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、生長理論,結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)金屬凝固過程的觀組織進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真,也稱為凝固過程觀模擬,這個(gè)名稱是相對(duì)于凝固過程宏觀模擬而言的,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,建立了凝固過程中熱傳遞、溶質(zhì)傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長進(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(tái)開發(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)果的放大顯示等問題.該方法通過僅對(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﹪)在砂型中的凝固過程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的觀組織進(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.

工業(yè)化試驗(yàn)結(jié)果表明:采用喂線工藝生產(chǎn)FCD700球墨鑄鐵凸輪軸時(shí),鑄件球化率、石墨球尺寸等級(jí)等參數(shù)都優(yōu)于原沖入法工藝,且鑄件力學(xué)性能的穩(wěn)定性得到很大改善,球化處理效果穩(wěn)定,重現(xiàn)性好;喂線技術(shù)工藝對(duì)鐵水增硅量小,可大量使用回爐料,降低了生產(chǎn)成本,并能靈活調(diào)整氣壓澆注機(jī)內(nèi)鎂殘量的波動(dòng);同時(shí)喂線處理工藝在很大程度上了球化作業(yè)時(shí)煙氣對(duì)環(huán)境的影響和污染,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
分析了低碳鐵水中的元素與孕育劑中的元素對(duì)低碳球鐵球化與性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)SX變質(zhì)劑處理后的低碳鐵水可以獲得細(xì)小、分布較廣的石墨球，低碳球鐵的綜合性能不低于傳統(tǒng)球鐵，在鑄態(tài)下就可以達(dá)到QT700-2的水平。但成本卻大為降低。 低碳球鐵在鑄態(tài)下的抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，沖擊韌性可達(dá)20J／cm~其中石墨球直徑在5～20基體以珠光體為主，有少量的鐵素體與滲碳體。對(duì)低碳球鐵的強(qiáng)化與韌化做了初步的分析研究，認(rèn)為低碳球鐵的韌化處理具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。在掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)上觀察石墨球，與傳統(tǒng)石墨球相比低碳球鐵的石墨球呈細(xì)小點(diǎn)狀分布，球墨中心聚集有較多的球化元素而在邊緣處分布有反球化元素。石墨球中心存在有氧化 【摘要 一 物、硫化物以及氮化物等組成的復(fù)雜的化合物，經(jīng)分析 認(rèn)為它們是球狀石墨形核的有效核心。后提出進(jìn)一步 改善低碳球鐵性能的建議。