CN1303243C - 用于盘式制动器制动盘的不锈钢 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造盘式制动器制动盘的马氏体不锈钢，包括：(质量百分比)C： 0.04—0.10%， Si：最多1.0%， Mn：0.1—2.0%，P： 最多0.04%， S： 最多0.01%， Cr：大于11.5到13.5%，Al：最多0.1%， N： 最多0.04%， Cu：0—1.0%，Ni：0—1.0%， Ti：0—0.03%还包括如下一种或多种：Nb：0.01—0.08%，和V：0.05—0.5%，并且，通过如下公式所表示的GP值至少为50(%)：GP(%)＝700C(%)+800N(%)+20Ni(%)+10[Cu(%)+Mn(%)]-6.2Cr(%)-9.2Si(%)-9.3Mo(%)-14V(%)-74.4Ti(%)-37.2Al(%)+63.2。

Description

用于盘式制动器制动盘的不锈钢
本发明专利申请是申请号为01137007.6的专利申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及一种适用于制造盘式制动器制动盘的马氏体不锈钢。由该种钢制成的盘式制动器制动盘能在由于在制动过程中所产生热的影响而使表面温度达到500-550摄氏度的恶劣环境下稳定地工作，同时保持住良好的硬度、韧性和抗腐蚀性。该种钢同样能在大范围的保温温度和冷却速度下进行生产。
尤其是，本发明提供了一种马氏体不锈钢，能用来形成甚至当钢以小于空气冷却的冷却速度淬火时仍具有良好性能的盘式制动器制动盘。
现有技术的描述
在过去，马氏体不锈钢，例如SUS403，410或者420型等具有可调整到HRC30-45硬度的“13％Cr钢”，用作摩托车的盘式制动器制动盘(以下，用来表示成分比例的百分比是指质量百分比)。
盘式制动器制动盘的硬度调整到上述范围的原因是，如果盘式制动器制动盘的硬度太低，就不能获得盘式制动器制动盘所需的耐磨性；而如果由于仅考虑耐磨性而使盘式制动器制动盘的硬度太高，该硬度将会对制动稳定性有不利的影响。
这样，盘式制动器制动盘的材料需要在淬火后具有一个指定的硬度，但是同时，该材料同样需要具有良好的性能，例如抗腐蚀性、韧性和淬火后硬度的稳定性以及类似性能。这里稳定性是指不考虑冷却速度的变化时，钢获得一定硬度水平的能力。
稳定性非常重要，因为盘式制动器制动盘的表面会由于制动过程中所产生热而承受500摄氏度甚至更高的高温。在这种温度下，盘式制动器制动盘表面和盘式制动器制动盘和制动衬片之间的反应，或者是盘式制动器制动盘表面和周围气氛之间的氧化反应会成为一个问题，另外，也会发生例如制动盘软化的材料性能变化的趋势，或者抗腐蚀性能降低的变化趋势。
盘式制动器制动盘需要高度的平直度。因此，近几年，为了使淬火过程中的应变最小化，需要利用小于空气冷却速度的冷却温度来进行淬火，这样能有效影响平直度。
为了提高生产率，通常通过在盘式制动器制动盘顶部相互堆积很多盘式制动器制动盘来进行淬火处理。以这种方式进行的淬火处理同样能降低冷却速度。
然而，盘式制动器制动盘的传统材料，其抗腐蚀性和韧性在低速淬火过程中会退化。
日本公开但尚未审查的专利Hei 10-152760公开了一种具有盘式制动器制动盘所需性能的材料。该材料是一种马氏体不锈钢，为了扩展淬火的温度范围并且抑制制动过程中产生的热所引起的软化，该材料包含0.5％-2.5％的铜。这种钢具有良好的抗软化性能，这样调整到具有硬度约HRC35的材料在600摄氏度下处理10分钟时，其硬度会降低到小于10，这就在制动过程引发了回火。
然而，该公开的专利并未考虑抗腐蚀性能在生产盘式制动器制动盘的淬火过程中会由于缓冷或者由于回火软化而降低，这一点在一定程度上会在使用中发生(由于制动过程中温度升高)，因此上述钢仍需要在这些性能上进行改进。
日本公开且经审查的专利Hei 3-79426公开了一种保证抗腐蚀性能的技术，该技术添加0.05％-0.5％的钼同时将铬含量降低到10.0％-11.5％，如果需要可添加0.04％-0.1％的铌作为一个方案来提高盘式制动器制动盘的马氏体不锈钢的抗腐蚀性能。
钼以添加的方式提高了不锈钢的抗腐蚀性能。它比铬更不容易形成碳化物，因此添加该元素钼以便防止由于碳化物的析出而导致抗腐蚀性能的退化。然而，钼很昂贵，因此日本公开且经审查的专利Hei 3-79426所公开的马氏体不锈钢从成本角度考虑并不合乎需要。
因此，为了使盘式制动器制动盘具有更高的稳定性，仍然需要进一步提高制成盘式制动器制动盘的钢的性能稳定性。
如上所述，在盘式制动器制动盘的传统材料中，如果为了减少应变，或者为了允许在淬火过程中使大数量的盘式制动器制动盘相互在顶部堆积以便提高生产率，而以较慢的速度进行淬火，这时钢的抗腐蚀性能和韧性会降低。由于钢在使用时所承受的高温(有时是在制动过程中)，因而很容易发生材料性能的退化(硬度降低、抗腐蚀性能退化)，因此传统的材料在所获得的盘式制动器制动盘的稳定性方面具有很多问题。
发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种用于制成盘式制动器制动盘的经济型钢，该种钢具有淬火后令人满意的硬度、韧性和抗腐蚀性能，同时在使用时(有时是在制动过程中)的高温下其材料性能几乎不会变化(硬度降低、抗腐蚀性能退化)，并且能在大范围的均热温度和淬火冷却速度下进行生产。
本发明的另一目的是提供一种由上述钢制成的盘式制动器制动盘，以及安装有这种盘式制动器制动盘的车辆。
本发明的发明人研究了由具有不同碳含量的铬为13％的马氏体不锈钢所制成的冷轧钢板，在例如从900-1050摄氏度范围内的一个温度开始冷却进行淬火，并且在200-600摄氏度范围内进行回火后的硬度、抗腐蚀性能和韧性，结果他们发现：
(a)当淬火时冷却速度下降到对应于空气冷却的每秒钟5摄氏度的速度以下时，该种钢如此淬火后的抗腐蚀性能得到降低。当钢的碳含量增加时这种抗腐蚀性能的降低更加明显。
(b)当冷却速度减小到每秒钟0.5摄氏度时，如果该种钢的碳含量减小到0.1％或更小，则相比具有相对较高碳含量的材料而言能获得相当好的一个抗腐蚀性能。虽然如此，但是该种钢的抗腐蚀性能并没有提高到空气冷却时的材料性能水平。
(c)如果该种钢的铬含量大于11.5％，同时添加最小数量的铌和钒，并且调整该种钢内的碳、氮、镍、铜、锰、铬、硅、钼、钒、钛和铝的总含量，则淬火时以每秒钟0.5摄氏度的逐渐冷却速度而获得的抗腐蚀性能得到了明显的提高。
为了说明在淬火时缓冷所实现的良好抗腐蚀性能的稳定性的效果，需要进行控制，以便使高温下的结构具有较高的奥氏体比例。为了实现该目的，需要调整碳、氮、镍、铜、锰、铬、硅、钼、钒、钛和铝的总含量。尤其是，需要调整钢的成分，以便使通过如下公式所得到的GP值至少50(％)：
GP(％)＝700C(％)+800N(％)+20Ni(％)+10[Cu(％)+Mn(％)]-6.2Cr(％)-9.2Si(％)-9.3Mo(％)-14V(％)-74.4Ti(％)-37.2Al(％)+63.2
(d)该种钢的韧性当淬火后硬度降低时很容易得到提高。为了保证较高的韧性并在逐渐冷却淬火后维持住硬度，有利地添加铌和钒，用于控制铬的碳氮化合物的析出，并且用于调整化学成分，由此使GP具有至少为50(％)的值。
(e)化学成分经过以上方式调整的淬火钢，相比传统钢可以很好地抵抗在500-550摄氏度的回火软化，同时在该温度范围内硬度和抗腐蚀性能降低得非常小。
本发明是根据这些发现而完成的。根据本发明的一个方面，用于制造盘式制动器制动盘的马氏体不锈钢包括：(质量百分比)
C：     0.04-0.10％，    Si：    最多1.0％，     Mn：    0.1-2.0％，
P：     最多0.04％，     S：     最多0.01％，    Cr：    大于11.5到13.5％，
Al：    最多0.1％，      N：     最多0.04％，    Cu：    0-1.0％，
Ni：    0-1.0％，        Ti：    0-0.03％
还包括如下一种或多种：
Nb：0.01-0.08％，和V：0.05-0.5％，
并且，通过如下公式所表示的GP值至少为50(％)：
GP(％)＝700C(％)+800N(％)+20Ni(％)+10[Cu(％)+Mn(％)]-6.2Cr(％)-9.2Si(％)-9.3Mo(％)-14V(％)-74.4Ti(％)-37.2Al(％)+63.2
上述钢还可包括钼(Mo)：0.05-1.0％。
另外，上述钢还可包括总数量在0.0003到0.005％的硼(B)、钙(Ca)和镁(Mg)中的至少一种，和/或总数量在0.003到0.05％的镧(La)、铈(Ce)和钇(Y)中的至少一种。
根据本发明的钢并不限于使用于特殊类型的盘式制动器制动盘。在本发明的实施例中，将描述到上述钢制成的自行车的盘式制动器制动盘。可利用本发明的盘式制动器制动盘的其它实施例例如有摩托车、汽车和山地车。
附图的简要说明
图1为本发明一个实施例中的盘式制动器制动盘的一个平面图；
图2为本发明一个实施例中的具有形状略微不同的盘式制动器制动盘的一个平面图。
最佳实施例的描述
以下将描述对本发明钢的各种成分进行上述范围限定的原因和这些成分的作用。
(a)碳(C)
添加碳是为了提高钢的强度。钢需要包含至少0.04％的碳以便保证盘式制动器制动盘材料所需的强度。然而，如果添加太多的碳，钢的抗腐蚀性能将会恶化，并且如果碳的含量超过0.10％，淬火时冷却速度降低，铬的碳氮化合物会在晶界析出，而不可能保证所需的抗腐蚀性能。相应地，碳的含量设定在0.04-0.10％，最好在0.05-0.09％。
(b)硅(Si)
硅是使钢脱氧的重要元素，但是当硅的脱氧是完全由铝完成的时，则不需要添加硅。添加太多的硅会使得由于形成δ铁素体或者固溶强化而使钢的韧性降低，因此硅的含量设置为最多1％。硅的含量最好是限制在0.50％以下。
(c)锰(Mn)
锰是与钢脱氧有关的重要元素。它同样促进了高温下奥氏体的形成并且提高了淬透性。为了实现这些目的，需要将锰的含量设置在至少0.1％。但是，过多添加锰会提高硫化物杂质在水溶液环境中的溶解度，从而降低钢的抗腐蚀性，因此锰的上限设置在2.0％。最好在0.25-1.60％。
(d)磷(P)
磷是降低钢韧性的杂质，因此其含量最好尽可能少。在通常环境下，磷的含量限定成至多0.04％。
(e)硫(S)
硫是降低钢的热加工性、抗腐蚀性和韧性的杂质，因此其含量最好尽可能少。在通常环境下，硫的含量限定成至多0.01％。
(f)铬(Cr)
铬是维持不锈钢抗腐蚀性的重要成分。即使不添加昂贵的钼，也需要保证铬的含量大于11.5％，以便获得盘式制动器制动盘材料所需的抗腐蚀性。另一方面，大数量的铬促使δ铁素体析出并且引起钢的脆化，因此考虑到成本以及抑制脆化，铬的上限设定为13.5％。
(g)铝(Al)
铝是可选择的元素。可以有意添加铝来使钢脱氧。然而，铝在接近0.1％时其进行脱氧的能力达到饱和，因此铝的含量设定为最多0.1％。
(h)氮(N)
氮与碳一起在钢淬火后提高了钢的硬度。通过调整碳和氮的总量，淬火后的硬度能得到控制。然而，如果添加过多的氮，钢的韧性会降低，因此氮的含量设定为至多0.04％。
(i)铜(Cu)
铜对提高钢的抗腐蚀性和强度有附加影响，因此，可以根据需要添加铜。如果铜的含量大于1.0％，成本会增加，因此铜的含量限定为0-1.0％。
(j)镍(Ni)
镍对提高抗腐蚀性和韧性具有影响，因此可以根据需要进行添加。然而，如果镍的含量超过1.0％，结果会出现所不希望的成本增加。因此镍的含量限定在0-1.0％。
(k)钛(Ti)
钛与氮、碳具有很强的亲合力。它可以根据需要进行添加，以便通过形成细小的碳氮化合物控制微观结构并且增加韧性。如果钛的含量超过0.03％，会形成粗大的氮化钛(TiN)，韧性显著降低，钢的硬度也同样降低。因此，钛的含量设置为0-0.03％。
(l)铌(Nb)和钒(V)
在本发明中添加铌和钒中的一种或者全部添加对于保证盘式制动器制动盘材料所需的抗腐蚀性能是很重要的。铌和钒与氮、碳具有很强的亲合力。当盘式制动器制动盘材料淬火后，铌和钒在冷却阶段在奥氏体晶界偏析，因此它们的析出会通过铌、钒与氮、碳之间的吸引作用而使碳化铬的晶界析出减速。结果就抑制了由于铬消耗所导致的抗腐蚀性能降低，本发明甚至在较慢的冷却速度下也能保证所需的抗腐蚀性能。
通过各种实验的结果，本发明的发明人发现在所含有的δ铁素体超过一预定数量的钢中并不希望出现铌和钒的上述效果。
也就是，上述GP值被调整到至少为50(％)，在这种条件下，通过添加数量至少为0.01％的铌和数量至少为0.05％的钒中的至少一种，能够抑制铬的碳氮化合物析出，同时保证获得良好的抗腐蚀性能。
另一方面，如果铌或钒的数量超过一个预定值，铌的碳氮化合物或钒的碳氮化合物会析出，并在淬火时的均热温度下粗化，从而导致钢韧性的降低和淬火后硬度的降低。
在碳和氮(C+N)的含量偏高和淬火温度接近1000摄氏度的情况下，淬火后硬度开始降低时铌的含量接近0.08％。碳和氮(C+N)的含量偏低的情况下，淬火后硬度开始降低时铌的含量大于0.1％，但添加大数量的铌会使钢的成本增加。因此，铌的含量设定在0.01-0.08％。
如果钒的添加数量超过0.5％，钢的韧性会减小。因此，钒的含量限定在0.05-0.5％。
如上所述，铌和钒具有相同的效果，但是钒比铌有更高的融解性，同时钒对抑制铬的碳氮化合物的析出速度的影响要比铌小。因此，通过使钒的含量大于铌的含量，能显示出提高抗腐蚀性能的效果。
(m)GP
GP用如下公式表示：
GP(％)＝700C(％)+800N(％)+20Ni(％)+10[Cu(％)+Mn(％)]-6.2Cr(％)-9.2Si(％)-9.3Mo(％)-14V(％)-74.4Ti(％)-37.2Al(％)+63.2
GP是一个指数，定性地表明本发明钢在高温下奥氏体相的比例。通过使得GP至少为50(％)，并由此提高奥氏体相的比例，就可能在一个淬火钢中保证所需的抗腐蚀性能和韧性。如果GP小于50(％)，δ铁素体的数量会增加，在淬火时当冷却速度减慢时，钢的抗腐蚀性能会由于通过在晶界析出碳化铬而形成的铬消耗层而降低，同时韧性也降低。
(n)Mo
钼在提高不锈钢的抗腐蚀性能和回火稳定性的方面特别有效。在本发明的钢中，抗腐蚀性能和回火稳定性通过添加钼而得到进一步提高。
为了通过添加钼改善抗腐蚀性能和回火稳定性，钼的含量必须至少0.05％。考虑到盘式制动器制动盘所允许的成本，钼含量的上限最好为1.0％。
相应地，在添加钼时，其含量限定在0.05-1.0％，但是为了保证通过添加钼而获得显著的效果，因此钼的含量最好至少0.1％。
(o)B、Ca、Mg、La、Ce和Y
为了提高本发明钢的热加工性，最好添加硼、钙、镁、镧、铈和钇中的一种或几种。硼、钙和镁的总量最好在0.0003到0.005％，镧、铈和钇的总量最好在0.003到0.05％。
在炼钢过程中会不可避免地混杂进氧(O)，由此降低了钢的韧性，因此必须通过使用硅或和铝或类似物进行脱氧以便尽可能地降低氧的含量。氧的含量最好减小到0.006％或者更小。如果氧含量减小到这个范围，根据本发明的钢将能显示出完全满足盘式制动器制动盘韧性的材料。
接下来，通过以下实例对本发明进行更具体的描述，这些描述仅仅是例举并不是用于限制本发明的范围。
实施例1
首先，具有如表1所示成分的不锈钢是在高频真空感应炉中制备，铸出重达25千克的圆锭。
                                                                           表1
钢                                                                                                   化学成份(质量百分比) GP值
  C   Si   Mn   P   S   Cu   Ni   Cr   Mo   Ti   V   Nb   Al   O   N   B   Ca   Mg   La   Ce   Y
  本发明   1   0.07   0.30   0.80   0.025   0.001   0.01   0.25   12.2   -   0.001   0.01   0.035   0.001   0.003   0.015   -   -   -   -   -   -   58.8
  2   0.07   0.31   0.74   0.021   0.001   0.35   0.30   12.1   -   0.002   0.06   0.036   0.001   0.002   0.011   -   -   -   -   -   -   59.8
  3   0.06   0.35   0.82   0.025   0.004   0.01   0.20   1.8   -   0.001   0.21   0.001   0.015   0.004   0.017   -   -   -   -   -   -   54.1
  4   0.05   0.26   1.54   0.018   0.001   0.01   0.10   2.3   -   0.002   0.01   0.025   0.002   0.002   0.035   -   -   -   -   -   -   64.8
  5   0.09   0.45   0.60   0.013   0.002   0.01   0.05   11.8   -   0.002   0.04   0.028   0.002   0.003   0.028   -   -   -   -   -   -   78.2
  6   0.08   0.02   0.25   0.020   0.005   0.35   0.85   12.2   -   0.015   0.08   0.035   0.031   0.002   0.011   -   -   -   -   -   -   72.9
  7   0.06   0.25   1.30   0.024   0.001   0.80   0.15   13.2   -   0.002   0.09   0.065   0.001   0.004   0.033   -   -   -   -   -   -   71.3
  8   0.08   0.21   0.78   0.019   0.001   0.45   0.35   11.8   0.35   0.003   0.40   0.002   0.001   0.003   0.016   -   -   -   -   -   -   72.7
  9   0.07   0.28   0.82   0.018   0.001   0.01   0.18   11.7   0.51   0.004   0.06   0.031   0.001   0.004   0.025   -   -   -   -   -   -   63.9
  10   0.07   0.30   0.81   0.025   0.003   0.34   0.36   12.2   -   0.003   0.08   0.036   0.001   0.003   0.015   0.0023   -   -   -   -   -   64.2
  11   0.07   0.31   0.80   0.023   0.003   0.35   0.35   12.2   -   0.004   0.08   0.035   0.032   0.002   0.016   -   0.0021   -   -   -   -   63.5
  12   0.07   0.31   0.80   0.024   0.003   0.35   0.35   11.8   0.35   0.003   0.08   0.035   0.024   0.002   0.015   -   -   0.0015   -   -   -   62.3
  13   0.07   0.30   0.79   0.023   0.003   0.34   0.36   12.2   -   0.004   0.08   0.036   0.072   0.002   0.016   -   -   -   0.035   -   -   62.1
  14   0.07   0.29   0.80   0.025   0.002   0.35   0.35   12.2   -   0.004   0.08   0.035   0.065   0.002   0.016   -   -   -   -   0.028   -   62.5
  15   0.07   0.30   0.81   0.024   0.003   0.34   0.36   12.2   -   0.003   0.08   0.036   0.082   0.001   0.015   -   -   -   -   -   0.012   62.1
  16   0.07   0.31   0.80   0.025   0.001   0.35   0.25   12.2   -   -(0.00)   0.01   0.035   0.001   0.003   0.015   -   -   -   -   -   -   62.2
  17   0.07   0.30   0.79   0.023   0.001   0.35   -(0.00)   12.0   -   0.004   0.01   0.035   0.001   0.003   0.015   -   -   -   -   -   -   58.1
  18   0.07   0.31   0.80   0.024   0.001   -(0.00)   0.25   11.8   -   0.003   0.01   0.034   0.001   0.003   0.015   -   -   -   -   -   -   60.9
  19   0.07   0.30   0.79   0.026   0.001   -(0.00)   -(0.00)   11.8   -   -(0.00)   0.01   0.035   0.001   0.003   0.015   -   -   -   -   -   -   56.1
  比较   20   0.07   0.15   0.80   0.031   0.005   0.02   0.25   11.8   -   0.001   *0.01   *0.001   0.008   0.003   0.022   -   -   -   -   -   -   68.1
  21   0.07   0.28   0.71   0.023   0.001   0.40   0.22   12.3   -   0.002   0.85   *0.001   0.001   0.004   0.022   -   -   -   -   -   -   66.3
  22   0.08   0.25   0.68   0.023   0.005   0.02   0.35   12.2   -   0.001   *0.01   *0.15   0.001   0.003   0.036   -   -   -   -   -   -   83.9
  23   0.07   0.32   0.85   0.022   0.003   0.01   0.28   *11.0   -   0.001   0.08   0.001   0.001   0.003   0.021   -   -   -   -   -   -   71.9
  24   0.06   0.31   0.76   0.021   0.002   0.01   0.31   13.9   -   0.012   0.08   0.029   0.001   0.003   0.018   -   -   -   -   -   -   *43.5
  25   *0.03   0.33   0.84   0.026   0.003   0.01   0.34   12.1   -   0.003   0.01   0.038   0.001   0.003   0.025   -   -   -   -   -   -   *41.2
  26   *0.13   0.30   0.42   0.022   0.001   0.01   0.29   12.2   -   0.014   0.06   0.001   0.001   0.003   0.009   -   -   -   -   -   -   92.0
  27   0.07   0.32   0.79   0.016   0.005   0.01   0.36   12.1   -   0.003   0.05   0.034   0.001   0.003   0.012   -   -   -   -   -   -   58.8
  28   0.07   0.29   0.83   0.021   0.003   0.02   0.28   12.3   -   *0.051   *0.04   0.037   0.001   0.004   0.016   -   -   -   -   -   -   56.3
注意：化学成分中的其余部分是铁和附带的杂质
*：在本发明范围之外
接下来，利用传统方法进行热锻、热轧、回火退火以及冷轧，以便获得具有1.8mm厚度的冷轧钢板。
从每个冷轧钢板上截取1.8mm厚、50mm宽、25mm长的试样，用于淬火热处理检测，保温是在应用红外加热的热处理炉中在1000摄氏度下保温3分钟，随后，以每秒钟0.5摄氏度的缓冷速度进行淬火热处理。
研究经过上述淬火热处理后获得的淬火态钢板的性能。
从上述冷轧钢板上选取带有一个2mmV形凹口的小尺寸夏氏冲击韧性试样(18mm厚×55mm宽×10mm长)，以便检测其冲击性能，通过相同的方法进行淬火热处理。
为了检测上述淬火态钢板的性能，需要检测经过淬火热处理的材料的横截面硬度、点蚀电位以及冲击值。
横截面的硬度通过维氏硬度试验在一个98牛顿(N)的载荷下进行检测的，并取5个点的平均值进行评估。
点蚀电位是通过利用0.5％氯化钠(NaCl)代替日本工业标准(JIS)G 0577中的检测溶液而进行检测的，饱和甘汞电极(SCE)用作一个参考电极，取测量的点蚀电位Vc′的三个检测值的平均值。
冲击值是通过如下方式进行测量的：利用双面胶带将淬火热处理后的小尺寸冲击试样相互捆在一起，以便得到一个厚度为3.6mm的试样，冲击试验是在0摄氏度下进行的以便获得获得冲击值。
检测结果如表2所示。
                                               表2
  钢                               冷轧钢板的性能
              淬火态                       回火后
淬火态   Vc’(100)〔VvsSCE〕 冲击值[J/cm2]   硬度[Hv98v]   ΔHv淬火态-550℃回火 Vc’(100)500℃回火
  500℃   550℃
  本发明   1   378   0.15   105   384   372   6   0.12
  2   372   0.16   103   378   362   10   0.14
  3   361   0.14   92   365   356   5   0.11
  4   374   0.12   86   377   366   8   0.10
  5   412   0.11   75   415   400   12   0.10
  6   385   0.14   116   390   378   7   0.12
  7   384   0.18   98   388   380   4   0.17
  8   391   0.17   96   399   387   4   0.14
  9   398   0.18   82   412   393   5   0.15
  10   382   0.14   103   386   373   9   0.11
  11   384   0.13   76   388   376   8   0.10
  12   383   0.15   81   385   376   7   0.12
  13   380   0.14   72   383   370   10   0.11
  14   379   0.13   74   384   371   8   0.10
  15   375   0.13   68   380   366   9   0.11
  16   381   0.15   121   390   378   3   0.13
  17   370   0.14   83   376   363   7   0.12
  18   375   0.14   95   381   370   5   0.12
  19   366   0.13   71   372   357   9   0.10
对比   20   378   0.04   68   385   368   20   0.02
  21   374   0.11   35   380   370   4   0.09
  22   324   0.12   26   320   300   24   0.08
  23   385   0.03   89   390   376   9   0.01
  24   352   0.05   28   350   335   17   0.01
  25   324   0.04   33   320   312   12   -0.01
  26   426   -0.21   41   420   395   31   -0.25
  27   384   0.01   39   390   379   5   -0.03
  28   350   0.12   21   350   342   8   0.10
在该实施例中，模拟盘式制动器制动盘的使用环境(在制动时)，为了评估这些环境所造成的材料性能的变化，上述已经经过淬火热处理以及回火处理的钢板的性能同样被检测。
为了评估回火后钢板的性能，需要测试：在500摄氏度保温1小时后经过回火处理以及空冷的材料横截面的硬度(Hv)，在550摄氏度保温1小时后经过回火处理以及空冷的材料横截面的硬度(Hv)，淬火后材料和在550摄氏度回火的材料之间的硬度差(ΔHv)，在500摄氏度保温1小时后经过回火处理以及空冷的材料的点蚀电位[Vc′(100)]。
检测结果同样如表2所示。
从表2中很明显地看出，根据本发明的马氏体不锈钢具有点蚀电位至少为0.1V(vcSCE)的抗腐蚀性，同时具有大于50焦耳每平方厘米(J/cm2)的冲击值。
另外，在淬火热处理后由于温度升高到550摄氏度而导致的硬度ΔHv降低不到15，在淬火热处理后随之在500摄氏度进行热处理后的抗腐蚀性同样维持在一个良好的水平。
从上述结果可明显看出，根据本发明的马氏体不锈钢具有用作盘式制动器制动盘的良好性能。
实施例2
对于每种钢而言，许多具有如图1和图2所示形状的盘式制动器制动盘是从如实施例1所述方式制成的具有1.8mm厚度的钢板冲成的。
另外，具有如图1所示形状的盘式制动器制动盘是从可在市场上获得的SUS 420J2型钢板冲成的。
如图1所示的制动盘包括一个具有中心孔11和若干围绕中心孔11间隔布置的安装孔12的轮轴10，一个环形轮缘13，以及刚性连接轮轴和轮缘的若干臂14。可以在轮轴10和轮缘13上形成各种尺寸和形状的减径的孔15。相似地，图2中的制动盘包括一个具有中心孔21和若干安装孔22的轮轴20，一个环形轮缘23，刚性连接轮轴和轮缘的若干臂24和在轮轴20和轮缘23上形成的减径孔25。上述制动盘仅仅是本发明钢能应用的各种可能形状中的两种。
这些制动盘随后经过淬火热处理。
在淬火热处理前，堆积100个制动盘以便形成一捆，用于减少由于淬火所引起的平整度下降，不锈钢螺钉螺母夹住这捆制动盘。这捆堆积的制动盘具有160mm外径和约180mm高度的圆柱体形状。
通过以下方式进行淬火热处理：将上述捆圆柱体形状的堆积制动盘放置在一个热处理炉中在1020摄氏度下一个大气下保温一个小时，随后进行空冷。此时，从900到600摄氏度的冷却速度接近每分钟30摄氏度。
上述制动盘随后进行平整以及表面打磨从而获得完工的盘状制动器制动盘。
随后检测制动盘的抗腐蚀性、强度和延展性。
通过如下方式检测制动盘的抗腐蚀性：将上述制动盘用作检测材料，利用日本工业标准(JIS)Z 2371中的喷雾腐蚀试验方法，将35摄氏度的3.5％氯化钠(NaCl)溶液喷洒24小时，在检测后利用一种进行相对比较的方法决定制动盘表面的铁锈形成的程度。
强度和延展性是通过如下方式检测的：使一个固定元件上的螺栓穿过位于沿制动盘内周的六个位置上的安装孔并将螺母固定在螺栓上，从而用螺栓将图1和图2所示形状的制动盘固定在该固定元件上。在外周部位上的一个位置(在距离旋转轴75.5mm的一个位置)上安装一个装置。该装置在圆周方向强行偏置，并测量偏置相对转距的曲线。在转距由于故障而突然减小时，检测其偏置距离。
当制动盘以上述方式在圆周方向上强行偏置时，转距在最初阶段因为圆周偏置增加而线性增加，但当连接轮轴和轮缘的加强臂开始变弯时，转距开始减小，当上述臂在一定圆周偏置的情况下折损时转距急剧减小。这时在转距由于故障而突然减小时，检测其偏置距离。
对10个具有图1所示形状并且为如表1所示的本发明钢的制动盘，以及10个具有图2所示形状并且为如表1所示的本发明钢的制动盘，检测它们在转距由于故障而突然减小时的偏置距离。
在本发明钢(表1的钢1-19)制的制动盘表面上发现出现了小数量的点状铁锈，但是这些点状铁锈非常小，尚未形成流动的铁锈，也就是线性的铁锈。
在上述对比的钢中，由表1中的钢21、22和28所制成的制动盘具有与本发明钢制制动盘相同的抗腐蚀性。
相反，除了钢21、22和28外，在由表1中对比的钢所制成的制动盘上，铁锈发生的程度在增加，从钢30制成的制动盘上可观察到伴随流动铁锈的点蚀。
强度和延展性的评估结果如下。
在最大转距值超过20mm后，在本发明钢(表1的钢1-19)制的制动盘以延展方式变形，因此，可以确信它们具有足够的强度和延展性。
相反，除表1中钢20和23所制成的制动盘外，在由其它对比的钢所制成的制动盘中，在偏置20mm的距离之前，那些最弱的加强臂折损。有一种趋势是越软的材料，延展性越高，同时如果针对小于和等于50J/cm2的钢(类似表1中除钢20和23以外的所有对比钢)，在同一硬度的情况下进行比较，延展性常常与韧性并不具有直接的联系，但是也存在一种很小的可能性，即有些钢在变形时由于加强臂偏置超过20mm距离而折损，其转距会突然增加。
从上述实验结果可清楚地看出，由本发明钢所制成的盘式制动器制动盘在实际使用中能显示出良好的抗腐蚀性、强度和延展性。
如上所述，根据本发明，为获得盘式制动器制动盘而进行的淬火热处理的冷却速度的范围，能扩展到其速度下限，即使当盘式制动器制动盘的温度由于制动所产生的热作用而升高到500-550摄氏度时，仍然能维持住良好的抗腐蚀性。
因此，本发明具有有用的工业应用效果：它能提供一种能用来形成一种制动盘的低成本马氏体不锈钢，甚至当制动盘为了减小由于淬火热处理所带来的应力而缓冷时，或者需要将许多数量的制动盘堆积成捆进行缓冷时，或者当制动盘具有一厚的横截面需要在淬火热处理时缓冷时，该不锈钢都能稳定保证良好的抗腐蚀性，韧性和硬度。

Claims (12)

1.一种用于制造盘式制动器制动盘的马氏体不锈钢，按质量百分比包括：
C： 0.04-0.10％，    Si：最多1.0％，     Mn：0.1-2.0％，
P： 最多0.04％，     S： 最多0.01％，    Cr：大于11.5到13.5％，
Al：最多0.1％，      N： 最多0.04％，    Cu：0-1.0％，
Ni：0-1.0％，                            Ti：0-0.03％，不包括Ti＝0％和
                                             Ti≥0.01％的范围
还包括如下一种或多种：
Nb：0.01-0.08％，和V：0.05-0.5％，
其中，通过如下公式所表示的GP值至少为50％：
GP＝700C+800N+20Ni+10Cu+10Mn-6.2Cr-9.2Si-9.3Mo-14V-74.4Ti-37.2Al+63.2，其中，GP值和各个元素值由质量百分比表示。
2.如权利要求1所述的马氏体不锈钢，其特征在于，上述钢还包括Mo：0.05-1.0％。
3.如权利要求1或2所述的马氏体不锈钢，其特征在于，上述钢还包括总量在0.0003到0.005％的B、Ca和Mg中的至少一种，和/或总量在0.003到0.05％的La、Ce和Y中的至少一种。
4.一种由权利要求1所述钢制成的盘式制动器制动盘。
5.一种由权利要求2所述钢制成的盘式制动器制动盘。
6.一种由权利要求3所述钢制成的盘式制动器制动盘。
7.一种安装有由权利要求4所述的盘式制动器制动盘的车辆。
8.一种安装有由权利要求5所述的盘式制动器制动盘的车辆。
9.一种安装有由权利要求6所述的盘式制动器制动盘的车辆。
10.一种安装有由权利要求4所述的盘式制动器制动盘的自行车。
11.一种安装有由权利要求5所述的盘式制动器制动盘的自行车。
12.一种安装有由权利要求6所述的盘式制动器制动盘的自行车。
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