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玻璃模具是玻璃制品成型的重要工装,模具材料质量的好坏直接影响玻璃模具的性能和使用寿命。目前,国内广泛使用的普通灰铸铁玻璃模具材料普遍存在着表面光洁差,使用寿命短的缺点。本文的目的是通过化学成分的控制和对工艺的调整,获得D型石墨,并对微观组织、力学性能、耐高温性能进行研究,以提高玻璃模具的使用寿命。(1)通过对C、Si和合金元素成分的选择和控制,研究了化学成分对D型石墨铸铁微观组织的影响。结果表明:C、Si是影响D型石墨形成的主要因素,Ti、Cr、Cu有利于促进D型石墨的形成;D型石墨铸铁玻璃模具适宜的化学成分范围为: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;当含Ti量在0.1~0.3%之间变化时,随着含Ti量的增加,D型石墨增多。在此成分范围内获得的D型石墨铸铁的力学性能为:硬度HB范围为211~288,抗拉强度MPa范围为246~310。(2)通过采用浇注阶梯型试样和放置冷铁方法,使铸铁获得不同的冷却速度,研究冷却速度对D型石墨铸铁微观组织的影响。结果表明:随着冷却速度的增大,石墨形态由较粗大的片状石墨逐渐变成细小的点状石墨。在厚度为30mm试样的下方放置冷铁时,在距离冷铁25mm的铸铁组织中能够获得较细小的D型石墨组织。(3)对不同成分的D型石墨铸铁的高温抗氧化性进行了实验研究。在750℃下,将不同成分的D型石墨铸铁保温24小时,使其氧化增重,研究成分和组织对D型石墨抗氧化性能的影响。结果表明:含有Cr、Cu多元化合金的D型石墨铸铁有比普通灰铸铁高4~5倍的抗氧化性能。(4)对不同成分的D型石墨铸铁的高温抗热疲劳性进行实验研究。在800℃下,将不同成分的D型石墨铸铁加热到800℃,保温5分钟取出后,立即在冷水中激冷5秒,如此反复循环直至出现肉眼可见的裂纹为止。根据试样表面首次出现裂纹时的循环次数,研究成分和组织对D型石墨抗热疲劳性能的影响。结果表明:含有Cr、Cu多元化合金的D型石墨铸铁有比普通灰铸铁高5~6倍的抗热疲劳性能。(5)对试制的D型石墨铸铁玻璃模具还进行了工业性装机实验。装机实验结果表明:所研制的D型石墨铸铁玻璃模具具有良好的抗高温氧化性、抗生长变形和抗热疲劳等性能,使用寿命比普通灰铸铁增加5~6倍。