進(jìn)口球鐵材料的綜合力學(xué)性能較國產(chǎn)球鐵材料優(yōu)越性明顯,尤其是疲勞性能和沖擊性能,差異非常明顯。前者的疲勞極限為275MPa而后者僅為150MPa,前者常溫沖擊吸收功為7J而后者只有4J；熱等靜壓處理對材料組織變化有明顯的作用,熱等靜壓處理后基體組織分布更加均勻,基體上石墨球的球徑差異較未處理球鐵材料更小,石墨球大小等級及球化等級變化不明顯,隨著熱等靜壓冷卻速度的降低,基體中珠光體的含量降低,鐵素體含量增加,石墨球變化較?。粺岬褥o壓處理通過影響材料基體組織進(jìn)而影響到材料的力學(xué)性能,在熱等靜壓處理后材料的綜合性能的到了明顯的提高,尤其表現(xiàn)在疲勞性能和沖擊性能方面,熱等靜壓處理后進(jìn)口球鐵材料的疲勞性能提高約20%而國產(chǎn)球鐵疲勞性能提高約70%～,即國產(chǎn)球鐵在通過熱等靜壓處理提高疲勞性能方面較進(jìn)口球鐵材料具有更大的潛力,而熱等靜壓處理后進(jìn)口球鐵沖擊性能提高以上,優(yōu)于國產(chǎn)球鐵材料在沖擊性能方面的改善效果；熱等靜壓處理后材料的拉伸強(qiáng)度和硬度隨著基體珠光體跟鐵素體含量的變化而變化,基體中珠光體含量增加,材料拉伸強(qiáng)度跟硬度增加,反之材料拉伸強(qiáng)度和硬度降低。但并非線性關(guān)系。總之,合理的熱等靜壓處理工藝能在一定程度上改善材料的綜合力學(xué)性能,因此,尋求更加合理的熱等靜壓處理工藝有很大的現(xiàn)實意義。

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

鑄鐵在鑄造過程中經(jīng)常產(chǎn)生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫,澆鑄不足等缺陷.而在使用部門,由于超負(fù)荷,機(jī)械事故以及自然損壞等原因,造成鑄鐵機(jī)件的損壞也很多,對這些有缺陷件及損壞件,應(yīng)根據(jù)鑄鐵的特點(diǎn),采取相應(yīng)的補(bǔ)焊工藝進(jìn)行修復(fù).在所有的鑄鐵中,灰鑄鐵應(yīng)用廣泛(導(dǎo)軌、機(jī)床底座、工作臺、氣缸、閥門、齒輪等).由于補(bǔ)焊的要求及補(bǔ)焊對象不同,灰鑄鐵有多種補(bǔ)焊方法,但目前我國常用的方法是焊條電弧焊和氣焊.由于電弧焊焊條比較昂貴,一般用于補(bǔ)焊厚大的鑄件;氣焊縫的材質(zhì)、性能、顏色等和母材相近、設(shè)備簡單、取材容易,適于補(bǔ)焊中、小型薄壁件.氣焊火焰比電弧焊低,加熱和冷卻速度比較緩慢,加熱程度和加熱時間可以控制,這些都有利于石墨化.因此,氣焊仍是一種某些場合下常用的方法.
球墨鑄鐵的球化處理和孕育處理方法,從原材料質(zhì)量、工藝操作、鐵液包形狀、出爐溫度等方面,分析了影響球化孕育效果的因素,并給出相應(yīng)的防止措施,得出以下結(jié)論:(1)原鐵液w(S)量高,會導(dǎo)致球化劑的加入量增加,不利于鐵液質(zhì)量的穩(wěn)定;(2)w(RE)量高,會引起大斷面的軋輥內(nèi)部產(chǎn)生碎塊狀石墨;(3)根據(jù)鑄件大小,適當(dāng)控制球化處理溫度和澆注溫度,有利于避免產(chǎn)生球化衰退和孕育衰退等現(xiàn)象;(4)采用復(fù)合孕育劑、多次孕育和隨流孕育等方法強(qiáng)化孕育處理,有利于增加石墨核心,改善球化效果,增加石墨數(shù)量,提高球鐵鑄件的綜合性能.