球墨鑄鐵分類和經(jīng)常出現(xiàn)的問題

白口鑄鐵：白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體（Fe3c）形式存在，因斷口呈亮白色。故稱白口鑄鐵，由于有大量硬而脆的Fe3c，白口鑄鐵、脆性大、很難加工。因此，在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用，只用于少數(shù)要求而不受沖擊的制件，如拔絲模、球磨機(jī)鐵球等。大多用作煉鋼和可鍛鑄鐵的坯料。

灰口鑄鐵；鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具有良好鑄造性能、切削加工性好，減磨性，好、加上它熔化配料簡(jiǎn)單，成本低、廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件和件。

灰口鑄鐵按基體組織不同，分為鐵素體基灰口鑄鐵、珠光體--鐵素體基灰口鑄鐵和珠光體基灰口鑄鐵三類。

由于灰口鑄鐵內(nèi)存在片狀石墨，而石墨是一種密度小，強(qiáng)度低、硬度低、塑性和韌性趨于零的組分。它的存在如同在鋼的基體上存在大量小缺口，即減少承載面積，又增加裂紋源，所以灰口鑄鐵強(qiáng)度低、韌性差，不能進(jìn)行壓力加工。為其性能，在澆注前在鐵水中加入一下量的硅鐵，硅鈣等孕育劑，使珠光體基體細(xì)化，

可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵是用碳、硅含量較低的鐵碳合金鑄成白口鑄鐵坯件，再經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間高溫退火處理，使?jié)B碳體分解出團(tuán)絮狀石墨而成，即可鍛鐵是一種經(jīng)過石墨化處理的白口鑄鐵。

可鍛鑄鐵按熱處理后顯微組織不同分兩類；一類是黑心可鍛鑄鐵和珠光可鍛鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵組織主要是鐵素體（F）基本+團(tuán)絮狀石墨；珠光體可鍛鑄鐵組織主要是珠光體（P）基體+團(tuán)絮狀石墨。另一類是白心可鍛鑄鐵，白心可鍛鑄鐵組織決定于斷面尺寸，小斷面的以鐵素體為基體，大斷面的表面區(qū)域?yàn)殍F素體、心部為珠光體和退火碳。

石墨變細(xì)小而均勻分布，經(jīng)過這種孕育處理的鑄鐵。稱為孕育鑄鐵。

球墨鑄鐵：在鐵水（球墨生鐵）澆注前加   量的球化劑（常用的有硅鐵、鎂等）使鑄鐵中石墨球化。由于碳（石墨）以球狀存在于鑄鐵基體中，其對(duì)基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性提高。并具有、減震、工藝性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛替代可鍛鑄鐵及部分鑄鋼、鍛鋼件、如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。

縮孔縮松

球墨鑄鐵由於其糊狀凝固的特徵決定所生產(chǎn)的鑄鐵由於補(bǔ)縮不良經(jīng)常產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷，為了能在鑄件生產(chǎn)以前預(yù)測(cè)這些缺陷情況，早在印年代就開展了鑄造過程數(shù)值類比。鑄造過程數(shù)值類比是使用數(shù)值類比技術(shù)，在計(jì)算機(jī)虛擬的環(huán)境下類比實(shí)際鑄件形成過程，包括金屬液體的充型過程、冷卻凝固過程、應(yīng)力形成過程、判斷成型過程中主要原素的影響程度，預(yù)測(cè)組織、性能和可能出現(xiàn)的缺陷，為優(yōu)化工藝減少?gòu)U品提供依據(jù)。

1962年丹麥的Forsund   個(gè)采用電子計(jì)算機(jī)類比鑄件的凝固過程，此后   、英國(guó)、德國(guó)、日本、法蘭西等相繼開展了這方面的研究。我國(guó)于70年代末開始，大連理工大學(xué)、沈陽鑄造研究所在我國(guó)開展了這一技術(shù)的研究，并分別于1980年發(fā)表了研究報(bào)告（郭可韌等，大型鑄件凝固過程的數(shù)字類比，大連工學(xué)院學(xué)報(bào)，1980（2）1─16；沈陽鑄造研究所，鑄件凝固熱場(chǎng)電子計(jì)算機(jī)類比，鑄造，1980（1）14─22，此后在我國(guó)高等院校投入大量人力開展了這項(xiàng)研究。

在“六五”、“七五”期間   攻關(guān)項(xiàng)目中部有計(jì)算機(jī)在鑄造中應(yīng)用的攻關(guān)項(xiàng)目，“六五”的項(xiàng)目為“大型鑄鋼件凝固控制”、“七五”項(xiàng)目為“大型鑄鋼件鑄造工藝CAD”，組織產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān)，推展了此項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展，清華大學(xué)、華中理工大學(xué)已分別能提供FT─Star和華鑄CAE─Inte 4.0商品化學(xué)的軟體并在三明重型機(jī)器有限公司等單位應(yīng)用，獲得了良好的效果。

計(jì)算機(jī)數(shù)值類比由前處理、中間計(jì)算和后處理三部分組成，包括幾何模型的建立，格點(diǎn)劃分，求解條件（初始條件和邊界條件）的確定，數(shù)值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果的處理及圖形顯示。其所用的數(shù)值類比的基本方法主要是有限差分法，有限元法和邊界元法。

（1）凝固過程數(shù)值類比，主要進(jìn)行鑄造過程的傳熱分析。包括數(shù)值計(jì)算方法的選擇，潛熱處理、縮孔縮撿預(yù)測(cè)判別，鑄件、鑄型界面?zhèn)鳠釂栴}處理。

（2）流動(dòng)場(chǎng)數(shù)值類比，涉及動(dòng)量、能量與質(zhì)量傳遞，其難度較大。使用的數(shù)值求解技術(shù)有MAC 法、SAMC法，SOLA─AOF法以及SOLA一─MAC法。

（3）鑄造應(yīng)力類比，此項(xiàng)研究開展較晚，主要進(jìn)行彈塑性狀態(tài)應(yīng)力分祈，目前有Heyn模型，彈塑性模型，Perzyna模型，統(tǒng)一內(nèi)變量模型等。

（4）組織類比，尚處起步階段。分巨視、中觀和微視類比。能計(jì)算形核數(shù)，分析初晶類型，枝晶生長(zhǎng)速度，類比組織轉(zhuǎn)變，預(yù)測(cè)機(jī)械性能。目前有確定性模型，Monte、Cellular、Automaton等統(tǒng)計(jì)法模型、相場(chǎng)模型等。

計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用是發(fā)展的技術(shù)，鑄造作為重要的工業(yè)之一，理應(yīng)加強(qiáng)投入。研究計(jì)算機(jī)在鑄造研究及生產(chǎn)的應(yīng)用，   改變過去那種“睜眼型式，閉眼澆注”的狀態(tài)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也必將會(huì)   球墨鑄鐵的應(yīng)用和發(fā)展。

氣孔缺陷

球墨鑄鐵件的生產(chǎn)過程中，在熱處理、拋丸清理后或機(jī)加工時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些直徑大約為0.5-3mm，形狀為球形、橢圓狀或針孔狀內(nèi)壁光滑的孔洞，這些孔洞一般在鑄件表皮下2-3mm分布，這就是所謂的皮下氣孔。

皮下氣孔的形成是由于含鎂鐵液表面的張力大，容易形成氧化膜，這對(duì)阻礙析出氣體和入侵氣體的排出有   影響，這些氣體滯留于皮下就會(huì)形成氣孔。另外，球墨鑄鐵糊狀凝固特點(diǎn)使氣體通道較早被堵塞，也會(huì)   皮下氣孔缺陷的形成。