玻璃模具用灰鑄鐵表面超細球墨化處理研究.pdf

1、灰鑄鐵玻璃模具使用工況復雜，內腔需具備高的耐熱疲勞性和抗氧化性，主體需具備高的導熱性，前者要求石墨細小彌散，最好呈球形，后者要求石墨最好為連續(xù)的片狀，尚無單一金屬可以滿足這種矛盾的組織與性能要求。在模具內腔熱噴涂或鑲鑄異種金屬實現復合，一定程度上提高了模具使用性能，但仍存在界面應力大、易脫落和工藝復雜等缺點。
　　本文在對比研究國內外玻璃模具基礎上，首次提出了激光表面熔凝+石墨化退火的灰鑄鐵表面超細球墨化處理新方法，并研究優(yōu)化了激

2、光表面熔凝和石墨化退火工藝，采用OM、SEM和XRD等手段分析了其組織性能。灰鑄鐵表面超細球墨化處理豐富了玻璃模具表面處理技術，具有重要的應用價值和潛力。
　　研究結果表明:玻璃模具的失效往往從內腔開始，是一種低周疲勞現象，其壽命主要由塑性決定。國內外玻璃模具的組織均為梯度石墨結構，從模具內腔的細小片狀D型石墨過渡到外緣的A型片狀石墨。鑄鐵的耐熱疲勞壽命與國內外玻璃模具實際上機使用壽命一致，在石墨形態(tài)相同時，耐熱疲勞性能由基體組織

3、決定，國外灰鑄鐵基體中鐵素體體積分數達到98％，大于國內的90％鐵素體含量，塑性好而具有高的低周疲勞壽命。激光表面熔凝+石墨化退火工藝可以實現灰鑄鐵表面超細球墨化處理，在優(yōu)化的工藝條件下超細球墨化處理層深度可達2mm、球墨平均直徑約為0.66μm、石墨析出的面密度高達105個/mm2。激光表面熔凝后可在鑄鐵表面獲得針狀馬氏體、片層狀滲碳體和殘余奧氏體組織，熔凝層深度和寬度決定于激光功率(P)、掃描速度(v)和離焦量(z)，優(yōu)化的工藝參數

4、為P=2000W、v=15 mm/s、z=18 mm。熔凝層組織的退火轉變主要決定于溫度，退火過程中非平衡組織轉變、成分均勻化和石墨化過程共存，850℃、900℃和950℃等臨界溫度以上退火4h均可在鐵素體基體上獲得超細球狀石墨，其粒徑遠低于國標GB/T9441-2009最細小等級8級球墨，分析認為石墨的球化機制與鑄鐵的成分、快速熔凝工藝等有關。鑄鐵表面超細球墨化處理不改變鑄鐵內部的組織形態(tài)，可使鑄鐵表層的耐熱疲勞性能和抗氧化性能提高至