一.灰鑄棒的力學功能特色
1. 常用灰鑄棒中因為有石墨存在,而石墨的抗拉強度幾乎為零,可以把鑄鐵看成是布滿裂紋或空洞的鋼。石墨 不僅損壞了基體的連續性,減少了金屬基體接受載荷的有用截面積,使實踐應力大大添加;同時,在石墨尖角處易形成應力會集,使尖 角處的應力遠大于均勻應力。前者稱為石墨的減縮效果,后者稱為石墨的切開效果。
所以,灰鑄棒的抗拉強度和彈性模量均比鋼低得多 ,一般 σb約為 120~ 250MPa,抗壓強度與鋼挨近,一般可達 600~800MPa,塑性和韌度近于零,歸于脆性材料?;诣T棒中的石 墨片的數量越多、尺度越大、分布越不均勻,對力學功能的影響越大。但石墨的存在對灰鑄棒的抗壓強度影響不大,因為抗壓強度主 要取決于灰鑄棒的基體組織,因而灰鑄棒的抗壓強度與鋼相近。當試樣中存在著相似灰鑄棒中石墨片那樣尖銳的缺口時,在缺口鄰近的 應力值可到達均勻值的5倍以上。這種應力會集現象的存在,使灰鑄棒即便在接受比較小的負荷時(遠遠沒有到達基體的屈從強度), 在石墨邊際處基體的實踐應力也會超越它的屈從強度,因而在這里會呈現金屬的殘留變形,甚至呈現裂紋(當實踐應力超越基體的強 度極限時)。
這種石墨邊際裂紋的呈現,更進一步地減少了灰鑄棒接受負荷的有用截面積,而且更加劇了應力會集的現象,應力會集作 用的頂端也跟著裂紋而敏捷移動,使裂紋很快擴展,而產生整個鑄件的脆性損壞。因而,因為石墨存在所形成的減縮及切開效果,使鑄 鐵金屬基體的強度不能充分發揮,據統計一般灰鑄棒基體強度的利用率一般不超越30% ~50%,這體現為灰鑄棒的抗拉強度很低。此外 ,因為石墨存在而形成的嚴重應力會集現象,形成裂紋的前期產生,抵抗裂紋發展的能力又較差,因而導致脆性斷裂,故灰鑄棒的塑性 和韌性幾乎體現不出來。很明顯,因為片狀石墨的存在而引起的功能降低,其總的影響并不是兩者的代數和,切開效果對基體的損害往 往比減縮效果要激烈得多。順便指出,一般灰鑄棒在受應力效果時,在石墨邊際因為有應力會集現象常會引起少數的殘留變形。因而, 灰鑄棒的應力 應變曲線即便在較低的應力效果下也不呈直線,而有必定的曲率。因而灰鑄棒的彈性模量只要相對的含義。
二.灰鑄棒的硬度特色
在鋼中,布氏硬度和抗拉強度之比較為恒定,約等于3,在鑄鐵中,這個比值很渙散。同一硬度時,抗拉強度 有一個范圍。同樣,同一強度時,硬度也有一個范圍,這是因為強度功能受石墨影響較大,而硬度基本上只反映基體情況所致。許多工 廠以鑄鐵的硬度來估量其抗拉強度,不少資料中也提出σb和HBS之間的關系式。有必要指出,這種估量只要在工藝條件穩定、石墨 片的參數基本挨近的情況下才是可靠的?;诣T棒的硬度決定于基體,這是因為硬度的測定方法是用鋼球壓在試塊上,鋼球的尺度相對于 石墨裂縫而言是相當大的,所以外力主要接受在基體上,因而跟著基體內珠光體數量的添加,渙散度變大,硬度相應得到提高(圖) ,當金屬基體中呈現了堅硬的組成相時(如自由滲碳體、磷共晶等),硬度相應添加。