孙 奇，马腾云，任 鹤，关 晓

（1.沈阳鼓风机集团股份有限公司-沈鼓大工研究院，辽宁 大连 116024；2.大连理工大学材料科学与工程学院，辽宁 大连 116024；3.一重集团大连核电石化有限公司，辽宁 大连 116113；4.沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司，辽宁 沈阳 110869）

某厂泵轴在运行过程中出现两次断轴问题，发现其断裂位置位于轴肩处，如图1所示。为了查明泵轴在运行过程中发生断裂的原因，防止此类事故再次发生，并且提出切实可行的改进措施，对断后的泵轴进行了一系列实验分析。

图1 断轴的宏观照片

泵轴材质为马氏体沉淀硬化钢17-4PH（0Cr17Ni4Cu4Nb），经固溶、时效处理后使用。通常，经过热处理后，17-4PH不锈钢具有良好的综合力学性能，且兼具奥氏体不锈钢的良好加工性能和马氏体不锈钢的高强度，其热处理工艺相对来说比较简单，经过不同的热处理工艺可以获得不同的强韧性配合。因此，其广泛应用于各类机电产品的主轴、阀杆、配件等[1]。该轴工作介质为灰水，工作温度为150°，转速为2980r/min，轴功率为507.5kW，断裂处直径为75mm。

1 实验方法

实验材料为该断裂泵轴，其热处理工艺为1025℃~1055℃固溶处理和610℃~630℃时效处理，冷却方式分别为油冷和空冷。利用电火花线切割机对断轴进行试样的切取，并主要进行了金相检测、成分检验、显微硬度测试、冲击测试以及H元素检测。

1.1 金相检测

金相试件抛光后通过电解饱和草酸对试样进行腐蚀，图2、3分别为断轴径向、轴向试样截面的金相照片。根据金相照片可以看出，其组织主要由索氏体和残留的大量铁素体组成，并且沿轴向分布有未溶解的条状铁素体，如图2(b)所示，条状的铁素体长短不一，沿着轴向规则排列，因此可以判断条状铁素体形成于锻造加工时，后续热处理并未使其完全溶解消除。……