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玻璃模具是玻璃制品成型的重要工裝，模具材料質量的好壞直接影響玻璃模具的性能和使用壽命。目前，國內廣泛使用的普通灰鑄鐵玻璃模具材料普遍存在著表面光潔差，使用壽命短的缺點。 本文的目的是通過化學成分的控制和對工藝的調整，獲得D型石墨，并對觀組織、力學性能、耐高溫性能進行研究，以提高玻璃模具的使用壽命。(1)通過對C、Si和合金元素成分的選擇和控制，研究了化學成分對D型石墨鑄鐵觀組織的影響。結果表明：C、Si是影響D型石墨形成的主要因素，Ti、Cr、Cu有利于促進D型石墨的形成；D型石墨鑄鐵玻璃模具適宜的化學成分范圍為：3.2～3.5％C、2.2～3.0％Si、0.2％Ti、0.54～0.89％Mn、<0.05％S、<0.1％P、0.49～0.54％Cr、0.35～0.65％Cu；當含Ti量在0.1～0.3％之間變化時，隨著含Ti量的增加，D型石墨增多。在此成分范圍內獲得的D型石墨鑄鐵的力學性能為：硬度HB范圍為217～285，抗拉強度MPa，范圍為246～285。 (2)通過采用澆注階梯型試樣和放置冷鐵方法，使鑄鐵獲得不同的冷卻速度，研究冷卻速度對D型石墨鑄鐵觀組織的影響。
結果表明：隨著冷卻速度的增大，石墨形態由較粗大的片狀石墨逐漸變成細小的點狀石墨。在厚度為30mm試樣的下方放置冷鐵時，在距離冷鐵25mm的鑄鐵組織中能夠獲得較細小的D型石墨組織。 (3)對不同成分的D型石墨鑄鐵的高溫抗氧化性進行了實驗研究。在750℃下，將不同成分的D型石墨鑄鐵保溫24小時，使其氧化增重，研究成分和組織對D型石墨抗氧化性能的影響。結果表明：含有Cr、Cu多元化合金的D型石墨鑄鐵有比普通灰鑄鐵高4～5倍的抗氧化性能。 (4)對不同成分的D型石墨鑄鐵的高溫抗熱疲勞性進行實驗研究。在800℃下，將不同成分的D型石墨鑄鐵加熱到800℃，保溫5分鐘取出后，立即在冷水中激冷5秒，如此反復循環直至出現肉眼可見的裂紋為止。
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灰鑄鐵比蠕墨鑄鐵和球墨鑄鐵有更好的導熱性能以及切削性能，使灰鑄鐵能夠更多的應用于度汽車結構件中。近些年來，由于對灰鑄鐵的強度要求越來越高，灰鑄鐵的組織特征發生了很大的變化，也帶來了度灰鑄鐵切削加工性能變差這一普遍關注的問題。度灰鑄鐵的切削加工性能較差，其主要原因與其組織組成相中石墨的形態、數量、尺寸、分布以及珠光體基體的特征相關。 本文通過調整Si/C比、合金化元素加入量以及改變孕育劑種類來影響灰鑄鐵的石墨、珠光體以及初生奧氏體形態，從而獲得更高的抗拉強度以及更好的切削加工性能。 從金相組織方面，提高Si/C比會減少石墨數量，增強基體強度；加入合金化元素進行變質可以使石墨變得更加彎曲細小，并能夠提高基體強度。從灰鑄鐵的力學性能上來看，提高Si/C比能大幅提高其力學性能，隨著合金化元素加入量的提高也可以提高其力學性能，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高力學性能的效果佳。
從加工性能上看來，提高Si/C比使加工性能嚴重惡化，隨著合金化元素加入量增加，加工性能先提高后降低，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高加工性能和力學性能的效果也為佳。 通過分析拉伸過程以及切削加工過程中度灰鑄鐵的石墨變形規律，揭示出石墨對度灰鑄鐵抗拉強度與加工性能的影響機制。在拉伸過程中，石墨作為夾雜分布在集體組織中，石墨形態對度灰鑄鐵的抗拉強度有很大的影響。石墨越彎曲，石墨端部角度越鈍，抗拉強度越好。在切削加工過程中，由于剪切力的作用，度灰鑄鐵組織中的石墨將發生規律性的變形，增加石墨的數量能夠減輕切削加工過程中的抗力、降低刀具的磨損，改善度灰鑄鐵的切削加工性能。通過石墨對度灰鑄鐵的性能影響的研究，為開發度易切削加工度灰鑄鐵提供理論依據，獲得度易切削加工灰鑄鐵的組織形貌為短細的石墨及細小片間距的珠光體組織。
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