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(guò)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(wèn)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(zhǎng)理論,結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)金屬凝固過(guò)程的觀組織進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真,也稱(chēng)為凝固過(guò)程觀模擬,這個(gè)名稱(chēng)是相對(duì)于凝固過(guò)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(guò)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(guò)程中熱傳遞、溶質(zhì)傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長(zhǎng)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(zhǎng)概率模型.根據(jù)所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)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(wèn)題.該方法通過(guò)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(guò)程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究.使用編寫(xiě)的模擬仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)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.

在大部分市政應(yīng)用領(lǐng)域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過(guò)鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動(dòng)能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個(gè)重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機(jī)加工成本。
鑄鐵型材不使用砂型或涂料等傳統(tǒng)造型材料，所以連鑄型材不會(huì)有因砂型鑄造而引起缺陷，采用水冷石墨和鑄件凝固時(shí)與保溫爐內(nèi)大量鐵水相連，溫度梯度較大，極大限度的減少了縮（松），組織細(xì)小致密，材料均勻性好。在鑄鐵型材水平連鑄中，由于采用的是底注封閉式結(jié)晶器，充分地實(shí)現(xiàn)鐵渣分離，故鑄鐵型材不會(huì)出現(xiàn)夾渣、夾砂、砂眼、氣孔等傳統(tǒng)砂型鑄造常見(jiàn)缺陷。同時(shí)，由于結(jié)晶器內(nèi)的鐵水與保溫爐內(nèi)的鐵水始終連通，實(shí)現(xiàn)了始終在較高的靜壓力下結(jié)晶凝固，補(bǔ)縮充分，因此，型材內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生縮孔和疏松等缺陷。