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Effects of Silicon on Mechanical Properties and Fracture Toughness of Heavy-Section Ductile Cast Iron

材料科学 断裂韧性 极限抗拉强度 脆性 复合材料 铸铁 断裂(地质) 球墨铸铁 微观结构 韧性 石墨 冶金 断裂力学
作者
Liang Song,Erjun Guo,Liping Wang,Dongrong Liu
出处
期刊:Metals [MDPI AG]
卷期号:5 (1): 150-161 被引量:23
标识
DOI:10.3390/met5010150
摘要

The effects of silicon (Si) on the mechanical properties and fracture toughness of heavy-section ductile cast iron were investigated to develop material for spent-nuclear-fuel containers. Two castings with different Si contents of 1.78 wt.% and 2.74 wt.% were prepared. Four positions in the castings from the edge to the center, with different solidification cooling rates, were chosen for microstructure observation and mechanical properties’ testing. Results show that the tensile strength, elongation, impact toughness and fracture toughness at different positions of the two castings decrease with the decrease in cooling rate. With an increase in Si content, the graphite morphology and the mechanical properties at the same position deteriorate. Decreasing cooling rate changes the impact fracture morphology from a mixed ductile-brittle fracture to a brittle fracture. The fracture morphology of fracture toughness is changed from ductile to brittle fracture. When the Si content exceeds 1.78 wt.%, the impact and fracture toughness fracture morphology transforms from ductile to brittle fracture. The in-situ scanning electronic microscope (SEM) tensile experiments were first used to observe the dynamic tensile process. The influence of the vermicular and temper graphite on fracture formation of heavy section ductile iron was investigated.
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