[发明专利]一种充水式潜水电泵的轴及其轴材的制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种充水式潜水电泵的轴及其轴材的制作工艺。

背景技术

目前充水式电机的轴一般采用调质料表面镀硬铬，其成本比较高，并且电镀和热处理都是高污染、高耗能行业。

目前的1Cr13（现为12Cr13）棒材钢厂一般都是在热轧后经退火供应市场，用户再根据需要热处理后加工使用，即在钢厂和用户各有一道热处理工序，工序比较繁琐，增加了成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、且使用效果好的充水式潜水电泵的轴及其加工制作工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种充水式潜水电泵的轴，其关键技术在于：所述轴的材质为1Cr13热轧空冷棒材。

上述1Cr13热轧空冷棒材的制作工艺，其是将1Cr13坯料热轧成棒材后直接在空气中冷却即可。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明中潜水电泵的轴采用1Cr13热轧空冷棒材可以免去两道热处理工序，直接从钢厂购回1Cr13热轧空冷材加工即可，每吨料可以省下大约2500元左右的热处理费用，由于强度高可以节材15-20％，并且免于这两道热处理工序之间的周转，提高了生产效率；经过大量的生产试验和理论证明，该材质的轴的力学性能满足使用要求，与目前采用45号钢制作的轴使用起来没有差别。

长期以来，1Cr13棒材钢厂一般都是在热轧后经退火供应市场，用户再根据需要热处理后加工使用，本行业的技术人员已经形成了这种普遍的认识，而本发明创造性的省去了退火和用户的热处理工序， 1Cr13热轧后使其在空气中冷却即可，并且还能达到原来的技术效果，保证其使用性能，克服了技术偏见，取得了意想不到的技术效果。

附图说明

图1是试样1的金相图；

图2是试样2的金相图。

具体实施方式

下面我们队本发明作进一步详细的说明。

    对1Cr13热轧空冷轴材我们进行了大量的研究，目前，国内钢厂没有直接向外供应过1Cr13热轧空冷材的先例，自然用户也没有直接使用过。我们也没有查到过对这种材料作系统力学试验的资料，更没有查阅到关于它的金相组织的有关记载。

我们出于生产需要先对这个进行了系统的理论探讨，对这种材料可能的力学性能和金相做了预测。然后进行了多次传统力学试验，几次的试验数据都有重复性，又进行了一种特殊的韧性试验，也具有重复性。这些试验是在不同直径的棒材上取样的。接着进行了金相试验，获知了其金相组织，从而建立了组织和性能的联系。再用这种轴材装在潜水电泵上进行了多次型式试验，看不出45号钢为轴和1Cr13热轧空冷材料坐轴对电机性能的影响有什么差别；从异步电动机的运行原理也可以推出这个结论。

通过大量的试验，我们测得本1Cr13热轧空冷轴材的力学性能和金相如下：

硬度HRC41-43，强度σ﹥1250MPa，断后伸长率7.5％，断面收缩率14％，冲击功Aku=100J,并且对于厚3㎜，宽5㎜长片直折成90°无裂纹，其韧性良好。通过检测其基本金相组织为低碳马氏体。

首先从理论上分析其良好的力学性能和金相组织的机理：

1、1Cr13热轧后能借助余热在空气中淬上火，其本质上属于形变热处理的产物，形变热处理的效果是强度增高，韧性数值降低不大以及高的抗回火稳定性。并且由于其含碳量比较低，不可能形成高碳马氏体。

2、整个冷却和马氏体相变过程都是在空气中完成，既非水淬又非油淬，冷却和相变过程缓和、应力小。

3、机械业界公认：结构钢零件在调质态下使用韧性有余、强度不足，未能发挥材料的强度潜力。材料的韧性用冲击试验值来衡量是不确切的，在动负荷下工作的金属部件实际上很少碰到因受一次超载冲击而破坏的工况，绝大多数是受小能量的多次重复冲击，材料承受多次重复冲击的能力主要取决于强度。而泵类工作机受猛烈冲击的情况几乎没有。

4、长途运输中的振动、批量进货后的存放以及随后的工艺过程都形成事实上的时效。

因此，从机理上来说本材质的轴能符合使用要求。并且由于硬度适中，在普遍使用硬质合金刀具的条件下，没有加工困难。而这种硬度又宜于做滑动轴承轴颈及泵类填料密封摩擦副和机械密封动环密封点。

下面我们通过试验来验证本发明的所具有的力学性能：

力学试验例1

我们把1Cr13热轧空冷棒材试样送到上海质检中心做拉伸试验，检测依据是GB/T 228-2002，检验时选择了拉伸试样3件，环境温度是18℃，