CN107400820A - 多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法 - Google Patents

多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，包括如下步骤：按各组分质量百分比选取原料加入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1530～1540℃，各组分质量百分比为：C：3.4～3.6％，Si：1.8～2.2％，Mn：0.55～0.65％，Ti：0.15～0.25％，Mo：0.60～0.70％，Ni：0.25～0.35％，Cu：0.35～0.45％，V：0.05～0.15％，S≤0.02％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；熔炼时先原料分时加入；选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合进行包内孕育+型腔内孕育的混合孕育处理；以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1380～1385℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理。该方法制得的玻璃模具材料生产的成型模寿命＞160万次，初型模寿命＞140万次。

Description

多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铸铁材料的制造方法，特别是涉及一种多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法。
背景技术
随着对铸铁材料不断研究，对于铸铁玻璃模具的普遍要求是，玻璃模具内层需具备高抗氧化性能，模具外层则应具有优先的散热性能，基体组织以铁素体为主，珠光体含量要少基本无碳化物以防止表面开裂失效。中国专利CN102828103B所公开的合金灰铸铁玻璃模具，涉及的灰铸铁材料中各组分质量百分比含量为3.35-3.55％的碳，1.8-2.1％的硅，0.5-0.7％的锰，0.4-0.8％的钼，0.1-0.16％的钒，0.15-0.25％的钛，0.3-0.6％的铬，0.01-0.02％的硫，0.03-0.04％的磷，其余为铁。其直接去除了铜及镍元素，以此希望控制铜、镍元素对珠光体的促成作用进而减少珠光体的产生。中国专利CN103205624A中公开了铁素体基体的石墨铸铁玻璃模具，各组分质量百分比含量为3.3-3.7％的碳、2.3-2.7％的硅、0.12-0.14％的锰、＜0.1％的磷、＜0.04％的硫和＜0.05％的镁，其余为铁，同样不含有铜及镍元素。中国专利CN104131215A公开的微合金化铸铁玻璃模具，其包括以下质量百分比组分：C 3.55～3.65％、Si 1.85～1.95％、Mn 0.50～0.55％、Cr 0.05～0.10％、Ni 0.05～0.10％、Mo 0.50～0.55％、V 0.06～0.07％、Ti 0.10～0.20％、Cu 0～0.10％，其余为Fe。其严格控制了铜及镍元素含量处于一个较小的范围，并通过复合孕育剂以及复合孕育的方式减少珠光体数量抑制碳化物生成。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，以增强模具材料的导热性能和抗腐蚀性能同时避免过多的珠光体和碳化物形成，提高模具使用寿命。
本发明的技术方案是这样的：一种多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比选取原料加入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1530～1540℃，所述各组分质量百分比为：C：3.4～3.6％，Si：1.8～2.2％，Mn：0.55～0.65％，Ti：0.15～0.25％，Mo：0.60～0.70％，Ni：0.25～0.35％，Cu：0.35～0.45％，V：0.05～0.15％，S≤0.02％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述熔炼时先加入含Mo原料和占V总质量1/3～1/2的含V原料，然后加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料；
步骤2、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合进行包内孕育+型腔内孕育的混合孕育处理，所述75硅铁孕育剂重量为铁水重量的0.2～0.3％，所述硅钡孕育剂重量为铁水重量的0.5～0.6％；
步骤3、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1380～1385℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理。
优选的，所述各组分质量百分比为：C：3.4～3.6％，Si：1.8～2.2％，Mn：0.55～0.65％，Ti：0.15～0.25％，Mo：0.64～0.65％，Ni：0.32～0.35％，Cu：0.35～0.38％，V：0.12～0.15％，S≤0.02％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述熔炼时在铁水温度达到1530～1535℃时，加入含Mo原料和含V原料，在铁水温度达到1540～1545℃时，加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料。
优选的，所述退火处理为，玻璃模具加热至955～958℃保温9～9.5小时，随炉冷却至325～335℃后出炉空冷至常温。
优选的，所述退火时升温速度为40～50℃/h，随炉冷却的降温速度为25～35℃/h。
与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案的有益效果是：
在熔炼阶段控制不同原料的投入时机，结合硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合孕育及混合孕育方式处理，严格控制了熔炼温度、浇注温度，制得的玻璃模具材料在含有较高的Ni和Cu元素比例时，仍具有优秀的金相组织形态，控制了珠光体和碳化物的过多生成，同时导热效果和耐腐蚀性俱佳。玻璃模具近内腔～近内腔4mm范围内石墨形态为D型，石墨长度6～8级，珠光体数量<5％，无碳化物；近内腔4～25mm范围内石墨形态为A+D型，碳化物<0.5％。生产的成型模寿命＞160万次，初型模寿命＞140万次。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比选取原料加入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1530～1540℃，各组分质量百分比为：C：3.4％，Si：2.0％，Mn：0.62％，Ti：0.15％，Mo：0.60％，Ni：0.29％，Cu：0.40％，V：0.05％，S：0.02％，P：0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；熔炼时在铁水温度达到1530℃时，先加入含Mo原料和占V总质量1/2的含V原料，在铁水温度达到1540℃时，加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料；
步骤2、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合进行包内孕育+型腔内孕育的混合孕育处理，75硅铁孕育剂重量为铁水重量的0.25％，硅钡孕育剂重量为铁水重量的0.55％；
步骤3、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1380℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理。玻璃模具以升温速度为50℃/h加热至958℃保温9.5小时，以降温速度为30℃/h随炉冷却至325℃后出炉空冷至常温。生产的成型模寿命162万次，初型模寿命141万次。
实施例2
多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比选取原料加入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1535～1540℃，各组分质量百分比为：C：3.6％，Si：1.8％，Mn：0.55％，Ti：0.17％，Mo：0.69％，Ni：0.25％，Cu：0.45％，V：0.10％，S：0.02％，P：0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质；熔炼时在铁水温度达到1535℃时，先加入含Mo原料和占V总质量1/3的含V原料，在铁水温度达到1540℃时，加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料；
步骤2、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合进行包内孕育+型腔内孕育的混合孕育处理，75硅铁孕育剂重量为铁水重量的0.3％，硅钡孕育剂重量为铁水重量的0.55％；
步骤3、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1385℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理。玻璃模具以升温速度为45℃/h加热至955℃保温9小时，以降温速度为30℃/h随炉冷却至330℃后出炉空冷至常温。生产的成型模寿命160万次，初型模寿命142万次。
实施例3
多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比选取原料加入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1530～1535℃，各组分质量百分比为：C：3.5％，Si：2.2％，Mn：0.65％，Ti：0.21％，Mo：0.64％，Ni：0.35％，Cu：0.38％，V：0.15％，S：0.02％，P：0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质；熔炼时在铁水温度达到1530℃时，先加入含Mo原料和占V总质量1/3的含V原料，在铁水温度达到1535℃时，加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料；
步骤2、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合进行包内孕育+型腔内孕育的混合孕育处理，75硅铁孕育剂重量为铁水重量的0.2％，硅钡孕育剂重量为铁水重量的0.5％；
步骤3、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1385℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理。玻璃模具以升温速度为45℃/h加热至958℃保温9.5小时，以降温速度为35℃/h随炉冷却至325℃后出炉空冷至常温。生产的成型模寿命168万次，初型模寿命145万次。
实施例4
多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比选取原料加入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1535～1540℃，各组分质量百分比为：C：3.45％，Si：2.1％，Mn：0.63％，Ti：0.25％，Mo：0.65％，Ni：0.32％，Cu：0.35％，V：0.12％，S：0.02％，P：0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；熔炼时在铁水温度达到1535℃时，先加入含Mo原料和占V总质量1/2的含V原料，在铁水温度达到1540℃时，加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料；
步骤2、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合进行包内孕育+型腔内孕育的混合孕育处理，75硅铁孕育剂重量为铁水重量的0.25％，硅钡孕育剂重量为铁水重量的0.6％；
步骤3、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1380℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理。玻璃模具以升温速度为40℃/h加热至955℃保温9小时，以降温速度为25℃/h随炉冷却至335℃后出炉空冷至常温。生产的成型模寿命169万次，初型模寿命145万次。

Claims (5)

1.一种多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、按各组分质量百分比选取原料加入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为1530～1540℃，所述各组分质量百分比为：C：3.4～3.6％，Si：1.8～2.2％，Mn：0.55～0.65％，Ti：0.15～0.25％，Mo：0.60～0.70％，Ni：0.25～0.35％，Cu：0.35～0.45％，V：0.05～0.15％，S≤0.02％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述熔炼时先加入含Mo原料和占V总质量1/3～1/2的含V原料，然后加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料；
步骤2、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合进行包内孕育+型腔内孕育的混合孕育处理，所述75硅铁孕育剂重量为铁水重量的0.2～0.3％，所述硅钡孕育剂重量为铁水重量的0.5～0.6％；
步骤3、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1380～1385℃，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于：所述各组分质量百分比为：C：3.4～3.6％，Si：1.8～2.2％，Mn：0.55～0.65％，Ti：0.15～0.25％，Mo：0.64～0.65％，Ni：0.32～0.35％，Cu：0.35～0.38％，V：0.12～0.15％，S≤0.02％，P≤0.03％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于：所述熔炼时在铁水温度达到1530～1535℃时，加入含Mo原料和含V原料，在铁水温度达到1540～1545℃时，加入剩余含V原料、含Ni原料、含Cu原料和含Ti原料。
4.根据权利要求1所述的多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于：所述退火处理为，玻璃模具加热至955～958℃保温9～9.5小时，随炉冷却至325～335℃后出炉空冷至常温。
5.根据权利要求4所述的多元化黑色铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于：所述退火时升温速度为40～50℃/h，随炉冷却的降温速度为25～35℃/h。
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