一种预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的方法

摘要

本发明一种预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的方法，涉及应用热分析法通过测试材料的状态来测试材料，通过计算机测控系统对过共晶成分蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化进行记录并绘制出冷却曲线，该冷却曲线经过微分处理得到微分曲线，进一步计算得出该铁水的蠕化率，由此预测出该铁水的蠕化效果，克服了现有技术均尚不能预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的缺陷。

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及应用热分析法通过测试材料的状态来测试材料，具体地说是一种预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的方法。

背景技术

蠕墨铸铁不但拥有灰铸铁良好的导热性、减震性和铸造性能，而且拥有球墨铸铁强度高和韧性好的优点，同时其耐磨性和抗热疲劳能力均优于这两种材料，具有优良的综合性能。70年代，蠕墨铸铁就开始应用于电机外壳、曲轴驱动箱箱体、制动鼓、钢锭模和大马力柴油机缸盖的制造，以代替高强度灰铁、合金铸铁、可锻铸铁和某些球铁。到二十世纪末，随着汽车工业的发展，人们发现蠕墨铸铁对于生产发动机缸体和缸盖铸件是一个最佳选择，汽车工业的带动使蠕墨铸铁的研究和应用进入一个快速发展新阶段。

生产蠕墨铸铁最大的难点在于其蠕化工艺参数范围太窄，炉料配比、熔炼温度、保温时间、浇注包预热温度、出炉铁水重量、蠕化剂孕育剂成分、铁液包中保温时间、浇注时间的变化和操作工人的工作习惯以及熟练程度都会对最终蠕墨铸铁产品的基体组织造成影响，其力学性能和物理性能波动较大，稳定控制生产难度很大。为了解决这一难题，人们引入了热分析方法，即用热分析设备采集蠕化后铁水冷却过程中的冷却曲线，即“温度-时间”曲线，通过分析冷却曲线对铁水的成分和组织等进行预测，评估出铁水的蠕化状态，指导下一步的矫正措施，从而辅助生产出合格的蠕墨铸铁产品。

在蠕墨铸铁的化学成分中，所含碳当量的百分比值范围是在从亚共晶成分到过共晶成分这个比较宽的范围内变化，但是为了使铁液有良好的铸造性能，高的致密性，低的白口倾向，碳当量的百分比值范围通常采用接近共晶成分或过共晶成分。文献《蠕墨铸铁的生产》[张文和，丁俊，聂富荣..现代铸铁，006，(02):54-55]和《蠕墨铸铁件的生产与质量控制》[徐明.铸造设备与工艺，2009，(03):50-52]都推荐碳当量的百分比值范围选择在蠕墨铸铁的过共晶成分，即碳当量的百分比值范围在4.3％～4.6％。实际调查研究发现，我国的大部分生产蠕墨铸铁的企业当前采用的一些炉前热分析检测蠕墨铸铁蠕化率的方法并不适用于过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的预测，无法满足实际工业生产合格过共晶成分蠕墨铸铁产品的需要。

CN103728333A公开了一种双样杯球铁或蠕铁炉前快速分析方法，是将含有锑的强反球化或反蠕化元素的转移涂料涂覆在一种双型腔分析样杯的一个型腔内表面，将处理完毕的铁液同时浇入两个型腔，检测两个型腔铁水凝固的冷却曲线，并用微分方法找到两个样本中铁液的凝固液相线温度T_L1和T_L2、共晶温度T_E1和T_E2、凝固潜热释放产生的温升△T₁和△T₂，并进行分析对比，计算铁液凝固的蠕化率或球化率，但是，对于冷却曲线上没有明显的液相线温度的过共晶成分蠕墨铸铁的检测，该技术没有给出讨论，因此该方法无法实现预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率。

CN1359428A公布了一种确定要加到铸铁中的变质剂的量的方法，是从铸铁熔池中取出一个试样，该试样凝固时其温度被两个对温度敏感的装置同时记录，一个对温度敏感的装置安排在试样的中部，另一个在容器壁的附近，代表作为时间函数的铸铁熔体的试样温度的冷却曲线被这两个对温度敏感的装置记录下来，然后通过测定熔体试样中部产生的纯热量的时间函数评价这些曲线，以此作为确定必须加到熔体的结构变质剂的量来产生致密石墨铸铁(CGI)。该现有技术评价了在近共晶铸铁熔体中记录的冷却曲线的可能性，虽然适用于亚共晶成分类型铸铁和亚近共晶成分类型铸铁，但是涉及过共晶成分铸铁时，由于这一类型的特征值没有明显的转折点或共晶凝固最低温度的时间变化范围宽，中部的发热曲线不包括任何可探到的峰，因此不适用于预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：一种预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的方法，通过计算机测控系统对过共晶成分蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化进行记录并绘制出冷却曲线，该冷却曲线经过微分处理得到微分曲线，进一步计算得出该铁水的蠕化率，由此预测出该铁水的蠕化效果，克服了现有技术均尚不能预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的方法，具体步骤如下：

第一步，通过计算机测控系统对过共晶成分蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化进行记录并绘制出冷却曲线：

取经过蠕化和孕育处理的蠕墨铸铁铁水浇注到一个炉前热分析温度采集样杯中，该样杯中心设置的一个K型热电偶将样杯中的蠕墨铸铁铁水试样凝固过程时的温度信号转变为电动势信号，通过数据传输线将电动势信号传递到一个计算机测控系统，该计算机测控系统再把电动势信号转换成温度值，然后把蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化记录下来并绘制出冷却曲线；

第二步，确定冷却曲线的类型：

用计算机测控系统对上述第一步所绘制的冷却曲线进行微分，得到冷却曲线的微分曲线，通过检测微分曲线上极大值的个数判断冷却曲线上是否有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL、过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和/或过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，进而判断被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线所属类型如下：对于Ⅰ型曲线，其微分曲线上会有3个极大值分别为MAX1，MAX2，MAX3；对于Ⅱ型曲线，因为其没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL特征点，所以在微分曲线上只有2个极大值MAX2和MAX3，而没有MAX1；对于Ⅲ型曲线，其微分曲线上只有极大值MAX3；因此，当计算机测控系统发现被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的微分曲线上有3个极大值说明该冷却曲线上既有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL又有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，判定该冷却曲线为Ⅰ型曲线；当发现被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的微分曲线上有2个极大值，说明该冷却曲线上没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL，而有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，判定该冷却曲线为该冷却曲线Ⅱ型曲线；当发现被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的微分曲线上只有1个极大值，说明该冷却曲线上既没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL又没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，判定该冷却曲线为Ⅲ型曲线；

第三步，预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

用计算机测控系统确定上述第一步所得的冷却曲线的特征值，若第二步中判定第一步所得的冷却曲线是Ⅰ型曲线，特征值包括△T₁、△T₂、K₁、K₂、TEU、TES、TGU、TGL；若第二步中判定第一步所得的冷却曲线是Ⅱ型曲线，特征值包括△T₁、△T₂、K₁、K₂、TEU、TES、TGU；若第二步中判定第一步所得的冷却曲线是Ⅲ型曲线，特征值包括△T₁、△T₂、K₁、K₂、TEU、TES，其中TEU为过共晶蠕墨铸铁共晶最低温度、TES为过共晶蠕墨铸铁共晶结束温度、TGU为过共晶蠕墨铸铁共晶前奥氏体析出最低温度、TGL为过共晶蠕墨铸铁初生石墨析出温度、△T₁为过共晶蠕墨铸铁共晶再辉、△T₂为过共晶蠕墨铸铁TEU与TES的温度差、K₁为过共晶蠕墨铸铁共晶后期占整个凝固过程的时间比例、K₂为过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU前的凝固占整个凝固过程的时间比例，然后计算机测控系统根据第一步所得的冷却曲线的类型自动选择以下相应公式计算预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

公式(1)：VGR_Ⅰ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES+c₇·TGU+c₈·TGL，

公式(2)：VGR_Ⅱ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES+c₇·TGU，

公式(3)：VGR_Ⅲ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES，

其中，VGR_Ⅰ、VGR_Ⅱ和VGR_Ⅲ分别代表Ⅰ型曲线、Ⅱ型曲线和Ⅲ型曲线所示被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的预测蠕化率；对于Ⅰ型曲线，K₁＝t_TES-TER/t_TES-TGL，K₂＝t_TEU-TGL/t_TES-TGL；对于Ⅱ型曲线，K₁＝t_TES-TER/t_TES-TGU，K₂＝t_TEU-TGU/t_TES-TGU；对于Ⅲ型曲线，K₁＝t_TES-TER/t_TES-TEU，K₂＝0；△T₁＝TER-TEU，△T₂＝TEU-TES；t_TES-TER为TER到TES的时间，t_TES-TGL为TGL到TES的时间，t_TEU-TGL为TGL到TEU的时间，t_TEU-TGU为TGU到TEU的时间，t_TES-TGU为TGU到TES的时间，t_TES-TEU为TEU到TES的时间；c₀为常数，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈为预测公式中各项的系数，c₀和预测公式中各项的系数是通过把蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化记录下来并绘制出的冷却曲线的上述特征值作为自变量，把由快速金相法测得的每条冷却曲线所对应铸件的实际蠕化率作为因变量进行多元线性回归得到的。

上述一种预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的方法，所述炉前热分析温度采集样杯是现有技术CN206002472U公开的炉前热分析温度采集样杯；所述计算机测控系统是由河北工业大学和天津撒布浪斯探测仪器有限公司联合研制的RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统，所述快速金相法和其他操作工艺为本技术领域公知的。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点：

本发明采用计算机测控系统对被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的的冷却曲线进行微分，得到冷却曲线的微分曲线，进而判断被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线所属类型的原理如下：

(1)本发明经过大量实验结果表明，过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线有如下三种类型：

Ⅰ型曲线：共晶度足够大的过共晶蠕墨铸铁，凝固时析出大量的初生石墨，并伴随释放大量潜热，冷却曲线显现出明显的过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL，随着初始石墨的析出，导致其周围贫碳，大量共晶前奥氏体开始形核生长，释放潜热，使冷却曲线回升，产生过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR特征点，随后进入蠕虫状石墨和奥氏体的共晶凝固，这种类型的冷却曲线为Ⅰ型曲线；

Ⅱ型曲线：共晶度稍低的过共晶蠕墨铸铁由于初生石墨产生的潜热小，不足以使冷却曲线产生一个明显的过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL，但随后的共晶前奥氏体的生长产生的潜热依然可以产生过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR特征点，这种类型的冷却曲线识别为Ⅱ型曲线；

Ⅲ型曲线：共晶或者近过共晶成分蠕墨铸铁，相比于前两种类型其共晶度小，虽也产生初生石墨和共晶前奥氏体，但其产生的潜热都不足以使冷却曲线出现共晶前的拐点，即既没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL，也没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR特征点，这种类型的冷却曲线为Ⅲ型曲线；

(2)过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL是过共晶蠕墨铸铁初生石墨析出温度，TGL越大，说明液相线越高，意味着初生石墨量越多。经大量试验研究发现，初生石墨生长的最终形态为球状或者开花状，初生石墨的析出会降低蠕化率，并容易产生石墨漂浮，并导致铸件易产生缩松。

若冷却曲线的微分曲线有极大值MAX1，则MAX1所对应冷却曲线上的温度为过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL值。若微分曲线没有极大值MAX1，则冷却曲线上没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL。

(3)过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU是过共晶蠕墨铸铁共晶前奥氏体析出最低温度，过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR是过共晶蠕墨铸铁共晶前奥氏体析出回升最高温度。过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR的大小也影响着碳原子的扩散及共晶前石墨和奥氏体的生长。

若冷却曲线的微分曲线上有极大值MAX2，则MAX2左边最邻近的微分值为零的点所对应的温度为过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU，MAX2右边最邻近的微分值为零的点所对应的温度为过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，若微分曲线没有极大值MAX2，则冷却曲线上没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU或者过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR。

(4)过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU是过共晶蠕墨铸铁共晶的最低温度，过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TER是过共晶蠕墨铸铁共晶的最高温度。当普通灰铸铁共晶凝固时，片状石墨尖端深入液相，领先于共晶奥氏体。碳原子在液相中的扩散速度比在奥氏体中快20倍，石墨快速生长导致在其周围贫碳，又促进奥氏体快速生长，共晶需要较小的驱动力，所以过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU较高。当球墨铸铁共晶凝固时，球状石墨被奥氏体壳包围，石墨球的长大需要碳原子穿过奥氏体壳而富集到石墨球表面，但是碳原子在奥氏体中的扩散速度很慢，所以共晶生长速度也相对较慢，释放的结晶潜热小，所以过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU低，共晶再辉△T1小。对于蠕墨铸铁共晶，共晶石墨开始呈小球状，所以其过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU与球墨铸铁相当，接下来石墨畸变长成蠕虫状，并以类似于片状石墨的特征快速生长，释放大量潜热，使过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TER升高，因而共晶再辉△T1增大。因此，对于蠕墨铸铁来讲，不同的蠕化率也意味着有相应不同的过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU、过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TER和共晶再辉△T1，△T₁＝TER-TEU。

MAX3左边最邻近的微分值为零的点所对应的温度为过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU，MAX3右边最邻近的微分值为零的点所对应的温度为过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TER。

过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TES是共晶结束温度，冷却曲线的微分曲线上MAX3之后的极小值所对应的温度为TES。

(5)研究灰铸铁过冷时发现，当铁液凝固到最后其温度低于过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU时，会在液相中再次形核，这一阶段过冷度较大，石墨形核生长会带来一定的高球化率风险，即△T₂＝TEU-TES的大小会影响到过共晶蠕墨铸铁的蠕化率。

(6)K₁是过共晶蠕墨铸铁共晶后期占整个凝固过程的时间比例。球状石墨越多，共晶后期碳原子扩散越慢，试样的散热也越慢，共晶后期持续时间越长。K₂是过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU前的凝固占整个凝固过程的时间比例。过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU前的凝固阶段消耗了较多的碳，生成的石墨长成球状或开花状，降低了蠕化率，并且共晶后期收缩倾向大，铸件易产生缩松。

对于Ⅰ型曲线，有明显的过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL特征点，过共晶蠕墨铸铁共晶后期占整个凝固过程的时间比例K₁＝t_TES-TER/t_TES-TGL，过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU前的凝固占整个凝固过程的时间比例K₂＝t_TEU-TGL/t_TES-TGL；对于Ⅱ型曲线，没有明显的过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL特征点，K₁＝t_TES-TER/t_TES-TGU，K₂＝t_TEU-TGU/t_TES-TGU；对于Ⅲ型曲线，过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU之前曲线上没有拐点，K₁＝t_TES-TER/t_TES-TEU，K₂＝0。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的进步：

(1)本发明方法通过计算机测控系统对过共晶成分蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化进行记录并绘制出冷却曲线，该冷却曲线经过微分处理得到微分曲线，进一步计算得出该铁水的蠕化率，由此预测出该铁水的蠕化效果，克服了现有技术均尚不能预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率的缺陷。

(2)本发明方法能够对过共晶的蠕墨铸铁进行智能识别，预测出过共晶成分蠕墨铸铁的蠕化效果。该方法快速和准确，计算出的蠕化率误差不超过±5％，可帮助提高蠕墨铸铁生产的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明方法的流程示意框图。

图2是本发明实施例1中的蠕墨铸铁铁水的冷却曲线-Ⅰ型曲线和相应的微分曲线。

图3是本发明实施例2中的蠕墨铸铁铁水的冷却曲线-Ⅱ型曲线和相应的微分曲线。

图4是本发明实施例3中的蠕墨铸铁铁水的冷却曲线-Ⅲ型曲线和相应的微分曲线。

图5(a)是本发明实施例1制得的蠕墨铸铁玻璃模具铸件的本体金相照片。

图5(b)是本发明实施例2制得的蠕墨铸铁活塞环铸件的本体金相照片。

图5(c)是本发明实施例3制得的蠕墨铸铁玻璃模具铸件的本体金相照片。

具体实施方式

图1所示实施例表明，本发明方法的流程是：计算机测控系统绘制出冷却曲线→确定冷却曲线的类型，包括Ⅰ型曲线、Ⅱ型曲线和Ⅲ型曲线→预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率，计算公式分别为：

公式(1)：VGR_Ⅰ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES+c₇·TGU+c₈·TGL，

公式(2)：VGR_Ⅱ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES+c₇·TGU，

公式(3)：VGR_Ⅲ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES。

进一步说明：VGR_Ⅰ、VGR_Ⅱ和VGR_Ⅲ分别代表Ⅰ型曲线、Ⅱ型曲线和Ⅲ型曲线所示被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的预测蠕化率，TEU为过共晶蠕墨铸铁共晶最低温度，TES为过共晶蠕墨铸铁共晶结束温度，TGU为过共晶蠕墨铸铁共晶前奥氏体析出最低温度，TGL为过共晶蠕墨铸铁初生石墨析出温度，△T₁为过共晶蠕墨铸铁共晶再辉，△T₂为过共晶蠕墨铸铁TEU与TES的温度差，K₁为过共晶蠕墨铸铁共晶后期占整个凝固过程的时间比例，K₂为过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TEU前的凝固占整个凝固过程的时间比例，c₀为常数，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈为预测公式中各项的系数。

实施例1

制备过共晶蠕墨铸铁玻璃模具铸件，产品要求蠕化率大于80％。

第一步，通过计算机测控系统对过共晶成分蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化进行记录并绘制出冷却曲线：

取经过蠕化和孕育处理的蠕墨铸铁铁水浇注到一个CN206002472U所公开的炉前热分析温度采集样杯中，该样杯中心设置的一个K型热电偶将样杯中的蠕墨铸铁铁水试样凝固过程时的温度信号转变为电动势信号，通过数据传输线将电动势信号传递到一个计算机测控系统RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统，该计算机测控系统再把电动势信号转换成温度值，然后把蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化记录下来并绘制出冷却曲线，冷却曲线如图2所示；

第二步，确定冷却曲线的类型：

用计算机测控系统-RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统对上述第一步所绘制的冷却曲线进行微分，得到冷却曲线的微分曲线，用上述计算机测控系统发现被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的微分曲线上有3个极大值分别为MAX1，MAX2，MAX3，说明该冷却曲线上既有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL又有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，进而判断被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的上述第一步得到的冷却曲线所属类型为Ⅰ型曲线；

第三步，预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

用计算机测控系统-RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统检测上述第一步所述冷却曲线的特征值,包括TGL、TGU、TGR、TEU、TER、TES、△T₁、△T₂、K₁、K₂，其结果如表1和表2所示，通过多元线性回归得到的预测蠕化率公式中常数c₀＝108.946，各项的系数，c₁＝24.765、c₂＝-25.272、c₃＝24.186、c₄＝-57.693、c₅＝-0.062、c₆＝1.322、c₇＝-0.034、c₈＝-0.123，

再用以下公式计算预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

公式(1)：VGR_Ⅰ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES+c₇·TGU+c₈·TGL

经计算机测控系统由此计算得出蠕化率为81％。经检验，浇铸的蠕墨铸铁玻璃模具铸件本体蠕化率为82％，满足产品要求。

图2是本实施例中的蠕墨铸铁铁水的冷却曲线-Ⅰ型曲线和相应的微分曲线，说明共晶度足够大的过共晶蠕墨铸铁，凝固时析出大量的初生石墨，并伴随释放大量潜热，曲线显现出明显的拐点TGL。随着初始石墨的析出，导致其周围贫碳，大量共晶前奥氏体开始形核生长，释放潜热，使曲线回升，产生TGU和TGR特征点，随后进入蠕虫状石墨和奥氏体的共晶凝固。

图5(a)是本实施例制得的蠕墨铸铁玻璃模具铸件的本体金相照片，其蠕化率为82％，图中大球状和开花状石墨为初生石墨，因该蠕墨铸铁共晶度较大，所以尺寸较大。

实施例2

制备过共晶蠕墨铸铁活塞环，产品要求蠕化率大于80％。

第一步，通过计算机测控系统对过共晶成分蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化进行记录并绘制出冷却曲线：

取经过蠕化和孕育处理的蠕墨铸铁铁水浇注到一个CN206002472U所公开的炉前热分析温度采集样杯中，该样杯中心设置的一个K型热电偶将样杯中的蠕墨铸铁铁水试样凝固过程时的温度信号转变为电动势信号，通过数据传输线将电动势信号传递到一个计算机测控系统RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统，该计算机测控系统再把电动势信号转换成温度值，然后把蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化记录下来并绘制出冷却曲线，冷却曲线如图3所示；

第二步，确定冷却曲线的类型：

用计算机测控系统-RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统对上述第一步所绘制的冷却曲线进行微分，得到冷却曲线的微分曲线，用上述计算机测控系统发现被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的微分曲线上只有2个极大值MAX2和MAX3，而没有MAX1，说明该冷却曲线上没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL，而有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，进而判断被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的上述第一步得到的冷却曲线所属类型为Ⅱ型曲线；

第三步，预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

用计算机测控系统-RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统检测上述第一步所述冷却曲线的特征值,包括TGU、TGR、TEU、TER、TES、△T₁、△T₂、K₁、K₂，其结果如表1和表2所示，通过多元线性回归得到的预测蠕化率公式中常数c₀＝-66.332，各项的系数，c₁＝19.367、c₂＝-31.641、c₃＝20.379、c₄＝-42.268、c₅＝-0.037、c₆＝1.562、c₇＝-0.025，

再用以下公式计算预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

公式(2)：VGR_Ⅱ＝c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES+c₇·TGU

经计算机测控系统由此计算得出蠕化率为89％。浇铸的蠕墨铸铁活塞环本体蠕化率为86％，满足产品要求。

图3是本实施例中的蠕墨铸铁铁水的冷却曲线-Ⅱ型曲线和相应的微分曲线，显示共晶度稍低的过共晶蠕墨铸铁凝固时初生石墨产生的潜热少，不足以使冷却曲线产生一个明显的TGL拐点。

图5(b)是本实施例制得的蠕墨铸铁活塞环铸件的本体金相照片，其蠕化率为82％，图中较大的球状石墨为初生石墨，因其共晶度不够大，所以初生石墨没有长成像图5(a)一样的大球状或开花状。

实施例3

制备过共晶蠕墨铸铁玻璃模具铸件，产品要求蠕化率大于80％。

第一步，通过计算机测控系统对过共晶成分蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化进行记录并绘制出冷却曲线：

取经过蠕化和孕育处理的蠕墨铸铁铁水浇注到一个CN206002472U所公开的炉前热分析温度采集样杯中，该样杯中心设置的一个K型热电偶将样杯中的蠕墨铸铁铁水试样凝固过程时的温度信号转变为电动势信号，通过数据传输线将电动势信号传递到一个计算机测控系统RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统，该计算机测控系统再把电动势信号转换成温度值，然后把蠕墨铸铁铁水温度随时间的变化记录下来并并绘制出冷却曲线，冷却曲线如图4所示；

第二步，确定冷却曲线的类型：

用计算机测控系统-RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统对上述第一步所绘制的冷却曲线进行微分，得到冷却曲线的微分曲线，用上述计算机测控系统发现被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的微分曲线上只有1个极大值MAX3，说明该冷却曲线上既没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGL又没有过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGU和过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线的拐点TGR，进而判断被检测过共晶蠕墨铸铁铁水的上述第一步得到的冷却曲线所属类型为Ⅲ型曲线；

第三步，预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

用计算机测控系统-RT-2009型蠕墨铸铁智能在线测控系统检测上述第一步所述冷却曲线的特征值,包括TEU、TER、TES、△T₁、△T₂、K₁、K₂，其结果如表1和表2所示，通过多元线性回归得到的预测蠕化率公式中常数c₀＝87.337，各项的系数，c₁＝7.543、c₂＝-38.349、c₃＝18.361、c₄＝0、c₅＝-0.124、c₆＝1.717，

再用以下公式计算预测过共晶成分蠕墨铸铁蠕化率：

公式(3)：VGR_Ⅲ＝c₀+c₁·△T₁+c₂·△T₂+c₃·K₁+c₄·K₂+c₅·TEU+c₆·TES

经计算机测控系统由此计算得出蠕化率为93％。。经检验，浇铸的蠕墨铸铁玻璃模具铸件本体蠕化率为90％，满足产品要求。

图4是本实施例中的蠕墨铸铁铁水的冷却曲线-Ⅲ型曲线和相应的微分曲线，显示共晶或者近过共晶成分蠕墨铸铁凝固时虽也产生初生石墨和共晶前奥氏体，但其产生的潜热都不足以使冷却曲线出现共晶前的拐点。

图5(c)是本实施例制得的蠕墨铸铁玻璃模具铸件的本体金相照片，其蠕化率为90％，因其是近共晶成分，所以金相中看不到明显的初生石墨存在。

表1.过共晶蠕墨铸铁铁水的冷却曲线中各个特征值的物理意义一览

表2.各个实施例所检测出特征值的结果

上述实施例中，所述快速金相法和其他操作工艺为本技术领域公知的。