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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。

由264个/mmm2增加至325个/mm石墨球数的增多有助于铁素体含量的增加，另外球化级别也由添加前的4级提高到3级，从而使铸件达到较好的综合力学性能，尤其是伸长率得到了很大的提高，从添加前的14.35%提高到现在的18.15%，提高了3.8%。
Bi2OCaSi四种物质组成的新型复合孕育剂，为了确定孕育剂中各种物质的佳成分配比，我们通过向牌号为QT500-7的球铁铁水中加入此种孕育剂进行了三因素三水平的正交试验。通过对正交试验结果进行极差分析确定出孕育剂中各成分的佳配比。然后继续探讨了这种新型孕育剂对球墨铸铁微观组织和力学性能的影响。 研究结果表明，新型复合孕育剂的主要成分组成为：Bi%，余量为Ca，其加入量为铸件重量的0.1wt%。本论文通过反复试验研制出一种由Fe2OFeS在向牌号为QT450-10的球铁铁水中加入此种新型孕育剂后球铁组织中的石墨球数明显增多。
在不同牌号的球铁铁水中添加这种新型孕育剂后，从球墨铸铁中萃取出来的石墨球绝大多数呈现出近似圆球的形状，而不添加新型孕育剂时石墨球有很多呈现出各种典型的不圆整状态，比如，蠕虫状，椭球状，棒状等。由此可见，新型孕育剂的添加有利于石墨球圆整度的提高。
随着新型孕育剂的加入，球墨铸铁梯形试块的厚度由50mmm减少到10mm，其硬度值从177.0N/mm2增加到232.7N/mm硬度值增加了55.7N/mm相对于添加前的从165.7N/mm2增加到236.3N/mm增加了70.6N/mm增加的幅度较小，这说明由于厚度的变化引起的断面敏感性较小，这就为生产厚大变截面球铁件提供了一种的复合新型孕育剂，使不同厚度部位的力学性能都能达到要求。另外 扫描电镜和能谱分析的结果表明。