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.

蠕墨鑄鐵孕育的主要目的是防止基體組織中出現(xiàn)萊氏體和自由滲碳體,調(diào)整鐵素體和珠光體在基體中的比例.本文論述了采用固體孕育劑進(jìn)行孕育,將引起"孕育促球"現(xiàn)象,它敏感地影響蠕墨鑄鐵蠕化率的高低,從而造成蠕墨鑄鐵性能的不穩(wěn)定;指出"孕育促球"現(xiàn)象在特定條件下可以用來調(diào)整蠕化率,但在缺乏爐前快速測定鐵液狀態(tài)的情況下缺乏可操作性;提出了減少或避免"孕育促球"的若干措施,并采用液體孕育劑進(jìn)行孕育處理.
球墨鑄固過程中的體積變化模式,分析認(rèn)為球墨鑄鐵是需要外部補(bǔ)縮的.提出球墨鑄鐵的補(bǔ)縮應(yīng)充分考慮具體鑄件及實(shí)際生產(chǎn)條件.詳細(xì)闡述不同鑄型條件下,不同模數(shù)的球墨鑄鐵件的通用冒口、控制壓力冒口及全壓力冒口的選擇方法.重點(diǎn)討論了球墨鑄鐵冒口補(bǔ)縮中的鑄件模數(shù)、凝固順序及冒口位置、補(bǔ)縮通道及溫度梯度、孤立熱節(jié)的補(bǔ)縮、冶金質(zhì)量及孕育處理等若干關(guān)鍵問題. 
孕育處理是提高鑄鐵性能的行之有效的手段.對激冷鑄鐵凸輪軸組織有非常重要的影響.通過在金屬液中分別加入Si-Ba孕育劑和稀土La,研究了不同孕育劑對激冷鑄鐵凸輪軸的孕育情況.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Si-Ba孕育劑和稀土La都能減小白口層深度,并且隨著孕育劑加入量的增加,凸輪軸萊氏體組織含量明顯減小;為了獲得質(zhì)量合格的鑄件.Si-Ba的加入量不能超過0.3%.而稀土La的加入量不能超過0.03%.

球墨鑄鐵非常適用于許多應(yīng)用領(lǐng)域：烴類，化學(xué)制 品，船舶，消防防火，紙漿和造紙等行業(yè)中可以安裝鑄鐵或鑄鋼閥門的地方。 作為鋼的替代品，1949 年人類開發(fā)了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%，而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3% 。 鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄 鐵內(nèi)，這種石墨薄片通過特殊的處理方法變化成小的球體。這種改進(jìn)后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有 更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀觀結(jié)構(gòu)，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內(nèi)部的薄 片形式導(dǎo)致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得佳的展延性，因此，所有美國尼必可球墨鑄鐵的壓力負(fù)載部件都 經(jīng)過鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。在 球墨鑄鐵的觀照片中，可以看見裂縫到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業(yè)內(nèi)，這些石墨球稱為“裂縫終結(jié)者”，因?yàn)樗?們具有阻止斷裂的能力。
球墨鑄鐵被稱為“兩個(gè)里”金屬，意思是球墨鑄鐵具有鑄鋼的強(qiáng)度，也有鑄鐵優(yōu)異的抗腐蝕性。 球墨鑄鐵與鑄鐵（灰鑄鐵）的比較 與鑄鐵相比，球墨鑄鐵在強(qiáng)度方面具有 的優(yōu)勢。球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度是60k，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度只有31k 。球墨 鑄鐵的屈服強(qiáng)度是40k ，而鑄鐵并沒有顯示出屈服強(qiáng)度，并且終出現(xiàn)斷裂。