随着人们生活水平的提高,汽车购买力逐渐上升,人们不仅考虑汽车价格因素,还会对汽车的车型、安全性以及舒适性等因素考虑。汽车车型的更新需要通过汽车模具来实现,特别是车身,其覆盖件冲压模具是核心。汽车覆盖件冲压模具常使用铸钢、铸铁材料,在铸铁材料中球墨铸铁材质的模具在经高频次冲击后,会因强度不足发生变形,这导致汽车覆盖件的尺寸精度下降,甚至不合格。为了提高汽车覆盖件冲压模具的性能,本课题采用合金化方式改善球墨铸铁的组织,在铸态下获得高强度球墨铸铁。本文首先根据球墨铸铁的性能要求,进行化学成分选择,然后研究了合金元素Cu、Ni对球墨铸铁组织和性能的影响,使用OM、SEM观察组织,微机液压万能试验机、数显布氏硬度计测试性能,分析测试结果,优化Cu、Ni元素的成分,获得最优添加量。再针对汽车覆盖件存在壁厚不均的特点,使用箱式高温烧结炉探究冷却速度对球墨铸铁组织和性能的影响。最后考虑到实际生产中汽车覆盖件冲压模具通过消失模铸造成型,对不同模样材料制备球墨铸铁试样,分析其组织和性能。主要研究结果如下:(1)参考国内外文献及企业生产实际,确定球墨铸铁基本元素的取值范围,在研究分析的基础上确定合金元素的最优添加量,铸态下获得组织良好和性能优异的球墨铸铁试样。五种基本元素取值范围如下,C:3.5%～3.8%、Si:2.2%～2.4%、Mn:0.4%～0.5%、P≤0.05%、S≤0.02%,并同时确定球化元素残余量,Mg:0.04%～0.06%、RE:0.02%～0.04%。添加合金元素Cu,随着Cu元素含量增加,球墨铸铁基体组织中珠光体含量增加,性能有所提高;添加合金元素Ni,随着Ni元素含量增加,球墨铸铁基体组织中珠光体含量进一步增加,性能也随之提高。通过优化Cu、Ni元素成分,当Cu、Ni元素含量都为0.9%时,球墨铸铁组织良好和性能优异,其球化率达92%,球化分级2级,石墨尺寸大小分级7级,珠光体比例96%,抗拉强度为805 MPa,伸长率3.32%,硬度268 HB。(2)不同的冷却速度下,球墨铸铁试样的组织和性能存在很大差异。当铁液从熔融态分别以3.5℃/min、2.3℃/min、1.75℃/min、1.4℃/min、1.17℃/min的冷却速度冷却至600 ℃时,再随炉冷至室温。石墨组织中,石墨形态随着冷却速度的减慢,由原先的球状石墨,逐渐变化为蠕虫状,最后恶化为碎块状;基体组织中,珠光体的含量因冷却速度的减慢也渐渐减少。力学性能方面,洛氏硬度值随着冷却速度减慢而下降。(3)使用STMMA模样材料制备的球墨铸铁试样组织和性能优于EPS模样材料。当模样材料为EPS时,显微组织中,珠光体球化分级为3级,球径尺寸大小介于6和7级之间,球化率83%,但组织中存在异型石墨、夹杂物。而模样材料为STMMA时,球化分级也为3级,球径尺寸大小介于6和7级之间,但球化率提高,为87%,且石墨组织中没有异型石墨、夹杂物;基体组织中,STMMA模样材料制备的球墨铸铁试样珠光体含量比EPS高7%,分别为90%、83%。力学性能方面,EPS模样材料制备的试样硬度值为237.73 HB,低于STMMA模样材料制备的试样硬度值,其值为256.96 HB。