[發明專利]高耐熱疲勞性合金球墨鑄鐵玻璃模具材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310060854.4
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103146988A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 唐劍鋒;錢健;錢燕
• 申請（專利權）人: 蘇州東海玻璃模具有限公司
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C22C33/10;C21C1/10;C21D5/00;C03B9/30
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發明涉及玻璃模具材料領域，特別是涉及一種高耐熱疲勞性合金球墨鑄鐵玻璃模具材料及其制備方法。

背景技術

在玻璃制品成形過程中，玻璃模具頻繁地接觸1100℃以上的熔融玻璃，承受氧化、生長及熱疲勞等作用。模腔熱平衡溫度一般在450~650℃，長期處于高溫狀態下工作而且反復的開模合模的過程中產生摩擦，因此需求玻璃模具組織致密均勻，應具有良好的耐熱、耐磨、耐腐蝕、抗熱疲勞、抗氧化、抗生長、導熱性好、線性膨脹系數小、粘附溫度高等特性。目前鑄鐵、銅合金、和高鎳合金是玻璃模具主要的材料。鑄鐵因為其低廉的價格和良好的加工性能而獲得廣泛的應用.普通灰鑄鐵具有良好的導熱性能，但抗耐熱疲勞性能、抗氧化生長性能、耐磨性能較差，因拋光性能差和使用過程中石墨膨脹造成的表面龜裂等問題往往不能滿足目前的要求。普通灰鑄鐵中石墨成片狀，石墨片越粗大、連續，數量越多，氧化性氣氛越易侵入模具內部，氧化也越嚴重，加之玻璃料的化學侵蝕、冷熱交變應力和模具承受機械沖擊在模具腔表面石墨相附近極易產生裂紋、龜裂等使模具報廢。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種本發明高耐熱疲勞性合金球墨鑄鐵玻璃模具材料及其制備方法，能夠制成高熱疲勞性能、耐熱疲勞性能和導熱性能均衡的玻璃模具材料。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種高耐熱疲勞性合金球墨鑄鐵玻璃模具材料，包括下列質量百分比的組合：C?3.5~3.7%、Si?2.6~2.8%、Mn0.1~0.2%、Mo?0.1~0.3%、Ni0.5~0.7%、Ti0.01~0.03%、Mg0.04~0.06%、Re0.03~0.05%、P＜0.01%、S＜0.01%，其余為Fe和不可避免的雜質。

在本發明一個較佳實施例中，包括下列質量百分比的組合：C?3.6%、Si?2.7%、Mn0.1%、Mo?0.2%、Ni0.6%、Ti0.02%、Mg0.05%、Re0.04%、P＜0.01%、S＜0.01%，其余為Fe和不可避免的雜質。

在本發明一個較佳實施例中，所述玻璃模具材料的抗彎強度為530MPa，布氏硬度為150~170，金像組織為：80%鐵素體和20%珠光體，石墨形態為球狀石墨和少量蠕蟲狀石墨，石墨等級為6~8級。

本發明的另一個目的是提供一種高耐熱疲勞性合金球墨鑄鐵玻璃模具材料的制備方法，具體步驟包括：

（100）、配料：將廢鋼、鑄造生鐵、硅鐵、錳鐵、鉬鐵和電解鎳組成的爐料進行化學分析，然后按下列質量百分比稱取所述爐料配置：C?3.5~3.7%、Si?2.6~2.8%、Mn0.1~0.2%、Mo?0.1~0.3%、Ni0.5~0.7%，其余為Fe和不可避免的雜質。

（200）、熔煉：將按比例稱量好的廢鋼、鑄造生鐵放入中頻感應熔煉爐中加熱完全融化后，再將硅鐵、錳鐵、鉬鐵爐料和電解鎳加入熔化并調整鐵水溫度為1450℃~1550℃；

（300）、球化處理、孕育處理和澆注：將占鐵水總重量0.5%~0.8%的球化劑Re-Mg-Ti-Ca隨流球化處理，然后對澆包內的鐵水進行扒渣、澆注，同時采用型內孕育法將孕育塊置于澆注系統內采用澆口盤內孕育；

（400）、退火工藝：采用低溫石墨化退火，將澆注好的鑄鐵毛坯裝入退火爐內，快速將溫度升高到750℃保溫5小時，然后隨爐冷卻至600℃，出爐空冷。

在本發明一個較佳實施例中，所述玻璃模具材料包括下列質量百分比的組合：C?3.6%、Si?2.7%、Mn0.1%、Mo?0.2%、Ni0.6%、Ti0.02%、Mg0.05%、Re0.04%、P＜0.01、S＜0.01%，其余為Fe和不可避免的雜質。

本發明的有益效果是：本發明高耐熱疲勞性合金球墨鑄鐵玻璃模具材料及其制備方法有以下優點：

（1）、Ni、Mo微合金化技術：Ni、Mo是提高玻璃模具耐熱疲勞性能的最有效元素，鑄鐵中鎳會使珠光體變細，還能使冷硬層減薄，從而削弱鑄鐵對驟冷的敏感性。若用鎳取代鑄鐵中的硅，則珠光體分解就會減緩，經成分優化，在球墨鑄鐵中添加0.5~0.7%Ni、0.1~0.3%Mo，球墨鑄鐵合金的熱疲勞性能比普通球墨鑄鐵提高60~85%。