一种高硬度抗热衰的汽车制动盘及其制备方法与应用与流程

本发明属于汽车配件技术领域，特别涉及一种高硬度抗热衰的汽车制动盘及其制备方法与应用。

背景技术：

制动盘是汽车上的关键零件，对汽车的行驶安全起到至关重要的作用。目前我国轿车保有量大，且产量也仍在呈上升趋势，制动盘又是易磨损件，在汽车维修后市场的消耗量也大，故对制动盘的需求量逐渐提升。本发明制动盘的研制，可以满足该零件国产化的要求，可与其他国产件相媲美，形成有力的竞争，为轿车生产及维修后市场的需求提供更大的选择空间。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高硬度抗热衰的汽车制动盘的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制得的高硬度抗热衰的汽车制动盘。

本发明再一目的在于提供上述高硬度抗热衰的汽车制动盘在汽车领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种高硬度抗热衰的汽车制动盘的制备方法，具体为以下步骤：

(1)熔炼铸造毛坯：将化学成分的重量百分比为c3.2～3.6；si1.7～2.8；mn0.5～0.9；p<0.10；s<0.18；cu0.3～1.2；cr0.05～0.38，余量为fe的原料组分经烘焙后进行熔炼，然后将熔炼所得熔融铁液浇注在铸模内得到铸铁毛坯，再将铸铁毛坯进行退火处理；

(2)制动盘加工：采用同一机床对步骤(1)所得铸铁毛坯进行车削和磨削，即得到高硬度抗热衰的汽车制动盘。

步骤(1)所述烘焙是为消除原料中的结晶水，温度为300℃以上；优选为300～500℃。

步骤(1)所述熔炼为将原料在中频无芯感应电炉中进行熔炼，熔炼的温度为1320～1450℃，时间为40～60min。优选地，所述熔炼的温度为1380℃，时间为50min。

步骤(1)所述熔炼过程中，在出铁时，依次在中频无芯感应电炉加入铬铁、紫铜、锰铁、硅铁合金。

步骤(1)所述铸铁毛坯退火处理的温度为400～550℃，时间为2～4h；优选地，所述退火处理的温度为550℃，时间为3h。

步骤(2)所述铸铁毛坯的两个工作面的平行度小于0.015mm。

由上述方法得到的一种高硬度抗热衰的汽车制动盘。

所述高硬度抗热衰的汽车制动盘在汽车领域中的应用。

本发明的通过合理的合金元素配比、熔炼铸造方式和机械加工方法，获得预期元素组成的合金灰铸铁材料，该材料具有较好的强度、耐磨性、耐热性和减震性能，且铸造性能较好，可使制动盘具有一定的抗拉强度和耐磨性。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明制动盘采用煤粉砂铸模。其铸模透气性好，可有效防止气孔化学粘砂，使铸件表面光滑，易于保证机加工尺寸精度。

(2)本发明采用湿式造型工艺。该工艺可保证铸件表面有足够的硬度，有利于在铸件中形成片状a型石墨，片状a型石墨形态可使铸件具有良好的耐磨性、减震性和导热能力。

(3)采用c3.2～3.6；si1.7～2.8；mn0.5～0.9；p<0.10；s<0.18；cu0.3～1.2；cr0.05～0.38的材质配比，同时采用中频无芯感应电炉进行熔炼铸造，可获得较好的强度和硬度。

(4)本发明所采用的方法工艺简单高效，制备成本低，可实现批量化。

附图说明

图1为制动盘铸膜所采用的木模图。

图2为制动盘的铸造模型图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。

本发明的制动盘铸模采用木模，如图1所示。制动盘铸模采用砂箱分开模造型，模样沿分模面分开，先分别制成上半型箱和下半型箱，之后将两箱合模，如图2所示。其中，用于造型的型砂，其性能要求为：原砂含坭量尽可能小，且颗粒均匀，粒度为70～100目之间，sio2含量应大于90％，cao含量要小于0.5％；膨润土为75％钠膨润土和25％钙膨润土；湿压强度保证在50kpa～60kpa，紧实率约为40％～45％间，透气性应大于50afs。型砂的配比为：原砂30％，旧砂70％，膨润土(2.5～3.5)％，煤粉(0.8～1.5)％，水分(4.0～5.5)％。

实施例1

(1)原料按重量百分比配比如下：c3.4％；si1.76％；mn0.68％；p0.058％；s0.036％；cu0.084％；cr0.38％，余量为fe。为防止金属液偏析和出现自由渗碳体，将计算质量配比化学成分(其中生铁44％，回炉铁49.66％，废钢为6.34％)按规定破碎成粒状加入坩埚，再经高于300℃烘焙消除结晶水，出铁时依次按铬铁、紫铜、锰铁、硅铁合金顺序加入炉中，留取50wt％硅铁合金作为炉前孕育，用珍珠岩粉末覆盖金属液集渣，从而获得优质铸铁。原料在gw05—250/1j中频无芯感应电炉中进行熔炼，在1380℃左右熔炼50min。熔炼后，将熔融铁液浇注于铸模内。铸铁毛坯清砂，然后在550℃温度下经3小时低温退火，消除铸造过程中产生的热应力，热应力小毛坯不易变形，从而保证铸件机械加工时几何尺寸精度。

(2)要求制动盘的两工作面的平行度应小于0.015mm，以保证制动盘具有良好的制动效能。工件需一次装夹加工，以减少装夹误差，保证制动盘的同轴度。采用同一机床进行车削和磨削，先完成一个工作面车削、磨削，再进行另一个工作面的车削、磨削，从而保证制动盘两个工作面的平行度要求。

实施例1所得制动盘成品的性能检测

制动盘的主要性能要求为：抗拉强度达到220mpa以上；工作面的表面硬度hrb90～103；工作面的平行度小于0.015mm；基体组织珠光体大于或等于99％；a型石墨呈片状、无方向性且分布均匀，石墨尺寸等级为4～6级。

(1)抗拉强度

步骤(1)所得制动盘式样在试验机上进行拉伸试验。

试验结果：抗拉强度σb＝270mpa。符合其技术要求σb≥220mpa。

(2)制动盘的表面硬度

沿制动盘工作表面的直径方向取六个测试点进行检测。

检测结果：硬度(hrb)100、100、98、99、100、99。符合标准硬度hrb90～103的要求。

(3)制动盘的金相组织

取样部位：制动盘的工作面。

①显微组织

动盘的显微组织呈珠光体+铁素体+碳化物的形态，其中珠光体≥99％，符合金相组织要求。

②石墨形态

测得a型石墨形态呈片状、无方向性且分布均匀。符合技术要求。

测得石墨等级为4级。符合4～6级的要求。

(4)制动盘的平行度

安装面对基准面的平行度：0.010mm，符合≤0.015mm的要求。

制动盘盘面对基准面的平行度：0.010mm,符合≤0.015mm的要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。