專利名稱：鑄鐵制動鼓用鑄鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重型載重汽車的制動鼓，尤其是載重量大的載重汽車且經(jīng)常在山路 或坡路頻繁行走，需要頻繁剎車的路況下運(yùn)行的載重量大的載重汽車的鑄鐵制動鼓用鑄鐵。
背景技術(shù)：
重型載重汽車的制動鼓是載重車的重要保安件之一。目前，經(jīng)常在山路或坡路頻 繁出現(xiàn)，需要頻繁剎車的路況下運(yùn)行的載重量大的載重汽車的制動鼓的壽命很低，一般在 20000-60000公里，其失效原因主要是熱機(jī)械疲勞產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致制動鼓表面產(chǎn)生龜裂，甚 至開裂而失效。我國每年要消耗掉數(shù)百萬個(gè)制動鼓，價(jià)值數(shù)十億元。同時(shí)，嚴(yán)重威脅人與車 的安全。因此，提高載重量大的載重汽車的制動鼓的壽命迫在眉睫，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益與 社會效益。國內(nèi)外載重量大的載重汽車的制動鼓均采用HT250來生產(chǎn)，HT250的微觀組織為 A型石墨與珠光體基體(含量大于90%)。為了提高該類制動鼓的壽命，國內(nèi)外科研工作者 和工程技術(shù)人員進(jìn)行了大量的研究工作，例如，在HT250鑄鐵中加入貴重的Mo、Ni和RE等 元素，雖然取得了一定效果，但壽命提高的并不明顯，沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，制動鼓的失效仍 然是疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展。ZL 99101407. 3，在提高制動鼓壽命上的一個(gè)新進(jìn)展是發(fā)明了 “剎車股材料”該發(fā)明專利是采用鐵素體基體球墨鑄鐵或鐵素體基體蠕墨鑄鐵來生產(chǎn)制動 鼓。鐵素體基體球墨鑄鐵或鐵素體基體蠕墨鑄鐵均具有很好的抗熱機(jī)械疲勞裂紋萌生和擴(kuò) 展的能力，有效地延緩了制動鼓的表面龜裂和開裂失效。所以，該制動鼓裝在20噸以下載 重量的載重汽車上，同時(shí)，該載重汽車的路況多為平路，剎車不是很頻繁時(shí)，其壽命得到了 明顯提高。但由于該鑄鐵制動鼓的基體為鐵素體，鐵素體的韌性很好。一旦用于20噸以上 (甚至達(dá)到60-70噸)載重量的載重汽車上，且該載重汽車的路況多為山路或坡路，需要頻 繁剎車時(shí)，制動鼓將會發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致剎車不穩(wěn)，甚至靈敏性變差。因此，發(fā)明用于20 噸以上(甚至達(dá)到60-70噸)載重量的載重汽車上，且該載重汽車的路況多為山路或坡路， 需要頻繁剎車的制動鼓材料是非常急需的，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。當(dāng)前，鑄鐵制動鼓材料為三種鑄鐵材料(1)HT250-珠光體灰鑄鐵(珠光體量大于 90%，A型石墨)；(2)鐵素體球墨鑄鐵(鐵素體量大于75%，球化率1-4級)(3)鐵素體 蠕墨鑄鐵(鐵素體量大于75 %，蠕化率大于55 % )。上述，三種鑄鐵制動鼓存在的關(guān)鍵問題(1)由于珠光體灰鑄鐵中存在具有尖角 型的A型石墨，促進(jìn)熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展，導(dǎo)致制動鼓早期發(fā)生龜裂，甚至開裂，壽命 低；(2)由于鐵素體球墨鑄鐵或鐵素體蠕墨鑄鐵中存在大于75%的鐵索體，韌性很好，在重 載和大制動力(山路或坡路緊急剎車時(shí))時(shí)，易發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致制動的平穩(wěn)性和靈敏性 下降，使用壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高制動鼓使用壽命的鑄鐵制動鼓用鑄鐵。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的采用球狀與蠕蟲狀兩種形狀石墨的共存代替現(xiàn)有鑄鐵制動鼓用鑄鐵中的A型石墨或單一球狀石墨或單一蠕蟲狀石墨；珠光體與鐵素體雙相基體代替現(xiàn)有鑄鐵制動鼓用鑄 鐵中的單一珠光體或鐵素體基體，達(dá)到提高制動鼓的高溫強(qiáng)度、抗熱疲勞性能和使用壽命 的目的。通過采用球狀與蠕蟲狀兩種形狀共存的石墨代替具有尖角型的A型石墨，是為了 解決尖角型A型石墨，促進(jìn)熱疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展，導(dǎo)致制動鼓早期發(fā)生龜裂，甚至開裂的 致命問題。同時(shí)，克服蠕蟲狀石墨相對球狀石墨對基體割裂嚴(yán)重，而球狀石墨相對蠕蟲狀石 墨導(dǎo)熱率低的矛盾；采用珠光體與鐵素體雙相基體代替單一珠光體或單一鐵素體基體。是 為了解決珠光體韌性低，易使熱疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展，導(dǎo)致制動鼓早期發(fā)生龜裂，甚至開裂 的關(guān)鍵問題和解決鐵素體韌性好、強(qiáng)度低，易發(fā)生塑性變形的關(guān)鍵難問題。實(shí)現(xiàn)采用一種新 型的球狀與蠕蟲狀兩種形狀共存的石墨分布在珠光體與鐵素體雙相基體上的鑄鐵生產(chǎn)重 型載重汽車制動鼓，提高其抗熱疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展的能力，延緩制動鼓發(fā)生龜裂，提高其 使用壽命的目的。同時(shí)，還能節(jié)省昂貴的Mo、M等元素。該發(fā)明將會大大地提高重型載重 汽車的安全性與可靠性，帶來重大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。鑄鐵制動鼓用鑄鐵采用球狀與蠕蟲狀兩種形狀的石墨同時(shí)分布在珠光體與鐵素 體雙相基體上，其化學(xué)成分按重量百分比為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 ；其余為 Fe。金相組織30-50%的球狀石墨和50-70%的蠕蟲狀石墨同時(shí)分布在50_70%的珠 光體和30-50%的鐵素體的雙相基體上。有益效果(1)克服了 A型石墨尖角處應(yīng)力集中，易導(dǎo)致熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò) 展；(2)克服了蠕蟲狀石墨相對球狀石墨對基體割裂嚴(yán)重，而球狀石墨相對蠕蟲狀石墨導(dǎo) 熱率低的矛盾；(3)解決了珠光體韌性低，易使熱疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展，導(dǎo)致制動鼓早期發(fā) 生龜裂，甚至開裂的關(guān)鍵問題；(4)解決了鐵素體韌性好、強(qiáng)度低，易發(fā)生塑性變形的關(guān)鍵 難問題。本發(fā)明的鑄鐵與HT250鑄鐵相比具有高的高溫抗拉強(qiáng)度和抗熱疲勞性能(高的抗 裂紋萌生與擴(kuò)展的能力)；與鐵素體球墨鑄鐵或鐵素體蠕墨鑄鐵相比具有高的高溫抗拉強(qiáng) 度和略高的抗熱疲勞性能，防止了制動鼓因變形而失效，詳見具體實(shí)施方式
中的表1-2。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例做進(jìn)一步的詳細(xì)說明鑄鐵制動鼓用鑄鐵的金相組織為球狀與蠕蟲狀兩種形狀的石墨同時(shí)分布在珠光 體與鐵素體雙相基體上，其化學(xué)成分按重量百分比為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 ；其余為 Fe。金相組織30_50%球狀石墨和50-70%蠕蟲狀石墨同時(shí)分布在50_70%的珠光體 和30-50%的鐵素體的雙相基體上。本發(fā)明的鑄鐵制動鼓用鑄鐵的熔煉工藝與HT250、鐵素體球鐵和鐵素體蠕鐵的相 同。采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，主要原材料為廢鋼與增碳劑，鐵液溫度大于1500攝氏度出爐，倒入澆包內(nèi)，在澆包內(nèi)進(jìn)行石墨球化和蠕化處理。然后澆注高溫抗拉試樣和熱疲勞試 樣。并與加Mo的HT250、鐵素體球鐵和鐵素體蠕鐵的金相組織、高溫抗拉強(qiáng)度和抗疲勞性能 進(jìn)行比較，如表1-2所示。表1鑄鐵制動鼓用鑄鐵、加Mo HT250、鐵素體球鐵和鐵素體蠕鐵的化學(xué)成分與組 織
權(quán)利要求
一種鑄鐵制動鼓用鑄鐵，其特征在于，采用球狀與蠕蟲狀兩種形狀的石墨同時(shí)分布在珠光體與鐵素體雙相基體上，其化學(xué)成分按重量百分比為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；其余為Fe。
2.按照權(quán)利要求1所述的鑄鐵制動鼓用鑄鐵，其特征在于，金相組織球狀石墨 30-50%和蠕蟲狀石墨50-70%同時(shí)分布在50-70%珠光體和30-50%鐵素體雙相基體上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種載重量大的載重汽車，尤其是經(jīng)常在山路或坡路頻繁出現(xiàn)，需要頻繁剎車的路況下運(yùn)行的載重量大的載重汽車的鑄鐵制動鼓用鑄鐵。在HT250、鐵素體球鐵和鐵素體蠕鐵的化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了化學(xué)成分重新設(shè)計(jì)，其成分為C、Si、Mn、P、S、Cr、Cu、Mg、RE、Fe。得到了一種球狀與蠕蟲狀兩種形狀的石墨同時(shí)分布在珠光體與鐵素體雙相基體上的鑄鐵。采用球狀與蠕蟲狀兩種形狀石墨的共存代替現(xiàn)有鑄鐵制動鼓用鑄鐵中的A型石墨或單一球狀石墨或單一蠕蟲狀石墨；珠光體與鐵素體雙相基體代替現(xiàn)有鑄鐵制動鼓用鑄鐵中的單一珠光體或鐵素體基體。提高了制動鼓的高溫強(qiáng)度、抗熱疲勞性能和使用壽命。
文檔編號F16D65/02GK101967601SQ20101053746
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者姜啟川 申請人:吉林大學(xué)