釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓及其制備方法，該釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的組分按重量百分比計為：碳為3.4～3.9％，硅為2.1～2.8％，錳為0.5～0.9％，磷≤0.10％，硫≤0.07％，釩為0.10～0.35％，鈦為0.1～0.25％，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明專利技術所述釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的抗拉強度在354MPa～421MPa，布氏硬度為234～273HBW，金相組織中蠕化率在70％～95％，基體組織中珠光體含量為60％～90％。本發明專利技術所述釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的各項性能指標都優于目前灰鑄鐵、釩鈦鑄鐵和合金鑄鐵，具有良好的市場前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及汽車制動鼓的制備方法，特別是一種釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方 法。
技術介紹
汽車制動鼓是最常見的制動裝置，也是汽車安全行駛的重要保證。隨著汽車技術 的發展，汽車不斷向高速、重載等方向發展，這對汽車制動性能及相應制動系統的零部件的 性能提出了更高的要求。用于重型汽車上的制動鼓要求在重載下運行不破裂，有長的使用 壽命，對蹄片的磨損較小，滿足汽車的制動距離。因此制動鼓除要求較高的強度外，還特別 注重材料的耐磨性能和熱疲勞特性。近幾年我國汽車制造業和國民經濟高速發展，人均擁有汽車數量呈直線上升趨 勢，而專業化的汽車制造廠大多數未配有制動鼓生產線，幾乎由社會上零星的鑄造廠為其 提供制動鼓。歐美國家大多不自己生產制動鼓，主要靠進口中國、印度、澳大利亞、俄羅斯、 巴西等國的制動鼓為其配套，故制動鼓的市場潛力較大。目前，制動鼓的材質主要是采用 HT250、HT300、低合金鑄鐵和釩鈦鑄鐵，灰鑄鐵HT250、HT300及釩鈦鑄鐵的強度、耐磨性和 抗熱疲勞性能較差，而低合金鑄鐵是加入Cu、Cr、Ni、M0等合金，雖然可提高強度和耐磨性， 但生產成本高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，本專利技術采用富含 V、Ti元素的原料，通過改進熔煉技術和蠕化處理工藝，在不加入其它合金元素的條件下，使 本專利技術所述蠕墨鑄鐵制動鼓的綜合性能優于加入Ni、Mo合金元素的制動鼓和釩鈦鑄鐵制 動鼓。且本專利技術利用釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的1320°C 1350°C高溫鐵水直接轉入中頻爐 進行熔煉，熔煉溫度大于150(TC，節省了二次熔化過程，提高了鐵水的質量，極大地節省了 能源，使生產成本大大降低。本專利技術所述的一種釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，包括以下步驟a制備原料，將原料按重量百分比配置為以下組分碳為3. 4 3.9%，硅為2. 1 2. 8%，錳為 0. 5 0. 9%，磷彡 0. 10%，硫彡 0. 07%，釩為 0. 10 0. ；35%，鈦為 0. 10 0. 25%，余量為鐵和不可避免的雜質；b將釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的1320°C 1350°C高溫鐵水直接轉入中頻爐進行熔 煉，熔煉溫度大于1500°C ；c鐵水出爐前，將澆注處理包在300 450°C進行烘烤，然后將蠕化劑、2/3孕育劑 和覆蓋劑置于包底搗實；d鐵水爐前成分化驗合格后，于1450°C 1480°C出爐，采用沖入法將鐵水倒入澆 注處理包進行蠕化處理和孕育處理；e蠕化處理時將爐內鐵水倒入澆注處理包，先倒入澆注包容量2/3的鐵水，待攪拌處理均勻后再倒入澆注包容量1/3的鐵水，同時將剩余的1/3孕育劑隨流加入，之后加入覆 蓋劑于鐵水表面，靜置2-aiiin后可用于澆注；澆注溫度為1340°C 1380°C ；f進行鑄造工藝設計時鑄造收縮率取0.9% 1.0%，采用底注式或半封閉式澆注 系統。把蠕化孕育后的鑄造鐵水澆注到鑄型殼中，澆注速度為9Kg/s，每一包鐵水的澆注時 間控制在15min以內，得到規定形狀的鑄件，把鑄件中的砂及砂箱中的填充砂清理干凈，即 得本專利技術所述的制動鼓。根據本專利技術所述的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，其中，所述蠕化劑為稀土硅 鐵和稀土鎂硅鐵的混合物，且所述蠕化劑的加入量為鐵液重量的1. 2 1. 8%。根據本專利技術所述的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，其中，混合蠕化劑中稀土硅 鐵重量百分比為60% 80%，且稀土硅鐵和稀土鎂硅鐵以細小顆粒狀加入，稀土硅鐵顆粒 的粒度為5 10mm，稀土鎂硅鐵顆粒的粒度為10 15mm。根據本專利技術所述的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，其中，所述孕育劑為75SiFe， 且所述孕育劑的加入量為鐵液重量的0. 6 1. 2%。根據本專利技術所述的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，其中，所述覆蓋劑為聚渣或 草木灰。根據本專利技術所述的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，其中，所述75SWe的粒度為 5 IOmm0根據本專利技術所述的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，其中，所述b步驟的熔煉溫 度為 1500°C 1560°C。根據本專利技術的制備方法所制備的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的組分按重量百分比計為 碳為3. 4 3. 9%，硅為2. 1 2. 8%，錳為0. 5 0. 9%，磷彡0. 10%，硫彡0. 07%，釩為 0. 10 0. 35%，鈦為0. 10 0. 25%，余量為鐵和不可避免的雜質。根據本專利技術所述的釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓，其中，所述制動鼓的抗拉強度為 354MPa 421MPa，硬度為2；34 273HBW，金相組織中蠕化率在70% 95%，基體組織中珠 光體含量為60% 90%。附圖說明通過下面附圖的描述，本專利技術的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其 中圖1為本專利技術所述制動鼓零件的結構示意圖；圖加為實施例1所述的蠕墨鑄鐵制動鼓未腐蝕時放大100倍石墨形態金相組織 圖；圖2b實施例1所述的蠕墨鑄鐵制動鼓用4% HNO3酒精腐蝕后放大100倍基體組 織金相組織圖；圖3a為實施例2所述的蠕墨鑄鐵制動鼓未腐蝕時放大100倍石墨形態金相組織 圖；圖北實施例2所述的蠕墨鑄鐵制動鼓用4% HNO3酒精腐蝕后放大100倍基體組 織金相組織圖；圖如為實施例3所述的蠕墨鑄鐵制動鼓未腐蝕時放大100倍石墨形態金相組織圖；圖4b實施例3所述的蠕墨鑄鐵制動鼓用4% HNO3酒精腐蝕后放大100倍基體組 織金相組織圖。具體實施例方式本專利技術的原料按重量百分比配置為以下組分碳為3.4 3.9%，硅為2. 1 2. 8%，錳為 0. 5 0. 9%，磷彡 0. 10%，硫彡 0. 07%，釩為 0. 10 0. ；35 % ；鈦為 0. 10 0. 25%，余量為鐵和不可避免的雜質。其中碳和硅都是強烈促進石墨化的元素。碳和硅含量高，鑄件組織中石墨數量多。 對制動鼓這一性能特殊(耐熱、耐磨)的鑄件，組織中要求有一定數量的石墨，即有較高碳 當量CE，其中CE = C+l/3(Si+P)。提高碳當量有助于減小白口傾向，但是碳當量CE不能過 高，否則組織中的珠光體數量不足，鐵素體含量增加，使力學性能(強度和硬度)降低，從而 達不到制品所要求的力學性能，因此蠕墨鑄鐵常用的CE = 4. 3% 4. 8%。碳的含量一般取3. 0% 4. 0%，在生產中一般將碳含量控制在3. 4 3. 9%范圍 內，該范圍內可使鐵水流動性好，易補縮，收縮小，可獲得優良的鑄造性能。硅對基體影響十分顯著，主要用來防止白口，控制基體中珠光體數量。隨著硅量增 加，基體中珠光體量逐漸減少，鐵素體量增加。為了獲得較高的性能要求，需獲得珠光體基 體的蠕墨鑄鐵，此時，可以適當減少硅量。由于蠕化劑中一般含有大量的硅，故配料時，原鐵 水必須低硅。硅的終含量可控制在2. 1 2. 8 %，最優含量控制在2. 3 2. 7%。錳在常規含量內對石墨蠕化無影響。錳在蠕墨鑄鐵中起穩定珠光體的作用，由于 蠕墨鑄鐵中石墨分枝繁多導致錳的作用減弱。如果要求獲得韌性較高的鐵素體基體蠕墨鑄 鐵，則錳含量應小于0.4%。在本專利技術中，為了適應所需的強度性能要求，且基體中珠光體 的含量應該在50%以上，因此選定錳含量范圍為0. 5% 0. 9 %，以便獲得較多的珠光體基 體。硫和所有蠕化元素(主要為鎂和稀土 )都有很大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種釩鈦蠕墨鑄鐵制動鼓的制備方法，其特征在于包括以下步驟：ａ制備原料，將原料按重量百分比配置為以下組分：碳為３．４～３．９％，硅為２．１～２．８％，錳為０．５～０．９％，磷≤０．１０％，硫≤０．０７％，釩為０．１０～０．３５％，鈦為０．１０～０．２５％，余量為鐵和不可避免的雜質；ｂ將釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的１３２０℃～１３５０℃高溫鐵水直接轉入中頻爐進行熔煉，熔煉溫度大于１５００℃；ｃ鐵水出爐前，將澆注處理包在３００℃～４５０℃進行烘烤，然后將蠕化劑、２／３孕育劑和覆蓋劑置于包底搗實；ｄ鐵水爐前成分化驗合格后，于１４５０℃～１４８０℃出爐，采用沖入法將鐵水倒入澆注處理包進行蠕化處理和孕育處理；ｅ蠕化處理時將爐內鐵水倒入澆注處理包，先倒入澆注包容量２／３的鐵水，待攪拌處理均勻后再倒入澆注包容量１／３的鐵水，同時將剩余的１／３孕育劑隨流加入，之后加入覆蓋劑于鐵水表面，靜置２－３ｍｉｎ后可用于澆注，澆注溫度為１３４０℃～１３８０℃；ｆ進行鑄造工藝設計時鑄造收縮率取０．９％～１．０％，采用底注式或半封閉式澆注系統。把蠕化孕育后的鑄造鐵水澆注到鑄型殼中，澆注速度為９Ｋｇ／ｓ，每一包鐵水的澆注時間控制在１５ｍｉｎ以內，得到規定形狀的鑄件，把鑄件中的砂及砂箱中的填充砂清理干凈，即得本專利技術所述的制動鼓。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李華基，劉寧，薛寒松，馬昌恒，饒勁松，宋東波，
申請(專利權)人：重慶大學，攀枝花市大西南實業有限公司，
類型：發明
國別省市：85