1.概述

缸体的材料为12CrNi3A，柱塞的材料为18Cr2Ni4WA。在柱塞泵工作过程中，柱塞在缸体中高速转动并往复运动，对柱塞的外表面和缸体内表面的耐磨性和硬度要求极高，对两零件的心部要求硬度相对较低。柱塞高低压槽薄壁处若硬度过高，在高速运转过程中极易断裂，如图1所示。缸体锥滚轮轴和高低压孔连接孔通过法兰与泵壳连接，其形位公差要求严格，如图2所示。因此，柱塞缸体这两个零件的热处理工艺和加工路线极为重要。

2.解决思路

碳氮共渗是将C、N原子渗入零件表面，提高零件材料的耐磨性和疲劳强度；淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，因此对柱塞和缸体进行淬火处理、对配合表面进行碳氮共渗处理，可以得到理想的效果。

通常情况下碳氮共渗工序排在机加工之后磨削工序之前，但是为了对零件非渗层特征进行保护，必须涂抹保护介质，这些介质经过热处理后可能粘附在零件表面，从而将杂质颗粒带入产品中，影响柱塞和缸体的配合。另外，碳氮共渗是一个热处理过程，可能会对零件的形位公差和尺寸精度造成影响，从而导致产品装配困难，因此将碳氮共渗工序置于机加工之前。

碳氮共渗一般伴随着淬火，零件非渗层硬度达到40~45HRC，在机加工过程中加工难度极大、加工速度慢，经常导致断刀，极大地降低了加工效率。回火是将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却，其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。为了探究回火处理、淬火处理等对碳氮共渗试块硬度及渗层的影响，分别取缸体、柱塞试块进行试验。碳氮共渗后与碳氮共渗+回火后零件硬度对比如图3、图4所示。

其中，碳氮共渗后表面硬度为58HRC，心部硬度为444HV；回火条件：650～700℃，真空度1.33×10-1～1.33×10-2，保温2h，随炉冷却至500℃，油冷；碳氮共渗+回火后表面硬度为43.7HRC，心部硬度为267.2HV。