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

球墨鑄鐵非常適用于許多應(yīng)用領(lǐng)域：烴類，化學(xué)制 品，船舶，消防防火，紙漿和造紙等行業(yè)中可以安裝鑄鐵或鑄鋼閥門的地方。 作為鋼的替代品，1949 年人類開(kāi)發(fā)了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%，而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3% 。 鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會(huì)形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄 鐵內(nèi)，這種石墨薄片通過(guò)特殊的處理方法變化成小的球體。這種改進(jìn)后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有 更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀觀結(jié)構(gòu)，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內(nèi)部的薄 片形式導(dǎo)致鑄鐵沒(méi)有展延性。通過(guò)鐵素體基體可獲得佳的展延性，因此，所有美國(guó)尼必可球墨鑄鐵的壓力負(fù)載部件都 經(jīng)過(guò)鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。在 球墨鑄鐵的觀照片中，可以看見(jiàn)裂縫到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業(yè)內(nèi)，這些石墨球稱為“裂縫終結(jié)者”，因?yàn)樗?們具有阻止斷裂的能力。
球墨鑄鐵被稱為“兩個(gè)里”金屬，意思是球墨鑄鐵具有鑄鋼的強(qiáng)度，也有鑄鐵優(yōu)異的抗腐蝕性。 球墨鑄鐵與鑄鐵（灰鑄鐵）的比較 與鑄鐵相比，球墨鑄鐵在強(qiáng)度方面具有 的優(yōu)勢(shì)。球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度是60k，而鑄鐵的抗拉強(qiáng)度只有31k 。球墨 鑄鐵的屈服強(qiáng)度是40k ，而鑄鐵并沒(méi)有顯示出屈服強(qiáng)度，并且終出現(xiàn)斷裂。