球墨铸铁微观组织模拟仿真

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1、摘要球耀铸铁件作为重要的工程材料，在当今的很多国家的铸件产量中有较人的比例并ll牛产技术也达到了一定的水平。但由于铸造过程中的复杂·队使得球瞿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，本文根据生产实际及当前的关于球型石墨、晶体方面的形成、生长跚沦，结合先进的计算机技术，对金属凝固过程的微观组织进行了计算机模拟仿真，也称为凝固过程微观模拟，这个名称是相对于凝固过程宏观模拟In浩‘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

2、、奥氏体的形核、生长进行模拟，以能量最小原理为基础，考虑体积n由能和界面能的定量影响，建立了晶粒生长概率模型。根据所建莎的模型，采用了MicrosoftVisualC++6，0开发平台开发了相应的三维模拟计算程序和二维动态显示程序。针对微观模拟计算量大的特点，本文采用了局部区域模拟法，并相应地解决了整体区域和局部区域之间的数据映射、局部区域的边界处理、局部区域模拟结果的放大显示等问题。该方法通过仅对关键的局部区域模拟砸有效地节省了计算量。针对球墨铸铁(成分为：碳含量为3．7％、硅含量为3．3％、锰含量小rO．4％)在

3、砂型中的凝固过程，进行了实验对比研究。使用编写的模拟仿真软件对实验过程中的微观组织进行了模拟，并把模拟的计算结果与实验结果进行了对比，二二者基本吻合。关键词：铸造金属凝固组织模拟微观模拟程序设计MonteCarlo法品粒形核晶体生长ABS’I。RACl’Spheroidalgraphitecastiron，Asimportantengineeringmaterial，itsproductionhasbeenincreasinginmanycountriesanditsproductiontechnologyhasbe

4、enestablished．However，theresrestillmanyproblemsoncastingqualitybecauseitisdifficultforengineerstoseeandunderstandwhatisreallyhappeningduringcastingsolidification．Inordertomolecontrolthequalityofthespheroidalgraphitecastiron，inthispaper，accordingtOthepractice，th

5、epresenttheoryofformation,growingofspheroidalgraphiteandcrystal,andadvancedcomputetechnology，Microsructureformationduringmetalsolidificationaresimulated，whichisalsocalledMicro-Modelling．ItisralativetOMacro-Modellingduringsolidification．Tobespecific，itmeansthesi

6、mulationofsofidificafionprocessatthescaleofgrain．Accordingtothethermodynamicsandsolidificationtheoryinthispaper，themathematicalandphysicalmodel，whichcoupledheatIransfer，solutetransfer，nucleationofgraphiteandaustenite，thegrowthofpraphiteandausteniteWasdeveloped．

7、SimulatingthegramnucleationandgrowthofaustenitebyusingMonteCarlo伽C)method．MCmethodisbasedonthelawofthelowestenergyandtheeffectsofbulkfreeenergyandinteffacialenergyaretakenintoaccounthere．Aceoringtothemodelwhichhavebeendeveloped，theprogramof3-dimensionalcalculaf

8、ionsimulationand2-dimensionalimageaisp姆isdevelopedbyllsingMicrosoftVisualC牛+6．0．LocalAreaSimulation(LAS)isdevelopedtoreducetheamotmtofcalculationofMicro-Modellingbyonlychoos