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)域之間的數據映射、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.

隨著鑄鐵水平連鑄技術的不斷推廣，鑄鐵型材正在被越來越廣泛的應用到工業(yè)行韭中 的各個領域。本文通過對連鑄設備、控制系統(tǒng)的改進和相關工藝參數的優(yōu)化，制備了幾種 不同截面尺寸的小直徑鑄鐵型材，并從小直徑鑄鐵型材的凝固成型特點出發(fā)，分析研究了 其組織與性能之間的對應關系，得出了以下結論： (1)小直徑鑄鐵型材的金相組織特點是：發(fā)達的初生奧氏體枝晶和枝晶聞分布的細小 的D型石墨。 度差僅為Hl≥±15。 (3)試驗所得的小直徑鑄鐵型材的抗拉強度均在320MPa以上，力學性能良好。 (4)從拉伸斷囂可以得出：奧氏體技晶在鑄鐵型謄孝的斷裂過程中主要表現為阻止裂紋 擴展的作用，增加斷裂所需的能量，提高鑄鐵型材的強度。 (5)對小直徑鑄鐵型材的組織及斷裂行為分析表明：發(fā)達的初塵奧氏體技晶呈框架結 構分布：枝晶間的D型石墨在高倍電鏡下觀察石墨的形狀近似里蠕蟲狀或狀。這是 小直徑鑄鐵型材度的根本原因。