合金铸铁玻璃模具材料及其制备方法技术

一种合金铸铁玻璃模具材料及其制备方法，属于玻璃模具材料技术领域。其化学组成成分及质量百分比为：３．４９－３．６５％的碳、１．９－２．１％的硅、１－１．３％的镍、０．５－０．７％的锰、＜０．１６％的硫、＜０．３％的磷、＜０．０８％的钛、０．３６－０．５％的钼、０．３６－０．６％的铬、＜０．０５％的钒、＜１％的铜和＜０．０２％的铼，其余为铁。本技术方案由于化学元素及量选择合理，能使合金铸铁具有理想的抗氧化、细化奥氏体晶粒、散热性和抗疲劳性，并且能为形成Ｄ型石墨创造条件而使散热性得以提高；提供的制备方法能确保Ｄ型石墨的形成而保障散热性，并且能使金属元素以均匀分布的状态固溶到基体内部而藉以避免返回基体外形成合金碳化物，确保模具的可加工性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于玻璃模具材料
，具体涉及一种合金铸铁玻璃模具材料，并且 还涉及合金铸铁玻璃模具材料的制备方法。
技术介绍
如业界所知之理，因铸铁具有优异的可加工性能，理想的散热性、抗氧化性和耐 磨性等综合性能而被认为当今乃至在可以预见的将来始终是玻璃模具的首选材料，又因 铸铁的并不限于上面所列举的优异性能还会随着合理加入的金属元素的种类、加入量和 精湛的铸造工艺而得以进一步增加和提升。鉴此，业内人士特别是领域内的技术人员始 终在不懈地探索综合性能更为卓越的合金铸铁玻璃模具材料。对此可以由并不限于的以 下专利文献为证文献A).CN101555566A推荐了一种合金铸铁玻璃模具材料，该材料具有 理想的抗氧化、抗生长和抗热疲劳性能并且成本低廉的长处(见说明书第2页第2至第9 行)，方案提供的化学组成成份及质量百分比为:C3. 0-3.8%, Sil. 9-3.0%, MnO. 2-1%, S < 0. 035%,P < 0. 05%,TiO. 08-0. 25%和 CrO. 08-0. 4%，其余为铁，文献 B). CN85108041A 介绍了玻璃模具材料，化学组成成分及质量百分比为C3. 3-3.8%, Sil. 5-2 MnO. 5-0. 9%, SO. 05-0. 03%, P0. 005-0. 1%, MoO. 2-0. 7%, CrO. 2-0. 7%, CuO. 7-1. 5%和 MgO. 003-0. 01%，该方案提供的铸铁具有抗高温氧化、抗生长和抗磨损以及导热性能好、强 度和硬度适宜的长处。上述文献A)能使玻璃模具的使用寿命提高到60-70万次，文献B)为50万次。其 中文献A)的材料制成的玻璃模具的金相组织表现为蠕虫状石墨和环状石墨的复合形态； 文献B)的材料制成的模具的金相组织为蠕虫状石墨到片状石墨过渡型分布形态。但是，如 业界所知之理，石墨在玻璃模具基体中相当于散热的管道，然而由于蠕虫状和球状石墨的 复合形态石墨团往往表现为彼此隔离，热量难以快速传递而散发，因此散热性能并不能表 现出令人满意的程度。虽然文献A)的材料制成的玻璃模具的使用寿命可达60-70万次，但 作为玻璃制品生产厂商而言虽不能要求玻璃模具的使用寿命永无止境，但越长越好系其合 理要求。毫无疑问，玻璃模具的使用寿命与玻璃模具材料的散热性密切相关，鉴此，人们始 终不懈地进行着探索。人们之所以将D型石墨视为合金铸铁玻璃模具中的最佳的石墨形态，是因为石墨 整体成片状，端部和边缘呈圆钝态，首尾相连且细小而分布广泛，作为玻璃模具基体材料具 有良好的散热性，并且较其它铸铁而言有助于减小对基体的割裂作用。为此，人们在不断致 力于探索得以形成石墨形态的铸造工艺，同时在铸造过程中添加合金元素通过固溶强化来 提高基体强度。但是，当基体内的金属固溶量达到一定的饱和程度后便进入一个动态平衡 阶段，纵使再加入过量金属元素也无法固溶到基体内部，这部分金属元素在基体外部形成 合金碳化物，而合金碳化物会在基体内部形成分布不均的硬质点，不仅对加工带来困难，而 且还影响玻璃制品的成型外观。所以，不少玻璃模具材料在达到一定的硬度后便很难再使 硬度向更高的层次提升，4鉴上，如何使合金铸铁玻璃模具材料稳定形成D型石墨并且在基体固溶量达到一 定的饱和量后如何继而提高硬度成为了业界关注的并且亟需解决的技术问题。为此，本申 请人进行了积极而有效的探索，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种既具有理想的抗氧化、细化奥氏体晶粒、散热性和抗 热疲劳性能，又有助于为形成D型石墨创造条件而藉以改善散热性的合金铸铁玻璃模具材 料。本专利技术的还一任务在于提供一种合金铸铁玻璃模具材料的制备方法，该方法既有 利于D型石墨的形成而藉以改善散热性，又有助于使加入的金属元素以均勻分布的状态充 分固溶到基体内部而藉以避免返回基体外形成合金碳化物而影响模具的可加工性。本专利技术的任务是这样来完成的，一种合金铸铁玻璃模具材料，其化学组成成 分及质量百分比为3. 49-3. 65 %的碳、1. 9-2. 1 %的硅、1-1. 3 %的镍、0. 5-0. 7 %的锰、 <0. 16%的硫、< 0. 3%的磷、< 0. 08%的钛、0. 36-0. 5%的钼、0. 36-0. 6%的铬、< 0. 05% 的钒、< 的铜和< 0. 02%的铼，其余为铁。本专利技术的还一任务是这样来完成的，一种合金铸铁玻璃模具材料的制备方法，它 包括以下步骤A)选料，选取铸造新生铁为原料；B)配料，按质量百分比取铸造新生铁20%-60%、回炉料25-80%、废钢< 17%、 硅铁 0. 2-0. 5 %、锰铁 0. 2-1 %、镍板 0. 2-1 %、钼铁 0. 1-0. 7 %、铬铁 0. 1-0. 7 %、电解铜 0. 1-1%和稀土混合物0. 02%，其中将钼铁分成A部分和B部分，以及将铬铁也分成A部 分和B部分，并且控制A部分和B部分的钼铁及铬铁的颗粒大小；C)浇包准备，将B部分的钼铁和铬铁均放入第一浇包的底部，再将稀土混合物覆 盖在B部分的钼铁与铬铁的表面，将孕育剂置于第二浇包内；D)熔炼，将铸造新生铁、回炉料、废钢、硅铁、锰铁、镍板、A部分的钼铁和A部分的 铬铁投入熔炼炉熔炼，当铁水温度达到温度1480-1560°C时出炉，浇入到第一浇包内，待第 一浇包内的铁水停止沸腾后倒入第二浇包内孕育处理，得到待浇铸用铁水，并且对铁水取 样化验，控制铁水的化学元素的质量百分比为3. 49-3. 65%的碳、1. 9-2. 的硅、1-1. 3% 的镍、0. 5-0. 7 % 的锰、< 0. 16% 的硫、< 0. 3% 的磷、< 0. 08% 的钛、0. 36-0. 5 % 的钼、 0. 36-0. 6%的铬、小于的铜和< 0. 05%的钒；E)浇铸，将待浇铸用铁水浇入砂型模中，并且对铸件型腔处用激冷铁芯激冷，待 30-90min后开模，得到铸型；F)退火，将铸型投入退火炉退火，控制退火温度和退火时间，出退火炉，得到合金 铸铁玻璃模具材料。在本专利技术的一个具体的实施例中，步骤A)和B)中所述的铸造新生铁为牌号ZlO铸造新生铁。在本专利技术的另一个具体的实施例中，步骤B)中所述的B部分的钼铁和B部分的铬 铁重量之和是炉料总重的0. 3% -0. 5%，且B部分的铬铁和B部分的钼铁重量相等，所述的 控制A部分和B部分的钼铁及铬铁的颗粒大小是将颗粒控制为3-5mm。5在本专利技术的又一个具体的实施例中，所述的ZlO铸造新生铁所含的化学元素的质 量百分比为碳> 3. 3%、硅0. 8-1. 2%、锰< 0. 3%、磷< 0. 06%和硫< 0. 03%，其余为铁。在本专利技术的再一个具体的实施例中，步骤A)和步骤B)中所述的回炉料为所述步 骤D)中的铸型的浇冒口和/或报废的铸件。在本专利技术的还有一个具体的实施例中，步骤B)和C)中所述的稀土混合物为铼、硅 和铁的混合物，其中铼的质量百分比为25-35%和硅的质量百分比为50-60%，其余为铁。在本专利技术的更而一个具体的实施例中，步骤B)和D)中所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金铸铁玻璃模具材料，其特征在于其化学组成成分及质量百分比为：３．４９－３．６５％的碳、１．９－２．１％的硅、１－１．３％的镍、０．５－０．７％的锰、＜０．１６％的硫、＜０．３％的磷、＜０．０８％的钛、０．３６－０．５％的钼、０．３６－０．６％的铬、＜０．０５％的钒、＜１％的铜和＜０．０２％的铼，其余为铁。

【技术特征摘要】
一种合金铸铁玻璃模具材料，其特征在于其化学组成成分及质量百分比为3.49 3.65％的碳、1.9 2.1％的硅、1 1.3％的镍、0.5 0.7％的锰、＜0.16％的硫、＜0.3％的磷、＜0.08％的钛、0.36 0.5％的钼、0.36 0.6％的铬、＜0.05％的钒、＜1％的铜和＜0.02％的铼，其余为铁。2.一种如权利要求1所述的合金铸铁玻璃模具材料的制备方法，其特征在于它包括以 下步骤A)选料，选取铸造新生铁为原料；B)配料，按质量百分比取铸造新生铁20%-60%、回炉料25-80%、废钢< 14%、硅铁 0. 26-0. 5%、锰铁0. 2-1%、镍板0. 2-1%、钼铁0. 1-0. 7%、铬铁0. 1-0. 7%、电解铜 0. 1-1% 和稀土混合物0. 02%，其中将钼铁分成A部分和B部分，以及将铬铁也分成A部分和B部 分，并且控制A部分和B部分的钼铁及铬铁的颗粒大小；C)浇包准备，将B部分的钼铁和铬铁均放入第一浇包的底部，再将稀土混合物覆盖在B 部分的钼铁与铬铁的表面，将孕育剂置于第二浇包内；D)熔炼，将铸造新生铁、回炉料、废钢、硅铁、锰铁、镍板、A部分的钼铁和A部分的铬 铁投入熔炼炉熔炼，当铁水温度达到温度1480-1560°C时出炉，浇入到第一浇包内，待第一 浇包内的铁水停止沸腾后倒入第二浇包内孕育处理，得到待浇铸用铁水，并且对铁水取样 化验，控制铁水的化学元素的质量百分比为3. 49-3. 65%的碳、1. 9-2. 的硅、1-1. 3% 的镍、0. 5-0. 7 % 的锰、< 0. 16% 的硫、< 0. 3% 的磷、< 0. 08% 的钛、0. 36-0. 5 % 的钼、 0. 36-0. 6% 的铬和 < 0. 05% 的钒；E)浇铸，将待浇铸用铁水浇入砂型模中，并且对铸件的型腔用激冷铁芯激冷，待 30-90min后开模，得到铸型；F)退火，将铸型投入退火炉退火，控制退火温度和退火时间，出退火炉，得到合金铸铁 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铭法，马建华，苏秋君，方朝辉，
申请(专利权)人：常熟市建华模具有限责任公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]