對QT600-3球墨鑄鐵型材、鑄鐵棒‘薄壁圓管、板狀及缺口試樣，對光滑實心圓棒、缺口實心圓棒、缺口平板和中心孔板試樣進(jìn)行單軸拉伸試驗以及對薄壁圓管試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗，獲得了試樣的荷載-位移曲線，并測試了材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的斷裂應(yīng)變;通過對試樣變形過程的觀測，用光學(xué)顯微鏡確定了試樣的啟裂位置。結(jié)合觀測球墨鑄鐵棒金相組織，采用Matlab編寫程序?qū)η蚰T鐵棒金相進(jìn)行了定量金相分析，針對球墨鑄鐵棒金相組織的不同因素討論其球墨鑄鐵棒力學(xué)性能的影響;使用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡系統(tǒng)對試樣斷口形貌進(jìn)行觀測，根據(jù)試樣宏微觀斷口討論不同試樣的斷裂形式，為研究材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下破壞提供依據(jù)。然后采用ABAQUS有限元分析軟件進(jìn)行塑性大變形數(shù)值模擬計算分析，結(jié)合數(shù)值模擬與顯微觀測結(jié)果，確定了不同試樣啟裂點位置的應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)一步探討了斷裂應(yīng)變與應(yīng)力三軸度之間的關(guān)系。通過研究，得到的主要結(jié)論有:(1)根據(jù)拉伸和扭轉(zhuǎn)試驗與數(shù)值模擬分析，拉伸和扭轉(zhuǎn)的等效應(yīng)力應(yīng)變曲線基本相同。(2)根據(jù)本文的試驗與數(shù)值模擬結(jié)果可知，缺口實心圓棒試樣斷裂應(yīng)變隨著應(yīng)力三軸度的升高而降低，與GTN模型描述由孔洞模型韌性材料破壞規(guī)律相符合，而缺口平板試樣和中心孔板試樣的破壞規(guī)律與GTN模型描述的斷裂應(yīng)變與應(yīng)力三軸度的規(guī)律不相符。(3)對斷裂應(yīng)變相同而應(yīng)力三軸度不同的情形，發(fā)現(xiàn)Lode參數(shù)相差較大，可判定Lode參數(shù)是影響材料斷裂的重要因素。

目前市場上對球墨鑄鐵型材價格都比較敏感，在球墨鑄鐵型材加工領(lǐng)域的競爭中獲勝的能力就會讓制造商普遍持懷疑的態(tài)度，然而假定可提供的業(yè)務(wù)巨量，會有大量的公司排著隊等待分一杯羹。由于鑄鐵具有像鋼材棒料那樣的強(qiáng)度和可加工性，它早已成為了原材料的選擇之一。它已經(jīng)成為諸如發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋和差動殼體等汽車零件的常規(guī)選擇。由于不斷上漲的油價、更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)以及對于零件重量更輕的渴望，新的材料也在開始取代灰鑄鐵。因為它的加工非常簡單和便宜，導(dǎo)致了很多國內(nèi)生產(chǎn)商對于鑄鐵加工在經(jīng)濟(jì)上的可行性產(chǎn)生了疑惑。然而汽車工業(yè)對于灰鑄鐵的需求仍然是巨大的，起碼是剎車鼓和剎車盤。而諸如球墨鑄鐵那樣的不斷進(jìn)化的材料，現(xiàn)在已經(jīng)能夠承受更高的燃燒溫度和壓力來滿足由政府和環(huán)境驅(qū)動的需求。單獨來看這兩種原因，對鑄鐵來說都絕不是一個更好的時機(jī)。