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)實際及當前的關(guān)于球型石墨、晶體方面的形成、生長理論,結(jié)合先進的計算機技術(shù),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(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)平臺開發(fā)了相應(yīng)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(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.該方法通過僅對關(guān)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(jié)果與實驗結(jié)果進行了對比,二二者基本吻合.

普通灰鑄鐵耐熱性差，只能在小于400℃左右的溫度下工作。鑄鐵在高溫下的損壞形式主要是在反復(fù)加熱、冷卻過程中發(fā)生相變和氧化，引起鑄鐵的體積膨脹（不可逆）和裂紋的形成。因此，提高鑄鐵耐熱性能的途徑可以采取以下措施。 合金化。在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等合金元素，使鑄鐵表面形成一層致密的SiOAl2OCr2O3氧化膜，保護內(nèi)層不被氧化。 獲得單相鐵素體或奧氏體基體，使其不發(fā)生相變，減少因相變而引起的鑄鐵體積膨脹。 常用耐熱鑄鐵有中硅耐熱鑄鐵、中硅球墨鑄鐵、高鋁耐熱鑄鐵、高鋁球墨鑄鐵、低鉻耐熱鑄鐵和高鉻耐熱鑄鐵等，主要用于制造板、換熱器、坩堝爐、鍋爐、高爐等工業(yè)用爐的耐熱零件。 耐蝕鑄鐵。造成金屬腐蝕的主要形式是電化學(xué)腐蝕，提高鑄鐵耐蝕性的主要途徑是合金化。在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等元素能在鑄鐵表面形成一層連續(xù)致密的保護膜；加入鉻、硅、鉬、銅、鎳等元素，可提高鐵素體的電極電位；通過合金化還可獲得單相金屬基體，減少鑄鐵中的電池，這些措施均可有效地提高鑄鐵的耐蝕性。 目前常用耐蝕鑄鐵有高硅鑄鐵、高硅鉬鑄鐵、鋁鑄鐵、鉻鑄鐵等，主要用于化工機械制應(yīng)釜、盛儲器、管道、閥門、泵體等。

低溫鐵素體球墨鑄鐵高端鑄件與高純生鐵的關(guān)系.通過轉(zhuǎn)向架軸箱鑄件生產(chǎn)實例及大量數(shù)據(jù)說明生鐵中各元素對鑄件質(zhì)量的影響,并指出:鑄件質(zhì)量的好壞,除了與鑄造企業(yè)的技術(shù)水平和企業(yè)管理嚴格與否有關(guān)之外,還與原材料質(zhì)量有關(guān),特別是與生鐵質(zhì)量有關(guān).生鐵的純凈度對鐵液的純凈度、石墨形態(tài)、韌-脆轉(zhuǎn)變溫度、基體組織、晶間夾雜等均有很大的影響.因此,為了確保鑄件質(zhì)量及質(zhì)量穩(wěn)定,在選用生鐵時,一定要嚴格限Mn、P以及量元素的含量,并且要求它們的含量要嚴格穩(wěn)定
采用概率斷裂力學(xué)方法研究了船用柴油機機身球墨鑄鐵材料(QT400-的裂紋擴展壽命可靠性.基于QT400-18的裂紋擴展試驗,考慮了裂紋擴展速率的分散性,采用統(tǒng)計分析獲得了Paris公式參數(shù)的分布特征,建立了QT400-18裂紋擴展速率的隨機概率模型.反推得到了da/ dN≤10-7 mm/cycle時材料的疲勞啟裂門檻值.進一步建立了剩余壽命預(yù)測模型,通過數(shù)值抽樣仿真,得到了不同初始裂紋長度下的裂紋擴展剩余壽命及其分布,并建立了剩余壽命與可靠度關(guān)系圖譜.
灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固過程,包括生核過程、初生奧氏體枝晶的析出過程以及亞共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對鑄鐵性能的影響以及對初生奧氏體枝晶的控制.分析了灰鑄鐵和球墨鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變過程以及石墨的晶核.終得出:對于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分數(shù)提高,鑄鐵的強度隨之提高;對于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況有重要的影響;將w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促進灰鑄鐵石墨生核,又不會誘發(fā)針孔缺陷;采用O的孕育劑可以使球化率提高、