拉伸速率與球鐵試樣的宏觀變形測各點的位置。可以看出:(1)試棒慢拉伸后,直徑發生了顯著變化,表明塑性變形量較大;(2)試樣軸向各處直徑較一致,沒有一般韌性球鐵常出現的縮頸,表明整個試樣基本上是均勻變形。這一特征類似金屬超塑性變形的無縮頸.石墨沿拉伸方向的變形要呈球團狀、彌散分布,無明顯的方向性。試樣拉伸后縱剖面的顯微組織(試樣標距內各處的顯微組織基本一致)。可以看到,石墨形態已明顯改變,原來的球團狀石墨,沿拉伸方向被拉長。為反映變形程度,將拉伸方向的石墨長度記作L,把寬度記作<,測量結果.
隨拉伸速率的減小,LP<值逐漸增大,達某一最大值后反向逐漸減小。由此得出的LP<)E關系曲線與各曲線的走向相似。值得注意的是,與LP<最大值對應的?E值為313@1此時S3球鐵的力學性能最佳,二者對應良好。LP<值越大,表明球團石墨被擠壓、拉長的變形量越大,金屬基體的變形量越大,LP<的比值與球鐵的力學性能間的關系有良好的一致性。
上述試驗結果表明,在慢加載條件下,球墨鑄鐵的強度及塑性指標均隨拉伸變形速率呈同一規律變化:隨變形速率減小,球鐵的力學性能(含R先是逐漸提高,到某一最大值后又逐漸降低。對此,有如下初步解釋:為便于說明,將力學性能隨拉伸變形速度的變化趨勢分兩個階段討論。首先討論力學性能隨拉伸速率減小而逐漸增至最大值的變化,然后再討論其余部分。
在慢加載條件下,變形速度率減慢,球鐵試樣各部位發生均勻變形,未出現明顯的縮頸,在第一階段D、7等指標都隨變形速率減小而提高,但此刻R)D曲線的走向與一般拉伸不同。與曲線上的B)K段對應,試樣出現局部塑性變形(縮頸)。在K點處試樣被拉斷。慢加載條件下,試樣未出現明顯縮頸,對應的R)D曲線上不應有B)K線段。又因為試樣各部位均勻變形,且伸長率大于正常拉伸狀態,可以推出,曲線將沿著B)Bc)Kc線段變化,在Kc點處試樣被拉斷。Kc點與K點對比,不難理解,在慢加載條件下,金屬的伸長率與抗拉強度都將比正常拉伸時有所提高,隨拉伸速率降低而不斷升高,直至出現最大值。
進一步減慢拉伸速率進入第二階段時,由于鑄鐵含硅量較高,鑄態時固溶在晶體中的氫含量相應提成等:慢加載拉伸時球墨鑄鐵的力學性能高,氫除富集在石墨P基體界面外,無序固溶在基體的氫原子還會向某些晶面(如{112}滑移面)擴散。慢加載使氫原子有足夠的時間完成擴散和富集,富集在滑移面上的氫原子會降低鐵原子間的結合力,而富集在石墨P基體界面處的氫會促進裂紋的形成,它們會惡化鑄鐵的力學性能。使強度和塑性同時明顯下降,作者在S3試樣斷口處曾觀察到典型氫脆斷裂特征的雞爪狀花紋.氫脆導致材料的強度和塑(韌)性指標隨拉伸速度減小而雙雙下降還出現于其它金屬材料.
結論范圍內拉伸,其主要力學性能.隨拉伸速率的減小先逐漸增大,至某一最大值后反而逐漸減小。對某種球鐵而言,強度和塑性指標在一定的變形速度時同時出現最大值。含5%Si的中硅耐熱球鐵本來屬于典型的脆性材料。當拉伸速率降至313@1時,其伸長率達3%4%,呈現出一定的塑性。表明了脆性金屬材料塑性尚有一定潛力。慢拉伸時,球鐵試樣表面光潔、變形均勻,無明顯縮頸。球團狀石墨沿拉伸方向被拉長,其變化規律與力學性能的變化規律相對應。隨變形速率減小,球鐵力學性能提高。當力學性能指標增至最大值后,進一步放慢拉伸速率,鑄鐵中氫原子擴散并引發氫脆是力學性能反而逐漸降低的主要原因。