一种高碳当量制动盘及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车制动系统技术领域，具体涉及一种高碳当量制动盘及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 汽车制动系统是指对汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一 定程度的强制制动的一系列专门装置。制动系统的作用是使行驶中的汽车按照驾驶员的要 求进行强制减速甚至停车;使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车； 使下坡行驶的汽车速度保持稳定。
[0003] 通常来说，制动系统分为鼓式制动器和盘式制动器，而相对于鼓式刹车，盘式刹车 在技术上更为先进，质量上更为轻量化，散热性能、制动性能及复杂天气、路况的适应性能 更为优良，因而得到了更广泛的应用。近年来，随着汽车速度在不断提高，轿车的重心普遍 降低和广泛采用小直径宽断面的轮胎，使制动器安装位置受到限制，而货车和大客车的总 重在不断增加，因此，在重型货车和轿车上采用制动热稳定能较好的盘式制动器的日益增 多。
[0004] 盘式制动器通常由液压控制，主要零部件有制动盘、分栗、制动钳、油管等，盘式制 动器摩擦幅中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，称为刹车盘，制动钳从两侧夹紧刹车 盘而产生制动。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便，特别是高负载时耐高温性 能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车。所以，在挂车和半挂车 等重型货车上得到了广泛的应用。
[0005] 在盘式制动器中，最重要的元件之一就是制动盘，制动盘是盘式制动器的摩擦偶 件，起刹车作用，承受着蹄片的挤压力和摩擦力，除应具有作为构件所需要的强度和刚度 外，还应有尽可能高而稳定的摩擦系数，以及适当的耐磨性、耐热性、散热性和热容量等。因 此，制动盘作为重型货车，尤其是半挂车刹车结构中重要的安全件，对导热和耐磨性能要求 较高，且具备一定的强度和硬度等物理性能。
[0006] 随着上述行业对制动盘的要求日益提高，现有技术通常采用提高高碳当量，使制 动盘拥有较高的热导率，但相比低碳当量，其石墨数量更多、更长、更粗，对基体割裂更为严 重，导致抗拉强度下降。虽然可加入合金元素，提高抗拉强度，尽管作用较为明显，但容易产 生碳化物，导致产品的抗热裂能力下降。
[0007] 因此，如何得到一种具有较好的导热能力，同时兼具较高的抗拉强度和硬度制动 盘，可及时有效地将刹车过程中产生的高温热量传导出去的制动盘，已成为业内诸多生产 和使用企业亟待解决的问题。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高碳当量制动盘及其制备方 法，本发明提供的高碳当量制动盘具有超高碳当量的特点，导热能力更强，寿命更长，能及 时有效地将刹车过程中产生的高温热量传导出去；而且具有较高的抗拉强度和芯部硬度， 使制动盘具有较好的力学性能或承载能力。
[0009] 本发明提供了 一种高碳当量制动盘，包括，
[0010] 3.85界1:%~4.0〇￥1:%的〇;
[0011] 1 · 45wt% ~1 · 65wt% 的Si ;
[0012] 0.60界1:%~0.8〇￥1:%的]\111;
[0013] 0 · 02wt% ~0 · 04wt% 的V;
[0014] 0.02￥七％~0.07界七％的〇6;
[0015] 90 ~140ppm 的 N;
[0016] 0 ~O.lOwt% 的 P;
[0017] 0 ~O.lOwt% 的 S;
[0018] 0 ~0.50wt% 的 Cu;
[0019] 0 ~〇.25wt% 的 Cr;
[0020] 0 ~O.lOwt% 的 Ni;
[0021] 0 ~0 · 10wt% 的 Mo;
[0022] 0 ~0.04wt% 的 Ti;
[0023] 0 ~0 · Olwt% 的 Nb;
[0024] 余量的Fe。
[0025] 优选的，所述制动盘的碳当量为4.35wt%~4.55wt%。
[0026] 本发明提供了一种高碳当量制动盘的制备方法，包括以下步骤：
[0027] A)将原料钢进行增碳熔炼后，得到铁液，再配制成如下成分的原铁液:3.85wt%~ 4 · 00wt % 的C、1 · 00wt % ~1 · 10wt% 的Si、0 · 60wt % ~0 · 80wt % 的 Μη、0 · 02wt% ~0 · 04wt % 的V、0.02wt% ~0.07wt% 的Ce、90~140ppm的N、0~O.lOwt% 的P、0~0· 10wt% 的S、0~ 0.5(^七％的〇1、0~0.25￥七％的0、0~0.1〇￥七％的附、0~0.1〇￥七％的]\1〇、0~0.04￥七％的1^ 和0 ~0 · Olwt% 的Nb;
[0028] B)将上述步骤A)得到的原铁液升温并静置后，得到待出炉原铁液；
[0029] C)将上述步骤得到的待出炉原铁液，出炉后进行包内孕育，得到包内原铁液；
[0030] D)将上述步骤得到的包内原铁液进行浇注并同时进行随流孕育后，得到制动盘。
[0031] 优选的，所述原料钢为废钢；
[0032] 所述废钢包括60wt %~80wt %的低合金结构钢和20wt %~40wt %的普通结构钢。 [0033] 优选的，所述升温的温度为1500~1550°C ;所述静置的时间为5~7分钟。
[0034] 优选的，所述出炉的温度为1500~1530 °C。
[0035]优选的，所述包内孕育的孕育剂为硅钡孕育剂；所述硅钡孕育剂的加入量为 0.3wt % ~0.5wt %。
[0036] 优选的，所述浇注的温度为1320~1430°C。
[0037]优选的，所述随流孕育的孕育剂为硅钡合金；所述硅钡合金的粒度小于等于 1.5_，所述随流孕育剂保持干燥。
[0038] 优选的，所述随流孕育剂的加入量为0 · 03wt %~0 · 07wt %。
[0039] 本发明提供了 一种高碳当量制动盘，包括3 · 85wt %~4 · 00wt %的C、1 · 45wt %~ 1.65￥七％的51、0.60￥七％~0.8(^七％的]\111、0.02￥七％~0.04%的￥、0.02￥七％~0.07￥七％的 Ce、90~140ppm的N、0~Ο · 10wt% 的P、0~Ο · 10wt% 的S、0~Ο · 50wt% 的Cu、0~0· 25wt% 的 0、0~0.1〇￥1:%的附、0~0.1〇￥1:%的]\1〇、0~0.04￥1:%的1';[、0~0.01￥1:%的他和余量的卩6。 与现有技术相比，本发明以铁为基，添加了多种微量元素，通过特定的元素组成和比例，得 到了一种具有超高碳当量的制动盘，本发明提供的制动盘导热能力更强，寿命更长，能及时 有效地将刹车过程中产生的高温热量传导出去，而且具有较高的抗拉强度和芯部硬度，使 制动盘具有较好的力学性能或承载能力。实验结果表明，本发明提供的高碳当量制动盘，金 相组织中珠光体含量>95 %，碳化物、磷共晶的含量< 1 %，抗拉强度为170~2lOMPa，芯部 硬度为160~200HB。
【附图说明】
[0040]图1为本发明实施例1制备的制动盘腐蚀前的金相图（100倍）；
[0041 ]图2为本发明实施例1制备的制动盘经3 %硝酸酒精腐蚀后的金相图（100倍）。
【具体实施方式】
[0042]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0043]本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人 员熟知的常规方法制备的即可。
[0044] 本发明所用原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选为分析纯或工业纯。
【具体实施方式】
[0045]
[0046]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0047] 本发明提供了一种高碳当量制动盘，包括，
[0048] 3.85￥七％~4.00界七％的(：；
[0049] 1 · 45wt% ~1 · 65wt% 的Si ;
[0050] 0.60界1:%~0.8〇￥1:%的]\111;
[0051] 0 · 02wt% ~0 · 04wt% 的V;
[0052] 0 · 02wt% ~0 · 07wt% 的 Ce;
[0053] 90~140ppm的N;
[0054] 0~O.lOwt% 的P;
[0055] 0 ~O.lOwt% 的 S;
[0056] 0 ~0.50wt% 的 Cu;
[0057] 0 ~0.25wt% 的 Cr;
[0058] 0~0 · 10wt% 的Ni ;
[0059] 0 ~0· 10wt% 的 Mo;
[0060]