料四氟乙烯进行快速多次摩擦，一旦磨损严重，会引起介质泄漏；其使用在含H2S成分的气体介质中，易遭受腐蚀。
因此，要求活塞杆具有耐腐蚀性、有较好的基体强度及外表面的耐磨损性能。
2. 材料选用原则及热处理方法选择
活塞杆选用马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。该材料具有较好的抗H2S腐蚀性能，可满足使用需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb经过固溶和时效处理，可以获得要求的力学性能，保证活塞杆的整体强度。采用高频表面感应淬火，可以保证工件表面的硬度，从而提高耐磨性能和抗疲劳性能。
3. 零件主要加工工序
锻造－过时效处理（A)-粗加工－固溶处理（B)-机加工－时效处理（C)-检查性能－机加工－高频表面淬火、回火（D)-磨加工－修整－检查。
4. 热处理工艺分析及应注意问题
a. 过时效处理
0Cr17Ni4Cu4Nb锻件经锻造冷却后，有较大的应力和较高的硬度，不便于机械加工，组织中具有较大的合金元素过饱和度，看定性较差。所以，对锻件应进行过时效处理（即高于正常时效温度的时效处理）。通过过时效处理，基体中的合金元素充分出，析出质点长大，使组织处于稳定状态，锻件硬度达到较低包度，应力基本消除，便于机械加工，并为固溶处理作好组织准备。具体工艺见图8-8。
经研究和实践证明，0Cr17Ni4Cu4Nb钢在630~640℃时效，将获得最低的硬度，温度再提高，冷却后的组织中可能因产生马氏体组织而提高硬度并降低了组织稳定性。过时效的保温时间应适当长一些，以保证析出相充分析出。过时效处理可采用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb锻件经过过时效处理后，硬度一般不大于280HB。
b. 固溶处理
固溶处理是马氏体沉淀硬化不锈钢强化的重要环节。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞杆固溶处理工艺见图8-9。将钢加热到1040℃时，钢中的铬、镍、铌、铜等合金元素充分地固溶在奥氏体基体中，再以较快的速度冷却，这些元素便以过饱和状态保留在基体组织中，在以后的时效过程中析出并使钢得到强化。固溶处理用水冷却似乎更好一些，但曾发生过固溶水冷产生裂纹的事例，这个活塞杆的有效截面不大，用油冷完全可以满足要求。
c. 时效处理
时效处理是马氏体沉淀硬化不锈钢强化的又一个关键工序。通过时效处理，使在固溶处理时过饱和溶于奥氏体中的合金元素，特别是铜、铌以质点形式充分析出，使钢得到强化。0Cr17Ni4Cu4Nb钢，依据对强度等级要求的不同，常有几种不同的时效温度，根据活塞杆强度和力学性能的要求，采用610℃加热温度是合适的，一般时效的保温时间不低于4h,以保证析出相的充分析出，达到最佳的强化效果。具体工艺见图8-10。
这里将固溶处理和时效处理分开叙述，而没有像马氏体不锈钢调质那样，将淬火和回火同时叙述，是想说明一个问题，对于马氏体沉淀硬化不锈钢，固溶处理后直接进行时效处理，还是固溶处理后进行机加工再进行时效处理，这可根据零部件特征及要求的时效硬度来考虑。例如，如果要求时效处理后的强度等级高，即经固溶时效处理后的硬度高，则最好在固溶处理后具有较低硬度的情况下进行机械加工，把大量的机械加工量完成，在留有极少量的加工余量条件下进行时效处理，因为时效后硬度很高，难以进行大量的机械加工。若采用这种程序，需注意的一个商题是，一旦时效处理后性能达不到要求，则无法再重新进行固溶处理，因为加工余量少，满足不了固溶变形的要求。解决这种问题的办法，可以在固溶处理后对试件进行模拟时效处理，先确认工件时效处理后的性能水平。
另一种情况是要求的时效处理后的强度等级较低，硬度低于固溶处理后的硬度，则可在工件固溶处理后直接进行时效处理，再进行机械加工，这不但能提高加工效率，而且还减少了冷热工序间的周转次数，方便生产。如果采用这种程序，最好在机械加工后进行一次低于时效温度的消除应力处理。
d. 高频表面淬火
活塞杆高频表面淬火部位是在外圆表面，图8-7所示的长度约1600mm的部位。采用连续加热淬火方式。工件旋转，感应器加热并同时喷水冷却。
感应器选择：选用外圆连续加热淬火感应器。感应器内孔直径为110mm,与工件外表面间隙2.5mm,感应器高度为7mm。
加热温度：1060~1080℃。
工件淬火长度总加热时间：460s(工件相对感应器移动速度约为3.5mm/s).
工件旋转速度：40~50r/min.
淬火冷却：喷水冷却。
回火：480℃,保温2h,空冷。
活塞杆采用0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢，高频表面淬火采用水冷却不必担心淬火裂纹，其原因参见3Cr13不锈钢轴套高频表面淬火相关内容。
活塞杆高频表面淬火硬度检查可用表面洛氏硬度计或里氏硬度计。如果还要检查淬硬深度或金相组织，则应采用一定长度的与活塞杆淬火处外圆相同尺寸的试件，该试件应与实际工件进行相同的热处理过程和相同的高频淬火方法。
