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    球墨铸铁的强度及塑性指标均随拉伸变形速率呈同一规律变化


    拉伸速率与球铁试样的宏观变形测各点的位置。可以看出:(1)试棒慢拉伸后,直径发生了显著变化,表明塑性变形量较大;(2)试样轴向各处直径较一致,没有一般韧性球铁常出现的缩颈,表明整个试样基本上是均匀变形。这一特征类似金属超塑性变形的无缩颈.石墨沿拉伸方向的变形要呈球团状、弥散分布,无明显的方向性。试样拉伸后纵剖面的显微组织(试样标距内各处的显微组织基本一致)。可以看到,石墨形态已明显改变,原来的球团状石墨,沿拉伸方向被拉长。为反映变形程度,将拉伸方向的石墨长度记作L,把宽度记作<,测量结果.

      随拉伸速率的减小,LP<值逐渐增大,达某一最大值后反向逐渐减小。由此得出的LP<)E关系曲线与各曲线的走向相似。值得注意的是,与LP<最大值对应的?E值为313@1此时S3球铁的力学性能最佳,二者对应良好。LP<值越大,表明球团石墨被挤压、拉长的变形量越大,金属基体的变形量越大,LP<的比值与球铁的力学性能间的关系有良好的一致性。

      上述试验结果表明,在慢加载条件下,球墨铸铁的强度及塑性指标均随拉伸变形速率呈同一规律变化:随变形速率减小,球铁的力学性能(含R先是逐渐提高,到某一最大值后又逐渐降低。对此,有如下初步解释:为便于说明,将力学性能随拉伸变形速度的变化趋势分两个阶段讨论。首先讨论力学性能随拉伸速率减小而逐渐增至最大值的变化,然后再讨论其余部分。

      在慢加载条件下,变形速度率减慢,球铁试样各部位发生均匀变形,未出现明显的缩颈,在第一阶段D、7等指标都随变形速率减小而提高,但此刻R)D曲线的走向与一般拉伸不同。与曲线上的B)K段对应,试样出现局部塑性变形(缩颈)。在K点处试样被拉断。慢加载条件下,试样未出现明显缩颈,对应的R)D曲线上不应有B)K线段。又因为试样各部位均匀变形,且伸长率大于正常拉伸状态,可以推出,曲线将沿着B)Bc)Kc线段变化,在Kc点处试样被拉断。Kc点与K点对比,不难理解,在慢加载条件下,金属的伸长率与抗拉强度都将比正常拉伸时有所提高,随拉伸速率降低而不断升高,直至出现最大值。

      进一步减慢拉伸速率进入第二阶段时,由于铸铁含硅量较高,铸态时固溶在晶体中的氢含量相应提成等:慢加载拉伸时球墨铸铁的力学性能高,氢除富集在石墨P基体界面外,无序固溶在基体的氢原子还会向某些晶面(如{112}滑移面)扩散。慢加载使氢原子有足够的时间完成扩散和富集,富集在滑移面上的氢原子会降低铁原子间的结合力,而富集在石墨P基体界面处的氢会促进裂纹的形成,它们会恶化铸铁的力学性能。使强度和塑性同时明显下降,作者在S3试样断口处曾观察到典型氢脆断裂特征的鸡爪状花纹.氢脆导致材料的强度和塑(韧)性指标随拉伸速度减小而双双下降还出现于其它金属材料.

       结论范围内拉伸,其主要力学性能.随拉伸速率的减小先逐渐增大,至某一最大值后反而逐渐减小。对某种球铁而言,强度和塑性指标在一定的变形速度时同时出现最大值。含5%Si的中硅耐热球铁本来属于典型的脆性材料。当拉伸速率降至313@1时,其伸长率达3%4%,呈现出一定的塑性。表明了脆性金属材料塑性尚有一定潜力。慢拉伸时,球铁试样表面光洁、变形均匀,无明显缩颈。球团状石墨沿拉伸方向被拉长,其变化规律与力学性能的变化规律相对应。随变形速率减小,球铁力学性能提高。当力学性能指标增至最大值后,进一步放慢拉伸速率,铸铁中氢原子扩散并引发氢脆是力学性能反而逐渐降低的主要原因。

    【上一个】 采用面砂和背砂配合的铸造方法 【下一个】 提高高铬耐热铸铁的强韧性和切削加工性