球墨铸铁凝固显微组织的元胞自动机模拟

本工作建立了模拟以离异共晶方式凝固的球墨铸铁显微组织演化的多相元胞自动机(multi-phase cellular automaton, MCA)模型. 在模型中采用局部溶质平衡法计算石墨和奥氏体的生长动力学, 并在石墨的生长模型中考虑石墨与铁的密度比. 该模型可以模拟出与实验观测相符合的显微组织形貌. 应用该模型模拟分析了石墨与奥氏体的相互作用和竞争生长机制, 讨论了冷却速度对凝固结束时石墨球大小和尺寸分布的影响, 将模拟结果与实验结果进行了比较. 结果表明：奥氏体的析出促进邻近石墨的生长; 奥氏体和石墨两相的生长受碳扩散控制; 当石墨被奥氏体包围后, 生长速度减慢. 此外, 随着冷却速度的增大, 凝固时间缩短, 石墨球平均半径减小, 不同冷速条件下石墨球尺寸分布的变化规律与实验结果吻合.