CN109468523A - 稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，包括步骤：按质量百分比的组分碳3.8～3.95％、Si 3.0～3.1％、锰0.15～0.18％、钼0.35～0.4％、镍0.45～0.55％，其余为铁和不可避免的杂质选取原料；将各原料放入中频炉中以1510～1550℃熔炼；浇包内设置堤坝，将球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的20～30％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流；球化孕育处理完成后，浇注得到玻璃模具，玻璃模具加热至720～725℃，然后以15～20℃/h冷却至670～680℃保温2～2.5小时，再加热至700～710℃，保温1～1.5小时后随炉冷却至常温。本发明获得的玻璃模具抗热疲劳性能及抗拉强度好，使用寿命长。

Description

稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，特别是涉及一种稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺。
背景技术
铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，在铸铁中的碳以球状石墨形态析出构成球墨铸铁，其因为具有较高的塑性、韧性以及机械强度是玻璃模具材料常用的铸铁材料。由于玻璃模具反复与高温玻璃液接触，热变化迅速，热疲劳损伤是玻璃模具失效的主要形式，因此对于提高球磨铸铁的耐热变化性能是提高模具寿命的重要方式，同时提高材料力学性能也能延长使用寿命。
发明内容
针对上述现有技术的不足，一种稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，提高玻璃模具耐热性能及抗拉强度，屈服强度从而延长使用寿命。
本发明的技术方案是这样的：一种稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，所述稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，所述质量百分比的组分组成为碳3.8～3.95％、Si 3.0～3.1％、锰0.15～0.18％、钼0.35～0.4％、镍0.45～0.55％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1510～1550℃熔炼；浇包内设置堤坝，将球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，所述球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的20～30％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流；球化孕育处理完成后，进行浇注得到玻璃模具；对玻璃模具进行热处理，所述热处理工艺是将玻璃模具加热至720～725℃，然后以15～20℃/h冷却至670～680℃保温2～2.5小时，再加热至700～710℃，保温1～1.5小时后随炉冷却至常温。
优选的，所述球化剂占铁水总质量的0.6～0.7％。
优选的，所述球化剂包括以下质量百分比组分：镁6～7％、钙2～2.5％、钡1～1.6％、硅3～4.5％，稀土元素0.3～0.5％，其余为铁。
优选的，所述铁水注入浇包时，控制浇包内温度为1480～1490℃。
优选的，所述浇注为保温浇注，浇注温度为1280～1290℃。
与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案的有益效果是：
通过镍元素细化珠光体，配合浇包内球化处理初期的缓慢流速控制，确保球化效果，同时维持部分石墨呈蠕墨形式，使球磨铸铁整体的抗热疲劳性能得以提升，同时采用较高温度的加热后缓冷再加热保温，提高了模具材料的抗拉性能，获得了较好的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其中稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，质量百分比的组分组成为碳3.8％、Si 3.1％、锰0.15％、钼0.38％、镍0.45％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1550℃熔炼；浇包内设置堤坝，将占铁水总质量的0.7％的球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，球化剂包括以下质量百分比组分：镁6％、钙2.2％、钡1.3％、硅4.2％，稀土元素0.3％，其余为铁。球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的25％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流，浇包内温度为1480℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1280℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行热处理，热处理工艺是将玻璃模具加热至720℃，然后以15℃/h冷却至670℃保温2.5小时，再加热至705℃，保温1.5小时后随炉冷却至常温。玻璃模具材料抗拉强度为788Mpa，玻璃模具使用寿命为85万次。
实施例2
稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其中稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，质量百分比的组分组成为碳3.85％、Si3.0％、锰0.16％、钼0.4％、镍0.5％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1510℃熔炼；浇包内设置堤坝，将占铁水总质量的0.6％的球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，球化剂包括以下质量百分比组分：镁7％、钙2.2％、钡1％、硅4.5％，稀土元素0.3％，其余为铁。球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的20％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流，浇包内温度为1490℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1290℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行热处理，热处理工艺是将玻璃模具加热至725℃，然后以20℃/h冷却至680℃保温2小时，再加热至700℃，保温1小时后随炉冷却至常温。玻璃模具材料抗拉强度为801Mpa，玻璃模具使用寿命为88万次。
实施例3
稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其中稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，质量百分比的组分组成为碳3.8％、Si 3.1％、锰0.15％、钼0.38％、镍0.45％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1520℃熔炼；浇包内设置堤坝，将占铁水总质量的0.7％的球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，球化剂包括以下质量百分比组分：镁7％、钙2％、钡1.6％、硅3％，稀土元素0.5％，其余为铁。球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的25％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流，浇包内温度为1480℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1280℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行热处理，热处理工艺是将玻璃模具加热至720℃，然后以15℃/h冷却至675℃保温2小时，再加热至710℃，保温1.5小时后随炉冷却至常温。玻璃模具材料抗拉强度为790Mpa，玻璃模具使用寿命为85万次。
实施例4
稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其中稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，质量百分比的组分组成为碳3.8％、Si 3.1％、锰0.15％、钼0.38％、镍0.45％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1510℃熔炼；浇包内设置堤坝，将占铁水总质量的0.7％的球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，球化剂包括以下质量百分比组分：镁6.4％、钙2.5％、钡1％、硅3.5％，稀土元素0.4％，其余为铁。球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的25％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流，浇包内温度为1480℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1280℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行热处理，热处理工艺是将玻璃模具加热至720℃，然后以20℃/h冷却至675℃保温2.5小时，再加热至700℃，保温1小时后随炉冷却至常温。玻璃模具材料抗拉强度为790Mpa，玻璃模具使用寿命为84万次。
实施例5
稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其中稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，质量百分比的组分组成为碳3.95％、Si3.06％、锰0.18％、钼0.35％、镍0.52％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1520℃熔炼；浇包内设置堤坝，将占铁水总质量的0.65％的球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，球化剂包括以下质量百分比组分：镁6.4％、钙2.5％、钡1％、硅3.5％，稀土元素0.4％，其余为铁。球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的20％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流，浇包内温度为1490℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1285℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行热处理，热处理工艺是将玻璃模具加热至725℃，然后以15℃/h冷却至675℃保温2.5小时，再加热至705℃，保温1小时后随炉冷却至常温。玻璃模具材料抗拉强度为788Mpa，玻璃模具使用寿命为90万次。
实施例6
稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其中稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，质量百分比的组分组成为碳3.9％、Si3.06％、锰0.16％、钼0.35％、镍0.55％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1540℃熔炼；浇包内设置堤坝，将占铁水总质量的0.6％的球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，球化剂包括以下质量百分比组分：镁7％、钙2.2％、钡1％、硅4.5％，稀土元素0.3％，其余为铁。球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的30％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流，浇包内温度为1485℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1290℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行热处理，热处理工艺是将玻璃模具加热至725℃，然后以20℃/h冷却至680℃保温2小时，再加热至710℃，保温1.5小时后随炉冷却至常温。玻璃模具材料抗拉强度为796Mpa，玻璃模具使用寿命为93万次。
对比例1
稀土合金铸铁玻璃模具材料的制造方法，包括步骤：按各组分质量百分比选取原料，所述质量百分比的组分组成为碳3.9％、Si 3.06％、锰0.16％、钼0.35％、镍0.55％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1540℃熔炼；浇包内不设置堤坝，将占铁水总质量的0.6％的球化剂置于浇包底部球化剂包括以下质量百分比组分：镁7％、钙2.2％、钡1％、硅4.5％，稀土元素0.3％，其余为铁，球化剂表面覆盖孕育剂，浇包内温度为1485℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1290℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行退火处理，退火处理时，退火温度为700℃，保温2.5小时后随炉冷却。玻璃模具材料抗拉强度为762Mpa，使用寿命为72万次。
对比例2
稀土合金铸铁玻璃模具材料的制造方法，包括步骤：按各组分质量百分比选取原料，所述质量百分比的组分组成为碳3.9％、Si 3.06％、锰0.16％、钼0.35％、镍0.55％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1540℃熔炼；浇包内不设置堤坝，将占铁水总质量的0.6％的球化剂置于浇包底部球化剂包括以下质量百分比组分：镁7％、钙2.2％、钡1％、硅4.5％，稀土元素0.3％，其余为铁，球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的30％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流，浇包内温度为1485℃；球化孕育处理完成后，进行浇保温浇注，浇注温度为1290℃得到玻璃模具，对玻璃模具进行退火处理，退火处理时，退火温度为700℃，保温2.5小时后随炉冷却。玻璃模具材料抗拉强度为770Mpa，使用寿命为90万次。

Claims (5)

1.一种稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其特征在于，所述稀土合金铸铁玻璃模具材料由以下步骤得到：按各组分质量百分比选取原料，所述质量百分比的组分组成为碳3.8～3.95％、Si 3.0～3.1％、锰0.15～0.18％、钼0.35～0.4％、镍0.45～0.55％，其余为铁和不可避免的杂质；将各原料放入中频感应熔炼炉中加热熔化，并维持温度为1510～1550℃熔炼；浇包内设置堤坝，将球化剂置于浇包底部并位于堤坝的一侧，所述球化剂表面覆盖孕育剂，在占铁水总质量的20～30％的铁水最初注入浇包时控制铁水流速使铁水由堤坝不含有球化剂的一侧向含有球化剂的一侧溢流；球化孕育处理完成后，进行浇注得到玻璃模具；所述热处理工艺是将玻璃模具加热至720～725℃，然后以15～20℃/h冷却至670～680℃保温2～2.5小时，再加热至700～710℃，保温1～1.5小时后随炉冷却至常温。
2.根据权利要求1所述的稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其特征在于：所述球化剂占铁水总质量的0.6～0.7％。
3.根据权利要求1所述的稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其特征在于：所述球化剂包括以下质量百分比组分：镁6～7％、钙2～2.5％、钡1～1.6％、硅3～4.5％，稀土元素0.3～0.5％，其余为铁。
4.根据权利要求1所述的稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其特征在于：所述铁水注入浇包时，控制浇包内温度为1480～1490℃。
5.根据权利要求1所述的稀土合金铸铁玻璃模具材料的热处理工艺，其特征在于，所述浇注为保温浇注，浇注温度为1280～1290℃。
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