一種高鉻鑄鐵模具及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高鉻鑄鐵模具及其制備方法，各成分及其質(zhì)量百分比為：C：2.4—2.5％、Cr：13—13.5％、Mn：0.8—0.9％、Si：1.05—1.1％、Cu：0.4—0.5％、Ni：0.5—0.6％、B：0.03—0.04％、Re：0.02—0.03％、S：≤0.04％、P：≤0.04％；余量為Fe。本發(fā)明的高鉻鑄鐵模具，組織均勻，通過(guò)合理的配方設(shè)計(jì)，合理的熔煉、澆鑄、熱處理等加工工藝，避免了縮松、縮孔的產(chǎn)生，有效的提高模具的機(jī)械性能，硬度：63—65HRC，耐磨性好，韌性好，沖擊值≥8J/cm2，使用壽命提高1.5—2倍，成本低。
【專利說(shuō)明】一種高鉻鑄鐵模具及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高鉻鑄鐵模具及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高鉻鑄鐵是高鉻白口抗磨鑄鐵的簡(jiǎn)稱，是一種性能優(yōu)良而受到特別重視的抗磨材料。它以比合金鋼高得多的耐磨性，和比一般白口鑄鐵高得多的韌性、強(qiáng)度，同時(shí)它還兼有良好的抗高溫和抗腐蝕性能，加之生產(chǎn)便捷、成本適中，而被譽(yù)為當(dāng)代最優(yōu)良的抗磨料磨損材料之一。
[0003]高鉻鑄鐵屬金屬耐磨材料、抗磨鑄鐵類鉻系抗磨鑄鐵的一個(gè)重要分支，是繼普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵而發(fā)展起來(lái)的第三代白口鑄鐵。早在1917年就出現(xiàn)了第一個(gè)高鉻鑄鐵專利。高鉻鑄鐵一般泛指含Cr量在11-30%之間，含C量在2.0-3.6%之間的合金白口鑄鐵。
[0004]在采礦、水泥、電力、筑路機(jī)械、耐火材料等方面應(yīng)用十分廣泛，常見(jiàn)于襯板、錘頭、磨球材質(zhì)。80年代以后更被廣泛用于拋丸清理機(jī)的室體制作和拋丸器葉片、襯板的制作上，能非常有效防止高速密集的彈丸束擊穿鋼板殼體。
[0005]模具，工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。簡(jiǎn)而言之，模具是用來(lái)成型物品的工具，這種工具由各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過(guò)所成型材料物理狀態(tài)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)物品外形的加工，素有“工業(yè)之母”的稱號(hào)。
[0006]因模具應(yīng)用的特殊性，對(duì)模具的機(jī)械性能要求較高，現(xiàn)有的高鉻鑄鐵模具的機(jī)械性能還不夠理想，需要進(jìn)一步改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高鉻鑄鐵模具及其制備方法，具有良好的機(jī)械性能，使用壽命長(zhǎng)。
[0008]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0009]一種高鉻鑄鐵模具，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.4 — 2.5%、Cr:13 —13.5%、Mn:0.8—0.9%,Si:1.05—L l%Xu:0.4—0.5%,Ni:0.5—0.6%,B:0.03—0.04%,Re:
0.02—0.03%, S..( 0.04%,P..( 0.04% ;余量為 Fe。
[0010]優(yōu)選的，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.42—2.5%, Cr:13-13.4%, Mn:0.83—
0.9%,Si:1.06—1.l%Xu:0.4—0.48%,N1:0.52—0.6%,B:0.03—0.04%,Re:0.02—
0.03%, S:≤ 0.04%,P:≤ 0.04% ;余量為 Fe。
[0011]優(yōu)選的，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.45 %、Cr:13.3 %、Mn:0.87%、Si:
1.08%,Cu:0.44%,N1:0.55%,B:0.034%,Re:0.027%,S:0.03%,P:0.02% ;余量為 Fe。
[0012]優(yōu)選的，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.42 %、Cr:13.2 %、Mn:0.85%、Si:1.06%,Cu:0.48%,N1:0.58%,B:0.036%,Re:0.025%,S:0.02%,P:0.03% ;余量為 Fe。
[0013]高鉻鑄鐵模具的制備方法，包括以下步驟:
[0014](1)制備砂型；
[0015](2)原料熔煉:加入廢鋼和生鐵熔清，溫度為1550— 1555°C時(shí)加入錳鐵；溫度為1535— 1550°C時(shí)加入硅鐵、鉻鐵調(diào)整成分，出鐵前7— 9分鐘加入硼鐵，用純鋁進(jìn)行爐內(nèi)終脫氧處理；
[0016](3)將鐵水倒入鋼包，溫度1430— 1400°C ;加入Re進(jìn)行孕育處理:粒度0.6—0.7mm，最后加入鋼包覆蓋劑；
[0017](4)向鋼包中加入保溫聚渣劑覆蓋液面，并鎮(zhèn)靜8 —10分鐘，再進(jìn)行扒渣處理；
[0018](5)澆鑄:溫度為 1350— 1360°C ；
[0019](6)開(kāi)箱、打磨，開(kāi)箱溫度360— 370°C ；
[0020](7)淬火處理:200°C以下裝爐，以80°C /h的速率加熱至1000°C，在溫度為1000—1010°C時(shí)，保溫3.5—3.8小時(shí)，然后冷卻至室溫；
[0021](8)回火處理:在溫度為240—250°C時(shí)，保溫1.2—1.4小時(shí)，再以40°〇/11的速率加熱至450°C，在溫度為450— 470°C時(shí)，保溫2.4—2.5小時(shí)，然后冷卻至室溫。
[0022]優(yōu)選的，步驟(5)澆鑄的時(shí)長(zhǎng)為5— 7分鐘，澆鑄時(shí)，砂型的溫度為220— 230°C。
[0023]優(yōu)選的，步驟(7)淬火后以40°C /h的速率冷卻至室溫。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0025]本發(fā)明的高鉻鑄鐵模具，組織均勻，通過(guò)合理的配方設(shè)計(jì)，合理的熔煉、澆鑄、熱處理等加工工藝，避免了縮松、縮孔的產(chǎn)生，有效的提高模具的機(jī)械性能，硬度:63— 65HRC，耐磨性好，韌性好，沖擊值> 8J/cm2，使用壽命提高1.5—2倍，成本低。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0027]實(shí)施例1:
[0028]一種高鉻鑄鐵模具，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.4%, Cr:13.5%, Mn:0.8%,Si:1.1Cu:0.4%, Ni:0.6%, B:0.03%, Re:0.03%, S:0.04%, P:0.02% ;余量為 Fe。
[0029]高鉻鑄鐵模具的制備方法，包括以下步驟:
[0030](I)制備砂型；
[0031](2)原料熔煉:加入廢鋼和生鐵熔清，溫度為1550°C時(shí)加入錳鐵；溫度為1550°C時(shí)加入硅鐵、鉻鐵調(diào)整成分，出鐵前7分鐘加入硼鐵，用純鋁進(jìn)行爐內(nèi)終脫氧處理；
[0032](3)將鐵水倒入鋼包，溫度1400°C ;加入Re進(jìn)行孕育處理:粒度0.6mm，最后加入鋼包覆蓋劑；
[0033](4)向鋼包中加入保溫聚渣劑覆蓋液面，并鎮(zhèn)靜10分鐘，再進(jìn)行扒渣處理；
[0034](5)澆鑄:溫度為1350°C，澆鑄的時(shí)長(zhǎng)為7分鐘，澆鑄時(shí)，砂型的溫度為220°C ；
[0035](6)開(kāi)箱、打磨，開(kāi)箱溫度370°C ；
[0036](7)淬火處理:200°C以下裝爐，以80°C /h的速率加熱至1000°C，在溫度為1000°C時(shí)，保溫3.8小時(shí)，然后以40°C /h的速率冷卻至室溫冷卻至室溫；
[0037](8)回火處理:在溫度為240°C時(shí)，保溫1.4小時(shí)，再以40°C/h的速率加熱至470°C，在溫度為470°C時(shí)，保溫2.5小時(shí)，然后冷卻至室溫。
[0038]實(shí)施例2:
[0039]一種高鉻鑄鐵模具，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.5%、Cr:13%、Mn:0.9%、Si:
1.05%, Cu:0.5%, Ni:0.5%, B:0.04%, Re:0.02%, S:0.02%, P:0.04% ;余量為 Fe。
[0040]高鉻鑄鐵模具的制備方法，包括以下步驟:
[0041](I)制備砂型；
[0042](2)原料熔煉:加入廢鋼和生鐵熔清，溫度為1555°C時(shí)加入錳鐵；溫度為1535°C時(shí)加入硅鐵、鉻鐵調(diào)整成分，出鐵前9分鐘加入硼鐵，用純鋁進(jìn)行爐內(nèi)終脫氧處理；
[0043](3)將鐵水倒入鋼包，溫度1430°C ;加入Re進(jìn)行孕育處理:粒度0.7mm，最后加入鋼包覆蓋劑；
[0044](4)向鋼包中加入保溫聚渣劑覆蓋液面，并鎮(zhèn)靜8分鐘，再進(jìn)行扒渣處理；
[0045](5)澆鑄:溫度為1360°C，澆鑄的時(shí)長(zhǎng)為5分鐘，澆鑄時(shí)，砂型的溫度為230°C ；
[0046](6)開(kāi)箱、打磨，開(kāi)箱溫度360°C ；
[0047](7)淬火處理:200°C以下裝爐，以80°C/h的速率加熱至1000°C，在溫度為1010°C時(shí)，保溫3.5小時(shí)，然后以40°C /h的速率冷卻至室溫冷卻至室溫；
[0048](8)回火處理:在溫度為250°C時(shí)，保溫1.2小時(shí)，再以401:/11的速率加熱至450°C，在溫度為450°C時(shí)，保溫2.4小時(shí)，然后冷卻至室溫。
[0049]實(shí)施例3:
[0050]一種高鉻鑄鐵模具，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.45%, Cr:13.3%, Mn:
0.85%,Si:1.07%,Cu:0.45%,N1:0.55%,B:0.034%,Re:0.026%,S:0.02%,P:0.02%；
余量為Fe。
[0051]高鉻鑄鐵模具的制備方法，包括以下步驟:
[0052](I)制備砂型；
[0053](2)原料熔煉:加入廢鋼和生鐵熔清，溫度為1552°C時(shí)加入錳鐵；溫度為1540°C時(shí)加入硅鐵、鉻鐵調(diào)整成分，出鐵前8分鐘加入硼鐵，用純鋁進(jìn)行爐內(nèi)終脫氧處理；
[0054](3)將鐵水倒入鋼包，溫度1435°C;加入Re進(jìn)行孕育處理:粒度0.65mm，最后加入鋼包覆蓋劑；
[0055](4)向鋼包中加入保溫聚渣劑覆蓋液面，并鎮(zhèn)靜9分鐘，再進(jìn)行扒渣處理；
[0056](5)澆鑄:溫度為1355°C，澆鑄的時(shí)長(zhǎng)為6分鐘，澆鑄時(shí)，砂型的溫度為225°C ；
[0057](6)開(kāi)箱、打磨，開(kāi)箱溫度366°C ；
[0058](7)淬火處理:200°C以下裝爐，以80°C /h的速率加熱至1000°C，在溫度為1005°C時(shí)，保溫3.6小時(shí)，然后以40°C /h的速率冷卻至室溫冷卻至室溫；
[0059](8)回火處理:在溫度為245°C時(shí)，保溫1.3小時(shí)，再以401:/11的速率加熱至465°C，在溫度為465°C時(shí)，保溫2.45小時(shí)，然后冷卻至室溫。
[0060]實(shí)施例4:
[0061]一種高鉻鑄鐵模具，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.45%, Cr:13.3%, Mn:
0.87%,Si:1.08%,Cu:0.44%,N1:0.55%,B:0.034%,Re:0.027%,S:0.03%,P:0.02%；
余量為Fe。
[0062]高鉻鑄鐵模具的制備方法，包括以下步驟:
[0063](I)制備砂型；
[0064](2)原料熔煉:加入廢鋼和生鐵熔清，溫度為1554°C時(shí)加入錳鐵；溫度為1545°C時(shí)加入硅鐵、鉻鐵調(diào)整成分，出鐵前7.5分鐘加入硼鐵，用純鋁進(jìn)行爐內(nèi)終脫氧處理；
[0065](3)將鐵水倒入鋼包，溫度1438°C ;加入Re進(jìn)行孕育處理:粒度0.6mm，最后加入鋼包覆蓋劑；
[0066](4)向鋼包中加入保溫聚渣劑覆蓋液面，并鎮(zhèn)靜8.5分鐘，再進(jìn)行扒渣處理；
[0067](5)澆鑄:溫度為1358°C，澆鑄的時(shí)長(zhǎng)為5.5分鐘，澆鑄時(shí)，砂型的溫度為224°C ；
[0068](6)開(kāi)箱、打磨，開(kāi)箱溫度367°C ；
[0069](7)淬火處理:200°C以下裝爐，以80°C /h的速率加熱至1000°C，在溫度為1000°C時(shí)，保溫3.7小時(shí)，然后以40°C /h的速率冷卻至室溫冷卻至室溫；
[0070](8)回火處理:在溫度為247°C時(shí)，保溫1.25小時(shí)，再以40°C/h的速率加熱至455°C，在溫度為455°C時(shí)，保溫2.46小時(shí)，然后冷卻至室溫。
[0071]實(shí)施例5:
[0072]一種高鉻鑄鐵模具，各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.42%, Cr:13.2%, Mn:
0.85%,Si:1.06%,Cu:0.48%,N1:0.58%,B:0.036%,Re:0.025%,S:0.02%,P:0.03%；
余量為Fe。
[0073]高鉻鑄鐵模具的制備方法，包括以下步驟:
[0074](I)制備砂型；
[0075](2)原料熔煉:加入廢鋼和生鐵熔清，溫度為1550°C時(shí)加入錳鐵；溫度為1535°C時(shí)加入硅鐵、鉻鐵調(diào)整成分，出鐵前9分鐘加入硼鐵，用純鋁進(jìn)行爐內(nèi)終脫氧處理；
[0076](3)將鐵水倒入鋼包，溫度1430°C ;加入Re進(jìn)行孕育處理:粒度0.6mm，最后加入鋼包覆蓋劑；
[0077](4)向鋼包中加入保溫聚渣劑覆蓋液面，并鎮(zhèn)靜8分鐘，再進(jìn)行扒渣處理；
[0078](5)澆鑄:溫度為1360°C，澆鑄的時(shí)長(zhǎng)為7分鐘，澆鑄時(shí)，砂型的溫度為220°C ；
[0079](6)開(kāi)箱、打磨，開(kāi)箱溫度370°C ；
[0080](7)淬火處理:200°C以下裝爐，以80°C /h的速率加熱至1000°C，在溫度為1010°C時(shí)，保溫3.58小時(shí)，然后以40°C /h的速率冷卻至室溫冷卻至室溫；
[0081](8)回火處理:在溫度為250°C時(shí)，保溫1.4小時(shí)，再以40°C/h的速率加熱至460°C，在溫度為460°C時(shí)，保溫2.4小時(shí)，然后冷卻至室溫。
[0082]高鉻鑄鐵模具基體組織為奧氏體混合組織，鑄態(tài)冷卻過(guò)程中，來(lái)不及充分脫穩(wěn)(奧氏體十分穩(wěn)定)，使鑄態(tài)奧氏體含有過(guò)飽和的合金元素及碳，使Ms點(diǎn)(馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn))下降到室溫以下，鑄態(tài)形成由初生奧氏體和共晶碳化物組成的組織，硬度偏低。為了得到穩(wěn)定的高硬度技術(shù)指標(biāo)，無(wú)論是大件還是小件都要進(jìn)行必要的回火處理，目的是使模具具有高硬度的馬氏體基體，能有力地支撐碳化物，使在磨損過(guò)程中碳化物不脫落、碎裂、折斷，同時(shí)提高模具的宏觀硬度和顯微硬度。
[0083] 經(jīng)檢測(cè)，結(jié)果如下:
[0084]表一:
[0085]

【權(quán)利要求】
1.一種高鉻鑄鐵模具，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.4 — 2.5 %、Cr:13—13.5%,Mn:0.8—0.9%,Si:1.05—1.l%Xu:0.4—0.5%,N1:0.5—0.6%,B:0.03—0.04%, Re:0.02—0.03%, S:≤ 0.04%, P:≤ 0.04% ;余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鉻鑄鐵模具，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.42—2.5%, Cr:13-13.4%,Mn:0.83—0.9%, S1:1.06—1.l%,Cu:0.4—0.48%, Ni:0.52—0.6%,B:0.03—0.04%,Re:0.02—0.03%,S:≤ 0.04%,P..( 0.04% ;余量為 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高鉻鑄鐵模具，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.45%, Cr:13.3%, Mn:0.87%, Si:1.08%, Cu:0.44%, Ni:0.55%, B:0.034%, Re:0.027%, S:0.03%,P:0.02% ;余量為 Fe。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高鉻鑄鐵模具，其特征在于:各成分及其質(zhì)量百分比為:C:2.42%, Cr:13.2%, Mn:0.85%, Si:1.06%, Cu:0.48%, Ni:0.58%, B:0.036%, Re:0.025%, S:0.02%,P:0.03% ;余量為 Fe。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高鉻鑄鐵模具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)制備砂型； (2)原料熔煉:加入廢鋼和生鐵熔清，溫度為1550—1555°C時(shí)加入錳鐵；溫度為1535—1550°C時(shí)加入硅鐵、鉻鐵調(diào)整成分，出鐵前7— 9分鐘加入硼鐵，用純鋁進(jìn)行爐內(nèi)終脫氧處理； (3)將鐵水倒入鋼包，溫度1430—1400°C;加入Re進(jìn)行孕育處理:粒度0.6—0.7mm，最后加入鋼包覆蓋劑； (4)向鋼包中加入保溫聚渣劑覆蓋液面，并鎮(zhèn)靜8—10分鐘，再進(jìn)行扒渣處理； (5)澆鑄:溫度為1350—13600C ； (6)開(kāi)箱、打磨，開(kāi)箱溫度360—370°C ； (7)淬火處理:200°C以下裝爐，以80°C/h的速率加熱至1000°C，在溫度為1000—1010°C時(shí)，保溫3.5—3.8小時(shí)，然后冷卻至室溫； (8)回火處理:在溫度為240—250°C時(shí)，保溫1.2 — 1.4小時(shí)，再以40°C /h的速率加熱至450°C，在溫度為450— 470°C時(shí)，保溫2.4—2.5小時(shí)，然后冷卻至室溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高鉻鑄鐵模具的制備方法，其特征在于:步驟(5)澆鑄的時(shí)長(zhǎng)為5— 7分鐘，澆鑄時(shí)，砂型的溫度為220— 230°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高鉻鑄鐵模具的制備方法，其特征在于:步驟(7)淬火后以40 0C /h的速率冷卻至室溫。
【文檔編號(hào)】C22C37/10GK104164612SQ201410373361
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】汪小兵 申請(qǐng)人:寧國(guó)市冠宇模具有限公司