[发明专利]一种钒钛灰铸铁制动鼓及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造金属材料领域，涉及一种汽车用高强度高耐磨性钒钛铸铁制动鼓制造技术，具体为一种钒钛灰铸铁制动鼓的制备方法。 

背景技术

汽车制动鼓在热疲劳和磨损条件下使用，因此，要求制动鼓材质具有良好的耐热疲劳性能和耐磨性能。汽车制动鼓普遍采用高强度灰铸铁生产，其材质发展方向为高导热性和高强度。一般通过提高含碳量和改善石墨形态提高导热性，通过加入合金元素提高强度。普通铸铁制动鼓材质牌号为HT250，含碳量3.2-3.5％，加入0.3-0.6％铜、铬合金化处理，要求A型石墨为主，珠光体95％以上，强度大于250MPa。 

铸铁制动鼓生产工艺流程包括：配料、熔炼、孕育处理、浇注、打箱、清理、机加工、检验、包装。 

普通铸铁制动鼓抗热疲劳性差，其失效形式一般为热疲劳裂纹扩展导致开裂。抗热疲劳性能取决于导热性和强度，即导热性和强度越高，抗热疲劳性越好。改善抗热疲劳性可从两方面采取措施，一是提高含碳量以形成更多石墨和改善石墨形态，从而提高导热性；二是通过合金化等方法提高强度。由于增加含碳量会显著降低强度，因此，为兼顾导热性和强度，需将碳控制在合适范围内。为提高强度，常用Ni、Cr、Mo、Cu等元素合金化。目前，采用最多的是加Cr、Cu，Cr价格便宜，提高强度效果好，但加入量不能过多，否则使材质变脆，Cu相比Ni、Mo价格便宜，且属于石墨化元素，对石墨形态有利，成为常用提高强度的合金化元素。Ni、Mo价格昂贵，较少使用。普通铸铁制动鼓耐热疲劳性 和耐磨性差，使用寿命低，且需加入贵重合金，制造成本高。 

钒钛在铸铁中以固溶、析出相和块状化合物形式存在，具有细化石墨改善石墨形态分布和细化强化基体提高强度和耐磨性的作用。钒钛在铸铁中形成弥散分布的细小颗粒状高硬度碳氮化钒和碳氮化钛(VC—HV2800、TiC—3300)，对提高耐磨性发挥重要作用。钒钛铸铁的组织特点是在强韧化的基体上弥散分布着极高硬度的细小质点，使其具有耐磨性好且磨损均匀的特性。钒钛通过提高铸铁常温和高温强度来提高其耐热疲劳性，且钒钛提高铸铁高温强度的效果更为显著。与普通铸铁制动鼓加入贵重合金提高强度不同，本发明钒钛铸铁制动鼓采用价格便宜的钒钛生铁为原料，利用钒钛生铁带入的钒钛元素合金化，不但合金化效果好，而且生产成本低。因此，本发明钒钛铸铁制动鼓较普通铸铁制动鼓具有更高的耐热疲劳性和耐磨性，使用寿命更高，且具有成本优势。 

国内曾有过钒钛铸铁制动鼓研究和生产先例，攀钢大修厂曾经生产过钒钛铸铁制动鼓，但其成分中含有0.3％的钼，成本高，采用冷型覆砂造型工艺，工艺复杂，且未能大批量生产。专利“高强度汽车制动轮毂铸造配方及工艺”(申请号：200610051293.1)所述制动轮毂成分中含铬0.5～0.8％，钒0.05～0.09％，钛0.05～0.09％，虽属于钒钛铸铁制动鼓，但以铬为主要合金元素，成分范围与本发明有显著差异，且未见批量生产。 

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供成本低廉，通过钒钛独特合金化作用，提高铸铁制动鼓的耐热疲劳性和耐磨性，从而提高铸铁制动鼓的使用寿命的一种钒钛灰铸铁制动鼓的制备方法。 

本发明的技术方案为： 

一种钒钛灰铸铁制动鼓其组分按质量百分比计为：C：3.2～3.6％，Si：1.6～1.9％，Mn:0.6～0.9％，P≤0.10％，S：0.07～0.12％，V：0.15～0.20％，Ti：0.07～0.12％，Cr：0.25～0.35％，余量为Fe及其它不可避免的杂质。 

所述的钒钛灰铸铁制动鼓的抗拉强度为280～320MPa，硬度为HB200～220，其金相组织为：A型石墨85％以上，石墨长度3～5级，珠光体≥98％，碳化物+磷共晶≤2％。 

一种钒钛灰铸铁制动鼓的制备方法，包括以下步骤：