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(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。

對(duì)當(dāng)時(shí)KP泵存在的縮陷和縮裂，雖然原鐵水含硫并不高，在孕育時(shí)同樣試加了少量稀土鎂硅鐵（約0.2%），也取得了理想的結(jié)果，縮孔問題完全解決。分析其機(jī)理，鑄鐵產(chǎn)生縮陷，主要還是鐵水中的氣體（包括氧、氮、氫等）作怪，這些氣體在凝固后期析出時(shí)，鐵水無(wú)法補(bǔ)充，產(chǎn)生了缺陷，而稀土鎂硅鐵作為一種灰鐵變質(zhì)劑（也是一種孕育劑），卻好是脫除氣體的能手，鐵水含氣量大幅度減少，缺陷也就了。 對(duì)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(shí)現(xiàn)的，通過實(shí)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(shí)驗(yàn)過程中，剛開始生產(chǎn)鑄鐵型材時(shí)的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長(zhǎng)，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時(shí)間過長(zhǎng)，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。 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。 連鑄型材ADI活塞環(huán)，節(jié)油20%以上，使用壽命大于15萬(wàn)公里。連鑄型材加工ADI剪切刀片與T10鋼經(jīng)熱處理的傳統(tǒng)剪切刀片相比，使用壽命可提高1.24倍。利用合金化的連鑄球鐵型材生產(chǎn)的某柱塞泵部件，石墨球圓整，球化率高，具有度、高耐磨和耐高壓性，完全達(dá)到技術(shù)要求。

通過調(diào)整高鉻鑄鐵的含鉻量以及改變工藝條件都可以達(dá)到延緩工件腐蝕的目的使得高鉻鑄鐵型材在腐蝕環(huán)境下也能發(fā)揮良好的耐磨性能。 CY14-1B型軸向柱塞泵斜盤等摩擦件選材為球墨鑄鐵QT600-3，要求耐磨、耐沖擊、耐疲勞，綜合力學(xué)性能穩(wěn)定，基體珠光體含量在70％以上，零件淬火后硬度在49HRC以上。對(duì)原工藝生產(chǎn)的摩擦件的質(zhì)量問題及其原因進(jìn)行了分析研究，提出了合金化生產(chǎn)鑄態(tài)QT600-3新的生產(chǎn)工藝，并進(jìn)行試驗(yàn)、生產(chǎn)，研究了其組織性能。但由于在率次實(shí)驗(yàn)過程中，剛開始生產(chǎn)鑄鐵型材時(shí)的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長(zhǎng)，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時(shí)間過長(zhǎng)，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。 由于在對(duì)鑄鐵型材正火時(shí)，加熱和冷卻過程中，處于不同位置的鑄鐵型材加熱與冷卻溫度梯度、過冷度不一致，鑄鐵型材基體珠光體含量不穩(wěn)定，零件淬火后硬度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，斜盤等摩擦面工作時(shí)溫度過高，摩擦副產(chǎn)生相變軟化現(xiàn)象，成為影響柱塞泵質(zhì)量的主要原因。采用合金化方式直接生產(chǎn)鑄態(tài)QT600-3斜盤鑄鐵型材，獲穩(wěn)定的珠光體含量，是解決軸向柱塞泵斜盤等因摩擦面工作時(shí)溫度過高摩擦副產(chǎn)生相變軟化問題的關(guān)鍵。銅是有效的珠光體穩(wěn)定劑，大量研究表明，在球墨鑄鐵中加入銅，可使基體珠光體化，從而使其硬度均勻，耐磨性提高.