高碳釩鈦灰鑄鐵及制造方法、車輛制動(dòng)盤及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高碳釩鈦灰鑄鐵，按照重量百分比計(jì)算，其包括：3.8～4.2％的碳、0.4～0.8％的硅、0.4～0.8％的錳、0.15～0.25％的釩、0.10～0.25％的鈦、≤0.25％的鉻，余量為鐵其它雜質(zhì)；且所述高碳釩鈦灰鑄鐵中的珠光體含量為95％以上、A型石墨含量為80％以上，利用成本較低的V、Ti及普通金屬元素，降低了成本；且V和Ti可以使高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的石墨和基體得到顯著細(xì)化，并同時(shí)分別與碳極易形成顯微硬度極高的硬化相VC和TiC，提高了硬度。此外，高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的珠光體含量為95％以上，提高了抗拉強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能，且A型石墨含量為80％以上，提高了耐磨性和耐熱性。此外，本發(fā)明還提供了高碳釩鈦灰鑄鐵的制造方法、及由高碳釩鈦灰鑄鐵制成的車輛制動(dòng)盤及制造方法。
【專利說明】高碳釩鈦灰鑄鐵及制造方法、車輛制動(dòng)盤及制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄鐵合金及汽車零件領(lǐng)域，特別涉及一種高碳釩鈦灰鑄鐵及制造方法、車輛制動(dòng)盤及制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]制動(dòng)盤是汽車剎車系統(tǒng)的重要組成部分，是汽車安全行駛的重要保障。近年來，隨著我國道路交通的迅猛發(fā)展，汽車逐步向高速、重載、輕質(zhì)等方向發(fā)展，這對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)性能提出了更高的要求。
[0003]現(xiàn)在，汽車制動(dòng)盤的材料一般都是采用普通的灰鑄鐵和低合金鑄鐵兩類。由于普通灰鑄鐵的材料強(qiáng)度、硬度較低，易出現(xiàn)磨損嚴(yán)重或熱疲勞裂紋情況，已不能滿足現(xiàn)狀汽車高負(fù)荷、高速度的要求。低合金鑄鐵主要是在普通鑄鐵中添加了 N1、Mo等貴金屬合金元素，雖然能滿足高強(qiáng)度的要求，但生產(chǎn)成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施提供了一種成本低且強(qiáng)度高的高碳釩鈦灰鑄鐵及制造方法，由該高碳釩鈦灰鑄鐵制成的車輛制動(dòng)盤及制造方法。所述技術(shù)方案如下:
[0005]一種高碳釩鈦灰鑄鐵，按照重量百分比計(jì)算，其包括:3.8~4.2%的碳、0.4~0.8%的硅、0.4~0.8%的錳、0.15~0.25%的釩、0.10~0.25%的鈦、≤0.25%的鉻，余量為鐵和其它雜質(zhì)；且所述高碳釩鈦灰鑄鐵中的珠光體含量為95%以上、A型石墨含量為80%以上。
[0006]優(yōu)選地，所述其它雜質(zhì)包括磷和硫，且所述硫的含量< 0.1 %、所述磷的含量< 0.1%。
[0007]優(yōu)選地，所述高碳釩鈦灰鑄鐵的碳當(dāng)量CE = C+l/3(Si+P))，且所述碳當(dāng)量CE為
4.00~4.6 ;其中，C表示所述高碳釩鈦灰鑄鐵中碳的含量，Si表示所述高碳釩鈦灰鑄鐵中硫的含量，P表示所述高碳f凡鈦灰鑄鐵中磷的含量。
[0008]一種高碳釩鈦灰鑄鐵的制造方法，其用于制備上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高碳釩鈦灰鑄鐵，包括如下步驟=Sldf 40-45重量份的釩鈦生鐵、28-35重量份的廢鋼及25-32重量份的回爐料組成的原始物料投入中頻感應(yīng)爐中熔煉得到鐵水；S2，在澆包中加入0.1~0.15%的75SiFe，再將步驟SI中的鐵水在所述澆包中孕育；S3，步驟S2中孕育完成的鐵水澆鑄后即可形成所述高碳釩鈦灰鑄鐵。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟SI包括:S11，將25-32重量份的回爐料投入中頻感應(yīng)爐中，再從中頻感應(yīng)爐的爐底加入1.7-2.0%的增碳劑；S12，再將40-45重量份的釩鈦生鐵及28-35重量份的廢鋼投入所述中頻感應(yīng)爐并開始熔煉；S13，熔煉至原始物料融化30-40分鐘后，再過熱8-13分鐘，然后再依次加入0.5-0.7%的錳鐵、0.07-0.15%的鉻鐵、0.08-0.15%的鈦鐵進(jìn)行成分調(diào)質(zhì)，使得調(diào)質(zhì)后鐵水的碳當(dāng)量為4.00~4.25。
[0010]優(yōu)選地，經(jīng)過所述步驟S13調(diào)質(zhì)后的鐵水中各化學(xué)成分的重量配比為3.8~
4.2%的碳，0.4~0.8%的硅，0.4~0.8%的錳，0.15~0.25%的釩，0.10~0.25%的鈦，(0.25%的鉻，余量為鐵和其它雜質(zhì)。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟SI中，還加入了所述原始物料的總重量的1.0~1.5%的石灰石，且所述石灰石的粒度為30~50mm。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟SI中加入的75SiFe的粒度為0.5~2.0mm。
[0013]一種車輛制動(dòng)盤，其由上述高碳釩鈦灰鑄鐵澆鑄而成。
[0014]一種車輛制動(dòng)盤的制造方法，包括如下步驟:步驟a，將上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高碳釩鈦灰鑄鐵熔煉成鐵水；步驟b，在澆包中加入步驟a中鐵水重量的0.1~0.2%的75SiFe，再將步驟a中的鐵水倒入澆包中進(jìn)行孕育；步驟C，鐵水在步驟b孕育完成后的5-8分鐘內(nèi)倒入制動(dòng)盤的砂型腔內(nèi)開始澆鑄，且澆鑄溫度為1370~1400°C。
[0015]本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0016]本發(fā)明的高碳釩鈦灰鑄鐵及制造方法、車輛制動(dòng)盤及制造方法通過低價(jià)豐富的釩鈦生體作為原始物料；且V和Ti可以使高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的石墨和基體得到顯著細(xì)化，并同時(shí)分別與碳極易形成顯微硬度極高的硬化相VC和TiC，提高了硬度。此外，高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的珠光體含量為95%以上，提高了抗拉強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能，且A型石墨含量為80%以上,提聞了耐磨性和耐熱性。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0018]本發(fā)明實(shí)施提供了一種高碳釩鈦灰鑄鐵，按照重量百分比計(jì)算，其包括:3.8~
4.2% 的 C(碳)、0.4 ~0.8% 的 Si (硅)、0.4 ~0.8% 的 Mn (錳)、0.15 ~0.25% 的 V(釩)、0.10~0.25%的Ti (鈦)、< 0.25%的Cr (鉻)，余量為Fe (鐵)和其它雜質(zhì)；其中，上述高碳釩鈦灰鑄鐵中的珠光體含量為95%以上、A型石墨含量為80%以上。
[0019]上述其它雜質(zhì)包括P (磷)和S (硫)，其中，S會(huì)使高碳釩鈦灰鑄鐵產(chǎn)生熱裂傾向；P會(huì)使高碳釩鈦灰鑄鐵有冷裂傾向。按照重量百分比計(jì)算，本發(fā)明高碳釩鈦灰鑄鐵的S含量(0.1%、P 含量≤ 0.1%ο
[0020]上述的C和Si都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，即是:高碳釩鈦灰鑄鐵中C和Si的含量聞，其石墨數(shù)量就多。石墨能提聞聞碳I凡欽灰鑄鐵的耐磨性和耐熱性，因此為了保證高碳釩鈦灰鑄鐵中的石墨數(shù)量，高碳釩鈦灰鑄鐵中就需要一定的碳當(dāng)量CE，其中CE =C+l/3(Si+P))，C表示高碳釩鈦灰鑄鐵中碳的含量，Si表示高碳釩鈦灰鑄鐵中硫的含量，P表示高碳釩鈦灰鑄鐵中磷的含量。但CE過高會(huì)造成高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的珠光體數(shù)量不足，CE過低又會(huì)造成高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的石墨量不足；因此，優(yōu)選的，本發(fā)明高碳釩鈦灰鑄鐵的碳當(dāng)量CE為4.00~4.6。
[0021]本發(fā)明高碳釩鈦灰鑄鐵中只有成本較低的V、Ti及普通金屬元素，降低了成本；且V和Ti可以使高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的石墨和基體得到顯著細(xì)化，并同時(shí)分別與碳極易形成顯微硬度極高的硬化相VC和TiC，提高了硬度。此外，高碳釩鈦灰鑄鐵組織中的珠光體含量為95%以上，提高了抗拉強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能，且A型石墨含量為80%以上，提高了耐磨性和耐熱性。
[0022]結(jié)合下面的試驗(yàn)來驗(yàn)證本發(fā)明高碳釩鈦灰鑄鐵的性能:
[0023]將3份重量百分比含量不同的上述高碳釩鈦灰鑄鐵分別置于中頻感應(yīng)爐內(nèi)升溫熔煉，且熔煉溫度控制為1530°C，以保證熔體的純凈度。熔煉完成后得到的鐵水分別經(jīng)過孕育完成之后澆鑄成Φ 30 X 300的試樣棒(按照GB9439-88標(biāo)準(zhǔn))。
[0024]為了方便對(duì)比，表1列出了上述3個(gè)試樣棒及普通不加釩鈦的灰鑄鐵HT300制成的試棒的化學(xué)成分；其中樣號(hào)1-3為本發(fā)明的高碳釩鈦灰鑄鐵；樣號(hào)4為普通不加釩鈦的灰鑄鐵HT300制成的試棒。
[0025]表1試樣棒的化學(xué)成分
[0026]

【權(quán)利要求】
1.一種高碳釩鈦灰鑄鐵，其特征在于，按照重量百分比計(jì)算，其包括:3.8~4.2%的碳、0.4~0.8%的硅、0.4~0.8%的錳、0.15~0.25%的釩、0.10~0.25%的鈦、≤0.25%的鉻，余量為鐵及其它雜質(zhì)； 且所述高碳釩鈦灰鑄鐵中的珠光體含量為95%以上、A型石墨含量為80%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳釩鈦灰鑄鐵，其特征在于，所述其它雜質(zhì)包括磷和硫，且所述硫的含量< 0.1 %、所述磷的含量< 0.1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳釩鈦灰鑄鐵，其特征在于，所述高碳釩鈦灰鑄鐵的碳當(dāng)量CE = C+1/3 (Si+P))，且所述碳當(dāng)量CE為4.00~4.6 ;其中，C表示所述高碳釩鈦灰鑄鐵中碳的含量，Si表示所述高碳I凡鈦灰鑄鐵中硫的含量，P表示所述高碳鑰;鈦灰鑄鐵中磷的含量。
4.一種高碳釩鈦灰鑄鐵的制造方法，其特征在于，其用于制備上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高碳f凡鈦灰鑄鐵，包括如下步驟: SI，將40-45重量份的釩鈦生鐵、28-35重量份的廢鋼及25-32重量份的回爐料組成的原始物料投入中頻感應(yīng)爐中熔煉得到鐵水； S2，在澆包中加入0.1~0.15%的75SiFe，再將步驟SI中的鐵水在所述澆包中孕育； S3，步驟S2中孕育完成的鐵水澆鑄后即可形成所述高碳釩鈦灰鑄鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高碳釩鈦灰鑄鐵的制造方法，其特征在于，所述步驟SI包括:Slldf 25-32重量份的回爐料投入中頻感應(yīng)爐中，再從中頻感應(yīng)爐的爐底加入1.7-2.0 %的增碳劑； S12，再將40-45重量份的釩鈦生鐵及28-35重量份的廢鋼投入所述中頻感應(yīng)爐并開始熔煉； S13，熔煉至原始物料融化30-40分鐘后，再過熱8-13分鐘，然后再依次加入0.5-0.7 %的錳鐵、0.07-0.15%的鉻鐵、0.08-0.15%的鈦鐵進(jìn)行成分調(diào)質(zhì)，使得調(diào)質(zhì)后鐵水的碳當(dāng)量為 4.00 ~4.25。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高碳釩鈦灰鑄鐵的制造方法，其特征在于，經(jīng)過所述步驟S13調(diào)質(zhì)后的鐵水中各化學(xué)成分的重量配比為3.8~4.2%的碳，0.4~0.8%的硅，0.4~0.8%的錳，0.15~0.25%的釩，0.10~0.25%的鈦，≤0.25%的鉻，余量為鐵和其它雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高碳釩鈦灰鑄鐵的制造方法，其特征在于，所述步驟SI中，還加入了所述原始物料的總重量的1.0~1.5%的石灰石或冰晶石，且所述石灰石或冰晶石的粒度為30~50mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釩鈦鑄鐵汽車制動(dòng)盤，其特征在于，所述步驟SI中加入的75SiFe的粒度為0.5~2.0mm。
9.一種車輛制動(dòng)盤，其特征在于，其由上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高碳釩鈦灰鑄鐵燒鑄而成。
10.一種車輛制動(dòng)盤的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟a，將上述權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的高碳釩鈦灰鑄鐵熔煉成鐵水； 步驟b，在澆包中加入步驟a中鐵水重量的0.1~0.2%的75SiFe，再將步驟a中的鐵水倒入澆包中進(jìn)行孕育； 步驟C，鐵水在步驟b孕育完成后的5-8分鐘內(nèi)倒入制動(dòng)盤的砂型腔內(nèi)開始澆鑄，且澆鑄溫度為1370~ 1400°C。
【文檔編號(hào)】C22C37/10GK104073712SQ201410320124
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】陳國
申請人:四川省富邦釩鈦制動(dòng)鼓有限公司