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。 采用該種新材料結合消失模鑄造技術開發(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域。 在消失模工藝條件下,采用BP神經(jīng)元網(wǎng)絡建立了Cu、Sb合金化球墨鑄鐵合金成分與觀組織及性能之間關系的數(shù)學模型,預測值與實驗結果吻合良好,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,結果表明:該材料在消失模工藝條件下,采用雙側澆注系統(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,模擬結果與實際結果相吻合。 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

普通灰鑄鐵耐熱性差，只能在小于400℃左右的溫度下工作。鑄鐵在高溫下的損壞形式主要是在反復加熱、冷卻過程中發(fā)生相變和氧化，引起鑄鐵的體積膨脹（不可逆）和裂紋的形成。因此，提高鑄鐵耐熱性能的途徑可以采取以下措施。 合金化。在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等合金元素，使鑄鐵表面形成一層致密的SiOAl2OCr2O3氧化膜，保護內(nèi)層不被氧化。 獲得單相鐵素體或奧氏體基體，使其不發(fā)生相變，減少因相變而引起的鑄鐵體積膨脹。 常用耐熱鑄鐵有中硅耐熱鑄鐵、中硅球墨鑄鐵、高鋁耐熱鑄鐵、高鋁球墨鑄鐵、低鉻耐熱鑄鐵和高鉻耐熱鑄鐵等，主要用于制造板、換熱器、坩堝爐、鍋爐、高爐等工業(yè)用爐的耐熱零件。 耐蝕鑄鐵。造成金屬腐蝕的主要形式是電化學腐蝕，提高鑄鐵耐蝕性的主要途徑是合金化。在鑄鐵中加入硅、鋁、鉻等元素能在鑄鐵表面形成一層連續(xù)致密的保護膜；加入鉻、硅、鉬、銅、鎳等元素，可提高鐵素體的電極電位；通過合金化還可獲得單相金屬基體，減少鑄鐵中的電池，這些措施均可有效地提高鑄鐵的耐蝕性。 目前常用耐蝕鑄鐵有高硅鑄鐵、高硅鉬鑄鐵、鋁鑄鐵、鉻鑄鐵等，主要用于化工機械制應釜、盛儲器、管道、閥門、泵體等。