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(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(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.

鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強(qiáng)；表面質(zhì)量光潔；尺寸精度高：加工余量??；硬度分布均勻；抗拉伸強(qiáng)度高，無(wú)縮松，氣孔，夾渣，砂眼等缺陷，機(jī)械性能優(yōu)越，其中為顯著的特點(diǎn)是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。軋制法采用適當(dāng)?shù)脑牧?，在初軋機(jī)，鋼坯連軋機(jī)和各種型鋼軋機(jī)上通過不同形狀孔型軋制成眾多簡(jiǎn)單斷面和復(fù)雜斷面的型鋼。生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)效率高，能耗少和成本低等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)型鋼的主要方法。鑄鐵型材彎曲成型法用鋼板或鋼帶，通過多對(duì)具有不同形狀的旋轉(zhuǎn)的軋輥使軋件承受彎曲變形獲得所需形狀的鋼材，這種生產(chǎn)方法成為彎曲成型用彎曲型鋼代替普通熱型鋼可以減輕結(jié)構(gòu)的重量，較少制造工作量并節(jié)約大量金屬。廣泛用于汽車，車輛，造船，農(nóng)具，航空和自行車等焊接成型法。普通鑄鐵型材加入適量合金元素獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無(wú)磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。
鑄鐵型材在工業(yè)發(fā)達(dá)已得到了廣泛運(yùn)用。目前我國(guó)已能生產(chǎn)一定品種的灰鑄鐵和球墨鑄鐵型材,并在機(jī)床、動(dòng)力、液壓、紡織及印刷機(jī)械方面得到了初步應(yīng)用,效果良好。灰鑄鐵型材的熱處理：內(nèi)應(yīng)力退火，該工藝可灰鑄鐵鑄件內(nèi)應(yīng)力的90～95%，但鑄鐵組織不發(fā)生變化；改善切削加工性退火，退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間，游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨在隨后護(hù)冷過程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過程。由于滲碳體的分解，導(dǎo)致硬度下降，從而提高了切削加工性