對(duì)鑄鐵型材的力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)也一直是學(xué)者研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一同時(shí)也是如今水平連鑄CAE技術(shù)的熱門研究方向。作為發(fā)動(dòng)機(jī)類鑄鐵型材的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋是極具代表性的鑄鐵型材產(chǎn)品對(duì)其硬度性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模擬研究具有較大的實(shí)用價(jià)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(jiǎn)單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強(qiáng)；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(shí)易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強(qiáng)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(gè)價(jià)電子中，只有一個(gè)價(jià)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(duì)鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過(guò)程中采用反弧度法工藝，即通過(guò)新型的石墨套與引錠裝置來(lái)實(shí)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(shí)，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(shí)施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實(shí)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(qiáng)度指標(biāo)高于鑄鐵型材標(biāo)準(zhǔn)(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時(shí)，伸長(zhǎng)率指標(biāo)均超過(guò)LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強(qiáng)度高于未實(shí)施反弧度法試樣的抗拉強(qiáng)度。 基于實(shí)驗(yàn)獲得的鑄鐵型材實(shí)測(cè)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(jì)算模型該模型主要是考慮了冷卻速度對(duì)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(duì)軟件進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)終實(shí)現(xiàn)了該灰鑄鐵缸蓋鑄鐵型材三維硬度數(shù)據(jù)的建立。