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专利名称铸铁件冷却正火液及其冷却正火方法
技术领域本发明属于铸铁的热处理技术领域。
铸铁生产为获得珠光体，普遍使用空冷、风冷、喷雾冷却正火，其冷却速度缓慢，冷却均匀性差，带来诸多不利1．珠光体晶团粗大，片距粗细不均匀，多形成粗大片状珠光体、普通片状珠光体和细片状珠光体组织，难于控制珠光体的含量、形态和分布，不利于强度、韧性、耐磨性和疲劳抗力的进一步提高；2．珠光体量不稳定，含量偏低，难于有效地控制先共析铁素体的形态、分布和数量，形成分布不均匀的铁素体，不利于产品技术条件对组织的要求；3．大截面铸件和形状复杂铸件内部组织不均匀，厚壁处心部组织难于达到技术条件要求；4．冷却不均匀，形状复杂和长轴杆状零件在风冷、喷雾冷却时发生变形；5．大截面铸件和大量产品的堆冷，易在奥化体晶界形成共析石墨，引起强度、塑性和韧性的降低等。风冷和喷雾冷却对细化正火组织，增加珠光体量，提高正火质量虽起到积极作用，但未导致问题的圆满解决，且带来冷却不均匀、变形、增加设备投资等问题。以Mo、Cr、Ni、Cu、Mn等元素合金化亦有积极作用，仍不够彻底，也带来新问题，如增加难溶碳化物的含量，影响塑性、韧性及机加工性能，提高铸件的成本。由于珠光体铸件应用领域的广泛，以铸代钢降低成本的要求，以及机械产品性能和质量的提高，对珠光体铸铁的强韧性、耐磨性、疲劳抗力等提出更新、更高的要求，高质量、低成本的市场竟争迫切需要铸造热处理行业圆满解决上述问题。材料科学家的研究证明珠光体片距愈细小，愈均匀，强度、塑韧性、耐磨性、疲劳抗力呈同步上升。理想的珠光体铸铁组织是渗碳体片距均匀的细珠光体，该细珠光体是指细片状珠光体或索氏体或屈氏体，或含有碎块状分散分布的先共析铁素体，该组织具有最佳的综合机械性能，获得上述珠光体的正火方法称为“理想正火”。现有的铸铁热处理工艺方法只有等温淬火和调质处理能达到这一要求，其能耗高，周期长，工艺繁琐，生产中很少使用。中国专利公开了一种球铁铸热水浴正火工艺，其要点是在铸热状态水冷、空冷分级正火，获得珠光体组织，因其仍要面对三方面的问题1．小产品和形状复杂壁厚不均的铸件难以适应；2．先共析铁素体析出被抑制，易得到全珠光体组织；3．水冷太快，操作有难度，有时导致变形、开裂、机加工困难等。这些因素限制着该工艺的普遍推广。中国专利公开了一种淬火剂，声称能取代调质处理，因其500℃以上的冷却速度比淬火机油快，不适于铸铁的正火。因此，如何在实际生产中采用简便、经济、高效、可靠而且接近于理想正火效果的正火液及其方法，获得细珠光体，同时可根据产品技术条件的要求，对细珠光体和先共析铁素体的形态、含量和分布以及细化程度作有效的工艺控制，成为铸造热处理工作者追求的目标。
本发明的目的在于提供一种铸铁件冷却正火液及其冷却正火方法，代替空气介质，提高正火冷却速度和冷却的均匀性，克服空气介质正火的不足，达到调质处理的组织和性能水平，补加高温回火，使珠光体组织更均匀，机械性能更优越，获得接近于“理想正火”的效果。
本发明的目的是通过如下途径实现的铸铁件冷却正火液，其特征在于它是含有氧烷、烯烃改性聚合物质及复合物按任意比例配比，且加入重量百分比浓度小于0.5％的防腐剂和防锈剂的水溶液，该水溶液的重量百分比浓度为0.1％-49％。氧烷是环氧乙烷或环氧丙烷，烯烃是乙烯或丙烯或丁烯，防腐剂是苯甲酸钠或四硼酸钠，防锈剂是亚硝酸钠。铸铁件冷却正火液的冷却正火方法，其特征在于将铸铁件放入正火液中冷却，其使用温度范围0℃-100℃，冷却时间从1秒-2小时；或与空冷、风冷、喷雾冷、水冷、油冷相结合进行分级正火。
本发明冷却正火液无色无毒洁净，冷却特性稳定，使用寿命长久。正火液用于铸铁正火，取代空冷、风冷、喷雾冷却，适于奥氏体加热正火、铸热正火和退火余热正火。使铸铁冷却更快、更均匀，控制珠光体，先共析铁素体的含量、分布和形态，获得细珠光体组织，亦可获得细珠光体与分布均匀的先共析铁素体复合组织，令正火组织弥散、均匀、细化，减少或消除正火变形，提高正火质量，改善综合机械性能。用正火的方法达到调质的组织和性能，取得接近于理想的正火效果。
本发明能用于铸铁和一部分钢种的奥氏体化加热正火，可用于铸铁退火余热正火，其用于可锻铸铁退火余热正火时，可获得高强度、高韧性的珠光体可锻铸铁，节能增效显著。用于铸铁造余热正火，节能效果显著。本发明可与空冷、风冷、喷雾冷相结合进行分级正火，还可以与水冷、油冷相结合进行分级正火。球墨铸铁在正火液中正火时，高温正火形成细珠光体与少量先共析铁素体复合组织，珠光体量＞85％，最高可达95％以上。截面直径120mm的球墨铸铁曲轴产品，心部珠光体量超过85％，表层、近表层珠光体量可达到9 5％。中、低温正火，细珠光体量减少，先共析铁素体量增加。机械性能水平为HB170-385 MN/m2-1000MN/m2 -8％。可锻铸铁在正火液中冷却时，高温正火形成细珠光体。中、低温正火形成细珠光体与先共析铁素体复合组织。机械性能水平为HB150-389 430MN/m2-850MN/m2、 -8％。大功率柴油机可锻铸铁活塞退火余热正火液正火后，经高温回火，其HB257、 782MN/m2 蠕墨铸铁和灰铸铁在正火液中冷却时，基体组织与球铁相同，机械性能均能达到或超过空气介质正火的水平。加入合金元素的铸铁在正火液中冷却时，将使合金对细化晶粒、细化珠光体，提高珠光体量的作用得到更充分的发挥。调整正火温度、改变正火液浓度以及使用分级正火的方法，可按技术条件的要求调整细珠光体和先共析铁素体的形态、含量和分布以及珠光体细化程度，运用该正火液，球铁、蠕铁，灰铁无需合金化即可获得精细的正火组织，正火液用于球铁、蠕铁、灰铁的铸造余热和可锻铸铁的退火余热正火或分级正火，为高性能、高质量珠光体铸铁件生产提供-种崭新的，节能显著的，简便易行的，可靠的工艺方法。正火液的冷却能力介于空气和油之间，正火冷却性质非常稳定，降低浓度使冷速提高，溶液温度变化对冷却却特性影响很小，可在0℃-100℃使用，铸件在正火液中的冷却过程非常平稳。溶液不腐败，使用寿命长，补加新液可使正火液的使用寿命显著延长。
举例说明1)珠光体可锻铸铁例1工艺退火态→900℃×30分钟→正火液冷透组织索氏体+屈氏体性能HB312 790MN/m2 例2工艺退火态→850℃×30分钟→正火液冷透→630℃×2小时回火→水冷组织索氏体性能HB257 786MN/m2 例3工艺铸态白口→高温石墨退火→920℃正火液冷透→630℃×2小时回火→水冷组织索氏体性能HB287 781MN/m2 2)珠光体球墨铸铁例4工艺铸态曲轴→930℃×45分钟正火液冷透(曲轴最大直径120mm)组织细珠光体+少量牛眼状铁素体(珠光体量≥95％)性能HB277 777MN/m2 例5工艺铸态→930℃×45分钟→正火液冷却→550℃×1.5小时回火→水冷组织细珠光体+少量牛眼状或碎块状铁素体(珠光体量≥95％)性能HB254 855MN/m2
1．一种铸铁件冷却正火液，其特征在于它是含有氧烷、烯烃改性聚合物质及复合物按任意比例配比，且加入重量百分比浓度小于0.5％的防腐剂和防锈剂的水溶液，该水溶液的重量百分比浓度为0.1％-49％。
2．如权利要求1所述铸铁件冷却正火液，其特征在于氧烷是环氧乙烷或环氧丙烷，烯烃是乙烯或丙烯或丁烯，防腐剂是苯甲酸钠或四硼酸钠，防锈剂是亚硝酸钠。
3．如权利要求1或2所述铸铁件冷却正火液的冷却正火方法，其特征在于将铸铁件放入正火液中冷却，其使用温度范围为0℃-100℃，冷却时间从1秒-2小时；或与空冷、风冷、喷雾冷、水冷、油冷相结合进行分级正火。
一种铸铁件冷却正火液及其冷却正火方法。本发明属于铸铁的热处理技术领域。特征是正火液含有氧烷、烯烃聚合改性物质及复合物的水溶液，该铸铁件放入正火液中冷却或与空冷、风冷、喷雾冷、水冷、油冷相结合冷却。使铸铁正火冷却更快更均匀，实现按技术条件要求任意控制珠光体、先共析铁素体的含量、分布和形态，可大幅提高正火珠光体量，使正火组织弥散、均匀、细化，消除正火变形，用正火方法达到调质效果，达到正火的目的。简化生产工序，节能，提高正火质量，经济效益显著。
文档编号C21D5/00GK10695
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者陈自强, 陈自立 申请人:陈自强, 陈自立铸锻件调质工艺守则；1范围；本标准规定了碳素钢及合金钢铸锻件调质处理的技术要；本标准适用于材料为碳素钢、合金钢，截面小于800；2规范性引用文件；GB231-1984金属布氏硬度试验方法；GB/T699-1999优质碳素结构钢；GB/T合金结构钢；GB/T钢锻件超声波检验方法；GB金属热处理工艺术语；GB
铸锻件调质工艺守则
本标准规定了碳素钢及合金钢铸锻件调质处理的技术要求及操作规程。
本标准适用于材料为碳素钢、合金钢，截面小于800mm，硬度HB≤320的一般机器零件（如：轴、齿轮、圆盘等锻件及形状比较简单的铸件）的调质处理。
2 规范性引用文件
GB231-1984
金属布氏硬度试验方法
GB/T699-1999
优质碳素结构钢
合金结构钢
钢锻件超声波检验方法
金属热处理工艺术语
铸钢件超声波探伤及质量评级
齿轮材料及热处理检验的一般规定
热处理炉有效加热区测定方法
一般工程用铸造碳素钢件
钢的正火与退火处理
金属里氏硬度试验方法
钢的淬火回火处理
3 名词术语
将钢件加热到AC3或AC1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
钢件淬硬后，再加热到AC1点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
钢件淬火后高温回火的复合热处理工艺。
3.4 待调质件
凡要求进行调质处理的钢材、零件坯料等统称待调质件。
3.5 调质件
经过调质处理的钢材或零件坯料。
4 待调质件的有关规定
4.1 待调质件的钢种牌号
适用于调质的部分钢种牌号列于表1。
钢 组 及 标 准 号
（1）结构钢
大型碳素结构钢锻件
普通含锰钢
大型合金结构钢锻件
35，45，55，60
硅锰钼钒钢
重型机械用弹簧钢
35SiMn,50SiMn
37 SiMn2MoV
40Cr, 50Cr
35CrMo, 42CrMo,50 CrMo
40CrNi, 45 CrNi
34CrNiMo, 40CrNiMo
30CrMnSi, 35 CrMnSi
65Mn, 60Si2Mn, 50CrVA
GCr15, GCr15SiMn
(2) 工具钢
大型锻件用碳素工具钢
大型锻件用合金工具钢
T7、T8、T10、T12
9CrSi，9Cr2，9 Cr2Mo，5 CrMnMo，5 CrNiMo，60 CrMnMo
（3）特殊钢
大型不锈、耐酸耐热钢锻件
1 Cr13，2 Cr13，3 Cr13，4 Cr13，
一般工程用铸造碳钢件
大型低合金钢铸件
ZG270-500， ZG310-570， ZG340-640
ZG40Mn2，ZG50Mn2，ZG35CrMnSi, ZG35SiMn, ZG34CrNiMo
调质件的原始资料
一般零件必须提供：钢号、预先热处理方法等。
重要件（指Ⅳ、Ⅴ类锻件和有特殊要求的零件）除了提供钢号、预先热处理方法以外，还要提供化学成份、熔炼炉号等。
如果有特殊规定，还须提供锻造比、晶粒度、超声波探伤等有关数据。
待调质件的外观检查
a、调质件的加工余量
加工车间送来的待调质件，必须按“热处理件粗加工余量”标准留有加工余量，按规定加工圆角及倒角。
b 、待调质件外观
待调质件表面不得有裂纹、砂眼、气孔、烧损、重皮、碰伤等缺陷。铸锻件表面缺陷允许铲磨去除，但铲除后不得有尖角，并必须保证有足够的加工余量。加工件表面不允许有较深的刀痕、尖角（有特殊要求的成品除外）。
c、带足试棒
待调质件如果是Ⅳ、Ⅴ类锻件或者有性能要求的调质件，必须按规定带足试棒，含复检用试棒，并且在零件和试棒上打上熔炼炉号、零件图号等。试棒的外在和内在质量必须能代表工件。 d、来件外观检查
接收工件的人员要认真按以上要求检查外观质量，如不符合要求不得接收，不得转入下道工序。 5 调质处理工艺
5.1 调质处理工艺曲线
调质处理工艺曲线见图1所示。
（℃ /时）
火 40min/100mm
90min/100mm
30(5)CrMnSi
34 GrNi3Mo
40GrNi(Mo)
50Cr ,40GrNi2Mo
*ZG35CrMnSi
*ZG340-640
45min/100mm
120min/100mm
37SiMn2MoV
GCr15SiMn 炉冷
≤400 ≤200
60min/100mm
120min/100mm
≤350 小于淬
包含各类专业文献、高等教育、行业资料、文学作品欣赏、外语学习资料、应用写作文书、幼儿教育、小学教育、铸锻件调质工艺守则70等内容。　
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领帆供应球墨铸铁、灰铸铁&&&&联系人：安欣&&球墨铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。铸铁主要由铁、碳和硅组成的合金的总称。在这些合金中，含碳量超过在共晶温度时能保留在奥氏体固溶体中的量。&&&含碳量在2％以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2％～4％。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1％～3％的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。&铸铁可分为&&&&&&①灰口铸铁。含碳量较高（2.7％～4.0％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。&铸铁的分类分类方法分类名称说明&&&&&&&&1.按断口颜色分(1)灰铸铁这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中(2)白口铸铁白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁&(3)麻口铸铁麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用&2.按化学成分分(1)普通铸铁是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等(2)合金铸铁是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁&3.按生产方法和组织性能分&&&&客服热线：5(1)普通灰铸铁参见“灰铸铁”(2)孕育铸铁这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件(3)可锻铸铁可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件(4)球墨铸铁简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛(5)特殊性能铸铁这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛&铸铁-热处理工艺1.消除应力退火由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h，然后炉冷(灰口铁)或空冷(球铁)。采用这种工艺可消除铸件内应力的90～95%，但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。2.消除铸铁白口的高温石墨化退火&&&&铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火(或正火)的方法消除白口组织。退火工艺为：加热到550－950℃保温2～5&h，随后炉冷到500-550℃再出炉空冷。在高温保温期间，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。3.球铁的正火　球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950～980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820～860℃。正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。4.球铁的淬火及回火　为了提高球铁的机械性能，一般铸件加热到Afc1以上30～50℃(Afc1代表加热时A形成终了温度)，保温后淬入油中，得到马氏体组织。为了适当降低淬火后的残余应力，一般淬火后应进行回火，低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。这种组织耐磨性好，用于要求高耐磨性，高强度的零件。中温回火温度为350-500℃回火后组织为回火屈氏体加球状石墨，适用于要求耐磨性好、具有一定效稳定性和弹性的厚件。博扬公司-相关人才较多集中在钢铁英才网。高温回火温度为500-60D℃，回火后组织为回火索氏作加球状石墨，具有韧性和强度结合良好的为500-60D℃，回火后组织为回火索氏作加球状石墨，具有韧性和强度结合良好的综合性能，因此在生产中广泛应用。5.球铁的多温淬火球铁经等温淬火后可以获得高强度，同时兼有较好的塑性和韧性。多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化、不残留F，同时也避免A晶粒长大。加热温度一般采用Afc1以上30～50℃，等温处理温度为0～350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝氏体组织。稀土镁铝球铁等温淬火后&b=MPa，&k=3～3.6J／cm2，HRC＝47～51。但应注意等温淬火后再加一道回火工序。6.表面淬火为了提高某些铸件的表面硬度、耐磨性及疲劳强度，可采用表面淬火。灰铸铁及球铁铸件均可进行表面淬火。一般采用高(中)频感应加热表面淬火和电接触表面淬火。7.化学热处理对于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蚀的铸件，可以采用类似于钢的化学热处理工艺，如气体软氯化、氯化、渗硼、渗硫等处理。灰铸铁GB中国&HT100&&HT150&HT200&HT250&HT300&HT350JIS日本&FC100&&FC150&&FC200&FC250&FC300&&FC350KS韩国GC100&&GC150&&GC200&GC250&GC300&&GC350AWS美国NO.20&NO.25&NO.30&&NO.35&NO.40&&&NO.45&NO.50&&NO.55&NO.60UNS美国F1&&F12101&&F1&F14101&球墨铸铁GB中国QT400-18&QT400-15&QT450-10&QT500-7&&QT600-3&&QT700-2&QT800-2&&QT900-2JIS日本FCD350-22&&FCD400-18&&FCD400-15&&FCD450-10&&FCD500-7&&&FCD600-3&&FCD700-2&&FCD800-2KS韩国GCD370&&GCD400&&GCD450&GCD500&GCD600&GCD700&GCD800AWS美国60-40-18&&65-45-12&&80-55-06&&100-70-03&120-90-02UNS美国F32800&&&F33100&&&F33800&&&F34800&&&F36200&&特&点：产品规格齐全，价格优惠，包装完好，铜质纯净，直线度好，库存量大，可提供材质证明和SGS报告。规格可定做，领帆欢迎您的来电，我们将谒诚为您服务。&我们承诺：我们之前的交流合作将为你提供更满意，更优质的产品和服务。服务项目&&&&&&&QQ:（1）批零兼营，一支起售。&（2）客户可以随意挑选自己所需的长度或其它要求（3）提供气割、锯切、分条加工等配套服务（4）调剂本库暂缺的规格，省去您奔波采购的辛劳（5）快递送货上门，量大可直发您指定的地点（6）节假日不休息，随到随提&☆服务质量☆：★★★★★&.&
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&&公司作为优质模具钢销售的市场倡导者，深知模具材料的质量及稳定性对模具制造的重要性，公司投巨资从台湾、德国等地引进大型锯床、进口铣床、磨床、电火花、热处理、大型精料加工等设备，可为客户提供大型精光板铣磨加工等多元化服务，为客户节省加工时间，缩短交期。领帆已把拓展公司质量和服务放在未来的发展战略目标上。公司将有着极其严格的进货标准及先进的品质监测设备，如：超声波探伤、拉力测试、硬度测试等，始终如一的贯彻“信誉，质量为本”经营理念，全方位给客户提供完善的售后保障。
&&领帆公司始终坚持“以质量为核心，以市场需求为导向”的经营方针。以“完善的技术，完美的品质，完备的服务，合理的价位”为目标，努力奋斗，自强不息。本着造福社会，服务社会的企业理念，致力于全国模具业的发展。以自身的努力和实践行动回报社会。
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