高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制動(dòng)盤，具體涉及一種高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤及其制備方法。由如下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成：碳3.6-3.9％，硅1.4-1.7％，錳0.6-1.0％，鉻0.10-0.45％，銅0.3-0.6％，鈮0.1-0.3％，磷<0.05％，S<0.02％，其余為鐵。制備得到的制動(dòng)盤具有良好的導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱疲勞性能，可顯著提高制動(dòng)安全性和使用壽命；本發(fā)明還提供其制備方法，工藝合理。
【專利說明】高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制動(dòng)盤，具體涉及一種高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 制動(dòng)盤最基本的功能是吸收制動(dòng)動(dòng)能并將之轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)到空氣中，是確保汽 車安全的重要因素。在其他安全措施出現(xiàn)故障時(shí)，它是安全可靠制動(dòng)的最后保障。因此，創(chuàng) 新和優(yōu)化制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)、大幅度提高制動(dòng)盤和材料耐熱性能、抗疲勞性能，具有很大的實(shí)際應(yīng) 用價(jià)值。
[0003] 根據(jù)制動(dòng)盤的應(yīng)用條件，其材料必須具備良好的蓄熱性和導(dǎo)熱性、足夠的強(qiáng)度和 好的抗熱疲勞性、耐磨性能好、以及抗震性好。使用和正在研究的制動(dòng)盤材料主要有鑄鐵和 金屬基復(fù)合材料兩大類。灰鑄鐵具有一定的強(qiáng)度和耐磨性，原材料及制造成本較低，成為制 動(dòng)盤的主要選用材料，目前應(yīng)用最廣的鑄鐵材料主要有HT250、HT200。但是對(duì)于傳統(tǒng)灰鑄 鐵合理控制碳當(dāng)量是一個(gè)很重要的因素，碳當(dāng)量過低可以提高強(qiáng)度和硬度，但切削性能較 差；而高碳當(dāng)量鑄鐵的強(qiáng)度較低，但具有較好的機(jī)械加工性能、較高的減震性能和良好的熱 傳導(dǎo)性能。本專利所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤可以保證高碳當(dāng)量情況下，鑄鐵制動(dòng)盤 獲得良好的綜合性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤，具有 良好的導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱疲勞性能，可顯著提高制動(dòng)安全性和使用壽 命；本發(fā)明還提供其制備方法，工藝合理。
[0005] 本發(fā)明所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤，由如下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成：
[0006] 碳 3. 6-3. 9 %，硅 1. 4-1. 7 %，錳 0· 6-1. 0 %，鉻 0· 10-0. 45 %，銅 0· 3-0. 6 %，鈮 0· 1-0. 3 %，磷〈0· 05 %，S〈0. 02 %，其余為鐵。
[0007] 碳是石墨形成兀素，C含量商有利于提商導(dǎo)熱性，但太商易出現(xiàn)灰斑缺陷（石墨漂 ?。蕴紴?. 6-3. 9 %。
[0008] 硅是促石墨化元素，有利于消除自由滲碳體，但太高降低珠光體含量，降低強(qiáng)度及 耐磨性，所以硅含量為1.4-1. 7%。
[0009] 錳促進(jìn)珠光體形成，易偏析，塑性降低，故錳含量控制在0. 6-1. 0%。
[0010] 鉻提高珠光體含量，使珠光體中的滲碳體成為含鉻滲碳體Fe(Cr)3C，提高熱穩(wěn)定 性，但是如果錳含量太多，會(huì)促進(jìn)自由滲碳體形成，故鉻含量為0. 10-0.45%。
[0011] 銅增加珠光體含量，提高強(qiáng)度、硬度，并改善耐磨性。
[0012] 鈮細(xì)化石墨組織，提高高碳當(dāng)量鑄鐵的強(qiáng)度、硬度，改善韌性。鈮含量過低，石墨粗 大，強(qiáng)度、硬度低；鈮含量過高，析出富鈮相，生產(chǎn)成本過高，所以鈮含量為〇. l-o. 3%。
[0013] 硫、磷雜質(zhì)元素應(yīng)盡量降低其含量。
[0014] 含有質(zhì)量百分比0. 1-0. 45%鉻，0. 3-0. 6%銅，0. 1-0. 3%鈮的合金元素，以提高合 金的高溫組織穩(wěn)定性。
[0015] 所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，包括以下步驟：
[0016] (1)以球鐵、廢鋼、錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鈮鐵和銅板為原材料，將所有原料混合，在中 頻感應(yīng)爐熔煉；
[0017] (2)將澆注處理包烘烤，然后將隨流孕育劑、型內(nèi)孕育劑和蠕鐵屑置于包底搗實(shí)；
[0018] (3)采用沖入法將中頻感應(yīng)爐熔煉熔煉后的熔煉液倒入步驟（2)得到的澆注處理 包進(jìn)行隨流孕育和型內(nèi)孕育；然后進(jìn)行澆注，得到制動(dòng)鼓。
[0019] 步驟（1)中中頻感應(yīng)爐的溫度為1450_1500°C。
[0020] 步驟（2)中隨流孕育劑為硅鐵合金，加入量為熔煉液的重量的0. 2-0. 4%。
[0021] 硅鐵合金為硅70-74%、鈣0. 5-1 %、鋁1-1. 5%、鋇0. 1-0. 5%，余量為鐵和雜質(zhì)。
[0022] 步驟（2)中型內(nèi)孕育劑為：硅鋯合金，加入量為熔煉液重量的0. 05-0. 1%。
[0023] 硅鋯合金為：鋯4-4. 5%、硅70-75%、鈣0· 2-1. 6%，余量為鐵和雜質(zhì)。
[0024] 蠕鐵屑的加入量為熔煉液重量的0· 5-1. 0%。
[0025] 步驟（3)的澆注溫度為1350_1400°C。
[0026] 所述制動(dòng)盤的石墨形態(tài)為90 %以上為A型石墨，其余為C型石墨，基體組織珠光體 >95 %，磷共晶〈1 %，碳化物〈3 %。
[0027] 綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0028] (1)所述制動(dòng)鼓的力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度250-300MPa，硬度180-240HBW，
[0029] (2)本發(fā)明所制備的制動(dòng)盤具有良好的導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱疲勞 性能，可顯著提高制動(dòng)安全性和使用壽命。
[0030] (3)本發(fā)明還提供其制備方法，工藝合理。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 一種高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤：按重量百分?jǐn)?shù)配置為以下組分：碳3. 8%，硅 1. 5%，錳0.8%，鉻0. 25%，銅0. 30%，鈮0. 15%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0034] 制備方法如下：將球鐵、廢鋼、錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鈮鐵和銅板混合，在中頻感應(yīng)電爐 中熔煉，溫度為1480°C，進(jìn)行孕育處理，孕育處理采用隨流孕育和型內(nèi)孕育二次孕育工藝， 隨流孕育劑為硅鐵合金，加入量為鐵液質(zhì)量的0. 30%，型內(nèi)孕育劑為硅鋯合金，加入量為 0. 06%，蠕鐵屑的加入量為熔煉液重量的0. 8 %。中頻感應(yīng)電爐熔煉液成分化驗(yàn)合格后，然 后進(jìn)行澆注，澆注溫度為1380°C，得到規(guī)定形狀的鑄件，把鑄件中的砂及砂箱中的填充砂清 理干凈，即得到本發(fā)明所述的制動(dòng)盤。
[0035] 其中：娃鐵合金為：娃72. 6%、鈣0.6%、鋁1. 1 %、鋇0.2%，余量為鐵和雜質(zhì)。
[0036] 硅鋯合金為：鋯4. 3%、硅71. 5%、鈣1. 5%，余量為鐵和雜質(zhì)。
[0037] 實(shí)施例1制備得到的制動(dòng)盤的金相組織為：A型石墨94%加少量C型石墨6%，基 體組織珠光體95%。
[0038] 對(duì)實(shí)施例1制備的制動(dòng)盤和HT250進(jìn)行性能測(cè)試：
[0039] 表1為實(shí)施例1制備的制動(dòng)盤和HT250經(jīng)不同熱處理工藝后強(qiáng)度及組織的 變化表，表2為實(shí)施例1制備的制動(dòng)盤和HT250的熱疲勞性能表，熱疲勞性能測(cè)試為 700°C X5min水冷。實(shí)施例1制備的制動(dòng)鼓的其它性能結(jié)果見表3、表4。
[0040] 表1實(shí)施例1制備的制動(dòng)盤和HT250經(jīng)不同熱處理工藝后強(qiáng)度及組織的變化表
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤，其特征在于：由如下重量百分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成： 碳 3. 6-3. 9 %，硅 1. 4-1. 7 %，錳 0· 6-1. 0 %，鉻 0· 10-0. 45 %，銅 0· 3-0. 6 %，鈮 0· 1-0. 3 %，磷〈0· 05 %，S〈0. 02 %，其余為鐵。
2. -種權(quán)利要求1所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：包括以 下步驟： (1) 以球鐵、廢鋼、錳鐵、硅鐵、鉻鐵、鈮鐵和銅板為原材料，將所有原料混合，在中頻感 應(yīng)爐熔煉； (2) 將澆注處理包烘烤，然后將隨流孕育劑、型內(nèi)孕育劑和蠕鐵屑置于包底搗實(shí)； (3) 采用沖入法將中頻感應(yīng)爐熔煉熔煉后的熔煉液倒入步驟（2)得到的澆注處理包進(jìn) 行隨流孕育和型內(nèi)孕育；然后進(jìn)行澆注，得到制動(dòng)鼓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：步驟（1) 中中頻感應(yīng)爐的溫度為1450-1500°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：步驟（2) 中隨流孕育劑為硅鐵合金，加入量為熔煉液的重量的0. 2-0. 4%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：硅鐵合 金為硅70-74%、鈣0· 5-1 %、鋁1-1. 5%、鋇0· 1-0. 5%，余量為鐵和雜質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：步驟（2) 中型內(nèi)孕育劑為：硅鋯合金，加入量為熔煉液重量的〇. 05-0. 1%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：硅鋯合 金為：鋯4-4. 5%、硅70-75%、鈣0. 2-1. 6%，余量為鐵和雜質(zhì)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：蠕鐵屑 的加入量為熔煉液重量的〇. 5-1. 0%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：步驟（3) 的澆注溫度為1350-1400°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高碳低硅含鈮鑄鐵制動(dòng)盤的制備方法，其特征在于：所述制 動(dòng)盤的石墨形態(tài)為90 %以上為A型石墨，其余為C型石墨，基體組織珠光體>95%，磷共晶 〈1%，碳化物〈3%。
【文檔編號(hào)】F16D65/12GK104195423SQ201410494930
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】馬宗祥, 馬穎, 于化順, 馬宗迎 申請(qǐng)人:山東宏馬工程機(jī)械有限公司