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摘 要

泵轴是泵的一个重要零部件，泵轴安全稳定的工作是企业的生产效率的关键。本文归纳和总结了泵及泵轴的结构、作用、选材及泵轴常见断裂形式，并着重分析了泵轴的受力及其疲劳断裂。通过直读光谱仪、光学显微镜和扫描电镜等仪器，对泵轴材料的化学成分进行分析以及断口形貌和泵轴材料显微结构的观察和分析，对失效Hastelloy C-276钢泵轴的断裂原因进行分析。分析结果表明，泵轴材料的含碳量偏高，以及材料中存在较多的碳化物，导致材料力学性能下降，在泵轴工作过程中高速运转条件下所承受的交变载荷作用下，发生疲劳断裂所引起的失效。研究泵轴断裂失效的原因，对延长泵轴的使用寿命，保证安全生产具有重要

关键词：泵轴；哈氏C-276合金；疲劳断裂；碳化物；交变载荷

Fracture Analysis of Hastelloy C276 Steel Shaft

Abstract

Shaft is an important component of the pump, and its security and stability is the key enterprise productivity. This paper summarized the pump and the pump shaft structure, function, selection and common fracture of the pump shaft, and analyzed the stress and fatigue fracture of the shaft emphatically. With the help of optical microscope, scanning electron microscope (SEM) and Optical Emission Spectrometer (OES), The chemical composition of the shaft material was analyzed and the observation and analysis of fracture morphology and microstructure of the shaft material, and the fracture of Hastelloy C-276 steel shaft was analyzed. The results show that the high carbon content of the shaft material, and there are more of carbide material, resulting in decreased mechanical properties. In the course of their work at a high speed shaft operating conditions to withstand alternating loads, the occurrence of failure caused by fatigue fracture. The research of shaft broken has important significance to extend the life of the pump shaft and to ensure safety in production.

Key words: pump shaft, Hastelloy C-276 alloy, fatigue fracture, carbide material, alternating load

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2 泵的分类 1

1.2泵的结构和工作原理 1

1.3轴的结构和作用 4

1.4泵轴的选材 5

第二章 泵轴的受力及常见失效形式 6

2.1 前言 6

2.2 泵轴的受力分析 6

2.3 泵轴的失效 8

第三章 泵轴的疲劳断裂 10

3.1 引言 10

3.2疲劳断裂 10

3.2.1疲劳的基本概念 10

3.2.2疲劳破坏的特征 12

3.2.3疲劳裂纹扩展过程 13

3.2.4疲劳断裂事故 14

3.3影响疲劳断裂的因素 14

3.3.1 集中应力的影响 14

3.3.2制造工艺质量的影响 15

3.3.3内部组织的影响 15

3.3.4腐蚀环境的影响 15

第四章 哈氏C-276合金钢泵轴的断裂原因分析 16

4.1引言 16

4.2哈氏C-276合金的性能特点 17

4.2.1材料性能 17

4.2.2 焊接性能 18

4.2.3 热处理性能 18

4.2.4 机加工性能 19

4.2.5 耐腐蚀性能 20

4.3 实验过程与方法 20

4.4试验结果讨论与分析 25

4.4.1断口的宏观形貌分析 25

4.4.2轴材料化学成分分析 26

4.4.3轴材料的显微组织分析 27

4.4.4 断口的扫描电镜分析 29

第五章 结论与展望 30

5.1 结论 30

5.2 展望 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1前言

泵是输送液体并提高液体压力的机器，在国民经济各个部门中都得到广泛地应用。尤其在化工行业，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，是极为重要的一类机械。

1.2 泵的分类

泵的种类很多，其分类方法也很多，根据泵的工作原理和结构形式，可以将泵简单分为以下几类：

1）容积式泵：靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体，并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。根据运动部件运动方式的不同又分为：往复泵和回转泵两类。根据运动部件结构不同有：活塞泵和柱塞泵，有齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。

2）叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。根据泵的叶轮和流道结构特点的不同叶轮式又可分为：离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵[1]。

1.2泵的结构和工作原理

在化工过程生产用泵不仅数量大、种类多，而且其输送的介质往往具有腐蚀性，或其工作条件为高压、高温等，对泵有一些特殊的要求，这些泵往往比一般的水泵复杂一些。在各种泵中，尤以离心泵应用最为广泛，因为它的流量、扬程及性能范围均较大，并具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、维修方便等优点（图1-1）。

图1-1 离心泵

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