一种高碳当量制动盘及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高碳当量制动盘，包括3.85wt％～4.00wt％的C、1.45wt％～1.65wt％的Si、0.60wt％～0.80wt％的Mn、0.02wt％～0.04％的V、0.02wt％～0.07wt％的Ce、90～140ppm的N、0～0.10wt％的P、0～0.10wt％的S、0～0.50wt％的Cu、0～0.25wt％的Cr、0～0.10wt％的Ni、0～0.10wt％的Mo、0～0.04wt％的Ti、0～0.01wt％的Nb和余量的Fe。本发明专利技术通过特定的元素组成和比例，使得制动盘的导热能力更强，寿命更长，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车制动系统
，具体涉及一种高碳当量制动盘及其制备方法。
技术介绍
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。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。盘式制动器通常由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、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。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。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。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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术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。本专利技术提供了一种高碳当量制动盘，包括，3.85wt％～4.00wt％的C；1.45wt％～1.65wt％的Si；0.60wt％～0.80wt％的Mn；0.02wt％～0.04wt％的V；0.02wt％～0.07wt％的Ce；90～140ppm的N；0～0.10wt％的P；0～0.10wt％的S；0～0.50wt％的Cu；0～0.25wt％的Cr；0～0.10wt％的Ni；0～0.10wt％的Mo；0～0.04wt％的Ti；0～0.01wt％的Nb；余量的Fe。优选的，所述制动盘的碳当量为4.35wt％～4.55wt％。本专利技术提供了一种高碳当量制动盘的制备方法，包括以下步骤：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Mn、0.02wt％～0.04wt％的V、0.02wt％～0.07wt％的Ce、90～140ppm的N、0～0.10wt％的P、0～0.10wt％的S、0～0.50wt％的Cu、0～0.25wt％的Cr、0～0.10wt％的Ni、0～0.10wt％的Mo、0～0.04wt％的Ti和0～0.01wt％的Nb；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；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；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。优选的，所述原料钢为废钢；所述废钢包括60wt％～80wt％的低合金结构钢和20wt％～40wt％的普通结构钢。优选的，所述升温的温度为1500～1550℃；所述静置的时间为5～7分钟。优选的，所述出炉的温度为1500～1530℃。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％。优选的，所述浇注的温度为1320～1430℃。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1.5mm，所述随流孕育剂保持干燥。优选的，所述随流孕育剂的加入量为0.03wt％～0.07wt％。本专利技术提供了一种高碳当量制动盘，包括3.85wt％～4.00wt％的C、1.45wt％～1.65wt％的Si、0.60wt％～0.80wt％的Mn、0.02wt％～0.04％的V、0.02wt％～0.07wt％的Ce、90～140ppm的N、0～0.10wt％的P、0～0.10wt％的S、0～0.50wt％的Cu、0～0.25wt％的Cr、0～0.10wt％的Ni、0～0.10wt％的Mo、0～0.04wt％的Ti、0～0.01wt％的Nb和余量的Fe。与现有技术相比，本专利技术以铁为基，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，本专利技术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，本专利技术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170～210MPa，芯部硬度为160～200HB。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的制动盘腐蚀前的金相图(100倍)；图2为本专利技术实施例1制备的制动盘经3％硝酸酒精腐蚀后的金相图(100倍)。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术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专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。...

【技术保护点】
一种高碳当量制动盘，其特征在于，包括，3.85wt％～4.00wt％的C；1.45wt％～1.65wt％的Si；0.60wt％～0.80wt％的Mn；0.02wt％～0.04wt％的V；0.02wt％～0.07wt％的Ce；90～140ppm的N；0～0.10wt％的P；0～0.10wt％的S；0～0.50wt％的Cu；0～0.25wt％的Cr；0～0.10wt％的Ni；0～0.10wt％的Mo；0～0.04wt％的Ti；0～0.01wt％的Nb；余量的Fe。

【技术特征摘要】
1.一种高碳当量制动盘，其特征在于，包括，
3.85wt％～4.00wt％的C；
1.45wt％～1.65wt％的Si；
0.60wt％～0.80wt％的Mn；
0.02wt％～0.04wt％的V；
0.02wt％～0.07wt％的Ce；
90～140ppm的N；
0～0.10wt％的P；
0～0.10wt％的S；
0～0.50wt％的Cu；
0～0.25wt％的Cr；
0～0.10wt％的Ni；
0～0.10wt％的Mo；
0～0.04wt％的Ti；
0～0.01wt％的Nb；
余量的Fe。
2.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，所述制动盘的
碳当量为4.35wt％～4.55wt％。
3.一种高碳当量制动盘的制备方法，其特征在于，包括以下步
骤：
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Mn、0.02wt％～0.04wt％的V、0.02wt％～0.07wt％
的Ce、90～140ppm的N、0～0.10wt％的P、0～0.10wt％的S、0～0.50wt％
的Cu、0～0.25wt％的Cr、0～0.10wt％的Ni、0～0.10wt％的Mo、0～0.04wt％<...

【专利技术属性】
技术研发人员：童伟健，蓝文标，温奕行，曾国威，叶天赠，谢传进，刘陆锋，罗育胜，
申请(专利权)人：BPW梅州车轴有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44