一種微合金化高抗氧化性灰鑄鐵及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及玻璃模具材料領(lǐng)域，特別是涉及一種微合金化高抗氧化性灰鑄鐵及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國玻璃模具行業(yè)在最近幾年時間的高速發(fā)展，模具材料方面已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。各生產(chǎn)企業(yè)科研單位各自新開發(fā)了各種各樣適合不同機(jī)型，不同機(jī)速，不同玻璃料產(chǎn)品的模具材料。其中鑄鐵作為玻璃模具最基本，使用范圍最廣，性價比最好的材料這一趨勢依舊沒有改變。作為玻璃瓶罐的成型裝置，同時又是玻璃料與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換的介質(zhì)，模具內(nèi)腔要經(jīng)歷1100°c左右的高溫熔融玻璃，循環(huán)接觸，經(jīng)受循環(huán)熱應(yīng)力，高溫氧化，與玻璃料的摩擦力，機(jī)械撞擊等。對材質(zhì)的各種高溫性能要求非常嚴(yán)格。其中以高溫抗氧化性最為重要。綜合已有技術(shù)，主要是通過控制鑄鐵的石墨形態(tài)和基體組織形態(tài)來控制灰鑄鐵材質(zhì)的高溫抗氧化性能。大部分灰鑄鐵都是采用一定的合金技術(shù)控制石墨形態(tài)，通過退火工藝控制鑄鐵的基體形態(tài)。在實際生產(chǎn)中，進(jìn)行退火需要花費大量的人工和時間進(jìn)行裝爐，保溫，出爐等工序。首先跟不上玻璃模具小批量多規(guī)格的生產(chǎn)周期節(jié)拍，其次，退火爐將使用大量的電能，不利于節(jié)能減排的國家方針。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種微合金化高抗氧化性灰鑄鐵及其制備方法，該方法在無需經(jīng)行退火工藝處理的鑄件毛坯鑄態(tài)情況下得到多80%的鐵素體基體，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源，節(jié)約成本，同時能夠提高材料的抗氧化性能及耐磨性。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種微合金化高抗氧化性灰鑄鐵，用于制備玻璃模具成模和初模，包含下列質(zhì)量百分比的組份:
C 3.55-3.75%，Si 2.0-2.4%，Mn 0.3-0.5%，P、S < 0.1%、Mo 0.4-0.6%，Ni 0.3-0.4%，Al 1.0-2.0%，Ti 0.2-0.3%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0005]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度多200MPa，布氏硬度為150±15HBS，金像組織為:鑄態(tài)鐵素體彡80%，內(nèi)腔為5~8級D型石墨，外圓為D/A型石墨；750°C時，氧化速率彡l.0g/ (m2.h)。
[0006]在本發(fā)明一個較佳實施例中，包含下列質(zhì)量百分比的組份:
C 3.65%，Si 2.2%，Mn 0.4%，P、S < 0.1%、Mo 0.5%，Ni 0.35%，Al 1.5%，Ti 0.25%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種微合金化高抗氧化性灰鑄鐵的制備方法，包括以下步驟:
(100)、配料:生鐵，廢鋼，回爐料，工業(yè)純鋁，電解鎳，鉬鐵，硅鐵，錳鐵，鈦鐵；按化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C 3.55-3.75%，Si 2.0-2.4%，Mn 0.3-0.5%，P、S < 0.1%，Mo 0.4-0.6%，Ni 0.3-0.4%，Al 1.0-2.0%，Ti 0.2-0.3%，其余為 Fe ;使用占爐料總重量 0.5%-0.75% 的硅鋇孕育劑，按照化學(xué)成分計算稱量好各原材料和中間合金；
(200)、澆包準(zhǔn)備:先將澆包烘烤干，在開爐前一兩分鐘，將孕育劑放入澆包底部的高臺階處，并用烘干的鐵肩將孕育劑覆蓋，避免鐵水直接沖擊孕育劑；
(300)、熔煉:將準(zhǔn)備好的爐料按照廢鋼，生鐵，回爐料的順序先熔煉至半熔融狀態(tài)，還有稍微一定回爐料沒有完全熔化時，接著硅鐵，錳鐵，鉬鐵，電解鎳，工業(yè)純鋁一起投放，最后在熔煉溫度達(dá)到1520°C時，投放鈦鐵。調(diào)節(jié)鐵液溫度，出爐溫度控制在1520°C -1550°C ；(400)、孕育處理:準(zhǔn)備出爐時，將(200)步驟準(zhǔn)備好的底部高臺階放有孕育劑的澆包準(zhǔn)備好，鐵水沖入包內(nèi)，注意不能直接沖在鐵肩覆蓋的孕育劑上，孕育兩到三分鐘后，進(jìn)行扒渣處理，扒渣后，再在鐵液表面覆蓋一層覆蓋劑，防止高溫鐵液氧化；
(500)、澆注:等鐵水溫度下降至1400°C，時開始澆注?？刂茲沧⑺俣仍诎朔昼妰?nèi)澆注完成。澆注結(jié)束時，鐵水溫度不低于1300°C ;
(600)、鑄件落砂:澆注得到的毛坯在30分鐘之內(nèi)，不可以移動，控制鑄件開箱落砂時的溫度低于250°C，得到玻璃模具毛坯鑄件。
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述生鐵為Q12生鐵，所用硅鐵，錳鐵，鉬鐵，鈦鐵均為國家規(guī)定牌號爐料。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述硅鋇孕育劑包括以下質(zhì)量百分比的成份:Ca2-4%，Ba 4-6%，Al 1-2%, Si 68_73%，余量為Fe，所述硅鋇孕育劑粒度范圍為3_8mm。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述玻璃模具毛坯鑄件鑄態(tài)下為80%以上鐵素體基體，鑄件內(nèi)腔1mm內(nèi)為石墨成D型，外圓為A/D型的毛坯鑄件。
[0011]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述玻璃模具毛坯鑄件的抗拉強(qiáng)度多200MPa，布氏硬度為150± 15HBS，金像組織為:鑄態(tài)鐵素體彡80%，內(nèi)腔為5~8級D型石墨，外圓為D/A型石墨；750°C時，氧化速率彡l.0g/ (m2.h)。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(100)中，化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C3.65%，Si 2.2%，Mn 0.4%，P、S < 0.1%、Mo 0.5%，Ni 0.35%，Al 1.5%，Ti 0.25%，其余為
Fe0
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明微合金化高抗氧化性灰鑄鐵及其制備方法有以下優(yōu)占.V.(1)、從鑄鐵化學(xué)成分上設(shè)計利用灰鑄鐵中合金元素Si，Ni，AL在共晶階段提高了 Fe-G系的共晶溫度，同時Si，Ni還降低Fe-Fe3C共晶溫度，拉開兩者之間的溫度差，使得鐵液按照Fe-G穩(wěn)定系進(jìn)行共晶轉(zhuǎn)變，從而避免產(chǎn)生共晶滲碳體，同時，Si，Al提高了共析階段的轉(zhuǎn)變溫度，抵消了其他合金元素反石墨化的能力，又促進(jìn)共析期間的石墨化。Ti元素的加入促進(jìn)共晶反應(yīng)前的先析奧氏體的成型，從而在共晶反應(yīng)時，C元素在奧氏體枝晶間，形成D型石墨，由于D型石墨分支頻繁，細(xì)小，又影響到共析反應(yīng)期間，奧氏體中過飽和碳的析出，使之容易吸附到已經(jīng)生產(chǎn)的枝晶間石墨上，而很難轉(zhuǎn)變成珠光體，進(jìn)一步促進(jìn)體素體基體的形成。
[0014](2)、在生產(chǎn)過程中，對澆注過程的工藝進(jìn)行控制，落砂溫度低于250°C，保證鑄件不因冷卻速度的加快而形成大量珠光體。
[0015]最終達(dá)到無需進(jìn)行石墨化退火而得到80%鐵素體基體的目的，提高材料的抗氧化性能及耐磨性，鑄件內(nèi)腔1mm內(nèi)為5~8級的D型石墨，外圓及中間為D型/A型。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0017]實施例一
(100)、配料:生鐵，廢鋼，回爐料，工業(yè)純鋁，電解鎳，鉬鐵，硅鐵，錳鐵，鈦鐵；按化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:c 3.65%，Si 2.2%，Mn 0.4%，P、S < 0.1%、Mo 0.5%，Ni 0.35%，Al 1.5%，Ti 0.25%，其余為Fe ;使用占爐料總重量0.5%-0.75%的硅鋇孕育劑，按照化學(xué)成分計算稱量好各原材料和中間合金；所述生鐵為Q12生鐵，所用硅鐵，錳鐵，鉬鐵，鈦鐵均為國家規(guī)定牌號爐料。所述硅鋇孕育劑包括以下質(zhì)量百分比的成份=Ca 2-4%，Ba 4-6%, Al 1-2%, Si68-73%，余量為Fe，所述硅鋇孕育劑粒度范圍為3_8mm。
[0018](200)、澆包準(zhǔn)備:先將澆包烘烤干，在開爐前一兩分鐘，將孕育劑放入澆包底部的高臺階處，并用烘干的鐵肩將孕育劑覆蓋，避免鐵水直接沖擊孕育劑；
(300)、熔煉:將準(zhǔn)備好的爐料按照廢鋼，生鐵，回爐料的順序先熔煉至半熔融狀態(tài)，還有稍微一定回爐料沒有完全熔化時，接著硅鐵，錳鐵，鉬鐵，電解鎳，工業(yè)純鋁一起投放，最后在熔煉溫度達(dá)到1520°C時，投放鈦鐵。調(diào)節(jié)鐵液溫度，出爐溫度控制在1520°C -1550°C ；(400)、孕育處理:準(zhǔn)備出爐時，將(200)步驟準(zhǔn)備好的底部高臺階放有孕育劑的澆包準(zhǔn)備好，鐵水沖入包內(nèi)，注意不能直接沖在鐵肩覆蓋的孕育劑上，孕育兩到三分鐘后，進(jìn)行扒渣處理，扒渣后，再在鐵液表面覆蓋一層覆蓋劑，防止高溫鐵液氧化；
(500)、澆注:等鐵水溫度下降至1400°C，時開始澆注?？刂茲沧⑺俣仍诎朔昼妰?nèi)澆注完成，澆注結(jié)束時，鐵水溫度不低于1300°C ;
(600)、鑄件落砂:澆注得到的毛坯