CN107022716A - 一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，按照重量百分比的化学成分组成如下：C 3.35‑3.40%、Mn 1.60‑1.75%、Si 0.52‑0.57%、Ti 0.23‑0.27%、B 0.94‑0.98%、P ≤0.04%、S ≤0.03%、Cr 4.20‑4.35%、V 0.28‑0.34%、Tm 0.10‑0.14%、Ni 1.83‑1.87%、Mg 1.12‑1.16%、Sr 0.54‑0.59%、Eu 0.04‑0.09%，余量为Fe。本发明还公开了所述高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法。本发明制备的汽车制动鼓合金材料具有良好的强度和耐磨性能，该材料制备的汽车制动鼓在使用过程中不易出现磨损，大大延长了汽车制动鼓的使用寿命，有利于提高汽车的安全性能。

Description

一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体是一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料及其制备方法。
背景技术
制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势制动力的部件。汽车制动器除各种缓速装置以外，几乎都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦产生制动力矩的摩擦制动器。目前，各类汽车广泛采用的摩擦制动器根据旋转元件的不同可分为鼓式和盘式两大类。它们之间的区别在于：鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，以其圆柱内表面为工作表面；盘式制动器摩擦副中的旋转元件为圆盘状的制动盘，以其两端面为工作表面。制动鼓是鼓式制动器的摩擦偶件。它作用于汽车前后轮毂，不仅是影响汽车的制动性能，而且也影响着车轮的平衡度，同时对汽车的安全性能起到保障作用。随着我国物流、交通运输业的快速发展，汽车正在向高速和高性能方向发展，为保证机动车的行驶安全性能要求，因此对其制动鼓材料和制备工艺提出了更高的工艺和性能要求。灰铸铁是制动鼓常用的材料，随着时代的发展，市场对制动鼓材料的性能提出越来越高的要求，现有的灰铸铁材料的强度及耐磨性能逐渐无法满足市场要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，按照重量百分比的化学成分组成如下：C3.35-3.40%、Mn 1.60-1.75%、Si 0.52-0.57%、Ti 0.23-0.27%、B 0.94-0.98%、P ≤0.04%、S≤0.03%、Cr 4.20-4.35%、V 0.28-0.34%、Tm 0.10-0.14%、Ni 1.83-1.87%、Mg 1.12-1.16%、Sr 0.54-0.59%、Eu 0.04-0.09%，余量为Fe。
作为本发明进一步的方案：按照重量百分比的化学成分组成如下：C 3.36-3.39%、Mn 1.63-1.72%、Si 0.53-0.56%、Ti 0.24-0.26%、B 0.95-0.97%、P ≤0.03%、S ≤0.02%、Cr4.26-4.32%、V 0.29-0.33%、Tm 0.11-0.13%、Ni 1.84-1.86%、Mg 1.13-1.15%、Sr 0.55-0.58%、Eu 0.05-0.08%，余量为Fe。
作为本发明再进一步的方案：按照重量百分比的化学成分组成如下：C 3.37%、Mn1.69%、Si 0.54%、Ti 0.25%、B 0.96%、P 0.02%、S 0.15%、Cr 4.29%、V 0.31%、Tm 0.12%、Ni1.85%、Mg 1.14%、Sr 0.56%、Eu 0.07%，余量为Fe。
所述高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量百分比称取各组分，将除硼粉、钒铁和铕粉外的其他组分投入至真空感应炉中，在氮气氛围下进行熔炼，完全熔化后获得铁液；
2）将铁液升温至1570-1575℃，加入硼粉和钒铁；
3）当铁液温度降至1515-1520℃时，将铁液出炉至浇包内，铕粉预先放入浇包内；
4）将铁液温度降至1470-1480℃时，将铁液浇入铸型内，铸件保温5-8小时后开箱清理打磨；
5）将打磨后的铸件升温至1070-1080℃，保温4-5h，然后出炉空冷至210-230℃，再入炉升温至350-360℃进行回火处理，保温6-8h，出炉空冷至室温，即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的汽车制动鼓合金材料具有良好的强度和耐磨性能，其强度和耐磨性能超过现有的汽车制动鼓常用材料灰铸铁，采用本发明汽车制动鼓合金材料制备的汽车制动鼓在使用过程中不易出现磨损，大大延长了汽车制动鼓的使用寿命，有利于提高汽车的安全性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，按照重量百分比的化学成分组成如下：C3.35%、Mn 1.60%、Si 0.52%、Ti 0.23%、B 0.94%、P 0.01%、S 0.01%、Cr 4.20%、V 0.28%、Tm0.10%、Ni 1.83%、Mg 1.12%、Sr 0.54%、Eu 0.04%，余量为Fe。
本实施例中，所述高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量百分比称取各组分，将除硼粉、钒铁和铕粉外的其他组分投入至真空感应炉中，在氮气氛围下进行熔炼，完全熔化后获得铁液；
2）将铁液升温至1570℃，加入硼粉和钒铁；
3）当铁液温度降至1515℃时，将铁液出炉至浇包内，铕粉预先放入浇包内；
4）将铁液温度降至1470℃时，将铁液浇入铸型内，铸件保温5小时后开箱清理打磨；
5）将打磨后的铸件升温至1070℃，保温4h，然后出炉空冷至210℃，再入炉升温至350℃进行回火处理，保温6h，出炉空冷至室温，即可。
实施例2
一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，按照重量百分比的化学成分组成如下：C3.36%、Mn 1.63%、Si 0.53%、Ti 0.26%、B 0.97%、P 0.02%、S 0.02%、Cr 4.26%、V 0.29%、Tm0.11%、Ni 1.86%、Mg 1.15%、Sr 0.58%、Eu 0.05%，余量为Fe。
本实施例中，所述高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量百分比称取各组分，将除硼粉、钒铁和铕粉外的其他组分投入至真空感应炉中，在氮气氛围下进行熔炼，完全熔化后获得铁液；
2）将铁液升温至1572℃，加入硼粉和钒铁；
3）当铁液温度降至1515℃时，将铁液出炉至浇包内，铕粉预先放入浇包内；
4）将铁液温度降至1475℃时，将铁液浇入铸型内，铸件保温6小时后开箱清理打磨；
5）将打磨后的铸件升温至1072℃，保温4.5h，然后出炉空冷至215℃，再入炉升温至355℃进行回火处理，保温6.5h，出炉空冷至室温，即可。
实施例3
一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，按照重量百分比的化学成分组成如下：C3.37%、Mn 1.69%、Si 0.54%、Ti 0.25%、B 0.96%、P 0.02%、S 0.15%、Cr 4.29%、V 0.31%、Tm0.12%、Ni 1.85%、Mg 1.14%、Sr 0.56%、Eu 0.07%，余量为Fe。
本实施例中，所述高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量百分比称取各组分，将除硼粉、钒铁和铕粉外的其他组分投入至真空感应炉中，在氮气氛围下进行熔炼，完全熔化后获得铁液；
2）将铁液升温至1573℃，加入硼粉和钒铁；
3）当铁液温度降至1518℃时，将铁液出炉至浇包内，铕粉预先放入浇包内；
4）将铁液温度降至1475℃时，将铁液浇入铸型内，铸件保温7小时后开箱清理打磨；
5）将打磨后的铸件升温至1075℃，保温4.5h，然后出炉空冷至220℃，再入炉升温至355℃进行回火处理，保温7h，出炉空冷至室温，即可。
实施例4
一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，按照重量百分比的化学成分组成如下：C3.39%、Mn 1.72%、Si 0.56%、Ti 0.24%、B 0.95%、P 0.02%、S 0.01%、Cr 4.32%、V 0.33%、Tm0.13%、Ni 1.84%、Mg 1.13%、Sr 0.55%、Eu 0.08%，余量为Fe。
本实施例中，所述高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量百分比称取各组分，将除硼粉、钒铁和铕粉外的其他组分投入至真空感应炉中，在氮气氛围下进行熔炼，完全熔化后获得铁液；
2）将铁液升温至1575℃，加入硼粉和钒铁；
3）当铁液温度降至1516℃时，将铁液出炉至浇包内，铕粉预先放入浇包内；
4）将铁液温度降至1475℃时，将铁液浇入铸型内，铸件保温6.5小时后开箱清理打磨；
5）将打磨后的铸件升温至1078℃，保温5h，然后出炉空冷至220℃，再入炉升温至360℃进行回火处理，保温7.5h，出炉空冷至室温，即可。
实施例5
一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，按照重量百分比的化学成分组成如下：C3.40%、Mn 1.75%、Si 0.57%、Ti 0.27%、B 0.98%、P 0.04%、S 0.03%、Cr 4.35%、V 0.34%、Tm0.14%、Ni 1.87%、Mg 1.16%、Sr 0.59%、Eu 0.09%，余量为Fe。
本实施例中，所述高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法，步骤如下：
1）按照重量百分比称取各组分，将除硼粉、钒铁和铕粉外的其他组分投入至真空感应炉中，在氮气氛围下进行熔炼，完全熔化后获得铁液；
2）将铁液升温至1575℃，加入硼粉和钒铁；
3）当铁液温度降至1520℃时，将铁液出炉至浇包内，铕粉预先放入浇包内；
4）将铁液温度降至1480℃时，将铁液浇入铸型内，铸件保温8小时后开箱清理打磨；
5）将打磨后的铸件升温至1080℃，保温5h，然后出炉空冷至230℃，再入炉升温至360℃进行回火处理，保温8h，出炉空冷至室温，即可。
对本发明实施例1-5所制备的汽车制动鼓合金材料进行性能检测，结果结果如下。
表1性能检测结果表
项目 硬度/HB 抗弯强度/Mpa
实施例1 295 1072
实施例2 302 1069
实施例3 304 1085
实施例4 293 1087
实施例5 301 1076
从上表可以看出，本发明制备的汽车制动鼓合金材料具有良好的硬度和抗弯强度。
在实验室磨损条件下(采用MLS-225湿砂半自由三体磨料磨损试验机，它利用转动的橡胶轮带动与水混合的矿砂对金属材料磨损，磨料是1200克水+1600克60-80目石英砂，载荷160N，本发明汽车制动鼓合金材料的磨损失重比灰铸铁降低42%以上。
本发明制备的汽车制动鼓合金材料具有良好的强度和耐磨性能，其强度和耐磨性能超过现有的汽车制动鼓常用材料灰铸铁，采用本发明汽车制动鼓合金材料制备的汽车制动鼓在使用过程中不易出现磨损，大大延长了汽车制动鼓的使用寿命，有利于提高汽车的安全性能。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，其特征在于，按照重量百分比的化学成分组成如下：C 3.35-3.40%、Mn 1.60-1.75%、Si 0.52-0.57%、Ti 0.23-0.27%、B 0.94-0.98%、P ≤0.04%、S ≤0.03%、Cr 4.20-4.35%、V 0.28-0.34%、Tm 0.10-0.14%、Ni 1.83-1.87%、Mg1.12-1.16%、Sr 0.54-0.59%、Eu 0.04-0.09%，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，其特征在于，按照重量百分比的化学成分组成如下：C 3.36-3.39%、Mn 1.63-1.72%、Si 0.53-0.56%、Ti 0.24-0.26%、B 0.95-0.97%、P ≤0.03%、S ≤0.02%、Cr 4.26-4.32%、V 0.29-0.33%、Tm 0.11-0.13%、Ni 1.84-1.86%、Mg 1.13-1.15%、Sr 0.55-0.58%、Eu 0.05-0.08%，余量为Fe。
3.根据权利要求2所述的高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料，其特征在于，按照重量百分比的化学成分组成如下：C 3.37%、Mn 1.69%、Si 0.54%、Ti 0.25%、B 0.96%、P 0.02%、S0.15%、Cr 4.29%、V 0.31%、Tm 0.12%、Ni 1.85%、Mg 1.14%、Sr 0.56%、Eu 0.07%，余量为Fe。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高强度耐磨的汽车制动鼓合金材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按照重量百分比称取各组分，将除硼粉、钒铁和铕粉外的其他组分投入至真空感应炉中，在氮气氛围下进行熔炼，完全熔化后获得铁液；
2）将铁液升温至1570-1575℃，加入硼粉和钒铁；
3）当铁液温度降至1515-1520℃时，将铁液出炉至浇包内，铕粉预先放入浇包内；
4）将铁液温度降至1470-1480℃时，将铁液浇入铸型内，铸件保温5-8小时后开箱清理打磨；
5）将打磨后的铸件升温至1070-1080℃，保温4-5h，然后出炉空冷至210-230℃，再入炉升温至350-360℃进行回火处理，保温6-8h，出炉空冷至室温，即可。
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