球墨铸铁断裂韧度测试技术研究进展

郑国华，张欣耀,2，陈 沛，单建军，田庆年

(1.中国船舶重工集团公司第七二五研究所，洛阳 471023；2.河南省船舶及海工装备结构材料技术与应用重点实验室，洛阳 471023)

0 引 言

球墨铸铁具有较高的强度、优异的耐腐蚀性能，并且其生产工艺和设备简单，近年来在轨道交通、风电、核电、南北极开发等领域的高端装备上得到了广泛应用[1-3]。目前，关于球墨铸铁的研究主要集中在硅强化铁素体球墨铸铁[4]、低温高韧性球墨铸铁[5]、城市轨道交通车轮用球墨铸铁[6]、乏燃料运输容器用球墨铸铁等新型球墨铸铁材料的研制和开发上；而在性能方面，除了拉伸、冲击等常规力学性能外，断裂韧性也成为关注的重点。断裂韧度是材料断裂韧性指标，是重要的抗断指标，是工程材料安全服役的关键参量[7-11]；其定义为在弹塑性条件下，裂纹发生失稳扩展的临界状态所对应的应力强度因子(亦即临界应力强度因子)，反映的是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。目前，断裂韧度的测试还是主要基于传统的断裂力学应力强度因子K理论而进行；该方法用于评价传统的高强低韧材料是有效且可行的，但是不适用于新型高韧性的球墨铸铁材料。为了开展高韧性球墨铸铁材料的断裂韧度测试评价，有效指导其工程应用，总结断裂韧度研究进展并提出有效的测试方法就显得尤为重要。为了给广大研究人员提供参考，作者综述了各种断裂韧度测试方法，总结了温度、显微组织和试样尺寸对球墨铸铁断裂韧度的影响规律，探讨了试样裂纹长度测定问题，介绍了基于J-Q(J积分-三轴性应力因子)理论的球墨铸铁断裂韧度测试方法并提出了未来研究的重点。……