開發(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

鑄態(tài)球墨鑄鐵以及奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵等各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)和研究工作均達(dá)到了很高的技術(shù)水平。鑄態(tài)珠光體球墨鑄鐵曲軸和鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵汽車底盤零件分別在我國(guó)第二汽車廠、南京汽車廠和汽車廠相繼投產(chǎn)。這標(biāo)志著中國(guó)鑄態(tài)球墨鑄鐵生產(chǎn)達(dá)到了較高水平。與之相適應(yīng)的包外脫硫、雙聯(lián)法熔煉、瞬時(shí)孕育、孕育塊技術(shù)以及音頻檢測(cè)和熱分析快速分析等技術(shù)的采用，則標(biāo)志著中國(guó)大量流水生產(chǎn)汽車鑄件的技術(shù)水平與先進(jìn)水平的差距正在縮小。試驗(yàn)研究了大斷面（壁厚大于120mm）球墨鑄鐵的冶金因素以及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝措施。采用適量的釔基重稀土復(fù)合球化劑、強(qiáng)制冷卻、順序凝固、延后孕育，必要時(shí)添加量銻、鉍等可防止球墨鑄鐵件中心部位的石墨畸變和組織疏松等，現(xiàn)已成功地制作了38噸重的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，17.5噸重的柴油機(jī)體、截面為805mm的球墨鑄鐵軋輥等。
奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵的研究與應(yīng)用。20世紀(jì)70年代初，幾乎同時(shí)中國(guó)、美國(guó)、芬蘭3個(gè)宣布研究成功了具有度、高韌性的奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵（上統(tǒng)稱ADI），這種材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度達(dá)1000MPa，因此它廣泛應(yīng)用于齒輪以及各種結(jié)構(gòu)件，與合金鋼相比，奧-貝球墨鑄鐵具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。球墨鑄鐵管和水平連續(xù)鑄造球墨鑄鐵型材。中國(guó)已相繼建成幾個(gè)球墨鑄鐵管廠，且近幾年還將有幾個(gè)球墨鑄鐵管廠建成。2000年，中國(guó)年產(chǎn)離心鑄造球墨鑄鐵管達(dá)90萬(wàn)噸。此外，中國(guó)自行研制的水平連續(xù)鑄造球墨鑄鐵型材生產(chǎn)線已通過(guò)鑒定，并已有多家企業(yè)投產(chǎn)。再加上中國(guó)引進(jìn)的一條生產(chǎn)線，至2002年，中國(guó)年產(chǎn)球墨鑄鐵型材的能力達(dá)數(shù)萬(wàn)噸。

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(fù)加熱、冷卻過(guò)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(hù)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(xué)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(hù)膜；加入鉻、硅、鉬、銅、鎳等元素，可提高鐵素體的電極電位；通過(guò)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(jī)械制應(yīng)釜、盛儲(chǔ)器、管道、閥門、泵體等。