CN112210711A - 一种多合金tmm-r-01制动盘材质、其制备方法及其用途 - Google Patents
一种多合金tmm-r-01制动盘材质、其制备方法及其用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种多合金TMM‑R‑01制动盘材质、其制备方法及其用途,该制动盘材质包括如下重量百分比的组分:C:3.0‑3.4Wt.%;Si:1.8‑1.95Wt.%;Mn:0.7‑0.9Wt.%;Cr:0.3‑0.45Wt.%;Cu:0.5‑0.8Wt.%;Mo:0.3‑0.4Wt.%;Ce:3.6‑4.0Wt.%;其他金属组分:小于0.3Wt.%。在各组分的协同作用并通过特定的工艺,包括各步骤特定的升温程序、降温程序、加料顺序和热处理程序等,使得制备得到的制动盘材质耐热性能显著增加,同时改善其他性能,包括制动盘材质的耐磨性和强度等,具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域,具体涉及一种多合金TMM-R-01制动盘材质、其制备方法及其用途。
背景技术
制动盘即刹车盘,是一个金属圆盘;制动盘多用合金钢制造并固定在车轮上,随车轮转动,车辆行驶过程中,踩踏刹车时,制动卡钳夹住制动盘,从而实现减速或者停车。由于在使用过程中,制动盘频繁摩擦,需要承受较大的摩擦力;且摩擦过程中存在明显发热,也需要制动盘具有较好的耐热性能。因此,提供一种用于制动盘的合金材质,以便增强制动盘的耐磨性、耐热性和强度,就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明目的在于提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质、其制备方法及其用途,以提高制动盘的耐磨性、耐热性和强度。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明提供了一种多合金TMM-R-01制动盘材质,包括如下重量百分比的组分:
C:3.0-3.4Wt.%;Si:1.8-1.95Wt.%;Mn:0.7-0.9Wt.%;Cr:0.3-0.45Wt.%;
Cu:0.5-0.8Wt.%;Mo:0.3-0.4Wt.%;Ce:3.6-4.0Wt.%;
其他金属组分:小于0.3Wt.%。
进一步地,所述其他金属组分及重量百分比包括:
S:0-0.12Wt.%;P:0-0.1Wt.%;Ni:0-0.05Wt.%;Ti:0-0.03Wt.%。
进一步地,包括如下重量百分比的组分:
C:3.2Wt.%;Si:1.9Wt.%;Mn:0.8Wt.%;Cr:0.4Wt.%;
Cu:0.65Wt.%;Mo:0.35Wt.%;Ce:3.8Wt.%;
S:0.08Wt.%;P:0.06Wt.%;Ni:0.03Wt.%;Ti:0.02Wt.%。
本发明还提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,包括以下步骤:
S1:将C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce按预设比例混合后熔炼,然后混砂,将混好的型砂依次经过造型、制芯、合箱后形成浇注包;
S2:对所述浇注包进行浇注处理,并得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
进一步地,在步骤S1中,C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce的用量比例为:C:3.0-3.4Wt.%;Si:1.8-1.95Wt.%;Mn:0.7-0.9Wt.%;Cr:0.3-0.45Wt.%;Cu:0.5-0.8Wt.%;Mo:0.3-0.4Wt.%;Ce:3.6-4.0Wt.%。
进一步地,在步骤S1中,C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce的用量比例为:C:3.2Wt.%;Si:1.9Wt.%;Mn:0.8Wt.%;Cr:0.4Wt.%;Cu:0.65Wt.%;Mo:0.35Wt.%;Ce:3.8Wt.%。
进一步地,在步骤S2中,浇注温度为1310-1420℃,出炉温度为1600-1650℃。
进一步地,在步骤S2中,浇注时间为10-16秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟。
本发明还提供一种上述的多合金TMM-R-01制动盘材质在汽车制动产品中的应用。
本发明提供的技术方案,具有如下的有益效果:本发明提供的多合金TMM-R-01制动盘材质在各组分的协同作用并通过特定的工艺,包括各步骤特定的升温程序、降温程序、加料顺序和热处理程序等,使得制备得到的制动盘材质耐热性能显著增加,同时改善其他性能,包括制动盘材质的耐磨性和强度等,具有很好的应用前景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只是作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
制备本发明多合金TMM-R-01制动盘材质的各原料组分在生产时可按照相应的比例增大或减少,如大规模生产可以千克或以吨为单位,小规模生产也可以克为单位,重量可以增大或减小,但各组成之间的质量配比比例不变。
本发明提供了一种多合金TMM-R-01制动盘材质,包括如下重量百分比的组分:C:3.0-3.4Wt.%;Si:1.8-1.95Wt.%;Mn:0.7-0.9Wt.%;Cr:0.3-0.45Wt.%;Cu:0.5-0.8Wt.%;Mo:0.3-0.4Wt.%;Ce:3.6-4.0Wt.%;其他金属组分:小于0.3Wt.%。
其中,其他金属组分包括S、P、Ni和Ti等,为了保证材质的耐热性和耐磨性,所述其他金属组分及重量百分比包括:S:0-0.12Wt.%;P:0-0.1Wt.%;Ni:0-0.05Wt.%;Ti:0-0.03Wt.%。
优选地,在实际产品中,多合金TMM-R-01制动盘材质包括如下重量百分比的组分:C:3.2Wt.%;Si:1.9Wt.%;Mn:0.8Wt.%;Cr:0.4Wt.%;Cu:0.65Wt.%;Mo:0.35Wt.%;Ce:3.8Wt.%;S:0.08Wt.%;P:0.06Wt.%;Ni:0.03Wt.%;Ti:0.02Wt.%。此时,其他金属组分的类型和重量百分比可以与前述相同。
进一步地,本发明还提供一种制备方法用于制备上述多合金TMM-R-01制动盘材质,该方法包括以下步骤:
S1:将C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce按预设比例混合后熔炼.然后混砂,将混好的型砂砂依次经过造型、制芯、合箱后形成浇注包;其中,C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce的用量比例为:C:3.0-3.4Wt.%;Si:1.8-1.95Wt.%;Mn:0.7-0.9Wt.%;Cr:0.3-0.45Wt.%;Cu:0.5-0.8Wt.%;Mo:0.3-0.4Wt.%;Ce:3.6-4.0Wt.%。
优选地,步骤S1中C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce的用量比例为:C:3.2Wt.%;Si:1.9Wt.%;Mn:0.8Wt.%;Cr:0.4Wt.%;Cu:0.65Wt.%;Mo:0.35Wt.%;Ce:3.8Wt.%。
S2:对所述浇注包进行浇注处理,并得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。具体地,当步骤S1中C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce的用量比例为:C:3.2Wt.%;Si:1.9Wt.%;Mn:0.8Wt.%;Cr:0.4Wt.%;Cu:0.65Wt.%;Mo:0.35Wt.%;Ce:3.8Wt.%时,浇注时间为10-16秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟。
该产品的加工流程为现有技术,如下:
熔炼:车间采用中频感应电炉熔炼;
砂处理:采用先进的高速逆流转子混砂机混制型砂和芯砂。铸件落砂采用惯性震动落砂机,旧砂经过皮带输送机、磁选、斗式提升机输送到贮砂斗,经过筛分冷却后加一部分新砂、粘土粉粘结剂、水自动称量加到高速混砂机内混制型砂,组成自动化砂处理生产线;
造型:采用KW静压造型生产线进行潮模粘土砂造型工艺,砂型由定位装置将其放到开式铸工输送环上机械合箱;
浇注:将熔化并按前述比例调质好的铁水,利用重力浇注浇注在砂模中;
敞箱:待铸件冷却后,将砂箱敞开后,取出铸件;
清理:采用吊钩链式抛丸清理机,铸件经过高速铁丸抛打除掉铸件粘砂;
铸件落砂去掉浇冒口及废铸件返回熔化工步炉料场,配入生铁、废钢、石灰石和焦炭(冲天炉)经过称量后由加料机加入炉内熔化完成生产铸件工艺循环。
更进一步地,本发明还提供一种上述的多合金TMM-R-01制动盘材质在汽车制动产品中的应用,以便满足汽车制动产品,例如制动盘的耐热性、耐磨性和强度等产品参数。
下面结合具体实施例对本发明提供的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,包括如下步骤。
将3.2Wt.%的C、1.9Wt.%的Si、0.8Wt.%的Mn、0.4Wt.%的Cr、0.65Wt.%Cu、0.35Wt.%的Mo和3.8Wt.%的Ce充分混合;设定浇注温度为1310℃,出炉温度为1600℃,浇注时间为10秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟,以得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
实施例2
本实施例提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,包括如下步骤。
将3.0Wt.%的C、1.8Wt.%的Si、0.7Wt.%的Mn、0.3Wt.%的Cr、0.5Wt.%Cu、0.3Wt.%的Mo和3.6Wt.%的Ce充分混合;设定浇注温度为1350℃,出炉温度为1610℃,浇注时间为12秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟,以得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
实施例3
本实施例提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,包括如下步骤。
将3.1Wt.%的C、1.85Wt.%的Si、0.75Wt.%的Mn、0.35Wt.%的Cr、0.6Wt.%Cu、0.33Wt.%的Mo和3.7Wt.%的Ce充分混合;设定浇注温度为1330℃,出炉温度为1630℃,浇注时间为15秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟,以得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
实施例4
本实施例提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,包括如下步骤。
将3.3Wt.%的C、1.9Wt.%的Si、0.8Wt.%的Mn、0.4Wt.%的Cr、0.7Wt.%Cu、0.38Wt.%的Mo和3.8Wt.%的Ce充分混合;设定浇注温度为1325℃,出炉温度为1640℃,浇注时间为16秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟,以得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
实施例5
本实施例提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,包括如下步骤。
将3.4Wt.%的C、1.9Wt.%的Si、0.8Wt.%的Mn、0.4Wt.%的Cr、0.7Wt.%Cu、0.34Wt.%的Mo和3.8Wt.%的Ce充分混合;设定浇注温度为1400℃,出炉温度为1650℃,浇注时间为16秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟,以得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
实施例6
本实施例提供一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,包括如下步骤。
将3.4Wt.%的C、1.95Wt.%的Si、0.9Wt.%的Mn、0.45Wt.%的Cr、0.8Wt.%Cu、0.34Wt.%的Mo和4.0Wt.%的Ce充分混合;设定浇注温度为1410℃,出炉温度为1640℃,浇注时间为15秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟,以得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
对比例1
本对比例提供一种制动盘材质的制备方法,包括如下步骤:
S1:将5Wt.%的C、1Wt.%的Si、0.5Wt.%的Mn、0.45Wt.%的Cr、0.8Wt.%Cu、0.34Wt.%的Mo和4.0Wt.%的Ce充分混合;设定浇铸温度为600℃,模具温度为300℃,并通过铸造生成具有状珠光体基体的白口铸铁;
S2:设定随炉加热至650℃,经8h缓慢升温至680℃,强制冷却,冷却速度大于30℃/min;
设定随炉加热至450℃,经15h缓慢升温至480℃,强制冷却,冷却速度应大于30℃/min,得到制动盘材质。
对比例2
本对比例提供一种制动盘材质的制备方法,包括如下步骤:
S1:将4Wt.%的C、2Wt.%的Si、0.5Wt.%的Mn、0.45Wt.%的Cr、0.8Wt.%Cu、0.34Wt.%的Mo和4.0Wt.%的Ce充分混合;设定浇铸温度为600℃,模具温度为300℃,并通过铸造生成具有状珠光体基体的白口铸铁;
S2:设定随炉加热至650℃,经8h缓慢升温至680℃,强制冷却,冷却速度大于30℃/min;
设定随炉加热至450℃,经15h缓慢升温至480℃,强制冷却,冷却速度应大于30℃/min,得到制动盘材质。
对比例3
本对比例提供一种制动盘材质的制备方法,包括如下步骤:
S1:将2Wt.%的C、4Wt.%的Si、0.5Wt.%的Mn、0.45Wt.%的Cr、0.8Wt.%Cu、0.34Wt.%的Mo和4.0Wt.%的Ce充分混合;设定浇铸温度为600℃,模具温度为300℃,并通过铸造生成具有状珠光体基体的白口铸铁;
S2:设定随炉加热至650℃,经8h缓慢升温至680℃,强制冷却,冷却速度大于30℃/min;
设定随炉加热至450℃,经15h缓慢升温至480℃,强制冷却,冷却速度应大于30℃/min,得到制动盘材质。
将本发明实施例1至实施例6制备得到的制动盘材质,通过试验来系统评价其效果,并以对比例1至对比例3制备得到制动盘材质作为对照。
1、耐热性能
将本发明实施例1至实施例6、对比例1至对比例3制备得到制动盘材质进行耐热性能测定,测试方法:将样品放至高温的烘箱中,烘箱温度分别为(100℃、120℃、140℃、150℃、160℃),放置1小时后取出,反复放置50次,观测样品表面,如有变黄或收缩明显或烧焦的情况则为不合格;如稍有变黄或稍收缩或稍有烧焦的情况则为轻微不合格,否则为合格。测试得到的结果如下表1所示,表中数据。
表1耐热性能测定结果
2、拉伸强度、抗冲击强度和耐磨性
将本发明实施例1至实施例6、对比例1至对比例3制备得到制动盘材质进行拉伸强度、抗冲击强度和耐磨性的测定。相关强度性能和耐磨性采用的测定方法为行业内通用的方法,其中拉伸强度、抗冲击强度是以实施例1的结果为100%,其他组的结果为相对于实施例1结果的计算比值,具体结果如下表2所示。
表2拉伸强度、抗冲击强度和耐磨性能测定结果
由上述结果可知,本发明提供的多合金TMM-R-01制动盘材质在各组分的协同作用并通过特定的工艺,包括各步骤特定的升温程序、降温程序、加料顺序和热处理程序等,使得制备得到的制动盘材质耐热性能显著增加,同时改善其他性能,包括制动盘材质的耐磨性和强度等,具有很好的应用前景。同时,本发明公开的多合金TMM-R-01制动盘材质制备方法,解决了现有车辆制动盘存在的使用寿命短、易磨损、易热裂的问题,其通过精确定义材质中的各元素含量,在生产配料过程中做到精确配比、熔化加料过程中严格依照规定的加料顺序,控制出炉温度、浇注温度、孕育方式、孕育量及型腔内保温时间,以实现制动盘综合性能最佳化的目标。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中,除非另有规定,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的保护范围当中。
Claims (9)
1.一种多合金TMM-R-01制动盘材质,其特征在于,包括如下重量百分比的组分:
C:3.0-3.4Wt.%;Si:1.8-1.95Wt.%;Mn:0.7-0.9Wt.%;Cr:0.3-0.45Wt.%;
Cu:0.5-0.8Wt.%;Mo:0.3-0.4Wt.%;Ce:3.6-4.0Wt.%;
其他金属组分:小于0.3Wt.%。
2.根据权利要求1所述的多合金TMM-R-01制动盘材质,其特征在于,所述其他金属组分及重量百分比包括:
S:0-0.12Wt.%;P:0-0.1Wt.%;Ni:0-0.05Wt.%;Ti:0-0.03Wt.%。
3.根据权利要求2所述的多合金TMM-R-01制动盘材质,其特征在于,包括如下重量百分比的组分:
C:3.2Wt.%;Si:1.9Wt.%;Mn:0.8Wt.%;Cr:0.4Wt.%;
Cu:0.65Wt.%;Mo:0.35Wt.%;Ce:3.8Wt.%;
S:0.08Wt.%;P:0.06Wt.%;Ni:0.03Wt.%;Ti:0.02Wt.%。
4.一种多合金TMM-R-01制动盘材质的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce按预设比配料熔炼然后混砂,将混好的型砂依次经过造型、制芯、合箱后形成浇注包;
S2:对所述浇注包进行浇注处理,并得到细片状珠光体体积占比大于或等于95%的制动盘材质。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce的用量比例为:C:3.0-3.4Wt.%;Si:1.8-1.95Wt.%;Mn:0.7-0.9Wt.%;Cr:0.3-0.45Wt.%;Cu:0.5-0.8Wt.%;Mo:0.3-0.4Wt.%;Ce:3.6-4.0Wt.%。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,C、Si、Mn、Cr、Cu、Mo和Ce的用量比例为:C:3.2Wt.%;Si:1.9Wt.%;Mn:0.8Wt.%;Cr:0.4Wt.%;Cu:0.65Wt.%;Mo:0.35Wt.%;Ce:3.8Wt.%。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,浇注温度为1310-1420℃,出炉温度为1600-1650℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,浇注时间为10-16秒,浇注后的型内冷却时间为40分钟。
9.权利要求1-3任一项所述的多合金TMM-R-01制动盘材质在汽车制动产品中的应用。
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Denomination of invention: A multi alloy TMM-R-01 brake disc material, its preparation method, and its use Effective date of registration: 20230417 Granted publication date: 20211116 Pledgee: Chaoyang Bank Co.,Ltd. Kazuo Branch Pledgor: TRAILERMASTER CSV. Inc. Registration number: Y2023210000078 |
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