[发明专利]双层复合异形石墨铸铁模具材质

说明书

本发明双层复合异形石墨铸铁模具材质属于铸造范畴，涉及行列式制瓶机玻璃模具及其它模具类用铸铁材质及其生产工艺。

现有的玻璃器皿类及橡胶、塑料类模具的失效原因主要是模具材质的氧化疲劳和磨损，要提高该类模具使用寿命，对模具材料提出下列要求，要易于加工，具有龟裂倾向及变形小，抗氧化、抗生长能力强；具有高的导热性，低的热膨胀性，好的磨损抗力及耐腐蚀性能等。

目前国内普遍采用的模具材料是低合金铸铁，其主要缺点是强度低，不耐氧化，起麻点对玻璃模具合缝线易磨损变形，使用寿命短。如合金铸铁玻璃瓶模具使用寿命＜12万只/模。因而造成换模频繁与成型机的高速运转不相适应。而Cr、Mo、Cu、V、Ti合金蠕铁虽然使用寿命长，但成本高。

本发明的目的就是为了克服现有模具寿命低，成本高的不足。利用球墨铸铁和蠕墨铸铁各自特点而提供一种生产工艺简便易行，成本低，抗热性能良好，使用寿命高的复合异形石墨粒状珠光体基铸铁模具材质。

本发明的铸铁模具材质化学成分(Wt％)是C3.40-3.80,Si2.30-2.80,Mn0.40-0.70,Cu0.30-0.50,Cr2.20-0.40,Li0.0005-0.0010,Ba0.0005-0.0012,K0.0006-0.0040,Na0.002-0.010,B0.0006-0.0010,Re_残0.025-0.030,P≤0.100,S≤0.025，余量为Fe。

本发明的铸铁模具材质的生产工艺其特征在于用冲天炉熔炼铁水，炉后配料采用Z14生铁，废钢，回炉铁，废铁屑。批料配比(Wt％)为废钢10-15,P140生铁3050，回炉铁2030，废铁屑1530,Cr-Fe0.5-1.0,Mn-Fe0.3-0.8。待铁水熔化后，在1380-1420℃出铁进行蠕化处理。具体处理工艺是：在出铁之前，首先将占铁水总量0.5％的Li、Ba、K、Na碱金属盐与B-Fe复合变质剂预先放入包底，把占铁水总量0.2-0.6％的铜压在变质剂之上，待铁水包中已出有1/3铁水后，将占铁水总量1.2-1.6％，粒度为6-12mm的1#稀土在出铁槽中随流冲入铁水包中，与此同时冲入占铁水总量0.6-1.0％、粒度为4-8mm的75Si-Fe，在蠕化反应的同时，复合变质剂发挥效力对铁水进行脱氧和变质，反应结束后静置、拔渣、盖草灰准备浇注。浇温控制在1350-1380℃。将处理好的蠕墨铸铁铁水浇入具有激冷芯的砂型中，待铁水凝固成型后打箱，将铸件毛坯进行高温时效处理，具体工艺为以150℃/h的速度加热至640-660℃，保温4-6小时，随炉冷至200℃以下空冷。

本发明双层复合异形石墨铸铁模具材质是在模具铸件毛坯生产时用潮模砂造型，当铸件内腔工作尺寸＜150mm时用金属芯，而铸件内腔工作尺寸＞150mm时用砂芯表面喷涂碲粉涂料，以靠激冷芯的激冷作用，造成激冷表面与非激冷表面乃至心部金属液冷却速度的不同，从而使蠕墨铸铁铁水凝固成型后形成靠近内工作表面深度达8-1.0mm厚石墨全部为细小球状石墨，而外部全为蠕虫状石墨的双层复合异形石墨粒状珠光体基铸态组织。

本发明是根据微量元素Li、Ba、K、Na增大局部过冷和促进球形石墨产生，改善材料的微观结构和使用性能，具有强烈脱氧之功效。利用其复合盐对液态铁水施行变质处理，不仅使蠕铁的蠕化范围放宽，且使白口倾向减小，利于加工，促进模具激冷表面球形石墨的形成，使模具整体增加了抗氧化、抗生长的能力，且变形减小，使模具使用寿命成倍提高。

用变质处理后的蠕墨铸铁铁水浇注试棒，所测定的常温力学性能：抗拉强度σ_b=405-450N/mm²，硬度HB=185-230。在750℃下经150小时高温氧化试验其平均氧化速度为0.12906g/m²h，长大率为0.42％，而相同条件下的铜铬合金铸铁材质氧化速度为2.495g/m²h，长大率为0.82％。由此可见性能之优越。

本发明是把蠕铁屑中混入重量比为10-20％的硅酸盐水泥，加入重量比为10-20％的水，搅拌均匀后压制固化成型。待固化后投炉熔化，加入量为批料量的15-30％，最大限度地回用了废蠕铁屑。