CN101643813A - 一种高强度汽车制动毂及其铸件生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度汽车制动毂及其铸件生产方法，该制动毂经炉料熔炼、孕育、浇注、退火、清砂、机械加工制得，熔炼时炉料及重量比为废钢40％、回炉料60％；铁水孕育时孕育剂为锑+锶硅复合孕育剂，孕育时，锑复合孕育剂加在出铁口，其中锑的加入量不大于铁水总重量的0.05％，锶硅孕育剂的加入量为铁水总重量的0.2－0.3％。本发明不仅能获得低碳高硅的高强度灰铸铁，使汽车制动毂满足现技术要求；还可增加回炉料和废钢用量，显著降低生产成本，经实践证明本发明具有先进性和实用性。

Description

一种高强度汽车制动毂及其铸件生产方法

技术领域

本发明涉及一种高强度汽车制动毂，同时还涉及该制动毂铸件生产方法。

背景技术

随着汽车技术不断向高速、重载等方向发展，对汽车制动毂的使用寿命提出了更高的要求，在低速轻载条件下，性能表现尚好的制动毂逐渐不能满足目前的使用要求，主要表现在：(1)硬度偏低，不耐磨；(2)造成制动带出现硬质的亮点，使制动带出现凹凸不平，制动异响；(3)制动时产生热疲劳网状裂纹——龟裂，易导致制动毂断裂，使制动毂制动效果差，使用寿命大大降低，严重影响汽车行驶的安全性。

为解决上述问题，国内生产厂家采取的方法普遍是加入Cu、Cr、Mo等少量合金元素来改善汽车制动毂灰铸铁性能，本申请人经过研究试验确认，通过加入Cr、V、Ti也可获得机械性能较好的灰铸铁，该技术申请的发明专利已进入实质审查阶段。(专利申请号：200610051293.1)。

发明内容

本发明的目的是再次提供一种高强度汽车制动毂及其铸件生产方法，以进一步降低生产成本、提高汽车制动毂性能。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明所述制动毂经炉料熔炼、铁水孕育、浇注、退火、清砂、机械加工制得，该制动毂坯件熔炼时炉料为废钢、回炉料(废生铁)，其重量百分比为：废钢40％，回炉料60％；铁水孕育时使用的孕育剂为锑复合孕育剂。

所述锑复合孕育剂为锑(Sb)+锶(Sr)、硅(Si)孕育剂。

本发明所述汽车制动毂铸件生产方法包括下述步骤：炉料熔炼、铁水孕育及浇注，其中熔炼时炉料为废钢、回炉料，其重量百分比为：废钢40％，回炉料60％；铁水孕育时使用锑复合孕育剂。

锑复合孕育剂为锑(Sb)+锶(Sr)硅(Si)孕育剂

锶硅孕育剂组份及各组份重量百分比为：

锶(Sr)0.6-0.9％、硅(Si)59-62％、锰(Mn)0.15、钡(Ba)1.4-1.9％、铝(Al)∠0.15％、铼(Re)0.4-0.9％、钛(Ti)≤0.9、钙(Ca)1.8-2.8％，其余为铁。

锑加入量不大于铁水总重量的0.05％，锶硅孕育剂的加入量为铁水总重量的0.2-0.3％，孕育剂加在出铁口。

本发明采用锑复合孕育技术可提高汽车制动毂铸件强度和硬度，使产品抗拉强度高于220Mpa/mm²，布氏硬度达210HB，性能指标优于国内同类产品。尤为重要的是因本发明采用废钢为主要炉料之一，不含新生铁，因此可节约原材料费用1400元/吨，单位产品生产成本降低21.5％。

具体实施方式

本发明所述高强度汽车制动毂是经炉料熔炼、铁水孕育、浇注、退火、清砂、机械加工制得，该制动毂坯件熔炼时炉料为废钢、回炉料，其重量百分比为：废钢40％，回炉料(废生铁)60％；孕育剂选用锑复合孕育剂。

所述锑复合孕育剂为锑(Sb)+锶(Sr)硅(Si)孕育剂。

该制动毂坯件熔铸方法包括：炉料熔炼、铁水孕育、浇注，具体步骤为：

按废钢40％，回炉料(废生铁)60％备料，加入冲天炉，并在炉中加入适量熔化金属炉料的焦炭按常规工艺要求进行熔炼；在出铁口加入锑复合孕育剂进行铁水孕育后浇注。

所述锑复合孕育剂为锑+锶硅孕育剂。

锶硅孕育剂组份及各组份重量百分比按下述数值选用：

锶(Sr)0.8％、硅(Si)6 0％、锰(Mn)0.15、钡(Ba)1.7％、铝(Al)0.13％、铼(Re)0.7％、钛(Ti)0.8、钙(Ca)2.5％，其余为铁。

锑复合孕育剂中锑的加入量为铁水总重量的0.04％，锶硅孕育剂的加入量为铁水总重量的0.25％。

孕育过程中通过观察，当铁水呈红白色，铁水在孕育过程中火花增多，甚至有大量火星飞舞，前炉边沿的铁水呈透明状，随后浇注时浇冒口上的花纹(结膜时)现粗竹叶状，还有大小如青蛙卵、圆整度好的图案，布满整个视野时，表明铁水孕育效果较好，可满足使用要求。

熔炼时铁水成份主要控制指标包括碳当量CE、磷共晶度Sc、S含量.上述三个指标可以通过测定废钢和回炉料的化学元素含量，按相关公式计算得出。首先根据机械使用手册计算废料中五大元素C、Si、Mn、P、S和微量金属元素Cr、V、Ti的含量，再按公式CE＝C+1/3(Si+P)或CE＝C+1/3Si计算碳当量CE值，按Sc＝C(铸铁含碳量)/Cc(铸铁共晶点含碳量)计算磷共晶度Sc值。考虑回炉料表面有大量的铁锈，熔炼时加入的焦炭也会增硫，故以回炉料中碳含量的1.5倍数值作为铁水中S含量。

为适应本发发明熔炼要求，熔炼设备进行相应改进，抬高冲天炉排风眼，从而加长熔化带至1130-1160mm，这样可使磷共晶度远离Fe-C相图的共晶点，有利于得到高性能基体组织。

本发明采用锑复合孕育技术能够提高汽车制动毂灰铸铁强度和硬度的作用机理是：1)细化奥氏体，强烈促进、稳定及细化珠光体；2)锑能固溶在珠光体中的a-Fe中，增加基体的显微硬度，使灰铸铁的强度值显著增加，含锑铸铁的索氏体化及部分针状组织的出现也是硬度升高的一个重要原因；3)锑能改善高碳当量铁水中易出现粗大石墨的倾向，使石墨片尺寸减小、分布均匀，从而减缓了粗大石墨对基体的割裂和削减作用，使铸铁强度大幅度提高。

本发明汽车制动毂与传统生产技术的制动毂对比如下表：

从表中可以看出：本发明与传统生产技术相比其优点是：在原料中不含新生铁，完全由废钢、回炉铁熔铸灰铸铁，该技术不仅能获得低碳高硅的高强度灰铸铁，还可增加回炉料和废钢用量，显著降低生产成本，经实践证明技术具有先进性和实用性.

锑复合孕育工艺与锶硅孕育工艺效果对比如下表：

从上表可看出：由于锑复合孕育工艺的采用可使珠光体含量增加，组织细化，石墨形态改善，基体组织稳定，将灰铸铁强度提高至220Mpa/mm²以上，硬度高于HB210，产品机械性能得到较大改善，使用寿命延长。更为值得一提的是，由于锑复合孕育工艺的采用使得炉料中不含新生铁，仅原材料费用一项可节约1400元/吨，单位产品生产成本降低21.5％，可为企业创造显著的经济效益。按本发明制得的灰铸铁除用于加工制作汽车制动毂外，也可作其它铸件材料使用。

以下为采用本发明铸造方法制得的汽车制动毂铸件性能指标：

主要技术性能指标：

1、材料牌号：HT250

2、化学成分(％)

C：3.0～3.4，Si 1.5～2.2，Mn 0.5～0.9，P≤0.12，

S≤0.05，Sb≤0.05

3、抗拉强度≥250MPa/mm²

4、硬度：HB210～240

5、金相组织：珠光体含量≥95％

磷共晶含量＜1％

石墨长度：4～5级≤250mm

由此可见，本发明在大大降低汽车制动毂生产成本的同时，还提高了其性能指标，从而确保汽车制动毂满足现技术要求。

Claims (8)

1、一种高强度汽车制动毂，经炉料熔炼、孕育、浇注、退火、清砂、机械加工制得，其特征在于：该制动毂熔炼料为废钢、回炉料，其中废钢重量占40％、回炉料重量为60％；孕育时选用的孕育剂为锑复合孕育剂。

2、如权利要求1所述的高强度汽车制动毂，其特征在于：所述制动毂在铁水孕育时选用的锑复合孕育剂为锑(Sb)、+锶(Sr)硅(Si)孕育剂。

3、一种权利要求1所述汽车制动毂铸件生产方法，该方法包括以下步骤：炉料熔炼、铁水孕育、浇注成形，其特征在于：熔炼时选用的炉料为废钢、回炉料，其中废钢重量占40％、回炉料重量为60％，铁水孕育选用锑复合孕育剂。

4、如权利要求3所述的汽车制动毂铸件生产方法，其特征在于：铁水孕育时，锑复合孕育剂加在出铁口。

5、如权利要求3所述的汽车制动毂铸件生产方法，其特征在于：所述锑复合孕育剂为锑(Sb)+锶(Sr)硅(Si)孕育剂。

6、如权利要求5所述汽车制动毂铸件生产方法，其特征在于：锶(Sr)硅(Si)孕育剂组份及各组份重量百分比为：

锶(Sr)0.6-0.9％、硅(Si)59-62％、锰(Mn)0.15、钡(Ba)1.4-1.9％、铝(Al)∠0.15％、铼(Re)0.4-0.9％、钛(Ti)≤0.9、钙(Ca)1.8-2.8％，其余为铁。

7、如权利要求5所述汽车制动毂铸件生产方法，其特征在于：锑复合孕育剂加入铁水时，锑的加入量不大于铁水总重量的0.05％，锶硅孕育剂的加入量为铁水总重量的0.2-0.3％。

8、如权利要求3所述的汽车制动毂铸件生产方法，其特征在于：熔炼铸造时熔化带为1130-1160mm。