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,也稱為凝固過(guò)程觀模擬,這個(gè)名稱是相對(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(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.

為了提高爐篦條的強(qiáng)度和耐蝕性能, 對(duì)其成分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。高鉻鑄鐵中加入適量的Al和Si,以提高其抗氧化性,此外還加入適量Zr使其組織細(xì)化,有利于高鉻鑄鐵力學(xué)性能的大幅度提高,終提高高鉻鑄鐵篦條使用性能。此外,篦條制造中還采用了過(guò)濾處理工藝,以減少鑄造組織中的夾雜物數(shù)量,提高鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和抗氧化性。國(guó)產(chǎn)改進(jìn)型高鉻鑄鐵篦條在450 m2大型燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上使用,篦條消耗9-12 g使用壽命超過(guò)3年。
隨著工業(yè)的發(fā)展,耐磨金屬的需求量越來(lái)越大,同時(shí)對(duì)耐磨金屬的性能也提出了新的要求。但是一種材料同時(shí)具有高韌性和度的性能很難實(shí)現(xiàn),而雙金屬?gòu)?fù)合材料正好滿足這些要求。雙金屬?gòu)?fù)合材料可用于表面要求良好的耐磨性、整體要求具有很高的韌性、而采用單一材料無(wú)法滿足的重要部件。 針對(duì)球磨機(jī)用襯板的工況要求,選取高鉻鑄鐵與ZG230-450鋼進(jìn)行復(fù)合鑄造,以達(dá)到抗磨損性、抗腐蝕性良好的目的,同時(shí)復(fù)合的雙金屬應(yīng)具有優(yōu)異的性、強(qiáng)度、延展性和斷裂韌性等綜合的機(jī)械性能。 本文以球磨機(jī)復(fù)合襯板為研發(fā)目標(biāo),主要針對(duì)復(fù)合鑄造工藝以及高鉻鑄鐵的冶煉和熱處理工藝進(jìn)行研究。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室中試和大生產(chǎn)試制研究,采用金相組織觀察和力學(xué)性能測(cè)試等方法,對(duì)復(fù)合襯板進(jìn)行了研究,得到以下主要結(jié)論: 選擇Cr15型高鉻鑄鐵作為復(fù)合襯板耐磨層,其鑄態(tài)組織為:基體為枝晶奧氏體,枝晶間為M_7C_3型共晶碳化物,有少量萊氏體共晶組織(M_3C型碳化物+奧氏體),具有良好的耐磨性.
當(dāng)采用等溫淬火熱處理時(shí),通過(guò)等溫淬火熱處理工藝可使高鉻鑄鐵得到馬氏體與針狀下貝氏體為主的基體組織,下貝氏的硬度接近馬氏體,而韌性優(yōu)于馬氏體,從而使得高鉻鑄鐵獲得較好的沖擊韌性。