铁素体晶粒尺寸及晶界夹杂物对球墨铸铁冲击断裂行为的影响.pdf

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1、·774·铸造FOUNDRYAug．2016V01．65No．8铁素体晶粒尺寸及晶界夹杂物对球墨铸铁冲击断裂行为的影响蒋立鹏，曲迎东，张新宁，李荣德(沈阳工业大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：在低温下对不同晶粒尺寸I拘QT400．18L及QT350．22L球墨铸铁件进行Charpy缺口系列冲击实验。实验结果表明，晶粒大小及晶界分布对冲击性能有明显影响；粗大晶粒QT400．18L铁素体球墨铸铁的解理断裂单元尺寸比细小晶粒的解理断裂单元尺寸大，低温冲击作用下解理裂纹开始和扩展遇到粗大晶粒的概率也相应较高。晶界处夹杂物的存在导致韧窝断口处往往存在一些细微孔洞，这些孔洞

2、排布紧密且全部分布在变形的最后区域即韧窝的边缘部位，这种由夹杂物引起的显微孑L洞的连接导致了材料的最终断裂。关键词：晶粒尺寸；晶界；球墨铸铁；冲击吸收功中图分类号：TGl43．5文献标识码：A文章编号：1001—4977(2016)08—0774—05TheEffectofGrainSizeandGrainBoundaryInclusiononImpactFractureBehaviorofFerriticDuctilelronJIANGLi—peng，QUYing·dong，ZHANGXin-ning，LIRong-de(SchoolofMaterialsScienceandE

3、ngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyan9110870，Liaoning，China)Abstract：TheimpacttoughnessofQT400·-18LandQT350·-22LductileironswasmeasuredbyV--notchCharpyimpacttestatroomandlowtemperatures．OMandSEMwereusedtoanalyzethesizeofferriticgrainsandthecleavagefacts．Experimentalresultsshowthat

4、theeffectofgrainsizeandgrainboundaryinclusiononimpacttoughnessofferriticductileironisobvious．andfracturefacetsizeofcoarsegrainof400．18Lisbiggerthanfinegrain．Theprobabilityofcrackbeginning，extendingandmeetingcoarsegrainwillincrease，themicroporeswillbefoundatdimplefracturebecauseofinclusionatgr

5、ainboundary，thesemicroporesarrangeatdimpleedgetightly．Inclusionsongrainboundaries1eadtotheformationofmicroporesondimplefracture．thesemicroporesleadtomaterialrupture．Keywords：grainsize；grainboundary；ferriticductileiron；impactabsorbedenergy近年来，工作在低温环境中的球墨铸铁零部件需求量大增，如大型风力发电机组轮毂、底座等，此类铸件对低温冲击性能指标

6、的要求极为严格，例如牌号QT400—18L的球墨铸铁为常用的风电配件用球墨铸铁，其韧性较好、强度较低，因此在常温的工作环境下不容易发生脆性断裂；但在低温条件下，其力学性能发生显著变化，即强度提高，而塑性和韧性降低，容易发生脆性断裂，研究表明，球墨铸铁组织中，球状石墨是影响球墨铸铁性能的重要因素，通常期望获得球形圆整、分布均匀、球径较小、数目较多的石墨球【1．3]。然而针对铁素体晶粒尺寸及晶界夹杂物对铁素体球墨铸铁低温冲击断裂行为的影响规律并没有系统的研究。因此，本文对不同晶粒尺寸的两种牌号铁素体球墨铸基金项目：收稿日期：作者简介：通讯作者：铁V型缺口试样进行了不同温度下的冲击实验

7、，采用扫描电镜及透射电镜对其冲击断口形貌及显微组织进行分析，从宏观和微观两方面系统地研究了晶粒尺寸及晶界夹杂物对铁素体球墨铸铁冲击断裂行为的影响，从而较深入地探讨了球墨铸铁低温冲击断裂的微观机理。1试验材料及方法试验原材料为低硅生铁和废钢，采用化学分析和光谱分析确定成分含量。具体实验过程如下：在50k中频感应电炉中进行熔炼，采用冲入法球化处理，孕育剂覆盖在球化剂上，并用75SiFe进行浮硅二次孕育。获得合格的QT400—18L及QT350—22L铁素体球墨铸铁，国家自然科学基金(