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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.

由264个/mmm2增加至325个/mm石墨球数的增多有助于铁素体含量的增加，另外球化级别也由添加前的4级提高到3级，从而使铸件达到较好的综合力学性能，尤其是伸长率得到了很大的提高，从添加前的14.35%提高到现在的18.15%，提高了3.8%。
Bi2OCaSi四种物质组成的新型复合孕育剂，为了确定孕育剂中各种物质的佳成分配比，我们通过向牌号为QT500-7的球铁铁水中加入此种孕育剂进行了三因素三水平的正交试验。通过对正交试验结果进行极差分析确定出孕育剂中各成分的佳配比。然后继续探讨了这种新型孕育剂对球墨铸铁微观组织和力学性能的影响。 研究结果表明，新型复合孕育剂的主要成分组成为：Bi%，余量为Ca，其加入量为铸件重量的0.1wt%。本论文通过反复试验研制出一种由Fe2OFeS在向牌号为QT450-10的球铁铁水中加入此种新型孕育剂后球铁组织中的石墨球数明显增多。
在不同牌号的球铁铁水中添加这种新型孕育剂后，从球墨铸铁中萃取出来的石墨球绝大多数呈现出近似圆球的形状，而不添加新型孕育剂时石墨球有很多呈现出各种典型的不圆整状态，比如，蠕虫状，椭球状，棒状等。由此可见，新型孕育剂的添加有利于石墨球圆整度的提高。
随着新型孕育剂的加入，球墨铸铁梯形试块的厚度由50mmm减少到10mm，其硬度值从177.0N/mm2增加到232.7N/mm硬度值增加了55.7N/mm相对于添加前的从165.7N/mm2增加到236.3N/mm增加了70.6N/mm增加的幅度较小，这说明由于厚度的变化引起的断面敏感性较小，这就为生产厚大变截面球铁件提供了一种的复合新型孕育剂，使不同厚度部位的力学性能都能达到要求。另外 扫描电镜和能谱分析的结果表明。