開發(fā)新型高性能球墨鑄鐵中大型沖壓件模具材料來(lái)替代鍛造合金鋼及其它高合金鑄鐵等沖壓件模具材料。在消失模工藝條件下通過(guò)向普通球墨鑄鐵中加入Cu、Sb元素的方法制備了度合金化球墨鑄鐵,并采用Procast軟件對(duì)中大型沖壓件模具充型過(guò)程進(jìn)行模擬。系統(tǒng)研究了Cu、Sb元素對(duì)球墨鑄鐵的觀組織和性能的影響規(guī)律。組織觀察表明,隨著Cu含量的增加,珠光體含量增加。當(dāng)Cu含量一定時(shí),隨著Sb含量的增加,珠光體含量進(jìn)一步增加。機(jī)械性能測(cè)試表明,Cu、Sb合金化元素能夠明顯地提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能,但導(dǎo)致延伸率略有下降。 采用該種新材料結(jié)合消失模鑄造技術(shù)開發(fā)研制了大型球墨鑄鐵沖壓件模具毛坯,實(shí)現(xiàn)了大型沖壓件模具的一次近終成型。
   該工藝具有成本較低、毛坯尺寸精度高、環(huán)保特性好、鑄造效率高等特點(diǎn),開創(chuàng)了消失模鑄造工藝新的應(yīng)用領(lǐng)域。 在消失模工藝條件下,采用BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)建立了Cu、Sb合金化球墨鑄鐵合金成分與觀組織及性能之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好,該模型具有正確性和一定的實(shí)用性。 采用Procast軟件對(duì)轎車頂蓋模具在消失模工藝下充型過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:該材料在消失模工藝條件下,采用雙側(cè)澆注系統(tǒng)時(shí),當(dāng)真空負(fù)壓值為0.07MPa,澆注溫度為1450℃,可以獲得優(yōu)質(zhì)無(wú)缺陷的模具鑄件,模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相吻合。 采用本研究所開發(fā)的新型度球墨鑄鐵材料,在消失模工藝下研制了多種中大型沖壓件模具,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證具有良好的機(jī)械性能,抗拉強(qiáng)度大于710MPa,硬度可達(dá)230-280HB,延伸率可達(dá)3-5%,基體中珠光體含量大于90%,經(jīng)無(wú)損探傷測(cè)試,模具鑄件無(wú)縮孔,符合中大型沖壓件模具的性能要求,完全能夠代替國(guó)外產(chǎn)品

 因鑄造行業(yè)屬于一般競(jìng)爭(zhēng)工業(yè)，市場(chǎng)要素競(jìng)爭(zhēng)充分，所以一般市場(chǎng)價(jià)格不存在暴利。連鑄鑄鐵型材受其工藝特點(diǎn)影響，各規(guī)格成本差異較大。比如4直徑40以下特別30以下，成本每噸要增加2000多元，而大于250的同樣也會(huì)隨著直徑的增加單噸成本增加。所以目前我們對(duì)外簡(jiǎn)單報(bào)價(jià)7500每噸，其默認(rèn)是指常用規(guī)格的批量采購(gòu)價(jià)格。
  鑄鐵型材是指由水平連鑄工藝生產(chǎn)的相對(duì)于傳統(tǒng)砂型鑄造而言的鑄鐵材料，因其采用連續(xù)鑄造拉拔而成，溫度、壓力穩(wěn)定可控，所以形成了致密度也穩(wěn)定，了氣孔，同時(shí)其采用石墨模具，杜絕了夾砂砂眼等鑄造缺陷。近十年來(lái)，鑄鐵型材以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)逐步替代部分傳統(tǒng)的砂鑄產(chǎn)品。
  水平連鑄鑄鐵型材在人們逐漸認(rèn)識(shí)和接受過(guò)程中形成了各種不同的稱謂：鑄鐵板、鑄鐵棒、鑄鐵條料、鑄鐵棒料等。根據(jù)材質(zhì)不同分為球墨鑄鐵、灰口鑄鐵和合金鑄鐵，于是延伸出簡(jiǎn)稱：球鐵棒、灰鐵棒、球鐵型材、灰鐵型材、球鐵板、灰鐵板等。在平時(shí)口語(yǔ)交流中很少有人規(guī)范的稱呼：球墨鑄鐵型材、球墨鑄鐵棒料或灰口鑄鐵型材、灰口鑄鐵棒料。

通過(guò)大量實(shí)踐，對(duì)于HT2HT300等度灰鑄鐵來(lái)說(shuō)，廢鋼左右強(qiáng)度、生鐵影響組織。高比例廢鋼（尤其是船板）與高比例回爐料（澆冒口、廢鑄件、鐵屑）搭配，合成灰鐵的廢加入量不宜超過(guò)50%;高比例廢鋼（尤其是船板）與含硫磷高的生鐵搭配;回爐料超過(guò)40%（澆冒口、廢鑄件、鐵屑。配料優(yōu)化組合（%）組成生鐵廢鋼回爐料配比A4030配比B3040配比C2040配比D205030錳硫含量需要提高硬度時(shí)錳的含量可達(dá)1.0－1.2%，但不要求相應(yīng)提高硫的含量（關(guān)于灰鐵中的硫含量，另行分析）。
某公司為了節(jié)約成本，多用廢鋼，在兩個(gè)月內(nèi)試制合成高牌號(hào)灰鑄鐵，廢鋼用量一度達(dá)60%，有一段時(shí)間除加入廢鋼外另加回爐料和少量鐵屑，初質(zhì)量不錯(cuò)，但一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)鑄件批量縮孔、縮松和有白色硬斑，并且持續(xù)不斷越來(lái)越嚴(yán)重。此缺陷成因：初步判斷是鐵水中MnS的含量過(guò)高而引起的鑄件顯縮孔、縮松，MnS富集形成白色硬斑。這是由于高牌號(hào)灰鐵HT300成分要求Mn含量較高（1%左右），加之廢鋼自身錳也高（船板中的16錳鋼含Mn在1.6%），而廢鋼中的S以及回爐鐵（包括鐵屑）中的S和錳反應(yīng)產(chǎn)生的MnS在爐料中的積累達(dá)到一定程度，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)量，從而產(chǎn)生上述缺陷。為了減少鐵水中的MnS含量，一般用加入一定量的優(yōu)質(zhì)新生鐵（低S低Mn）來(lái)調(diào)整，另外提高孕育效果，可使MnS細(xì)化，減弱其不良影響。廢鋼加入量過(guò)大時(shí)，由于廢鋼熔點(diǎn)在1530度左右，而生鐵和回爐料的熔點(diǎn)只是1230度左右，多用廢鋼增加了電耗，加大了鐵水的過(guò)冷傾向，還吸附大量的氮?dú)?，一般?lái)說(shuō)合成鑄鐵工藝并不適用于灰鑄鐵，而比較適用于球鐵。