高硅合金化耐热材料用于磨球模具的生产应用

2013-04-17金钼集团卅十亩地选矿厂陕西714102崔林科

金属加工(热加工) 2013年7期

金钼集团卅十亩地选矿厂（陕西 714102）崔林科

陕西华县金堆城钼业集团有限公司（714102）李志翔李亚峰刘利安

目前，我集团机电修配厂耐磨一车间、二车间及铸铁车间生产使用的磨球模具都是由普通灰铸铁加工而成，模具使用寿命短，每年投入的模具更新费用高达100多万元，大幅增加了生产磨球的成本。普通灰铸铁最致命的弱点就是其高温强度差，这主要是由于其高温相转变点相对较低（300～400℃）所致。本项目研制的高硅合金化耐热材料将高温相转变点提高到800～1200℃，大幅延长了模具的使用寿命。

1.生产工艺过程控制

（1）化学成分优化为了最大限度地发挥高硅耐热合金的耐高温、多周次疲劳点蚀性及抗反复蠕变性，需结合模具使用工况条件，对高硅耐热合金模具的组织及性能提出要求。并根据工况条件和高温工作环境来选择合适的基体组织和碳化物类型，使耐高温、多周次疲劳点蚀性和抗反复蠕变性等力学性能指标均达到合理的匹配，从而大幅提高耐高温、多周次疲劳点蚀性及抗反复蠕变性，延长模具的使用寿命，优化后的化学成分为wC＝3.2%～3.5%、wSi＝2.5%～3.0%、wMn＝0.2%～0.25%、wP≤0.06%、wS≤0.05%。

（2）熔炼工艺控制为得到高质量的铁液，采用750kg中频感应电炉熔炼，出炉温度控制在1500～1550℃，浇注温度控制在1380～1450℃。蠕化处理采用包底冲入法，将稀土硅铁合金放入包底一侧，铁液冲向另一侧，并充分搅拌，增强稀土元素的扩散能力，使铁液无沸腾，蠕化处理平稳进行。

（3）造型工艺控制为确保铸型具有最合理的温度梯度分布，保证铸件最佳成形条件，采用消失模铸造工艺来生产磨球模具，模样选用密度为18g/dm3的可发性聚苯乙烯泡沫材料，自制水基石英粉涂料，采用浸涂及刷涂相结合的方式刷涂料，烘干温度为30～40℃。烘干后再涂刷3遍，使涂层厚度达1～2mm。在球窝处用树脂砂制作砂芯，并扎排气孔，将砂芯烘干。采用自制的长1600mm、宽1000mm、高700mm的底抽式负压砂箱，每箱埋6件，用粒度为0.90～0.45mm（20～40目）的石英砂作造型材料。在埋箱过程中采用平放、打砂芯、底注的铸造工艺。浇注温度控制在1430℃左右，负压值控制在0.04Pa，打箱时间控制在30h左右。

（4）热处理工艺控制在箱式电阻炉中回火，以降低或消除内应力，减少模具的变形，防止开裂。工艺操作规范为：以50～100℃/h升温至250～300℃，保温3～5h，然后随炉冷却。