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近年来,耐热球墨铸铁材料由于具有良好的力学性能、耐热性能及高温下抗氧化、抗疲劳性能等特点,正逐步取代某些钢来制造耐热模具,获得了越来越广泛的应用。本文研究了耐热球墨铸铁模具材料的耐热性能、抗高温氧化性能、抗疲劳性能及耐磨性能,为其在代替传统铸锻钢生产冲压件模具等方面提供了重要的理论和实践依据。 采用正交实验法优化了材料中合金元素Si、Mn、Cr的佳配比;利用光学显微镜观察了球墨铸铁的金相组织;利用HB-3000型布氏硬度计测量了球墨铸铁的硬度;通过CSS-44000型电子 试验机对材料的拉伸性能进行了表征;采用氧化增重法衡量了材料的抗高温氧化性能;观察热疲劳裂纹的SEM照片分析了材料的抗热疲劳性能;使用MG-2000型摩擦磨损试验机,考察了干摩擦条件下材料的摩擦磨损性能,综合分析了合金元素的添加比例、施加载荷、磨损时间对材料摩擦磨损性能的影响,探讨了其磨损失效机理。 结果表明:综合考虑力学性能、耐热性能、耐磨性能等方面的重要性,优化合金元素配比为Si5.5 wt.%、Mn0.6 wt.%、Cr0.8 wt.%;不同含量的合金元素对材料组织的影响也有所区别,合理控制合金元素添加量,能够获得抗氧化性能、抗疲劳性能好的球墨铸铁;摩擦磨损工艺参数的不同,摩擦质量损失和摩擦系数也有所不同。

应该提到的是，配有双供电电源与控制系统的中频感应炉，即使在1台炉子烘炉时，也能保证另1台炉子正常生产，从而实现铁液的及时连续供应，这也是工频感应炉无法比拟的。首钢铸造厂1变2炉实践证明，2台10t工频感应炉使用1套电源供电，在1台炉子烘炉时，另1台炉子也不能生产。如果1次烘炉约需3天时间，则1年当中约1个月不能生产，影响极大。为了实现能够连续生产的目的，1是增加工频感应炉数量，2是增加1套烘炉电源设备。首钢铸造厂在建设离心球墨铸铁管车间时，就是在原有1变2炉基础上增加1台工频感应炉及相应的电源设备；国内另1个离心球墨铸铁管生产厂家则在原有1变2炉基础上，拟增加1套烘炉电源设备。无论采用如上所说的哪种措施，都要增加相应的设备与设施，也就增加了占地与投资。中频感应炉双供电电源与控制系统的应用，不但同时保证了熔炼和保温，也同时实现了烘炉不停产。

石墨球变化较小，热等静压处理通过影响材料基体组织进而影响到材料的力学性能，在热等静压处理后材料的综合性能的到了明显的提高，尤其表现在疲劳性能和冲击性能方面，热等静压处理后进口球铁材料的疲劳性能提高约20%而国产球铁疲劳性能提高约70%～，即国产球铁在通过热等静压处理提高疲劳性能方面较进口球铁材料具有更大的潜力，而热等静压处理后进口球铁冲击性能提高以上，优于国产球铁材料在冲击性能方面的改善效果。
未处理进口球铁材料的综合力学性能较国产球铁材料优越性明显，尤其是疲劳性能和冲击性能，差异非常明显。前者的疲劳极限为275MPa而后者仅为150MPa，前者常温冲击吸收功为7J而后者只有4J，热等静压处理对材料组织变化有明显的作用，热等静压处理后基体组织分布更加均匀，基体上石墨球的球径差异较未处理球铁材料更小，石墨球大小等级及球化等级变化不明显，随着热等静压冷却速度的降低，基体中珠光体的含量降低。结果表明铁素体含量增加热等静压处理后材料的拉伸强度和硬度随着基体珠光体跟铁素体含量的变化而变化，基体中珠光体含量增加，材料拉伸强度跟硬度增加，反之材料拉伸强度和硬度降低。但并非线性关系。总之，合理的热等静压处理工艺能在一定程度上改善材料的综合力学性能，因此，寻求更加合理的热等静压处理工艺有很大的现实意义。
2.7-2.9Si%，采用快速热电偶测温，控制铁液的出炉温度。出炉时铁水温度尽量控制在1500-1550℃之间，以1530℃为佳。铁液由电炉熔化后倒入经过烘干的球化包中及提包内进行球化及孕育处理。将处理好的铁液浇注Y块，同时进行随流孕育。浇注成型后的试样经过60分钟左右开型，在空气中冷却到室温。