隨著汽車(chē)向高速重載方向發(fā)展哼御,普通灰鐵材質(zhì)制動(dòng)鼓的耐磨性能逐漸不能滿(mǎn)足要求改艇。對(duì)汽車(chē) 制動(dòng)器摩擦材料的摩擦磨損性能的研究表明: 汽車(chē)提速后,使得汽車(chē)制動(dòng)器摩擦副的滑動(dòng)速度和比壓增加研儒,因此在制動(dòng)過(guò)程中使得汽車(chē)制動(dòng)鼓的溫度上升豫缨,導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)鼓磨損加劇,摩擦系數(shù)下降端朵,影響汽車(chē)的制動(dòng)性能和安全好芭。誠(chéng)然,增加汽車(chē)制動(dòng)鼓的硬度可提高其耐磨性冲呢,但過(guò)高的硬度會(huì)降低制動(dòng)鼓的摩擦系數(shù)舍败,為了兼顧二者,對(duì)制動(dòng)鼓的材料成分敬拓、組織及性能應(yīng)進(jìn)行正確設(shè)計(jì)和選定邻薯。據(jù)有關(guān)資料介紹:當(dāng)制動(dòng)鼓的硬度滿(mǎn)足190~210 HB,金相組織為95%以上的珠光體時(shí)恩尾,其摩擦磨損綜合性能較理想弛说。我們采用鉻、銅低合金鑄鐵翰意,通過(guò)合理選定成分和孕育工藝舷到,成功地生產(chǎn)了耐磨性?xún)?yōu)良的汽車(chē)制動(dòng)鼓,滿(mǎn)足了汽車(chē)提速后對(duì)制動(dòng)鼓耐磨性的要求集蛛。
1 化學(xué)成分的選定
1.1 碳夹卒、硅及碳當(dāng)量
C、Si均屬石墨化元素挟酗。碳當(dāng)量(CE)低秆刑,鑄件孕育效果好,可提高鑄件的力學(xué)性能虏斤,但對(duì)汽 車(chē)制動(dòng)鼓等薄壁件唧谊,CE過(guò)低會(huì)增大白口傾向,并使鑄造性能和加工性能變差脊距。綜合相關(guān)資料分析露惑,對(duì)于CE控制在3.8%~4.0%,加入Cr0.3%~0.5%种诫、Cu0.6%~0.8 %的鑄鐵钢老,高Si/C的耐磨性顯著增加,并可改變低Si/C鉻銅鑄鐵的白口傾向大的缺點(diǎn)烫饼,因此我們將C猎塞、Si成分w(%)確定為:3.2~3.3C,1.9~2.1Si杠纵;Si/C為0.6~0.7荠耽。
1.2 錳、磷
錳是阻礙共析轉(zhuǎn)變時(shí)石墨化元素淡诗,同時(shí)錳也有效地降低奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的溫度骇塘,因此, 錳具有增加和細(xì)化珠光體的作用韩容。孕育鑄鐵的含錳量一般較高款违,為0.8%~1.0%。
當(dāng)鑄鐵平均含磷量超過(guò)0.06%時(shí)群凶,在鑄鐵組織中就會(huì)形成二元磷共晶或三元磷共晶插爹。斷續(xù)網(wǎng) 狀并均勻分布的二元磷共晶具有良好的減摩作用,但三元磷共晶極為硬脆请梢,使鑄鐵脆性增加赠尾。由于磷共晶的形式及其分布狀態(tài)一般生產(chǎn)上難以控制,因此從汽車(chē)制動(dòng)鼓力學(xué)性能的要求出發(fā)笋棵,磷應(yīng)限制在0.15%以下次翩。
1.3 鉻褪鸳、銅
鉻是阻礙石墨化元素,加入適量的鉻鹿吴,可阻礙鐵素體的形成揣响,增加珠光體的數(shù)量,這均有利 于汽車(chē)制動(dòng)鼓在制動(dòng)過(guò)程中的耐磨干策、制動(dòng)性能儿猪。但在減摩鑄鐵中,一般鉻含量均在0.5%以下 彩淮,以免出現(xiàn)游離碳化物相梳。
銅能增加珠光體的含量,同時(shí)有細(xì)化珠光體及強(qiáng)化珠光體中鐵素體的功能懊潜,此外銅還可減少 對(duì)斷面的敏感性奢惋,因而銅能增加鑄鐵的硬度和強(qiáng)度。在減摩鑄鐵中乔蜀,鉻常與銅復(fù)合使用以提高其強(qiáng)度咸唇、耐磨、耐熱等綜合性能拷泽。結(jié)合經(jīng)濟(jì)上的考慮疫鹊,確定銅加入量在0.4%~0.6%,鉻含量<0.5%司致。
2 生產(chǎn)工藝
2.1 造型工藝
采用自帶砂芯砂型鑄造拆吆,頂部設(shè)冒口,采用頂澆脂矫。
2.2 熔煉枣耀、澆注工藝
用3t/h沖天爐熔煉,爐料為生鐵庭再、回爐料捞奕、廢鋼。合金元素鉻通過(guò)鉻鐵(碳素鉻鐵拄轻,含鉻>5 0%)的形式在爐后加入颅围。為了保證鉻能均勻溶解,鉻鐵預(yù)先制成10~20 mm顆粒狀恨搓,預(yù)熱后加 入院促。熔煉溫度為1450~1500℃,出鐵溫度為1450℃左右雳犹。銅在澆包中加入满傍,攪拌均勻后靜置片刻,進(jìn)行澆注。
2.3 孕育處理
孕育處理是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄鐵產(chǎn)品的一種重要手段伞注。通過(guò)孕育處理可以促使得到A型石墨赐罪,防止 表層和薄壁轉(zhuǎn)角處游離滲碳體的形成,改善鑄鐵對(duì)斷面的敏感性搜掸,獲得均勻組織徊岂,提高力學(xué)性能,并改善切削加工性报叁。生產(chǎn)中的孕育處理工藝如下:出鐵時(shí),將0.3%粒度為4~5 mm的75SiFe撒入出鐵槽缚袒,隨流沖入澆包付找。采用爐前三角試樣檢驗(yàn)孕育效果,并調(diào)整75SiFe加入量绢贵。為避免孕育衰退艰争,要求鐵水在15~20 min內(nèi)澆完。
3 鑄件組織與性能
采用上述工藝生產(chǎn)的汽車(chē)制動(dòng)鼓桂对,依照GB7216-87評(píng)定甩卓,其珠光體量>95%,石墨形態(tài)為A型 蕉斜,有時(shí)有少量B型石墨逾柿,石墨長(zhǎng)度4~6級(jí),二元磷共晶<3%宅此。工作區(qū)域硬度為190~220 HB机错,制動(dòng)鼓綜合摩擦磨損性能大大提高且質(zhì)量穩(wěn)定。
4 結(jié)論
(1)通過(guò)分析汽車(chē)提速后制動(dòng)鼓耐磨性下降的原因父腕,采用鉻銅低合金鑄鐵制造汽車(chē)制動(dòng)鼓以提高其耐磨性弱匪,其主要化學(xué)成分w(%)為:3.2~3.3C,1.9~2.1Si,0.8~1.0Mn璧亮, 0.07~0.11P,0.06~0.10S萧诫,0.3~0.4Cr,0.4~0.6Cu。
(2)金相分析表明枝嘶,改進(jìn)后的汽車(chē)制動(dòng)鼓組織中珠光體>95%帘饶,硬度為190~220 HB,符合耐 磨制動(dòng)鼓的組織和性能要求膜暴。
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