Page 58 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

杜佳美: 水泵叶轮轴断裂原因

样进行酸蚀后, 其低倍形貌如图 6 所示, 按 GB / T

1979 — 2001 《 结构钢低倍组织缺陷评级图》 进行低
倍组织缺陷评级, 结果如表2所示, 未发现较严重的

低倍缺陷, 满足 GB / T3077 — 2015 对 40Cr优质钢
酸浸低倍组织合格级别的规定。
表2 叶轮轴低倍组织缺陷评级结果 级
项目 一般疏松 中心疏松 一般点状偏析 其他缺陷

实测值 0.5 0.5 0.5 无
图6 断裂叶轮轴全截面试样低倍形貌
标准值 ≤3.0 ≤3.0 ≤1.0 无
1.5 金相检验及硬度测试
在断裂叶轮轴试样断口处截取金相试样, 将试样

置于光学显微镜下观察, 结果如图7~9所示, 由图7~
9可知: 断裂源附近组织为贝氏体+珠光体+铁素体,
轴表面淬硬层组织为贝氏体+少量回火索氏体。
取叶轮轴断裂试样截面进行维氏硬度测试, 轴
表面淬硬层维氏硬度约为 285HV , 基体维氏硬度

图7 断裂叶轮轴试样断口处纵向微观形貌
约为245HV 。

图8 断裂叶轮轴试样断裂源附近纵向微观形貌

图9 断裂叶轮轴表面淬硬层微观形貌
表面所受的扭转力最大, 如轴表面存在加工缺陷或
2 综合分析
较大的截面尺寸变化( 如退刀槽处、 不同截面直径过
该批次叶轮轴运转时发生多次断裂, 而之前批 渡区等), 在这些区域都会产生较为严重的应力集
次和更换其他批次叶轮轴后均没有发生断裂问题, 中, 这些区域为易发生疲劳开裂的区域。由断口分
说明该批次叶轮轴断裂可能与轴的质量存在一定关 析可知: 叶轮轴表面质量较好, 没有发现明显的车刀
系。叶轮轴运行过程中主要承受扭转力作用, 轴的 痕等加工缺陷。叶轮轴断裂发生在轴承内套圈附近

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