鑄鐵玻璃模具的裂紋失效分析及材質(zhì)改進(jìn)研究.pdf

1、玻璃模具是生產(chǎn)玻璃器皿的關(guān)鍵性和易耗的部件,其質(zhì)量對(duì)玻璃器皿的質(zhì)量與生產(chǎn)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(jī)機(jī)速的提高和玻璃成分的多樣化,模具在使用過(guò)程中易出現(xiàn)開(kāi)裂和氧化,影響了玻璃生產(chǎn)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(duì)提高我國(guó)的玻璃模具制造水平和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文分析了鑄鐵玻璃模具的裂紋失效機(jī)制,研

2、究了鑄鐵組織對(duì)裂紋萌生及擴(kuò)展的影響規(guī)律。基于裂紋失效機(jī)制分析,開(kāi)展了鑄鐵熔煉、孕育處理及退火工藝試驗(yàn),改善D型石墨合金灰鑄鐵組織和性能。在該公司現(xiàn)有的RTM-7蠕鐵玻璃模具的基礎(chǔ)上,開(kāi)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(jié)果:
　　模具內(nèi)腔裂紋的形成原因是由于組織中存在塊狀的碳化物和復(fù)合磷共晶,在反復(fù)的受熱、冷卻過(guò)程中碳化物的溶解和析出,造成較大的相變應(yīng)力。相變應(yīng)力與玻璃液的摩擦應(yīng)力疊加,在晶界萌生裂紋并沿枝晶

3、晶界擴(kuò)展。
　　對(duì)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(zhì)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(nèi)孕育,模具可獲得細(xì)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(shù)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(shí)間,

4、有利于得到全鐵素體基體、碳化物彌散細(xì)小的組織,退火時(shí)間較原工藝縮短12h。采用RE二次孕育、型內(nèi)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(jìn)了公司原有的RTM-7蠕鐵模具的化學(xué)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(shù)量,通過(guò)強(qiáng)化孕育和冷鐵激冷,提高了模具內(nèi)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