高碳钒钛灰铸铁及制造方法、车辆制动盘及制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高碳钒钛灰铸铁，按照重量百分比计算，其包括：3.8～4.2％的碳、0.4～0.8％的硅、0.4～0.8％的锰、0.15～0.25％的钒、0.10～0.25％的钛、≤0.25％的铬，余量为铁其它杂质；且所述高碳钒钛灰铸铁中的珠光体含量为95％以上、A型石墨含量为80％以上，利用成本较低的V、Ti及普通金属元素，降低了成本；且V和Ti可以使高碳钒钛灰铸铁组织中的石墨和基体得到显著细化，并同时分别与碳极易形成显微硬度极高的硬化相VC和TiC，提高了硬度。此外，高碳钒钛灰铸铁组织中的珠光体含量为95％以上，提高了抗拉强度和硬度等力学性能，且A型石墨含量为80％以上，提高了耐磨性和耐热性。此外，本发明还提供了高碳钒钛灰铸铁的制造方法、及由高碳钒钛灰铸铁制成的车辆制动盘及制造方法。
【专利说明】高碳钒钛灰铸铁及制造方法、车辆制动盘及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸铁合金及汽车零件领域，特别涉及一种高碳钒钛灰铸铁及制造方法、车辆制动盘及制造方法。
【背景技术】
[0002]制动盘是汽车刹车系统的重要组成部分，是汽车安全行驶的重要保障。近年来，随着我国道路交通的迅猛发展，汽车逐步向高速、重载、轻质等方向发展，这对汽车制动系统性能提出了更高的要求。
[0003]现在，汽车制动盘的材料一般都是采用普通的灰铸铁和低合金铸铁两类。由于普通灰铸铁的材料强度、硬度较低，易出现磨损严重或热疲劳裂纹情况，已不能满足现状汽车高负荷、高速度的要求。低合金铸铁主要是在普通铸铁中添加了 N1、Mo等贵金属合金元素，虽然能满足高强度的要求，但生产成本高。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术的问题，本发明实施提供了一种成本低且强度高的高碳钒钛灰铸铁及制造方法，由该高碳钒钛灰铸铁制成的车辆制动盘及制造方法。所述技术方案如下:
[0005]一种高碳钒钛灰铸铁，按照重量百分比计算，其包括:3.8~4.2%的碳、0.4~0.8%的硅、0.4~0.8%的锰、0.15~0.25%的钒、0.10~0.25%的钛、≤0.25%的铬，余量为铁和其它杂质；且所述高碳钒钛灰铸铁中的珠光体含量为95%以上、A型石墨含量为80%以上。
[0006]优选地，所述其它杂质包括磷和硫，且所述硫的含量< 0.1 %、所述磷的含量< 0.1%。
[0007]优选地，所述高碳钒钛灰铸铁的碳当量CE = C+l/3(Si+P))，且所述碳当量CE为
4.00~4.6 ;其中，C表示所述高碳钒钛灰铸铁中碳的含量，Si表示所述高碳钒钛灰铸铁中硫的含量，P表示所述高碳f凡钛灰铸铁中磷的含量。
[0008]一种高碳钒钛灰铸铁的制造方法，其用于制备上述权利要求1至3中任一项所述的高碳钒钛灰铸铁，包括如下步骤=Sldf 40-45重量份的钒钛生铁、28-35重量份的废钢及25-32重量份的回炉料组成的原始物料投入中频感应炉中熔炼得到铁水；S2，在浇包中加入0.1~0.15%的75SiFe，再将步骤SI中的铁水在所述浇包中孕育；S3，步骤S2中孕育完成的铁水浇铸后即可形成所述高碳钒钛灰铸铁。
[0009]优选地，所述步骤SI包括:S11，将25-32重量份的回炉料投入中频感应炉中，再从中频感应炉的炉底加入1.7-2.0%的增碳剂；S12，再将40-45重量份的钒钛生铁及28-35重量份的废钢投入所述中频感应炉并开始熔炼；S13，熔炼至原始物料融化30-40分钟后，再过热8-13分钟，然后再依次加入0.5-0.7%的锰铁、0.07-0.15%的铬铁、0.08-0.15%的钛铁进行成分调质，使得调质后铁水的碳当量为4.00~4.25。
[0010]优选地，经过所述步骤S13调质后的铁水中各化学成分的重量配比为3.8~
4.2%的碳，0.4~0.8%的硅，0.4~0.8%的锰，0.15~0.25%的钒，0.10~0.25%的钛，(0.25%的铬，余量为铁和其它杂质。
[0011]优选地，所述步骤SI中，还加入了所述原始物料的总重量的1.0~1.5%的石灰石，且所述石灰石的粒度为30~50mm。
[0012]优选地，所述步骤SI中加入的75SiFe的粒度为0.5~2.0mm。
[0013]一种车辆制动盘，其由上述高碳钒钛灰铸铁浇铸而成。
[0014]一种车辆制动盘的制造方法，包括如下步骤:步骤a，将上述权利要求1至3中任一项所述的高碳钒钛灰铸铁熔炼成铁水；步骤b，在浇包中加入步骤a中铁水重量的0.1~0.2%的75SiFe，再将步骤a中的铁水倒入浇包中进行孕育；步骤C，铁水在步骤b孕育完成后的5-8分钟内倒入制动盘的砂型腔内开始浇铸，且浇铸温度为1370~1400°C。
[0015]本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
[0016]本发明的高碳钒钛灰铸铁及制造方法、车辆制动盘及制造方法通过低价丰富的钒钛生体作为原始物料；且V和Ti可以使高碳钒钛灰铸铁组织中的石墨和基体得到显著细化，并同时分别与碳极易形成显微硬度极高的硬化相VC和TiC，提高了硬度。此外，高碳钒钛灰铸铁组织中的珠光体含量为95%以上，提高了抗拉强度和硬度等力学性能，且A型石墨含量为80%以上,提闻了耐磨性和耐热性。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0018]本发明实施提供了一种高碳钒钛灰铸铁，按照重量百分比计算，其包括:3.8~
4.2% 的 C(碳)、0.4 ~0.8% 的 Si (硅)、0.4 ~0.8% 的 Mn (锰)、0.15 ~0.25% 的 V(钒)、0.10~0.25%的Ti (钛)、< 0.25%的Cr (铬)，余量为Fe (铁)和其它杂质；其中，上述高碳钒钛灰铸铁中的珠光体含量为95%以上、A型石墨含量为80%以上。
[0019]上述其它杂质包括P (磷)和S (硫)，其中，S会使高碳钒钛灰铸铁产生热裂倾向；P会使高碳钒钛灰铸铁有冷裂倾向。按照重量百分比计算，本发明高碳钒钛灰铸铁的S含量(0.1%、P 含量≤ 0.1%ο
[0020]上述的C和Si都是强烈促进石墨化的元素，即是:高碳钒钛灰铸铁中C和Si的含量闻，其石墨数量就多。石墨能提闻闻碳I凡钦灰铸铁的耐磨性和耐热性，因此为了保证高碳钒钛灰铸铁中的石墨数量，高碳钒钛灰铸铁中就需要一定的碳当量CE，其中CE =C+l/3(Si+P))，C表示高碳钒钛灰铸铁中碳的含量，Si表示高碳钒钛灰铸铁中硫的含量，P表示高碳钒钛灰铸铁中磷的含量。但CE过高会造成高碳钒钛灰铸铁组织中的珠光体数量不足，CE过低又会造成高碳钒钛灰铸铁组织中的石墨量不足；因此，优选的，本发明高碳钒钛灰铸铁的碳当量CE为4.00~4.6。
[0021]本发明高碳钒钛灰铸铁中只有成本较低的V、Ti及普通金属元素，降低了成本；且V和Ti可以使高碳钒钛灰铸铁组织中的石墨和基体得到显著细化，并同时分别与碳极易形成显微硬度极高的硬化相VC和TiC，提高了硬度。此外，高碳钒钛灰铸铁组织中的珠光体含量为95%以上，提高了抗拉强度和硬度等力学性能，且A型石墨含量为80%以上，提高了耐磨性和耐热性。
[0022]结合下面的试验来验证本发明高碳钒钛灰铸铁的性能:
[0023]将3份重量百分比含量不同的上述高碳钒钛灰铸铁分别置于中频感应炉内升温熔炼，且熔炼温度控制为1530°C，以保证熔体的纯净度。熔炼完成后得到的铁水分别经过孕育完成之后浇铸成Φ 30 X 300的试样棒(按照GB9439-88标准)。
[0024]为了方便对比，表1列出了上述3个试样棒及普通不加钒钛的灰铸铁HT300制成的试棒的化学成分；其中样号1-3为本发明的高碳钒钛灰铸铁；样号4为普通不加钒钛的灰铸铁HT300制成的试棒。
[0025]表1试样棒的化学成分
[0026]
【权利要求】
1.一种高碳钒钛灰铸铁，其特征在于，按照重量百分比计算，其包括:3.8~4.2%的碳、0.4~0.8%的硅、0.4~0.8%的锰、0.15~0.25%的钒、0.10~0.25%的钛、≤0.25%的铬，余量为铁及其它杂质； 且所述高碳钒钛灰铸铁中的珠光体含量为95%以上、A型石墨含量为80%以上。
2.根据权利要求1所述的高碳钒钛灰铸铁，其特征在于，所述其它杂质包括磷和硫，且所述硫的含量< 0.1 %、所述磷的含量< 0.1%。
3.根据权利要求1所述的高碳钒钛灰铸铁，其特征在于，所述高碳钒钛灰铸铁的碳当量CE = C+1/3 (Si+P))，且所述碳当量CE为4.00~4.6 ;其中，C表示所述高碳钒钛灰铸铁中碳的含量，Si表示所述高碳I凡钛灰铸铁中硫的含量，P表示所述高碳钥;钛灰铸铁中磷的含量。
4.一种高碳钒钛灰铸铁的制造方法，其特征在于，其用于制备上述权利要求1至3中任一项所述的高碳f凡钛灰铸铁，包括如下步骤: SI，将40-45重量份的钒钛生铁、28-35重量份的废钢及25-32重量份的回炉料组成的原始物料投入中频感应炉中熔炼得到铁水； S2，在浇包中加入0.1~0.15%的75SiFe，再将步骤SI中的铁水在所述浇包中孕育； S3，步骤S2中孕育完成的铁水浇铸后即可形成所述高碳钒钛灰铸铁。
5.根据权利要求4所述的高碳钒钛灰铸铁的制造方法，其特征在于，所述步骤SI包括:Slldf 25-32重量份的回炉料投入中频感应炉中，再从中频感应炉的炉底加入1.7-2.0 %的增碳剂； S12，再将40-45重量份的钒钛生铁及28-35重量份的废钢投入所述中频感应炉并开始熔炼； S13，熔炼至原始物料融化30-40分钟后，再过热8-13分钟，然后再依次加入0.5-0.7 %的锰铁、0.07-0.15%的铬铁、0.08-0.15%的钛铁进行成分调质，使得调质后铁水的碳当量为 4.00 ~4.25。
6.根据权利要求5所述的高碳钒钛灰铸铁的制造方法，其特征在于，经过所述步骤S13调质后的铁水中各化学成分的重量配比为3.8~4.2%的碳，0.4~0.8%的硅，0.4~0.8%的锰，0.15~0.25%的钒，0.10~0.25%的钛，≤0.25%的铬，余量为铁和其它杂质。
7.根据权利要求4所述的高碳钒钛灰铸铁的制造方法，其特征在于，所述步骤SI中，还加入了所述原始物料的总重量的1.0~1.5%的石灰石或冰晶石，且所述石灰石或冰晶石的粒度为30~50mm。
8.根据权利要求4所述的钒钛铸铁汽车制动盘，其特征在于，所述步骤SI中加入的75SiFe的粒度为0.5~2.0mm。
9.一种车辆制动盘，其特征在于，其由上述权利要求1至3中任一项所述的高碳钒钛灰铸铁烧铸而成。
10.一种车辆制动盘的制造方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤a，将上述权利要求1至3中任一项所述的高碳钒钛灰铸铁熔炼成铁水； 步骤b，在浇包中加入步骤a中铁水重量的0.1~0.2%的75SiFe，再将步骤a中的铁水倒入浇包中进行孕育； 步骤C，铁水在步骤b孕育完成后的5-8分钟内倒入制动盘的砂型腔内开始浇铸，且浇铸温度为1370~ 1400°C。
【文档编号】C22C37/10GK104073712SQ201410320124
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】陈国
申请人:四川省富邦钒钛制动鼓有限公司