Page 70 - 理化检验-物理分册2022年第十一期
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谷树超, 等: 某燃机余热锅炉给水泵泵轴开裂原因
150 μ m 范围内, 颜色与基体有明显差别, 说明存在 1.4 金相检验
镀层, 厚度约为0.16mm , 镀层在断面起始区起伏较 按照 DL / T884 — 2019 《 火电厂金相检验与评
大, 靠近边缘处有多个起始台阶分布, 并可见由表面 定技术导则》, 在泵轴上取样并进行研磨、 抛光, 然后
起始、 由上向下扩展的弧形条纹, 镀层呈现沿晶脆性 使用 FeCl 3 盐酸水 溶 液 腐 蚀, 并 用 AxioOberver.
开裂特征; 近起始区基体外表面有一凹坑, 凹坑内物 D1m 型倒置万能材料显微镜进行金相检验, 结果如
质颜色与基体亦有明显区别, 未见明显挤压痕迹, 此 图4 所示。由图 4 可知: 镀层正常区域与基体结合
部位的镀层可见有沿晶脆性开裂特征, 并有与断口 良好, 但 局 部 区 域 可 见 明 显 凹 坑, 凹 坑 深 度 约 为
平行分布的二次裂纹, 凹坑周边可见有多条同源状 0.44mm ( 从镀层外表面到凹坑底部), 这与断面的
弧形分布的微裂纹, 说明此处有较为严重的应力集 SEM 形貌特征一致; 泵轴基体组织为板条马氏体 +
中; 扩展区可见在准解理花样上有与扩展方向垂直 δ铁素体, 其中 δ铁素体在横截面大致呈岛状分布,
分布的疲劳推进条纹和二次裂纹, 断面终断区较为 在轴 向 截 面 呈 条 带 状 分 布, 局 部 区 域 含 量 约 为
粗糙, 并呈现韧窝 + 解理形貌特征。综上可知, 泵轴 50% 。 根 据 GB / T 1220 — 2007 《 不 锈 钢 棒 》,
发生了多源启动疲劳扩展开裂, 而疲劳开裂的诱发 05Cr17Ni4Cu4Nb钢的正常组织为均匀马氏体, 允
与外表面局部区域异常损伤有关。 许存在较少的 δ铁素体, 含量不超过 5% , 局部最严
由能谱分析结果可知, 镀层和凹坑内主要含有 重区域不超过 10% [ 9 ] 。 δ 铁素体为脆性相 [ 10 ] , 含量
铬元素, 说明泵轴有镀铬层, 且在实施镀铬工艺之前 过高会导致材料脆性变大, 易成为在服役、 热变形过
泵轴就已有凹坑。 程中的开裂源。
图 4 泵轴的显微组织形貌
1.5 力学性能和硬度测试 GB / T1220 — 2007 对 05Cr17Ni4Cu4Nb 钢 有
按照 GB / T231.1 — 2018 《 金属布氏硬度试验 第 4 组推荐热处理工艺, 每组热处理工艺及对应的力
一部分: 试验方法》, 利用布洛维台式硬度计对泵轴进 学性能要求如表 2 所示。对于沉淀硬化型钢来说,
行硬度测试。按照 GB / T228.1 — 2021 《 金属材料 拉 热处理工艺未注明时, 力学性能按第 1 组热处理方
伸试验 第1 部分: 室温试验方法》, 使用微机控制电 式( 480 ℃ 时效) 要求执行。根据《 火力发电厂金属
子万 能 试 验 机 对 泵 轴 进 行 拉 伸 试 验。依 据 GB / T 材料手册》, 05Cr17Ni4Cu4Nb钢在不同热处理工艺
229 — 2020 《 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》, 使用 下的冲击韧性如表 2 所示。由表 2 可知: 泵轴的屈
SANSZBC2302-B型冲击试验机对泵轴进行冲击试 服强度和抗拉强度均不符合 GB / T1220 — 2007 的
验。所有力学性能和硬度测试均设计3组平行试样。 要求, 泵轴冲击韧性低于所有给出热处理工艺参数
泵轴的力学性能和硬度测试结果如表2所示。 下的冲击韧性。
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