鑄鐵玻璃模具的裂紋失效分析及材質改進研究.pdf

1、玻璃模具是生產玻璃器皿的關鍵性和易耗的部件,其質量對玻璃器皿的質量與生產成本具有重要的影響。D型石墨合金灰鑄鐵和蠕墨鑄鐵因具有良好的抗氧化性和抗熱疲勞性能,廣泛用于玻璃模具的制造,但隨著玻璃成型機機速的提高和玻璃成分的多樣化,模具在使用過程中易出現開裂和氧化,影響了玻璃生產的效率。因此,改善鑄鐵組織,提高其抗氧化和抗熱疲勞性能,對提高我國的玻璃模具制造水平和產品質量具有重要的現實意義。
　　本文分析了鑄鐵玻璃模具的裂紋失效機制,研

2、究了鑄鐵組織對裂紋萌生及擴展的影響規(guī)律?；诹鸭y失效機制分析,開展了鑄鐵熔煉、孕育處理及退火工藝試驗,改善D型石墨合金灰鑄鐵組織和性能。在該公司現有的RTM-7蠕鐵玻璃模具的基礎上,開發(fā)了中硅蠕鐵和中硅鉬蠕鐵玻璃模具材料。論文取得了如下研究結果:
　　模具內腔裂紋的形成原因是由于組織中存在塊狀的碳化物和復合磷共晶,在反復的受熱、冷卻過程中碳化物的溶解和析出,造成較大的相變應力。相變應力與玻璃液的摩擦應力疊加,在晶界萌生裂紋并沿枝晶

3、晶界擴展。
　　對D型石墨合金灰鑄鐵,鐵水在1510℃~1520℃熔煉、并靜置5min以上,有利于提高鐵水的冶金質量。采用0.03~0.05wt％的RE二次孕育和0.005~0.01wt%含Bi孕育劑型內孕育,模具可獲得細小的D型石墨,組織的均勻性明顯提高,基體組織中的碳化物和磷共晶數量顯著降低。
　　將D型石墨合金灰鑄鐵的高溫石墨化退火溫度由900℃-910℃提高至930℃-960℃,增加720℃~750℃石墨化保溫時間,

4、有利于得到全鐵素體基體、碳化物彌散細小的組織,退火時間較原工藝縮短12h。采用RE二次孕育、型內Bi孕育和新的退火工藝,模具組織的均勻性得到極大的改善,模具服役情況良好。
　　在蠕鐵玻璃模具方面,改進了公司原有的RTM-7蠕鐵模具的化學成分,將Mn含量由0.5wt%左右降至0.3wt%以下,顯著減少了組織中的晶間碳化物和珠光體數量,通過強化孕育和冷鐵激冷,提高了模具內腔的球化率,獲得球墨→球墨+蠕墨→蠕墨的梯度石墨分布組織,提高了