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(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(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)學模型,預(yù)測值與實驗結(jié)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(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,當真空負壓值為0.07MPa,澆注溫度為1450℃,可以獲得優(yōu)質(zhì)無缺陷的模具鑄件,模擬結(jié)果與實際結(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(jīng)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(chǎn)品

低溫鐵素體球墨鑄鐵高端鑄件與高純生鐵的關(guān)系.通過轉(zhuǎn)向架軸箱鑄件生產(chǎn)實例及大量數(shù)據(jù)說明生鐵中各元素對鑄件質(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,一定要嚴格限Mn、P以及量元素的含量,并且要求它們的含量要嚴格穩(wěn)定
采用概率斷裂力學方法研究了船用柴油機機身球墨鑄鐵材料(QT400-的裂紋擴展壽命可靠性.基于QT400-18的裂紋擴展試驗,考慮了裂紋擴展速率的分散性,采用統(tǒng)計分析獲得了Paris公式參數(shù)的分布特征,建立了QT400-18裂紋擴展速率的隨機概率模型.反推得到了da/ dN≤10-7 mm/cycle時材料的疲勞啟裂門檻值.進一步建立了剩余壽命預(yù)測模型,通過數(shù)值抽樣仿真,得到了不同初始裂紋長度下的裂紋擴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程,包括生核過程、初生奧氏體枝晶的析出過程以及亞共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對鑄鐵性能的影響以及對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)變過程以及石墨的晶核.終得出:對于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分數(shù)提高,鑄鐵的強度隨之提高;對于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對石墨球的形態(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％,既促進灰鑄鐵石墨生核,又不會誘發(fā)針孔缺陷;采用O的孕育劑可以使球化率提高、