叶片泵零件热处理工艺设计方案

叶片泵分为变量叶片泵和定量叶片泵两大类。由于结构形式不同，则零件的受力情况和选材特点以及热处理工艺方法也不同。叶片泵的零件主要是：转子、定子、叶片和配油盘等。下面，主要介绍其中的典型件的热处理工艺设计。

1.叶片泵的转子热处理工艺设计

（1）转子所用材料及热处理技术要求

1）图8-5所示转子用料为12CrNi3钢。

2）热处理技术要求：全渗碳层深度为1.2～1.4mm，表面硬度为58～63HRC，心部硬度为32～45HRC。

（2）制造工艺路线：锻造→正火（硬度为156～207HBW）→机械加工（车外圆预留磨量0.3～0.5mm和车内孔、磨上下面预留0.3～0.5mm磨量、插中心花键孔、钻分度孔和铣分度槽口、钳工去毛刺等）→渗碳→淬火→回火（表面达58～63HRC）→机械加工（磨外圆和上下面）→成品。

图8-5 叶片泵转子

（3）热处理工艺性分析

1）12CrNi3钢属优质渗碳钢，其渗碳工艺性和淬火工艺性均极好，不难满足热处理的各项技术要求。

2）图8-5中的12个分度槽淬火时极易变形，需采取有效措施预防和矫正。

（4）热处理工艺方法及工艺参数的设计

1）毛坯锻后正火：利用锻造余热（控制终锻温度在920℃左右），散开在空气中冷却。

2）渗碳直接淬火：在GSO50／80型井式渗碳炉中，以甲醇和煤油为渗碳剂，在920～940℃渗碳，持续6.5～7h后炉冷到800℃均热0.5h，直接淬入140℃热油中，停留0.5h后空冷。

3）回火：在RJJ-36-6型低温井式电阻炉中于160～180℃加热，保温1.5～2.0h后空冷。

滴注式渗碳淬火、回火工艺曲线如图8-6所示。

图8-6 叶片泵转子滴注式渗碳淬火、回火工艺曲线

① 装炉排气时，连续滴入甲醇3～5min后，调整到130～140滴／min

（5）处理结果 渗碳层深度为1.2～1.3mm；表面硬度为60～62HRC；渗层组织为2～3级马氏体＋少量残留奥氏体＋粒状碳化物。

2.叶片泵的定子热处理工艺设计

（1）定子所用材料及热处理技术要求

1）图8-7所示定子用料为38CrMoAlA钢。

2）热处理技术要求：渗氮层深度为0.3～0.5 mm，表面硬度≥900HV0.2，心部硬度为250～280HBW。

（2）制造工艺路线：锻造→退火（硬度≤229HBW）→机械加工（车外圆预留磨量0.3～0.5mm和粗车内孔达Φ50mm；刨削上下面，预留0.3～0.5mm磨量、钳工去毛刺等）→调质处理→机械加工（精车外圆、仿形车内孔和磨上下面）→渗氮→成品。

（3）热处理工艺性分析38CrMoAlA钢属高级优质渗氮钢，由于钢中Cr和Al与氮的结合力极好，故其渗氮工艺性极佳，不难满足渗氮层深度和硬度要求。

（4）热处理工艺方法及工艺参数的设计

1）毛坯锻后退火：利用锻造余热（控制终锻温度在920℃左右），将锻好的毛坯装入已加热到920～940℃的RQ3-30-9型电阻炉均热，保持2～2.5h后，随炉缓慢冷却到200℃出炉。

2）调质处理：在RQ3-30-9型电阻炉中于930～950℃加热，透烧后油中冷却；回火在620～640℃加热，透烧后空冷。硬度为270～300HBW。

3）渗氮：在LDZ-25型罩式离子渗氮炉中，以氨分解气为渗剂。控制氨分解率为30％～40％，在540～560℃，保持10～12h后炉冷。

（5）处理结果 渗氮层深度为0.3～0.4mm；表面硬度为1050HV0.2；心部硬度为280HBW。

图8-7 叶片泵定子

3.叶片泵的叶片热处理工艺设计

（1）叶片所用材料及热处理技术要求

1）图8-8所示叶片用料为W18Cr4V钢。(www.xing528.com)

2）热处理技术要求：氮碳共渗的扩散层为0.03～0.05mm，表面硬度≥60HRC。

图8-8 叶片泵叶片

（2）叶片制造工艺路线：锻造（反复镦粗-拉拔3～4次）→退火（硬度为≤225HBW）→机械加工（刨上下面和斜面预留0.3～0.5mm磨量、钳工去毛刺等）→淬火→回火（表面硬度≥60HRC）→机械加工（磨上下面和斜面到要求）→氮碳共渗（达0.03～0.05mm）→研磨→成品。

（3）热处理工艺性分析W18Cr4V为高速钢，其淬火硬化能力很强。由于其成分中含有较多的与碳、氮亲和力极强的Cr、W、V合金元素，故施以氮碳共渗可进一步提高耐磨性。因此，不难满足热处理的各项技术要求。

（4）热处理工艺方法及工艺参数的设计

1）毛坯锻后退火：利用锻造余热（控制终锻温度在850℃左右），将锻好的毛坯装入已加热到850～870℃的RQ3-30-9型电阻炉均热，保温2～2.5h后随炉缓慢冷却到200℃出炉。

2）淬火：在彻底脱氧的RDM-20-8型的中温盐浴炉中于850～870℃预热透烧，转入RDM-25-13型高温盐浴炉中于1270℃加热，持续1min后再转入RDM-30-6型低温盐浴炉中于530～550℃均热，保温1min后空冷。

3）回火：在RJJ-36-6型低温井式电阻炉中于550～570℃加热，保温1.5～2.0h后空冷，进行三次。

（5）处理结果 氮碳共渗层总深度为0.03～0.05mm；表面硬度为62HRC。

4.叶片泵轴的热处理工艺设计

（1）泵轴所用材料及热处理技术要求

1）图8-9所示泵轴用料为45钢。

2）热处理技术要求：调质硬度为235～269HBW；表面淬火回火后硬度为55～60HRC。

（2）叶片制造工艺路线 下料→机械加工（粗车全形预留0.3～0.5mm磨量、铣Φ25mm凹窝及花键及钳工去毛刺等）→高频感应淬火→回火（表面硬度≥55HRC）→机械加工（磨外圆尺寸精度到要求，各段同轴度达要求）→成品。

图8-9 叶片泵轴

（3）热处理工艺性分析45钢是常用的轴类零件用钢，其高频感应淬火已是成熟的工艺方法。因此，不难满足热处理的各项技术要求。

（4）热处理工艺方法及工艺参数的设计

1）高频感应淬火：采用连续加热法，喷水淬火冷却。考虑该泵轴的长径比不大，且为多段的阶梯轴，故采用手工操作更容易控制质量。其工艺参数为：加热温度为880～900℃；移动速度为6mm／s。

2）回火：在RJJ-36-6型低温井式电阻炉中于150～170℃加热，保温1.0～2.0h后空冷。

（5）处理结果 表面硬度为58～60HRC。

5.叶片泵的配油盘热处理工艺设计

（1）配油盘所用材料及热处理技术要求

1）图8-10所示配油盘用料为HT300灰铸铁。

2）热处理技术要求：氮碳共渗的化合物层为5～10μm。

（2）制造工艺路线：铸造→正火（硬度为224～270HBW）→机械加工（车外圆和内孔，刨上下面预留0.3～0.5mm磨量、钳工去毛刺）→去应力退火→机械加工（磨上下面达要求）→氮碳共渗（化合物层达5～10μm）→成品。

（3）热处理工艺性分析HT300灰铸铁施以氮碳共渗可提高耐磨性和耐蚀性。

（4）热处理工艺方法及工艺参数设计

图8-10 叶片泵配油盘

1）正火：利用铸造余热（控制在900℃左右），将铸件毛坯装入已加热到880～900℃的RQ3-30-9型电阻炉均热，保温0.5～1.0h后出炉雾冷到室温。

2）去应力退火：在RJJ-36-6型低温井式电阻炉中于580～600℃加热，保温1.5～2.0h后空冷。

3）氮碳共渗：在RN-30-6型井式气体渗氮炉中于560～580℃加热，全程通氨和滴入三乙醇胺，保温3.0h后在空气中预冷到350℃左右水冷。

（5）处理结果 氮碳共渗的化合物层为5～10μm。