隨著人民生活水平的不斷提高，耐熱玻璃餐具、微波爐玻璃盤、建筑玻璃磚、玻璃工藝品等高檔玻璃制品大量進入人們的生活中。而中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，又促使車燈玻璃的需求量急劇上升，給中國傳統(tǒng)的玻璃工業(yè)提供了良好的發(fā)展機遇。在玻璃產(chǎn)量增大的同時，對玻璃制品質(zhì)量的要求也越來越高，加上玻璃制品成型速度的不斷提高，對模具材料提出了更高的要求。模具材料在玻璃工業(yè)生產(chǎn)中的作用非常關鍵，而我國目前尚未制定玻璃模具材料標準，更沒有形成完整的玻璃模具材料系列，這種狀況嚴重制約了我國玻璃工業(yè)的發(fā)展，在此，試圖對目前應用的玻璃模具材料作一個概括，以便于生產(chǎn)中合理選用。

1.對模具材料的性能要求
    在玻璃制品的成型過程中，模具頻繁地與1100℃以上的熔融玻璃接觸，承受氧化、生長及熱疲勞等作用。同時，模具的接觸面由于與玻璃制品的摩擦而被磨損，這就要求模具材料具有良好的耐熱、耐磨，耐腐蝕、抗熱沖擊、抗氧化、抗生長、抗熱疲勞性能，其中抗氧化性能是最主要的性能指標。此外，還要求模具材質(zhì)致密、易于加工、導熱性好、熱膨脹系數(shù)小。

1．1 良好的抗氧化性能
    鑄鐵在高溫條件下工作時，通常會產(chǎn)生氧化和生長等。鑄鐵的生長是指鑄鐵在高溫下發(fā)生的由于化學冶金變化而產(chǎn)生的體積或尺寸的增大，而在冷卻后仍然保留的不可逆膨脹，通常伴隨著化學(如氧化)和冶金變化(如相變)。鑄鐵的生長過程取決于溫度、組織和化學成分等。
    為了防止鑄鐵氧化生長，常常加入合金元素Cr、Mo、Ni、V、sn等元素，以提高鑄鐵的抗氧化性能。鑄鐵中的石墨為碳質(zhì)材料，在高溫氧化性氣氛下會被氧化，石墨片越粗大、連續(xù)，石墨數(shù)量越多，氧化性氣氛越易侵入鑄件內(nèi)部，氧化也越嚴重。當石墨為球狀、點狀時，由于石墨互不連續(xù)，氣體不易沿石墨侵入，鑄件氧化可大大減輕，抗氧化性能明顯提高。

1．2 良好的導熱性能
    熱導率是反映材料傳熱能力大小的物理量。在實際生產(chǎn)中，玻璃料滴人玻璃模具內(nèi)腔的溫度大約為1100℃，冷卻到780℃以下從模具中取出。為此，模具溫度應盡快降至780℃，以提高生產(chǎn)效率，適應成型速的要求，因此模具的散熱能力是非常重要的。

1．3 良好的抗熱疲勞性能
    抗熱疲勞性能是指在交變溫度條件下，材料抵抗產(chǎn)生裂紋及變形的能力。在生產(chǎn)中，玻璃模具的溫度交替變化，熱疲勞是模具的主要失效形式，提高熱疲勞抗力能大幅度提高模具壽命?？篃崞谛阅苁艿蕉喾N因素的影響，如材料的導熱性、塑性、強度，以及模具的加熱速度、冷卻速度、加熱溫度、溫度循環(huán)間隔等。模具材料的基體組織不同，抵抗熱疲勞裂紋萌生和擴展的能力也不同。石墨的形態(tài)、數(shù)量及分布狀況直接影響鑄鐵的基體強度、熱傳導能力、抗氧化能力、熱膨脹系數(shù)、彈性模量等，從而影響熱疲勞裂紋的萌生與擴展，而石墨的形態(tài)最為重要。

1．4 材質(zhì)致密、硬度適當、加工性能好
    在模具生產(chǎn)中，材料的可鑄性和加工性能也是兩個基本性能。許多因素影響加工性能，如共晶碳化物的存在等?？珊感砸彩呛苤匾男阅埽欣谀＞叩男迯?。

2.常用玻璃模具材料
    國外的玻璃模具材料主要為耐熱鑄鐵、不銹鋼和耐熱合金鋼，加工后再經(jīng)表面強化處理，模具壽命高達(40一50)萬次。國內(nèi)普遍采用灰鑄鐵，使用壽命一般為(7-12)萬次，與國外的差距較大。近年來，我國研制了多種新型玻璃模具材料，模具壽命普遍提高。

2．1 普通低合金鑄鐵
    鑄鐵廣泛用做模具材料始于l9世紀，鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能、良好的加工性、成本低、熱而不粘的性能，目前國內(nèi)外普遍都采用鑄鐵作為玻璃模具材料，合金鑄鐵在可預見的未來仍然是主要玻璃模具材料。
    鑄鐵是碳、硅、錳等元素組成的鐵合金，可看作是由石墨和基體組織組成。在鑄鐵中，石墨以縮減和切割兩種作用影響鑄鐵的性能，主要取決于石墨的數(shù)量、大小、形狀、分布等。用于制造玻璃模具的合金鑄鐵主要有cu—cr灰鑄鐵、Cr—Mo—Cu灰鑄鐵、低sn灰鑄鐵、v—ri灰鑄鐵等，表1和表2為幾種新型鑄鐵的化學成分及組織形態(tài)。

2．1．1 灰鑄鐵
    由于灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能和易加工性，而被廣泛用于制造玻璃模具，而且特別適合于中小型鑄造廠生產(chǎn)，制造玻璃瓶成形模具的最常用材料就是HT200。但普通灰鑄鐵中的石墨為A型，耐熱性較差，長期受熱會出現(xiàn)生長和膨脹，使其結(jié)構(gòu)疏松、強度降低、脆性增大，常因氧化剝落、磨損、變形而失效。通過往鑄鐵中加入Ni、Cr、Mo、Ti、V、Cu等合金元素，并選擇合理的工藝，來改善石墨的形態(tài)和基體組織，從而獲得性能良好的模具。為了提高模具的壽命，在鑄鐵中加入cu、cr、sn等元素，促進珠光體的形成，提高模具的抗磨損能力。加入si、Al等元素，形成致密的SiO?和Al?O?氧化膜，從而提高模具表面的抗氧化能力。

2．1．2 D型石、圣鑄鐵
    D型石墨灰鑄鐵以其優(yōu)異的抗氧化性能近年來贏得了人們的關注，D型石墨鑄鐵由于比A型石墨鑄鐵具有更高的抗拉強度，更好的抗氧化性和耐磨性等優(yōu)異性能，正受到玻璃模具行業(yè)的廣泛重視。D型石墨屬于片狀石墨的一種，它是在奧氏體樹枝晶間生長，奧氏體的連續(xù)性割裂了石墨片的連續(xù)性，且D型石墨與基體間的間隙比其他片狀石墨與基體間的間隙小。D型石墨組織中的初生奧氏體具有骨架結(jié)構(gòu)，而共晶奧氏體又像網(wǎng)絡一樣把初生奧氏體的各個枝干連接在一起，提高了骨架抵抗外力的能力。再加上D型石墨細小、卷曲、端部較鈍的形態(tài)，決定了它對基體的切割作用小，不易引起較大的應力集中，所以D型石墨鑄鐵具有較高的強度。