CN102206784A

CN102206784A - 一种摩擦盘材料

Info

Publication number: CN102206784A
Application number: CN 201110109969
Authority: CN
Inventors: 朱先勇; 刘家安; 张晓军; 罗艳茹
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2011-10-05

Abstract

本发明公开了一种摩擦盘材料，合金的成分按重量百分比为，C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、Cu：0.4％～0.8％或/和Sb：0.01～0.04％、P≤0.06％、S≤0.03％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。优选的，所述摩擦盘材料，所述的Cu含量按重量分数为0.6％，Sb含量按重量分数为0.02％。分别用Cu、Sb及Cu-Sb处理灰铸铁，以研究Cu-Sb复合加入对灰铸铁组织和性能影响，从而生产出硬度在200-210HB抗拉强度大于260MPa、珠光体含量大于95％合格的摩擦盘等抗摩擦类产品。

Description

一种摩擦盘材料

技术领域

本发明涉及一种摩擦盘材料，主要用于制造汽车摩托车及定速试验机等摩擦盘类零部件。

背景技术

灰铸铁凭其良好的铸造性能和切削加工性能，减震性和自润滑性能，以及低廉成本，在机械制造业中得到广泛使用。随着生产技术的发展，铸铁的多元或单元低合金是成为提高铸铁的强度、硬度和耐磨性广泛使用的方法。广泛使用汽车、摩托车等机器上常用的摩擦铸件和用于检查汽车刹车片性能的摩擦盘，他们都是一种对强度要求不高，对它的耐磨性和硬度及组织要求很高的灰铸铁件。当前人们普遍采用单一合金或多元合金对灰铸铁作用已进行了许多研究。但对Cu-Sb的复合作用尚未见相关资料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种摩擦盘材料，其制造方法采用砂型铸造工艺。

一种摩擦盘材料，合金的成分，按重量百分比为，C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、Cu：0.4％～0.8％或/和Sb：0.01～0.04％、P≤0.06％、S≤0.03％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。

优选的，所述摩擦盘材料，所述的Cu含量按重量分数为0.6％，Sb含量按重量分数为0.02％。

本发明分别用Cu、Sb及Cu-Sb处理灰铸铁，以研究Cu-Sb复合加入对灰铸铁组织和性能影响，从而生产出硬度在200-210HB抗拉强度大于260Mpa、珠光体含量大于95％合格的摩擦盘等抗摩擦类产品。

在节约能源，降低成本的同时获得满足摩擦盘的组织和性能要求的前提下，通过在砂型铸造工艺条件下，向合适成分下的灰铸铁中加入适量的Cu、Sb通过Cu、Sb对灰铸铁微观组织的改变来提高机械性能。克服了传统摩擦盘类零件铸造方法生产的不足，从而提供了一种新型的摩擦盘材料。

附图说明

图1为本发明摩擦盘材料的石墨组织(未腐蚀100×)，1-1，一般灰铸铁的石墨组织，1-2，加入0.02％Sb的灰铸铁的石墨组织，1-3，加入0.6％Cu灰铸铁的石墨组织，1-4加入0.02％Sb、0.6％Cu的灰铸铁石墨组织；

图2为本发明摩擦盘材料的基体组织(4％硝酸酒精腐蚀15秒)，2-1，一般灰铸铁的基体组织，2-2，加入0.02％Sb的灰铸铁基体组织，2-3，加入0.02％Sb、0.6％Cu的灰铸铁的基体组织，2-4，加入0.6％Cu的灰铸铁的基体组织，；

图3为Cu、Sb含量及铸造工艺对材料抗拉强度和硬度的影响；3-1为加入Sb，3-2为加入Cu。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1：

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、Cu：0.4％、P≤0.06％、S≤0.03％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。

(1)合金的配制：

Cu、Sb含量对灰铸铁的组织和性能的影响较大，是摩擦盘材料设计与优化的关键所在，因此将Cu、Sb含量及其它们之间的配比关系作为主要考察对象。选取化学成分为C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％在这些成分保持不变的情况下，取Cu的含量分别为0.4％。

(2)合金熔炼

试验用原料成分(wt％)，分别为生铁C：4.0～4.25％Si：0.8～1.0％Mn≤0.1％S＜0.03％其余为铁，45#废钢，合金炉料中其他元素不考虑，Cu、Sb按纯态处理，试验用铸铁如下进行成分配料，C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、Cu：0.4％、P≤0.06％、S≤0.03％试验合金在12kg中频感应电炉中熔炼，用光学高温计测量温度，铁水出炉温度为1450℃±10℃浇筑温度为1360℃左右，孕育剂为75Si-Fe大小为10-20目，加入量为0.7％。铜为纯紫铜线，大小为3-5mm、锑大小为20-40目，采用冲入法加入，试棒为砂型试棒，尺寸为Φ30×300mm。从试棒相应部位钻取化学成分试样和切取并加工成各种试样。

实施例2：

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％Cu：0.6％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。合金的配比和熔炼方式与实施例1相同。

实施例3：

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％Cu：0.8％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。合金的配比和熔炼方式与实施例1相同。

实施例4：

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％Sb：0.01％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。合金的配比和熔炼方式与实施例1相同。

实施例5：

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％Sb：0.02％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。合金的配比和熔炼方式与实施例1相同。

实施例6：

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％Cu：0.6％Sb：0.02％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。合金的配比和熔炼方式与实施例1相同。

实施例7

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％Cu：0.6％Sb：0.02％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。合金的配比和熔炼方式与实施例1相同。用此方法生产的摩擦盘寿命比其他材料的寿命提高30～40％。

实施例8

一种新型摩擦盘灰铸铁的成分为(按重量份数比)：C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、P≤0.06％、S≤0.03％Cu：0.6％Sb：0.02％并且剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。合金的配比和熔炼方式与实施例1相同。用此方法生产的并应用于定速试验机摩擦盘寿命比其他材料的寿命提高30～40％。

由图1可以看出加入Cu元素后石墨明显细化，在普通铸铁中，石墨周围出现铁素体***层且珠光体片间距大，而加入Cu元素后珠光体含量明显加大且片间距减小，加入适量的Sb后石墨没有明显细化，石墨长度变短，甚至有块状石墨，珠光体含量明显加大。

参考图3，随着Cu的加入量增加，常温下硬度呈线性增加。随着Sb含量的增加硬度均有一定量的增加，但Sb含量增加到一定值时硬度反而下降。

不同Cu含量和工艺条件下Cu含量对灰铸铁抗拉强度如图3所示。随着Cu含量的增加，抗拉强度线性增加，但Cu含量增加到一定值时，强度反而下降。随着Sb含量的增加，抗拉强度线性增加，但Sb含量增加到一定值时，强度反而下降。

表1合金元素对球铁性能的影响数据表

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种摩擦盘材料，其特征在于，合金的成分按重量百分比为，C：3.0～3.4％、Si：1.8～2.0％、Mn：0.6～0.8％、Cu：0.4％～0.8％或/和Sb：0.01～0.04％、P≤0.06％、S≤0.03％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成。

2.根据权利要求1所述摩擦盘材料，其特征在于，所述的Cu含量按重量分数为0.6％，Sb含量按重量分数为0.02％。