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球墨鑄鐵型材是工業上應用廣泛的金屬材料之球墨鑄鐵以其度、高塑韌性、良好的抗疲勞能力和鑄造性能以及較低的生產成本而應用越來越廣泛并逐步替代鑄鋼件。孕育處理是球鐵生產中不可缺少的一個環節其目的在于增加石墨球的數量、提高其圓整度、細化石墨球、防止球化衰退、降低白口傾向、防止在共晶團間形成自由滲碳體等。 鑄鐵型材在重工業中需求量大，被廣泛應用于交通運輸、機床、印刷、農業機械等支柱行業。拉坯工藝參數設置是鑄鐵型材生產中的關鍵環節，設置不合理會導致拉漏、拉斷等生產事故和產生表面裂紋等鑄造缺陷。現有鑄鐵型材生產企業拉坯工藝參數控制技術參差不齊，尚無完整的理論體系。對鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實現的，導致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當拉拔參數調整合適時，下凹及鼓肚現象基本消失。反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學性能更為優良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規定的指標。與拉伸性能結果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。研究結果表明新型復合孕育劑的主要成分組成為：Bi%余量為Ca其加入量為鑄件重量的0.1wt%在向牌號為QT450-10的球鐵鐵水中加入此種新型孕育劑后球鐵組織中的石墨球數明顯增多由264個/mmm2增加至325個/mm石墨球數的增多有助于鐵素體含量的增加另外球化級別也由添加前的4級提高到3級從而使鑄件達到較好的綜合力學性能。

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。系統研究了Cu、Sb元素對球墨鑄鐵型材的觀組織和性能的影響規律。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研制了大型球墨鑄鐵沖壓件模具毛坯實現了大型沖壓件模具的一次近終成型。 對鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實現的，通過實施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現象得到有效。但由于在率次實驗過程中，剛開始生產鑄鐵型材時的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長，使鑄鐵型材在結晶器的停留時間過長，導致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規定的指標。與拉伸性能結果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。所獲得拉坯工藝參數能夠用于實際生產系統，實現高質量、率的鑄鐵型材水平連鑄拉坯生產。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時當真空負壓值為0.07MPa澆注溫度為1450℃可以獲得優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。