[发明专利]一种钛合金热压成形用耐热球铁

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热球墨铸铁，特别涉及一种钛合金热压成形耐热球墨铸铁模具材料，属于金属材料领域。

   背景技术

        钛合金零件在航空航天工业应用越来越广。由于钛合金板材在室温下塑性变形范围小、回弹量大、缺口敏感性高, 需加热到600℃以上才能加工成所需要的零件。钛合金成形模具反复在热作用下，容易产生氧化脱皮、体积膨胀生长和开裂等缺陷，影响零件的表面质量和尺寸精度。因此，要求模具需具有较高的高温强度和硬度、高温抗氧化性能、高温组织稳定性和良好的机械加工性能。国外大都采用镍铬耐热钢，而镍、铬为我国稀缺金属，价格昂贵，且这类材料加工十分困难。国内多使用耐热球铁制造钛合金热压成形模具。

球墨铸铁中的石墨球互不连续，氧化性气氛不易沿石墨侵入，因此使铸铁抗氧化性能大大提高；石墨球均匀分布于基体中，因而对基体的削弱作用和产生应力集中的倾向较小，从而使基体的作用能得到充分发挥。又由于球墨铸铁含有较高的硅和锰，所以球墨铸铁的抗拉强度高于其他铸铁。国内将球墨铸铁用于制造拉伸模具和耐热部件，取得了可观的经济效益。现有耐热球墨铸铁主要有中硅类、中铝类、硅铝类、中硅钼类、中硅铬钼多元合金类等，主要用在汽车发动机的排气系统部件、耐热模具及烧结机的篦条等。例如，中国专利公开号为CN1051593A，公开日为1991年5月22日，申请日为1989年11月7日，发明创造名称为“低铬中硅钼铁素体球墨铸铁”，申请人是沈阳飞机制造公司，该申请案中公开了低铬中硅钼铁素体球墨铸铁的组分与按质量百分比（wt.%）的含量为：C：2.0～3.5%，Si：4.5～6.0%， Mo：0.8～1.6%，Mn：0.06～0.17%，Cr：0.2～0.4%，余量为少量合金元素及Fe，适用于研制和小批量生产中的耐高温模具材料。中国专利公开号为CN1103435A，公开日为1995年6月7日，申请日为1993年12月1日，发明创造名称为“中硅低合金耐热球铁篦条”，申请人是鞍山钢铁公司，该申请案中公开了中硅低合金耐热球铁篦条的组分与按质量百分比（wt.%）的含量为：C：2.50～2.90%，Si：6.60～7.20%， Mn：0.20～0.35%，P：0.03～0.05%，S：0.03～0.05%，Cr：0.2～0.4%，Mg：0.012～0.040%，Xt：0.035～0.05%，Cr：0.30～0.50%，Mo：0.30～0.50%，Al：0.12～0.50%,Ba:0.005～0.07%,余量为Fe。其含Si量较高，并通过其它的多元微合金化元素添加，使篦条耐氧化、耐磨、耐热冲击，可代替高合金篦条用于烧结机台车上，常温抗拉强度为360～380MPa，常温硬度330～350 HB,750℃抗生长性能0.030～0.035%。不足之处是合金种类多，操作复杂。中国专利公开号为CN1826421A，公开日为2006年8月30日，申请日为2004年7月20日，发明创造名称为“奥氏体系耐热球状石墨铸铁”，申请人是日立金属株式会社，该申请案中公开了奥氏体系耐热球状石墨铸铁的组分与按质量百分比（wt.%）的含量为：C：1～3.5%，Si：1～6.5%，Cr：3%以下，Ni：10～40%, Mo：1～4.5%，Sn及/或Sb以2Sn+Sb计为0.001～0.5%。该系列球墨铸铁适用于汽车发动机用的排气系统部件等。不足之处是价格昂贵的Ni、Mo元素含量较高，增加了成本。中国专利公布号为CN101736191A，公布日为2010年6月16日，申请日为2010年1月21日，发明创造名称为“耐热球铁冲压模具镶块材料”，申请人是吉林大学，该申请案中公开了耐热球铁冲压模具镶块材料的组分与按质量百分比（wt.%）的含量为：C：2.4～2.9%，Si：4.0～6.0%，Mn：0.3～1.2%，Cr：0.3～1.2%，余量为Fe。适用于制造较厚钢板在高温下冲压成形的模具镶块材料，其常温抗拉强度为505MPa，800℃保温150h氧化速度低于0.20g/m²h。中国专利公布号为CN102796940A，公布日为2012年11月28日，申请日为2012年8月31日，发明创造名称为“一种高硅耐热球铁制备方法”，申请人是丹阳市锦雄机械制造有限公司，该申请案中公开了一种高硅耐热球铁材料的组分与按质量百分比（wt.%）的含量为：C：2.5～3.1%，Si：4.7～5.2%，Mn：0.3～0.5%，Cr：0.1～0.3%，P：≤0.07%，S：≤0.02%，Mg：0.025～0.035%,RE：0.12～0.02%，余量为Fe，其常温抗拉强度σb≥520～580MPa，硬度185～230HB，延伸率≥10～14%，耐热温度≥850℃，适用于制作工业电炉炉排配件。