一种钒钛蠕墨铸铁制动盘及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车制造技术领域，尤其涉及一种钒钛蠕墨铸铁制动盘及其制造方 法。
【背景技术】
[0002] 制动盘是汽车制动器的重要零件之一，也是汽车行驶安全的重要保证。随着汽车 行业的迅猛发展，如今制动鼓有被制动盘取代的趋势，同时对制动盘也提出了更高的要求， 制动盘向着尚强度、尚耐磨性、尚耐热疲劳性等方向发展。目如国内外用于制动盘的材料主 要是HT300、低合金灰铸铁和钒钛灰铸铁，但其普遍具有强度低、耐热疲劳性差等特点，在使 用中常出现热裂现象。低合金灰铸铁生产中常常加入Cr、Ni和Mo,虽然抗拉强度、耐磨性 能、耐热疲劳性能有所改善，但是Ni和Mo等贵金属的加入，使其生产成本较高。
[0003] 本发明蠕墨铸铁的抗拉强度、耐磨性均高于灰铸铁，且其热导率和减震性与灰铸 铁相近且远尚于球铁，既具有球铁强度尚、初性好的特点，又具有灰热导率尚、减振性能优 异等特点，具有优异的耐热疲劳性能，因而非常适合于生产制动盘。因此开发一种生产成本 低、性能优异的蠕墨铸铁制动盘具有重要的工程价值和市场前景。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种钒钛蠕墨铸铁制动盘及其制造方法，旨在解决 现有的制动盘存在的生产成本较高，导热率和减震性较差的问题。
[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种钒钛蠕墨铸铁制动盘的制造方法，该钒钛蠕墨 铸铁制动盘的制造方法包括制备原料，将原料按重量百分比配置为以下组分碳为3. 8? 4. 2 %，硅为 1. 8 ?2. 2 %，锰为 0? 4 ?0? 6 %，钒为 0? 15 ?0? 34 %，钛为 0? 05 ?0? 08 %，铬 为0? 1?0? 3 %，硫为0? 03?0? 06 %，磷为0? 05?0? 09 %，残留镁为0? 02?0? 03 %，余量 为铁；具体包括以下步骤：
[0006] 步骤一，熔炼，于中频炉中加入1.2?1.8 %的增碳剂、60 %的含钒生铁、20 %的 废钢20%的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1. 0?1. 3%硅铁、0. 3?0. 5%锰铁、铬 铁0.1?0.2%进行成分调质，然后于1530±101：过热处理5?101^11，再降温当温度为 1450°C?1480°C时准备出炉；
[0007] 步骤二，蠕化和孕育：采用冲入法进行蠕化和孕育处理，在铁水包底加入孕育剂、 蠕化剂和覆盖剂，将步骤一所得铁水倒入铁水包中，进行孕育和蠕化处理；
[0008] 步骤三，浇铸：将步骤二蠕化和孕育处理后的铁水扒渣后，待温度变为1350°C? 1390°C即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中，每包铁水浇注完成时间控制在12min以内；
[0009] 步骤四，将步骤三浇注的制动盘在砂箱中冷却后，取出来，经过抛丸、打磨、机加， 得到fji钛懦墨铸铁制动盘。
[0010] 进一步，在步骤一熔炼中于1530±10°C过热处理5?lOmin。
[0011] 进一步，蠕化剂为稀土镁硅铁，粒度为10?20mm，加入量为铁液重量的0. 45 %? 0? 75%〇
[0012] 进一步，孕育剂为75SiFe，粒度为5?10mm，加入量为铁液重量的0. 4%?0. 8%。
[0013] 进一步，覆盖剂为普通的冷轧钢板。
[0014] 进一步，该钒钛蠕墨铸铁制动盘珠光体含量在70%?90%之间、蠕化率70%? 90%之间；抗拉强度在41010^?46010^之间，布氏硬度在210耶5?240耶5之间。
[0015] 进一步，该钒钛蠕墨铸铁制动盘的制造方法包括：于中频炉中加入1. 2%的增碳 剂、60 %的含钒生铁、20 %的废钢20 %的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1. 0 %硅 铁、0.3%锰铁、铬铁0. 1%进行成分调质，然后于1520°C过热处理5min，再降温当温度为 1450°C时准备出炉；将铁水包烘烤完后，依次加入铁液重量0.4% 75SiFe孕育剂，粒度为 5?10mm，铁液重量的0. 45 %稀土镁硅铁蠕化剂，粒度为10?20mm，最后将普通的冷轧钢 板覆盖于孕育剂上面，将1450°C的铁水倒入铁水包中，进行蠕化和孕育处理，然后扒渣，待 温度为1350 °C时将铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200 °C将制动盘从砂箱取出， 经过抛丸、打磨、机加，得到fji钛懦墨铸铁制动盘。
[0016] 进一步，该钒钛蠕墨铸铁制动盘的制造方法包括：于中频炉中加入1. 8%的增碳 剂、60 %的含钒生铁、20 %的废钢20 %的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1. 3 %硅 铁、0. 5%锰铁、铬铁0. 2%进行成分调质，然后于1540°C过热处理lOmin，再降温当温度为 1480°C时准备出炉；将铁水包烘烤完后，依次加入铁液重量0.8% 75SiFe孕育剂，粒度为 5?10mm，铁液重量的0. 75%稀土镁硅铁蠕化剂，粒度为10?20mm，最后将普通的冷轧钢 板覆盖于孕育剂上面，将1480°C的铁水倒入铁水包中，进行蠕化和孕育处理，然后扒渣，待 温度为1380 °C时将铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200 °C将制动盘从砂箱取出， 经过抛丸、打磨、机加，得到fji钛懦墨铸铁制动盘。
[0017] 进一步，该钒钛蠕墨铸铁制动盘的制造方法包括：于中频炉中加入1. 5%的增碳 剂、60 %的含钒生铁、20 %的废钢20 %的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1. 2 %硅 铁、0.4%锰铁、铬铁0. 15%进行成分调质，然后于1530°C过热处理8min，再降温当温度为 1465°C时准备出炉；将铁水包烘烤完后，依次加入铁液重量0.6% 75SiFe孕育剂，粒度为 5?10mm，铁液重量的0. 6%稀土镁硅铁蠕化剂，粒度为10?20mm，最后将普通的冷轧钢板 覆盖于孕育剂上面，将1465°C的铁水倒入铁水包中，进行蠕化和孕育处理，然后扒渣，待温 度为13650°C时将铁水浇注到制动盘砂箱中，待温度冷却至200°C将制动盘从砂箱取出，经 过抛丸、打磨、机加，得到fji钛懦墨铸铁制动盘。
[0018] 本发明实施例的另一目的在于提供一种钒钛蠕墨铸铁制动盘，该钒钛蠕墨铸铁 制动盘的化学组成按重量百分比为：碳为3. 8?4. 2%，硅为1.8?2. 2%，锰为0.4? 〇? 6 %，钒为 0? 15 ?0? 34 %，钛为 0? 05 ?0? 08 %，铬为 0? 1 ?0? 3 %，硫为 0? 03 ?0? 06 %， 磷为0. 05?0. 09%，残留镁为0. 02?0. 03%，余量为铁；碳当量CE为4. 4?4. 9,CE= C+l/3(Si+P)〇
[0019] 本发明提供的钒钛蠕墨铸铁制动盘及其制造方法，以含钒生铁为原料，不添加其 他贵金属元素，=具有优异的力学性能、良好的耐磨性和耐热疲劳性且生产成本低等特 点。本发明利用含钒生铁为原料不添加其他贵重金属因而降低了生产成本，且其性能达到 了RuT420的要求；具有良好的机械性能、耐磨性能、减振性能和导热性能，且由于蠕墨铸铁 具有较小的壁厚敏感性使其性能比较稳定，较大的提高制动盘的使用寿命，同时由于采用 低价的含钒生铁为原料使生产成本低，因此该钒钛蠕墨铸铁制动盘具有广阔的市场应用前 景。
[0020] 本发明的钒钛蠕墨铸铁制动盘珠光体含量在70 %?90 %之间、蠕化率70 %? 90%之间；抗拉强度在41010^?46010^之间，布氏硬度在210耶5?240耶5之间；具有力 学性能优异、耐磨性能和耐热疲劳性能良好且生产成本低等特点；因而具有广阔的市场前 景。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明实施例提供的钒钛蠕墨铸铁制动盘的制造方法流程图。
[0022] 图2是本发明实施例提供的钒钛蠕墨铸铁制动盘的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0024] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0025] 本发明实施例的钒钛蠕墨铸铁制动盘的化学组成按重量百分比为：碳为3. 8? 4. 2 %，硅为 1. 8 ?2. 2 %，锰为 0? 4 ?0? 6 %，钒为 0? 15 ?0? 34 %，钛为 0? 05 ?0? 08 %，铬 为0? 1?0? 3 %，硫为0? 03?0? 06 %，磷为0? 05?0? 09 %，残留镁为0? 02?0? 03 %，余量 为铁；其碳当量CE为4. 4?4. 9,其中，CE=C+l/3 (Si+P)。
[0026] 如图1所示，本发明实施例的钒钛蠕墨铸铁制动盘的制造方法包括以下步骤：制 备原料，将原料按重量百分比配置为以下组分碳为3. 8?4. 2%，硅为1. 8?2. 2%，锰为 0? 4 ?0? 6 %，钒为 0? 15 ?0? 34 %，钛为 0? 05 ?0? 08 %，铬为 0? 1 ?0? 3 %，硫为 0? 03 ? 0. 06%，磷为0. 05?0. 09%，残留镁为0. 02?0. 03%，余量为铁；具体包括以下步骤：
[0027] S101 :熔炼：于中频炉中加入1.2?1.8 %的增碳剂、60 %的含钒生铁、20 %的废 钢20 %的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1. 0?1. 3 %硅铁、0. 3?0. 5 %锰铁、铬 铁0.1?0.2%进行成分调质，然后于1530±101：过热处理5?101^11，再降温当温度为 1450°C?1480°C时准备出炉；
[0028] S102 :蠕化和孕育：采用冲入法进行蠕化和孕育处理，在铁水包底加入孕育剂、蠕 化剂和覆盖剂，将S101所得铁水倒入铁水包中，进行孕育和蠕化处理；
[0029] S103 :浇铸：将S102蠕化和孕育处理后的铁水扒渣后，待温度变为1350°C? 1390°C即可用于浇注，浇注到制动盘的砂箱中，每包铁水浇注完成时间控制在12min以内；
[0030] S104 :将S103浇注的制动盘在砂箱中冷却后，取出来，经过抛丸、打磨、机加，得到 钒钛蠕墨铸铁制动盘。
[0031] 在步骤S101熔炼中于1530±10°C过热处理5?lOmin，净化了铁液。
[0032] 蠕化剂为稀土镁硅铁，粒度为10?20mm，加入量为铁液重量的0.45%?0.75%。
[0033] 孕育剂为75SiFe，粒度为5?10mm，加入量为铁液重量的0. 4%?0. 8%。
[0034] 覆盖剂为普通的冷轧钢板。
[0035] 钒钛蠕墨铸铁制动盘，其珠光体含量在70%?90%之间、蠕化率70%?90%之 间；抗拉强度在410MPa?460MPa之间，布氏硬度在210HBS?240HBS之间。
[0036] 本发明的工作原理：本发明钒钛蠕墨铸铁制动盘中的C和Si都是促进石墨化的 兀素；C和Si越尚，懦墨铸铁中石墨化程度越尚，导热性越好；但C和Si含量太尚，将导致 石墨粗大、基体组织珠光体含量不足，进而使强度硬度降低；本发明钒钛蠕墨铸铁中碳当量 CE为4. 4?4. 9,碳含量在3. 8?4. 2%之间，铁水具有较好的流动性，因而具有良好的铸造 性能，硅含量在1. 8?2. 2%之间，硅是强烈促进石墨化的元素，防止白口的出现，硅过低则 易出现白口，过高则铁素体含量高珠光体含量过少；
[0037] 钒和钛都可以形成硬度极高的碳氮化物，弥散分布于基体组织中，提高了蠕墨铸 铁的强度