[发明专利]一种铸铁合金玻璃模具材料及玻璃模具的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃模具材料，具体是一种铸铁合金玻璃模具材料。本发明还涉及利用上述铸铁合金玻璃模具材料制造玻璃模具的方法。

背景技术

在玻璃制品成形过程中，模具频繁地与1100℃以上的熔融玻璃接触，经受氧化、生长及热疲劳等作用，同时，模具的各个接触面由于与玻璃的摩擦而被磨损。这就要求玻璃模具具有抗氧化、抗生长、抗热疲劳和耐磨等性能。此外，玻璃模具在实际生产时，要求在高温下能够进行快速热交换，并且模具的各个部位的温度场力求保持均匀，这就要求玻璃模具材料具有良好的导热性能，这直接影响着玻璃制品的质量和生产效率。良好的导热率会使模具的温度梯度降至最小，从而延长玻璃模具的寿命。

铸铁作为制造玻璃模具的材料，目前占有主导地位，预计在今后相当长的时期内也不会改变，而D型石墨的灰铸铁材料是玻璃模具的主要材料。其原因是D型石墨是枝晶间点状石墨，由于其石墨呈点状并且被枝晶隔离，因而，其具有良好的抗氧化性而被玻璃模具广泛地应用。再辅以一定的合金化，利用V、Ti、Mo等元素来提高材料的耐磨性能，高温性能和抗氧化性能。因而，该种合金铸铁已经成为了玻璃模具的主流，其寿命也稳定达到了80万次以上，得到了市场和客户认可。

但D型石墨的灰铸铁也存在显著的弊端，就是其导热性能极差，不利于玻璃模具在生产过程中得到较好地热交换，严重影响了玻璃制品企业的生产质量和效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸铁合金玻璃模具材料，该材料在不牺牲玻璃模具原有性能的情况，大大提高其材料热导率，从而提升玻璃制品的质量和生产效率，以及提升玻璃模具的使用寿命。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是：

一种铸铁合金玻璃模具材料，其包含以下重量百分比组分：C 3.0～3.6％、Si 1.4～1.6％、Mn 1.2～1.8％、P≤0.02％、S≤0.02％、Ni 1.5～2.5％、Mo 0.3～0.8％、V 0.7～0.9％、Ti 0.22～0.26％，余量为Fe和不可避免的杂质。

作为优选，所述组分重量百分比为：C 3.2％、Si 1.6％、Mn 1.6％、P≤0.02％、S≤0.02％、Ni 1.5％、Mo 0.75％、V 0.9％、Ti 0.26％，余量为Fe和不可避免的杂质。

玻璃模具的毛坯是铸造而来的，要保证内腔得到良好的D型石墨，就要保证铁液具有较大的过冷度和较大的冷却速度，而5mm以外要保证形成A型石墨，这有要求铁液具有较小的过冷度和冷却速度，要在同一个毛坯上解决该对矛盾，是该项目的难点，也是项目的创新之处。

Mo、Ni不宜加入较高的量，不仅仅是因为Ni、Mo为贵重金属。主要是因为：虽然Mo、Ni能改善合金的塑性、抗氧化性和体积稳定性，并且有使石墨细化的能力。但弊端也是明显的，即其是珠光体稳定元素。因此，本发明优化选择上述的加入量。同时，Mo、Ni加入的同时，还需加入V的配合。本发明中，V作为提高合金耐热性能的基础上，有效促进合金元素的石墨化，在保留合金中Mo、Ni有益作用的同时，阻碍石墨化促进基体组织中珠光体形成的不利影响。

本发明通过组分的优化配比，保持原有V、Ti、Mo铸铁的优点，并且工作面为D型石墨，这样玻璃模具的抗氧化充分得以保证。但原材料其余位置也基本为D型石墨为主，而本项目研发成为5mm以外基本全部为A型石墨(注：B型石墨四周围A型，中间点位D型，所以也主要是A型石墨)，而A型石墨的导热性能远远由于D型石墨。

一种铸铁合金玻璃模具的制造方法，其包括以下步骤：

(1)准备生铁、废钢、回炉铁、钒铁、钛铁、钼铁、硅铁、锰铁、镍铁、孕育剂作为原材料。

(2)按照C 3.0～3.6％、Si 1.4～1.6％、Mn 1.2～1.8％、P≤0.02％、S ≤0.02％、Ni 1.5～2.5％、Mo 0.3～0.8％、V 0.7～0.9％、Ti 0.22～0.26％，余量为Fe的组分比例进行配料。

(3)采用500kg的中频感应电炉进行熔炼。所述中频感应电炉的熔炼温度为1330～1400℃，优选1380℃。

(4)加入孕育剂做随流孕育；作为优选，所述孕育剂为硅钡孕育剂，所述孕育剂粒度为12～13mm。

(5)造型采用湿型砂，静压造型线生产获得玻璃模具。

上述方法获得的玻璃模具内腔3～5mm以内D型石墨95％以上，石墨大小小于7级；内腔往外5～10mm，100％为B型石墨，石墨大小为5～6级；内腔往外10mm以上，95％以上为A型石墨，石墨大小4～5级。