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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.
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球墨鑄鐵是工業上應用廣泛的金屬材料之一,球墨鑄鐵以其度、高塑韌性、良好的抗疲勞能力和鑄造性能以及較低的生產成本而應用越來越廣泛,并逐步替代鑄鋼件。孕育處理是球鐵生產中不可缺少的一個環節,其目的在于增加石墨球的數量、提高其圓整度、細化石墨球、防止球化衰退、降低白口傾向、防止在共晶團間形成自由滲碳體等。 球墨鑄鐵在生產中普遍應用的孕育劑是75硅鐵,但其孕育效果較差,為自由滲碳體,需要加入量較大,然而為了控制終硅量,則必須降低原鐵水的含硅量,這就給回爐料的利用帶來了一定難度。而孕育效果非常強的孕育劑,加入較少的量就能達到和普通孕育劑相同的孕育效果,而且增硅也少,這樣就可以適當地提高原鐵水的含硅量,進而提高了對回爐料的利用率,從而降低生產成本。
本論文通過反復試驗研制出一種由Fe2O3、FeS、Bi2O3、CaSi四種物質組成的新型復合孕育劑,為了確定孕育劑中各種物質的佳成分配比,我們通過向牌號為QT500-7的球鐵鐵水中加入此種孕育劑進行了三因素三水平的正交試驗。通過對正交試驗結果進行極差分析確定出孕育劑中各成分的佳配比。然后繼續探討了這種新型孕育劑對球墨鑄鐵觀組織和力學性能的影響。 研究結果表明,新型復合孕育劑的主要成分組成為：Bi%,余量為Ca,其加入量為鑄件重量的0.1wt%,在向牌號為QT450-10的球鐵鐵水中加入此種新型孕育劑后球鐵組織中的石墨球數明顯增多,由264個/mmm2增加至325個/mm2,石墨球數的增多有助于鐵素體含量的增加,另外球化級別也由添加前的4級提高到3級,從而使鑄件達到較好的綜合力學性能,尤其是伸長率得到了很大的提高,
風電配件用球墨鑄鐵是隨著風力發電行業的發展而出現的一類低溫高韌性球墨鑄鐵,是球墨鑄鐵近期（略）之一.由于普通球墨鑄鐵的低溫沖擊韌性較低,在寒冷的環境中易發生脆性斷裂,無法滿足風電配件的性能要求,不適合用以生產風電配件.因此在生產風電球鐵配件（略）具有較高生產技術含量的低溫高韌性球墨鑄鐵,以此來保證風電配件的使用. 本課題主要圍繞球墨鑄鐵的低溫沖擊韌性展開,研究了球墨鑄鐵的生產工藝、力學性能和金相組織之間的關系.通過對實驗試樣進行化學、力學性能測試、金相組織（略）描分析,確定出了生產風電配件用球墨鑄鐵的佳化學成分和生產工藝,提出了提高球墨鑄（略）性的有效途徑,對風電配件用球墨鑄鐵的生產具有一定的指導意義. 通過研究發現,在化學成分上硅、銅、鉍對球墨鑄鐵的低溫沖擊韌性有顯著影響.在生產工藝上選用球（略）育劑和高低溫兩階段石墨化退火,都是提高球墨鑄鐵低溫沖擊韌性的有效途徑.球墨鑄鐵的低溫沖擊韌性與金相組織有著密切聯系.石墨球的球化級別和大小級別越高,石墨球越圓整和細小,低溫沖擊韌性就越高.而隨著基體組織中珠光體量的增多,低溫沖擊韌性降低.為了保證球鐵的低溫...
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