Page 72 - 理化检验-物理分册2023年第二期

李 欣, 等: 1Cr11Ni2W2MoV 钢高压涡轮轴裂纹形成原因

图6 断口3个区域的SEM 形貌

图7 轴体拐角处截面与轴身的显微组织形貌
1.3 化学成分分析、 硬度测试和力学性能测试 1.4 应力分析
在轴体裂纹附近取样, 并进行化学成分分析、 硬 检查涡轮轴试验器的上、 下支撑板轴承安装孔

度测试和力学性能测试, 结果如表1 , 2所示。由表 的同轴状况, 测得其同轴度为4.98mm , 对涡轮轴进
1 , 2可知, 结果均符合锻件的验收要求。 行设计状态和偏转状态的应力分析。
表1 试样的力学性能和硬度测试结果 在试验设计状态下, 高压涡轮轴等效应力分布

抗拉强度 / 屈服强度 / 断后伸 断面收 硬度 / 如图8 , 9所示, 高压涡轮轴最大应力位置在锁片槽
项目
MPa MPa 长率 / % 缩率 / % HBW 根部倒圆位置, 此时凸台根部倒圆位置截面的平均

试样1实测值 1145 1016 18.5 79 359 应力为595MPa , 应力集中系数为1.99 ; 锁片槽根部

试样2实测值 1149 984 19.5 73 359 倒圆位置截面平均应力为593MPa , 应力集中系数

标准值 ≥1080 ≥930 ≥10 ≥50 311~368 为2.47 。
表2 试样的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn P S Cr Ni W Mo V
实测值 0.12 0.36 0.40 <0.030 <0.020 11.50 1.68 1.80 0.46 0.22
标准值 0.10~0.16 ≤0.60 ≤0.60 ≤0.030 ≤0.020 10.50~12.001.40~1.80 1.50~2.00 0.35~0.50 0.18~0.30
根 据 上、 下 支 撑 板 轴 承 安 装 孔 同 轴 度 为 态下的高压涡轮轴进行应力分析( 见图 11 , 12 ), 高

4.98mm ( 上 支 撑 板 相 对 于 下 支 撑 板 轴 线 偏 离 压涡轮轴最大应力位置变为凸台根部倒圆处, 此时

2.49mm ), 高压涡轮轴偏转如图10所示, 对偏转状 凸台根部倒圆位置截面平均应力为710MPa , 应力
5 6