CN101914720A - 高合金黑铁玻璃模具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高合金黑铁玻璃模具及其制造方法，该模具包含下列重量百分比的组分：Si 2.0～2.2％、Mn 0.75～0.85％、Mo 0.75～0.8％、Ni 0.4～0.5％、V 0.09～0.12％、Ti0.16～0.2％、Cr 0.26～0.32％、C 3.4～3.6％、其余为Fe和通常的杂质；其制造方法包括原料熔炼和模具的浇灌，其中原料的熔炼温度为1500～1520℃，模具的浇注温度为1330～1380℃；本发明的模具具有较高的耐磨性能，抗氧化性更佳，使用寿命更长，可持续使用80-100万次；本发明的方法有利于获得D型石墨铸铁。

Description

高合金黑铁玻璃模具及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃模具，特别是一种高合金黑铁玻璃模具。本发明还涉及上述玻璃模具的制造方法。

背景技术

由于铸铁具有良好的铸造性能，良好的加工性，而且成本低，国内外普遍采用铸铁做模具材料，这其中就包括使用铸铁作为玻璃模具材料。

玻璃模具是玻璃制品制作成型的工具，在玻璃制品成型的过程中，模具需要多次地与熔融的玻璃接触，因此，玻璃模具应该具有良好的耐磨性、抗氧化性等性能，使其寿命更长。例如模具的导热性能，良好的导热率使得模具内外的温度梯度降至最小，可以使模具的使用寿命延长。

为了提高铸铁的性能，常常加入Cr、Mo、Ni和V等元素进行合金化，希望通过控制石墨的形态与分布提高模具材料的导热、热疲劳等性能。

例如，公开号为1405353的专利，其研究了一种优化合金成分的新型铸造热锻模具钢(CDS)，其成分为(wt％)：C 0.15～0.35，Cr 1.5～3.75，Mo 0.5～2.5，Ni 0.6～2.5，V 0.1～0.8，Mn 0.2～0.6，Si 0.2～0.6，S≤0.04，P≤0.04。但该研究的合金成分虽然具有良好的冲击韧性，但是其耐磨性能低，而高寿命模具主要以高温磨损为主要失效形式，高的耐磨性是进一步提高模具寿命的关键，因此其直接导致使用寿命不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种金相组织为铁素体的高合金黑铁玻璃模具，其具有耐磨性能较好，抗氧化性更佳，使用寿命长。本发明还提供上述高合金黑铁玻璃模具的制造方法。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种高合金黑铁玻璃模具，其包含下列重量百分比的组分：

Si    2.0～2.2％

Mn    0.75～0.85％

Mo    0.75～0.8％

Ni    0.4～0.5％

V     0.09～0.12％

Ti    0.16～0.2％

Cr    0.26～0.32％

C     3.4～3.6％

其余为Fe和通常的杂质。

Mn、Ni、Cr、Mo均为细化晶粒元素，Mn、Ni、Cr可起到硬化作用，具有耐热和抗氧化性能。V、Ti为细化晶粒元素，上述的组分中没有V、Ti元素，石墨达不到D/E型。

本发明的模具金相组织为铁素体，其拉伸强度为250～260N/mm²；布氏硬度为150～170；抗弯强度为500N/mm²；在100℃的导热率为48～51W/M.K，在500℃的导热率为38～39W/M.K；热膨胀系数在0～600℃范围内为10～13×10^-6/K；伸长率为3～5％。

金相组织为铁素体的模具的硬度比金相组织为珠光体的模具的硬度低，有利于对其进行加工，而且金相组织为铁素体的模具不易开裂。

本发明的高合金黑铁玻璃模具的制造方法，包括步骤：原料的熔炼和模具的浇注，所述原料的熔炼，其原料包含下列重量百分比的组分：

Si    2.0～2.2％

Mn    0.75～0.85％

Mo    0.75～0.8％

Ni    0.4～0.5％

V     0.09～0.12％

Ti    0.16～0.2％

Cr    0.26～0.32％

C     3.4～3.6％

其余为Fe和通常的杂质；其中原料的熔炼温度为1500～1520℃，模具的浇注温度为1330～1380℃。

在上述熔炼和浇注温度下，可以控制石墨的形态与分布，获得D型石墨铁素体，从而可提高模具材料的导热、热疲劳等性能，获得较好的导热率。

本发明的模具具有较高的耐磨性能，抗氧化性更佳，使用寿命更长，可持续使用100-120万次(一般模具可使用60-80万次)。本发明的方法控制石墨的形态与分布，有利于获得D/E型铁素体石墨铸铁。

具体实施方式

一种高合金黑铁玻璃模具，其特征在于包含下列重量百分比的组分：

Si    2.0～2.2％

Mn    0.75～0.85％

Mo    0.75～0.8％

Ni    0.4～0.5％

V     0.09～0.12％

Ti    0.16～0.2％

Cr    0.26～0.32％

C     3.4～3.6％

其余为Fe和通常的杂质。

本发明的模具具有较高的耐磨性能，抗氧化性更佳，使用寿命更长，可持续使用100-120万次(一般模具可使用60-80万次)。其具体性能如下：

上述模具的拉伸强度250～260N/mm²。

上述模具的布氏硬度为150～170，没有采用本发明方案的模具布氏硬度为120～130。

上述模具的抗弯强度为500N/mm²。

上述模具在100℃的导热率为48～51W/M.K，在500℃的导热率为38～39W/M.K。

上所述模具的热膨胀系数在0～600℃范围内为10～13×10^-6/K。

上述模具的伸长率为3～5％。

高合金黑铁玻璃模具的制造方法包括：

(1)原料的熔炼，原料包含上述重量百分比的组分。

为获得上述比例的组分，总原料配比为：55.3％的新铁、35％回炉铁、11.7％废钢。其他元素为：在总原料的基础上，添加以下元素：以每100Kg原料计算，添加硅0.04～0.06％、锰0.8～1％、钼0.9～1％、铬0.1～0.3％、钛0.3～0.5％、镍0.3～0.6％、钒0.01～0.02％、孕育剂0.5～0.8％。

其中，优选的孕育剂为硅钡孕育剂，硅钡孕育剂孕育时间长，时效好。

优选的，上述的其他元素含量为：硅0.05％、锰0.8％、钼1％、铬0.2％、钛0.4％、镍0.4％、钒0.015％、孕育剂0.6％。

原料的熔炼温度保持在1500～1520℃。

(2)模具的浇注，模具的浇注温度为1330～1380℃。

(3)冷却，将模具置于沙中冷却24小时。

(4)退火，将模具置于900-920℃的回火炉中进行退火。

(5)保温，将模具保温4小时，冷却到300-350℃出炉。

D型石墨铸铁具有优异的抗氧化性能，由于D型石墨细小、卷曲和端部较钝的形态，因此其对于基体的切割作用小，具有较高的强度。

上述步骤(1)、(2)中，熔炼、浇注的温度极为重要，是保证模具实现D型石墨铸铁的关键步骤。为实现模具(特别是模具的内部)的D型石墨化，模具的浇注温度应该保持在1330-1380℃之间，这样的温度便于控制石墨的形态与分布，从而来提高模具材料的导热、热疲劳等性能。

由于原料的熔炼后即要进行模具的浇注，而为了保证实现模具(特别是模具的内部)的D型石墨化，模具的浇注温度应该保持在1330-1380℃之间，若原料的熔炼的温度过高，则为了保重熔炼步骤的温度，将要从熔炼的高温度降温到1330-1380℃之间。熔炼步骤至浇注步骤的时间越短，将越有利于控制石墨的形态与分布。熔炼步骤至浇注步骤的时间过长，不利于控制石墨的形态与分布，不利于获得D型石墨化。

上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高合金黑铁玻璃模具，其特征在于包含下列重量百分比的组分：

Si    2.0～2.2％

Mn    0.75～0.85％

Mo    0.75～0.8％

Ni    0.4～0.5％

V     0.09～0.12％

Ti    0.16～0.2％

Cr    0.26～0.32％

C     3.4～3.6％

其余为Fe和通常的杂质。

2.按照权利要求1所述的高合金黑铁玻璃模具，其特征在于：所述模具的拉伸强度为250～260N/mm²。

3.按照权利要求1所述的高合金黑铁玻璃模具，其特征在于：所述模具的布氏硬度为150～170。

4.按照权利要求1所述的高合金黑铁玻璃模具，其特征在于：所述模具的抗弯强度为500N/mm²。

5.按照权利要求1所述的高合金黑铁玻璃模具，其特征在于：所述模具在100℃的导热率为48～51W/M.K，在500℃的导热率为38～39W/M.K。

6.按照权利要求1所述的高合金黑铁玻璃模具，其特征在于：所述模具的热膨胀系数在0～600℃范围内为10～13×10^-6/K。

7.按照权利要求1所述的高合金黑铁玻璃模具，其特征在于：所述模具的伸长率为3～5％。

8.一种高合金黑铁玻璃模具的制造方法，包括步骤：原料的熔炼和模具的浇注，其特征在于：所述原料的熔炼，其原料包含下列重量百分比的组分：

Si    2.0～2.2％

Mn    0.75～0.85％

Mo    0.75～0.8％

Ni    0.4～0.5％

V     0.09～0.12％

Ti    0.16～0.2％

Cr    0.26～0.32％

C     3.4～3.6％

其余为Fe和通常的杂质；其中原料的熔炼温度为1500～1520℃，模具的浇注温度为1330～1380℃。