蠕墨铸铁玻璃模具材料的组织性能研究

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蠕墨铸铁玻璃模具材料的组织性能研究

摘 要
蠕墨铸铁作为一种新型的玻璃模具材料，具有良好的机械性能及较好的高温抗热疲劳、抗氧化、抗组织生长性能等，又有良好的导热性能；因此，对蠕墨铸铁玻璃模具材料的研究越来越受到人们的重视。为了进一步提高模具的服役寿命，本文通过正交试验方法制备一系列试样，并通过实际的工业生产，研究了材料的合金含量和铸造工艺对其服役寿命的影响，并在实验室条件下，探索了蠕墨铸铁的抗氧化性，耐热疲劳性能。试验结果表明：合金元素含量在V：0.11～0.15%.、Ti：0.06～0.11%，铁液熔炼温度：1520～1540℃，蠕化剂添加量：0.6～0.7%，模具浇注温度：1350～1380℃的情况下，玻璃模具具有最佳的服役寿命；对正交试验单因素分析表明：随V+Ti 合金含量上升，材料的硬度值不断升高而后呈现下降趋势，模具服役寿命先升高后降低；熔炼温度主要影响组织中合金元素的含量及其分布状态，温度低合金熔化不完全，温度高合金烧损严重，实际熔入铁液的量降低。随熔炼温度的升高，模具服役寿命不断增加而后快速下降；硬度值持续升高，后上升速度减缓；随蠕化剂含量的增加，服役寿命延长，过量的蠕化剂导致石墨组织球化，服役寿命迅速降低。模具的硬度值持续升高，后升高趋势渐缓；随浇注温度升高，模具服役寿命先增加后降低，硬度值增加幅度小。较高的浇注温度，会使蠕状石墨组织不断地球化并长大，降低其服役寿命。通过综合分析合金元素含量、铸造工艺、以及模具材料微观组织形貌对模具服役寿命的影响，表明模具服役寿命与材料组织的硬度没有明显对应关系，材料的服役寿命主要取决于组织中石墨的形态、大小、分布以及基体组织的合金分布等因素。实验室条件下进行的高温性能实验表明，模具服役在过程中，其抗氧化性、耐热疲劳性主要是受蠕虫状石墨组织的大小及分布的影响，其次是基体组织的合金化因素的影响，合适的合金含量能够强化基体，提高基体抵抗疲劳裂纹的萌生与扩展的能力；同时，合金元素能够为石墨化转变提供核心，增加形核率，细化石墨组织。
关键词：蠕墨铸铁；玻璃模具；抗氧化性；热疲劳性


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