氣缸水套是機(jī)車207型柴油機(jī)的重要零件，其材料為45鋼，熱處理采用正火處理。氣缸水套和缸套相互配合使柴油機(jī)正常工作。水套服役是處在腐蝕性介質(zhì)中，同時(shí)受到交變載荷作用。因此，水套失效形式以開裂和腐蝕疲勞為主。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，某氣缸水套僅行車6000多km便出現(xiàn)早期斷裂失效。為此，現(xiàn)在越來越多的廠家采用高頻感應(yīng)加熱電源來解決問題。

生產(chǎn)中發(fā)生的水套裂紋通常具有以下特征：1、多出現(xiàn)在示功閥孔、噴油嘴孔的上下方，沿水套母線擴(kuò)展。2、裂紋大多起源于水套內(nèi)表面，往往呈多個(gè)裂紋源。3、裂紋附近均出現(xiàn)腐蝕坑缺陷。我們通過檢驗(yàn)開裂水套的化學(xué)成分發(fā)現(xiàn)，工件碳含量超標(biāo)。宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，裂紋基本呈直線狀；但高倍觀察發(fā)現(xiàn)，裂紋顯微形態(tài)大多呈之字形，有分枝特征，尾部較尖，穿晶擴(kuò)展較多，同時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋內(nèi)存在其他物質(zhì)。斷口檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，斷口平坦，未發(fā)現(xiàn)宏觀塑性變形，在裂紋前端有疲勞弧帶明顯存在。斷口裂紋源往往存在多個(gè)，大多起源于水套內(nèi)表面，裂紋源區(qū)域出現(xiàn)黑色腐蝕物，但疲勞弧帶形貌特征不明顯清晰。

為防止45鋼水套腐蝕疲勞破壞失效，提出技術(shù)改進(jìn)措施如下：

(1)更換水套材料(45鋼不耐腐蝕且強(qiáng)度較低)，提高工件疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性能。

(2)在不改變材料情況下，可采用防腐蝕工藝措施；另一種途徑是使工件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，以抵消水套服役中承受的拉應(yīng)力。

對(duì)于腐蝕應(yīng)力，如果某種方法產(chǎn)生一個(gè)較深的壓應(yīng)力層，則可抵消工件承受的拉應(yīng)力，大大減輕腐蝕疲勞危害，延長工件使用壽命。經(jīng)分析，實(shí)際生產(chǎn)中可采用高頻感應(yīng)加熱電源進(jìn)行熱處理，提高水套服役壽命。

1、薄殼淬火。水套薄殼經(jīng)淬火后，壓應(yīng)力達(dá)1176MPa，在200℃以下低溫回火壓力不降。該方法可使水套疲勞壽命提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。

2、在Ac₁以下加熱淬火。采用650-700℃加熱后淬水，水套表層10mm內(nèi)，可獲得的壓應(yīng)力約為245MPa，隨后經(jīng)100-200℃時(shí)效處理，可進(jìn)一步提高壓力值。

3、采用高頻感應(yīng)加熱電源進(jìn)行局部感應(yīng)淬火，使工件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，以提高水套工作壽命。

經(jīng)過眾多實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣缸水套采用高頻感應(yīng)加熱電源熱處理后，其腐蝕疲勞斷裂缺陷不再出現(xiàn)，而且其使用壽命也提高了很多，大大滿足了氣缸水套的工作要求。