對鑄鐵型材的力學(xué)性能進行預(yù)測也一直是學(xué)者研究的重點和難點之一同時也是如今水平連鑄CAE技術(shù)的熱門研究方向。作為發(fā)動機類鑄鐵型材的發(fā)動機缸蓋是極具代表性的鑄鐵型材產(chǎn)品對其硬度性能進行實驗和模擬研究具有較大的實用價值和研究意義。在鑄鐵中，碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在，游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結(jié)合力較弱，故結(jié)晶時易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個價電子中，只有一個價電子參加到電子氣中去，這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導(dǎo)電性)的原因。 對鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實現(xiàn)的，導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當(dāng)拉拔參數(shù)調(diào)整合適時，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學(xué)性能更為優(yōu)良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規(guī)定的指標。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。 基于實驗獲得的鑄鐵型材實測硬度數(shù)據(jù)與模擬所得的鑄鐵型材冷卻速度數(shù)據(jù)建立了適用于該灰鑄鐵缸蓋鑄鐵型材硬度性能的數(shù)學(xué)計算模型該模型主要是考慮了冷卻速度對灰鐵鑄鐵型材硬度性能的影響。在此數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)之上對軟件進行了二次開發(fā)終實現(xiàn)了該灰鑄鐵缸蓋鑄鐵型材三維硬度數(shù)據(jù)的建立。

采用半導(dǎo)體激光器對球墨鑄鐵QT600-3材料進行了激光表面多道淬火工藝試驗，重點研究了球墨鑄鐵QT600-3在不同掃描間距下激光表面淬火后的觀組織、顯硬度等。試驗結(jié)果表明，試驗后的硬化層顯組織含有大量的針狀馬氏體組織，并且馬氏體組織分布較均勻。鑄鐵型材在重工業(yè)中需求量大，被廣泛應(yīng)用于交通運輸、機床、印刷、農(nóng)業(yè)機械等支柱行業(yè)。拉坯工藝參數(shù)設(shè)置是鑄鐵型材生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)置不合理會導(dǎo)致拉漏、拉斷等生產(chǎn)事故和產(chǎn)生表面裂紋等鑄造缺陷。現(xiàn)有鑄鐵型材生產(chǎn)企業(yè)拉坯工藝參數(shù)控制技術(shù)參差不齊，尚無完整的理論體系。為了深入研究上述問題，本文以鑄鐵型材拉坯工藝為研究對象，研究拉坯工藝參數(shù)控制規(guī)律，拉坯工藝參數(shù)自適應(yīng)整定問題，以便解決生產(chǎn)事故與鑄件缺陷問題，為生產(chǎn)企業(yè)提供一定的理論體系指導(dǎo)。 對鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實現(xiàn)的，通過實施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現(xiàn)象得到有效。下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學(xué)性能更為優(yōu)良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規(guī)定的指標。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。一般，在鐵碳合金的結(jié)晶過程中，因為滲碳體的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出滲碳體時所需的原子擴散量較小，滲碳體的晶核易形成，所以自合金液體或奧氏體中析出的是滲碳體而不是石墨。當(dāng)掃描間距為1mm時，第二道掃描對先前已淬火區(qū)域的回火作用比較明顯， 道硬化帶的顯組織主要為回火馬氏體。當(dāng)掃描間距增至為8mm，鑄鐵型材回火作用已經(jīng)不明顯。隨著掃描間距的逐漸增大，測試所得試樣的平均顯硬度呈現(xiàn)出先升高再降低的總體趨勢;試樣測得的平均顯硬度值在掃描間距為8mm時達到 。同時掃描間距越大，后續(xù)掃描對先前掃描區(qū)域硬度值的影響越小。