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在铸铁中含Si、MnP等元素，其中碳元素和硅元素可以促进铸铁的石墨化，但是硫元素会阻碍铸铁的石墨化，其影响力和其在铸铁中的含量有很大的关系，同时不同元素之间可能会产生一定发的联系，这都会对铸铁的石墨化造成影响，整个过程是极为复杂的。 随着含氮、锰量的增加：片状石墨长度变短、宽度稍有增加,弯曲程度加大,石墨端部钝化,对基体的割裂作用减弱；细片状珠光体含量略有增加,珠光体层片间距减小；试样的抗拉强度和硬度逐渐增大,当含氮量为0.012%、含锰量为1.24%时,试样的抗拉强度和硬度达到大值,分别为395MPa和260HBW。当铁液中含氮量≥0.011%时,铸件表面下开始出现气孔缺陷。 在适当含氮量(0.0080%左右)基础上,含钛量在0.055%-0.149%范围内时,试样的金相组织为A型和D型石墨+珠光体+少量铁素体。在消失模工艺条件下通过向普通球墨铸铁型材中加入Cu、Sb元素的方法制备了度合金化球墨铸铁,并采用Procast软件对中大型冲压件模具充型过程进行模拟。系统研究了Cu、Sb元素对球墨铸铁的观组织和性能的影响规律。组织观察表明,随着Cu含量的增加,珠光体含量增加。当Cu含量一定时,随着Sb含量的增加,珠光体含量进一步增加。机械性能测试表明,Cu、Sb合金化元素能够明显地提高球墨铸铁的强度和硬度等机械性能,但导致延伸率略有下降。 采用该种新材料结合消失模铸造技术开发研制了大型球墨铸铁冲压件模具毛坯,实现了大型冲压件模具的一次近终成型。该工艺具有成本较低、毛坯尺寸精度高、环保特性好、铸造效率高等特点,开创了消失模铸造工艺新的应用领域。 在消失模工艺条件下,采用BP神经元网络建立了Cu、Sb合金化球墨铸铁合金成分与观组织及性能之间关系的数学模型,预测值与实验结果吻合良好,该模型具有正确性和一定的实用性。 采用Procast软件对轿车顶盖模具在消失模工艺下充型过程进行数值模拟,结果表明:该材料在消失模工艺条件下,采用双侧浇注系统时,当真空负压值为0.07MPa,浇注温度为1450℃,可以获得优质无缺陷的模具铸件,模拟结果与实际结果相吻合。