一种刹车盘及其制备方法技术

本申请涉及一种刹车盘及其制备方法，所述刹车盘包括有高碳钢浇铸成型的基体以及通过渗碳氮工艺在其表层制备的耐磨层；其中：高碳钢，其原料按照质量百分比，由以下组分组成：C 3.60~3.75%，Si 1.75~1.85%，Mn 0.60~0.80%，Cr<0.1%，Sb 0.005~0.020%，S 0.06~0.15%，P<0.10%，Mo 0.40~0.55%，Cu 0.5~0.75%，Ti 0.2~0.4%，余量为Fe和不可避免的杂质，各组分之和为100%。本申请中通过控制高碳钢的组分配比，使其刹车盘基体本身具有较高的强度和硬度，然后通过碳氮共渗进一步增强表层的硬度，因而可以在不降低基体的强度的基体上，进一步提升表层的耐磨性，从而可以更好的提升延长刹车盘的使用寿命。车盘的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种刹车盘及其制备方法


[0001]本申请涉及刹车盘的
，尤其是涉及一种刹车盘及其制备方法。

技术介绍

[0002]刹车盘是所有车辆制动系统必备的零部件，固定在车轴上与车轮一起转动，刹车时，制动块在钳夹活塞的推动下挤压到制动盘，通过制动块与刹车盘的摩擦力来降低车轮转速，达到车辆减速制动的目的。随着车辆的加速，刹车盘将承受制动块的压力和摩擦力赠大，在与制动块的相对运动中产生磨损，特别是在工作路面上有砂石等杂物时，磨损更为严重，极大地缩短刹车盘的使用寿命。因此制作刹车盘的材料即具有高的机械强度，又要有很好的耐磨性。
[0003]目前常见的刹车盘通常由可锻铸铁、高碳钢、球墨铸铁、合金钢等单一材质制成，虽然强度上满足工况要求，但耐磨性太差，一般十万公里左右就需要更换，有的甚至因为刹车盘长期磨损后厚度不足导致制动失灵，酿成交通事故。因而如何在保证刹车盘强度的前提下，提高刹车盘的耐磨性是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了提升刹车盘的耐磨性，从而延长其使用寿命，本申请提供一种刹车盘及其制备方法。。
[0005]第一个方面，本申请中提供的一种刹车盘，采用如下技术方案：一种刹车盘，所述刹车盘包括有高碳钢浇铸成型的基体以及通过渗碳氮工艺在其表层制备的耐磨层；其中：高碳钢，其原料按照质量百分比，由以下组分组成：C 3.60～3.75％，Si1.75～1.85％，Mn 0.60～0.80％，Cr<0.1％，Sb 0.005～0.020％，S 0.06～0.15％，P<0.10％，Mo0.40～0.55％，Cu 0.5～0.75％，Ti 0.2～0.4％，余量为Fe和不可避免的杂质，各组分之和为100％。
[0006]通过采用上述技术方案，本申请中通过高碳钢的元素设计中加入了Si和Sb，其会在共晶阶段提高了Fe
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G系的共晶温度，同时Si，Sb还降低Fe
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Fe3C共晶温度，拉开两者之间的温度差，使得铁液按照Fe
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G稳定系进行共晶转变，从而避免产生共晶渗碳体；Si，Sb提高了共析阶段的转变温度，抵消了其他合金元素反石墨化的能力，又促进共析期间的石墨化。本申请中元素设计中加入了Ti元素，Ti能够与C形成显微硬度极高的，提高材料的硬度和耐磨性；而且其能够使得高碳钢组织中的石墨和基体得到显著细化，从而提升材料的整体力学性能。本申请中的元素中加入了Cu，其也能促进共晶阶段石墨化，细化晶粒，从而从整体上提升材料的综合性能。
[0007]本申请中在高碳钢的机体上进一步制备了渗碳氮耐磨层，可以提高刹车盘表层的硬度，使其在高温条件下，仍旧有较高的硬度，从而可以进一步提高刹车盘的耐磨性，从而可以更好的起到延长其使用寿命的效果。
[0008]优选的，所述的高碳钢的组成为：C 3.70％，Si 1.80％，Mn 0.70％，Cr<0.1％，
Sb0.015％，S 0.09％，P<0.10％，Mo 0.05％，Cu 0.060％，Ti 0.3％，余量为Fe和不可避免的杂质，各组分之和为100％；耐磨层的厚度为200～300um。
[0009]通过采用上述技术方案，本申请中进一步控制高碳钢可以保证高碳钢的强度和耐磨性均保持在较高的水平，控制耐磨层的厚度，在保证刹车盘的强度的前提下，大幅度提升其耐磨性能。
[0010]第二方面，本申请还提供了一种刹车盘的制备方法，包括以下步骤：S1：熔炼：按照原料的配比进行配料，接着将原料投入中频感应炉中熔炼和扒渣，得到铁水；S2：浇包+浇铸：将步骤S1中的铁水进行浇包，并在浇包过程加入随流孕育剂，当孕育后的铁水降至浇铸温度后，注入刹车盘的砂型腔内，冷却后，得到刹车盘毛坯；S3：将刹车盘毛坯进行后处理，得到处理后的刹车盘毛坯；S4：将步骤S3中后处理的刹车盘毛坯进行抛光处理后置于渗箱中，并向其中加入碳氮强渗剂后，密封渗箱，进行加热渗碳氮，处理完后的，进一步进行热处理，热处理完毕后，进行精加工，得到刹车盘。
[0011]通过采用上述技术方案，本申请中的首先通过熔炼+浇铸的工艺制备得到刹车盘毛坯，然后通过后处理，进一步改善毛坯基体的综合力学性能，在接着进行渗碳氮工艺，进一步增强表层的强度，从而使得刹车盘具有较好的耐磨性，提高其使用寿命。
[0012]作为优选，所述步骤S1中，熔炼过程中首先将生铁进行1400～1450℃进行熔化，接着接入硅铁合金、锰铁合金、铜铁合金、钛铁合金、钼铁合金、碳、硫进行熔炼，熔炼温度1480～1500℃，熔炼过程需要监测碳含量，碳含量偏低后，需要进行增碳，保证其含量的稳定性。
[0013]通过采用上述技术方案，本申请中先将生铁进行熔化后，在加入其他的组分，可以保证各组分充分混匀，而且可以减少碳在熔炼过程中的损失，提高熔炼的综合效果。
[0014]作为优选，所述步骤S2中，随流孕育剂的添加量为0.016～0.02％，随流孕育剂按照质量百分比，由以下组分组成：Si 45.25～55.34％，Sb 15.45～30.50％，Ce 5.00～6.50％，余量为铁，各组分之和为100％；孕育剂的颗粒尺寸为3～6mm；浇铸温度为1380～1450℃。
[0015]通过采用上述技术方案，本申请中的随流孕育剂中除了Si之外，还增加了Sb和Ce；Ce作为稀土金属，其加入后具有较强的石墨化作用，可有效避免出现白口，且不会增加共晶团数量，有效避免出现缩松缺陷，提高刹车盘的致密度；Sb的加入可有效避免出现E型石墨，降低铸件壁厚敏感性，增强铁水抗衰退能力。
[0016]作为优选，所述的步骤S2中，浇铸完毕后，当铁水完全凝固且当温度降至850～920℃，开箱取出铸件，并用吹风机强力吹风冷却，使铸件快速冷却至280～320℃。
[0017]通过采用上述技术方案，本申请在温度降至850～920℃，开箱取出铸件，并用吹风机强力吹风冷却，使铸件快速冷却至280～320℃；可以避免在降温过程中可以防止铸铁基体组织中出现较多粗大珠光体。铸件从铸型取出来后，用吹风机强力吹风冷却，使铸件快速冷却至280～320℃，可以避开珠光体转变区，确保获得强韧性好的贝氏体基体。
[0018]作为优选，所述步骤S3中，所述的后处理为回火+深冷处理；具体步骤为：将刹车盘毛坯加热至250～300℃进行回火处理，保温2～3h，接着置于
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80℃以下的环境中进行深冷处理1～2h，处理完毕后，得到后处理的刹车盘坯体。
[0019]通过采用上述技术方案，本申请中进一步进行了回火+深冷处理，可以进一步起到
细化晶粒和消除基体类残余应力的作用，因而可以进一步提升刹车盘的强度和硬度。
[0020]作为优选，所述步骤S4中，碳氮强渗剂按照质量百分比，由以下组分组成：43～48％木炭粉、1～2％碳酸钡1～2％碳酸钙、铬酐0.5～0.8％，余量为尿素，各组分之和为100％；渗碳氮的温度为850℃～950℃，保温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刹车盘，其特征在于，所述刹车盘包括有高碳钢浇铸成型的基体以及通过渗碳氮工艺在其表层制备的耐磨层；其中：高碳钢，其原料按照质量百分比，由以下组分组成：C 3.60~3.75%，Si 1.75~1.85%，Mn 0.60~0.80%，Cr<0.1%，Sb 0.005~0.020%，S 0.06~0.15%，P<0.10%，Mo 0.40~0.55%，Cu 0.5~0.75%，Ti 0.2~0.4%，余量为Fe和不可避免的杂质，各组分之和为100%。2.根据权利要求1所述的刹车盘，其特征在于，所述的高碳钢的组成为：C 3.70 %，Si 1.80%，Mn 0.70%，Cr<0.1%，Sb 0.015%，S 0.09%，P<0.10%，Mo 0.05%，Cu 0.060%，Ti 0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质，各组分之和为100%；耐磨层的厚度为200~300um。3.一种根据权利要求1或2所述的刹车盘的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：熔炼：按照原料的配比进行配料，接着将原料投入中频感应炉中熔炼和扒渣，得到铁水；S2：浇包+浇铸：将步骤S1中的铁水进行浇包，并在浇包过程加入随流孕育剂， 当孕育后的铁水降至浇铸温度后，注入刹车盘的砂型腔内，冷却后，得到刹车盘毛坯；S3：将刹车盘毛坯进行后处理，得到处理后的刹车盘毛坯；S4：将步骤S3中后处理的刹车盘毛坯进行抛光处理后置于渗箱中，并向其中加入碳氮强渗剂后，密封渗箱，进行加热渗碳氮，处理完后的，进一步进行热处理，热处理完毕后，进行精加工，得到刹车盘。4.根据权利要求3所述的刹车盘的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，熔炼过程中首先将生铁进行1400~1450℃进行熔化，接着接入硅铁合金、锰铁合金、铜铁合金、钛铁合金、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王姜维，孙琛，
申请(专利权)人：烟台乐泰汽车配件有限公司，
类型：发明
国别省市：