[发明专利]高强度耐磨灰铸铁制动鼓制备方法

说明书

高强度耐磨灰铸铁制动鼓制备方法，属于汽车制造技术领域。以生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁、铜块和锰铁为原料，在中频感应电炉内熔炼灰铸铁，炉内铁水的化学组成及其质量分数为3.72‑3.84％C,1.23‑1.47％Si,1.66‑1.85％Mn,0.42‑0.57％Cu,0.06％P,0.05％S,其余为Fe。铁水经随流孕育、炉外微合金化后浇入铸型，并进行型内孕育和控冷铸造成型，获得的灰铸铁制动鼓强韧性高，耐磨性好，使用寿命长，推广应用具有良好的经济和社会效益。

技术领域

本发明公开了一种灰铸铁制动鼓及其制备方法，特别涉及一种高强度耐磨灰铸铁制动鼓制备方法，属于汽车制造技术领域。

背景技术

重型汽车是我国主要的交通运输工具，为了确保车辆的行驶安全，避免交通事故的发生，车辆必须具备有效的制动措施。载重汽车行驶的路况对制动鼓的使用寿命有很大的影响，特别是工程自卸汽车在矿区使用，主要运输砂石及矿粉，自重加上载重近100吨，再加上矿区道路不平，对制动鼓的破坏特别大。频繁制动或长时间刹车，致使制动鼓受到正压力较大，摩擦生热多，使制动鼓内表面温度急剧上升，随即由于导热而迅速冷却，从而产生热疲劳应力。由于普通HT200、HT250、HT300等材质的强度较低，当这些应力相叠加时很容易在局部区域产生超过材料的强度，由此便产生了裂纹，在随后的应力进一步作用下裂纹沿制动鼓的轴向和径向继续扩展，产生了大量的轴向裂纹，最终导致制动鼓开裂乃至断裂。

为了提高制动鼓性能，延长其使用寿命，确保汽车的安全使用，中国发明专利CN112981224A公开了一种商用车制动鼓用灰铸铁材料及其制备方法，该灰铸铁材料包括：C3.7～3.9％、Si1.6～2.0％、Mn0.5～0.7％、S0.05～0.1％、Cu0.5～0.7％、Cr0.1～0.3％、V0.07～0.1％、Sn0.05～0.1％、Zr0.01～0.04％、La0.007～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。制备方法为对原材料熔炼得液体原料，升温至1500-1530℃，加预处理剂，降温至1480～1500℃得原铁水，倒入浇包，出铁水时加孕育剂得铁水，铁水在1370～1430℃下浇注，同时进行随流孕育，得商用车制动鼓用灰铸铁材料。该发明采取铁水预处理和二次孕育等措施，获得石墨形态为大小适中的A型石墨+少量C型石墨，获得细片状珠光体≥95％的基体组织，制动鼓本体的抗拉强度210-260MPa，工作面硬度值180-220HBW，可有效提高制动鼓热疲劳性能和使用寿命。中国发明专利CN113322370A还公开了一种高寿命灰铸铁、提高灰铸铁寿命的方法及其在制备汽车关键零部件中的应用。该发明在气氛保护下或真空炉中，将灰铸铁铸造的毛坯升温至850℃～950℃，保温1～2.5小时；然后将毛坯快速放入盐浴炉中进行等温淬火，等温淬火温度为270～380℃，等温淬火时间为0.5～2.5小时；最后将毛坯(i)空冷至室温或(ii)退火，得到高寿命灰铸铁；退火步骤为：将毛坯放入退火炉中升温至500～550℃，保温1～2.5小时，再使毛坯随炉冷却至不高于200℃，然后出炉冷却至室温。普通灰铸铁经该发明的等温淬火强化处理后，硬度、抗拉强度以及疲劳寿命均大大提升，克服了普通灰铸铁铸造的发动机缸盖、制动鼓以及飞轮易开裂的问题。但是，采用盐浴等温淬火，环境污染严重，且增加热处理工艺，导致能耗高，生产周期长，制造成本显著增加。