[發明專利]一種高強度薄壁灰鑄鐵件

在審

• 申請號: 201710485857.0
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107177773A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 張志軍
• 申請（專利權）人: 湖北金麟機械制造有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/08;C22C37/06;C22C33/08
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙)42231
• 代理人: 黃君軍

技術領域

本發明涉及一種汽車剎車轂材料技術領域，更具體地，涉及一種高強度薄壁灰鑄鐵件。

背景技術

灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應用最廣的鑄鐵，其產量占鑄鐵總產量80％以上?；诣T鐵的力學性能決定于其基體組織和片狀石墨的分布狀況?；诣T鐵中的石墨片，有切割金屬基體、破壞其連續性、使其強度降低的作用，尤其是過冷石墨對鑄件危害極大，在使用過程中是鑄件斷裂的斷裂源，故從強度考慮，應避免產生過冷型石墨。過冷石墨即D型石墨，它是在石墨的成核條件較差(如碳量較低)，冷卻速度較大，造成較大的過冷情況下形成的，這種石墨是在共晶結晶過程中的奧氏體枝晶間形成的無方向性的點狀、細片狀石墨，常出現在壁薄的灰鐵件中，控制灰鐵件中石墨片的分布狀況，是保證灰鑄鐵性能的關鍵。A型石墨是在鑄鐵的石墨生核能力較強、冷卻速率較低、在過冷度很小的條件下發生共晶轉變時形成的。在光學顯微鏡下觀察時，石墨呈均勻分布的彎曲片狀，無方向性，其長度則因鑄鐵的生核條件和冷卻速率而不同。高品質的結構鑄件，都希望其具有中等長度的A型石墨。

本領域技術人員通常將壁厚小于15mm的石墨鑄件稱為薄壁石墨鑄件。薄壁鑄件的應用在減輕機械重量、增加機械的靈巧性、節約金屬原料方面有著重要的意義。但同時由于厚度較小，這種鑄件在鑄造中易出現白口及“B”和“D”型石墨，使鑄件的性能顯著下降，因此鑄件的強度、硬度和耐磨性往往難以達到理想要求。

而目前現有的鑄造工藝生產的剎車轂總是難以同時滿足上述要求。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種高強度薄壁灰鑄鐵件，以解決現有技術薄壁灰鑄鐵在鑄造過程中易出現過冷D型石墨而使鑄件強度、硬度及耐磨性達不到理想要求的問題。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種高強度薄壁灰鑄鐵件，其應用于汽車剎車轂，所述灰鑄鐵件中含有的化學成分按質量百分比計為：C 3.3～3.6％、Si 1.6～1.9％、Mn 0.6～0.9％、P≤0.1％、S≤0.04％、Cr 0.2～0.4％、Cu 0.25～0.5％、Ti 0.05％～0.15％、Ni≤0.1％、Sn 0.04％～0.08％、Pb≤0.0015％、As≤0.0013％、Al≤0.04％，余量為Fe。

碳：是鑄鐵中最經濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化作用以提高鑄鐵的強度，為使鑄鐵的微觀組織中有較多的石墨片，以保證其具有較高的熱導率，乘用車制動鼓的碳含量應該在3.3％以上，但過高的碳量會造成較高的易脆性，故為保證較高強度和較高的熱導率，將碳含量控制在3.3～3.6％之間。

硅：在鑄鐵中起固溶強化作用，并能提高鋼質純凈度和脫氧，但含量太高會降低鑄鐵的韌性，而且容易使鑄鐵表面產生紅鐵皮等表面缺陷，在孕育處理和澆鑄處理時，較高的碳量和較低的硅量能保證鐵水良好的流動性，因此本發明Si含量控制在1.6～1.9％。

錳：可以溶入鐵素體，提高鑄鐵的強度，還能與S形成MnS，以消除S的有害作用，同時也是重要的強韌性元素，Mn含量太高對鑄件中心偏析有不利影響，有損于鑄件的韌性。本發明Mn的含量控制在0.6～0.9％。

磷：為鑄鐵中的有害元素，形成磷共晶體，增加脆性，本發明中嚴格控制P≤0.1％。

硫：為鑄鐵中的有害元素，在鑄鐵中形成MnS、TiS等多種化合物，適量的硫具有改善孕育效果，促進A型石墨，本發明中嚴格控制S≤0.04％。

鉻：可以提高鑄鐵的強度和硬度，含量過高易增加鑄型難度和形成白口化，本發明的Cr含量控制在0.2～0.4％。

銅：能增加和穩定珠光體并促進石墨化，可抵消Cr元素的增大白口的不利影響，有利于保證鐵水的鑄造工藝性能，同時Cu是一種導熱性能較好價格低廉的金屬元素，能顯著提高鑄鐵的熱疲勞性和熱導性能，在Cr含量為0.2～0.4％，本發明的Cu的較適合的范圍為0.25～0.5％。

鈦：是強碳化物的形成元素，可形成細微的TiC顆粒，細化晶粒；TiC能有效釘扎奧氏體晶界，有效控制奧氏體晶粒長大，而且TiC在晶粒內的析出能顯著增強鑄鐵的強度；鈦是成分過冷元素，若鈦過高則促進過冷石墨形成，不利于提高A型石墨比例，降低導熱性能，若鈦量過低，則提高強度效果不明顯，達不到強度要求。本發明的Ti含量控制在0.05～0.15％。