铬钼铜合金蠕铁制动鼓及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种制动鼓，具体涉及一种铬钼铜合金蠕铁制动鼓及其制备方法。包括如下重量比的化学成分：碳3.5-3.9％，硅1.0-1.6％，锰0.3-0.6％，铬0.10-0.45％，钼0.2-0.5％，铜0.3-0.6％，磷<0.05％，S<0.02％，镁0.01-0.04％，稀土0.015-0.04％，其余为铁。稀土为镧或铈中的一种或两种。本发明所述的铬钼铜合金蠕铁制动鼓，具有良好的导热性、高温强度、高温耐磨性和抗热疲劳性能。本发明还提供其制备方法，工艺合理。
【专利说明】铬钼铜合金蠕铁制动鼓及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制动鼓，具体涉及一种铬钼铜合金蠕铁制动鼓及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 制动鼓是汽车刹车系统中的一个重要零件，是汽车制动性能以及安全性的重要保 证。对于重型汽车而言，制动鼓要求在重载下运行不破裂，有较长的使用寿命，能够足以满 足汽车的制动距离。
[0003] 根据制动鼓的应用条件，其材料必须具有足够的强度、硬度、耐磨性及抗热疲劳 性。其中抗热疲劳性是影响作用寿命的主要性能指标。长期以来，制动鼓材料主要为高 强度灰铸铁，近年来开发了蠕墨铸铁和金属基复合材料。蠕墨铸铁因其具有比灰铁高的 强度，比球铁高的导热性，使其抗热疲劳性能更好，是一种较理想的制动鼓材料。但传统 蠕墨铸铁的铁素体的量较大，硬度较低，耐磨性尚不足，另外其珠光体的稳定性较差在长 期制动加热-冷却过程中，珠光体含量降低，强度降低，影响其使用寿命。加入合金元素 可以进一步提高蠕墨铸铁制动鼓的综合性能。如专利"钒钛蠕墨铸铁制动鼓及其制备方 法"(CN102071352)是一种典型的蠕墨铸铁制动鼓的制备方法，但该技术需要的钒钛生铁为 主要的原材料，且V、Ti使机加工性能明显降低，加工成本增加。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种铬钼铜合金蠕铁制动鼓，具有良 好的导热性、高温强度、高温耐磨性和抗热疲劳性能，本发明还提供其制备方法，工艺合理。
[0005] 本发明所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓，包括如下重量比的化学成分：
[0006] 碳 3· 5-3. 9%，硅 1.0-1. 6 %,锰 0· 3-0. 6%，铬 0· 10-0· 45%，钼 0.2-0. 5%，铜 0· 3-0. 6%,磷〈0· 05%，S<0. 02%，镁 0· 01-0· 04%，稀土 0· 015-0· 04%，其余为铁。
[0007] 其中：稀土为镧或铈中的一种或两种。
[0008] 碳是石墨形成元素，C含量高有利于提高导热性；但太高易出现灰斑缺陷（石墨漂 浮），故碳含量应控制在3. 5-3. 9 %。
[0009] 硅是促石墨化元素，有利于消除自由渗碳体；但太高降低珠光体含量，降低强度及 耐磨性，故硅含量应控制在1· 0-1. 6%。
[0010] 锰促进珠光体形成，易偏析，塑性降低。
[0011] 铬提高珠光体含量，使珠光体中的渗碳体成为含铬渗碳体Fe(Cr)3C,提高热稳定 性；但是如果含量太多，会促进自由渗碳体形成，故铬含量应控制在〇· 10-0. 45%。
[0012] 钼增加并细化珠光体，且改善珠光体的热稳定性，并提高耐磨性；但含量太高，会 使生产成本增加，故钥含量为〇· 2_〇· 5%。
[0013] 铜增加珠光体含量，提高强度、硬度，并改善耐磨性。
[0014] 镁以及稀土元素 RE抑制片状石墨形成，含量低会生成片状石墨，含量太高会使生 产成本过高，应严格控制含量，镁为〇· 〇卜〇· 04%，稀土为0. 015-0. 04%，。
[0015] 硫、磷杂质元素应尽量降低其含量。 _6]本发明含有质量百分比〇. 10-〇. 4S%的铬,〇. 2_〇· 5%的钼，〇. 3_〇· 6%的铜的合金 元素，以增加珠光体的数量和高温稳定性。
[0017]所述的铬钼铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，包括以下步骤 [0018] (1)将所有原料混合，在中频感应炉熔炼；
[0019] (2)，浇注处理包烘烤，然后将蠕化剂、孕育剂和蠕铁屑放置于包底捣实； E〇〇2〇L @米用冲Λ法将中频感应炉溶炼溶炼后的溶炼液倒入步骤⑵得到的烧注处理 包进行蠕化处理和孕育处理；然后进行浇注，得到制动鼓。
[0021]其中：
[0022]少骤（1)中原料为球铁、废钢、猛铁、娃铁、铬铁、钥铁和铜板，中频感应炉温度为 1480-1530 °C。
[0023]懦化剂米用稀土镁错合金，加入量为溶炼液重量的〇. 5-1. 2% ;
[0024]稀土镁招合金由以下重量百分数的组分组成：稀土 6-8%、镆4-6%、错2-4%、娃 40-44%、钙1-2%、钡1-2%，余量为铁和杂质。其中：稀土为镧或铈中的一种或两种。
[0025]孕育剂采用硅铁合金，加入量为熔炼液重量的〇· 6-1. 2%，其中〇. 4-0. 6%覆盖于 蠕化剂之上，其余部分随流加入。
[0026]硅铁合金由以下重量百分数的组分组成：硅70-74%、钙0.5-1%、铝1-1. 5%、钡 0. 1-0. 5%，余量为铁和杂质。
[0027]蠕铁屑的加入量为熔炼液重量的0. 5-1. 0%。
[0028] 步骤⑶浇注温度为1380-145(TC。
[0029]所述制动鼓的石墨形态的70-90%为蠕虫状石墨，剩余的形态为球状石墨，基体组 织珠光体50-70%，铁素体50-30%的双相组织，且磷共晶<1 %，碳化物<3%。
[0030] 综上所述，本发明具有以下优点：
[0031] ⑴所述制动鼓的力学性能：拉伸强度340-410MPa，伸长率1. 5-3 %，硬度 200-240HBW。
[0032] ⑵本发明制备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，Cr、Cu、Mo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。特别适应于重载汽车，尤其经常在山路或者坡路频繁出现需频繁制动的重载汽车制动 鼓，可大幅度提高制动安全性和使用寿命。
[0033] (3)本发明还提供其制备方法，工艺合理。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0035] 实施例1
[0036] 一种制动鼓：按重量百分比配置为以下组分：碳3.8%，硅1.2%，锰0_4%，铬 0· 25 %，钼0. 40 %，铜0. 45 %，镁〇. 02 %，稀土（镧、铈分别以质量分数为50 %、50 %混 合）0. 02 %，余量为铁和不可避免的杂质。
[0037] 制备方法如下：以球铁、废钢、锰铁、硅铁、铬铁、钼铁和铜板为原材料，将所有原料 混合，在中频感应电炉中熔炼，温度为15201：，出炉前将浇注处理包在 35〇°C进行烘烤，然 后将蠕化剂、孕育剂和蠕铁屑置于包底捣实；其中蠕化剂为稀土镁铝合金，蠕化剂的加入量 为熔炼液质量的〇· ，；所用的孕育剂为硅铁合金，其加入量为熔炼液质量的0· 9%，其中 0. 45%的孕育剂覆盖于蠕化剂之上，其余部分随流孕育。蠕铁屑的加入量为熔炼液重量的 0. 8%。熔炼液成分化验合格后，采用冲入法将熔炼液倒入浇注处理包进行蠕化处理和孕育 处理；然后进行浇注，浇注温度为1400?，得到规定形状的铸件，把铸件中的砂及砂箱中的 填充砂清理干净，即得到本发明所述的制动鼓。
[0038] 其中：稀土镁铝合金为稀土元素镧7. 3 %、镁4. 2 %、铝2. 3 %、硅42.6 °乂、钙 1.8%、钡1.2%，余量为铁和杂质。
[0039] 硅铁合金为硅72. 6%、钙〇. 6%、铝1. 1 %、钡0. 2%，余量为铁和杂质。
[0040] 实施例1所制得制动鼓的金相组织为：婦化率75%，珠光体65%，无磷共晶和碳化 物。
[0041] 对实施例1制备的制动鼓、RuT340和HT250进行性能测试：
[0042] 表1为实施例1制备的制动鼓、RuT340和HT250经不同热处理工艺后强度及组织 的变化表，表2为实施例1制备的制动鼓、RuT34〇和HT250的热疲劳性能表，热疲劳性能测 试为700? Χδη?η水冷。实施例1制备的制动鼓的其它性能结果见表3。
[0043] 表1实施例1制备的制动鼓、RuTMO和ΗΤ2δΟ经热处理工艺后强度及组织的变化 表
[0044]
【权利要求】
1. 一种铬钥铜合金蠕铁制动鼓，其特征在于：包括如下重量比的化学成分： 碳 3. 5-3. 9 %，硅 1. 0-1. 6 %，锰 0· 3-0. 6 %，铬 0· 10-0. 45 %，钥 0· 2-0. 5 %，铜 0· 3-0. 6%，磷〈0· 05%，S〈0. 02%，镁 0· 01-0. 04%，稀土 0· 015-0. 04%，其余为铁。
2. 根据权利要求1所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓，其特征在于：稀土为镧或铈中的一 种或两种。
3. -种权利要求1或2所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：包括 以下步骤： (1) 将所有原料混合，在中频感应炉熔炼； (2) 将浇注处理包烘烤，然后将蠕化剂、孕育剂和蠕铁屑放置于包底捣实； (3) 采用冲入法将中频感应炉熔炼熔炼后的熔炼液倒入步骤（2)得到的浇注处理包进 行蠕化处理和孕育处理；然后进行浇注，得到制动鼓。
4. 根据权利要求3所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：步骤（1) 中原料为球铁、废钢、锰铁、硅铁、铬铁、钥铁和铜板，中频感应炉温度为1480-1530°C。
5. 根据权利要求3所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：蠕化剂采 用稀土镁铝合金，加入量为熔炼液重量的0. 5-1. 2%。
6. 根据权利要求5所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：稀土镁铝 合金由以下重量百分数的组分组成：稀土 6-8%、镁4-6%、铝2-4%、硅40-44%、钙1-2%、 钡1-2%，余量为铁和杂质。
7. 根据权利要求3所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：孕育剂采 用硅铁合金，加入量为熔炼液重量的0. 6-1. 2%，其中0. 4-0. 6%覆盖于蠕化剂之上，其余 部分随流加入。
8. 根据权利要求7所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：硅铁合金 由以下重量百分数的组分组成：硅70-74%、钙0. 5-1 %、铝1-1. 5%、钡0. 1-0. 5%，余量为 铁和杂质。
9. 根据权利要求3所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：蠕铁屑的 加入量为熔炼液重量的〇. 5-1. 0%。
10. 根据权利要求3所述的铬钥铜合金蠕铁制动鼓的制备方法，其特征在于：所述 制动鼓的石墨形态的70-90 %为蠕虫状石墨，剩余的形态为球状石墨，基体组织珠光体 50-70 %，铁素体50-30 %的双相组织，且磷共晶〈1 %，碳化物〈3 %。
【文档编号】C22C33/08GK104233052SQ201410495369
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】马宗祥, 马颖, 于化顺, 马宗迎 申请人:山东宏马工程机械有限公司