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(jìn)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(dāng)Cu含量一定時,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(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,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(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

其它各類鑄鐵。 用QT制造發(fā)動機(jī)曲軸，當(dāng)其沖擊值ak達(dá)8～15J/cm2時已能獲得良好的使用性能。 當(dāng)F球墨鑄鐵的延伸率達(dá)10～15％時，可用于零下30～375℃范圍內(nèi)，代替25鑄鋼制造中壓閥門。 球鐵在一定范圍內(nèi)可以代替鑄鋼，制造塑性和韌性要求較高的鑄件。 7.6.2 球墨鑄鐵的牌號、性能及用途 球墨鑄鐵的性能及用途 疲勞強(qiáng)度 鑄鐵的疲勞強(qiáng)度在很大程度上取決于石墨的形狀。 球狀的疲勞強(qiáng)度高，團(tuán)絮狀的次之，片狀的低，且隨石墨數(shù)量增多，鑄鐵的疲勞強(qiáng)度降低。 7.6.2 球墨鑄鐵的牌號、性能及用途 球墨鑄鐵的性能及用途 疲勞強(qiáng)度 可知，要求扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度大的曲軸采用QT是可行的。
耐熱鑄鐵有些零件在高溫條件下工作，需要具有一定的耐熱性，如加熱板、爐柵、鑄鐵坩堝、鋼錠模等。這些鑄件不但要有一定的高溫強(qiáng)度，而且還應(yīng)有一定的抗氧化性和抗長大能力。為了滿足鑄件長期在高溫下工作的要求，提高抗氧化能力和抗生長能力，在鑄鐵中應(yīng)加入一定數(shù)量的合金元素。根據(jù)加入元素不同，耐熱鑄鐵分為中硅耐熱鑄鐵、高鋁耐熱鑄鐵和含鉻耐熱鑄鐵。中硅耐熱鑄鐵這是一種常用的耐熱鑄鐵。硅加入鑄鐵中能在鑄件表面形成一層完整而致密的SiO2保護(hù)膜，使鑄鐵在高溫下工作具有很好的抗氧化牲和抗生長能力。中硅耐熱鑄鐵可穩(wěn)定在850℃左右工作。下表耐熱鑄鐵牌號中“RT”表示耐熱鑄鐵，“Q”表示球墨鑄鐵，其余字母為合金元素符號，數(shù)字表示合金元素的平均含量，取整數(shù)值。高鋁耐熱鑄鐵鑄鐵中加入鋁，可使鑄件表層形成一層比SiO2更加致密的Al2O3保護(hù)膜，具有更高的抗氧化性和抗生長能力，因此有較高的耐熱性。常用的高鋁耐熱鑄鐵主要有兩種：含鋁在8%以下(一般在5.5～7.0%)，其組織為含鋁的鐵索體和不均勻分布的石墨，常用于制造在700℃以下工作的零件；含鋁在20～24%的高鋁耐熱鑄鐵，其組織為含鋁鐵素體和少量石墨，這種鑄鐵常溫機(jī)械性能不算高，但在高溫時機(jī)械性能下降不多，常用于制造在900～950℃高溫條件下工作的零件。