[发明专利]一种玻璃模具用铸铁型材及其制备方法

说明书

本发明公开的一种玻璃模具用铸铁型材，由以下质量百分数的组分组成：C为2.5％～3.3％、Si为4.0％～5.0％、Mn为0.6％～1.0％、S0.10％、P0.15％、Cr为0.5％～0.9％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，铸铁型材内腔的部分为D型石墨组织，远离模具内腔的部分为A型石墨组织，且D/A型石墨组织在整个模具横截面上呈梯度分布。本发明还公开了该铸铁型材的制备方法，本发明公开的方法制备的铸铁坯料经合适的机加工便成为内D外A型且D/A石墨在整个型材横截面上呈梯度分布玻璃吹瓶用模具，该铸铁模具能显著延长铸铁型材玻璃吹瓶成型用模具的服役寿命，提高了玻璃生产效率、降低了生产成本。

技术领域

本发明属于玻璃瓶生产用的模具制造技术领域，涉及一种玻璃模具用铸铁型材，还涉及该玻璃模具用铸铁型材的其制备方法。

背景技术

铸铁材料由于工艺性能好以及成本上的优势，依然是国内玻璃模具生产企业的常用材料。目前国内普遍采用常规铸造方法(如砂型铸造等)铸造出的具有A型石墨显微组织特征的灰铸铁作为玻璃模具材料。常规的砂型铸造不仅存在生产环境恶劣、生产效率低、因浇冒口的存在引起铁水的利用低等问题；而且得到的A型石墨灰铸铁在成型玻璃吹瓶的过程中，因玻璃的成型温度可能高达1100℃，因此高温下，氧离子在灰口铸铁中扩散时，沿着片状石墨(A型石墨)所形成的通道快速地直接由表面进入材料内部，使得铸铁材料内部发生快速和严重的氧化，引起铸铁材料的内氧化和生长，造成材料过早的失效，从而引起模具过早的失效。为了克服因片状石墨引起的过快和严重的内氧化和铸铁生长现象，常用的方法之一是改变铸铁显微组织中石墨的形态，使得石墨从A型石墨变为D型、球形或蠕虫状石墨，切断O的快速扩散通道，使得O只能沿初生奥氏体扩散到石墨球中，这大大降低O在铸铁中扩散速度，从而极大的抑制铸铁的内氧化与生长，明显的延长模具的服役寿命。显微组织为D型石墨、球形石墨或蠕虫状石墨的铸铁虽然能有效改善抑制铸铁的内氧化和铸铁，但这些显微组织特征的铸铁的导热能力明显低于A型石墨显微组织的灰铸铁。导热能力差，则模具的散热能力差，玻璃吹瓶成型过程中产生的热量不易散出，引起模具温升增大，则材料的强度下降、抗热疲劳性能下降，造成模具过早失效。因此，单一显微组织的铸铁不能很好的满足玻璃吹瓶成型模具所需的性能要求。如何通过显微组织调控，以获得满足玻璃吹瓶成型模具所需的性能要求，则是玻璃吹瓶成型模具设计和制造中为提高模具的服役寿命必须考虑的一个关键环节，具有重要的实际意义与价值。

由玻璃吹瓶模具的工作过程可知：模具的内腔是直接与成型时的高温熔化玻璃接触，故其工作温度高，需要有良好的抗氧化性能和热疲劳性能，且需要模具的外部能尽快把模具靠近内腔部分热量导出散发到模具周围的空气中，以降低模具内腔部分的温度，提高模具的服役寿命，故模具的外层应为具有良好导热性能的A型石墨组织铸铁。据此，对模具整体提出的组织要求是：模具靠近内腔部分具有优良的抗氧化性能和抗热疲劳性能的D型石墨灰铸铁或球墨铸铁或儒墨铸铁组织；而其他部分则是具有优良热导率性能的A型石墨灰铸铁。然而一般的砂型铸造，受铸件凝固时石墨形态形成规律的影响，铸件的外表面冷却速度快、冷却时过冷度大，易得D型石墨；而铸件内部冷却速度慢、冷却时的过冷度小，易得A型石墨；而对于具有强冷却能力的水平连铸尤为如此，更容易在整个截面上获得基本是D型石墨的微观组织。因此如何用水平连铸工艺铸造出长寿命玻璃膜具所需的外A内D且A/D石墨在整个横截面上呈梯度分布的灰铸铁型材，是用水平连铸灰铸铁型材制造出长服役寿命的玻璃吹瓶模具的关键。该问题的解决将显著推动玻璃吹瓶用模具制造技术的进步，有着重要的实用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法，解决了现有方法制备得到的铸铁型材不能同时兼有D型和A型石墨灰铸铁的性能，导致玻璃吹瓶用的石墨灰铸铁抗氧化性能、热疲劳性能和导热性能差，模具的使用寿命短的问题。

本发明的另一目的是提供一种玻璃模具用铸铁型材的制备方法。