1.概述

缸體的材料為12CrNi3A，柱塞的材料為18Cr2Ni4WA。在柱塞泵工作過程中，柱塞在缸體中高速轉動并往復運動，對柱塞的外表面和缸體內表面的耐磨性和硬度要求極高，對兩零件的心部要求硬度相對較低。柱塞高低壓槽薄壁處若硬度過高，在高速運轉過程中極易斷裂，如圖1所示。缸體錐滾輪軸和高低壓孔連接孔通過法蘭與泵殼連接，其形位公差要求嚴格，如圖2所示。因此，柱塞缸體這兩個零件的熱處理工藝和加工路線極為重要。

2.解決思路

碳氮共滲是將C、N原子滲入零件表面，提高零件材料的耐磨性和疲勞強度；淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強度和硬度，因此對柱塞和缸體進行淬火處理、對配合表面進行碳氮共滲處理，可以得到理想的效果。

通常情況下碳氮共滲工序排在機加工之后磨削工序之前，但是為了對零件非滲層特征進行保護，必須涂抹保護介質，這些介質經過熱處理后可能粘附在零件表面，從而將雜質顆粒帶入產品中，影響柱塞和缸體的配合。另外，碳氮共滲是一個熱處理過程，可能會對零件的形位公差和尺寸精度造成影響，從而導致產品裝配困難，因此將碳氮共滲工序置于機加工之前。

碳氮共滲一般伴隨著淬火，零件非滲層硬度達到40~45HRC，在機加工過程中加工難度極大、加工速度慢，經常導致斷刀，極大地降低了加工效率。回火是將已經淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻，其目的是消除淬火產生的內應力，降低硬度和脆性，以取得預期的力學性能。為了探究回火處理、淬火處理等對碳氮共滲試塊硬度及滲層的影響，分別取缸體、柱塞試塊進行試驗。碳氮共滲后與碳氮共滲+回火后零件硬度對比如圖3、圖4所示。

其中，碳氮共滲后表面硬度為58HRC，心部硬度為444HV；回火條件：650～700℃，真空度1.33×10-1～1.33×10-2，保溫2h，隨爐冷卻至500℃，油冷；碳氮共滲+回火后表面硬度為43.7HRC，心部硬度為267.2HV。