玻璃模具材料的熱處理

    不同玻璃瓶種類其工作溫度500℃~1000℃以上，我們?cè)趬褐?a href="http://ginocarlini.com/" target="_blank">玻璃制品時(shí)，模具型腔內(nèi)表面周期性地承受驟冷驟熱。另一方面，熔融的玻璃液體對(duì)模具材料的沖刷和腐蝕作用不能忽視。在這樣的工作條件下，玻璃瓶成形模的主要失效形式有：氧化(起皮、剝落、麻點(diǎn))、倒棱和變形。其中，鱗狀剝落是玻璃瓶成形模報(bào)廢的主要形式。由此可見，影響模具使用壽命的關(guān)鍵因素是 模具材料的耐熱性。當(dāng)玻璃模具的作業(yè)溫度在700℃以下時(shí)，通常選用灰鑄鐵作為玻璃模具材料，700~900℃時(shí)，采用合金鑄鐵，超過1000℃時(shí)，則采用鑄造不銹鋼。由于鑄鐵具有制造方便、容易加工、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，至今仍然是玻璃瓶成型模具最廣泛使用的材料。鑄鐵中一般都含有C、Si、Mn、P、S及其他合金元素。

     各合金元素的作用可以簡述如下：鑄鐵中石墨的含量和形態(tài)對(duì)鑄鐵耐熱性能有決定性的影響；硅是除碳以外對(duì)鑄鐵性質(zhì)影響最大的元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在低于0.35%時(shí)起石墨化的作用，也有利于生成鐵素體；錳是碳化物形成元素，對(duì)材料的耐熱性也起到有利的作用；磷可提高材料的耐磨性，但同時(shí)也提高了材料的脆性；硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不大于0.15%時(shí)，對(duì)材料性能無害，但含量較高時(shí)將使材料的脆性顯著提高。

     玻璃瓶制造業(yè)最早采用普通灰鑄鐵HT200作為模具材料，為提高HT200灰鑄鐵的耐磨性，一般需要對(duì)其進(jìn)行正火處理。熱處理工藝規(guī)范是將灰鑄鐵加熱到奧氏體化溫度850~900℃，保溫1~3h，出爐后空冷。得到的金相組織為珠光體和少量鐵素體及片狀的石墨組織。對(duì)于形狀復(fù)雜的模具，有時(shí)還需要在550~600℃進(jìn)行回火處理，以消除模具在正火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

     鑄鐵材料的耐熱性取決于材料在高溫下的抗氧化性、抗生長的能力及材料的熱導(dǎo)率，而這與基體組織及組織中的石墨形態(tài)密切相關(guān)。鑄鐵顯微組織中片狀石墨的抗氧化、抗生長能力差，而球狀石墨熱導(dǎo)率低，蠕蟲狀石墨的性能介于這兩者之間，綜合性能最好，因此，蠕墨鑄鐵是較為理想的模具材料。珠光體組織有助于提高鑄鐵材料的硬度和耐磨性。在鑄鐵中加入銅、鉻、錫等元素，能促進(jìn)珠光體的生成，提高鑄鐵的硬度，從而提高模具抗倒棱、抗擦傷、抗磨損的能力。加入硅、鋁等元素，可以在模具表面形成致密的SiO2和Al2O3膜，從而提高模具的表面抗氧化能力。因此，為提高模具材料的使用壽命，需要向鑄鐵中加入少量的合金元素，并通過適當(dāng)?shù)蔫T造和熱處理工藝來提高其性能。HT200灰鑄鐵的耐熱性較差，模具的使用壽命低。通過加入Ni、Cr、Mo、Sn、Cu、A1等元素，可以顯著改善鑄鐵性能。在鑄造型砂中放置冷鐵，使模具型腔表面激冷而形成球狀石墨，而過渡層為蠕蟲狀石墨，使材料的耐熱性和熱導(dǎo)性很好地協(xié)調(diào)起來，得到較為理想的顯微組織。低錫蠕鐵是制造玻璃瓶模具的較好材料，合金鑄鐵模具一般也需要進(jìn)行正火處理，熱處理工藝規(guī)范是將合金鑄鐵加熱到奧氏體化溫度860~900℃，保溫l~3h后空冷。