铸铁制动鼓用铸铁制造技术

本发明专利技术涉及一种载重量大的载重汽车，尤其是经常在山路或坡路频繁出现，需要频繁刹车的路况下运行的载重量大的载重汽车的铸铁制动鼓用铸铁。在ＨＴ２５０、铁素体球铁和铁素体蠕铁的化学成分的基础上，进行了化学成分重新设计，其成分为Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｇ、ＲＥ、Ｆｅ。得到了一种球状与蠕虫状两种形状的石墨同时分布在珠光体与铁素体双相基体上的铸铁。采用球状与蠕虫状两种形状石墨的共存代替现有铸铁制动鼓用铸铁中的Ａ型石墨或单一球状石墨或单一蠕虫状石墨；珠光体与铁素体双相基体代替现有铸铁制动鼓用铸铁中的单一珠光体或铁素体基体。提高了制动鼓的高温强度、抗热疲劳性能和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重型载重汽车的制动鼓，尤其是载重量大的载重汽车且经常在山路 或坡路频繁行走，需要频繁刹车的路况下运行的载重量大的载重汽车的铸铁制动鼓用铸铁。
技术介绍
重型载重汽车的制动鼓是载重车的重要保安件之一。目前，经常在山路或坡路频 繁出现，需要频繁刹车的路况下运行的载重量大的载重汽车的制动鼓的寿命很低，一般在 20000-60000公里，其失效原因主要是热机械疲劳产生裂纹，导致制动鼓表面产生龟裂，甚 至开裂而失效。我国每年要消耗掉数百万个制动鼓，价值数十亿元。同时，严重威胁人与车 的安全。因此，提高载重量大的载重汽车的制动鼓的寿命迫在眉睫，具有重大的经济效益与 社会效益。国内外载重量大的载重汽车的制动鼓均采用HT250来生产，HT250的微观组织为 A型石墨与珠光体基体(含量大于90%)。为了提高该类制动鼓的寿命，国内外科研工作者 和工程技术人员进行了大量的研究工作，例如，在HT250铸铁中加入贵重的Mo、Ni和RE等 元素，虽然取得了一定效果，但寿命提高的并不明显，没有实质性的进展，制动鼓的失效仍 然是疲劳裂纹的萌生与扩展。ZL 99101407. 3，在提高制动鼓寿命上的一个新进展是专利技术了 “刹车股材料”该专利技术专利是采用铁素体基体球墨铸铁或铁素体基体蠕墨铸铁来生产制动 鼓。铁素体基体球墨铸铁或铁素体基体蠕墨铸铁均具有很好的抗热机械疲劳裂纹萌生和扩 展的能力，有效地延缓了制动鼓的表面龟裂和开裂失效。所以，该制动鼓装在20吨以下载 重量的载重汽车上，同时，该载重汽车的路况多为平路，刹车不是很频繁时，其寿命得到了 明显提高。但由于该铸铁制动鼓的基体为铁素体，铁素体的韧性很好。一旦用于20吨以上 (甚至达到60-70吨)载重量的载重汽车上，且该载重汽车的路况多为山路或坡路，需要频 繁刹车时，制动鼓将会发生塑性变形，导致刹车不稳，甚至灵敏性变差。因此，专利技术用于20 吨以上(甚至达到60-70吨)载重量的载重汽车上，且该载重汽车的路况多为山路或坡路， 需要频繁刹车的制动鼓材料是非常急需的，具有重大的经济效益与社会效益。当前，铸铁制动鼓材料为三种铸铁材料(1)HT250-珠光体灰铸铁(珠光体量大于 90%，A型石墨)；(2)铁素体球墨铸铁(铁素体量大于75%，球化率1-4级)(3)铁素体 蠕墨铸铁(铁素体量大于75 %，蠕化率大于55 % )。上述，三种铸铁制动鼓存在的关键问题(1)由于珠光体灰铸铁中存在具有尖角 型的A型石墨，促进热疲劳裂纹的萌生与扩展，导致制动鼓早期发生龟裂，甚至开裂，寿命 低；(2)由于铁素体球墨铸铁或铁素体蠕墨铸铁中存在大于75%的铁索体，韧性很好，在重 载和大制动力(山路或坡路紧急刹车时)时，易发生塑性变形，导致制动的平稳性和灵敏性 下降，使用寿命降低。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高制动鼓使用寿命的铸铁制动鼓用铸铁。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的采用球状与蠕虫状两种形状石墨的共存代替现有铸铁制动鼓用铸铁中的A型石墨或单一球状石墨或单一蠕虫状石墨；珠光体与铁素体双相基体代替现有铸铁制动鼓用铸 铁中的单一珠光体或铁素体基体，达到提高制动鼓的高温强度、抗热疲劳性能和使用寿命 的目的。通过采用球状与蠕虫状两种形状共存的石墨代替具有尖角型的A型石墨，是为了 解决尖角型A型石墨，促进热疲劳裂纹萌生与扩展，导致制动鼓早期发生龟裂，甚至开裂的 致命问题。同时，克服蠕虫状石墨相对球状石墨对基体割裂严重，而球状石墨相对蠕虫状石 墨导热率低的矛盾；采用珠光体与铁素体双相基体代替单一珠光体或单一铁素体基体。是 为了解决珠光体韧性低，易使热疲劳裂纹萌生与扩展，导致制动鼓早期发生龟裂，甚至开裂 的关键问题和解决铁素体韧性好、强度低，易发生塑性变形的关键难问题。实现采用一种新 型的球状与蠕虫状两种形状共存的石墨分布在珠光体与铁素体双相基体上的铸铁生产重 型载重汽车制动鼓，提高其抗热疲劳裂纹萌生与扩展的能力，延缓制动鼓发生龟裂，提高其 使用寿命的目的。同时，还能节省昂贵的Mo、M等元素。该专利技术将会大大地提高重型载重 汽车的安全性与可靠性，带来重大的经济效益与社会效益。铸铁制动鼓用铸铁采用球状与蠕虫状两种形状的石墨同时分布在珠光体与铁素 体双相基体上，其化学成分按重量百分比为C:3. 50 4. 00 ；Si 1.60 2. 40 ；Mn 0. 30 0. 50 ；P 0. 02 0. 05 ；S 0. 01 0. 03 ；Cr 0. 10 0. 30 ；Cu 0. 20 0. 40 ；Mg 0. 01 0. 05 ；RE 0. 01 0. 05 ；其余为 Fe。金相组织30-50%的球状石墨和50-70%的蠕虫状石墨同时分布在50_70%的珠 光体和30-50%的铁素体的双相基体上。有益效果(1)克服了 A型石墨尖角处应力集中，易导致热疲劳裂纹的萌生与扩 展；(2)克服了蠕虫状石墨相对球状石墨对基体割裂严重，而球状石墨相对蠕虫状石墨导 热率低的矛盾；(3)解决了珠光体韧性低，易使热疲劳裂纹萌生与扩展，导致制动鼓早期发 生龟裂，甚至开裂的关键问题；(4)解决了铁素体韧性好、强度低，易发生塑性变形的关键 难问题。本专利技术的铸铁与HT250铸铁相比具有高的高温抗拉强度和抗热疲劳性能(高的抗 裂纹萌生与扩展的能力)；与铁素体球墨铸铁或铁素体蠕墨铸铁相比具有高的高温抗拉强 度和略高的抗热疲劳性能，防止了制动鼓因变形而失效，详见具体实施方式中的表1-2。具体实施例方式下面结合实施例做进一步的详细说明铸铁制动鼓用铸铁的金相组织为球状与蠕虫状两种形状的石墨同时分布在珠光 体与铁素体双相基体上，其化学成分按重量百分比为C:3. 50 4. 00 ；Si :1.60 2. 40 ； Mn 0. 30 0. 50 ；P 0. 02 0. 05 ；S 0. 01 0. 03 ；Cr 0. 10 0. 30 ；Cu 0. 20 0. 40 ；Mg 0. 01 0. 05 ；RE 0. 01 0. 05 ；其余为 Fe。金相组织30_50%球状石墨和50-70%蠕虫状石墨同时分布在50_70%的珠光体 和30-50%的铁素体的双相基体上。本专利技术的铸铁制动鼓用铸铁的熔炼工艺与HT250、铁素体球铁和铁素体蠕铁的相 同。采用中频感应电炉进行熔炼，主要原材料为废钢与增碳剂，铁液温度大于1500摄氏度出炉，倒入浇包内，在浇包内进行石墨球化和蠕化处理。然后浇注高温抗拉试样和热疲劳试 样。并与加Mo的HT250、铁素体球铁和铁素体蠕铁的金相组织、高温抗拉强度和抗疲劳性能 进行比较，如表1-2所示。表1铸铁制动鼓用铸铁、加Mo HT250、铁素体球铁和铁素体蠕铁的化学成分与组 织权利要求一种铸铁制动鼓用铸铁，其特征在于，采用球状与蠕虫状两种形状的石墨同时分布在珠光体与铁素体双相基体上，其化学成分按重量百分比为C3.50～4.00；Si1.60～2.40；Mn0.30～0.50；P0.02～0.05；S0.01～0.03；Cr0.10～0.30；Cu0.20～0.40；Mg0.01～0.05；RE0.01～0.05；其余为Fe。2.按照权利要求1所述的铸铁制动鼓用铸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸铁制动鼓用铸铁，其特征在于，采用球状与蠕虫状两种形状的石墨同时分布在珠光体与铁素体双相基体上，其化学成分按重量百分比为：Ｃ：３．５０～４．００；Ｓｉ：１．６０～２．４０；Ｍｎ：０．３０～０．５０；Ｐ：０．０２～０．０５；Ｓ：０．０１～０．０３；Ｃｒ：０．１０～０．３０；Ｃｕ：０．２０～０．４０；Ｍｇ：０．０１～０．０５；ＲＥ：０．０１～０．０５；其余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜启川，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]