玻璃模具材料如何热处理?
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不同种类玻璃瓶的工作温度在500℃~1000℃以上,当我们压制玻璃产品时,模腔的内表面会周期性地受到突然冷却,另一方面,熔融玻璃液对模具材料的侵蚀和腐蚀也不容忽视。在这种工况下,玻璃瓶成型模县的主要失效形式是氧化(起皮、脱皮、点蚀)、倒角和变形,其中,鳞片剥落是废弃玻璃瓶成型模具的主要形式。因此影响模具使用寿命的关键因素是模具材料的耐热性,当玻璃模具的工作温度低于700℃时,通常采用灰铸铁作为玻璃模具的材料:当温度在700℃~900℃之间时,使用合金铸铁;当温度超过1000℃时,使用铸造不锈钢,铸铁仍然是玻璃瓶成型模具更广泛使用的材料,因为它制造方便,易于加工,价格低廉。一般来说,铸铁含有碳、硅、锰、磷、硫和其他合金元素。
各种合金元素的作用可简述如下:铸铁中石墨的含量和形态对铸铁的耐热性有决定性影响;除了碳,硅是对铸铁性能影响更大的元素。当质量分数低于0.35%时,起到石墨化的作用,也有利于铁素体的形成。锰是一种碳化物形成元素,它对材料的耐热性也起着有利的作用。磷可以提高材料的耐磨性,但也改善了材料的脆性。当硫的质量分数不大于0.15%时,对材料的性能无害,但当含量较高时,材料的脆性会明显改善。
普通灰铸铁HT200更早用于玻璃瓶制造业的模具材料。为了提高HT200灰铸铁的耐磨性,一般需要对其进行正火处理,热处理工艺规范是将灰铸铁加热至奥氏体化温度850~900℃,保温1~3小时,出炉后空冷。得到的金相组织为珠光体、少量铁素体和片状石墨,有时,形状复杂的模县雲要在550~600℃回火,以消除正火时模具的内应力。
铸铁的耐热性取决于其高温下的抗氧化性、抗生长性和导热性,这与基体组织和组织中的石墨形态密切相关。在铸铁的显微组织中,片状石墨的抗氧化性和抗生长性较差,球状石墨的热导率较低,蠕虫状石墨的综合性能更好。因此,蠕铸铁是一种理想的模具材料。珠光体组织有助于提高铸铁的硬度和耐磨性。在铸铁中加入铜、铬、锡等元素,可以促进珠光体的形成,提高铸铁的硬度,从而提高模具抗倒角、抗磨蚀、抗磨损的能力。通过添加硅、铝等元素,可以在模具表面形成致密的SI02和A1203膜,从而提高模县的表面抗氧化性,因此,为了延长模具材料的使用寿命,需要在铸铁中加入少量的合金元素,通过适当的铸造和热处理工艺来改善其性能、HT200灰铸铁耐热性差,模具寿金短,通讨添加镇、铭、铝、锡、铜、铝等元素,可以著提高铸铁的性能,通过在铸造砂中放置冷铁,使型腔表面激冷形成球状石墨,过渡层为虫状石墨,可以很好地协调材料的耐热性和导热性,获得理想的显微组织。低锡墨铸铁是制作玻璃模具的好材料,合金铸铁模具一般需要正火。热处理工艺规范是将合金铸铁加热到奥氏体化温度860~900℃,保温1~3小时,然后空冷。
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