開發(fā)適合于大型鋼錠模的蠕鐵材質(zhì)及生產(chǎn)工藝。對比研究了REMg、YSBM-YSBM-YSBM-A四種蠕化劑對厚大斷面蠕鐵組織和性能的影響。研究結(jié)果表明,重稀土蠕化劑(YSBM的具有良好的蠕化效果和抗衰退能力,采用該蠕化劑處理400mm×400mm×450mm模擬試塊中心部位的蠕化率達(dá)到85%,試塊的組織均勻性較好,抗拉性能達(dá)到315MPa,延伸率達(dá)到3.3%,滿足鋼錠模材質(zhì)的要求。冷鐵可顯著縮短厚大斷面蠕鐵的凝固時間、提高試塊中心的蠕化率,在相同蠕化處理條件下模擬試塊中心部位的蠕化率由未加冷鐵的35%提高到55%,破碎石墨的數(shù)量明顯減少,獲得了均勻分布的蠕墨和晶粒細(xì)小的基體組織。蠕鐵72小時的平均氧化增重為3.14g/(m2,顯著低于灰鐵的4.76g/(m2;700℃至室溫的水淬試驗中,蠕鐵的平均熱疲勞壽命為42次,高于灰鐵的30次。 利用華鑄CAE模擬優(yōu)化的結(jié)果,采用雨淋式工藝,成功生產(chǎn)出48t鋼錠模。鋼錠模附鑄塊的蠕化率達(dá)到85%,抗拉強(qiáng)度為350MPa,延伸率為7.5%,達(dá)到了RuT300的水平。420t鋼錠模的優(yōu)化工藝為上、下雙澆注系統(tǒng),上澆注系統(tǒng)為雨淋式,下澆注系統(tǒng)為二級底注式,澆注溫度1300℃～1320℃。
選取由石墨和不同基體組織組成的灰鑄鐵作為研究材料,根據(jù)定量檢測標(biāo)準(zhǔn)選取放大倍數(shù)為100×、200×和500×進(jìn)行金相圖像的采集。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對采集到的金相圖像進(jìn)行處理,實現(xiàn)灰鑄鐵金相分析。并得到以下成果和結(jié)論: 對灰鑄鐵金相圖像出現(xiàn)的亮度不均勻現(xiàn)象,利用空域陰影校對金相圖像進(jìn)行亮度不均勻校正;利用小波變換與均值濾波相結(jié)合的算法對灰鑄鐵金相圖像進(jìn)行去噪處理,并取得了較好的結(jié)果。

球墨鑄鐵各種化學(xué)元素的作用和成分的控制范圍,詳細(xì)介紹了球墨鑄鐵的球化與孕育處理工藝.分析了單加純Mg或RE合金作為球化劑的缺點,說明球化劑應(yīng)以Mg為主、以RE為輔的原因;對沖入去、蓋包法、喂絲法等球化處理工藝的優(yōu)缺點進(jìn)行了比較.指出了孕育處理對球墨鑄鐵生產(chǎn)的重要性,列舉了球墨鑄鐵常用孕育劑的成分范圍,并介紹了爐前一次孕育和多次孕育、瞬時孕育、隨流孕育的特點.
合金元素對球墨鑄鐵抗高溫氧化性能的影響.結(jié)果表明:(1)抗高溫氧化性佳的耐熱球墨鑄鐵模具材料的成分為:w(Si)5.0%、w(Mn)0.8%、w(Mo)0.5%、w(Cr)1.4%.Si、Mo、Cr元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,抗氧化性越好,但Mn元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該適中.(2)Si對抗高溫氧化性有重要影響,Mo的影響程度僅次于Si,Mn的影響小,Cr的影響與Mn相近,但比Mn稍強(qiáng).由于玻璃模具應(yīng)具有良好的抗氧化性和熱疲勞性,通過對RQTSi4Cu2Al2,RQTSi4Cu4Al4和RQTSi5Mo 三種耐熱鑄鐵的抗氧化性和熱疲勞性模擬實驗結(jié)果的分析,找出了一種比較適合玻璃模具的材料,并且初步研究了幾種耐熱鑄鐵的氧化組織變化規(guī)律.發(fā)現(xiàn)硅鋁銅球鐵和硅鉬球鐵在高溫長時間氧化時,在氧化皮下形成了一層無石墨的鐵素體層,且溫度越高,時間越長,鐵素體層越厚

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,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