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

低溫鐵素體球墨鑄鐵高端鑄件與高純生鐵的關系.通過轉向架軸箱鑄件生產(chǎn)實例及大量數(shù)據(jù)說明生鐵中各元素對鑄件質量的影響,并指出:鑄件質量的好壞,除了與鑄造企業(yè)的技術水平和企業(yè)管理嚴格與否有關之外,還與原材料質量有關,特別是與生鐵質量有關.生鐵的純凈度對鐵液的純凈度、石墨形態(tài)、韌-脆轉變溫度、基體組織、晶間夾雜等均有很大的影響.因此,為了確保鑄件質量及質量穩(wěn)定,在選用生鐵時,一定要嚴格限Mn、P以及量元素的含量,并且要求它們的含量要嚴格穩(wěn)定
采用概率斷裂力學方法研究了船用柴油機機身球墨鑄鐵材料(QT400-的裂紋擴展壽命可靠性.基于QT400-18的裂紋擴展試驗,考慮了裂紋擴展速率的分散性,采用統(tǒng)計分析獲得了Paris公式參數(shù)的分布特征,建立了QT400-18裂紋擴展速率的隨機概率模型.反推得到了da/ dN≤10-7 mm/cycle時材料的疲勞啟裂門檻值.進一步建立了剩余壽命預測模型,通過數(shù)值抽樣仿真,得到了不同初始裂紋長度下的裂紋擴展剩余壽命及其分布,并建立了剩余壽命與可靠度關系圖譜.
灰鑄鐵和球墨鑄鐵的凝固過程,包括生核過程、初生奧氏體枝晶的析出過程以及亞共晶鑄鐵、過共晶鑄鐵、共晶鑄鐵的形成過程.闡述了初生奧氏體枝晶的形態(tài)和初生奧氏體枝晶對鑄鐵性能的影響以及對初生奧氏體枝晶的控制.分析了灰鑄鐵和球墨鑄鐵的共晶轉變過程以及石墨的晶核.終得出:對于灰鑄鐵,組織中枝晶所占的體積分數(shù)提高,鑄鐵的強度隨之提高;對于球墨鑄鐵,初生奧氏體枝晶的數(shù)量和枝晶間距,對石墨球的形態(tài)、尺寸和分布狀況有重要的影響;將w(Al)量控制在0.005％～0.01％,既促進灰鑄鐵石墨生核,又不會誘發(fā)針孔缺陷;采用O的孕育劑可以使球化率提高、

 高鉻鑄鐵的耐熱溫度與熱處理狀態(tài)有關，一般可認為能達到700~950℃。
欲使鑄鐵具有高硬度，可以通過添加合金元素的方法。如Mn，Cr，Ni，MoTi等金屬元素和Si，P等非金屬元素，從而形成不同系列的鑄鐵種類。具體方法需要查關于鑄造合金類的書籍。欲使鑄鐵具有耐高溫，可以在鑄鐵中添加Si，Al，Cr等，從而形成硅系、鋁系、鋁硅系和鉻系耐熱鑄鐵。直接用鑄鐵坩堝來熔煉的金屬多為鋁合金、鋅合金、鉛合金、錫合金、銻合金等，鑄鐵坩堝的壽命取決于鑄鐵在高溫狀態(tài)下的氧化生長速度.坩堝的氧化速度慢，則坩堝的壽命長。能阻止鑄鐵高溫下生長的合金元素有Si，Al、Cr，Sb等。
鑄鐵主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，含碳量超過在共晶溫度時能保留在奧氏體固溶體中的量。鑄件冷卻時，表層及薄截面處，往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火（或正火）的方法白口組織。退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間 ，游離滲碳體和共晶滲二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過程。由于滲碳體提高鑄件的機械性能。有時正火也是球鐵表面淬火在組織上的準備、正 火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過950～980℃，低溫正火一般加熱到共折溫度區(qū)間820～860℃。正火之后一般還需進行回火處理，以正火時產(chǎn)生的內(nèi)應力，以達到鑄件白口的高溫石漠化退火。