球墨鑄鐵件作為重要的工程材料,在的很多的鑄件產量中有較大的比例并且生產技術也達到了一定的水平.但由于鑄造過程中的復雜性使得球墨鑄鐵件的質量仍然存在著很多的問題.為了更好地控制其生產質量,本文根據(jù)生產實際及當前的關于球型石墨、晶體方面的形成、生長理論,結合先進的計算機技術,對金屬凝固過程的觀組織進行了計算機模擬仿真,也稱為凝固過程觀模擬,這個名稱是相對于凝固過程宏觀模擬而言的,具體是指在晶粒尺度上對金屬凝固過程進行模擬仿真.本文根據(jù)熱力學、凝固原理等理論,建立了凝固過程中熱傳遞、溶質傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長進行模擬,以能量小原理為基礎,考慮體積自由能和界面能的定量影響,建立了晶粒生長概率模型.根據(jù)所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0開發(fā)平臺開發(fā)了相應的三維模擬計算程序和二維動態(tài)顯示程序.針對觀模擬計算量大的特點,本文采用了局部區(qū)域模擬法,并相應地解決了整體區(qū)域和局部區(qū)域之間的數(shù)據(jù)映射、局部區(qū)域的邊界處理、局部區(qū)域模擬結果的放大顯示等問題.該方法通過僅對關鍵的局部區(qū)域模擬而有效地節(jié)省了計算量.針對球墨鑄鐵(成分為:碳含量為3.7﹪、硅含量為3.3﹪、錳含量小于0.4﹪)在砂型中的凝固過程,進行了實驗對比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對實驗過程中的觀組織進行了模擬,并把模擬的計算結果與實驗結果進行了對比,二二者基本吻合.

在所有這些試驗中，球鐵容器經受住了一切嚴勵的試驗，而只有表面損傷，當然可保證對于放射線的密封完全可靠。在模擬運輸機故障狀態(tài)和墜毀之后，己確球鐵是的，所設計的球鐵Caster容器可能得到高的“Pradikat”級一柏林和Braun-sch二ELG管理局的B(L巧證明書。這是鑄造業(yè)公認的一個潛在的市場的極好例子。
當球鐵的噸位增加和市場滲透是很驚人的，這種材料決不能看到達到了它的全部潛力?；谶@一點，現(xiàn)在不生產球鐵的鑄鐵廠，建議很好地重新考慮這方面的可能性。節(jié)能要求導致基本上重新設計零件，以達到重量輕、效率高，這就必然要提醒設計者集中注意材料。球鐵正日益被認為能提供高的強度一重量特性，并且能以比較低的成本生產。因此預料，隨著代替灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和鑄銀件，能親眼看到球鐵生產噸位的持續(xù)增加。近出版的刊物對于幫助造廠在這面的力是有利的，雖然計值會變提高而改善。但鐵水溫度低于1450“C后孕育效果很差，RG值幾乎不變。由表3可得:孕育鑄鐵的質量指標用鑄造焦熔煉的比用冶金焦熔煉的高18%，值得注意的是相對硬度反而降低3%。
1947年英國H.Morrogh發(fā)現(xiàn)，在過共晶灰口鑄鐵中附加鈰，使其含量在0.02wt%以上時，石墨呈球狀。1948年美國A.P.Ganganebin等人研究指出，在鑄鐵中添加鎂，隨后用硅鐵孕育，當殘余鎂量大于0.04wt%時，得到球狀石墨。從此以后，球墨鑄鐵開始了大規(guī)模工業(yè)生產。球墨鑄鐵作為新型工程材料的發(fā)展速度是令人驚異的。1949年球墨鑄鐵產量只有5萬噸，1960年為53.5萬噸，1970年增長到500萬噸，1980年為760萬噸，1990年達到915萬噸。2000年達到1500萬噸。球墨鑄鐵的生產發(fā)展速度在工業(yè)發(fā)達特別快。球墨鑄鐵產量的75%是由美國、日本、德國、意大利、英國、法國六國生產的。