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[推荐] 泵轴材质

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泵轴的材质有许多种,例如:45#、40Cr、42CrMo、2Cr13、17-4PH、2507等等。
     泵轴材质的选用一般是根据水泵的工况来选定,假如为清水,那么我们就选常规45#钢材质即可满足用户的要求。

泵轴材质45#钢特性:
     45#是钢的牌号是一种优质碳素结构钢,对应日标S45C, 美标:1045,德标C45。其特征是相比普通A3钢,具有更高的强度,抗变形能力。
   45#钢广泛应用于机械,未热处理时:HB≤229;热处理:正火;冲击功:Aku≥39J;强度较高,塑性和韧性尚好,45#钢板淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(较高可达HRC62)为合格,经过热处理,再回火可以达到HRC42-46,这样既能保证它较好的机械性能,又能得到表面的硬度要求,用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件,以及对心部强度要求不高的表面淬火零件,如轴、梢子,导柱,表针等部件。

如果用户有对材质耐冲击要求,那么我们可以选40Cr。
泵轴材质40Cr材料特性:
      40Cr是我国GB的标准钢号,40Cr钢是机械制造业使用较广泛的钢之一。调质处理后具有较好的综合力学性能,较好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性较好,该钢适于制作中型塑料模具。40Cr调质以后的硬度大概在32-36HRC之间,也就是说大概301-340HB之间。
      中碳调质钢,冷镦模具钢。该钢价格适中,加工容易,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织细化,接近平衡状态,可改进毛坯的切削性能。在温度550~570℃进行回火,该钢具有较佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45#钢,适合于高频淬火,火焰淬火等表面硬化处理等。
       这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件,如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等;
       经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件,如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等;
       经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件,如蜗杆、主轴、轴、套环等;
       经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件,如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、 螺钉、螺帽、进气阀等。
       此外,这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件,如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。

多级泵轴材质40Cr轴类零件:
       轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

45#钢与40Cr、42CrMo区别:
       45#钢为优质碳素结构钢,碳含量为0.42~0.50%,抗拉强度为610MPa,屈服点为360MPa;用于一般轴类零件。
      40Cr为合金结构钢,碳含量为0.37~0.45%,含铬0.8~1%,抗拉强度为1000MPa,屈服点为800MPa;用于负荷较大的受力件轴类。
      42CrMo为合金结构钢,碳含量为0.38~0.45%,含铬0.9~1.2%,含钼0.15~0.25%,抗拉强度为1100MPa,屈服点为950MPa。用负荷较大,要求可靠性较高的零部件。
      
像一般有腐蚀性的就可以选2Cr13,该材质特性如下:
       2Cr13属马氏体不锈钢,有磁性,硬度好,焊接要预热的。和Q235焊接用奥氏体不锈钢焊条不用预热,比如A302、A307都行。
       焊接时控制焊缝稀释率,不摆动焊接,采用较小的电流

2Cr13不锈钢材质的适用范围:
       2Cr13不锈钢淬火状态下硬度高,耐蚀性较好。很多用于做刀具,是“刃具级”马氏体钢,也用于外科手术刀具,类似布氏高铬钢这种较早的不锈钢,另外也有用作汽轮机叶片等,适用范围很广。

2Cr13不锈钢材质力学性能:
       抗拉强度 σb (MPa):淬火回火,≥635;
       条件屈服强度 σ0.2 (MPa):淬火回火,≥440;
       伸长率 δ5 (%):淬火回火,≥20;
       断面收缩率 ψ (%):淬火回火,≥50;
       冲击功 Aku2(J):淬火回火,≥63;
       硬度 :退火,≤223HB;淬火回火,>192HB;
       2Cr13不锈钢材质热处理规范及金相组织:
       热处理规范:1)退火,800~900℃缓冷或约750℃快冷;
       2)淬火,920~980℃油冷;
       3)回火,600~750℃快冷。
       金相组织:组织特征为马氏体型。
       综合上述等等的概述,轴类材质没有较好,只有根据工况选较合适材料。
image.png

 

发表于 2023-3-29 08:18:55

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夜中游VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IPInvalidIPAddress
头衔:  【化工安全工程师】
非常赞同你的观点,泵轴材质的选用确实需要根据具体的工况来进行选择。每种材质都有自己的特性和适用范围,需要结合实际情况来做出最佳选择。同时,在选择材质时也要考虑到成本和可靠性等因素。谢谢你的分享!
.

 

发表于 2023-3-29 08:19:04

 

 

 

Peterpaul彼得保罗
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感谢分享。请指导两个问题:
1、介绍一下轴为17-4PH、2507材质特点;
2、硬度HRC与HB转换关系。

 

发表于 2023-3-29 09:03:46

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dljdwVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP辽宁省
头衔:  TA暂未设置 
17-4PH是一种常用的船用轴材料,也常用做泵轴。
17-4PH合金是由铜、铌/钶构成的沉淀、硬化、马氏体不锈钢。

这个等级具有高强度、硬度(高达300o C/572o F)和抗腐蚀等特性。

经过热处理后,产品的机械性能更加完善,可以达到高达1100-1300 mpa (160-190 ksi) 的抗拉强度。

这个等级不能用于高于300o C (572o F) 或非常低的温度下,它对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力,它的抗腐蚀能力与304和430一样。

17-4PH沉淀硬化型不锈钢机械性能:

1、抗拉强度 σb (MPa):480℃时效≥1310, 550℃时效≥1060, 580℃时效≥1000,620℃时效≥930。

2、条件屈服强度 σ0.2(MPa):480℃时效≥1180,550℃时效≥1000,580时效≥865,620℃时效≥725。

3、伸长率 δ5 (%):480℃时效≥10,550℃时效≥12,580℃时效≥13,620℃时效≥16。

4、断面收缩率 ψ (%):480℃时效≥40,550℃时效≥45,580℃时效≥45,620℃时效≥50。

5、硬度 :固溶≤363HB和≤38HRC,480℃时效≥375HB和≥40HRC, 550℃时效≥331HB和≥35HRC,580℃时效≥302HB和≥31HRC,620时效≥277HB和≥28HRC。

17-4PH沉淀硬化型不锈钢热处理规范:

1、固溶1020~1060℃快冷。

2、480℃时效,经固溶处理后,470~490℃空冷。

3、550℃时效,经固溶处理后,540~560℃空冷。

4、580℃时效,经固溶处理后,570~590℃空冷。

5、620℃时效,经固溶处理后,610~630℃空冷。

6、金相组织:组织特征为沉淀硬化型。

适合于用作泵轴的状态仅有H1150D和H1150M,其余时效状态的17-4PH轴均易于发生脆断。

由于单次时效的17-4PH的金相组织为马氏体+奥氏体+铁素体+金属间相,其中的奥氏体被称为残余奥氏体,虽然残余奥氏体可以提高材料的冲击韧性,而其也有不稳定的特点:在外载荷或更低的温度下时,会发生马氏体转变(残余奥氏体转变为马氏体),而新转变的马氏体未经回火软化,硬度高、韧性差,就容易出现裂纹,导致轴的断裂。

 

发表于 2023-3-30 20:14:04

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