[發(fā)明專利]球墨鑄鐵合金及由該球墨鑄鐵合金制備鑄件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580039728.4
• 申請(qǐng)日: 2005-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN101072890A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·門克;R·里特茲舍爾;A·赫克;T·里克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 喬治·費(fèi)希爾汽車股份公司
• 主分類號(hào): C22C37/04
• 分類號(hào): C22C37/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周鐵;李連濤

本發(fā)明涉及一種球墨鑄鐵合金其適于制 備具有高機(jī)械強(qiáng)度、高耐磨性以及同時(shí)具有高韌性的鑄鐵產(chǎn)品，該球 墨鑄鐵合金含2.5-3.8重量％的C、2.4-3.4重量％的Si、0.02-0.08重量 ％的P、0.02-0.06重量％的Mg、0.01-0.05重量％的Cr、0.002-0.02重 量％的Al、0.0005-0.015重量％的S、0.0002-0.002重量％的B和通常 的雜質(zhì)作為非鐵成分。

在汽車制造中應(yīng)用鑄鐵合金來制備必需具有高耐磨性的鑄件，例 如制動(dòng)盤，其在制動(dòng)過程中需將汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能。這時(shí)該制動(dòng)盤 可達(dá)約850℃。在制動(dòng)過程中不僅磨損制動(dòng)覆層，還磨損制動(dòng)盤。制動(dòng) 盤具有無規(guī)律的磨損，并通常仍在保修期內(nèi)即需要廠商以高成本來進(jìn) 行替換。為使在制動(dòng)盤表面上的磨損盡可能均勻地發(fā)生，對(duì)該結(jié)構(gòu)提 出了高的晶體結(jié)構(gòu)和均勻性要求。通過適當(dāng)?shù)蔫T造方法可提高均勻 性。

由GB?832666已知一種含1.0-2.5重量％的C、1.5-3.2重量％的Si、 小于1.15重量％的Mn、小于0.5重量％的S和0.001-0.05重量％的B 作為非鐵成分的鑄鐵合金。澆鑄后石墨組分呈致密狀。因?yàn)樵摵辖鸩? 含Mg，所以不存在球形石墨或蛭石墨，而主要是存在看上去像退火鑄 件的回火碳結(jié)點(diǎn)的石墨構(gòu)成。該合金含5-10％的主要呈珠光體基體的 碳化物，其結(jié)果為較低的斷裂伸長。為限制層狀石墨的形成和由此改 進(jìn)彈性模量，混入碲和鉍作為合金元素。通過接著的熱處理達(dá)到更高 的斷裂伸長值。

由US?2004/0112479-A1中已知另一種鑄鐵合金，其優(yōu)選含3.7重 量％的C、2.5重量％的Si、1.85重量％的Ni、0.85重量％的Cu和0.05 重當(dāng)％的Mo。該材料的特征為在抗拉強(qiáng)度為500-900MPa時(shí)的伸長為 20-16％，布氏硬度為180-290HB。這些特性在經(jīng)耗時(shí)的依次包括下列 步驟的熱處理后實(shí)現(xiàn)：在750-790℃間的10-360分鐘的奧氏體化，在鹽 浴中快速冷卻到300-400℃，在300-400℃間的1-3小時(shí)的??氏體等溫淬 火和冷卻到室溫。經(jīng)該處理后，該材料具有含奧氏體和鐵素體微結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)。該材料特征在于，與以通常方式經(jīng)奧氏體等溫淬火的鑄鐵相 化具有更容易的機(jī)械可加工性。

由現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提供一種鑄鐵合金，其可由 盡可能廉價(jià)的元素制備，該鑄件不經(jīng)附加熱處理可具有盡可能高的耐 溫性和強(qiáng)度特別是耐磨性，并同時(shí)具有非常高的韌性。

該目的是通過適于具有高機(jī)械強(qiáng)度、高耐磨性和同時(shí)具有高韌性 的鑄鐵產(chǎn)品的球墨鑄鐵合金實(shí)現(xiàn)的，該球墨鑄鐵合金含2.5-3.8重量％ 的C、2.4-3.4重量％的Si、0.02-0.08重量％的P、0.02-0.06重量％的 Mg、0.01-0.05重量％的Cr、0.002-0.02重量％的Al、0.0005-0.015重 量％的S、0.0002-0.002重量％的B和通常的雜質(zhì)作為非鐵成分，其中 該合金含3.0-3.7重量％的C、2.6-3.4重量％的Si、0.02-0.05重量％的 P、0.025-0.045重量％的Mg、0.01-0.03重量％的Cr、0.003-0.017重量 ％的Al、0.0005-0.012重量％的S和0.0004-0.002重量％的B。

本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求給出。

該合金具有盡可能優(yōu)良的強(qiáng)度-伸長特性是有利的。其可通過使該 球墨鑄鐵合金含0.1-1.5重量％、優(yōu)選0.5-0.8重量％的Cu實(shí)現(xiàn)。其也 可通過使該合金含0.1-1.0重量％、優(yōu)選0.15-0.2重量％的Mn實(shí)現(xiàn)。

此外，該合金具有盡可能優(yōu)良的耐磨性是有利的。其可通過使該 合金含0.1-1.5重量％、優(yōu)選0.5-0.8重量％的Cu和0.1-1.0重量％、優(yōu) 選0.15-0.2重量％的Mn實(shí)現(xiàn)。其也可通過使該合金含0.1-1.5重量％、 優(yōu)選0.5-1.0重量％的Mn和0.05-1.0重量％、優(yōu)選0.05-0.2重量％的 Cu實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的中心意圖是提供一種鑄鐵合金，其布氏硬度大于220，并 在作為制動(dòng)盤應(yīng)用時(shí)呈盡可能均勻的磨損。在該鑄鐵合金中的石墨可 呈球狀(球形)或蠕蟲狀(蠕蟲形)，但非層狀(片狀)。含層狀石 墨的制動(dòng)盤雖然價(jià)格低，但其耐溫度交變性差。因此經(jīng)短時(shí)間使用后 即會(huì)產(chǎn)生所謂的受熱裂紋，該裂紋快速擴(kuò)展并導(dǎo)致表面不平度。不平 的表面再導(dǎo)致不均勻的溫度負(fù)荷、不均勻的磨損和導(dǎo)致所謂的制動(dòng)尖 叫響聲。