液壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對液壓元件的性能和質(zhì)量提出了越來越高的要求。在性能上要求向高壓、大流量、高轉(zhuǎn)速、高容積效率等方向發(fā)展，在結(jié)構(gòu)上要求微型化，在質(zhì)量上則要求有高的可靠性。液壓元件的零件的特點(diǎn)是體積小而精度要求高，在工作過程中承受復(fù)雜的服役條件。因此，在選材與熱處理上應(yīng)保證有高的強(qiáng)度，良好的韌性，高的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。液壓元件的零件熱處理工藝有如下特點(diǎn)：

（1)應(yīng)用預(yù)備熱處理，改善材料的組織和性能，為零件最終熱處理做準(zhǔn)備。

（2)普遍應(yīng)用化學(xué)熱處理工藝（滲碳、滲氮、碳氮共滲和硫氮碳共滲等），提高零件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。

（3)廣泛采用馬氏體分級淬火，減小零件淬火畸變。應(yīng)用穩(wěn)定化處理和冷處理，以保持零件的尺寸穩(wěn)定。

（4)應(yīng)用少無氧化脫碳的熱處理方法。

本期重點(diǎn)介紹齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和液壓閥等液壓元件中的主要零件的熱處理。

1 齒輪泵零件的熱處理

齒輪泵由泵體、前后泵蓋及在泵體內(nèi)互相嚙合旋轉(zhuǎn)的一對齒輪組成。結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工藝性好。在使用中對污物不敏感，工作可靠。它的主要熱處理零件有齒輪、泵軸及泵體等。

1.1 齒輪的熱處理

齒輪泵齒輪在工作時，除與機(jī)械傳動齒輪一樣其齒面受到脈動接觸應(yīng)力和摩擦力作用，齒根受到脈動彎曲應(yīng)力作用外，整體還受到彎曲疲勞應(yīng)力作用。為保證泵的性能和使用壽命，齒輪必須具有高的強(qiáng)度和高耐磨性。因此，中、高壓齒輪泵齒輪多采用低碳合金鋼制造，如20CrMnTi，20CrMo等。低壓齒輪泵齒輪則用40Cr鋼制造。

液壓泵齒輪的制造工藝路線安排多是經(jīng)滾齒、剃齒后進(jìn)行熱處理，熱處理后齒面不再進(jìn)行精加工，這就要求在熱處理過程中不能出現(xiàn)氧化、脫碳現(xiàn)象，因而采用爐內(nèi)油淬的可控氣氛爐。有時在滾齒后進(jìn)行熱處理，而后再進(jìn)行珩齒，則允許在熱處理后有微量氧化、脫碳層存在，在這種情況下，可采用井式爐進(jìn)行滲碳，在油淬前的轉(zhuǎn)移過程中有少量氧化脫碳。

為保證齒輪端面和軸頸的垂直度，磨加工應(yīng)用角度磨床，這時齒輪端面易產(chǎn)生磨削裂紋造成廢品。對此除在磨削工藝上采取措施外，在熱處理工藝上也應(yīng)采取措施，即嚴(yán)格控制表層碳含量［w(C)在0.8%~0.9%之間］和殘留奧氏體量（按GB/T9450 標(biāo)準(zhǔn)控制應(yīng)小于5級）。齒輪熱處理工藝見表1，工藝曲線見圖1 ，井式爐工藝曲線見圖2 。

▼表1 齒輪泵零件的熱處理工藝

▲圖1 齒輪泵齒輪滲碳淬火熱處理工藝曲線

（虛線為露點(diǎn)變化曲線）

▲圖2 齒輪泵齒輪井式爐滲碳淬火熱處理工藝曲線

1.2 齒輪泵軸的熱處理

軸是傳遞轉(zhuǎn)矩的零件，工作中受到?jīng)_擊扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和液壓力產(chǎn)生的彎曲疲勞應(yīng)力作用。軸頸部分還承受磨損。因此泵軸應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和硬度，同時具有良好的韌性。泵軸的失效形式多為軸頭鍵槽處局部斷裂或整體扭斷。中、高壓齒輪泵泵軸采用42CrMo或40Cr鋼制造。當(dāng)軸與齒輪做成一體時，則與齒輪材料相同（20CrMo，20CrMnTi)。齒輪泵泵軸的熱處理工藝見表1。

1.3 泵體的熱處理

齒輪泵泵體材料過去多為高強(qiáng)度灰鑄鐵HT300等。隨著齒輪泵壓力的提高，鑄鐵材料已不能滿足要求。特別是在液壓力作用下，齒輪被推向低壓油腔一側(cè)，齒頂與泵體接觸產(chǎn)生刮研，這一現(xiàn)象稱為“掃膛”?！皰咛拧睂Ρ玫膲毫腿莘e效率均產(chǎn)生不良影響。為提高泵體的強(qiáng)度和減少“掃膛”的影響，泵體材料采用變形鋁合金或鑄鋁合金，需經(jīng)固溶處理并時效強(qiáng)化。齒輪泵零件的熱處理工藝見表1。

2 葉片泵零件的熱處理

葉片泵是由轉(zhuǎn)子、定子、葉片和配油盤相互形成封閉容積的體積變化來實(shí)現(xiàn)泵的吸油和壓油。葉片泵結(jié)構(gòu)緊湊，零件加工精度要求高。葉片泵分為單作用式和雙作用式兩大類。前者又稱為可調(diào)節(jié)葉片泵或變量葉片泵，后者又稱為不可調(diào)節(jié)葉片泵或定量葉片泵。由于變量泵和定量泵結(jié)構(gòu)形式不同，零件受力和選材也就不同。另外，結(jié)構(gòu)相同，壓力級別不同的泵選材也不一樣。葉片泵主要熱處理零件有：轉(zhuǎn)子、定子、葉片、軸和配油盤等。

2.1 轉(zhuǎn)子的熱處理

泵在運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子在軸的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，這時轉(zhuǎn)子與配油盤和葉片均形成摩擦副，轉(zhuǎn)子端面和葉片槽面受磨損。同時高壓油通過伸出槽外的葉片周期地作用于轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)子槽底孔處承受很大彎曲疲勞應(yīng)力。

轉(zhuǎn)子需要有良好的耐磨性，否則將由于磨損而使間隙密封破壞，泵的容積效率降低，嚴(yán)重時，泵不能工作。轉(zhuǎn)子還必須具有高的強(qiáng)度和韌性，以保證泵的使用壽命。

轉(zhuǎn)子的失效形式主要有：

（1)轉(zhuǎn)子槽底孔處因彎曲疲勞應(yīng)力作用而產(chǎn)生疲勞斷裂，一般稱為“斷臂”。

（2)轉(zhuǎn)子端面或轉(zhuǎn)子槽側(cè)面產(chǎn)生磨損。為滿足轉(zhuǎn)子的性能要求，中、高壓葉片泵轉(zhuǎn)子采用合金滲碳鋼 12CrNi3、20CrMnTi、20CrMnMo等制造。低壓葉片泵轉(zhuǎn)子可采用40Cr鋼制造。轉(zhuǎn)子熱處理工藝見表2 ，工藝曲線見圖3 ，井式爐工藝曲線見圖4 。

2.2 定子的熱處理

定子內(nèi)表面呈橢圓形，長半徑和短半徑之間過渡曲線為一特殊曲線，曲線形式對泵的性能和壽命都有很大影響。定子和葉片組成摩擦副，當(dāng)泵工作時，葉片在高壓油的作用下，緊緊壓在定子內(nèi)表面而滑動，使定子受到磨損。定子要具備高的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，同時還應(yīng)有較高的強(qiáng)度。

定子多為內(nèi)表面過渡區(qū)受磨損而失效。對小排量定量泵定子材料一般選用軸承鋼GCr15制造，經(jīng)淬火、回火處理。大排量定量泵定子則用Cr12MoV、38CrMoAlA等鋼制造。而變量泵定子由于受不平衡液壓力作用，選用韌性較好的3Cr2W8V 鋼制造。為提高定子的耐磨性，Cr12MoV和3Cr2W8V 鋼在淬火、回火后再進(jìn)行氮碳共滲處理。定子熱處理工藝見表2 。

▼表2 葉片泵零件熱處理工藝

▲圖3 轉(zhuǎn)子可控氣氛熱處理工藝曲線

（虛線為露點(diǎn)變化曲線）

▲圖4 轉(zhuǎn)子井式爐滲碳淬火工藝曲線

2.3 葉片泵軸的熱處理

泵軸在工作時承受扭轉(zhuǎn)和彎曲疲勞，在花鍵和軸頸處受磨損。因此，要求軸具有高的強(qiáng)度，良好的韌性及耐磨性。變量泵軸因受液壓力作用，性能要求比定量泵更高一些。

葉片泵軸選用材料分兩類：一類為合金滲碳鋼12CrNi3等，另一類為中碳45鋼或中碳合金鋼40Cr、42CrMo等。前者經(jīng)滲碳淬火處理，后者則在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火。

2.4 葉片的熱處理

葉片泵在運(yùn)行過程中，葉片在高壓油的作用下，緊緊地與定子內(nèi)表面接觸而滑動，這時葉片頂端將產(chǎn)生大量摩擦熱，使葉片局部溫度升高。為保證葉片在高溫下具有耐磨性，要求選材具有良好抗回火性。另外葉片從轉(zhuǎn)子槽內(nèi)伸出時，在高壓油作用下承受大的彎曲應(yīng)力，所以用于制造葉片的材料要有高的強(qiáng)度。

為滿足葉片使用性能的要求，均選用高速鋼W18Cr4V來制造。為提高葉片的耐磨性，在淬火、回火后再進(jìn)行氮碳共滲，葉片很薄，且加工精度要求高，為此，熱處理過程中要嚴(yán)格控制其畸變。主要措施是鐵絲捆扎、垂直吊掛加熱。葉片熱處理工藝見表2 。

2.5 配油盤的熱處理

配油盤又稱側(cè)板。配油盤和轉(zhuǎn)子端面、葉片端面相對滑動而產(chǎn)生磨損，嚴(yán)重時間隙密封破壞，泄漏量加大，泵的容積效率下降。因此，配油盤應(yīng)具有良好的耐磨性能。低中壓泵配油盤一般采用青銅制造，而高壓泵則采用HT300高強(qiáng)鑄鐵制造，并施以低溫的化學(xué)熱處理以提高其耐磨性。近年來已開始利用粉末冶金方法壓制配油盤，然后進(jìn)行氣體氮碳共滲。配油盤的熱處理工藝見表2 。

3 柱塞泵件的熱處理

柱塞泵是依靠柱塞在缸體柱塞孔中作往復(fù)運(yùn)動而產(chǎn)生的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油過程。

柱塞泵壓力高、排量大、效率高，其結(jié)構(gòu)較齒輪泵和葉片泵要復(fù)雜，零件加工精度要求高。柱塞泵的主要零件在工作時都承受壓應(yīng)力作用，因此其材料的選用和熱處理工藝安排著重從提高耐磨性方面考慮。柱塞泵分徑向和軸向兩大類，規(guī)格型號很多，現(xiàn)就用量較大的CY14-1型軸向柱塞泵零件為例介紹其熱處理工藝。柱塞泵的主要零件有配油盤、缸套、柱塞、回程盤、斜盤及傳動軸等，其熱處理工藝見表3 。

▼表3 柱塞泵零件熱處理工藝

另一種新型柱塞泵主要零件有轉(zhuǎn)子組件、保持架、滑靴組件、柱塞、滑閥等，其熱處理工藝見表4 ，滑靴組件可控氣氛滲碳及退火工藝曲線見圖5，柱塞氮化工藝曲線見圖6 。

▼表4 新型柱塞泵零件熱處理工藝

▲圖5 滑靴組件可控氣氛滲碳及退火工藝曲線

▲圖6 柱塞氮化工藝曲線

4 液壓閥零件的熱處理

液壓閥在液壓傳動系統(tǒng)中屬控制元件。其作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，以達(dá)到系統(tǒng)所應(yīng)有的功能。幾乎所有的閥都是通過閥心在閥體中的移動來改變通流面積或通路來實(shí)現(xiàn)控制作用。閥的主要熱處理零件有滑閥、閥座、提動閥及提動閥座等。

4.1 滑閥的熱處理

滑閥與閥體組成摩擦副，且兩者配合要求非常精確，一旦發(fā)生磨損，配合間隙加大，將造成泄漏增加，降低閥的使用性能。為此要求滑閥具有良好的耐磨性。同時也要具備一定的強(qiáng)度和韌性，以耐高壓油的沖擊?；y材料可選用低合金滲碳鋼15CrMo、15Cr等，亦可選用45鋼。前者多用于尺寸小且壓力高的閥，后者應(yīng)用于大型閥。滑閥的熱處理工藝見表5 。

4.2閥座的熱處理

閥座與滑閥以錐面相互配合，工作中將產(chǎn)生沖擊磨損。所以要求表面耐磨而心部要求良好韌性。閥座多用15CrMo制造，熱處理工藝見表5 。

4.3 提動閥和提動閥座的熱處理

提動閥和提動閥座組成一對偶件，相互配合面很小，近似線接觸，以保證控制的靈敏和準(zhǔn)確。在工作過程中，提動閥在彈簧的作用下與提動閥座在配合處發(fā)生沖擊磨損，往往因提動閥錐面被局部磨損或沖擊產(chǎn)生缺陷而造成高壓油的泄漏，使整個閥失去控制作用。提動閥應(yīng)具有高的強(qiáng)度和耐磨性?？蛇x用Cr12MoV或3Cr2W8V 鋼制造。為提高其耐磨性，在淬火、回火后，最終進(jìn)行氮碳共滲處理。

提動閥座在提動閥的沖擊作用下，接觸面將逐漸增大，使封油性能降低。因此，提動閥座應(yīng)具有較高強(qiáng)度，在承受提動閥沖擊時，不致產(chǎn)生大的塑性畸變。提動閥座選用42CrMo鋼制造，原料調(diào)質(zhì)后加工并進(jìn)行氨碳共滲。提動閥和提動閥座熱處理工藝見表5 。

▼表5 液壓閥零件熱處理工藝

5 液壓元件的零件熱處理的質(zhì)量檢驗

液壓元件的零件熱處理后的質(zhì)量檢驗項目及要求見表6 。

▼表6 液壓件熱處理質(zhì)量檢驗項目及要求