目前獲得度灰鑄鐵主要是通過添加鉻、銅、鉬和鎳等合金元素來實現但是隨著合金價格的提高生產成本不斷增加。為降低生產成本本課題在HT250材質的基礎上采用氮、鈦、鈮對鐵液進行合金化通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗和硬度試驗研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規律。 試驗結果表明含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時試樣的金相組織為A型石墨+細片狀珠光體+少量鐵素體。 反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學性能更為優良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規定的指標。與拉伸性能結果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。 隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加彎曲程度加大石墨端部鈍化對基體的割裂作用減弱；細片狀珠光體含量略有增加珠光體層片間距減小；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大當含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時試樣的抗拉強度和硬度達到大值分別為395MPa和260HBW。當鐵液中含氮量≥0.011%時鑄件表面下開始出現氣孔缺陷。
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從砂芯制作到澆注全流程多工序相關參數與斷軸的關系，確定造成斷軸缺陷的主要因子；采用“BP神經網絡法”建立一套汽車發動機鑄鐵型材斷軸缺陷的診斷模型，并基于此模型研究各項影響因子對缺陷產生的敏感程度；結合實際過程相關參數的波動性獲得過程控制策略，用以指導實際生產鑄鐵型材在重工業中需求量大，被廣泛應用于交通運輸、機床、印刷、農業機械等支柱行業。拉坯工藝參數設置是鑄鐵型材生產中的關鍵環節，設置不合理會導致拉漏、拉斷等生產事故和產生表面裂紋等鑄造缺陷。現有鑄鐵型材生產企業拉坯工藝參數控制技術參差不齊，尚無完整的理論體系。對鼓肚缺陷，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現的，通過實施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現象得到有效。但由于在率次實驗過程中，剛開始生產鑄鐵型材時的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長，使鑄鐵型材在結晶器的停留時間過長，導致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當拉拔參數調整合適時，下凹及鼓肚現象基本消失。反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學性能更為優良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規定的指標。與拉伸性能結果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。其次，利用BP神經網絡的方法，基于網絡的學習機理和實際研究的斷軸缺陷問題，建立起輸入層-單隱含層-輸出層的三層網絡模型，鑄鐵型材對缺陷因子數據進行預處理，隨機地將其劃分為訓練樣本集和測試樣本集。并基于此模型研究了各項影響因子對砂芯質量影響的敏感強弱，鑄鐵型材結合實際過程相關參數的波動性獲得過程控制策略，用以指導實際生產。
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