厚大断面球墨铸铁凝固理论与控制技术

本书重点介绍作者及其团队近年来在厚大断面球墨铸铁领域的研究成果和开发技术，内容主要包括：厚大断面球墨铸铁凝固过程的物理模拟装置及模拟方法，厚大断面球墨铸铁的球化衰退机理，厚大断面球墨铸铁强制冷却技术，铁水喷粉脱硫净化技术与实践，冷却速度对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响，Si、Bi、Mn和轻重稀土球化剂对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响，厚大断面球墨铸铁断裂的微观机理等。本书为厚大断面球墨铸铁的研究和生产提供了理论依据与工程应用技术，可供金属材料和冶金工程专业的科研人员、工程技术人员以及高等院校相关专业的师生阅读参考。

前言
第1章概论1
1.1厚大断面球墨铸铁凝固理论研究的重要意义1
1.2核电及核乏燃料储运容器的国内外发展现状2
1.3厚大断面球墨铸铁件的研究及应用现状4
1.4厚大断面球墨铸铁件物理模拟试验的研究现状6
1.5厚大断面球墨铸铁件存在的主要问题及研究现状8
1.5.1球化衰退8
1.5.2石墨漂浮12
1.5.3成分偏析和晶间碳化物13
1.5.4球状石墨粗大13
1.6厚大断面球墨铸铁的铁水冶金质量控制14
1.6.1精选原材料14
1.6.2对铁水进行脱硫、脱氧精炼15
1.6.3严格控制铁水的化学成分17
1.6.4采取适宜的球化孕育处理工艺17
1.7球墨铸铁强制冷却技术研究现状19
第2章厚大断面球墨铸铁凝固过程的物理模拟装置及模拟方法20
2.1铁水液态等温保持试验20
2.2物理模拟试验21
2.2.1模拟原理21
2.2.2物理模拟装置的设计23
2.2.3温度检测31
2.3物理模拟及精度分析32
2.3.1实验室小型模拟32
2.3.2生产模拟34
第3章厚大断面球墨铸铁的球化衰退机理37
3.1铁水长期连续测氧探头的研制37
3.1.1固态电解质浓差电池工作原理38
3.1.2铁水长期连续测氧探头的结构41
3.2厚大断面球墨铸铁球化衰退机理研究42
3.2.1球化剂种类及含量变化的试验42
3.2.2球化及反球化元素含量变化的试验43
3.2.3稀土分离试验44
3.3球化剂种类及含量对球化衰退的影响45
3.3.1Y-Mg-Si球化剂对球化衰退的影响45
3.3.2Ce-Mg-Si球化剂对球化衰退的影响47
3.3.3Mg-Si球化剂对球化衰退的影响50
3.3.4不同球化剂抗球化衰退性能的比较50
3.3.5RE存在状态对球化衰退的影响53
3.3.6混合稀土球化剂的抗球化衰退性能55
3.4球化及反球化元素与球化衰退的关系56
3.4.1等温保持过程中元素的变化规律56
3.4.2连续冷却过程中元素的变化规律65
第4章厚大断面球墨铸铁强制冷却技术73
4.1强制冷却方案的选择73
4.2强制冷却系统的初步确定75
4.2.1外冷铁的确定75
4.2.2芯子部分冷铁的确定78
4.3强制冷却工艺的计算机模拟82
4.3.1喷雾冷却可行性的计算机模拟83
4.3.2水冷可行性的计算机模拟85
4.3.3填砂层厚度对温度场的影响88
4.3.4石墨厚度对温度场的影响91
4.4强制冷却工艺的物理模拟验证93
4.4.1模拟试块的性能要求93
4.4.2铸型工艺的制定94
4.4.3强制冷却装置95
4.4.4熔铸工艺95
4.4.5模拟试块强制冷却效果分析96
4.4.6模拟铸件组织性能分析98
第5章铁水喷粉脱硫净化技术与实践101
5.1铁水喷粉脱硫净化方法101
5.1.1喷粉设备及工艺参数的确定101
5.1.2脱硫剂的选择102
5.1.3脱硫试验103
5.2铁水喷粉净化试验结果及分析104
5.2.1脱硫剂种类及加入量对脱硫率的影响104
5.2.2球墨铸铁原铁水喷粉脱硫、脱氧效果106
5.2.3喷粉脱硫与其他脱硫方法的对比研究107
5.32/7铸件生产验证结果分析108
5.3.1宏观检验108
5.3.2铸件凝固时间108
5.3.3铸态成分、组织及常温性能108
5.3.4热处理组织及性能111
第6章冷却速度对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响113
6.1冷却速度对厚大断面球墨铸铁组织和性能影响的研究方案113
6.2两种工艺下凝固曲线分析116
6.3两种冷却工艺对厚大断面球墨铸铁微观组织的影响117
6.4两种冷却工艺对厚大断面球墨铸铁常规力学性能的影响119
6.5两种冷却工艺对厚大断面球墨铸铁断裂韧性的影响120
6.6断口分析121
6.6.1冲击断口分析121
6.6.2断裂韧性断口分析123
第7章Si、Bi、Mn和轻重稀土球化剂对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响126
7.1Si对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响126
7.1.1凝固曲线分析126
7.1.2Si对厚大断面球墨铸铁微观组织的影响127
7.1.3Si对厚大断面球墨铸铁力学性能的影响129
7.1.4Si对厚大断面球墨铸铁断口的影响131
7.2微量元素Bi对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响134
7.2.1Bi对厚大断面球墨铸铁微观组织的影响134
7.2.2Bi对厚大断面球墨铸铁力学性能的影响137
7.2.3Bi对厚大断面球墨铸铁断口的影响139
7.3轻重稀土球化剂对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响143
7.3.1轻重稀土球化剂对厚大断面球墨铸铁微观组织的影响143
7.3.2轻重稀土球化剂对厚大断面球墨铸铁力学性能的影响145
7.3.3轻重稀土球化剂对厚大断面球墨铸铁断口的影响147
7.4Mn对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响150
7.4.1Mn对厚大断面球墨铸铁石墨形态的影响151
7.4.2Mn对厚大断面球墨铸铁微观组织的影响154
7.4.3Mn对厚大断面球墨铸铁常规力学性能的影响157
7.4.4Mn对厚大断面球墨铸铁断裂韧性的影响159
7.4.5Mn对厚大断面球墨铸铁断口的影响161
7.5石墨形态对厚大断面球墨铸铁断裂韧性的影响165
7.6厚大断面球墨铸铁断裂韧性与常规力学性能的关系166
第8章厚大断面球墨铸铁断裂的微观机理169
8.1厚大断面球墨铸铁中蠕虫状石墨对断裂过程的影响及其微观机理169
8.2厚大断面球墨铸铁中团絮状石墨对断裂过程的影响及其微观机理171
8.3厚大断面球墨铸铁中球状石墨对断裂过程的影响及其微观机理173
8.4厚大断面球墨铸铁中不同基体组织对断裂过程的影响及其微观机理175
8.5厚大断面球墨铸铁的断裂机理177
8.5.1厚大断面球墨铸铁石墨形态与裂纹萌生及扩展关系模型177
8.5.2厚大断面球墨铸铁基体组织与裂纹萌生及扩展关系模型181
参考文献183