中國(guó)古代的鑄鐵，在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期里含硅量都偏低，在約2000年前的西漢時(shí)期，中國(guó)鐵器中的球狀石墨，就已由低硅的生鐵鑄件經(jīng)柔化退火的方法得到。這是中國(guó)古代鑄鐵技術(shù)的重大成就，也是冶金史上的奇跡。球墨鑄鐵以其優(yōu)良的性能，在使用中有時(shí)可以代替昂貴的鑄鋼和鍛鋼，在機(jī)械制造工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。冶金行業(yè)過(guò)去一直認(rèn)為球墨鑄鐵是英國(guó)人于1947年發(fā)明的。西方某些學(xué)者甚至聲稱，沒(méi)有現(xiàn)代科技手段，發(fā)明球墨鑄鐵是不可想象的。1981年，中國(guó)球鐵專家采用現(xiàn)代科學(xué)手段，對(duì)出土的513件古漢魏鐵器進(jìn)行研究，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)斷定漢代中國(guó)就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有關(guān)論文在第科技史大會(huì)上宣讀，轟動(dòng)了鑄造界和科技史界。冶金史專家于1987年對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證后認(rèn)為：古代中國(guó)已經(jīng)摸索到了用鑄鐵柔化術(shù)制造球墨鑄鐵的規(guī)律，這對(duì)冶金史作重新分期劃代具有重要意義。
近日，公司接到一份出口意向訂單，急需數(shù)噸Φ400mm水平連鑄鑄鐵型材。這已超出了Φ360mm超大規(guī)格生產(chǎn)能力范圍，工藝完全不同，設(shè)備完全不匹配，公司從來(lái)沒(méi)有嘗試過(guò)。、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮激流澎湃，不乏弄潮兒向濤搏擊。經(jīng)理牛曉宇抓住市場(chǎng)有利時(shí)機(jī)，毫不猶豫接受了挑戰(zhàn)。他集中班子成員和技術(shù)骨干，成立專項(xiàng)攻關(guān)小組，認(rèn)真研究討論，歸納工藝要點(diǎn)，制定生產(chǎn)方案。由于生產(chǎn)線能力有限，一系列設(shè)備均需擴(kuò)容、改造，加上客戶要求一周內(nèi)完成任務(wù)，這無(wú)疑成為一項(xiàng)寵大而艱巨的工程。說(shuō)干說(shuō)干。在攻關(guān)組組長(zhǎng)、經(jīng)理牛曉宇的帶領(lǐng)下，攻關(guān)組成員、生產(chǎn)副經(jīng)理王茂榮和連鑄車間主任王建衛(wèi)及相關(guān)人員立馬投入戰(zhàn)斗。按照方案，首先是結(jié)晶器模具工藝改造，設(shè)計(jì)加工Φ400mm引頸頭；其次是鐵水液面、拉拔澆注和水溫控制；然后是生產(chǎn)線裝備改造，特別是牽引機(jī)牽引能力的調(diào)配。

工業(yè)化試驗(yàn)結(jié)果表明:采用喂線工藝生產(chǎn)FCD700球墨鑄鐵凸輪軸時(shí),鑄件球化率、石墨球尺寸等級(jí)等參數(shù)都優(yōu)于原沖入法工藝,且鑄件力學(xué)性能的穩(wěn)定性得到很大改善,球化處理效果穩(wěn)定,重現(xiàn)性好;喂線技術(shù)工藝對(duì)鐵水增硅量小,可大量使用回爐料,降低了生產(chǎn)成本,并能靈活調(diào)整氣壓澆注機(jī)內(nèi)鎂殘量的波動(dòng);同時(shí)喂線處理工藝在很大程度上了球化作業(yè)時(shí)煙氣對(duì)環(huán)境的影響和污染,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
分析了低碳鐵水中的元素與孕育劑中的元素對(duì)低碳球鐵球化與性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)SX變質(zhì)劑處理后的低碳鐵水可以獲得細(xì)小、分布較廣的石墨球，低碳球鐵的綜合性能不低于傳統(tǒng)球鐵，在鑄態(tài)下就可以達(dá)到QT700-2的水平。但成本卻大為降低。 低碳球鐵在鑄態(tài)下的抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，沖擊韌性可達(dá)20J／cm~其中石墨球直徑在5～20基體以珠光體為主，有少量的鐵素體與滲碳體。對(duì)低碳球鐵的強(qiáng)化與韌化做了初步的分析研究，認(rèn)為低碳球鐵的韌化處理具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。在掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)上觀察石墨球，與傳統(tǒng)石墨球相比低碳球鐵的石墨球呈細(xì)小點(diǎn)狀分布，球墨中心聚集有較多的球化元素而在邊緣處分布有反球化元素。石墨球中心存在有氧化 【摘要 一 物、硫化物以及氮化物等組成的復(fù)雜的化合物，經(jīng)分析 認(rèn)為它們是球狀石墨形核的有效核心。后提出進(jìn)一步 改善低碳球鐵性能的建議。

開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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