以双金属离心环形铸坯直接辗扩成形双金属环形零件是一种短流程、全新的工艺技术和理念,它节约了能源,减少材料的浪费,提高生产效率,有利于环境保护。该工艺对环坯的质量要求较高,其性能的好坏直接关系到后续辗扩件成形的质量。本文以外层为40Cr,内层为Q345的双金属环件为研究对象,用Flow-3D模拟双金属环件的离心铸造过程,根据不同的工艺参数对环坯成形的影响,优化工艺参数。然后用所得的参数做实际铸造,取样实验验证。本课题主要的研究内容及取得的成果如下:对外层进行充型模拟,发现转速越快,螺距越小,偏心距越小。浇注速度越大,布型速率越快,形成的铸件表面越均匀、光滑。浇口距管一端的距离与整个管长的比值为0.4时,金属液几乎朝两个方向同时流动,加快布型速率。提高浇注温度对短管的布型速率没有明显影响。最终获得浇注外层金属优化的工艺参数为:转速800r/min,浇注速度为5770g/s,浇注温度为1560℃,预热温度为250℃,浇口距管一端的距离与整个管长的比值为0.4。对内层金属进行充型模拟,发现外层金属的冷却温度和内层金属液的浇注温度对双金属环件的结合界面影响很大。如果温度过低,会使界面无法实现冶金结合,导致结合效果较差。如果温度过高会使界面处出现混流现象,导致内层材料稀释和外层材料减薄,影响铸件的质量。最终得出当外层冷却温度为1350℃时,浇注1580℃的内层金属。此时浇点处的温度熔融区有6.5mm,端点处的温度熔融区有4mm。对铸造铸坯取样,做拉伸实验,硬度测试以及金相组织观察等,发现结合层的硬度在40Cr和Q345之间。进行金相组织观察,发现外层金属与内层金属之间有明显的物理界限,没有产生混流现象,过渡层也没有出现裂纹和气孔。做拉伸实验发现最终断裂的地方不在中间结合层,在Q345一侧,表明结合层结合良好,证明模拟获得的参数能够浇注出质量良好的环坯。通过研究,获得高质量的40Cr/Q345双金属环坯,为后续直接辗扩成形40Cr/Q345双金属环形零件奠定了良好的基础。