Page 56 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202312010

水泵叶轮轴断裂原因

杜佳美

( 中天钢铁集团有限公司, 常州 213011 )
摘 要: 某公司生产的水泵叶轮轴在服役半年多后发生断裂, 采用宏观观察、 化学成分分析、 低
倍检验、 扫描电镜分析、 金相检验、 硬度测试等方法分析其断裂原因。结果表明: 该叶轮轴在制造过
程中的调质处理工艺不符合要求, 使叶轮轴表面形成大量脆性较大、 硬度较低的贝氏体组织, 加上
断裂源位于叶轮轴工艺退刀槽处, 而退刀槽已经将淬硬层全部车削, 进一步降低了轴的表面强度,
在退刀槽处容易形成应力集中; 叶轮轴在运转时受较大的扭转力作用, 其表面容易形成疲劳裂纹,
随着裂纹扩展, 水泵叶轮轴最终发生断裂。
关键词: 水泵叶轮轴; 硬度; 应力集中; 疲劳裂纹; 贝氏体

中图分类号: TG115.2 ; TB31 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 12-0040-04

Fracturereasonof p um p im p ellershaft

DUJiamei

( ZenithSteelCo. , Ltd. , Chan g zhou213011 , China )

Abstract : Theim p ellershaftofawater p um pp roducedb y acom p an ybrokeaftermorethanhalfay earof

service.Thecausesoffracturewereanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis ,

macrosco p icexamination , scannin gelectron microsco p eanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandhardnesstest.

Theresultsshowthattheq uenchin gandtem p erin gtreatmentp rocessoftheim p ellershaftinthemanufacturin g

p rocessdidnotmeetthere q uirements , sothatalar g enumberofbainitestructureswithhi g hbrittlenessandlow

hardnesswereformedonthesurfaceoftheim p ellershaft.Inaddition , thefracturesourcewaslocatedatthe

retreatin gg rooveoftheim p ellershaft p rocess , andtheretreatin gg roovehadturnedallthehardenedla y er , which

furtherreducedthesurfacestren g thoftheshaftandwaseas y toformstressconcentrationattheretreatin gg roove.

Theim p ellershaftwassub j ectedtoalar g etorsionalforcedurin g o p eration , andfati g uecrackswereeas y toformon

itssurface.Withthecrackp ro p a g ation , the p um p im p ellershaftfinall y broke.

Ke y words : um p im p ellershaft ; hardness ; stressconcentration ; fati g uecrack ; bainitic
p
轴主要用来支承传动零部件, 起到传递扭矩和 →装配。
承受载荷的作用, 在机器中用来支承齿轮、 带轮等传 笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 低倍检验、
动零件, 以传递转矩。轴的突然断裂严重影响着机 扫描电镜( SEM ) 分析、 金相检验、 硬度测试等方法
组的安全运行, 研究轴的断裂原因对保证其生产安 分析其断裂原因, 以防止该类问题再次发生。
全、 可靠运行具有非常重要的实际意义 [ 1 ] 。
某公司生产的某批次水泵叶轮轴在服役半年左 1 理化检验
右发生多次断裂, 远没有达到设计使用年限要求, 该 1.1 宏观观察
叶轮轴材料为 40Cr钢, 型号为 HS250-200-650A , 水泵及叶轮轴断裂位置附近宏观形貌如图1所
生产工艺为调质→机械加工( 包括粗加工及精加工) 示, 拆卸后的断裂叶轮轴宏观形貌如图2所示, 现场
使用火焰切割方式取样。从现场取回的断裂叶轮轴
收稿日期: 2023-01-28 宏观形貌如图3所示, 该轴表面质量较好, 没有发现
作者简介: 杜佳美( 1986- ), 女, 本科, 高级工程师, 主要从事零
明显的车刀痕等加工缺陷。
部件失效分析研究工作, 18015031792@126.com
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