球墨鑄鐵非常適用于許多應(yīng)用領(lǐng)域：烴類(lèi)，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(mén)的地方。 作為鋼的替代品，1949 年人類(lèi)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(chēng)為“裂縫終結(jié)者”，因?yàn)樗?們具有阻止斷裂的能力。

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(chē)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

鑄鐵型材的凝點(diǎn)：鐵液在保溫結(jié)晶爐的水冷石墨結(jié)晶器中凝固成形。保溫爐中的鐵液具有相當(dāng)高的壓頭,并構(gòu)成足夠大的補(bǔ)縮系統(tǒng),使連鑄棒坯按順序凝固模式進(jìn)行。剛被拉出結(jié)晶器的棒坯表面具有一定厚度的凝殼,內(nèi)部仍為液態(tài)金屬,通過(guò)對(duì)其表面溫度的檢測(cè),調(diào)節(jié)相關(guān)工藝參量,控制拉坯速度,使出口區(qū)棒坯表面溫度相對(duì)穩(wěn)定,鑄坯凝殼厚度和液心大小也相對(duì)穩(wěn)定,連鑄生產(chǎn)便可穩(wěn)定連續(xù)進(jìn)行,這是理想的狀態(tài)。
汽車(chē)柴油機(jī)的制造者們從延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命出發(fā)，特別謹(jǐn)慎地考慮曲軸材料的選抒，當(dāng)度的貝氏體等溫悴火球鐵為了提高動(dòng)力重量比，渦輪增壓器的擴(kuò)大使用影響了材料的設(shè)計(jì)根據(jù)，裝有渦輪增壓器的排氣管的溫度提高到500一70。C，在這種條件下，氧化和蠕變強(qiáng)度變得重要了。具有優(yōu)良性能的球鐵正在取代灰鑄鐵應(yīng)用于排氣管，隨著溫度的提高，將更進(jìn)一步使用硅鋁合金球鐵。
造紙機(jī)工業(yè)利用了球鐵高的強(qiáng)度和高的性模數(shù)。例如與灰鑄鐵相比，球鐵的性模數(shù)高60%，設(shè)計(jì)壓力滾筒和干燥滾筒時(shí)能減少重量。同樣，球鐵(適當(dāng)加入鎳錮合金)軋輥應(yīng)用于鋼廠，比起鋼和冷硬鑄鐵來(lái)有較高的性能。用于高鉻鑄鐵的物理機(jī)能化學(xué)成分分析檢測(cè)的儀器在丈量控制沸騰床燃燒溫度的熱電偶保護(hù)管，其工作溫度為1000一1100℃，高鉻鑄鐵的化學(xué)成分對(duì)其物理抗磨機(jī)能、高溫抗氧化機(jī)能和高溫機(jī)械機(jī)能都有非常大的影響。