CN105779857B - 一种低合金玻璃模具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低合金玻璃模具及其制备方法，所述模具由铁、硅、炭、锰、鉬、钒、钛和硅粒子原料组成。模具的制备方法包括备料、熔炼、孕育、浇铸和退火。本发明通过优化配方，大大改善了模具的耐磨性，同时添加的其他物质相互作用能大大增加模具的韧性、耐热性和抗氧化性，提高了模具的使用寿命；本发明制备低合金模具的方法具有操作简单、制备方便、成本低，适用于工业化大规模生产。

Description

一种低合金玻璃模具及其制备方法
技术领域
本发明属于合金铸铁制造工艺技术领域，具体涉及一种低合金玻璃模具及其制备方法。
背景技术
模具主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工，在冲裁、成型冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造、以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成型加工中，用以在外力作用下使坯料成为头特定形状和尺寸的制件的工具。模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，对国民经济的发展起着无可质疑的关键作用。玻璃制品多用模具成型。模具的内表明质量与制品的表面质量有密切关系。模具的寿命及导热性能直接影响制品的生产成本及生产速度。
长期以来，我国广泛采用CrWMn、Cr12型钢作为冷作模具的主选材料。由于前者易形成网状碳化物，后者易形成带状碳化物，碳化物的严重偏析使模具的强韧性降低，导致模具崩刃、断裂或塌陷。为解决模具的早期失效问题，拓宽模具工业对钢材的需求，国内相继研制成功一批高强度、高韧性、抗磨损、红硬性好的高速钢、基本钢、热处理微变形钢、钢结硬质合金等新钢种。但是，目前在国内用于玻璃的模具存在耐磨性和耐高温性能较差，导致其寿命较短，不能满足广大人们的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低合金玻璃模具，该模具具有耐高温、耐磨和寿命长的优点；
本发明的另一目的在于提供低合金玻璃模具的制备方法，该方法操作简单、制备方便、成本低，适用于工业化大规模生产。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种低合金玻璃模具，它由下述重量份的原料组成：
铁： 87.6～95.5； 硅： 1.0～1.6；
炭： 3.45～3.85； 锰： 0.4～0.8；
鉬： 1.0～1.6； 钒： 0.2～0.5；
钛： 0.6～0.9； 硅粒子： 0.5～0.8。
作为优选方案，它由下述重量份的原料组成：
铁： 91.6； 硅： 1.3；
炭： 3.6； 锰： 0.6；
鉬： 1.3； 钒： 0.3；
钛： 0.7； 硅粒子： 0.6。
一种低合金玻璃模具的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 熔炼：将铁、硅、炭、锰、鉬、钒和钛加入电炉中进行熔炼制得铸液，所述熔炼温度为1530～1550℃；
S3. 孕育：转运包中加入孕育硅粒子，将铸液倒入转运包中放置1～2min，去渣后放置6～7min，孕育处理的温度为1530～1550℃；
S4. 浇铸：将步骤S3孕育处理后的铸液注入模具内并冷却成型，所述浇铸的温度为1430～1450℃；
S5. 退火：将成型的成品放入加热炉中进行退火，退火的温度为800～850℃，退火25～27h，即制的低合金玻璃模具毛坯。
本发明中硅元素是铸件中的有益元素，它和碳元素一样，能促进石墨化，以孕育剂的方式添加的硅作用更明显。对于铸态球磨铸件，增加含硅量有双重作用，一方面它使渗碳体、珠光体、三元磷共晶减少，铁素体增加，因而降低强度和硬度，改善铸件塑性；另一方面硅固溶强化铁素体，使屈服点和硬度提高；硅改善铸造流动性，增大凝固时体积膨胀；硅能改善耐热、耐蚀性。增加硅量，特别是孕育硅量，能够显著的控制碳化物的数量，因此，硅是抑制中锰球墨铸铁白口倾向的强力元素。硅在一定范围内，有利于强度和韧性的提高，但使抗磨性能有所降低。故要取合适的量。
本发明中炭在铸造过程中，碳影响着铸件的力学性能。在铸造中适当的碳促进石墨化，减小白口倾向，即减少渗碳体、珠光体、三元磷共晶，增加铁素体，因而降低硬度改善加工性能；改善球化，以达到预期效果；碳能改善流动性，增加凝固时的体积膨胀；碳提高吸振性，减摩性，导热性。合理选配碳含量一般是提高铸件质量的一种途径。
本发明中锰是铸件重要元素之一，适量的锰，有助于生成纹理结构，增加坚固性和强度及耐磨性。锰和硫一样都是稳定的化合物，是阻碍石墨化的元素，当与硫共存时，锰与硫的亲和力较大，会结合成MnS等化合物，在适当温度时，不仅无阻碍石墨化作用，还能中和硫，起着除硫作用。锰达到一定量时，能使铸件强度高、硬度高、密度高、耐磨等优点，此时硅量也相应提高。锰易在共晶团边界产生偏析，铸态下易生成碳化物，增加锰量，会恶化力学性能。因此锰的含量一般应低。
本发明中钼主要作用在于细化珠光体，亦能细化石墨。Mo＜0.8%时对铸铁的强化作用较大,用Mo作合金化时P量一定要低，否则会出现P- Mo四元共晶，增加脆性，可抑制珠光体的转变。
本发明中钒主要作用在于增加材料强度和耐磨性能，同时还能表显出很好的高温性能。添加钒能使铸铁表现出良好的高温强度和高温耐热性。
本发明中钛主要作用改善铸铁组织，提高断面均匀性，提高铸件强度。
本发明具有以下优点：本发明通过优化配方，大大改善了模具的耐磨性，同时添加的其他物质相互作用能大大增加模具的韧性、耐热性和抗氧化性，提高了模具的使用寿命；本发明制备低合金模具的制备方法具有操作简单、制备方便、成本低，适用于工业化大规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1：一种低合金玻璃模具，它由下述重量份的原料组成：
铁： 87.6； 硅： 1.0；
炭： 3.45； 锰： 0.4；
鉬： 1.0； 钒： 0.2；
钛： 0.6； 硅粒子： 0.5。
一种低合金玻璃模具的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 熔炼：将铁、硅、炭、锰、鉬、钒和钛加入电炉中进行熔炼制得铸液，所述熔炼温度为1530℃；
S3. 孕育：转运包中加入孕育硅粒子，将铸液倒入转运包中放置1min，去渣后放置6min，孕育处理的温度为1530℃；
S4. 浇铸：将步骤S3孕育处理后的铸液注入模具内并冷却成型，所述浇铸的温度为1430℃；
S5. 退火：将成型的成品放入加热炉中进行退火，退火的温度为800℃，退火25h，即制的低合金玻璃模具毛坯。
检测：通过布氏硬度仪检测硬度为155HB，通过晶像显微仪检测分析铁素体86%、珠光体12%。
实施例2：一种低合金玻璃模具，它由下述重量份的原料组成：
铁： 95.5； 硅： 1.6；
炭： 3.85； 锰： 0.8；
鉬： 1.6； 钒： 0.5；
钛： 0.9； 硅粒子： 0.8。
一种低合金玻璃模具的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 熔炼：将各原料加入电炉中进行熔炼制的铸液，所述熔炼温度为1550℃；
S2. 熔炼：将铁、硅、炭、锰、鉬、钒和钛加入电炉中进行熔炼制得铸液，所述熔炼温度为1550℃；
S3. 孕育：转运包中加入孕育硅粒子，将铸液倒入转运包中放置2min，去渣后放置7min，孕育处理的温度为1550℃；
S5. 退火：将成型的成品放入加热炉中进行退火，退火的温度为850℃，退火27h，即制的低合金玻璃模具毛坯。
检测：通过布氏硬度仪检测硬度为160HB，通过晶像显微仪检测分析铁素体88%、珠光体12%。
实施例3：一种低合金玻璃模具，它由下述重量份的原料组成：
铁： 91.6%； 硅： 1.3%；
炭： 3.6%； 锰： 0.6%；
鉬： 1.3%； 钒： 0.3%；
钛： 0.7%； 硅粒子： 0.6%。
一种低合金玻璃模具的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 熔炼：将铁、硅、炭、锰、鉬、钒和钛加入电炉中进行熔炼制得铸液，所述熔炼温度为1538℃；
S3. 孕育：转运包中加入孕育硅粒子，将铸液倒入转运包中放置1.5min，去渣后放置6.5min，孕育处理的温度为1540℃；
S5. 退火：将成型的成品放入加热炉中进行退火，退火的温度为825℃，退火26h，即制的低合金玻璃模具毛坯。
检测：通过布氏硬度仪检测硬度范围为170HB，通过晶像显微仪检测分析铁素体90%、珠光体-15%。
实施例4：一种低合金玻璃模具，它由下述重量份的原料组成：
铁： 94； 硅： 1.4；
炭： 3.8； 锰： 0.5；
鉬： 1.5； 钒： 0.4；
钛： 0.8； 硅粒子： 0.7。
一种低合金玻璃模具的制备方法，它包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 熔炼：将铁、硅、炭、锰、鉬、钒和钛加入电炉中进行熔炼制得铸液，所述熔炼温度为1545℃；
S3. 孕育：转运包中加入孕育硅粒子，将铸液倒入转运包中放置1.8min，去渣后放置6.2min，孕育处理的温度为1545℃；
S4. 浇铸：将步骤S3孕育处理后的铸液注入模具内并冷却成型，所述浇铸的温度为1445℃；
S5. 退火：将成型的成品放入加热炉中进行退火，退火的温度为845℃，退火25.5h，即制的低合金玻璃模具毛坯。
检测：通过布氏硬度仪检测硬度为156HB，通过晶像显微仪检测分析铁素体88%、珠光体14%。

Claims (1)

1.一种低合金玻璃模具的制备方法，低合金玻璃模具由下述重量份的原料组成：
铁： 87.6～95.5； 硅： 1.3～1.6；
炭： 3.45～3.85； 锰： 0.4～0.8；
钼： 1.0～1.6； 钒： 0.2～0.5；
钛： 0.6～0.9； 硅粒子： 0.5～0.8，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1. 备料：按上述配方比例称取各原料，备用；
S2. 熔炼：将铁、硅、炭、锰、钼、钒和钛加入电炉中进行熔炼制得铸液，所述熔炼温度为1530～1550℃；
S3. 孕育：转运包中加入孕育硅粒子，将铸液倒入转运包中放置1～2min，去渣后放置6～7min，孕育处理的温度为1530～1550℃；
S4. 浇铸：将步骤S3孕育处理后的铸液注入模具内并冷却成型，所述浇铸的温度为1430～1450℃；
S5. 退火：将成型的成品放入加热炉中进行退火，退火的温度为800～850℃，退火25～27h，即制的低合金玻璃模具毛坯。
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