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(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)平臺開發(fā)了相應(yīng)的三維模擬計(jì)算程序和二維動態(tài)顯示程序.針對觀模擬計(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)對比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對實(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)行了對比,二二者基本吻合.

含鉻耐熱鑄鐵鉻的抗氧化和抗長大的作用很強(qiáng)，鉻加入鑄鐵中能在鑄件表層形成牢固的Cr203。保護(hù)膜，使鑄件有很高的耐熱性。由于我國鉻資源少，而且需要加入的鉻量太多，限制了這種鑄鐵的推廣使用。另外還可以將兩種或兩種以上元素按一定配比加入鑄鐵中，也能夠收到很好的耐熱效果。如含硅4.5%、鋁6～8%的耐熱鑄鐵可以穩(wěn)定在1000~1100℃工作。
耐蝕鑄鐵在工業(yè)生產(chǎn)的各部門中，許多零件要求有較好的抗腐蝕破壞的能力。所謂腐蝕，就是金屬表面受周圍介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用兩被破壞的過程。金屬材料的腐蝕主要有兩種形式：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。一般說，化學(xué)腐蝕危害較小，而電化學(xué)腐蝕危害性很大。為了提高鑄鐵的耐腐蝕性，主要是加入合金元素而得到有利的組織和形成良好的保護(hù)膜。耐蝕鑄鐵的種類很多，主要有以下幾種：高硅耐蝕鑄鐵鑄鐵中加入硅在14.5%以下時(shí)，耐蝕性很差，而在14.5%以上時(shí)，耐蝕性火大提高，但超過18%以后則耐腐蝕性不再明顯提高，且脆性增加。故高硅耐蝕鑄鐵含硅量一般在14~18%范圍內(nèi)。高硅耐蝕鑄鐵由于形成了堅(jiān)固致密的SiO2保護(hù)膜，在含氧酸(如硫酸、等)中具有良好的耐蝕性；但在和堿液(如NaOH)中，由于SiO2膜被破壞，引起腐蝕加劇。所以高硅耐蝕鑄鐵多用于制造化工用的耐酸泵體、管件等。含鋁耐蝕鑄鐵鋁加入鑄鐵中也能形成氧化保護(hù)膜，因此含鋁耐蝕鑄鐵可在氧化氣氛中工作，也可作為耐堿鑄鐵。其含鍋量為4～6%，其余成分同中鋁耐熱鑄鐵。高鉻耐蝕鑄鐵鉻在鑄鐵中可以提高組織的致密性，在鑄鐵的表層形成一層保護(hù)膜，能提高鑄鐵的耐蝕性。當(dāng)鉻含量為12～30%時(shí)，可使鑄鐵在酸、堿、鹽等許多介員中具有很高的耐蝕性，但是在中因保護(hù)膜破壞而不能耐蝕