對鑄鐵型材的力學性能進行預測也一直是學者研究的重點和難點之一同時也是如今水平連鑄CAE技術的熱門研究方向。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構。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，原子間結合力較弱，故結晶時易形成片狀結構，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，導致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當拉拔參數(shù)調整合適時，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)據與模擬所得的鑄鐵型材冷卻速度數(shù)據建立了適用于該灰鑄鐵缸蓋鑄鐵型材硬度性能的數(shù)學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)學模型的基礎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)據的建立。

QT600-3齒的技術要求和生產工藝.鑄件質量55 kg外徑460 mm主要壁厚50 mm;抗拉強度要求與常規(guī)球鐵牌號QT600-3相同但伸長率要求提高到8％金相組織要求單位面積球數(shù)不少于120個/mm用呋喃樹脂砂造型鑄造工藝為:鑄件底部設4道內澆道鑄件頂面中心設保溫冒口熱節(jié)部位設隨形冷鐵.鐵液熔煉、澆注工藝為:采用中頻感應爐化鐵RE-Mg球化劑蓋包法球化處理以及多次孕育處理;澆注后在澆口杯頂面覆蓋干砂保溫并延長保溫時間.試制結果顯示齒輪力學性能、金相組織均符合要求鑄件解剖未發(fā)現(xiàn)缺陷. 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。但由于在率次實驗過程中，剛開始生產鑄鐵型材時的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長，使鑄鐵型材在結晶器的停留時間過長，導致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當拉拔參數(shù)調整合適時，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。 正是這種碳的球狀觀結構，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內部的薄 片形式導致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得佳的展延性，因此，所有美國尼必可球墨鑄鐵的壓力負載部件都 經過鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內部的球狀結構也能夠鑄鐵內部的薄片石墨容易產生的裂縫現(xiàn)象。