1.铸铁件热疲劳裂纹的萌生

1）不规则球状石墨对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响如图7-1所示。微裂纹大多数萌生于石墨与基体的界面处，那些不成球状的石墨，在凸角和凹坑处容易产生应力集中，裂纹即在这些部位易于形成。

2）蠕状石墨对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响如图7-2所示。一般在曲率半径小的蠕状石墨一端引起裂纹的萌生。同球状石墨相比较，在相同的循环次数下，蠕状石墨萌生的裂纹长度长于球状石墨。

图7-1 不规则球状石墨对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响

图7-2 蠕状石墨对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响

3）不规则团絮状石墨对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响如图7-3所示。不规则团絮状石墨比球状石墨更容易引起裂纹的萌生，裂纹萌生所需要的热循环次数少于球状石墨和蠕状石墨萌生裂纹的循环次数，而且其引起裂纹的长度明显长于不规则球状石墨以及蠕状石墨引起的裂纹长度。

图7-3 不规则团絮状石墨对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响

4）片状石墨对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响如图7-4所示。热疲劳裂纹在片状石墨的尖端萌生，而且在几次热循环后即可形成。

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图7-4 片状石墨铸铁件对铸铁件热疲劳裂纹萌生的影响

2.铸铁件热疲劳裂纹的扩展

对于铸铁件试样，热疲劳裂纹是在试样表面随机萌生并且扩展的，不会出现完全领先的主裂纹导致断裂失效。实际生产中的失效也是表面形成热疲劳龟裂所致的。

下面通过模拟实际工况的热疲劳试验方法，来观察热疲劳裂纹的扩展路径。

1）团絮状石墨对铸铁件热疲劳裂纹扩展的影响如图7-5所示。从图7-5中可以看出，裂纹由团絮状石墨凸角处萌生后，随即进入扩展生长阶段，长大的过程并不是沿着热应力垂直的方向，而是朝着相邻石墨的凸角处弯曲或者穿过石墨扩展。

图7-5 团絮状石墨对铸铁件热疲劳裂纹扩展的影响

2）对于蠕墨铸铁件，蠕状石墨尖端处萌生的裂纹朝着最近的蠕状石墨尖端扩展，并穿过蠕状石墨继续扩展，进而连接形成大裂纹。

3）片状石墨产生的裂纹多沿石墨-金属界面扩展，界面裂纹的长度和片状石墨相同，初生的界面裂纹呈张大的形式。与团絮状石墨产生的裂纹相比较，在相同的循环次数下，片状石墨铸铁件的裂纹宽又长。

综合以上分析，研究表明，蠕状石墨铸铁件、团絮状石墨铸铁件、片状石墨铸铁件的热裂纹都是沿石墨扩展的，裂纹的扩展方向并不是直线，而是按照相邻石墨间的最短路径，穿过石墨继续扩展，直至形成大裂纹。