一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法

《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》是丹陽市萬隆鑄造有限公司於2005年11月22日申請的專利，該專利的申請號為2005100957733，公布號為CN1970808，公布日為2007年5月30日，發明人是趙火林，該發明涉及一種金屬材料，尤其是一種汽車部件及其製作方法。

《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》的轎車用前制動盤鑄件，是由以下重量百分比的各原料組份製成，各組份以化學純含量計其配比為：碳3.6－3.8％，矽1.7－1.9％，錳0.56－0.76％，鉻0.14－0.18％，銅0.53－0.61％，鉬0.30－0.36％，鎳0.01－0.08％，其餘為鐵。該發明的轎車用前制動盤鑄件，通過合理的選材和配比，使在高珠光體含量時同時具有高碳矽當量，同時鑄件的機械性能不隨珠光體含量的升高而升高，而是控制在一定範圍內；製作工藝合理簡單方便，成本低。

2011年，《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

基本介紹

• 中文名：一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法
• 公布號：CN1970808
• 公布日：2007年5月30日
• 申請號：2005100957733
• 申請日：2005年11月22日
• 申請人：丹陽市萬隆鑄造有限公司
• 地址：江蘇省丹陽市呂城鎮聖旨西路
• 發明人：趙火林
• 分類號：C22C37/08（2006.01）、C22C33/08（2006.01）、C21C7/076（2006.01）、B22D46/00（2006.01）
• 代理機構：南京蘇科專利代理有限責任公司
• 類別：發明專利
• 代理人：姚姣陽

專利背景

制動盤首先見於中國國外汽車上，就其使用的方法看，屬於磨擦式制動器的範疇，即是通過摩擦使車輛的動能轉換成熱，再散發到大氣中去的一種裝置。與傳統的鼓式散熱器相比較，其散熱性能好，適於高速行駛，對腳踏力有線性效果。因此，2005年11月前在中國已得到部分採用，代表一種趨勢，包括載重貨車在內，將有一半以上的車輛使用盤式制動器即制動盤。制動盤作為一種易損件、保全件，其結構及材質對汽車的使用性能、安全性能是至關重要的。結構的設計是汽制動盤作為一種易損件、保全件，對其結構及材質都提出了很高的要求，尤其是材質。

2005年11月前轎車用前制動盤鑄件或用灰鑄鐵或用蠕墨鑄鐵或用鋁合金，但從成本考慮，大多仍用灰鑄鐵作為主原料，原因在於灰鑄鐵中的五大合金元素Mn（錳）、Cr（鉻）、Cu（銅）、Sn（錫）、Mo（鉬）能促進珠光體生成，同時這些合金元素的加入，在一定程度也能細化石墨，使基體中鐵素體的量減少甚至消失，珠光體則在一定的程度上得到細化，而且其中的鐵素體由於有一定量的合金元素而得到固溶強化，使鑄鐵總有較高的強度性能，而這正符合轎車用前制動盤鑄件使用要求。以上只是好的制動盤鑄件的前提，而圍繞這一主原料合理調整各合金元素的配比以及合理的工藝才是核心。

據《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》申請人了解，德國大眾汽車公司輪轂鑄件要求TL-VW048A標準為：C（碳）≥3.6，Si（矽）≥1.6，Mn（錳）0.4-0.8，P（磷）≤0.10，S（硫）≤0.10，Cu≤0.6，Cr≤0.20，Mo≤0.60，Ni≤0.20，據此可以生產各種汽車輪轂，但在實際生產中，每一成份的控制精度要求很高，微小的成份區別對成品的性能都會產生很大的影響，甚至導致產品不合格。而從低成本考慮，各成份都要從低限考慮，同時對性能又有很高的要求，所以要求成份控制更精確；另外，作為轎車用前制動盤鑄件，要求有高的碳矽當量、高珠光體含量，與之同時抗拉強度、楔壓強度、布氏硬度則會隨珠光體含量的升高而升高，導致鑄件性能降低，甚至不合格。

據該發明申請人檢索發現，《材料工藝》P21-22，李存科、房瑞祥所作《高速列車特種鑄鐵制動盤鑄造工藝研究》一文中提到RuT380的機械性能和化學成份：化學成份C（碳）3.6-3.8，Si（矽）2.2-3.0，Mn0.4-1.0，P（磷）≤0.07，S（硫）≤0.05，Cu0.4-0.9，Mo0.26-0.3，Ti（鈦）0.1-0.2，Mg（鎂）0.01-0.05，Re（稀土）0.01-0.035，該產品是作為高速列車用的特種鑄鐵制動盤，增加了鈦、鎂和稀土元素，成本高，而且也不適於在轎車上使用。

發明內容

專利目的

《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》提供一種轎車用前制動盤鑄件，突破傳統鑄件性能界面，在高碳矽當量時保持高珠光體含量；同時鑄件的機械性能（抗拉強度、楔壓強度、布氏硬度）不隨珠光體含量的升高而升高，而是控制在一定範圍內。

技術方案

《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》的轎車用前制動盤鑄件，是由以下重量百分比的各原料組份製成，各組份以化學純含量計其配比為：碳3.6-3.8％，矽1.7-1.9％，錳0.56-0.76％，鉻0.14-0.18％，銅0.53-0.61％，鉬0.30-0.36％，鎳0.01-0.08％，其餘為鐵。

所述的矽組份的原料為矽鐵，所述的錳組份的原料為錳鐵，所述的鉬組份的原料為鉬鐵，所述的銅組份的原料為電解銅，所述的碳和鉻組份的原料為低碳鉻，所述的鎳組份的原料鎳板。

該發明的轎車用前制動盤鑄件的製作方法，主要步驟包括配料、熔煉、成分調整、孕育處理、澆鑄和保溫，具體步驟如下：

a、配料：按設計要求，嚴格計算各組份的化學純含量和實際用量，並稱量待用；

b、熔煉：把稱量好的錳、鉬、銅、鉻和鎳組份原料加入爐底，然後一次性加入新生鐵和廢鋼，然後用750千克中頻感應爐加熱，功率從220千瓦逐步加大到350千瓦，舊鐵逐步加入，保持感應爐滿料，直到稱量待用舊鐵料全部加入為止，然後加入矽鐵保溫至全部爐料熔化完畢；在熔煉過程中要進行快速爐前分析和成分調整，即在熔煉過程中，取鐵水快速爐前分析，測定碳當量，碳當量的計算方法為：碳當量CE＝C+（1/3）×Si，其中C為配料中碳的化學純百分含量數、Si為配料中矽的化學純百分含量數，控制碳矽當量在4.2～4.4；一般在在爐料加入時，有意控制加入量，留少量的新生鐵，當碳當量低於4.2時，根據測定結果加生鐵，否則如果造成碳當量高則無法控制；

d、孕育處理：全部爐料熔化完畢後，溫度保持在1480-1520℃，並同時加入鐵水重量0.4-0.5％的矽鋇孕育劑進行孕育處理，矽鋇孕育劑優選塊狀或粒狀；

e、去渣：孕育處理後，繼續加溫，當爐溫達到1510-1530℃時保溫，使鐵水過熱2-3分鐘，加入聚渣劑和去渣劑去渣；

f、澆鑄並二次孕育處理：去渣後的鐵水入模具箱中採用低溫澆鑄法澆鑄，澆鑄溫度1330-1360℃，澆鑄前加入鐵水重量的0.10-0.15％矽鋇孕育劑進行二次孕育處理，矽鋇孕育劑優選粉狀；

g、保溫：澆鑄完成後，在模具箱密封自然保溫至少3小時，然後開箱，得毛坯。

改善效果

由於《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》採用了以上技術方案，所以該發明所做的轎車用前制動盤鑄件，通過合理的選材和配比，克服了高碳矽當量和高珠光體含量的矛盾，使在高珠光體含量時同時具有高碳矽當量，同時鑄件的機械性能（抗拉強度、楔壓強度、布氏硬度）不隨珠光體含量的升高而升高，而是控制在一定範圍內（抗拉強度180-230牛/平方毫米、楔壓強度126-156牛/平方毫米、布氏硬度150-195HB））；再進行合理工藝處理，如孕育劑的選擇和澆鑄溫度的控制等，使產品具有好的耐磨性、減震性、緻密性以及抗疲勞、抗氧化、抗生長性能；另外該發明的轎車用前制動盤鑄件成本也較低，製作方法及工藝合理簡單方便，經濟效益明顯。

權利要求

1、一種轎車用前制動盤鑄件的製作方法，轎車用前制動盤鑄件由以下重量百分比的各原料組份製成，各組份以化學純含量計其配比為：碳3.6-3.8％，矽1.7-1.9％，錳0.56-0.76％，鉻0.14-0.18％，銅0.53-0.61％，鉬0.30-0.36％，鎳0.01-0.08％，其餘為鐵，矽組份的原料為矽鐵，所述的錳組份的原料為錳鐵，所述的鉬組份的原料為鉬鐵，所述的銅組份的原料為電解銅，所述的碳和鉻組份的原料為低碳鉻，所述的鎳組份的原料為鎳板，主要步驟包括配料、熔煉、成分調整、孕育處理、澆鑄和保溫，其特徵在於：

a、配料：按設計要求，嚴格計算各組份的化學純含量和實際用量，並稱量待用；

b、熔煉：把稱量好的錳、鉬、銅、鉻和鎳組份原料加入爐底，再一次性加入新生鐵和廢鋼，然後用750千克中頻感應爐加熱，功率從220千瓦逐步加大到350千瓦，加熱後一次性加入新生鐵和廢鋼，舊鐵逐步加入，保持感應爐滿料，直到稱量待用舊鐵料全部加入為止，然後加入矽鐵保溫至全部爐料熔化完畢；

c、孕育處理：全部爐料熔化完畢後，溫度保持在1480-1520℃，並同時加入鐵水重量0.4-0.5％的矽鋇孕育劑進行孕育處理；

d、去渣：孕育處理後，繼續加溫，當爐溫達到1510-1530℃時保溫，使鐵水過熱2-3分鐘，加入聚渣劑和去渣劑去渣；

e、澆鑄並二次孕育處理：去渣後的鐵水入模具箱中採用低溫澆鑄法澆鑄，澆鑄溫度1330-1360℃，澆鑄前加入鐵水重量的0.10-0.15％矽鋇孕育劑進行二次孕育處理；

f、保溫：澆鑄完成後，在模具箱密封自然保溫至少3小時，然後開箱，得毛坯。

2、根據權利要求1所述的轎車用前制動盤鑄件製作方法，其特徵在於步驟c中所述的矽鋇孕育劑為塊狀或粒狀。

5、根據權利要求1所述的轎車用前制動盤鑄件製作方法，其特徵在於步驟d中所述的二次孕育處理時加入的矽鋇孕育劑為粉狀。

3、根據權利要求3所述的轎車用前制動盤鑄件製作方法，其特徵在於步驟b所述的熔煉過程中要進行快速爐前分析並進行成分調整，即在熔煉過程中，取鐵水快速爐前分析，測定碳矽當量，根據測定結果調整碳矽成份含量，控制碳矽當量在4.2～4.4。

4、根據權利要求3所述的轎車用前制動盤鑄件製作方法，其特徵在於步驟如下：

a、配料：其各原料組份以化學純含量計，各組份重量百分比的配比為：碳3.6％，矽1.9％，錳0.56％，鉻0.14％，銅0.53％，鉬0.36％，鎳0.01％，其餘為鐵，組份原料為錳鐵、鉬鐵、電解銅、低碳鉻、鎳板、新生鐵、舊鐵和廢鋼，並稱量待用；

b、熔煉：把稱量好的錳鐵、鉬鐵、電解銅、低碳鉻和鎳板加入爐底，然後用750千克中頻感應爐加熱，功率從220千瓦逐步加大到350千瓦，加熱後加入新生鐵、舊鐵和廢鋼，加入方法為：新生鐵和廢鋼一次性加入，舊鐵逐步加入，保持感應爐滿料，直到稱量待用舊鐵料全部加入為止，然後加入矽鐵保溫至全部爐料熔化完畢；同時進行快速爐前分析，成分調整：在熔煉過程中，取鐵水快速爐前分析，測得碳矽當量為4.3；

c、孕育處理：全部爐料熔化完畢後，溫度保持在1480℃，並同時加入鐵水重量的0.4％塊狀矽鋇孕育劑進行孕育處理；

d、去渣：孕育處理後，繼續加溫，當爐溫達到1510℃時保溫，使鐵水過熱2分鐘，加入鑄鐵聚渣劑和去渣劑去渣；

e、澆鑄並二次孕育處理：採用低溫澆鑄法，澆鑄溫度1330℃，澆鑄前加入鐵水重量的0.1％粉狀矽鋇孕育劑進行二次孕育處理；

f、保溫：澆鑄完成後，在模具箱密封自然保溫3小時，然後開箱，得毛坯。

實施方式

實施例一

《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》的一種轎車用前制動盤鑄件，其各原料組份以化學純含量計，各組份重量百分比的配比為：碳3.6％，矽1.9％，錳0.56％，鉻0.14％，銅0.53％，鉬0.36％，鎳0.01％，其餘為鐵，組份原料為錳鐵、鉬鐵、電解銅、低碳鉻、鎳板、新生鐵、舊鐵（回爐料）和廢鋼。

上述的一種轎車用前制動盤鑄件，其製作方法為：

a、配料：按上述設計要求，首先測定各所需原料的化學組成及百分含量，然後根據化學純含量計算所需原料的份量，並稱量待用；

b、熔煉：把稱量好的錳鐵、鉬鐵、電解銅、低碳鉻和鎳板加入爐底，然後用750千克中頻感應爐加熱，功率從220千瓦逐步加大到350千瓦，加熱後加入新生鐵、舊鐵（回爐料）和廢鋼，加入方法為：新生鐵和廢鋼一次性加入，舊鐵逐步加入，保持感應爐滿料，直到稱量待用舊鐵料全部加入為止，然後加入矽鐵保溫至全部爐料熔化完畢；同時進行快速爐前分析，成分調整：在熔煉過程中，取鐵水快速爐前分析，測得碳矽當量為4.3；

c、孕育處理：全部爐料熔化完畢後，溫度保持在1480℃，並同時加入鐵水重量的0.4％矽鋇孕育劑（塊狀）（BS-IA型，無錫永新合金球鐵廠提供）進行孕育處理；

d、去渣：孕育處理後，繼續加溫，當爐溫達到1510℃時保溫，使鐵水過熱2分鐘，加入鑄鐵聚渣劑（鑄鐵聚渣劑1號，目數8，規格5毫米，湖北省鄂州市華龍鑄造材料有限公司）和去渣劑（天然小粒輕石カガラィト，日本カガラィト工業株式會社提供）去渣；

e、澆鑄並二次孕育處理：採用低溫澆鑄法，澆鑄溫度1330℃，澆鑄前加入鐵水重量的0.1％矽鋇孕育劑（粉狀）（BS-IA型，無錫永新合金球鐵廠提供）進行二次孕育處理；

f、保溫：澆鑄完成後，在模具箱密封自然保溫3小時，然後開箱，得毛坯，測定結果見表1。

實施例二

同實施例一的一種轎車用前制動盤鑄件，其不同之處在於各組份的重量百分比為：碳3.7％，矽1.8％，錳0.76％，鉻0.16％，銅0.57％，鉬0.33％，鎳0.04％，其餘為鐵。

其製作方法同實施例一，不同之處在於：去渣時當爐溫達到1520℃時保溫，使鐵水過熱2分鐘後再加入聚渣劑和去渣劑去渣；孕育處理時鐵水的溫度為1500℃，矽鋇孕育劑的加入量為鐵水重量的0.45％；澆鑄並二次孕育處理：採用低溫澆鑄法，澆鑄溫度1340℃，澆鑄前加入鐵水重量的0.12％矽鋇孕育劑進行二次孕育處理；保溫：澆鑄完成後，在模具箱密封自然保溫4小時，然後開箱，得毛坯，測定結果見表1。

實施例三

同實施例一的一種轎車用前制動盤鑄件，不同之處在於各組份的重量百分比為：碳3.8％，矽1.7％，錳0.66％，鉻0.18％，銅0.60％，鉬0.30％，鎳0.08％，其餘為鐵。

其製作方法同實施例一，不同之處在於：去渣時當爐溫達到1530℃時保溫，使鐵水過熱3分鐘後再加入聚渣劑和去渣劑去渣；孕育處理時鐵水的溫度為1520℃，矽鋇孕育劑加入量為鐵水重量的0.50％；澆鑄並二次孕育處理：採用低溫澆鑄法，澆鑄溫度1360℃，澆鑄前加入鐵水重量的0.15％矽鋇孕育劑進行二次孕育處理；保溫：澆鑄完成後，在模具箱密封自然保溫5小時，然後開箱，得毛坯，測定結果見表1。

表1：測試結果

測試項目	實施例一	實施例二	實施例三
抗拉強度牛/平方毫米	198	203	210
楔壓強度牛/平方毫米	136	140	145
布氏硬度HB	175	182	178

榮譽表彰

2011年，《一種轎車用前制動盤鑄件及其製作方法》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。