V、Ti合金化对玻璃模具材料抗氧化及耐热疲劳性的影响

Ｊｕｌ．２０１１Ｖ０１．６０

ＮＯ．７

垂篙帅寿

Ｖ、Ｔｉ合金化对玻璃模具材料抗氧化

及耐热疲劳性的影响

吴进钱，黄新民，杨明，韩和兵，曹钧力

（舍肥工业大学材料科学与工程学院。安徽合肥２３０００９）

６９７

摘要：通过测试不Ｖ／Ｔｉ条件下蠕墨铸铁玻璃模具材料的抗氧化及热疲劳性能，研究了蠕墨铸铁的钒、钛合金化工

艺，并探讨了影响这些性能的因素。结果表明，在Ｖ、Ｔｉ变化范围内，Ｖ／ＴｉＬＬ为１．６３时蠕墨铸铁具有较均匀的铁素体基体＋蠕虫状石墨组织，以及良好的热物性。

关键词：蠕墨铸铁；玻璃模具材料；抗氧化；耐热疲劳

中图分类号：ＴＧｌ４３．４９文献标识码：Ａ文章编号：１００１－－４９７７（２０１１）０７—０６９７—０３

ＥｆｆｅｃｔｏｆＶａｎａｄｉｕｍａｎｄＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙｉｎｇ

ｏｎ

Ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎａｎｄ

ＴｈｅｒｍａｌＦａｔｉｇｕｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＧｌａｓｓＭｏｌｄＭａｔｅｒｉａｌ

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Ｈｅｆｅｉ

２３０００９，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｍａＩｆａｔｉｇｕｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｖｅｒｍｉｃｕｌａｒｇｒａｐｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｓｗｉｔｈ

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ａ

ｍｏｒｅｕｎｉｆＯｒｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｅｒｒｉｔｅｍａｔｒｉｘ＋ｖｅｒｍｉｃｕｌａｒｇｒａｐｈｉｔｅ．ａｎｄｇｏｏｄｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｒｍｉｃｕｌａｒｇｒａｐｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎ；ｇｌａｓｓｍｏｌｄｍａｔｅｒｉａｌ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｔｈｅｒｍａＩｆａｔｉｇｕｅ

在玻璃制品的成形过程中，模具频繁地接触１

１００℃

过控制铁液的出炉温度和浇注温度来控制铸铁的组织形态，以获得蠕虫状石墨＋铁素体基体组织，以提高模

以上的熔融玻璃，承受氧化、生长及热疲劳等作用。模腔热平衡温度一般在４５０～６５０℃，长期处于高温状态下工作，而且在反复的开模、合模的过程中产生摩擦，因此要求玻璃模具应具有良好的耐热、耐磨、耐腐蚀、抗热疲劳、抗氧化、抗生长等性能，此外还应具有良好的机械加工性能。其中以抗氧化为其主要性

具材料的高温热物性能，其试验材料化学成分见表１。

表ｌ试验材料的化学成分

Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃａｓｔ

ｉｒｏｎ，‘蝴

能指标㈣。本研究主要通过对蠕墨铸铁玻璃模具材料

进行Ｖ、Ｔｉ合金化处理，通过不同ｖ／Ｔｉ比组织的比较，

１．２试样的熔炼及浇注

试验用材料在１００ｋＷ中频感应电炉中熔炼，炉料有生铁、废钢并用硅铁、铬铁等调整炉内铁液成分，待炉料熔化，铁液过热到１

５１０～１

分析探讨合金化处理后玻璃模具材料的组织及抗氧化、

热疲劳性能。

１试验条件及方法

１．１材料成分的设计

本试验加入钒、钛合金元素，钒的加入量０．０８％～

５５０℃扒渣出铁，进

行炉前孕育、蠕化处理，将已烘干备用的蠕化剂加入包底，再将占铁液０．６５％的７５硅铁孕育剂覆盖在蠕化剂上面，在蠕化的同时加入Ｖ、Ｔｉ颗粒（粒度为３～５ｍｌｎ）进行合金化处理，采用湿型浇注得到合金化后的试样，浇注温度控制在ｌ

４００～１

０．１８％，钛的加入量０．０３％一０．１３％，Ⅵｉ的变化范围：

１．３９～２．６７。加入蠕化剂稀土镁铁，其成分为ＲＥ

Ｍｇ８％、Ｓｉ

７％、

４４０℃。对浇注后的试样进行

４２％，其余为铁，加入量０．５５％，－４）．６５％，对热处理，其热处理工艺为，加热到９００℃保温４ｈ，随炉冷却至６００℃后出炉空冷。

铁液进行变质处理，要求蠕化率在Ｉ＞８０％以上，并通

收稿日期：２０１１－０４—０６收到初稿，２０１１－０５—０３收到修订稿。

作者简介：吴进钱（１９８６－）。男，工程硕士，研究方向为蠕墨铸铁玻璃模具材料的组织性能。Ｅ－ｍａｉｌ：５９３５２３２０１＠１６３．ＣＯｌｌｌ

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ＦＯＵＮＤＲＹ

Ｖ０１．６０

Ｎ０．７

１．３试样的制备

分别取不同浇注工艺下的试样进行对比试验，试样

取自模具在使用过程中最易出现问题的瓶颈区域，见

墨铸铁玻璃模具材料的耐热疲劳性。

２试验结果及分析

根据蠕墨铸铁中ｖ、Ｔｉ含量的不同，将试验试样编

号．见表２。

表２不同合金含■试样编号

Ｔａｂｌｅ２ＴｈｅＶａｎｄＴｉｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ

图ｌ。金相分析、硬度检测试样尺寸为６０

２０

ｍｍｘ３０ｍｍｘ

ｍｍ，

ｎｌｍ，抗氧化性试样的尺寸为５０ｍｍｘｌＯｍｍｘ７

ｍｍｘ２４ｍｍｘｌＯ

热疲劳试样为４０

ｍ，并在试样上宽度

取样区放大

方向上预制ｖ型缺口。

图１模具取样示意图

懿

２。１■墨铸铁的显微组织

经过ｖ、Ｔｉ微合金化后的典型蠕墨铸铁组织如图２

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