微合金化鑄鐵玻璃模具及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微合金化鑄鐵玻璃模具，包括以下質(zhì)量百分比組分：C3.55～3.65％、Si1.85～1.95％、Mn0.50～0.55％、Cr0.05～0.10％、Ni0.05～0.10％、Mo0.50～0.55％、V0.06～0.07％、Ti0.10～0.20％、Cu0～0.10％，其余為Fe。該玻璃模具的制造方法為熔煉、孕育、澆注和退火處理，孕育劑采用75硅鐵孕育劑和硅鋇孕育劑作為共同孕育劑以隨流孕育+包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育方式混合孕育。制得的微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔～8mm處石墨形態(tài)為D型，石墨長度6～8級，珠光體數(shù)量<5％，無碳化物，力學(xué)性能優(yōu)秀。
【專利說明】微合金化鑄鐵玻璃模具及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鑄鐵玻璃模具及其制造方法，特別是涉及一種微合金化鑄鐵玻璃模具及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鑄鐵玻璃模具被廣泛用于瓶罐類玻璃制品的生產(chǎn)制造中，以往普通鑄鐵材料金相組織具有高含量片狀珠光體，如中國專利CN1101382A所公開的抗氧化鑄鐵玻璃模具材料，其基體為>90%的細片狀珠光體，石墨形態(tài)為D型。該材料在長期冷熱交替變化影響下，玻璃模具強度降低，并形成表面開裂，影響模具壽命。
[0003]隨著對鑄鐵材料不斷研究，對于灰鑄鐵玻璃模具的普遍要求是，模具內(nèi)層需具備高抗氧化性能，模具外層則應(yīng)具有優(yōu)先的散熱性能，基體組織以鐵素體為主，珠光體含量要少基本無碳化物以防止表面開裂失效。如中國專利CN102828103B所公開的合金灰鑄鐵玻璃模具，涉及的灰鑄鐵材料中各組分質(zhì)量百分比含量為3.35-3.55%的碳，1.8-2.1 %的硅，0.5-0.7% 的錳，0.4-0.8% 的鑰，0.1-0.16% 的釩，0.15-0.25% 的鈦，0.3-0.6% 的鉻，
0.01-0.02%的硫，0.03-0.04%的磷，其余為鐵。其直接去除了銅及鎳元素，以此希望控制銅、鎳元素對珠光體的促成作用進而減少珠光體的產(chǎn)生。中國專利CN103205624A中公開了鐵素體基體的石墨鑄鐵玻璃模具，各組分質(zhì)量百分比含量為3.3-3.7%的碳、2.3-2.7%的硅、0.12-0.14%的錳、< 0.1%的磷、< 0.04%的硫和< 0.05 %的鎂，其余為鐵，同樣不含有銅及鎳元素。中國專利CN102994863A公開的鑄鐵玻璃模具，不含銅元素，鎳含量小于
0.02，采用稀土孕育劑孕育。然而鎳元素有助于提升灰鑄鐵材料的抗氧化性，鎳元素的去除雖然可減少珠光體的產(chǎn)生防止玻璃模具的細微開裂，但同樣影響了其抗氧化性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種微合金化鑄鐵玻璃模具，并提供該玻璃模具的制造方法，使其具備優(yōu)秀的抗氧化性能，防止模具表面開裂，提高使用壽命O
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:一種微合金化鑄鐵玻璃模具，其包括以下質(zhì)量百分比組分:C3.55 ~3.65%,Sil.85 ~1.95%,Mn0.50 ~0.55%,Cr0.05 ~0.10%,N1.05 ~
0.10%,Mo0.50 ~0.55%, V0.06 ~0.07%, T1.10 ~0.20%, CuO ~0.10%，其余為 Fe。
[0006]優(yōu)選的，所述微合金化鑄鐵玻璃模具，其包括以下質(zhì)量百分比組分:C3.58%、Sil.95%, Mn0.52%, Cr0.05%, N1.10%, Mo0.55%, V0.07%, T1.19%, Cu0.02%，其余為Fe。
[0007]在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔O~8_處石墨形態(tài)為D型，石墨長度6~8級，珠光體數(shù)量〈5% ;近內(nèi)腔8~25mm處石墨形態(tài)為A+D型，碳化物〈I%。
[0008]一種微合金化鑄鐵玻璃模具的制造方法，其包括如下步驟:
[0009]步驟1、按各組分質(zhì)量百分比選取原料加入熔煉爐進行熔煉；
[0010]步驟2、選用75硅鐵孕育劑和硅鋇孕育劑作為共同孕育劑混合孕育，所述75硅鐵孕育劑重量為鐵水重量的0.2~0.3%,所述娃鋇孕育劑重量為鐵水重量的0.5~0.6% ；
[0011]步驟3、采用隨流孕育+包內(nèi)孕育、包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育或隨流孕育+包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育三種方式中的一種進行孕育處理；
[0012]步驟4、將鐵水澆注入砂型模內(nèi)，澆注結(jié)束后從砂型模內(nèi)取出玻璃模具進行退火處理。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟3中采用隨流孕育+包內(nèi)孕育進行孕育處理時，共同孕育劑使用的重量比為隨流孕育4:包內(nèi)孕育6。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟3中采用包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育進行孕育處理時，共同孕育劑使用的重量比為包內(nèi)孕育6:型腔內(nèi)孕育4。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟3中采用隨流孕育+包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育進行孕育處理時，共同孕育劑使用的重量比為隨流孕育4:包內(nèi)孕育4:型腔內(nèi)孕育2。
[0016]為了進一步控制碳化物數(shù)量，優(yōu)選的，所述步驟I中熔煉溫度為1530~1540°C，所述步驟4中澆注溫度為1380~1385°C。
[0017]為了更進一步地去除材料基體組織中珠光體，使其達到幾乎無碳化物，所述步驟4中退火處理為將玻璃模具加熱至955°C保溫8~10小時，隨爐冷卻至325°C后出爐空冷至常溫。
[0018]本發(fā)明技術(shù)方案保留了鑄鐵玻璃模具材料中的鎳元素以及銅元素，結(jié)合各元素占比的選擇使鑄鐵玻璃模具在具備優(yōu)秀的抗氧化性能同時與無鎳、銅元素的鑄鐵玻璃模具同樣可保證模具表面不開裂，穩(wěn)定玻璃模具性能。
[0019]孕育處理時同時使用兩種孕育劑以一定比例混合，并采用至少兩種方式孕育處理，精確控制了熔煉溫度、澆注溫度及后續(xù)退火處理過程，比以往采用單一孕育劑單一方式孕育更利于基體組織細化，有效減少珠光體數(shù)量抑制碳化物生成，使玻璃模具近內(nèi)腔~8mm處石墨形態(tài)為D型，石墨長度6~8級，珠光體數(shù)量〈5%，無碳化物；近內(nèi)腔8~25mm處石墨形態(tài)為A+D型，碳化物〈I %。玻璃模具內(nèi)腔布氏硬度達到179HBW，外圓布氏硬度為135HBW。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔4_處石墨形貌圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0022]實施例1
[0023]步驟1、按各組分質(zhì)量百分比 C3.58 %、Si 1.95%, Mn0.52%, Cr0.05%,N1.10%,Mo0.55%,V0.07%, T1.19%、Cu0.02%，其余為Fe，選取原料加入熔煉爐攪拌進行熔煉得到鐵水，熔煉溫度為1535°C ；
[0024]步驟2、選用占鐵水重量0.2%的75娃鐵孕育劑和占鐵水重量0.5%的娃鎖孕育劑混合后作為共同孕育劑混合孕育；
[0025] 步驟3、采用隨流孕育+包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育進行孕育處理，隨流孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的40%，包內(nèi)孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的40%，型腔內(nèi)孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的20%。隋流孕育是指在鐵水自熔煉爐引入鐵水澆包時共同孕育劑隨鐵水流一起引入鐵水澆包的孕育方式。包內(nèi)孕育時指將共同孕育劑加入包內(nèi)，然后沖入鐵水，使其均勻熔化的孕育方式，而型腔內(nèi)孕育是指澆注鐵水隨澆包引至澆注區(qū)域時由鐵水將共同孕育劑從添加槽中帶入澆注區(qū)域的孕育方式。
[0026]步驟4、將鐵水澆注入砂型模內(nèi)，控制澆注溫度為1385°C，澆注結(jié)束后從砂型模內(nèi)取出玻璃模具進行退火處理，玻璃模具加熱至955°C保溫8小時，隨爐冷卻至325°C后出爐空冷至常溫。
[0027]所制得的微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔O~8mm處石墨形態(tài)為D型，石墨長度7級，珠光體數(shù)量〈5無可見碳化物,近內(nèi)腔4mm處石墨形貌如圖1所示；近內(nèi)腔8~25mm處石墨形態(tài)為A+D型，石墨長度為4級，珠光體數(shù)量〈10 %，碳化物〈I %。玻璃模具內(nèi)腔布氏硬度達到179HBW，外圓布氏硬度為135HBW。
[0028]實施例2
[0029]步驟1、按各組分質(zhì)量百分比 C3.55 %、Si 1.89%, Mn0.55%, Cr0.07%,N1.08%,Mo0.52%, V0.07%, T1.10%，其余為Fe，選取原料加入熔煉爐攪拌進行熔煉得到鐵水，熔煉溫度為1530°C ；
[0030]步驟2、選用占鐵水重量0.3 的75娃鐵孕育劑和占鐵水重量0.6 的娃鎖孕育劑混合后作為共同孕育劑混合孕育；
[0031]步驟3、采用隨流孕育+包內(nèi)孕育進行孕育處理，隨流孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的40%，包內(nèi)孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的60%。
[0032]步驟4、將鐵水澆注入砂型模內(nèi)，控制澆注溫度為1385°C，澆注結(jié)束后從砂型模內(nèi)取出玻璃模具進行退火處理，玻璃模具加熱至955°C保溫9小時，隨爐冷卻至325°C后出爐空冷至常溫。
[0033]所制得的微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔O~8mm處石墨形態(tài)為D型，石墨長度7級，珠光體數(shù)量〈5%，無可見碳化物；近內(nèi)腔8~25mm處石墨形態(tài)為A+D型，石墨長度為4級，珠光體數(shù)量〈10%，碳化物〈1%。玻璃模具內(nèi)腔布氏硬度達到170HBW，外圓布氏硬度為13M1BW。
[0034]實施例3
[0035]步驟1、按各組分質(zhì)量百分比 C3.65%, Sil.85%, Mn0.50%, Cr0.1%, N1.05%,Mo0.50%、V0.06%、T1.20%、Cu0.10%，其余為Fe，選取原料加入熔煉爐攪拌進行熔煉得到鐵水，熔煉溫度為1540°C ；
[0036]步驟2、選用占鐵水重量0.2 的75娃鐵孕育劑和占鐵水重量0.6 的娃鎖孕育劑混合后作為共同孕育劑混合孕育；
[0037]步驟3、采用包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育進行孕育處理，包內(nèi)孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的60%，型腔內(nèi)孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的40%。
[0038]步驟4、將鐵水澆注入砂型模內(nèi)，控制澆注溫度為1380°C，澆注結(jié)束后從砂型模內(nèi)取出玻璃模具進行退火處理，玻璃模具加熱至955°C保溫10小時，隨爐冷卻至325°C后出爐空冷至常溫。
[0039]所制得的微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔O~8mm處石墨形態(tài)為D型，石墨長度7級，珠光體數(shù)量〈5%，無可見碳化物；近內(nèi)腔8~25mm處石墨形態(tài)為A+D型，石墨長度為4級，珠光體數(shù)量〈10%，碳化物〈1%。玻璃模具內(nèi)腔布氏硬度達到163HBW，外圓布氏硬度為139HBW。
[0040]實施例4
[0041]步驟1、按各組分質(zhì)量百分比 C3.60 %、Si 1.85%, Mn0.55%, Cr0.07%,N1.05%,Mo0.50%,V0.06%, T1.15%, Cu0.07%，其余為Fe，選取原料加入熔煉爐攪拌進行熔煉得到鐵水，熔煉溫度為1535°C ；
[0042]步驟2、選用占鐵水重量0.3 的75娃鐵孕育劑和占鐵水重量0.6 的娃鎖孕育劑混合后作為共同孕育劑混合孕育；
[0043]步驟3、采用包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育進行孕育處理，包內(nèi)孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的60%，型腔內(nèi)孕育時共同孕育劑投放比例為共同孕育劑總重量的40%。
[0044]步驟4、將鐵水澆注入砂型模內(nèi)，控制澆注溫度為1385°C，澆注結(jié)束后從砂型模內(nèi)取出玻璃模具進行退火處理，玻璃模具加熱至955°C保溫9小時，隨爐冷卻至325°C后出爐空冷至常溫。
[0045]所制得的微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔O~8mm處石墨形態(tài)為D型，石墨長度7級，珠光體數(shù)量〈5%，無可見碳化物；近內(nèi)腔8~25mm處石墨形態(tài)為A+D型，石墨長度為4級，珠光體數(shù)量〈10%，碳化物〈1%。玻璃模具內(nèi)腔布氏硬度達到165HBW，外圓布氏硬度為142HBW。
【權(quán)利要求】
1.一種微合金化鑄鐵玻璃模具，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比組分:C3.55~3.65%,Sil.85 ~1.95%,Mn0.50 ~0.55%,Cr0.05 ~0.10%,N1.05 ~0.10%,Mo0.50 ~0.55%, V0.06 ~0.07%, T1.10 ~0.20%, CuO ~0.10%，其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微合金化鑄鐵玻璃模具，其特征在于，包括以下質(zhì)量百分比組分:C3.55 ~3.65%,Sil.85 ~1.95%,Mn0.50 ~0.55%,Cr0.05 ~0.10%,N1.05 ~0.10%,Mo0.50 ~0.55%, V0.06 ~0.07%, T1.10 ~0.20%, CuO ~0.10%，其余為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微合金化鑄鐵玻璃模具，其特征在于，所述微合金化鑄鐵玻璃模具近內(nèi)腔O~8mm處石墨形態(tài)為D型，石墨長度6~8級，珠光體數(shù)量〈5% ;近內(nèi)腔8~25_處石墨形態(tài)為A+D型,碳化物〈I %。
4.一種制造如權(quán)利要求1或2所述的微合金化鑄鐵玻璃模具的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、按各組分質(zhì)量百分比選取原料加入熔煉爐進行熔煉； 步驟2、選用75硅鐵孕育劑和硅鋇孕育劑作為共同孕育劑混合孕育，所述75硅鐵孕育劑重量為鐵水重量的0.2~0.3%,所述娃鋇孕育劑重量為鐵水重量的0.5~0.6% ； 步驟3、采用隨流孕育+包內(nèi)孕育、包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育或隨流孕育+包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育三種方式中的一種進行孕育處理； 步驟4、將鐵水澆注入砂型模內(nèi)，澆注結(jié)束后從砂型模內(nèi)取出玻璃模具進行退火處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造微合金化鑄鐵玻璃模具的方法，其特征在于，所述步驟3中采用隨流孕育+包內(nèi)孕育進行孕育處理時，共同孕育劑使用的重量比為隨流孕育4:包內(nèi)孕育6。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造微合金化鑄鐵玻璃模具的方法，其特征在于，所述步驟3中采用包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育進行孕育處理時，共同孕育劑使用的重量比為包內(nèi)孕育6:型腔內(nèi)孕育4。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造微合金化鑄鐵玻璃模具的方法，其特征在于，所述步驟3中采用隨流孕育+包內(nèi)孕育+型腔內(nèi)孕育進行孕育處理時，共同孕育劑使用的重量比為隨流孕育4:包內(nèi)孕育4:型腔內(nèi)孕育2。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造微合金化鑄鐵玻璃模具的方法，其特征在于，所述步驟I中熔煉溫度為1530~1540°C，所述步驟4中澆注溫度為1380~1385°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造微合金化鑄鐵玻璃模具的方法，其特征在于，所述步驟4中退火處理為將玻璃模具加熱至955°C保溫8~10小時，隨爐冷卻至325°C后出爐空冷至常溫。
【文檔編號】C21C1/08GK104131215SQ201410332286
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】滕元國, 趙蘭英 申請人:常熟市精工模具制造有限公司