17-4PH泵軸彎曲失效原因分析

鄧德偉，焦詠翔，黃治冶，孫 奇，田 鑫

(1. 大連理工大學材料科學與工程學院，遼寧 大連 116024； 2. 沈陽鼓風機集團股份有限公司研究院，遼寧 沈陽 110869)

泵軸是用來安裝葉輪、固定葉輪位置并傳遞葉輪動力的重要部件。泵軸在工作時同時承受軸兩端方向相反的扭矩。由于使用過程中葉輪施加于泵軸的軸向力較大以及扭矩變化等原因，需要泵軸材料具有較高的強度。17-4PH合金對應國內牌號為 05Cr17Ni4Cu4Nb【1】,在進行熱處理后具有很好的機械性能,抗拉強度可以達到1 070 MPa以上。該材料廣泛應用于機電產品的主軸、大型機械的閥桿、石油裝備的配件等等。該鋼具有優良的抗腐蝕性和焊接性能，其強度水平與Cr13型馬氏體不銹鋼相當，耐腐蝕性與18-8型奧氏體不銹鋼相當【2】。

軸類部件通常對尺寸精度要求較高，若機械加工或熱處理工藝不當，很容易因切削力、重力及組織分布不均勻而引入殘余應力，導致軸類部件發生變形【3】，在變形嚴重無法校直的情況下將使整根軸報廢。本文針對某公司生產的17-4PH泵軸在靜置存放一段時間后發生彎曲失效的現象和原因進行分析，提出相應的預防改進措施，為避免同類材料產品發生類似形式的失效提供借鑒。

1 實驗方法

1.1 實驗檢測方法

使用線切割機在泵軸彎曲區域附近切取3塊試樣，切取示意如圖1所示。對3塊試樣進行1 020～1 060 ℃固溶處理和540～560 ℃時效處理后空冷。利用砂紙(200～1 500 號)將試樣逐級研磨后，使用拋光機進行拋光，并選用馬氏試劑對其進行腐蝕。通過Nikon MA-100金相顯微鏡對試樣的軸向和徑向分別進行金相觀察。……