CN103088263A - 一种刹车盘及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刹车盘，包括如下重量份数的组分：废钢40～70份、回炉料30～60份、锰铁0.2～0.8份、铬铁0.2～0.6份、硅铁0.5～2份、钼铁0.1～0.4份、铜0.5～0.6份。本发明还涉及一种刹车盘的制备方法，制备步骤为：1）在废钢和回炉料中加入增碳剂的90%，熔化，得到前期铁水；2）在前期铁水中依次加入锰铁、铬铁、硅铁、钼铁、铜及剩余的10%的增碳剂，加热后保温，得到后期铁水，再加入75硅铁孕育剂，再依次进行浇注、凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘。在本发明刹车盘中，石墨含量高、基体组织中珠光体含量达到98%以上，具有导热性能好、热疲劳强度高、加工性能好的优点。

Description

一种刹车盘及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种刹车盘及其制备方法，尤其是涉及一种高碳刹车盘及其制备方法，属于机械包装领域。

背景技术

刹车目前有盘刹和鼓刹，老一些的车很多都是前盘后鼓的。现在的车很多前后都是盘刹的。因为盘刹较鼓刹的散热好，在高速制动状态下，不容易产生热衰退，所以其高速制动效果好。但在低速冷闸时，制动效果不如鼓刹。价格比鼓刹贵。所以现在很多中高级轿车采用全盘刹，而普通轿车采用前盘后鼓，而相对低速，且需要制动力大的卡车、巴士，仍采用鼓刹。

盘刹的刹车盘就是一个圆的盘子，车子行进时它也转动。制动卡钳用来两片夹住刹车盘而产生制动力。它相对旋转的刹车盘是固定的。踩刹车时就是它夹住刹车盘起到减速或者停车的作用。

刹车盘片用来制动，其制动力来源于制动钳。通常来说一般的制动钳都是固定内侧制动活塞泵所在部分，外侧是一个卡钳式的结构。内侧制动片固定在活塞泵上，外侧制动片固定在卡钳外部。活塞通过制动油管过来的压力推动内侧制动片，同时通过反作用力拉动卡钳，使外侧制动片向里.两者同时压向制动盘，通过制动盘和内外制动片的摩擦产生制动力。这个过程中，推动活塞是靠制动液，也就是液压油。

刹车盘在刹车过程中瞬间产生极高热量，该热量被刹车盘吸收后表面温度迅速升高，因此材质导热性能要好，便于将热量迅速导出。但是，一般刹车盘导热性能差，热疲劳强度低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导热性能好、热疲劳强度高、加工性能好的刹车盘及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种刹车盘，包括如下重量份数的组分：废钢40～70份、回炉料30～60份、锰铁0.2～0.8份、铬铁0.2～0.6份、硅铁0.5～2份、钼铁0.1～0.4份、铜0.5～0.6份。

本发明的有益效果是：在本发明刹车盘中，石墨含量高、基体组织中珠光体含量达到98％以上，具有导热性能好、热疲劳强度高、加工性能好、可靠的安全性及舒适性等优点。

所述珠光体是指奥氏体(奥氏体是碳溶解在γ-Fe中的间隙固溶体)发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体，得名自其珍珠般(pearl-like)的光泽。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也称片状珠光体。用符号P表示，含碳量为ωc＝0.77％。在珠光体中铁素体占88％，渗碳体占12％，由于铁素体的数量大大多于渗碳体，所以铁素体层片要比渗碳体厚得多。在球化退火条件下，珠光体中的渗碳体也可呈粒状，这样的珠光体称为粒状珠光体。

珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强韧性较好，其抗拉强度为750～900MPa，180～280HBS，伸长率为20～25％，冲击功为24～32J。力学性能介于铁素体与渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好σb＝770MPa，180HBS，δ＝20％～35％，AKU＝24～32J。

所述废钢是指，钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料(如切边、切头等)以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料，成分为钢的叫废钢；成分为生铁的叫废铁，统称废钢。目前世界每年产生的废钢总量为3～4亿吨，约占钢总产量的45～50％，其中85～90％用作炼钢原料，10～15％用于铸造、炼铁和再生钢材。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述刹车盘，包括的重量份数的组分的优选值为：废钢50～60份、回炉料40～50份、锰铁0.3～0.6份、铬铁0.3～0.5份、硅铁1～1.5份、钼铁0.15～0.4份、铜0.5～0.6份。

进一步，所述刹车盘，包括的重量份数的组分的最佳值为：废钢55份、回炉料45份、锰铁0.3份、铬铁0.3份、硅铁1份、钼铁0.2份、铜0.5份。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：

一种刹车盘的制备方法，具体制备步骤如下：

1)在重量份数为40～70份的废钢和重量份数为30～60份的回炉料中加入重量份数为1～2份的增碳剂的90％，一起熔化，得到前期铁水。

对其进行光谱分析，使刹车盘的成分满足以下要求：

碳3.6～3.9％

硅1.6～2.1％

锰0.4～1.0％

硫、磷≤0.1％

Cr0.2％～0.35％

Mo0.05％～0.2％

Cu0.5％～0.6％。

2)根据分析结果，在步骤1)得到的前期铁水中依次加入重量份数为0.2～0.8份的锰铁、重量份数为0.2～0.6份的铬铁、重量份数为0.5～2份的硅铁、重量份数为0.1～0.4份的钼铁、重量份数为0.5～0.6份的铜及步骤1)中的剩余10％的增碳剂，加热后保温，至所述增碳剂完全溶解，得到后期铁水，再加入75硅铁孕育剂，再依次进行浇注、凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘；

其中所述75硅铁孕育剂的重量为所述后期铁水重量的0.3～0.5％。

进一步，在步骤1)中，所述溶化后达到的温度为1400～1480℃。

进一步，所述增碳剂为石墨电极增碳剂，所述石墨电极增碳剂的含碳量大于等于90％。

进一步，在步骤2)中，所述加热后的温度为1500～1550℃，所述保温时间为5～10分钟。

进一步，所述75硅铁孕育剂的直径为3～8mm。

进一步，在步骤2)中，所述浇注过程中加入直径为0.5～2mm的75硅铁孕育剂对所述后期铁水再进行孕育，

其中，所述直径为0.5～2mm的75硅铁孕育剂的重量为所述后期铁水重量的0.05～0.1％。

用上述制备方法得到的刹车盘的性能特征为：

摩擦系数达到0.39～0.41；

热衰退性不高于5％；

噪音频率不高于800Hz。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种刹车盘，包括如下重量份数的组分：废钢40份、回炉料60份、锰铁0.5份、铬铁0.4份、硅铁1.8份、钼铁0.15份、铜0.5份。

具体制备步骤如下：

1)在重量份数为40份的废钢和重量份数为60份的回炉料中加入重量份数为1.8份的含碳量为90％的石墨电极增碳剂，一起熔化，熔化温度达到1480℃后，得到前期铁水，对前期铁水进行光谱分析，光谱分析结果具体见表1；

2)根据分析结果，在步骤1)得到的前期铁水中依次加入重量份数为0.5份的锰铁、重量份数为0.4份的铬铁、重量份数为1.8份的硅铁、重量份数为0.15份的钼铁、重量份数为0.5份的铜及重量份数为0.2份的含碳量为90％的石墨电极增碳剂，加热至温度为1500℃，再保温5分钟，至所述增碳剂完全溶解，得到后期铁水，再加入重量为所述后期铁水重量的0.3％，直径为3mm的75硅铁孕育剂，再进行浇注，浇注过程中加入重量为所述后期铁水重量的0.05％，直径为0.5mm的75硅铁孕育剂对所述后期铁水再进行孕育；再进行凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘。

实施例2

一种刹车盘，包括如下重量份数的组分：废钢70份、回炉料30份、锰铁0.2份、铬铁0.2份、硅铁0.5份、钼铁0.1份、铜0.6份。

具体制备步骤如下：

1)在重量份数为70份的废钢和重量份数为30份的回炉料中加入重量份数为0.9份的含碳量为90％的石墨电极增碳剂，一起熔化，熔化温度达到1480℃后，得到前期铁水，对前期铁水进行光谱分析，光谱分析结果具体见表1；

2)根据分析结果，在步骤1)得到的前期铁水中依次加入重量份数为0.2份的锰铁、重量份数为0.2份的铬铁、重量份数为0.5份的硅铁、重量份数为0.1份的钼铁、重量份数为0.6份的铜及重量份数为0.1份的含碳量为92％的石墨电极增碳剂，加热至温度为1550℃，再保温10分钟，至所述增碳剂完全溶解，得到后期铁水，再加入重量为所述后期铁水重量的0.5％，直径为8mm的75硅铁孕育剂，再进行浇注，浇注过程中加入重量为所述后期铁水重量的0.1％，直径为2mm的75硅铁孕育剂对所述后期铁水再进行孕育；再进行凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘。

实施例3

一种刹车盘，包括如下重量份数的组分：废钢55份、回炉料45份、锰铁0.3份、铬铁0.3份、硅铁1份、钼铁0.2份、铜0.5份。

具体制备步骤如下：

1)在重量份数为55份的废钢和重量份数为45份的回炉料中加入重量份数为1.44份的含碳量为93％的石墨电极增碳剂，一起熔化，熔化温度达到1400℃后，得到前期铁水，对前期铁水进行光谱分析，光谱分析结果具体见表1；

2)根据分析结果，在步骤1)得到的前期铁水中依次加入重量份数为0.3份的锰铁、重量份数为0.3份的铬铁、重量份数为1份的硅铁、重量份数为0.2份的钼铁、重量份数为0.5份的铜及重量份数为0.16份的含碳量为93％的石墨电极增碳剂，加热至温度为1540℃，再保温8分钟，至所述增碳剂完全溶解，得到后期铁水，再加入重量为所述后期铁水重量的0.4％，直径为6mm的75硅铁孕育剂，再进行浇注，浇注过程中加入重量为所述后期铁水重量的0.08％，直径为1.5mm的75硅铁孕育剂对所述后期铁水再进行孕育；再进行凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘。

实施例4

一种刹车盘，包括如下重量份数的组分：废钢50份、回炉料50份、锰铁0.3份、铬铁0.3份、硅铁2份、钼铁0.4份、铜0.5份。

具体制备步骤如下：

1)在重量份数为50份的废钢和重量份数为50份的回炉料中加入重量份数为1.62份的含碳量为90％的石墨电极增碳剂，一起熔化，熔化温度达到1450℃后，得到前期铁水，对前期铁水进行光谱分析，光谱分析结果具体见表1；

2)根据分析结果，在步骤1)得到的前期铁水中依次加入重量份数为0.3份的锰铁、重量份数为0.3份的铬铁、重量份数为2份的硅铁、重量份数为0.4份的钼铁、重量份数为0.5份的铜及重量份数为0.18份的含碳量为90％的石墨电极增碳剂，加热至温度为1530℃，再保温6分钟，至所述增碳剂完全溶解，得到后期铁水，再加入重量为所述后期铁水重量的0.3％，直径为4mm的75硅铁孕育剂，再进行浇注，浇注过程中加入重量为所述后期铁水重量的0.06％，直径为1mm的75硅铁孕育剂对所述后期铁水再进行孕育；再进行凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘。

实施例5

一种刹车盘，包括如下重量份数的组分：废钢60份、回炉料40份、锰铁0.6份、铬铁0.6份、硅铁1.5份、钼铁0.2份、铜0.6份。

具体制备步骤如下：

1)在重量份数为60份的废钢和重量份数为40份的回炉料中加入重量份数为1.26份的含碳量为94％的石墨电极增碳剂，一起熔化，熔化温度达到1460℃后，得到前期铁水，对前期铁水进行光谱分析，光谱分析结果具体见表1；

2)根据分析结果，在步骤1)得到的前期铁水中依次加入重量份数为0.6份的锰铁、重量份数为0.6份的铬铁、重量份数为1.5份的硅铁、重量份数为0.2份的钼铁、重量份数为0.6份的铜及重量份数为0.14份的含碳量为94％的石墨电极增碳剂，加热至温度为1540℃，再保温9分钟，至所述增碳剂完全溶解，得到后期铁水，再加入重量为所述后期铁水重量的0.3％，直径为5mm的75硅铁孕育剂，再进行浇注，浇注过程中加入重量为所述后期铁水重量的0.1％，直径为1.6mm的75硅铁孕育剂对所述后期铁水再进行孕育；再进行凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘。

表1光谱分析结果

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种刹车盘，其特征在于，包括如下重量份数的组分：废钢40～70份、回炉料30～60份、锰铁0.2～0.8份、铬铁0.2～0.6份、硅铁0.5～2份、钼铁0.1～0.4份、铜0.5～0.6份。

2.根据权利要求1所述的刹车盘，其特征在于，包括如下重量份数的组分：废钢50～60份、回炉料40～50份、锰铁0.3～0.6份、铬铁0.3～0.5份、硅铁1～1.5份、钼铁0.15～0.4份、铜0.5～0.6份。

3.根据权利要求1所述的刹车盘，其特征在于，包括如下重量份数的组分：废钢55份、回炉料45份、锰铁0.3份、铬铁0.3份、硅铁1份、钼铁0.2份、铜0.5份。

4.一种刹车盘的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

    1）在重量份数为40～70份的废钢和重量份数为30～60份的回炉料中加入重量份数为1～2份的增碳剂的90%，一起熔化，得到前期铁水；

2）在步骤1）得到的前期铁水中依次加入重量份数为0.2～0.8份的锰铁、重量份数为0.2～0.6份的铬铁、重量份数为0.5～2份的硅铁、重量份数为0.1～0.4份的钼铁、重量份数为0.5～0.6份的铜及在步骤1）中所述增碳剂的剩余的10%，加热后保温，至所述增碳剂完全溶解，得到后期铁水，再加入75硅铁孕育剂，再依次进行浇注、凝固冷却、清理、抛丸、加工，即得到所述刹车盘；

其中所述75硅铁孕育剂的重量为所述后期铁水重量的0.3～0.5%。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）中，所述溶化后达到的温度为1400～1480℃。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述增碳剂为石墨电极增碳剂，所述石墨电极增碳剂的含碳量大于等于90%。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，所述加热后的温度为1500～1550℃，所述保温时间为5～10分钟。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述75硅铁孕育剂的直径为3～8mm。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，所述浇注过程中加入直径为0.5～2mm的75硅铁孕育剂对所述后期铁水再进行孕育，

其中，所述直径为0.5～2mm的75硅铁孕育剂的重量为所述后期铁水重量的0.05～0.1%。