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目前获得度灰铸铁主要是通过添加铬、铜、钼和镍等合金元素来实现但是随着合金价格的提高生产成本不断增加。为降低生产成本本课题在HT250材质的基础上采用氮、钛、铌对铁液进行合金化通过金相组织观察、SEM分析、EDS分析、拉伸试验和硬度试验研究了氮、钛、铌对灰铸铁组织及性能的影响规律。 试验结果表明含氮量为0.0055%～0.013%、含锰量为1.0%-1.36%时试样的金相组织为A型石墨+细片状珠光体+少量铁素体。
反弧度法工艺制各的铸铁型材组织更为均匀，力学性能更为优良。与实施反弧度法之前的铸铁型材相比，实施反弧度法之后的铸铁型材硬度得到提高，组织更为均匀，并且其抗拉强度指标高于铸铁型材标准(JBT10854-2008水平连续铸造铸铁型材) 性能要求。同时，伸长率指标均超过LZQT500-7规定的指标。与拉伸性能结果类似，反弧度法试样的抗压强度高于未实施反弧度法试样的抗拉强度。
随着含氮、锰量的增加：片状石墨长度变短、宽度稍有增加弯曲程度加大石墨端部钝化对基体的割裂作用减弱；细片状珠光体含量略有增加珠光体层片间距减小；试样的抗拉强度和硬度逐渐增大当含氮量为0.012%、含锰量为1.24%时试样的抗拉强度和硬度达到大值分别为395MPa和260HBW。当铁液中含氮量≥0.011%时铸件表面下开始出现气孔缺陷。
球墨铸铁件作为重要的工程材料在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.对出现在铸铁型材内部的夹杂缺陷，进行了全面地研究分析，明确了夹杂物的分布规律、元素组成、来源及形成原因，并就如何控制该缺陷的产生给出了相关的建议。对大断面型材表面出现的疤皮缺陷，分析了形成原因，讨论了影响其形成的因素，并提出了能有效消除疤皮缺陷的措施。优化设计后得到的铸铁型材新生产线，能够满足 尺寸为400mm的铸铁型材的生产，且生产铸铁型材的工序简化，各设备的结构组成更为简单合理.铸铁型材中的夹杂物主要聚集分布在其中心线上方约3/4半径处，其中大尺寸的夹杂物主要来源于球化和孕育处理，因此解决铸铁型材内部夹杂问题的关键是控制球化和孕育处理的相关参数.
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.
