球墨铸铁铸件拉伸试样表面粗糙度对力学影响的改进

- 2018-05-05-

    1、问题的提出  根据GB/T1348-2009《球墨铸铁铸件》,并未对球墨铸铁件力学性能试样表面粗糙度提出要求,因此,试样加工中考虑到成本因素,并未对试样Lc区域进行磨制,试样车加工后表面粗糙度一般为Ra1.6~3.2。目前,超新的GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》也未对拉伸试样表面粗糙度提出具体要求;企业内部球铁精密铸造技术规范也规定试样Lc区域粗糙度为Ra3.2。以QT400-18AL材质为例,抗拉强度要求≥360MPa,试样车加工后表面粗糙度Ra3.2,拉伸位移速率10mm/min,虽然试样加工符合标准要求,但复验中发现抗拉强度检测值常处于360~380 MPa,刚好处于临界值。

    2、问题的分析  大量研究表明,机加工试样表面粗糙度与拉伸实验结果有相关性,特别对于塑性较差或脆性材料相关性显著,一般随着粗糙度增加,材料的强度及断后伸长率会有所下降,当粗糙度低于0.8μm时,抗拉强度及断后伸长率趋于稳定。

    3、问题的解决  为研究粗糙度对强度及塑性的影响,特对原先抗拉强度360 MPa的Ra3.2样坯重新取样,试样Lc区域进行磨制,粗糙度为Ra0.8,拉伸位移速率采用10mm/min,检测数据见图2~3、表1。

    样品 Rm Rp0.2 A Z Ra3.2 360 230 23.5 23 Ra0.8  380  260  24.5 25  根据实验结果,后对拉伸试样表面粗糙度要求达到Ra0.8,大量检测数据表明,QT400-18AL材质抗拉强度普遍提高至370~395MPa,Ra0.8相对于Ra3.2抗拉强度提高近20 MPa,试样Lc区域Ra0.8时所测性能更能符合材质实际性能。