本发明涉及汽车配件技术领域，具体是一种高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓及其制备方法。
背景技术：
目前，汽车产量的超常崛起带来了汽车配件市场的繁荣和混乱，汽车制动鼓是汽车行驶系的一个重要零件，它属于车桥总成的一部分。据了解，制动鼓的使用寿命因道路条件不同、超载与否、驾驶员操作习惯以及制造厂家不同有很大差异。一般而言，对轿车，若为原厂配置，使用寿命可超过10万公里，而若是配件市场配置，往往只有5万公里；对卡车，原厂配置可达3-5万公里甚至更多，而配件市场的鼓则大多在3万公里以下，甚至不足1万公里。
制动鼓的频繁更换不仅浪费了大量的财力、物力，更可怕的是汽车行驶过程中制动鼓失效可能造成车毁人亡的恶性事故，因此改善制动鼓材质，提高使用寿命和使用可靠性，应是汽车和铸造业的共同责任。
据上所述，制动鼓3万公里内的早期失效原因主要是开裂和龟裂，其次是掉底；产生掉底失效的原因比较清楚，就是材质不合格，抗拉强度太低，或局部壁厚尺寸过薄。而开裂或龟裂则是因热冲击而引起，汽车制动时，巨大的制动热负荷和热冲击使制动鼓上产生很大的温度梯度，造成很高的热应力；又由于制动产生的巨大热能还会使摩擦区产生足以引起相变的高温，导致产生相变应力。热应力和相变应力的存在，使得材质的力学性能不均匀，在频繁的制动载荷下，变产生裂纹。这些裂纹多呈断续或连续状，并不断延伸而成网状（龟裂），严重时裂纹宽而长，即为开裂。
目前，国内生产汽车制动鼓的材料，一般采用灰铸铁材料制造，灰铸铁具有优良的热导性、低的弹性模量、良好的吸震性、较高的强度和较好的耐磨性，以及低廉的价格，但是随着汽车的提速和卡车载重量的不断增加，使汽车运动动能成几何级数增长，刹车时产生的热冲击也随之大幅增长，以致制动鼓早期失效频发，龟裂开裂激增，对汽车的行驶安全性存在有较大隐患。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.2-3.6%、Si：3-3.5%、Mn：0.3-0.5%、Pb：0.2-0.4%、Cr:0.25-0.35%、TC：0.01-0.03%、Bi：0.003-0.005%、Nb：0.02-0.04%、Tb:0.4-0.6%、V：0.3-0.5%、P：0.01-0.02%、S：0.01-0.02%，其余为Fe。
作为本发明进一步的方案：所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.3-3.5%、Si：3.1-3.4%、Mn：0.35-0.45%、Pb：0.25-0.35%、Cr:0.28-0.32%、TC：0.015-0.025%、Bi：0.0035-0.0045%、Nb：0.025-0.035%、Tb:0.45-0.55%、V：0.35-0.45%、P：0.012-0.018%、S：0.012-0.018%，其余为Fe。
作为本发明进一步的方案：所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.4%、Si：3.3%、Mn：0.4%、Pb：0.3%、Cr:0.3%、TC：0.02%、Bi：0.004%、Nb：0.03%、Tb:0.5%、V：0.4%、P：0.015%、S：0.015%，其余为Fe。
作为本发明进一步的方案：所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓的碳当量为3.36-3.88%。
作为本发明进一步的方案：所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓的蠕化率为75-80%。
所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照上述重量百分比进行配料；
（2）将配料好的高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓原料加入至温度为1450-1550℃的感应电炉中熔化得到铁水；
（3）将浇注处理包烘烤，然后将铁水重量0.8-1.2%的蠕化剂、铁水重量1-1.4%孕育剂放置于包底捣实；
（4）采用冲入法将感应电炉熔炼后的铁水倒入浇注处理包中进行第一次孕育，铁水倒入浇注处理包的温度为1420-1460℃；
（5）预热模具至200-300℃，步骤（4）中出铁后扒渣，铁水包运至浇注车浇注制动鼓，在浇注的过程中，随流再次加入铁水重量0.5-0.7%的孕育剂，进行第二次孕育，铁水浇入预热模具的温度为800-1000℃；
（6）进行挤压铸造生产制动鼓铸件，压射比压为80-120MPa，增压时间为80-90ms，挤压速度分别为0.3-0.5m/s，一次循环时间为120s；
（7）浇注合模结束时，对未完全凝固的制动鼓铸件进行快速激冷，冷却速度控制在350-450℃/s，然后开模取出制动鼓铸件；再进行高温固溶热处理，固溶温度控制在450-550℃，保温时间为3-5h；然后进行淬水处理，淬水结束后，重新进行时效处理，时效温度为200-210℃，保温时间10-20h；
（8）经过机加工后制得制动鼓产品。
作为本发明进一步的方案：所述蠕化剂由以下重量百分数的组分组成：稀土20-30％、铼8-10%、镁4-6％、铝3-5％、硅20-30％、钙1-2％、锶1-2％，余量为铁和杂质。
作为本发明再进一步的方案：所述孕育剂由以下重量百分数的组分组成：硅60-70％、钙0.5-1％、铝1-3％、钡0.1-0.5％，余量为铁和杂质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明得到的制动鼓具有良好的导热性、高温强度、高温耐磨性和抗热疲劳性能，Pb、Cr、Tc、Bi、Nb、Tb、V元素的加入，可有效提高强度、硬度及组织，另外，高温稳定性也有所提高，可大幅度提高制动安全性和使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.2%、Si：3%、Mn：0.3%、Pb：0.2%、Cr:0.25%、TC：0.01%、Bi：0.003%、Nb：0.02%、Tb:0.4%、V：0.3%、P：0.01%、S：0.01%，其余为Fe。
所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照上述重量百分比进行配料；
（2）将配料好的高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓原料加入至温度为1450℃的感应电炉中熔化得到铁水；
（3）将浇注处理包烘烤，然后将铁水重量0.8%的蠕化剂、铁水重量1%孕育剂放置于包底捣实；所述蠕化剂由以下重量百分数的组分组成：稀土20％、铼8%、镁4％、铝3％、硅20％、钙1％、锶1％，余量为铁和杂质；所述孕育剂由以下重量百分数的组分组成：硅60％、钙0.5％、铝1％、钡0.1％，余量为铁和杂质；
（4）采用冲入法将感应电炉熔炼后的铁水倒入浇注处理包中进行第一次孕育，铁水倒入浇注处理包的温度为1420℃；
（5）预热模具至200℃，步骤（4）中出铁后扒渣，铁水包运至浇注车浇注制动鼓，在浇注的过程中，随流再次加入铁水重量0.5%的孕育剂，进行第二次孕育，铁水浇入预热模具的温度为800℃；
（6）进行挤压铸造生产制动鼓铸件，压射比压为80MPa，增压时间为80ms，挤压速度分别为0.3m/s，一次循环时间为120s；
（7）浇注合模结束时，对未完全凝固的制动鼓铸件进行快速激冷，冷却速度控制在350℃/s，然后开模取出制动鼓铸件；再进行高温固溶热处理，固溶温度控制在450℃，保温时间为3h；然后进行淬水处理，淬水结束后，重新进行时效处理，时效温度为200℃，保温时间10h；
（8）经过机加工后制得制动鼓产品。
实施例2
一种韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.4%、Si：3.3%、Mn：0.4%、Pb：0.3%、Cr:0.3%、TC：0.02%、Bi：0.004%、Nb：0.03%、Tb:0.5%、V：0.4%、P：0.015%、S：0.015%，其余为Fe。
所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照上述重量百分比进行配料；
（2）将配料好的高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓原料加入至温度为1500℃的感应电炉中熔化得到铁水；
（3）将浇注处理包烘烤，然后将铁水重量1%的蠕化剂、铁水重量1.2%孕育剂放置于包底捣实；所述蠕化剂由以下重量百分数的组分组成：稀土25％、铼9%、镁5％、铝4％、硅25％、钙1.5％、锶1.5％，余量为铁和杂质；所述孕育剂由以下重量百分数的组分组成：硅65％、钙0.8％、铝2％、钡0.3％，余量为铁和杂质；
（4）采用冲入法将感应电炉熔炼后的铁水倒入浇注处理包中进行第一次孕育，铁水倒入浇注处理包的温度为1440℃；
（5）预热模具至250℃，步骤（4）中出铁后扒渣，铁水包运至浇注车浇注制动鼓，在浇注的过程中，随流再次加入铁水重量0.6%的孕育剂，进行第二次孕育，铁水浇入预热模具的温度为900℃；
（6）进行挤压铸造生产制动鼓铸件，压射比压为100MPa，增压时间为85ms，挤压速度分别为0.4m/s，一次循环时间为120s；
（7）浇注合模结束时，对未完全凝固的制动鼓铸件进行快速激冷，冷却速度控制在400℃/s，然后开模取出制动鼓铸件；再进行高温固溶热处理，固溶温度控制在500℃，保温时间为4h；然后进行淬水处理，淬水结束后，重新进行时效处理，时效温度为205℃，保温时间15h；
（8）经过机加工后制得制动鼓产品。
实施例3
一种高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.6%、Si：3.5%、Mn：0.5%、Pb：0.4%、Cr:0.35%、TC：0.03%、Bi：0.005%、Nb：0.04%、Tb:0.6%、V：0.5%、P：0.02%、S：0.02%，其余为Fe。
所述高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照上述重量百分比进行配料；
（2）将配料好的高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓原料加入至温度为1550℃的感应电炉中熔化得到铁水；
（3）将浇注处理包烘烤，然后将铁水重量1.2%的蠕化剂、铁水重量1.4%孕育剂放置于包底捣实；所述蠕化剂由以下重量百分数的组分组成：稀土30％、铼10%、镁6％、铝5％、硅30％、钙2％、锶2％，余量为铁和杂质；所述孕育剂由以下重量百分数的组分组成：硅70％、钙1％、铝3％、钡0.5％，余量为铁和杂质；
（4）采用冲入法将感应电炉熔炼后的铁水倒入浇注处理包中进行第一次孕育，铁水倒入浇注处理包的温度为1460℃；
（5）预热模具至300℃，步骤（4）中出铁后扒渣，铁水包运至浇注车浇注制动鼓，在浇注的过程中，随流再次加入铁水重量0.7%的孕育剂，进行第二次孕育，铁水浇入预热模具的温度为1000℃；
（6）进行挤压铸造生产制动鼓铸件，压射比压为120MPa，增压时间为90ms，挤压速度分别为0.5m/s，一次循环时间为120s；
（7）浇注合模结束时，对未完全凝固的制动鼓铸件进行快速激冷，冷却速度控制在450℃/s，然后开模取出制动鼓铸件；再进行高温固溶热处理，固溶温度控制在550℃，保温时间为5h；然后进行淬水处理，淬水结束后，重新进行时效处理，时效温度为210℃，保温时间20h；
（8）经过机加工后制得制动鼓产品。
实施例4
一种高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.3%、Si：3.1%、Mn：0.35%、Pb：0.25%、Cr:0.28%、TC：0.015%、Bi：0.0035%、Nb：0.025%、Tb:0.45%、V：0.35%、P：0.012%、S：0.012%，其余为Fe。
实施例5
一种高强韧耐热蠕墨铸铁汽车制动鼓，由以下重量百分比的成分组成：C：3.5%、Si：3.4%、Mn：0.45%、Pb：0.35%、Cr:0.32%、TC：0.025%、Bi：0.0045%、Nb：0.035%、Tb:0.55%、V：0.45%、P：0.018%、S：0.018%，其余为Fe。
本发明得到的制动鼓具有良好的导热性、高温强度、高温耐磨性和抗热疲劳性能，Pb、Cr、Tc、Bi、Nb、Tb、V元素的加入，可有效提高强度、硬度及组织，另外，高温稳定性也有所提高，可大幅度提高制动安全性和使用寿命。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。