CN113584374A

CN113584374A - 一种高强和高耐磨性的钒钛铸铁制动鼓

Info

Publication number: CN113584374A
Application number: CN202110808413.2A
Authority: CN
Inventors: 鲜广; 范洪远; 孙兰; 王均; 蒋繁
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2021-11-02

Abstract

本发明公开了一种高强和高耐磨性的钒钛铸铁制动鼓，涉及汽车零部件制造领域。所述制动鼓是由含有钒、钛元素的天然钒钛生铁与废钢、回炉料为主要原料，覆膜砂为铸型材料，经过熔炼、成分调质、两次孕育后浇铸而成，制动鼓具有低碳和高硅碳比的特点，保证制动鼓具有高的强度和耐磨性，以适应汽车频繁制动和紧急刹车对制动鼓的苛刻要求。

Description

一种高强和高耐磨性的钒钛铸铁制动鼓

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造领域，具体涉及一种高强和高耐磨性的钒钛铸铁制动鼓。

背景技术

汽车制动鼓是汽车重要的安保件之一，其性能和质量关乎汽车行驶过程中人的生命安全。汽车制动鼓服役环境十分苛刻，处于强烈摩擦、机械冲击、温度冲击的复杂工况条件之下。因此，制动鼓必须具有良好的抗磨损性能、较高的机械强度和一定韧性。为了保证散热和减少开裂，良好的导热性和抗疲劳性能也是制动鼓应该具备的性能。铸铁是制备汽车制动鼓的最主要材料。然而，普通灰铸铁制动鼓的硬度和强度低、耐磨性差、使用寿命很短，已经不能满足现代汽车制动鼓的性能要求。合金灰铸铁因合金元素的强化作用，其强度、硬度、耐磨性得到大幅改善。钒、钛元素作为强碳化物形成元素，在铸铁中可形成碳化物强化相，同时，钒、钛元素还具有细化基体组织的作用，因而添加钒、钛元素的钒钛合金灰铸铁是制备汽车制动鼓的一种潜在材料。碳是铸铁的基本元素，在铸铁中以游离的石墨、碳化物、合金渗碳体的形式存在。碳是强烈促进石墨化的元素，含碳量增加使石墨的数量增加，使石墨粗化。碳在灰铸铁中的质量分数一般在 2.7%～3.8%范围内，主要以片状石墨形式存在。在现有报道中，钒钛铸铁制动鼓中的碳含量通常在3.2%以上，较高的碳含量虽然有利于保证钒钛铸铁制动鼓中石墨的数量，但碳含量高不利于获取高含量的珠光体基体组织，因而难以获得高强度和高硬度的制动鼓。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高强和高耐磨性的钒钛铸铁制动鼓。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：制动鼓材质为含有钒、钛元素的灰铸铁，按照重量百分比计，制动鼓的化学成分为，C：2.95~3.1%、Si：1.7~1.85%、Mn：0.8~0.9%、P：≤0.04%、S：≤0.05%、V：0.15~0.25%、Ti：0.05~0.2%，余量为铁和其他不可避免的杂质；制动鼓基体组织中珠光体含量≥95%，石墨形态中的A型石墨含量≥85%，石墨长度4~5级，制动鼓的抗拉强度为290~370MPa，硬度为HB200~265，具有高强度和高耐磨性。

优选地，制动鼓采用覆膜砂工艺铸造制成，熔炼铁水使用的主要原料为重量份为50~90的天然钒钛生铁、重量份为0~20废钢和重量份为10~30回炉料，对铁水进行成分调质和两次孕育处理后浇入铸型，浇铸温度为1350℃~1380℃。

本发明的有益效果在于：本发明以低碳含量、高硅碳比、适量的钒钛合金化为成分设计思路，充分发挥钒钛铸铁制动鼓高硬、高强和高耐磨的性能优势，并通过铸造工艺的控制，保证钒钛铸铁制动鼓具有稳定的珠光体基体组织和较高含量的A型石墨，进而保证钒钛铸铁制动鼓在高强和高耐磨的同时具有良好的韧性和导热性。其次，本发明是以攀西地区的天然钒钛生铁为原材料之一在铸铁制动鼓中引入钒钛元素进行合金化，并且，以覆膜砂铸造工艺来制备钒钛铸铁制动鼓，因此，在保证制动鼓性能和品质的同时还具有成本低、效率高的优势。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例，本领域技术人员在本发明基础上做出的任何非创造性改动均属于本发明的保护范围。

实施例1

以重量份为60的天然钒钛生铁、重量份为20的废钢和重量份为20的回炉料为原料，经过熔炼、成分调质和两次孕育处理后，将铁水在1350℃条件下浇铸于由覆膜砂制成的铸型中，得到的钒钛铸铁制动鼓其成分为C：3.03%、Si：1.72%、Mn：0.85%、P：0.025%、S：0.042%、V：0.18%、Ti：0.056%，余量为铁。经过组织分析和性能测试，制动鼓基体组织中珠光体含量为98%，石墨形态中的A型石墨含量为88%，石墨长度5级，制动鼓的抗拉强度为368.5MPa，硬度为HB263。

实施例2

以重量份为70的天然钒钛生铁、重量份为10的废钢和重量份为20的回炉料为原料，经过熔炼、成分调质和两次孕育处理后，将铁水在1370℃条件下浇铸于由覆膜砂制成的铸型中，得到的钒钛铸铁制动鼓其成分为C：3.1%、Si：1.8%、Mn：0.88%、P：0.032%、S：0.045%、V：0.22%、Ti：0.098%，余量为铁。经过组织分析和性能测试，制动鼓基体组织中珠光体含量为96%，石墨形态中的A型石墨含量为93%，石墨长度5级，制动鼓的抗拉强度为291MPa，硬度为HB217。

实施例3

以重量份为50的天然钒钛生铁、重量份为20的废钢和重量份为30的回炉料为原料，经过熔炼、成分调质和两次孕育处理后，将铁水在1350℃条件下浇铸于由覆膜砂制成的铸型中，得到的钒钛铸铁制动鼓其成分为C：2.97%、Si：1.77%、Mn：0.85%、P：0.038%、S：0.036%、V：0.18%、Ti：0.12%，余量为铁。经过组织分析和性能测试，制动鼓基体组织中珠光体含量为97%，石墨形态中的A型石墨含量为90%，石墨长度4级，制动鼓的抗拉强度为357.2MPa，硬度为HB256。

Claims

1.一种高强和高耐磨性的钒钛铸铁制动鼓，其特征在于，制动鼓材质为含有钒、钛元素的灰铸铁，按照重量百分比计，制动鼓的化学成分为，C：2.95~3.1%、Si：1.7~1.85%、Mn：0.8~0.9%、P：0~0.04%、S：0~0.05%、V：0.15~0.25%、Ti：0.05~0.2%，余量为铁和其他不可避免的杂质；制动鼓基体组织中珠光体含量≥95%，石墨形态中的A型石墨含量≥85%，石墨长度4~5级，制动鼓的抗拉强度为290~370MPa，硬度为HB200~265，具有高强度和高耐磨性。

2.根据权利要求1所述的一种高强和高耐磨性的钒钛铸铁制动鼓，其特征在于，所述制动鼓采用覆膜砂工艺铸造制成，熔炼铁水使用的主要原料为重量份为50~90的天然钒钛生铁、重量份为0~20废钢和重量份为10~30回炉料，对铁水进行成分调质和两次孕育处理后浇入铸型，浇铸温度为1350℃~1380℃。