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.

鑄鐵型材切削抗力大于砂鑄件，小于鋼件，表面光潔度高。與砂鑄件、鋼相比，鑄鐵型材在不同切削速度下，表面光潔度相對波動較小，不但在低速（<50m/min），而且在高速(>200m/min）切削時，均能保證表面粗糙度不大于20μm：加工余量與加工工時均減少50%；提高機械加工能力10～50%；切削性能好，比砂鑄件節(jié)電50%以上；刀具消耗減少70%，與鋼和砂鑄件相比，刀具壽命延長2～3倍。使用鑄鐵型材，比使用砂型鑄件和鋼，零件的總成本下降50%。普通灰鑄鐵型材的顯組織為細小的片狀石墨(為一層細小的D型石墨，內部為細小的A型石墨)和基體。可生產A型(80％以上）和D型(80％以上}石墨為主的灰鐵型材。球墨鑄鐵型材組織中石墨細小圓整，球化率高，球數(shù)多，無晶問碳化物，是生產ADI產品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲狀石墨數(shù)量及形形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定。

鑄態(tài)球墨鑄鐵以及奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵等各個領域的生產技術和研究工作均達到了很高的技術水平。鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵曲軸和鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵汽車底盤零件分別在我國第二汽車廠、南京汽車廠和汽車廠相繼投產。這標志著中國鑄態(tài)球墨鑄鐵生產達到了較高水平。與之相適應的包外脫硫、雙聯(lián)法熔煉、瞬時孕育、孕育塊技術以及音頻檢測和熱分析快速分析等技術的采用，則標志著中國大量流水生產汽車鑄件的技術水平與先進水平的差距正在縮小。試驗研究了大斷面（壁厚大于120mm）球墨鑄鐵的冶金因素以及相應的生產工藝措施。采用適量的釔基重稀土復合球化劑、強制冷卻、順序凝固、延后孕育，必要時添加量銻、鉍等可防止球墨鑄鐵件中心部位的石墨畸變和組織疏松等，現(xiàn)已成功地制作了38噸重的大型復雜結構件，17.5噸重的柴油機體、截面為805mm的球墨鑄鐵軋輥等。
奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵的研究與應用。20世紀70年代初，幾乎同時中國、美國、芬蘭3個宣布研究成功了具有度、高韌性的奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵（上統(tǒng)稱ADI），這種材質的抗拉強度達1000MPa，因此它廣泛應用于齒輪以及各種結構件，與合金鋼相比，奧-貝球墨鑄鐵具有顯著的經濟效益和社會效益。球墨鑄鐵管和水平連續(xù)鑄造球墨鑄鐵型材。中國已相繼建成幾個球墨鑄鐵管廠，且近幾年還將有幾個球墨鑄鐵管廠建成。2000年，中國年產離心鑄造球墨鑄鐵管達90萬噸。此外，中國自行研制的水平連續(xù)鑄造球墨鑄鐵型材生產線已通過鑒定，并已有多家企業(yè)投產。再加上中國引進的一條生產線，至2002年，中國年產球墨鑄鐵型材的能力達數(shù)萬噸。