一种抗氧化铸铁玻璃模具材料制造技术

本发明专利技术涉及一种Ｄ型石墨铸铁玻璃模具材料。金相组织：基体为细片状珠光体（＞９０％），石墨形态为Ｄ型石墨。经热处理后，其机械性能：σ↓［ｂ］＝２６０－２７６ＭＰａ，σ↓［ｂｂ］＝４７６－４８６ＭＰａ，ＨＢ＝２１０－２２０。该材质具有良好的抗氧化性、抗生长性、抗热疲劳性和导热性。用于高温高速制瓶机上，模具寿命为６０－７０万次，比铬钼铜合金铸铁模具寿命提高３倍以上。基本接近国外进口的玻璃模具使用寿命。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃瓶模具材料，特别是啤酒瓶、饮料瓶、医用瓶等模具的铸铁材料。玻璃模具是玻璃制品生产不可缺少的工艺备件，在玻璃制品成型过程中，模具频繁的与1100℃以上的溶融玻璃液接触，经受氧化、生长及热疲劳等作用。特别是在高速制瓶机上使用，更需要较高的抗氧化性、抗生长性及抗热疲劳等性能的铸铁材料。目前国内普遍采用CrMoCu合金铸铁制作玻璃模具。该种铸铁金相组织中石墨形态成片状，片状石墨铸铁，普遍存在着在高温下易氧化，致使模具型腔表面光洁度差，且使用寿命短，一般为20-30万次/模。近几年来我国已引进了60多条双滴料行列机生产线，模具大多为进口，进口模具普遍采用NiMo和CrMo合金材料或中硅合金铸铁，价格高昂。本专利技术的目的就是要解决国内模具寿命低，从而替代进口，而提供的一种适用于高温高速制瓶机的新模具材料。这种材料应具有良好的抗氧化性、抗生长性以及较好的耐磨性和导热性。且易修复，使用寿命长。为了达到本专利技术的目的，设计一种铸铁成分，加入一定量的合金元素，使珠光体组织在700℃以上不分解，也不发生明显的氧化和生长。石墨形态选用D型，D型石墨呈枝晶点状，它是在奥氏体树枝晶间生长。奥氏体的连续性隔离了石墨片的连续性，且D型石墨与基体间的缝隙比片状石墨与基体间的缝隙小。石墨愈细小，铸铁的抗氧化性愈得到改善和提高。所以D型石墨铸铁具有良好的抗氧化性、抗生长性、抗热疲劳性和导热性。是一种制作玻璃模具的优良材料。通过大量的实验和试用，确定了D墨铸铁最佳成分(重量%)C 3.2-3.6, Si 1.8-2.2, Mn 0.4-0.8,P <0.1,S<0.1, Cr 0.3-0.6, Bi 0.006-0.009,Sb 0.04-0.07, B 0.008-0.011, Sn 0.05-0.08,RE0.03-0.05,余量为铁。金相组织基体为细片状珠光体(＞90%)，石墨形态为D型石墨。铬是本专利技术加入的主要合金元素。加入铬能促使珠光体基体形成及细化晶粒，提高耐磨性和改善耐热性，并增加蠕变抗力等。这是由于它在铸件表面产生一层致密的保护性氧化膜(Cr2O3)，因而具有抗氧化能力，即使在较高温度下，组织也很稳定。组织的稳定性是高温铸铁的一个重要特性。但当Cr加入1.0%时，铁水的流动性降低，白口深度增大，不易加工，并出现游离碳化物，影响其性能。低于0.3%，珠光体量减少，且耐磨性降低。故选择Cr含量为0.3-0.6%。铋是表面活性元素，可细化晶粒和石墨。加入铋，使过冷度增大，奥氏体生长速度加快，导致了细枝晶状石墨生长，即可获得细小的D型石墨。但当Bi含量＞0.009%，将出现白口组织，难以加工，含量低于0.006%，较难得到D墨组织。所以将Bi含量确定为0.006-0.009%。锡是稳定珠光体组织的一种元素，并可增加珠光体，含量和提高耐磨性以及高温性能。它在石墨中不改变其形状，且不增加白口倾向。加入锡后，在中温范围内还具有较好的抗生长能力和良好的热稳定性。当锡含量超过0.1%时，对石墨形态影响较大，不但不能生成D墨，还会进一步使片墨长大。低于0.05%，影响珠光体的含量和稳定以及组织的细化。所以将Sn含量确定为0.05-0.08%。锑是促成铸铁生成珠光体组织的合金元素，加入适量的锑可稳定和细化珠光体组织，并增强其耐磨性。微量的锑可获得细状珠光体组织，但加入稍过量，机械性能下降，脆性增大。含量过低，影响珠光体组织的稳定性，在高温下易产生铁素体。故确定Sb含量为0.04-0.07%。微量的硼，对铸铁显微组织中的石墨和珠光体基体影响不大，但能使铸铁在凝固未期析出大量的共晶团，晶界呈断网状或连续网状分布的含硼碳化物相，这种含B碳化物相的显微硬度比一般Fe3C高，故能提高铸铁的耐磨性。并能使其石墨和碳化物变得非常细小，且分布均匀，截面敏感性小。当硼超过0.011%时，阻碍石墨细化，易形成白口，难以加工。低于0.008%时，其耐磨性大幅度降低。所以确定B含量为0.008-0.011%。RE合金的添加，可显著净化熔液和细化奥氏体晶粒，并改善其性能。RE亦是表面活性元素，在石墨结晶过程中，会在一定程度上浓集于界面前沿的某些地区，并影响相间张力，形成过冷和界面稳定性。本专利技术可以通过常规冶炼、铸造和时效退火处理获得，可采用冲天炉或中频感应电炉熔炼，潮模砂铸造，下冷铁芯浇注成型。浇注温度为1400-1420℃。合金元素Cr、RE加入炉内，其它合金元素加入铁水包内。时效退火760-780℃×6小时，缓冷。本专利技术铸态机械性能为6 b260-276MPa，6 bb 476-486MPa，HB210-220。下面以实施例进一步说明本专利技术的性能和效果。实施例1本专利技术试样已制成640ml啤酒瓶模具30付，在山东省淄博市南定玻璃厂美国EMHART十段双滴料行列机上(机速为6.9次/模·分)试用，寿命为68万次/模。其成分和性能为C 3.4%，Si 2.1%，Mn 0.59%，S 0.058%，P 0.09%，Cr 0.52%，Sb 0.067%，Sn 0.08%，Bi 0.007%，B 0.009%，RE0.04%。6 b＝265MPa，6 bb＝480MPa，HB＝212。实施例2本专利技术试样已制成100ml饮料瓶模具20付，在青岛振亚玻璃制品有限公司日本进口的D-LB型双滴料单头迴转式制瓶机上(机速为12次/模·分)试用，寿命为70万次/模。其成分和性能如下C 3.48% Si 1.98% Mn 0.52% S 0.051%P 0.082% Cr 0.48% Sb 0.056% Sn 0.07%Bi 0.006% B 0.008% RE0.032%。6b=260MPa, 6bb=475MPa HB=194。通过上述试验和试用证明，本专利技术具有较高的抗氧化性、抗生长性、抗热疲劳性能以及良好的耐磨性，是一种理想的玻璃模具材料。本专利技术经国内外专利检索，尚未发现与本专利技术成分完全相同的铸铁材料。本专利技术的实施应用，将可为用户节约大量的备件费，同时节支大量外汇，经济效益和社会效益是很显著的。权利要求一种适用于玻璃瓶模具的D型石墨铸铁材料，其特征是化学成分(重量%)为C 3.2-3.6 Si 1.8-2.2Mn 0.4-0.8 P ＜0.1S＜0.1Cr 0.3-0.6 Bi 0.006-0.B 0.008-0.011 Sb 0.04-0.07Sn 0.05-0.08 RE0.03-0.05余量为铁。金相组织基体为细片状珠光体(＞90%)，石墨形态为D型石墨。全文摘要本专利技术涉及一种D型石墨铸铁玻璃模具材料。金相组织基体为细片状珠光体(＞90％)，石墨形态为D型石墨。经热处理后，其机械性能σ文档编号C03B9/48GK1101382SQ93112190公开日1995年4月12日 申请日期1993年10月6日 优先权日1993年10月6日专利技术者李崇礼 申请人:山东省冶金研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于玻璃瓶模具的Ｄ型石墨铸铁材料，其特征是：化学成分（重量％）为：Ｃ３. ２－３. ６Ｓｉ１. ８－２. ２Ｍｎ０. ４－０. ８ Ｐ＜０. １ Ｓ＜０. １ Ｃｒ０. ３－０. ６ Ｂｉ０. ００６－０. Ｂ０. ００８－０. ０１１ Ｓｂ０. ０４－０. ０７ Ｓｎ０. ０５－０. ０８ Ｒ↓［Ｅ］０. ０３－０. ０５余量为铁。金相组织：基体为细片状珠光体（＞９０％），石墨形态为Ｄ型石墨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李崇礼，
申请(专利权)人：山东省冶金研究所，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]