国内某汽轮机厂在进行汽轮机主轴动平衡试验时发生断裂事故，断裂时转速为3300r/min。为分析主轴断裂原因，避免进一步的经济损失，依照JB/T7025-93对事故主轴材料34CrMo进行性能分析。
主轴材料34CrMo采用电炉＋真空精炼方法冶炼，浇铸后经过镦粗、锻造、粗加工、调质热处理、精加工等工艺加工成准500mm×5300mm的汽轮机主轴，该轴单件质量为5380kg。
在动平衡试验过程中，主轴在低速转动阶段摆架振动及各项参数均正常；试验机筒体抽真空后，转子转速提高至3000r/min，记录参数正常；转速提高至3300r/min，振动无异常，但是主轴转子瞬间发生断裂；断口区域的裂纹起裂区和扩展区分布明显；转子断口边缘有明显的剪切拉边痕迹，与主轴线方向呈45°夹角，分布在起裂区附近。
经检验，主轴锻件的化学成分和力学性能满足标准JB/T7025-93的规定要求。
主轴断裂段从表层到心部的材料强度逐渐下降，内部材料的屈服强度最低仅为305MPa，靠近心部有较多的非调质组织，即主轴材料从表面到心部的调质组织是不均匀的。
主轴断裂位置为横向断裂，断面位于靠近转子侧的变直径台阶附近，断面附近靠支撑侧细直径段有明显的弯曲变形。根据该形貌特征可知，主轴断裂过程受到非常大的弯曲载荷，载荷使主轴转子发生整体屈服变形，因此主轴属于过载后整体屈服断裂，是在受到异常冲击性载荷的情况下发生的一次性快速断裂。根据转子结构分析，这种弯曲载荷的方向是转子转动时产生离心力的方向。
从断口宏观分析可看出，全断面呈银灰色和有金属光泽的新鲜断口，主轴宏观断口上没有观察到白点、缩孔、大面积疏松等异常材料制造缺陷，断面上不存在大尺寸的初始缺陷，断面参差不齐，有清楚的辐射状花样指明主轴断裂的方向。起裂边部有一相当宽的拉边区，拉边区为斜断口，断面与横向主断面呈45°交角。拉边是通常出现在过载断裂件边部平面应力状态区的断口特征。拉边区往内是正断区，断面垂直于最大正应力方向，呈辐射状断口花样，是平面应变断裂区，这也是大尺寸轴件在大应力下过载韧性断裂的特征之一。终断区断口参差不齐，应力状态非常复杂，伴随撕裂。断口显微分析也证明主轴属于一次性过载断裂。拉边起始表面可以看到很多平行于断口面的撕裂纹，断口微观形态相似，边缘部斜断口为韧窝状断口。其中边部平面应力断口区为正常的韧窝断口，表面附近的韧窝断口为浅的剪切型韧窝；断面辐射状断口区为解理断口，内部平面应变断口区以解理断口为主。主轴中部区域断口上的解理小面尺寸较大，应该与轴中心部材料组织相对较粗有关。断面没有观察到冶金异常和热处理缺陷断口的痕迹，也没有看到疲劳断口的痕迹。（榕霖）
