球墨鑄鐵中碳元素擴散系數(shù)的計算及分析.pdf

1、球墨鑄鐵作為一種重要的鑄造金屬材料，廣泛應(yīng)用于機械制造、礦山冶金、石油化工和國防工業(yè)等行業(yè)，并逐步替代鑄鋼件。球墨鑄鐵經(jīng)球化和孕育處理之后，其中的石墨呈球狀，減少了對組織的割裂作用，因而其強度、塑性、韌性等機械性能得到有效的提高，其綜合性能接近于鋼。雖然球墨鑄鐵呈蓬勃發(fā)展的勢頭，但在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了一些不容忽視的問題。球墨鑄鐵中石墨球的形態(tài)和數(shù)量是影響鑄件性能的重要因素，如何保證鑄件中石墨球呈現(xiàn)良好的狀態(tài)以及足夠的數(shù)量是一個值得關(guān)注的問

2、題。而石墨球是金屬液中的碳元素向核心擴散長大形成的，通過研究碳元素的擴散達到控制石墨大小和形態(tài)的效果，獲得性能良好的鑄件是一個至關(guān)重要的問題。
　　 本文主要從三個方面研究影響球墨鑄鐵中球狀石墨形貌的因素，這三個因素分別是:冷卻速度、碳元素的含量以及硅、鎳、鉻元素的含量。
　　 本文中，澆注楔形鑄件以達到控制冷卻速度的目的，借助S型電偶和無紙測溫記錄儀記錄鑄件溫度變化，而后利用鑄造模擬軟件模擬切割好的金相試樣的冷卻曲線，

3、從而獲得冷卻時間和共晶溫度;借助金相分析軟件處理金相照片，獲得球狀石墨的平均直徑;根據(jù)球狀石墨生長模型，計算出球墨鑄鐵中碳在奧氏體中的擴散系數(shù)，并為球墨鑄鐵的凝固模擬提供計算依據(jù)。并從冷卻速度的角度分析石墨畸變產(chǎn)生的原因。
　　 按照不同的碳元素含量配料，澆注出含碳量不同的鑄件，利用相同的方法得到球狀石墨的生長參數(shù)，計算出球墨鑄鐵中碳元素在奧氏體中的擴散系數(shù)。通過擬合擴散系數(shù)與溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)二者符合阿倫尼烏斯關(guān)系式。在不同含碳