球墨铸铁离异共晶凝固组织生长模拟

张晛韦^1,2，张红伟^1,2，雷洪^1,2，王强^1,2

1. 东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室2. 东北大学冶金学院

摘 要：采用所开发的微观元胞自动机模型,耦合热力学模型计算获得的凝固路径,将浓度分布、温降与晶体生长相结合,模拟了亚共晶球墨铸铁（Fe-4wt.%C合金）离异共晶组织生长过程。结果表明,奥氏体与石墨生长相互促进,奥氏体晶粒快速包裹石墨,生长形态由枝晶状转为团簇状,石墨晶粒最终孤立分布于奥氏体基体中。等温下仅依靠溶质扩散的奥氏体与石墨生长速度略低于温降和溶质扩散共同作用下数值。二者生长速度随熔体初始过冷度增大均增快;随冷却速率增加均呈线性增长,增幅大致相同。本计算参数范围内,冷却速率对石墨生长速度的影响强度大于熔体初始过冷度。所预测的石墨平均半径与文献实验值相符。研究结果可为控制球墨铸铁凝固组织形貌及性能提供依据。

关键词：球墨铸铁;离异共晶;浓度扩散;晶粒生长;微观元胞自动机法;