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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,对金属凝固过程的观组织进行了计算机模拟仿真,也称为凝固过程观模拟,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.
铸铁的热处理后只能改变基体组织，不能改变石墨的形态，因而不可能明显提高灰铸铁件的力学性能。灰铸铁的热处理主要用于铸件内应力和白口组织，稳定尺寸，改善切削加工性能，提高表面硬度和耐磨性等。 内应力退火 用以铸件在凝固过程中因冷却不均匀而产生的铸造应力，防止铸件产生变形和裂纹。其工艺是将铸件加热到500～600℃，保温一段时间后随炉缓冷至150～200℃以下出炉空冷，有时把铸件在自然环境下放置很长一段时间，使铸件内应力得到松弛，这种方法叫“自然时效”，大型灰铸铁件可以采用此法来铸造应力。 石墨化退火 以白口组织，降低硬度，改善切削加工性能。方法是将铸件加热到850～900℃，保温2～5小时，然后随炉缓冷至400～500℃，再出炉空冷，使渗碳体在保温和缓冷过程中分解而形成石墨。 表面淬火 提高表面硬度和延长使用寿命。如对于机床导轨表面和内燃机汽缸套内壁等灰铸铁件的工作表面，需要有较高的硬度和耐磨损性能，可以采用表面淬火的方法。常用的方法有高（中）频感应加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火。[1] 牌号应用 按GB/T 9439－1988规定，根据直径30mm单铸试棒的抗拉强度，将灰铸铁分为六个牌号。灰铸铁的牌号是由“HT”（“灰铁”两字汉语拼音字首）和小抗拉强度σb值（用φ30mm试棒的搞拉强度）表示。例如牌号HT250表示φ30mm试棒的小抗拉强度值为250MPa的灰铸铁。设计铸件时，应根据铸件受力处的主要壁厚或平均壁厚选择铸铁牌号。
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