一种货车制动鼓用低合金灰铸铁材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种灰铸铁材料，更具体地说，尤其涉及一种货车制动鼓用低合金灰 铸铁材料。本发明同时还涉及上述低合金灰铸铁材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 汽车制动鼓是最常见的制动装置，结构紧凑且制动功率大，它作用于汽车前后轮 毂，不仅是影响汽车的制动性能，而且也影响着车轮的平衡度，同时对货车的安全性能起到 保障作用。随着我国物流、交通运输业的快速发展，货车正在向高速和重载方向发展，为保 证货车的行驶安全性能要求，因此对货车制动鼓材料和制备工艺提出了更高的工艺和性能 要求。
[0003] 普通制动鼓采用灰铸铁材料制备，灰铸铁具有良好的流动性、铸造性能，制造成本 低，铸件质量容易控制而且具有其特定的优良性能，如抗疲劳耐磨性、减震性及加工性能 等，使得灰铸铁自问世以就在铸造生产中成为许多铸件的首选材料，如发动机缸体缸盖及 缸套、钢锭模、机床床身及导轨、旋转压缩机气缸、活塞环、输水管道等都是采用灰铸铁进行 生产制造的。
[0004] 同时，随着汽车载重和速度的增加，使得所需要的制动鼓材料应当发展成同时具 有高强度、高抗热疲劳性和良好的耐磨性。抗热疲劳性随着石墨含量的增加而增加，强度 则因石墨片的改善或随珠光体的增加而增加。石墨的含量主要取决于C含量，但也受Si和 Cu及Sn的小范围影响。石墨片的形状和大小，以及珠光体的强度受到其他合金的影响， 特别是Mo、Cr、Cu和Sn。因此材料向合金铸铁方面发展，并得到研究及应用。目前，现有的 技术和灰铁材料有其本身性能限制，容易造成汽车制动鼓的寿命短，更换频繁，甚至易造成 安全事故。
【发明内容】
[0005] 本发明的前一目的在于针对上述现有技术的不足，提供抗疲劳性和耐磨性能优异 且综合力学性能理想的货车制动鼓用低合金灰铸铁材料。
[0006] 本发明的后一目的在于提供一种制备上述低合金灰铸铁材料的方法。
[0007] 本发明的前一技术方案是这样实现的：一种货车制动鼓用低合金灰铸铁材料，该 材料主要包括下述质量百分比的化学成份：C:3. 00~3. 70%，Si:l. 5~2. 8%，Mn:0. 38~ 1. 5%，S 彡 0? 04%，P 彡 0? 08%，Mg:0. 02 ~0? 04%，Cr:0. 20 ~0? 50%，V:0. 2 ~0? 5%， Mo:0. 2 ~0? 45%，Sn:0. 04 ~0? 10%，余量为铁；
[0008] 优选地，该材料主要包括下述质量百分比的化学成份：C:3. 10~3. 50 %， Si:l. 55 ~2. 5 %，Mn:0. 40 ~1. 3 %，S 彡 0? 03 %，P 彡 0? 06 %，Mg:0. 03 ~0? 04 %， Cr:0. 25 ~0? 45%，V:0. 25 ~0? 45%，Mo:0. 25 ~0? 35%，Sn:0. 05 ~0? 08%，余量为铁；
[0009] 进一步优选地，该材料主要包括下述质量百分比的化学成份：C:3. 25%， Si:l. 59%,Mn:0. 42%,S ：0. 029%,P ：0. 043%,Mg:0. 035%,Cr:0. 4%,V:0. 27%, Mo:0. 30%，Sn:0. 06%，余量为铁。
[0010] 上述的一种货车制动鼓用低合金灰铸铁材料中，该材料还包括下述质量百分比的 化学成份：Ni:0. 2~0. 5%，Cu:0. 30~0. 70% ;优选地，该材料还包括下述质量百分比的 化学成份：Ni:0. 25~0. 45%，Cu:0. 35~0. 60% ;进一步优选地，该材料还包括下述质量 百分比的化学成份：Ni:0. 31%，Cu:0. 5%。
[0011] 本发明的后一技术方案是这样实现的：一种货车制动鼓用低合金灰铸铁材料的制 备方法，其中该方法包括下述步骤：
[0012] (1)铁液熔炼：根据配方量配制好原材料，将配制好的原材料加入中频感应电炉 加热熔炼得到合金铁水；待合金铁水温度达到1480~1550°C时出炉；
[0013] (2)孕育处理：将孕育剂置于浇包中，冲入合金铁水，进行灰铁孕育处理，孕育时 间是30s~120s，搅拌除渣，待灰铁铁液处理好后，准备后续浇注；
[0014] (3)浇注工艺：将步骤（2)孕育处理好的灰铁铁液浇入砂型型腔中，浇注温度 1380~1450°C，铁液凝固冷却并清理后，得到本发明的货车制动鼓用低合金灰铸铁材料。
[0015] 上述的货车制动鼓用低合金灰铸铁材料的制备方法中，步骤（2)所述孕育剂为硅 钡孕育剂，加入量为原料总质量的〇. 8~1. 2%。
[0016] 本发明采用上述技术方案所生产的低合金灰铸铁材料，由于加入了适量的合金元 素，可以有效提高灰铸铁的强度，同时确保C、Si-定的当量，可以避免缩松缩孔等铸造缺 陷的产生。与现有技术相比，具有下述的优点：
[0017] (1)在现有常规成分配比基础上，添加少量的Sn可以促进珠光体的稳定，同时其 在灰铁共晶凝固过程中，逐渐向液相偏析，最后富集在与石墨片相邻的奥氏体中，共析转 变时，阻碍奥氏体中的碳向石墨片扩散，从而使珠光体增多；
[0018] (2)Ni、Cu和Cr、V结合使用，灰铁中加入适量的Ni、Cu来中和Cr、V的白口倾向， 其组成刚好和它们石墨化能力相适应，同时可以强烈稳定珠光体。适量的Ni、Cu可以减轻 含Cr、V铸铁的白口倾向，但又不促成游离铁素体，同时又可以使铁素体得到强化，进一步 细化且稳定珠光体；Mo和Sn同样如此搭配使用。合金的综合使用，改善了灰铸铁的力学性 能，很好地满足制动鼓的性能要求。
[0019] (3)本发明方法利用普通含石墨的粘土砂造型，型腔表面刷醇基石墨涂料，然后浇 注合金铁液冷却成型。本发明所用的铸造工艺操作简单，适合工业化批量生产。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明低合金灰铸铁的金相图；
[0021] 图2为本发明实施例1低合金灰铸铁金相组织图；
[0022] 图3为本发明实施例2低合金灰铸铁金相组织图；
[0023] 图4为本发明实施例3低合金灰铸铁金相组织图。
[0024] 图中：1、A型石墨；2、珠光体；3、铁素体
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何 限制。
[0026] 本发明的一种货车制动鼓用低合金灰铸铁材料，该材料主要包括下述质量百 分比的化学成份：C:3. 00 ~3. 70 %，Si:l. 5 ~2. 8 %，Mn:0. 38 ~1. 5 %，S 彡 0? 04%， P 彡 0.08 %，Mg:0.02 ~0.04 %，Cr:0.20 ~0.50 %，V:0.2 ~0.5 %，M〇:0.2 ~ 0? 45 %，Sn:0. 04 ~0? 10 %，余量为铁。其优选范围为：C:3. 10 ~3. 50 %，Si:l. 55 ~ 2. 5 %，Mn:0. 40 ~1. 3 %，S 彡 0? 03 %，P 彡 0? 06 %，Mg:0. 03 ~0? 04 %，Cr:0. 25 ~ 0? 45%，V:0. 25 ~0? 45%，M〇:0. 25 ~0? 35%，Sn:0. 05 ~0? 08%，余量为铁。其最优选的 配比为：C:3. 25%，Si:l. 59%，Mn:0. 42%，S :0? 029%，P :0? 043%，Mg:0. 035%，Cr:0. 4%， V:0. 27%，Mo:0. 30%，Sn:0. 06%，余量为铁。
[0027] 进一步地，为使灰铸铁材料的性能更加优异，该材料还包括下述质量百分比的化 学成份：Ni:0. 2~0? 5%，Cu:0. 30~0? 70%。上述成份的优选范围为：Ni:0. 25~0.45%， Cu:0. 35~0. 60%。上述成份的最优选配比为：Ni:0. 31%，Cu:0. 5%。
[0028] 本发明的一种货车制动鼓用低合金灰铸铁材料的制备方法，该方法包括下述步 骤：
[0029] (1)铁液熔炼：根据配方量配制好原材料，将配制好的原材料加入中频感应电炉 加热熔炼得到合金铁水；待合金铁水温度达到1480~1550°C时出炉；
[0030] (2)孕育处理：将孕育剂置于浇包中，冲入合金铁水，进行灰铁孕育处理，孕育时 间是30s~120s，搅拌除渣，待灰铁铁液处理好后，准备后续浇注；所述孕育剂优选为硅钡 孕育剂，加入量为原料总质量的〇. 8~1. 2%。
[0031] (3)浇注工艺：将步骤（2)孕育处理好的灰铁铁液浇入砂型型腔中，浇注温度 1380~1450°C，铁液凝固冷却并清理后，得到本发明的货车制动鼓用低合金灰铸铁材料。 [00 32] 实施例1
[0033] 配方组成及质量百分比为：C:3. 25%，Si:l. 59%，Mn:0. 42%，S :0? 029%，P : 0. 043%,Mg:0. 035%,Cr:0. 4% , V:0. 27%, Ni :0. 31 %, Cu:0. 5% , Mo:0. 30%, Sn:0. 06%, 余量为铁。
[0034] 制备方法：（1)铁液熔炼：根据配方