MAGMAIRON帮助文件翻译资料.docx
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MAGMAIRON帮助文件翻译资料
目录
1Introduction
2Theory
2.1热物理数据
2.2合金成分
2.3灰铸铁仿真
2.3.1共晶核
2.3.2石墨形态-层状石墨
2.3.3灰铁和白口铁的凝固
2.3.4固态转变
2.3.5硬度和材料特性
2.3.6弹性模量-杨氏模量
2.4球墨铸铁仿真
2.4.1石墨形核
2.4.2球墨铸铁固态转变（共析转变）
2.4.3球墨铸铁的珠光体分解
2.4.4机械性能
2.4.5弹性模量-杨氏模量
2.5蠕墨铸铁仿真
2.6铸铁收缩和疏松的形成
2.6.1凝固收缩
2.6.2砂型/芯子的变形
2.6.3疏松形成和压力特性
2.6.4石墨聚集因子
2.6.5疏松级别模拟的说明
3HowtoUseMAGMAiron
3.1概述
3.2MAGMA数据库
3.2.1铸铁数据集
3.2.2一般参数
3.2.3铸铁成分
3.2.4铸铁类型/石墨种类
3.2.5型砂成分
3.2.6金相照片数据/单位面积形核数/铁素体、珠光体分布形核数
3.3仿真
3.3.1概述
3.3.2窗口——铸铁
3.3.3铸铁模拟菜单
3.4结果演示/后处理
3.4.1结果-概述
3.4.2金相照片等——球墨铸铁的微观结构
3.4.3单位系统
4小结-怎么办
4.1铸铁的具体数据
4.2项目定义
4.3几何建模
4.4仿真设置
4.5结果显示
4.6其他信息
1Introduction介绍
MAGMAiron是微观建模软件，可以模拟凝固、固相转变及在铸铁中凝固中相关的物理现象。
MAGMAiron是一个附加的模块，可以模拟灰铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁的凝固过程和固态相变过程。
冶金质量、工艺条件对铸铁合金的性能有很大的影响。
微观组织和铸件的力学性能不仅取决于铸造的流动过程，而且还由以下下参数决定：
1）合金成分、2）金属处理、3）微量元素和杂质、4）熔炼炉、钢包金属液的处理（除氧、镁处理）5）孕育材料的类型和数量6）孕育法
析出相的晶粒长大动力学和冷却条件决定了实际的微观组织的形成，因此必须考虑凝固、疏松和固态相变过程，它们共同影响铸铁的机械性能。
MAGMAiron使用全面的物理模型来预测铸件质量。
MAGMAiron是一个功能强大的工具，专门用于铸造设计、模型布置和工艺优化。
模型从文献资料和实用材料数据中提取。
然而，在铸铁铸造过程中，冶金、微观结构和机械性能是复杂的问题，常常是靠经验。
2理论
2.1热物理数据
MAGMASOFT标准模块中，凝固模拟是通过在数据库中增加一个固定的温度差（ΔT）的凝固潜热（ρCp）。
ΔT为液相和固相之间的温度差。
目前根据液-固质量百分比计算熔化潜热的大小及影响，同时热容量、导热系数和其他所有热物理数据也计入其中。
另一方面，凝固潜热和固态相变的程度根据实际预测的各阶段由内部程序计算，沉淀强化阶段也被考虑当中。
固液区域影响液态、固态的热容大小。
2.2合金成分
合金成分应该是熔融在铁水中的合金元素。
总金额合金元素不应超过一定程度。
对大多数铸铁合金，碳、硅成分在以下范围内。
表2-1给出建议的成分范围。
表2-1合金元素的最大成分
Element
Recommendedcompositionrange%
C
3-4.3
Mg
0-0.05
Si
1.5-4
P
0-0.2
S
0-0.1
Cr
0-1.0（x）
Mn
0-1.0（x）
Ni
0-1.0（x）
Cu
0-1.0（x）
Mo
0-1.0（x）
Sn
0-0.2（x）
Ce
0-0.05
Sb
0-0.04
N
0-100ppm（x）
标记x的元素的成分总和不应大于2%。
合金的化学成分影响其熔化和凝固过程。
可以计算凝固的灰铸铁、球墨铸铁和白口铸铁的共晶温度；计算初生析出和共晶析出过程。
石墨的析出用杠杆规则进行计算。
其他元素的析出，扩散率较低，使用修改后的Scheil-segregation方程计算。
奥氏体按照相图进行析出。
2.3灰铸铁模拟
2.3.1共晶体形核
灰铸铁的共晶体形核对凝固模拟、疏松形成、微观组织和机械性能的的模拟很重要。
白口共晶体在实际凝固过程中不该产生，为了避免白口共晶体的存在，设置合适含量的共晶核对凝固过程模拟是非常重要的。
如果A值太小，白口共晶体可能产生，其防止了成分的析出，疏松程度严重，机械性能降低。
孕育显著地影响形核率。
在铸铁中，石墨的形核是异质体形核，如必须在第二相粒子、基体、氧化质点等类似点。
在某一温度下活化的晶核数量，用形核公式表示，是由一些形核常数所决定。
孕育导致的石墨形核的基本公式如下：
Nν=单位体积（mm3）共晶核数
A=形核常数
ΔT=过冷度
B=指数
在MAGMAiron模块中，A常数采用默认的值，'fail'，'good'和'verygood'三种孕育方式获得对应的A该值。
另外，在MAGMAiron模块中根据孕育方式和孕育操作可以更改或修改这些参数。
一定的过冷度可以激活一定数量石墨形核，如果温度更低，则更多数量的石墨形核被激活。
如果温度升高，新的形核过程停止，现有激活的形核过程也停止。
凝固结束过程中，这些形核能逐渐被激活，但对合金和铸件的热行为影响甚微。
然而，该过程影响了疏松的形成。
用户通过这个参数'graphiteprecipitation'的设置将该影响计入考虑。
2.3.2石墨形态-片状石墨
灰铸铁共晶体生长速率和相应的形态受扩散控制，由温度决定。
根据过冷量，即当前熔体成分的共晶温度与形核温度的差值，生长形态可分为A、D型石墨。
较低过冷度时，以非耦合增长方式生长，形成A型片状石墨。
小于一定的过冷度时，将以耦合方式生长，生长速度增加。
这导致更细的片状石墨形态，生成D型石墨。
2.3.3灰口铁和白口铁的凝固
Thecementitewillnotdissolveifthetemperatureexceedsthemetastableeutectictemperature.
当合金在冷却过程中温度降到共晶温度，形核并生长，生成灰口铁。
如果温度继续冷却到亚稳定的温度，生成白口铁。
如果有新的形核析出渗碳体，白口铁能从熔体中直接析出长大，并与灰口铁的生成互相竞争。
灰口铁和白口铁的微观组织能同时发生。
如果温度超过亚共晶温度，渗碳体不会分解。
2.3.4固相转变
灰铸铁的固态相变，程序假设已全部生成珠光体结构。
珠光体的增长速率根据亚稳相图和合金成分计算共析体的过冷度而得。
珠光体的粗细程度依赖于晶核长大温度，因此非常依赖冷却速度（热性能和传热系数）。
2.3.5硬度和材料特性
灰铸铁的硬度值计算根据初生奥氏体的析出量和合金元素对珠光体片间距的影响而得。
珠光体中其它合金元素对铁素体的固溶强化也被考虑其中。
固相转变过程中的冷却速度对珠光体的硬度非常重要。
因此，在模拟时，建议使用已知、最了解的模具和芯子材料的传热和材料数据。
可以通过测试简单形状铸件的冷却速度，与模拟结果进行对比。
2.3.6弹性模量-杨氏模量
Theresultofthemoduluscalculationdependsontheamountandshapeofthegraphiteinthemicrostructure.AsnoferriteisallowedtogrowingrayironmodeofMAGMAiron,themoduluswillbeconstantthroughoutthecasting.
弹性模量或杨氏模量也可以计算出来。
模量计算结果根据显微组织中石墨的形状和石墨的量所得。
在MAGMAiron模块中灰铸铁中不允许有铁素体形核生长，因此铸件的模量都是常数。
2.4球墨铸铁仿真
2.4.1石墨核形核（NucleationofGraphiteNodules）
Theformationofdefectsandfinalmechanicalpropertiesofnodular
castironsdependontheprocessofgraphitenodulenucleation.The
numberofnodulesperunitvolumeisdependentonthenucleation
practice,typeofinoculantandfadingtime.Youcanadjusta
nucleationfactorinMAGMAirontorepresenttheseprocessesand
therebymodifytheequationsforthenucleation,dependingonthe
inoculantandtheinoculationpracticeusedinthefoundry.Thebasic
equationhasthesameformasthatforthenucleationofgrayiron
eutectics:
球墨铸铁的缺陷和最终的力学性能取决于石墨核的形核过程。
单位体积形核的数量取决于形核、孕育方式和衰退时间。
通过调整MAGMAiron模块中的形核因子，表示这些过程，从而修改了形核公式，取决于孕育和孕育工艺。
基本方程与灰铸铁共晶体形核方程类似：
Nν=单位体积（mm3）共晶核数
A=形核常数
ΔT=过冷度
B=指数
你可以修改这个常量，是有可能的应用治疗产量高于100％（“窗口”铸铁“）。
从数量和每平方毫米的结节数计算每立方毫米大小结节，考虑结节的大小。
在MAGMAiron模块中，A常数采用默认的值，'fail'，'good'和'verygood'三种孕育方式获得对应的A该值。
可以修改该参数，孕育处理利用率值能大于100%。
单位面积的形核数用单位体积形核数和形核大小计算，将形核的尺寸考虑进去。
Thefunction'RealRealityRealizer'enablesyoutogaininformationaboutthemicrostructuremorphologyaftersolidificationofnodularcastiron.
特别注意：
通过'RealRealityRealizer'功能可以获得球墨铸铁凝固后的微观组织形态信息。
2.4.2球墨铸铁的固相变化（共析转变）
球墨铸铁铸件的组织中，铁素体/珠光体的含量是铁素体、珠光体分别形核、长大互相竞争的结果。
原因是，有两个相转变图，稳定相转变图控制铁素体的形成，亚稳定相转变图控制珠光体的形成。
Itisimportantatthispointtoemphasizetheimportanceofhaving
therightnodulecountsincethediffusionaldistanceforcarbonatoms
arestronglyrelatedtothenodulecountforanycoolingrate.
稳定和亚稳定共析平衡温度主要受硅、铜、锰、锡等元素的影响。
这些元素的析出对稳定和亚稳定共析平衡温度的影响很大。
铁素体的生长在很大程度上受这些元素的影响。
目前，对于固相转变我们建议下面的最大合金添加量：
Si<4.5％，Cu<1.0％，Mn<1％和Ti<0.2％。
重要的是强调的重要性因为碳原子的扩散距离的正确结节计数是密切相关的结节计
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