球墨鑄鐵件作為重要的工程材料,在的很多的鑄件產(chǎn)量中有較大的比例并且生產(chǎn)技術(shù)也達(dá)到了一定的水平.但由于鑄造過(guò)程中的復(fù)雜性使得球墨鑄鐵件的質(zhì)量仍然存在著很多的問(wèn)題.為了更好地控制其生產(chǎn)質(zhì)量,本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際及當(dāng)前的關(guān)于球型石墨、晶體方面的形成、生長(zhǎng)理論,結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)金屬凝固過(guò)程的觀組織進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真,也稱(chēng)為凝固過(guò)程觀模擬,這個(gè)名稱(chēng)是相對(duì)于凝固過(guò)程宏觀模擬而言的,具體是指在晶粒尺度上對(duì)金屬凝固過(guò)程進(jìn)行模擬仿真.本文根據(jù)熱力學(xué)、凝固原理等理論,建立了凝固過(guò)程中熱傳遞、溶質(zhì)傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長(zhǎng)進(jìn)行模擬,以能量小原理為基礎(chǔ),考慮體積自由能和界面能的定量影響,建立了晶粒生長(zhǎng)概率模型.根據(jù)所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的三維模擬計(jì)算程序和二維動(dòng)態(tài)顯示程序.針對(duì)觀模擬計(jì)算量大的特點(diǎn),本文采用了局部區(qū)域模擬法,并相應(yīng)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(jié)果的放大顯示等問(wèn)題.該方法通過(guò)僅對(duì)關(guān)鍵的局部區(qū)域模擬而有效地節(jié)省了計(jì)算量.針對(duì)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(guò)程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究.使用編寫(xiě)的模擬仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的觀組織進(jìn)行了模擬,并把模擬的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,二二者基本吻合.

 球化和孕育處理。球化劑加入量應(yīng)根據(jù)鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過(guò)程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.6％～2.0％，若球化劑放置時(shí)間較長(zhǎng)，則應(yīng)適量多加。球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應(yīng)激烈，時(shí)間短，鎂燒損多，球化效果差；溫度低，反應(yīng)平穩(wěn)，時(shí)間長(zhǎng)，鎂吸收率高，球化效果好。因此，一般在保證足夠澆注溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在1420～1450℃。球化劑要砸成小塊，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅鐵和鐵屑。
  孕育處理是球墨鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它不僅促進(jìn)石墨化，防止自由滲碳體和白口出現(xiàn)，而且有助于球化，并使石墨變得更細(xì)小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。孕育劑一般多采用FeSi其加入量根據(jù)對(duì)鑄件的力學(xué)性能要求，一般為0.8％～1.0％。孕育劑的粒度根據(jù)鐵液量多少，一般砸成5～25mm的小塊。孕育劑應(yīng)保持干凈、干燥。
   球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中，在連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，剛出完前一爐鐵后，包很熱，過(guò)早加入會(huì)使其粘結(jié)在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應(yīng)時(shí)間，增強(qiáng)球化和孕育效果，要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多，一般多采用操作簡(jiǎn)便的沖入法處理球鐵。
   球化效果爐前檢驗(yàn)，爐前檢驗(yàn)孕育、球化效果好壞，一般采用三角試樣。澆注三角試樣，冷至暗紅色，淬水冷卻，砸斷后觀察斷口。斷口銀白色， 白口，中心有疏松，兩側(cè)凹縮,同時(shí)砸斷時(shí)有電石氣味,敲擊聲和鋼相似,則球化良好,否則球化不良。球鐵原鐵液應(yīng)高碳、低硅、低硫、低磷。控制好硫的含量，是生產(chǎn)球鐵的一個(gè)重要條件。

球墨鑄鐵型材組織中石墨細(xì)小圓整，球化率高，球數(shù)多，無(wú)晶間碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲(chóng)狀石墨數(shù)量及形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定?；诣T鐵型材：σb=200～350Mpa，HB=150～260；球墨鑄鐵棒的機(jī)械性能兼有度和高塑性，經(jīng)常規(guī)熱處理后可以獲得各種需要的基體組織廈性能，σb=375～900Mpa，HB=150～300；球鐵型材加工的零部件經(jīng)等溫淬火后，σb=800～1600Mpa，δ（延伸率）對(duì)應(yīng)達(dá)22%～1%。采用水平連鑄和密閉結(jié)晶器工藝所生產(chǎn)鑄鐵型材表面質(zhì)量好，內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，無(wú)夾砂、夾渣、氣孔、縮松等鑄造缺陷，又稱(chēng)“致密棒”，加工成品率大大高于砂鑄件。
耐油壓性能良好，壓力高達(dá)35Mpa時(shí)，普通常規(guī)牌號(hào)的鑄鐵型材所加工的壁厚為1mm的試樣無(wú)點(diǎn)滲和周滲現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度高于砂鑄件１～２級(jí)，加之良好的加工性能，是高中檔液壓件的優(yōu)選基材。表面處理容易，鑄鐵型材表面進(jìn)行玻璃、搪瓷涂層，銅、鉻、鎢電鍍，滲碳、氨等表面處理，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于砂鑄件和鋼件。毛坯節(jié)約，比重輕，加工精度高，熱變形小.疲勞強(qiáng)度高，疲勞極限比砂鑄件高出40%。毛坯材料比砂型鑄件節(jié)省12%～50%；比重比鋼輕8%～10%，熱處理、加工變形量小于鋼，更適宜于多種精密零部件加工。