CN107354372A

CN107354372A - 废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂

Info

Publication number: CN107354372A
Application number: CN201710487047.9A
Authority: CN
Inventors: 张志军
Original assignee: HUBEI JINLIN MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: HUBEI JINLIN MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2017-11-17

Abstract

本发明公开了一种利用废旧铁削及废钢生产高强度低应力制动毂，所述灰铸铁制动毂中含有的化学成分按质量百分比计为：C 2.8～3.5％、P≤0.04％、Si≤2.4％、S≤0.1％、Mn≤1％、Cr≤1％、Cu≤1％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；且同时满足：Cr+Cu+Sn≤0.8％，Si:C＝0.6～0.9，碳当量CE控制在3.8～4.0％。本发明采用废旧铁削及废钢为原料回收再利用生产高强度、低应力的制动毂，生产成本低、经济效益高。

Description

废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂

技术领域

本发明涉及一种汽车制动毂制造技术领域，更具体地，涉及一种废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂。

背景技术

制动毂是一种灰铸铁件，是汽车制动器重要组件，其结构紧凑，制动功率大，是汽车主要安保件之一，对行车安全起着举足轻重的作用。在制动毂早期生产，主要利用生铁、回炉料、焦炭等为主要原材料，在工艺上主要采用降低碳含量，提高硅碳比，孕育剂进行孕育处理，改变石墨形态，提高产品的力学性能。但随着市场的发展，汽车的重载、提速、载荷不平衡及频繁的制动等等，所带来的汽车制动毂使用寿命和安全性大幅下降，对制动毂的生产提出了更高的要求。

传统的灰铸铁件采用低碳低硅低碳当量的原则，来提高铸件的强度，但是铸件内应力大大增加，易出现裂纹及变形，铸件边角硬度高，不易切削加工，因此研发一种强度高、铸造应力小且铸造性能好的新材料显得十分必要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂，所述灰铸铁制动毂中含有的化学成分按质量百分比计为：C2.8～3.5％、P≤0.04％、Si≤2.4％、S≤0.1％、Mn≤1％、Cr≤1％、Cu≤1％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；且同时满足：Cr+Cu+Sn≤0.8％，Si:C＝0.6～0.9，碳当量CE控制在3.8～4.0％。

碳：是铸铁中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化作用以提高铸铁的强度，为使铸铁的微观组织中有较多的石墨片，以保证其具有较高的热导率，但过高的碳量会造成较高的易脆性，故为保证较高强度和较高的热导率，将碳含量控制在2.8～3.5％之间，优选3.0～3.4％。

磷：为铸铁中的有害元素，形成磷共晶体，增加脆性，本发明中严格控制P≤0.04％。

硅：在铸铁中起固溶强化作用，并能提高钢质纯净度和脱氧，但含量太高会降低铸铁的韧性，而且容易使铸铁表面产生红铁皮等表面缺陷，在孕育处理和浇铸处理时，较高的碳量和较低的硅量能保证铁水良好的流动性，本发明Si含量控制在2.4％。

硫：为铸铁中的有害元素，在铸铁中形成MnS、TiS等多种化合物，适量的硫具有改善孕育效果，促进A型石墨，本发明控制S的含量≤0.1％。

锰：可以溶入铁素体，提高铸铁的强度，还能与S形成MnS，以消除S的有害作用，同时也是重要的强韧性元素，Mn含量太高对铸件中心偏析有不利影响，有损于铸件的韧性。本发明控制Mn的含量≤1％。

铬：可以提高铸铁的强度和硬度，含量过高易增加铸型难度和形成白口化，本发明控制Cr的含量≤1％。。

铜：能增加和稳定珠光体并促进石墨化，可抵消Cr元素的增大白口的不利影响，有利于保证铁水的铸造工艺性能，同时Cu是一种导热性能较好价格低廉的金属元素，能显著提高铸铁的热疲劳性和热导性能，本发明控制Cu的含量≤1％。

锡：能促进并稳定珠光体，加入微量的Sn就可增加铸铁的激冷白口倾向；增加锡的含量可以提高铸铁的硬度，但是过高的Sn会使碳化物增多，造成脆性增大，强度下降；锡具有氧化性，能够提高铸件的抗锈蚀性能，增加使用寿命，本发明控制Sn的含量≤0.1％。

75硅铁孕育剂作为本发明第一次孕育处理剂，在铁水包内处理，可改善铁水的流动性，防止白口倾向。

硅钡钙随流孕育剂作为本发明第二次孕育处理剂，是铸铁浇铸工艺中的脱氧剂，且具有很好的脱硫、磷能力。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过对产品化学成分的调整，将碳硅的比例及碳当量进行严格控制，实现高强度低应力，其抗拉强度≥250Mpa，硬度为180～210HB，铸件内应力明显下降，消除铸件裂纹和变形；同时本发明具有较高含量的锡金属，提高了铸件的防锈性能和抗腐蚀性能。

(2)本发明将废旧铁削及废钢回收再利用生产高强度低合金化灰铸铁件-制动毂，资源回收再利用，降低了铸造生产成本，极大地缓解了企业的生存压力，经济效益高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

本发明的一种废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂，所述灰铸铁制动毂中含有的化学成分按质量百分比计为：C2.8～3.5％、P≤0.04％、Si≤2.4％、S≤0.1％、Mn≤1％、Cr≤1％、Cu≤1％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；且同时满足：Cr+Cu+Sn≤0.8％，Si:C＝0.6～0.9，碳当量CE控制在3.8～4.0％。

优选的，所述灰铸铁制动毂中含有的化学成分按质量百分比计为：C 3.0～3.4％、P≤0.02％、Si≤2.0％、S≤0.05％、Mn≤0.8％、Cr≤0.2％、Cu≤0.5％、Sn≤0.1，余量为Fe及其它不可避免的杂质。

一种如上述所述的废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂的制备方法，包括以下步骤：熔制原铁水、铁水孕育处理、浇铸；所述熔制原铁水步骤中，依次将废旧铁削及废钢经过前处理后加入中频感应炉中熔炼铁水，并分别在炉内加入合金元素，使得铁水中各化学成分的质量百分比为：C 2.8～3.5％、P≤0.04％、Si≤2.4％、S≤0.1％、Mn≤1％、Cr≤1％、Cu≤1％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；且同时满足：Cr+Cu+Sn≤0.8％，Si:C＝0.6～0.9，碳当量CE控制在3.8～4.0％；所述铁水孕育处理步骤中，将熔制的原铁水倒入浇包中，向浇包中加入75硅铁孕育剂，进行第一次孕育；其中铁水倒入浇包的出铁温度为1520～1540℃，较高的出铁温度可得到良好铸态性能的制动毂，可降低后续铁水铸型时的浇铸温度；所述浇铸步骤中，将铁水包运至浇注车中浇注制动毂，在浇注过程中，随流加入硅钡钙随流孕育剂，进行第二次孕育；其中，铁水浇入铸型的浇铸温度为1420～1480℃。

上述技术方案中，所述75硅铁孕育剂占原铁水含量0.2～0.5％。

上述技术方案中，所述硅钡钙随流孕育剂占原铁水含量0.15～0.25％。

实施例1：高强度低应力灰铸铁制动毂

制备方法：(1)熔制铁水：以废旧铁削及废钢为主要原料，在中频感应炉中熔炼铁水，并分别在炉内加入合金元素，使得铁水中各化学成分的质量百分比为：C 3.5％、P0.04％、Si 2.4％、S 0.1％、Mn≤1％、Cr 0.3％、Cu 0.5％、Sn 0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；碳当量CE控制在3.8～4.0％。(2)铁水孕育处理：将熔制的铁水倒入浇包中，向浇包底部加入75硅铁孕育剂，进行第一次孕育，其中以铁水为基准，按质量百分比计加入的75硅铁孕育剂的含量为0.5％，出铁后扒渣；其中铁水倒入浇包的出铁温度为1540℃；(3)浇铸：将铁水包运至浇注车中浇注，在浇注过程中，随流加入硅钡钙作为随流孕育剂，进行第二次孕育，以铁水为基准，按质量百分比计硅锶随流孕育剂的含量为0.25％；其中，铁水浇入铸型的浇铸温度为1420℃。

本实施例制得的薄壁灰铸铁件的抗拉强度为270Mpa，硬度为210HB，其金相组织为：A型石墨95％以上，珠光体≥98％。

实施例2：高强度低应力灰铸铁制动毂

制备方法：(1)熔制铁水：以废旧铁削及废钢为主要原料，在中频感应炉中熔炼铁水，并分别在炉内加入合金元素，使得铁水中各化学成分的质量百分比为：C 3.0％、P0.02％、Si 2.0％、S 0.05％、Mn≤0.8％、Cr≤0.2％、Cu≤0.5％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；碳当量CE控制在3.8～4.0％。(2)铁水孕育处理：将熔制的铁水倒入浇包中，向浇包底部加入75硅铁孕育剂，进行第一次孕育，其中以铁水为基准，按质量百分比计加入的75硅铁孕育剂的含量为0.2％，出铁后扒渣；其中铁水倒入浇包的出铁温度为1520℃；(3)浇铸：将铁水包运至浇注车中浇注，在浇注过程中，随流加入硅钡钙作为随流孕育剂，进行第二次孕育，以铁水为基准，按质量百分比计硅锶随流孕育剂的含量为0.15％；其中，铁水浇入铸型的浇铸温度为1480℃。

本实施例制得的薄壁灰铸铁件的抗拉强度为265Mpa，硬度为205HB，其金相组织为：A型石墨95％以上，珠光体≥98％。

实施例3：高强度低应力灰铸铁制动毂

本实施例的制备方法同实施例1，不同之处在于，铁水中各化学成分的质量百分比为：C 2.8％、P 0.01％、Si 2.2％、S 0.01％、Mn≤0.5％、Cr≤0.2％、Cu≤0.5％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；碳当量CE控制在3.8～4.0％。

本实施例制得的薄壁灰铸铁件的抗拉强度为250Mpa，硬度为180HB，其金相组织为：A型石墨95％以上，珠光体≥98％。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。

Claims

1.一种废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂，其特征在于：所述灰铸铁制动毂中含有的化学成分按质量百分比计为：C 2.8～3.5％、P≤0.04％、Si≤2.4％、S≤0.1％、Mn≤1％、Cr≤1％、Cu≤1％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；且同时满足：Cr+Cu+Sn≤0.8％，Si:C＝0.6～0.9，碳当量CE控制在3.8～4.0％。

2.如权利要求1所述的废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂，其特征在于：所述灰铸铁制动毂中含有的化学成分按质量百分比计为：C 3.0～3.4％、P≤0.02％、Si≤2.0％、S≤0.05％、Mn≤0.8％、Cr≤0.2％、Cu≤0.5％、Sn≤0.1，余量为Fe及其它不可避免的杂质。

3.一种如权利要求1～2所述的废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔制原铁水、铁水孕育处理、浇铸；

所述熔制原铁水步骤中，依次将废旧铁削及废钢经过前处理后加入中频感应炉中熔炼铁水，并分别在炉内加入合金元素，使得铁水中各化学成分的质量百分比为：C 2.8～3.5％、P≤0.04％、Si≤2.4％、S≤0.1％、Mn≤1％、Cr≤1％、Cu≤1％、Sn≤0.1％，余量为Fe及其它不可避免的杂质；且同时满足：Cr+Cu+Sn≤0.8％，Si:C＝0.6～0.9，碳当量CE控制在3.8～4.0％；

所述铁水孕育处理步骤中，将熔制的原铁水倒入浇包中，向浇包中加入75硅铁孕育剂，进行第一次孕育，出铁后扒渣；

所述浇铸步骤中，将铁水包运至浇注车中浇注制动毂，在浇注过程中，随流加入硅钡钙随流孕育剂，进行第二次孕育。

4.如权利要求3所述的废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂的制备方法，其特征在于：所述75硅铁孕育剂占原铁水含量0.2～0.5％。

5.如权利要求3所述的废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂的制备方法，其特征在于：所述硅钡钙随流孕育剂占原铁水含量0.15～0.25％。