開發(fā)新型高性能球墨鑄鐵中大型沖壓件模具材料來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軟件對中大型沖壓件模具充型過程進行模擬。系統(tǒng)研究了Cu、Sb元素對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Cu含量一定時,隨著Sb含量的增加,珠光體含量進一步增加。機械性能測試表明,Cu、Sb合金化元素能夠明顯地提高球墨鑄鐵的強度和硬度等機械性能,但導致延伸率略有下降。 采用該種新材料結合消失模鑄造技術開發(fā)研制了大型球墨鑄鐵沖壓件模具毛坯,實現(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,開創(chuàng)了消失模鑄造工藝新的應用領域。 在消失模工藝條件下,采用BP神經元網絡建立了Cu、Sb合金化球墨鑄鐵合金成分與觀組織及性能之間關系的數(shù)學模型,預測值與實驗結果吻合良好,該模型具有正確性和一定的實用性。 采用Procast軟件對轎車頂蓋模具在消失模工藝下充型過程進行數(shù)值模擬,結果表明:該材料在消失模工藝條件下,采用雙側澆注系統(tǒng)時,當真空負壓值為0.07MPa,澆注溫度為1450℃,可以獲得優(yōu)質無缺陷的模具鑄件,模擬結果與實際結果相吻合。 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,經試驗驗證具有良好的機械性能,抗拉強度大于710MPa,硬度可達230-280HB,延伸率可達3-5%,基體中珠光體含量大于90%,經無損探傷測試,模具鑄件無縮孔,符合中大型沖壓件模具的性能要求,完全能夠代替國外產品

在大部分市政應用領域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨觀結構，在減弱振動能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應力。選擇球墨鑄鐵的一個重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機加工成本。
鑄鐵型材不使用砂型或涂料等傳統(tǒng)造型材料，所以連鑄型材不會有因砂型鑄造而引起缺陷，采用水冷石墨和鑄件凝固時與保溫爐內大量鐵水相連，溫度梯度較大，極大限度的減少了縮（松），組織細小致密，材料均勻性好。在鑄鐵型材水平連鑄中，由于采用的是底注封閉式結晶器，充分地實現(xiàn)鐵渣分離，故鑄鐵型材不會出現(xiàn)夾渣、夾砂、砂眼、氣孔等傳統(tǒng)砂型鑄造常見缺陷。同時，由于結晶器內的鐵水與保溫爐內的鐵水始終連通，實現(xiàn)了始終在較高的靜壓力下結晶凝固，補縮充分，因此，型材內部不會產生縮孔和疏松等缺陷。

特種鑄鐵一般是指具有特殊使用性能的鑄鐵。主要包括耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐腐蝕鑄鐵。為了使鑄鐵具有這些特殊的使用性能，就必須加入數(shù)量不等的各種合金元素。因此，就化學成分而言，它們又屬于合金鑄鐵的范疇。通常加入的合金元素有：硅、錳、磷、鋁、鉻、鉬、鎢、銻、硼、釩、鈦等，其中硅、錳、磷是鑄鐵中的常見元素，但在特種鑄鐵中它們的含量往往超出普通鑄鐵中的一般含量，只有這樣，才有明顯的合金化作用。在工程上有些零件是在高溫下工作的，如加熱爐的板和爐柵、熱風管、熔化用鑄鐵坩堝、退火箱、鍋爐配件等。這些零件不但要有一定的高溫強度，而且應有一定的抗氧化性和抗生長能力。在石油、化工、化肥等工業(yè)部門中，許多零件和設備要求有較好的抵抗腐蝕破壞的能力，以保證有較長的使用壽命。
耐磨鑄鐵根據其工作條件的不同可分為兩大類：在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵，稱為減磨鑄鐵；在干摩擦條件下工作的耐磨鑄鐵，稱為抗磨鑄鐵。在潤滑條件下工作的耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵的基體組織必須是珠光體，并在基體上鑲嵌有很硬的組織顆粒。石墨應是細小均勻分布的，并且不出現(xiàn)晶間石墨。僅就耐磨性來說，球狀石墨比片狀的好，因為它減少了對基體的消弱作用，而保留了有利潤滑的優(yōu)點。加入合金元素可以促進形成珠光體基體，提高基體硬度和強度，保證硬顆粒牢固地鑲嵌在基體上。這種耐磨鑄鐵根據用途又分為機床用耐磨鑄鐵和動力機械用耐磨鑄鐵兩種。