1.引言
玻璃模具是玻璃制品的主要生產工藝裝備，主要分為瓶罐類玻璃與器皿類玻璃模具，模具在服役過程中內腔質量決定玻璃制品的表面質量和生產效率。因此要求模腔表面有較高的配合精度和光潔度。由于模具頻繁地與700℃ ～l100℃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，還要求模具材質致密、易于加工、導熱性好、熱膨脹系數小。
熱導率是反映材料傳熱能力大小的物理量。在實際生產中，玻璃料滴入玻璃模具內腔的溫度大約為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℃，以提高生產效率，適應成型速度的要求，因此模具的散熱能力是非常重要的。常用的主要玻璃模具材料一般為低合金耐熱鑄鐵、不銹鋼和耐熱合金鋼，加工后再經部分表面強化處理。
2.普通低合金鑄鐵
鑄鐵具有優良導熱性、耐磨性、良好的鑄造性能和加工性能、成本低、熱而不粘的性能。目前國內外普遍都采用鑄鐵作為瓶罐類玻璃模具材料，低合金鑄鐵是在普通灰鑄鐵的基礎上增加少量的Ni、Cr、Mo、Ti、V、Cu等合金元素組成的合金，具有良好的高溫性能，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量、大小、形狀、分布等。在可預見的未來仍然是主要玻璃模具材料。D型石墨灰鑄鐵以其優異的抗氧化性能近年來引起了人們的關注，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異性能，正受到國內外玻璃模具行業的廣泛重視。D型石墨又稱過冷石墨，屬于片狀石墨的一種，它是在奧氏體樹枝晶問生長，奧氏體的連續性割裂了石墨片的連續性，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構，而共晶奧氏體又像網絡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，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。目前D型石墨鑄鐵用作玻璃模具材料已成熱點，國內外對D型石墨已有許多研究，從國外進口的模具分析表明，大都采用D型石墨鑄鐵材質。這類鑄鐵通常通過合金和控制過冷的方式來獲得D型石墨。
3.球墨鑄鐵
同灰鑄鐵相比，球墨鑄鐵中的石墨為球狀，提高了材料的致密性，減小了石墨對基體的切割作用，孕育作用使晶粒度比灰鑄鐵小，使球墨鑄鐵的綜合性能提高。球墨鑄鐵雖然有較高的強度和韌性，并有良好的抗氧化性能，其抗熱疲勞性能也優于其它鑄鐵，但由于其石墨呈孤立的球狀，導熱性較差，使玻璃制品在模腔中不能快速冷卻，從而限制了成型速度的提高，不能適應機械化生產的要求，也限制了其在玻璃模具中的應用，故只用于制造小型玻璃模具。
4.蠕墨鑄鐵
由于蠕墨鑄鐵的力學性能與球墨鑄鐵相近，具有較高的導熱性、抗氧化性和抗生長能力，又有像灰鑄鐵那樣良好的鑄造性能和機械加工性能，使蠕墨鑄鐵具有良好的綜合性能，而用于制造玻璃模具材料。
5.合金鋼
合金鋼通常只用于器皿類的玻璃模具。由于鋼的導熱性比不上鑄鐵，因此使用時易出現過熱，產生黏附現象。因此必須采用強制冷卻、合理設計模具結構等方法。玻璃模具要承受很大的壓力和很高的溫度，因此要求模具材料的強度高、熱變形小、耐熱性好，通常采用不銹鋼和耐熱合金鋼。
6.鎳基高溫合金
這類合金的耐熱性和熱膨脹性都比鑄鐵好，基本不生長和氧化，所以用它制造的模具表面裂紋少、壽命長、生產率高，并能提高玻璃制品的光潔度，但這類材料的導熱性并不好，且價格高。只是用于悶頭、吹氣頭等配件上或其中的鑲塊與接片，一般都是通過精密鑄造成型。
7.銅基合金
主要是鋁白銅，適當加入Si、zn、Fe等元素。由于銅基合金的導熱性很好，高速成型時仍能保證玻璃制品的質量，因此頗受人們的重視。這類合金對提高表面光潔度最為有效，且抗氧化、導熱性、熱穩定性和熱塑性都很好，同時模具易于修復，制品質量好，常用于制造高檔次的成型模、底模、口模以及悶頭等。
8.模具表面強化
玻璃模具的模腔在高溫條件下工作，合縫面容易發生變形，使玻璃制品的合縫線粗大，因此，有必要對模具的合縫線部位進行強化，包括M模和凸模，目前用的最多的是噴焊鎳基合金。
9 結束語
鑄鐵作為制造瓶罐類玻璃成型模具的主導材料，預計在今后相當長時間內不會發生改變，但會通過改變化學成分、組織以及石墨形態來優化鑄鐵的性能，對于器皿類的模具材料將更注重于其組織性能。
(1)在D型石墨的基礎上，開發梯度石墨，使得鑄鐵組織中由模腔到外表石墨形態依次為：D型石墨一B型石墨一A型石墨，這對于模具的抗氧化性、高溫疲勞強度、導熱性等性能表現得淋漓盡致。
(2)開發復合型石墨鑄鐵，比如：球墨／蠕墨復合組織，將球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵的性能得到了充分的優化。
(3)對玻璃模具材料進行堿金屬變質處理，以期提高材料的組織致密性和高溫韌性，增加模具的壽命。
(4)研究適合于器皿類玻璃模具材料的最佳組織，以及得到最佳組織的熱處理工藝，使玻璃模具具有良好的冷熱疲勞性能，優異的抗氧化性，從而獲得表面質量要求高的玻璃制品。模具是永不衰敗的行業，材料則是模具之本，隨著全球經濟的發展，玻璃壓機的機速也在不斷提高，輕量化玻璃制品已成為一種趨勢，從而對模具材質的相關性能要求也越來越高，玻璃模具El益接受挑戰已成為必然，因此開發出迎合形勢發展與不同用戶要求的模具材質成為玻璃模具人的光榮使命。
