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

低溫鐵素體球墨鑄鐵高端鑄件與高純生鐵的關(guān)系.通過(guò)轉(zhuǎn)向架軸箱鑄件生產(chǎn)實(shí)例及大量數(shù)據(jù)說(shuō)明生鐵中各元素對(duì)鑄件質(zhì)量的影響,并指出:鑄件質(zhì)量的好壞,除了與鑄造企業(yè)的技術(shù)水平和企業(yè)管理嚴(yán)格與否有關(guān)之外,還與原材料質(zhì)量有關(guān),特別是與生鐵質(zhì)量有關(guān).生鐵的純凈度對(duì)鐵液的純凈度、石墨形態(tài)、韌-脆轉(zhuǎn)變溫度、基體組織、晶間夾雜等均有很大的影響.因此,為了確保鑄件質(zhì)量及質(zhì)量穩(wěn)定,在選用生鐵時(shí),一定要嚴(yán)格限Mn、P以及量元素的含量,并且要求它們的含量要嚴(yán)格穩(wěn)定
采用概率斷裂力學(xué)方法研究了船用柴油機(jī)機(jī)身球墨鑄鐵材料(QT400-的裂紋擴(kuò)展壽命可靠性.基于QT400-18的裂紋擴(kuò)展試驗(yàn),考慮了裂紋擴(kuò)展速率的分散性,采用統(tǒng)計(jì)分析獲得了Paris公式參數(shù)的分布特征,建立了QT400-18裂紋擴(kuò)展速率的隨機(jī)概率模型.反推得到了da/ dN≤10-7 mm/cycle時(shí)材料的疲勞啟裂門檻值.進(jìn)一步建立了剩余壽命預(yù)測(cè)模型,通過(guò)數(shù)值抽樣仿真,得到了不同初始裂紋長(zhǎng)度下的裂紋擴(kuò)展剩余壽命及其分布,并建立了剩余壽命與可靠度關(guān)系圖譜.
灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固過(guò)程,包括生核過(guò)程、初生奧氏體枝晶的析出過(guò)程以及亞共晶鑄鐵、過(guò)共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過(guò)程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對(duì)鑄鐵性能的影響以及對(duì)初生奧氏體枝晶的控制.分析了灰鑄鐵和球墨鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變過(guò)程以及石墨的晶核.終得出:對(duì)于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分?jǐn)?shù)提高,鑄鐵的強(qiáng)度隨之提高;對(duì)于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對(duì)石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況有重要的影響;將w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促進(jìn)灰鑄鐵石墨生核,又不會(huì)誘發(fā)針孔缺陷;采用O的孕育劑可以使球化率提高、

 高鉻鑄鐵的耐熱溫度與熱處理狀態(tài)有關(guān)，一般可認(rèn)為能達(dá)到700~950℃。
欲使鑄鐵具有高硬度，可以通過(guò)添加合金元素的方法。如Mn，Cr，Ni，MoTi等金屬元素和Si，P等非金屬元素，從而形成不同系列的鑄鐵種類。具體方法需要查關(guān)于鑄造合金類的書籍。欲使鑄鐵具有耐高溫，可以在鑄鐵中添加Si，Al，Cr等，從而形成硅系、鋁系、鋁硅系和鉻系耐熱鑄鐵。直接用鑄鐵坩堝來(lái)熔煉的金屬多為鋁合金、鋅合金、鉛合金、錫合金、銻合金等，鑄鐵坩堝的壽命取決于鑄鐵在高溫狀態(tài)下的氧化生長(zhǎng)速度.坩堝的氧化速度慢，則坩堝的壽命長(zhǎng)。能阻止鑄鐵高溫下生長(zhǎng)的合金元素有Si，Al、Cr，Sb等。
鑄鐵主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，含碳量超過(guò)在共晶溫度時(shí)能保留在奧氏體固溶體中的量。鑄件冷卻時(shí)，表層及薄截面處，往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火（或正火）的方法白口組織。退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間 ，游離滲碳體和共晶滲二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過(guò)程。由于滲碳體提高鑄件的機(jī)械性能。有時(shí)正火也是球鐵表面淬火在組織上的準(zhǔn)備、正 火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過(guò)950～980℃，低溫正火一般加熱到共折溫度區(qū)間820～860℃。正火之后一般還需進(jìn)行回火處理，以正火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以達(dá)到鑄件白口的高溫石漠化退火。