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球墨鑄鐵件作為重要的工程材料,在當今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開發平臺開發了相應的三維模擬計算程序和二維動態顯示程序.針對觀模擬計算量大的特點,本文采用了局部區域模擬法,并相應地解決了整體區域和局部區域之間的數據映射、局部區域的邊界處理、局部區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域模擬而有效地節省了計算量.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.
灰口鑄鐵件的優點：成本低，價格低廉，應用廣泛，灰口鑄鐵件占鑄鐵件的總產量80%以上。灰口鑄鐵件有一定的強度，但塑性和韌性很低，這種性能特點與石墨本身的性能及其在鑄鐵件組織中的存在形態有關。有良好的減震性，用灰鑄鐵制作機器設備上的底座鑄件或機架等零件時，能有效地吸收機器震動的能量；有良好的潤滑性能；還有良好的導熱性能，這是因石墨是熱的良好導體；此外其熔煉也比較方便，并且還有良好的鑄造性能。其流動性能良好，線收縮率和體收縮率較小，灰口鑄鐵件不易產生開裂，因此適宜于鑄造結構復雜的鑄件和薄壁鑄件，如汽車的汽缸體、汽缸蓋等。 灰口鑄鐵件的應用：灰口鑄鐵件的主要用來制造機床床身、機床底座、鑄鐵平臺、鑄鐵工作臺、齒輪箱、皮帶輪、底座、缸體、蓋、手輪等受力不大、耐磨的灰口鑄鐵件。 灰口鑄鐵件是鑄鐵階段石墨化過程充分進行而得到的鑄鐵件，灰口鑄鐵件全部或大部分碳以片狀石墨形態存在，斷口呈灰暗色，因此得名，它包括一般灰口鑄鐵件(簡稱灰鑄鐵件)、孕育鑄鐵件、稀土灰口鑄鐵件等?；铱阼T鐵件其斷口的外貌呈淺灰色，故稱為灰口鑄鐵件（灰鐵鑄件）。 灰口鑄鐵件化學成分：C% =2.5－4.0 Si %=1.0－2.5 Mn%=0.5－1.4 微量S、P。 灰口鑄鐵件顯微組織：片狀石墨+基體組織（F、F+P、P)。 牌號：字母“HT”+數字（小抗拉強度） 例：HT200 表示灰鐵，抗拉強度為200MPa
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灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，因斷裂時斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應用廣的鑄鐵，其產量占鑄鐵總產量80%以上。 根據石墨的形態，灰鑄鐵可分為：普通灰鑄鐵，石墨呈片狀；球墨鑄鐵，石墨呈球狀；可鍛鑄鐵，石墨成團絮狀；蠕墨鑄鐵，石墨呈蠕蟲狀。 中文名 灰鑄鐵指具有片狀石墨的鑄鐵 主要成分 鐵、碳、硅、錳、硫、磷含量占鑄鐵總產量80%以上 組成成分 灰鑄鐵碳量較高（為2.7%~4.0%），可看成是碳鋼的基體加片狀石墨。按基體組織的不同灰鑄鐵分為三類：鐵素體基體灰鑄鐵；珠光體一鐵素體基體灰鑄鐵；珠光體基體灰鑄鐵。 鐵素體灰鑄鐵是在鐵素體的基體上分布著多而粗大的石墨片，其強度、硬度差，很少應用； 珠光體灰鑄鐵是在珠光體的基體上分布著均勻、細小的石墨片，其強度、硬度相對較高，常用于制造床身、機體等重要件； 珠光體—鐵素體灰鑄鐵是在珠光體和鐵素體混合的基體上，分布著較為粗大的石墨片，此種鑄鐵的強度、硬度盡管比前者低，但仍可滿足一般機體要求，其鑄造性、減震性均佳，且便于熔煉，是應用廣的灰鑄鐵。 灰鑄鐵顯微組織的不同，實質上是碳在鑄鐵中存在形式的不同。灰鑄鐵中的碳有化合碳（Fe3C)和石墨碳所組成?；咸紴?.8%時，屬珠光體灰鑄鐵；化合碳小于0.8%時，屬珠光體—鐵素體灰鑄鐵；全部碳都以石墨狀態存在時，則為鐵素體灰鑄鐵。[2] 主要性能 力學性能 灰鑄鐵的力學性能與基體的組織和石墨的形態有關?；诣T鐵中的片狀石墨對基體的割裂嚴重，在石墨尖角處易造成應力集中，使灰鑄鐵的抗拉強度、塑性和韌性遠低于鋼，但抗壓強度與鋼相當，也是常用鑄鐵件中力學性能差的鑄鐵。同時，基體組織對灰鑄鐵的力學性能也有一定的影響，鐵素體基體灰鑄鐵的石墨片粗大，強度和硬度，故應用較少；珠光體基體灰鑄鐵的石墨片細小，有較高的強度和硬度，主要用來制造較重要鑄件；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的石墨片較珠光體灰鑄鐵稍粗大，性能不如珠光體灰鑄鐵。故工業上較多使用的是珠光體基體的灰鑄鐵。 其他性能 灰鑄鐵具有良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。
近日，公司接到一份出口意向訂單，急需數噸Φ400mm水平連鑄鑄鐵型材。這已超出了Φ360mm超大規格生產能力范圍，工藝完全不同，設備完全不匹配，公司從來沒有嘗試過。、市場經濟大潮激流澎湃，不乏弄潮兒向濤搏擊。經理牛曉宇抓住市場有利時機，毫不猶豫接受了挑戰。他集中班子成員和技術骨干，成立專項攻關小組，認真研究討論，歸納工藝要點，制定生產方案。由于生產線能力有限，一系列設備均需擴容、改造，加上客戶要求一周內完成任務，這無疑成為一項寵大而艱巨的工程。說干說干。在攻關組組長、經理牛曉宇的帶領下，攻關組成員、生產副經理王茂榮和連鑄車間主任王建衛及相關人員立馬投入戰斗。按照方案，首先是結晶器模具工藝改造，設計加工Φ400mm引頸頭；其次是鐵水液面、拉拔澆注和水溫控制；然后是生產線裝備改造，特別是牽引機牽引能力的調配。這是個復雜的過程，說起來簡單，做起來卻不是那么容易。模具改了裝，裝了試，試了卸，卸了再改；牽引機圖紙畫了做，做了修，修了再畫......
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