本發(fā)明涉及汽車(chē)配件技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，汽車(chē)產(chǎn)量的超常崛起帶來(lái)了汽車(chē)配件市場(chǎng)的繁榮和混亂，汽車(chē)制動(dòng)鼓是汽車(chē)行駛系的一個(gè)重要零件，它屬于車(chē)橋總成的一部分。據(jù)了解，制動(dòng)鼓的使用壽命因道路條件不同、超載與否、駕駛員操作習(xí)慣以及制造廠家不同有很大差異。一般而言，對(duì)轎車(chē)，若為原廠配置，使用壽命可超過(guò)10萬(wàn)公里，而若是配件市場(chǎng)配置，往往只有5萬(wàn)公里；對(duì)卡車(chē)，原廠配置可達(dá)3-5萬(wàn)公里甚至更多，而配件市場(chǎng)的鼓則大多在3萬(wàn)公里以下，甚至不足1萬(wàn)公里。

制動(dòng)鼓的頻繁更換不僅浪費(fèi)了大量的財(cái)力、物力，更可怕的是汽車(chē)行駛過(guò)程中制動(dòng)鼓失效可能造成車(chē)毀人亡的惡性事故，因此改善制動(dòng)鼓材質(zhì)，提高使用壽命和使用可靠性，應(yīng)是汽車(chē)和鑄造業(yè)的共同責(zé)任。

據(jù)上所述，制動(dòng)鼓3萬(wàn)公里內(nèi)的早期失效原因主要是開(kāi)裂和龜裂，其次是掉底；產(chǎn)生掉底失效的原因比較清楚，就是材質(zhì)不合格，抗拉強(qiáng)度太低，或局部壁厚尺寸過(guò)薄。而開(kāi)裂或龜裂則是因熱沖擊而引起，汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，巨大的制動(dòng)熱負(fù)荷和熱沖擊使制動(dòng)鼓上產(chǎn)生很大的溫度梯度，造成很高的熱應(yīng)力；又由于制動(dòng)產(chǎn)生的巨大熱能還會(huì)使摩擦區(qū)產(chǎn)生足以引起相變的高溫，導(dǎo)致產(chǎn)生相變應(yīng)力。熱應(yīng)力和相變應(yīng)力的存在，使得材質(zhì)的力學(xué)性能不均勻，在頻繁的制動(dòng)載荷下，變產(chǎn)生裂紋。這些裂紋多呈斷續(xù)或連續(xù)狀，并不斷延伸而成網(wǎng)狀（龜裂），嚴(yán)重時(shí)裂紋寬而長(zhǎng)，即為開(kāi)裂。

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)汽車(chē)制動(dòng)鼓的材料，一般采用灰鑄鐵材料制造，灰鑄鐵具有優(yōu)良的熱導(dǎo)性、低的彈性模量、良好的吸震性、較高的強(qiáng)度和較好的耐磨性，以及低廉的價(jià)格，但是隨著汽車(chē)的提速和卡車(chē)載重量的不斷增加，使汽車(chē)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能成幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生的熱沖擊也隨之大幅增長(zhǎng)，以致制動(dòng)鼓早期失效頻發(fā)，龜裂開(kāi)裂激增，對(duì)汽車(chē)的行駛安全性存在有較大隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓的碳當(dāng)量為3.36-3.88%。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓的蠕化率為75-80%。

所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓的制備方法，具體步驟如下：

（1）按照上述重量百分比進(jìn)行配料；

（2）將配料好的高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓原料加入至溫度為1450-1550℃的感應(yīng)電爐中熔化得到鐵水；

（3）將澆注處理包烘烤，然后將鐵水重量0.8-1.2%的蠕化劑、鐵水重量1-1.4%孕育劑放置于包底搗實(shí)；

（4）采用沖入法將感應(yīng)電爐熔煉后的鐵水倒入澆注處理包中進(jìn)行第一次孕育，鐵水倒入澆注處理包的溫度為1420-1460℃；

（5）預(yù)熱模具至200-300℃，步驟（4）中出鐵后扒渣，鐵水包運(yùn)至澆注車(chē)澆注制動(dòng)鼓，在澆注的過(guò)程中，隨流再次加入鐵水重量0.5-0.7%的孕育劑，進(jìn)行第二次孕育，鐵水澆入預(yù)熱模具的溫度為800-1000℃；

（6）進(jìn)行擠壓鑄造生產(chǎn)制動(dòng)鼓鑄件，壓射比壓為80-120MPa，增壓時(shí)間為80-90ms，擠壓速度分別為0.3-0.5m/s，一次循環(huán)時(shí)間為120s；

（7）澆注合模結(jié)束時(shí)，對(duì)未完全凝固的制動(dòng)鼓鑄件進(jìn)行快速激冷，冷卻速度控制在350-450℃/s，然后開(kāi)模取出制動(dòng)鼓鑄件；再進(jìn)行高溫固溶熱處理，固溶溫度控制在450-550℃，保溫時(shí)間為3-5h；然后進(jìn)行淬水處理，淬水結(jié)束后，重新進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為200-210℃，保溫時(shí)間10-20h；

（8）經(jīng)過(guò)機(jī)加工后制得制動(dòng)鼓產(chǎn)品。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述蠕化劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：稀土20-30％、錸8-10%、鎂4-6％、鋁3-5％、硅20-30％、鈣1-2％、鍶1-2％，余量為鐵和雜質(zhì)。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述孕育劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：硅60-70％、鈣0.5-1％、鋁1-3％、鋇0.1-0.5％，余量為鐵和雜質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明得到的制動(dòng)鼓具有良好的導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱疲勞性能，Pb、Cr、Tc、Bi、Nb、Tb、V元素的加入，可有效提高強(qiáng)度、硬度及組織，另外，高溫穩(wěn)定性也有所提高，可大幅度提高制動(dòng)安全性和使用壽命。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專(zhuān)利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓的制備方法，具體步驟如下：

（1）按照上述重量百分比進(jìn)行配料；

（2）將配料好的高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓原料加入至溫度為1450℃的感應(yīng)電爐中熔化得到鐵水；

（3）將澆注處理包烘烤，然后將鐵水重量0.8%的蠕化劑、鐵水重量1%孕育劑放置于包底搗實(shí)；所述蠕化劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：稀土20％、錸8%、鎂4％、鋁3％、硅20％、鈣1％、鍶1％，余量為鐵和雜質(zhì)；所述孕育劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：硅60％、鈣0.5％、鋁1％、鋇0.1％，余量為鐵和雜質(zhì)；

（4）采用沖入法將感應(yīng)電爐熔煉后的鐵水倒入澆注處理包中進(jìn)行第一次孕育，鐵水倒入澆注處理包的溫度為1420℃；

（5）預(yù)熱模具至200℃，步驟（4）中出鐵后扒渣，鐵水包運(yùn)至澆注車(chē)澆注制動(dòng)鼓，在澆注的過(guò)程中，隨流再次加入鐵水重量0.5%的孕育劑，進(jìn)行第二次孕育，鐵水澆入預(yù)熱模具的溫度為800℃；

（6）進(jìn)行擠壓鑄造生產(chǎn)制動(dòng)鼓鑄件，壓射比壓為80MPa，增壓時(shí)間為80ms，擠壓速度分別為0.3m/s，一次循環(huán)時(shí)間為120s；

（7）澆注合模結(jié)束時(shí)，對(duì)未完全凝固的制動(dòng)鼓鑄件進(jìn)行快速激冷，冷卻速度控制在350℃/s，然后開(kāi)模取出制動(dòng)鼓鑄件；再進(jìn)行高溫固溶熱處理，固溶溫度控制在450℃，保溫時(shí)間為3h；然后進(jìn)行淬水處理，淬水結(jié)束后，重新進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為200℃，保溫時(shí)間10h；

（8）經(jīng)過(guò)機(jī)加工后制得制動(dòng)鼓產(chǎn)品。

實(shí)施例2

一種韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓的制備方法，具體步驟如下：

（1）按照上述重量百分比進(jìn)行配料；

（2）將配料好的高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓原料加入至溫度為1500℃的感應(yīng)電爐中熔化得到鐵水；

（3）將澆注處理包烘烤，然后將鐵水重量1%的蠕化劑、鐵水重量1.2%孕育劑放置于包底搗實(shí)；所述蠕化劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：稀土25％、錸9%、鎂5％、鋁4％、硅25％、鈣1.5％、鍶1.5％，余量為鐵和雜質(zhì)；所述孕育劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：硅65％、鈣0.8％、鋁2％、鋇0.3％，余量為鐵和雜質(zhì)；

（4）采用沖入法將感應(yīng)電爐熔煉后的鐵水倒入澆注處理包中進(jìn)行第一次孕育，鐵水倒入澆注處理包的溫度為1440℃；

（5）預(yù)熱模具至250℃，步驟（4）中出鐵后扒渣，鐵水包運(yùn)至澆注車(chē)澆注制動(dòng)鼓，在澆注的過(guò)程中，隨流再次加入鐵水重量0.6%的孕育劑，進(jìn)行第二次孕育，鐵水澆入預(yù)熱模具的溫度為900℃；

（6）進(jìn)行擠壓鑄造生產(chǎn)制動(dòng)鼓鑄件，壓射比壓為100MPa，增壓時(shí)間為85ms，擠壓速度分別為0.4m/s，一次循環(huán)時(shí)間為120s；

（7）澆注合模結(jié)束時(shí)，對(duì)未完全凝固的制動(dòng)鼓鑄件進(jìn)行快速激冷，冷卻速度控制在400℃/s，然后開(kāi)模取出制動(dòng)鼓鑄件；再進(jìn)行高溫固溶熱處理，固溶溫度控制在500℃，保溫時(shí)間為4h；然后進(jìn)行淬水處理，淬水結(jié)束后，重新進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為205℃，保溫時(shí)間15h；

（8）經(jīng)過(guò)機(jī)加工后制得制動(dòng)鼓產(chǎn)品。

實(shí)施例3

一種高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

所述高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓的制備方法，具體步驟如下：

（1）按照上述重量百分比進(jìn)行配料；

（2）將配料好的高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓原料加入至溫度為1550℃的感應(yīng)電爐中熔化得到鐵水；

（3）將澆注處理包烘烤，然后將鐵水重量1.2%的蠕化劑、鐵水重量1.4%孕育劑放置于包底搗實(shí)；所述蠕化劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：稀土30％、錸10%、鎂6％、鋁5％、硅30％、鈣2％、鍶2％，余量為鐵和雜質(zhì)；所述孕育劑由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：硅70％、鈣1％、鋁3％、鋇0.5％，余量為鐵和雜質(zhì)；

（4）采用沖入法將感應(yīng)電爐熔煉后的鐵水倒入澆注處理包中進(jìn)行第一次孕育，鐵水倒入澆注處理包的溫度為1460℃；

（5）預(yù)熱模具至300℃，步驟（4）中出鐵后扒渣，鐵水包運(yùn)至澆注車(chē)澆注制動(dòng)鼓，在澆注的過(guò)程中，隨流再次加入鐵水重量0.7%的孕育劑，進(jìn)行第二次孕育，鐵水澆入預(yù)熱模具的溫度為1000℃；

（6）進(jìn)行擠壓鑄造生產(chǎn)制動(dòng)鼓鑄件，壓射比壓為120MPa，增壓時(shí)間為90ms，擠壓速度分別為0.5m/s，一次循環(huán)時(shí)間為120s；

（7）澆注合模結(jié)束時(shí)，對(duì)未完全凝固的制動(dòng)鼓鑄件進(jìn)行快速激冷，冷卻速度控制在450℃/s，然后開(kāi)模取出制動(dòng)鼓鑄件；再進(jìn)行高溫固溶熱處理，固溶溫度控制在550℃，保溫時(shí)間為5h；然后進(jìn)行淬水處理，淬水結(jié)束后，重新進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為210℃，保溫時(shí)間20h；

（8）經(jīng)過(guò)機(jī)加工后制得制動(dòng)鼓產(chǎn)品。

實(shí)施例4

一種高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

實(shí)施例5

一種高強(qiáng)韌耐熱蠕墨鑄鐵汽車(chē)制動(dòng)鼓，由以下重量百分比的成分組成：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%，其余為Fe。

本發(fā)明得到的制動(dòng)鼓具有良好的導(dǎo)熱性、高溫強(qiáng)度、高溫耐磨性和抗熱疲勞性能，Pb、Cr、Tc、Bi、Nb、Tb、V元素的加入，可有效提高強(qiáng)度、硬度及組織，另外，高溫穩(wěn)定性也有所提高，可大幅度提高制動(dòng)安全性和使用壽命。

上面對(duì)本專(zhuān)利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本專(zhuān)利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專(zhuān)利宗旨的前提下作出各種變化。