CN107447158A - 高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法 - Google Patents

高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法，包括步骤：按各组分质量百分比进行熔炼C：2.8～3.0％，Si：3.1～3.2％，Mn：0.25～0.35％，Ti：0.06～0.08％，Mo：0.30～0.40％，V：0.12～0.15％，S≤0.03％，P≤0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；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原料和含Ti原料；加入铁水总质量的0.5～0.55％的蠕化剂；选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合加入铁水进行孕育处理；以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，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。该方法制得的玻璃模具材料导热性和韧性良好，使用寿命可达90万次左右。

Description

高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种蠕墨铸铁材料的制造方法，特别是涉及一种高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法。
背景技术
蠕墨铸铁的组织为钢的基体上分布着蠕虫状石墨。蠕虫状石墨为互不连接的短片状，其石墨片的长厚比较小，端部较钝，其形态介于片状石墨和球状石墨之间。由于蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能，因此，它具有独特的用途，在玻璃模具等方面的应用均取得了良好的效果。现有技术中不乏对适用于蠕墨铸铁材料的研究，比如中国专利CN102851568B公开的“合金蠕墨铸铁玻璃模具材料及其制备方法”，其化学元素组成及其质量百分数为：3.5-3.6％的碳、2.9-3％的硅、0.4-0.5％的锰、0.4-0.5％的钼、＜0.15％的钒、＜0.1％的钛、0.3-0.4％的铬、0.4-0.5％的镍、＜00.05％的磷和＜0.03％的硫，余为铁。中国专利CN102851574B公开的“一种耐热合金蠕墨铸铁及其制备方法”，包含下列质量百分比的组分：2.6-3.1％的碳、3.4-4.5％的硅、0.2-0.4％的锰、0.2-0.3％的镍、0.4-0.6％的钼、0.5-0.8％的铝、0.05-0.08％的锶、0.02-0.04％的钙、0.04-0.06％的镁和0.03-0.05％的铕，余为铁。上述两个技术方案均通过钼、钒、钛等强碳化物合金元素，容易形成大型块状碳化物，而大块碳化物的存在使材料韧性下降，易热疲劳失效减少使用寿命。中国专利CN106222538A则公开了“一种微合金化蠕墨铸铁玻璃器皿模具材料的制造方法”，各组分质量百分比为：碳3.5～3.6％，硅2.4～2.7％，铜0.2～0.3％，锰0.5～0.55％，铬0.25～0.29％，钛0.06～0.08％，钠0.004～0.007％，钾0.001～0.003％，稀土元素0.018～0.022％，镁0.01～0.03％，其余为铁；该方法采用钾钠变质剂结合低稀土元素蠕化，添加少量钛元素获得高性能蠕墨铸铁材料，解决了大型块状碳化物的问题，抑制模具开裂变形，散热效果好，玻璃模具使用寿命大于75万次。
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高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法，以改善材料韧性即导热性能，提高模具使用寿命。
本发明的技术方案是这样的：一种高合金黑色蠕墨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，所述各组分质量百分比为：C：2.8～3.0％，Si：3.1～3.2％，Mn：0.25～0.35％，Ti：0.06～0.08％，Mo：0.30～0.40％，V：0.12～0.15％，S≤0.03％，P≤0.04％，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原料和含Ti原料；
步骤2、向铁水中加入铁水总质量的0.5～0.55％的蠕化剂进行蠕化处理；
步骤3、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合加入铁水进行孕育处理；
步骤4、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理，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75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂的混合比为1︰2.5～3.2。
优选的，所述步骤1中熔炼温度为1530～1545℃，所述步骤4中浇注温度为1430～1440℃。
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，加入含V原料和含Ti原料。
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和混合孕育，采用高温退火工艺，使高Mo、V、Ti含量与C含量比的蠕墨铸铁材料在导热性和韧性之间寻求平衡，蠕虫状石墨的石墨类型为Ⅲ，大幅提高了蠕墨铸铁材料的模具寿命，达到90万次左右。
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
高合金黑色蠕墨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，各组分质量百分比为：C：2.89％，Si：3.1％，Mn：0.35％，Ti：0.062％，Mo：0.35％，V：0.13％，S：0.03％，P：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；熔炼时在铁水温度达到1535℃时，加入全部的含Mo原料和部分的含V原料，此时添加的含V原料占V总质量1/2，在铁水温度达到1545℃时，然后加入剩余含V原料和含Ti原料；
步骤2、向铁水中加入铁水总质量的0.52％的蠕化剂进行蠕化处理；
步骤3、将75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂的按照混合比1︰3.2混合加入铁水进行孕育处理；
步骤4、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1430℃。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。获得的高合金蠕墨铸铁玻璃器皿模具装机后以10次/模*分钟生产玻璃器皿，模具寿命为89万次。
实施例2
高合金黑色蠕墨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，各组分质量百分比为：C：2.82％，Si：3.2％，Mn：0.29％，Ti：0.067％，Mo：0.33％，V：0.12％，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，加入全部的含Mo原料和部分的含V原料，此时添加的含V原料占V总质量1/3，在铁水温度达到1545℃时，然后加入剩余含V原料和含Ti原料；
步骤2、向铁水中加入铁水总质量的0.5％的蠕化剂进行蠕化处理；
步骤3、将75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂的按照混合比1︰2.8混合加入铁水进行孕育处理；
步骤4、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1440℃。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。获得的高合金蠕墨铸铁玻璃器皿模具装机后以10次/模*分钟生产玻璃器皿，模具寿命为88万次。
实施例3
高合金黑色蠕墨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，各组分质量百分比为：C：3.01％，Si：3.14％，Mn：0.25％，Ti：0.08％，Mo：0.39％，V：0.15％，S：0.03％，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，加入全部的含Mo原料和部分的含V原料，此时添加的含V原料占V总质量1/3，在铁水温度达到1540℃时，然后加入剩余含V原料和含Ti原料；
步骤2、向铁水中加入铁水总质量的0.53％的蠕化剂进行蠕化处理；
步骤3、将75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂的按照混合比1︰3混合加入铁水进行孕育处理；
步骤4、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1435℃。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。获得的高合金蠕墨铸铁玻璃器皿模具装机后以10次/模*分钟生产玻璃器皿，模具寿命为90万次。
实施例4
高合金黑色蠕墨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，各组分质量百分比为：C：2.96％，Si：3.18％，Mn：0.26％，Ti：0.073％，Mo：0.30％，V：0.142％，S：0.02％，P：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；熔炼时在铁水温度达到1530℃时，加入全部的含Mo原料和部分的含V原料，此时添加的含V原料占V总质量1/2，在铁水温度达到1540℃时，然后加入剩余含V原料和含Ti原料；
步骤2、向铁水中加入铁水总质量的0.55％的蠕化剂进行蠕化处理；
步骤3、将75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂的按照混合比1︰2.5混合加入铁水进行孕育处理；
步骤4、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注温度为1440℃。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。获得的高合金蠕墨铸铁玻璃器皿模具装机后以10次/模*分钟生产玻璃器皿，模具寿命为89万次。

Claims (5)

1.一种高合金黑色蠕墨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，所述各组分质量百分比为：C：2.8～3.0％，Si：3.1～3.2％，Mn：0.25～0.35％，Ti：0.06～0.08％，Mo：0.30～0.40％，V：0.12～0.15％，S≤0.03％，P≤0.04％，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原料和含Ti原料；
步骤2、向铁水中加入铁水总质量的0.5～0.55％的蠕化剂进行蠕化处理；
步骤3、选用75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂混合加入铁水进行孕育处理；
步骤4、以铁芯激冷方式将铁水浇注入砂型模内，浇注结束后从砂型模内取出玻璃模具进行退火处理，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。
2.根据权利要求1所述的高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于：所述75硅铁孕育剂和硅钡孕育剂的混合比为1︰2.5～3.2。
3.根据权利要求1所述的高合金黑色蠕墨铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中熔炼温度为1530～1545℃，所述步骤4中浇注温度为1430～1440℃。
4.根据权利要求1所述的高合金黑色蠕墨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，加入含V原料和含Ti原料。
5.根据权利要求1所述的高合金黑色蠕墨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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