本文采用物理模拟法,浇注了两个立方体铸件(边长为400mm),其中一个是不加冷铁铸件,另一个是加冷铁铸件,并用热电偶记录这两个件中不同位置的凝固曲线。从这两个件不同位置切取试样,研究冷却速度对厚大断面球铁模拟试块组织及性能的影响。由凝固曲线可见:不加冷铁件心部凝固时间为270min,加冷铁件心部凝固时间为90min,温度梯度较大,冷铁激冷效果良好。研究了冷却速度对石墨形态的影响,发现:在铸件中心线上距表面20mm处,不加冷铁件球化级别为3级,球化率为80%,而加冷铁件此处球化级别为1级,球化率在95%以上。不加冷铁件心部石墨衰退严重,球状石墨不到5%,而加冷铁件此处仍有30%左右的球状石墨。研究了冷却速度对拉伸性能的影响,研究发现:不加冷铁件中心线上距表面20mm处抗拉强度为384MPa,延伸率为7%,断面收缩率为11%,布氏硬度为144HBW,心部抗拉强度为279MPa,几乎没有塑性,布氏硬度为135HBW。加冷铁件中心线上距表面20mm处抗拉强度为406MPa,延伸率为31%,断面收缩率为22.5%,布氏硬度为147HBW,心部抗拉强度为310MPa,延伸率为1%,断面收缩率为2%,布氏硬度为144HBW。可见冷却速度对力学性能影响显著。冷却速度对冲击韧度影响明显,加冷铁件比不加冷铁件同一位置冲击韧度高很多,相差最大的是铸件中心线上距表面20mm处,此处加冷铁件在-60℃、-40℃、-30℃、-20℃、-10℃、0℃和25℃下的冲击韧度分别比不加冷铁件同一位置高 44 J/cm2、52 J/cm2、85.3 J/cm2、100.1J/cm2、106 J/cm2、101J/cm2和97J/cm2。加冷铁件各取样点的韧脆转变温度大多在-40℃到-10℃之间,不加冷铁件各取样点的韧脆转变温度大多在-10℃到0℃之间。