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(duì)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(duì)于凝固過程宏觀模擬而言的,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(tái)開發(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)果的放大顯示等問題.該方法通過僅對(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﹪)在砂型中的凝固過程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對(duì)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(duì)比,二二者基本吻合.

隨著鑄鐵水平連鑄技術(shù)的不斷推廣，鑄鐵型材正在被越來越廣泛的應(yīng)用到工業(yè)行韭中 的各個(gè)領(lǐng)域。本文通過對(duì)連鑄設(shè)備、控制系統(tǒng)的改進(jìn)和相關(guān)工藝參數(shù)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(diǎn)出發(fā)，分析研究了 其組織與性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出了以下結(jié)論： (1)小直徑鑄鐵型材的金相組織特點(diǎn)是：發(fā)達(dá)的初生奧氏體枝晶和枝晶聞分布的細(xì)小 的D型石墨。 度差僅為Hl≥±15。 (3)試驗(yàn)所得的小直徑鑄鐵型材的抗拉強(qiáng)度均在320MPa以上，力學(xué)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(xiàn)為阻止裂紋 擴(kuò)展的作用，增加斷裂所需的能量，提高鑄鐵型材的強(qiáng)度。 (5)對(duì)小直徑鑄鐵型材的組織及斷裂行為分析表明：發(fā)達(dá)的初塵奧氏體技晶呈框架結(jié) 構(gòu)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。