球墨铸铁显微组织对裂纹扩展阻力的影响

摘要

在裂纹第一阶段区域的附近进行了裂纹扩展试验，试验在三种不同基体组织的球墨铸铁上进行，基体组织分别为铁素体、牛眼状铁素体和珠光体，抗拉强度分别为380，500和700MPa。铁素体基体球墨铸铁的裂纹扩展速度da／dN随着应力场强度因子△K的下降而连续下降；另一方面，牛眼状铁素体和珠光体基体的球墨铸铁在裂纹扩展速度da／dN-△K图上呈现出不连续下降。将试验结果与根据断裂力学计算出局部裂纹尖端的△K计算结果进行了比较。在从da／dN-△K图上在不连续下降的下段△K的计算结果与假定裂纹尖端拉一压区域有一颗石墨球用断裂力学计算出的结果相当吻合。但是，如果假定在周期性的应力集中区域含有多个始末颗粒，铁素体基体球墨铸铁的计算值小于△Km。可以相信球墨铸铁的疲劳断裂机理受到石墨颗粒间距，裂纹尖端塑性区域和石墨颗粒周围的应力集中的显著影响。