球墨鑄鐵以其優(yōu)良的性能，在使用中有時可以代替昂貴的鑄鋼和鍛鋼，在機械制造工業(yè)中得到廣泛應用。冶金行業(yè)過去一直認為球墨鑄鐵是英國人于1947年發(fā)明的。西方某些學者甚至聲稱，沒有現(xiàn)代科技手段，發(fā)明球墨鑄鐵是不可想象的。1981年，我國球鐵專家采用現(xiàn)代科學手段，對出土的513件古漢魏鐵器進行研究，通過大量的數(shù)據(jù)斷定漢代我國就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。球墨鑄鐵是20世紀五十年展起來的一種度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復雜，強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。

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

結(jié)晶器石墨內(nèi)孔形狀、尺寸，決定了鑄鐵型材的截面形狀，結(jié)晶器石墨內(nèi)孔的光潔度和耐高溫性能決定了型材表面的外在質(zhì)量和尺寸精度，而型材的長度尺寸則根據(jù)用戶的要求切取。普通灰鑄鐵型材的顯組織為細小的片狀石墨(為一層細小的D型石墨，內(nèi)部為細小的A型石墨)和基體。也可生產(chǎn)A型（80%以上）石墨為主的灰鐵型材；球墨鑄鐵型材組織中石墨球細小圓整，球化率高，球數(shù)多，無晶間碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲狀石墨數(shù)量及形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定。
灰鑄鐵型材：σb=200～350Mpa，HB=150～260；球墨鑄鐵型材的機械性能兼有度和高塑性，經(jīng)常規(guī)熱處理后可以獲得各種需要的基體組織及性能，σb=375～900Mpa，HB=150～300；球鐵型材加工的零部件經(jīng)等溫淬火后，σb=800-1600Mpa，δ對應可達22%-1%。采用水平連鑄和密閉結(jié)晶器工藝所生產(chǎn)的鑄鐵型材表面質(zhì)量好，內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，無夾砂、夾渣、氣孔、縮松等鑄造缺陷，加工成品率大大高于砂鑄件。疲勞強度高，