[发明专利]一种灰铸铁材料及铸造方法和用途

说明书

本发明公开了一种灰铸铁材料及铸造方法和用途，所述灰铸铁材料的化学成分及重量百分比为：C 3.45％～3.80％，Si 1.6％～2.1％，Mn 0.5％～0.8％，S 0.05％～0.15％，Cr 0.15％～0.4％，Cu 0.4％～0.6％，Mo 0.3％～0.6％，Nb 0.05％～0.2％，Ti≤0.04％，Ni 0.05％～0.15％，RE 0.01％～0.05％，以及余量Fe。本发明所提供的灰铸铁材料，含有较高的碳含量和合金元素的含量。采用本发明所述灰铸铁材料所制得的车辆制动盘，由于材质具有较多的石墨，因此更利于制动盘的散热性能，同时使生产出的制动盘具有较低的硬度、高的抗拉强度。

技术领域

本发明涉及铸铁合金及汽车零件领域，尤其涉及一种灰铸铁材料及铸造方法和用途。

背景技术

制动系统是汽车零部件中最为关键的系统之一，是汽车安全行驶的重要保障。随着我国道路交通的迅猛发展，对汽车的安全制动性能提出了更高的要求。因此，对汽车制动盘所选用的材质的性能，包括硬度、强度等都有较高的要求。

目前，现有的汽车制动盘材质一般为普通的灰铸铁和低合金铸铁。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Ni、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。另外，如果灰铸铁材质中含碳量较少，材质硬度、抗拉性能较好，但由于石墨析出量较少，石墨长度较短，易造成制动盘在使用过程中散热性差，局部高温产生热膨胀，引起刹车抖动等问题。如果灰铸铁材质中含碳量较多，材质的硬度、强度不够，耐磨性能不好，石墨粗大在精加工后粗糙度也难以保证。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高强度低硬度灰铸铁材料及铸造工艺和应用，克服现有技术中存在的用于制动盘的灰铸铁材质导热性差、硬度及强度不够，使制动过程中出现刹车抖动或石墨粗大、表面粗糙度不合格、刹面表面质量差等问题。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种高强度低硬度灰铸铁材料，所述灰铸铁材料的化学成分的重量百分比为：C3.45％～3.80％，Si 1.6％～2.1％，Mn 0.5％～0.8％，S 0.05％～0.15％，Cr 0.15％～0.4％，Cu 0.4％～0.6％，Mo 0.3％～0.6％，Nb 0.05％～0.2％，Ti≤0.04％，Ni 0.05％～0.15％，RE 0.01％～0.05％，以及余量的Fe。

进一步地，所述灰铸铁材料的硬度为190-235HB，抗拉强度≥275Mpa，珠光体含量为90-98％，石墨A型含量≥90％，石墨长3-5级(按照GB7216-1987规定分级)，碳当量CE为3.98-4.50。

本发明第二方面提供了一种制造上述高强度低硬度灰铸铁材料的方法，包括如下步骤：

(1)将与上述所述灰铸铁的化学成分相一致的金属材料进行抛丸清理，然后加热熔炼得到铁水；

(2)将铁水进行孕育处理；

(3)浇铸：将步骤(2)孕育处理的铁水浇铸后即形成所述灰铸铁材料。

优选地，步骤(1)中所述金属材料包括铜和铁合金。

更优选地，所述铁合金包括生铁、废钢、回炉料、硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金；所述铜选自紫铜。

进一步地，所述金属材料包括以下原料组分及重量份数：生铁0～10份、废钢45～50份、回炉料45～50份、硅铁合金0.4～0.5份、锰铁合金0.25～0.35份、铬铁合金0.5～0.6份、紫铜0.4～0.5份。