CN102345040B - 一种稀土微合金铸铁玻璃模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土微合金铸铁玻璃模具，由如下质量百分比成分组成：RE0.028~0.042%，Si1.2~3.2%，Mn0.6~1.8%，C3.2~3.9%，P0.04~0.05%，S0.01~0.03%，Mg0.02~0.038%，Cr0.2~0.5%，V0.01~0.05%其余为Fe和正常杂质。本发明的玻璃模具，具有抗氧化、耐磨损、易修复、使用寿命长等特点，并可完全替代进口模具，且成本低，生产工艺简便。
Description
技术领域
本发明公开了一种玻璃模具，具体涉及一种稀土微合金铸铁玻璃模具。
背景技术
模具在玻璃制品成型过程中既限制制品的形状，又是玻璃料热的交换介质，它与高温的玻璃料直接接触。因此，材质的优劣直接影响模具的寿命和制品的质量。
模具的制造材料，必须具备下列条件：
（1）材质致密，易于加工，能获得优良的表面粗糙度
（2）化学稳定性好
（3）应具有良好的耐热性和热稳定性
（4）应有良好的导热性和高得比热容
（5）热膨胀系数小，抗热裂性好
（6）应具有较高的粘合温度
（7）耐磨性好
（8）按单位玻璃核算，材料的价格要低廉。
现在制造模具的材料主要是金属，有时也用非金属材料，如木材等。金属材料的种类很多，其中以铸铁为主，其次是耐热钢。因铸铁具有良好的铸造性能、良好的加工性，而且成本低廉，国内外普遍采用铸铁作为玻璃模具材料。为提高模具寿命，采用新型铸铁替代HT200铸铁已成为趋势。
发明内容
针对上述缺陷，本发明目的是提供一种性能优良，使用寿命长的一种稀土微合金化铸铁玻璃模具及其制造方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的一种稀土微合金铸铁玻璃模具，由如下质量百分比成分组成：
RE 0.028~0.042%
Si 1.2~3.2%
Mn 0.6~1.8%
C 3.2~3.9%
P 0.04~0.05%
S 0.01~0.03%
Mg 0.02~0.038%
Cr 0.2~0.5%
V 0.01~0.05%
其余为Fe和正常杂质。
在本发明的一种优选实施例中，所述RE的质量百分比为0.03~0.038%。
在本发明的一种优选实施例中，所述Cr的质量百分比为0.4%。
在本发明的一种优选实施例中，所述模具的硬度为210~250HBS。
在本发明的一种优选实施例中，所述模具的导热系数为36~62W·（m·K ）-1。
在本发明的一种优选实施例中，所述模具的热膨胀系数为12×10-6/K。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）RE微合金化铸铁，其显微组织、抗氧化、抗生长以及热疲劳抗力等综合性能，均得到显著的改善和提高，且断面敏感性小。
（2）通过工业性试验，RE微合金化铸铁与常用CrMoCu材料模具相比较，使用寿命提高4倍。
（3）、该新型模具材料，具有抗氧化、耐磨损、易修复、使用寿命长等特点，并可完全替代进口模具，且成本低，生产工艺简便。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一：
成分组分：RE0.028%，Si1.2%，Mn0.6%，C3.2%，P0.04%， S0.01%，Mg0.02%，Cr0.2%，V0.01%，其余为Fe和正常杂质。
工艺过程：冲天炉中熔炼，中间合金与变质剂分别加入炉内和铁水包内。批料：生铁42%，回炉铁40%，废钢18%。模具与试样用同包浇注，用冷铁芯成形。铁水浇注温度为1320~1340℃。热处理，加热温度为760~780℃，保温8H，实效退火处理。加热速度为120℃/h,冷却速度为50℃/h，降至250℃时空冷。
模具性能：硬度为210HBS，导热系数为36~62W·（m·K ）-1，热膨胀系数为12×10-6/K，抗热疲劳性能40次。
实施例二：
成分组分：RE0.042%，Si3.2%，Mn1.8%，C3.9%，P0.05%，S0.03%，Mg0.038%，Cr0.5%，V0.05%，其余为Fe和正常杂质。
工艺过程：冲天炉中熔炼，中间合金与变质剂分别加入炉内和铁水包内。批料：生铁42%，回炉铁40%，废钢18%。模具与试样用同包浇注，用冷铁芯成形。铁水浇注温度为1320~1340℃。热处理，加热温度为760~780℃，保温8H，实效退火处理。加热速度为120℃/h,冷却速度为50℃/h，降至250℃时空冷。
模具性能：硬度为220HBS，导热系数为36~62W·（m·K ）-1，热膨胀系数为12×10-6/K，抗热疲劳性能60次。
实施例三
成分组分：RE0.03%，Si1.2%，Mn0.6%，C3.2%，P0.04%，S0.01%，Mg0.03%，Cr0.4%，V0.02%，其余为Fe和正常杂质。
工艺过程：冲天炉中熔炼，中间合金与变质剂分别加入炉内和铁水包内。批料：生铁42%，回炉铁40%，废钢18%。模具与试样用同包浇注，用冷铁芯成形。铁水浇注温度为1320~1340℃。热处理，加热温度为760~780℃，保温8H，实效退火处理。加热速度为120℃/h,冷却速度为50℃/h，降至250℃时空冷。
模具性能：硬度为250HBS，导热系数为36~62W·（m·K ）-1，热膨胀系数为12×10-6/K，抗热疲劳性能90次。
合金元素对模具基体的影响：
（1）铬的影响 铬能提高抗拉强度、伸长率，屈服强度和硬度，这是因为铬是中强碳化物元素，仅一小部分溶于铁的固溶体中，大部分则溶入渗碳体，形成置换式渗碳体（FeCr）3C，且铬能稍细化石墨，阻止铁素体析出，增加珠光体数量。铬还可以提高铸铁体积的稳定性，可阻碍高温下铸铁体积的长大。同时铬能改善铸铁的抗氧化性，可阻碍氧侵入铸件内部。试验表明加入0.4%铬为好。
（2）钒的影响 钒是强烈形成碳化物的元素，碳与钒有很强的亲合力，并能形成几种稳定的碳化物。钒能细化石墨，促进珠光体的形成，但比铬弱。钒的加入使力学性能提高，但钒不能阻止氧化，甚至可能加速氧化。
（3）锰的影响 锰是一种稳定碳化物的元素，在铸铁中易形成Mn3C型碳化物，它比Fe3C稍稳定、坚固。锰有效地降低奥氏体向珠光体转变的温度，这对在连续冷却的条件下，获得细密的珠光体、奥氏体是十分有利的。锰分别溶解于基体组织及碳化物内，既强化了碳化物的弥散度和稳定性，这对提高铸铁的耐磨性有良好的作用。
（4）硅的影响 硅是一种促进石墨化元素，它能改变石墨的大小和分布。硅量过高可使石墨片变得粗大、数量增多，直接影响模具的耐热疲劳性能和抗氧化、抗生长性能。由于硅含量降低有利于模具导热率的提高。在炉前用一定量的硅铁进行孕育处理（包含在总硅量内），使石墨细化、组织细密、力学性能提高。
本发明的玻璃模具，具有抗氧化、耐磨损、易修复、使用寿命长等特点，并可完全替代进口模具，且成本低，生产工艺简便。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种稀土微合金铸铁玻璃模具，其特征在于，由如下质量百分比成分组成：
RE 0.028~0.042%
Si 1.2~3.2%
Mn 0.6~1.8%
C 3.2~3.9%
P 0.04~0.05%
S 0.01~0.03%
Mg 0.02~0.038%
Cr 0.2~0.5%
V 0.01~0.05%
其余为Fe和正常杂质；
所述模具的硬度为210~250HBS，所述模具的导热系数为36~62W·（m·K ）-1，所述模具的热膨胀系数为12×10-6/K。
2.根据权利要求1所述的一种稀土微合金铸铁玻璃模具，其特征在于，所述RE的质量百分比为0.03~0.038%。
3.根据权利要求1所述的一种稀土微合金铸铁玻璃模具，其特征在于，所述Cr的质量百分比为0.4%。
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