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球墨铸铁件作为重要的工程材料,在当今的很多的铸件产量中有较大的比例并且生产技术也达到了一定的水平.但由于铸造过程中的复杂性使得球墨铸铁件的质量仍然存在着很多的问题.为了更好地控制其生产质量,本文根据生产实际及当前的关于球型石墨、晶体方面的形成、生长理论,结合先进的计算机技术,对金属凝固过程的微观组织进行了计算机模拟仿真,也称为凝固过程微观模拟,这个名称是相对于凝固过程宏观模拟而言的,具体是指在晶粒尺度上对金属凝固过程进行模拟仿真.本文根据热力学、凝固原理等理论,建立了凝固过程中热传递、溶质传递和石墨球、奥氏体的形核、生长进行模拟,以能量小原理为基础,考虑体积自由能和界面能的定量影响,建立了晶粒生长概率模型.根据所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0开发平台开发了相应的三维模拟计算程序和二维动态显示程序.针对微观模拟计算量大的特点,本文采用了局部区域模拟法,并相应地解决了整体区域和局部区域之间的数据映射、局部区域的边界处理、局部区域模拟结果的放大显示等问题.该方法通过仅对关键的局部区域模拟而有效地节省了计算量.针对球墨铸铁(成分为:碳含量为3.7﹪、硅含量为3.3﹪、锰含量小于0.4﹪)在砂型中的凝固过程,进行了实验对比研究.使用编写的模拟仿真软件对实验过程中的微观组织进行了模拟,并把模拟的计算结果与实验结果进行了对比,二二者基本吻合.

球墨铸铁与铸铁（灰铸铁）的比较 与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有的优势。球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k 。球墨 铸铁的屈服强度是40k ，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且终出现断裂。球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。(请 参阅82 页有关机械性能的比较)。球墨铸铁在耐腐蚀性方面与铸铁相同。球墨铸铁被称为“两个里”金属 球墨铸铁与铸钢的比较 球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。球墨铸铁具有更高的屈服强度也较少了球墨铸铁的机加工成本。 铸铁(灰铸铁) 球墨铸铁 薄片结构 铸钢结构 球状石墨结构 注意：在我们的金属比较中，美国尼伯科选择使用了ASTM A 395 球墨铸铁，ASTM A 126 铸铁和ASTM A 216 WCB 铸 钢。在此所列的铸铁，我们也称为灰铸铁。
包括球墨铸铁，普通灰铸铁，低合金灰铸铁和 高镍铸铁等，其它铸铁管材的拉制工艺正在探索中。金相观察表明，灰铸铁连续铸造型材的显微组 织中，石墨形态为细小片状(外周为l层细小的D形石墨，内部为相对细小的A形石墨)，基体为铁 素体及珠光体：力学实验结果为，ob=250～350MPa，硬度为150～240HB，E=1～× 105 MPa：在相同抗拉强度前提下，砂铸灰铁试样的平均疲劳强度为133MPa。垂直上引连续铸造技术目前所适用的铸铁材料而连续铸造型材的为 28MPa，疲劳比由42％提高剑4％。球墨铸铁型材组织中，石墨球细小圆整，球化率高，球数多， 无品间碳化物。在不同基体条件F的抗拉强度0b和延展率。 表I球墨铸铁型材的强度与塑性 QT400—15球墨铸铁连铸型。
力学性能良好。 从拉伸断嚣可以得出：奥氏体技晶在铸铁型誊孝的断裂过程中主要表现为阻止裂纹 扩展的作用，增加断裂所需的能量，提高铸铁型材的强度。 对小直径铸铁型材的组织及断裂行为分析表明：发达的初尘奥氏体技晶呈框架结 构分布：枝晶间的D型石墨在高倍电镜下观察石墨的形状近似里蠕虫状或状。这是 小直径铸铁型材度的根本原因。