| 专利名称： | 一种钒钛蠕墨铸铁及其生产方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Vanadium-titanium vermicular cast iron and production method thereof | ||
| 专利号： | CN201410745955.X | 申请时间： | 20141209 |
| 公开号： | CN104532113A | 公开时间： | 20150422 |
| 申请人： | 四川省富邦钒钛制动鼓有限公司 | ||
| 申请地址： | 617000 四川省攀枝花市仁和区大龙潭乡迤资工业园区 | ||
| 发明人： | 陈国; 雷全瑞; 刘景瓒; 殷强 | ||
| 分类号： | C22C37/10; C22C33/08 | 主分类号： | C22C37/10 |
| 代理机构： | 北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司 11385 | 代理人： | 董芙蓉 |
| 摘要： | 本发明公开了一种钒钛蠕墨铸铁及其生产方法，化学组成按重量百分比为：碳为3.8～4.2％，硅为1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛为0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％，硫为0.03～0.06％，磷为0.05～0.09％，残留镁为0.01～0.03％，余量为铁；本发明以含钒生铁为原料，不添加其他贵金属元素，生产出的钒钛蠕墨铸铁具有优异的力学性能、良好的耐磨性和耐热疲劳性且生产成本低等特点。本发明的钒钛蠕墨铸铁金相组织中珠光体含量达70％以上、蠕化率70％以上；力学性能方面抗拉强度在400MPa～460MPa之间，布氏硬度在200HBS～240HBS之间。所述钒钛蠕墨铸铁利用含钒生铁为原料不添加其他贵重金属因而降低了生产成本，且性能达到了RuT450A的要求；具有良好的机械性能、耐磨性能和导热性能可用于生产汽车制动鼓、制动盘等零部件，有着广阔的市场应用前景。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses vanadium-titanium vermicular cast iron and a production method thereof. The vanadium-titanium vermicular cast iron comprises the following compositios in percent by weight : 3.8-4.2% of carbon, 1.8-2.2% of silicon, 0.4-0.7% of manganese, 0.15-0.34% of vanadium, 0.05-0.08% of titanium, 0.1-0.3% of chromium, 0.03-0.06% of sulfur, 0.05-0.09% of phosphorus, 0.01-0.03% of residual magnesium, and the balance iron. The vanadium-titanium vermicular cast iron employs vanadium-containing pig iron as a raw material, and is not added with other precious metal elements. The produced vanadium-titanium vermicular cast iron possesses the characteristics of excellent mechanical properties, good wear resistant, thermal fatigue resistance, low production cost and the like. The pearlite content in the vanadium-titanium vermicular cast iron microstructure is 70% or more, the vermicular graphite rate is 70% or more, and on the aspect of mechanical properties, the tensile strength is 400 MPa-460 MPa, and the Brinell hardness is 200 HBS-240 HBS. The vanadium-titanium vermicular cast iron utilizes vanadium-containing pig iron as the raw material and is not added with other precious metal elements, therefore the production cost is reduced and the performances reach RuT450A requirements. The vanadium-titanium vermicular cast iron possesses good mechanical properties, wear resistance and thermal conductivity, is applicable to produce automobile brake drums, brake discs and other parts, and has wide market application prospect. | ||
1.一种钒钛蠕墨铸铁，其特征在于，该钒钛蠕墨铸铁的化学组成按重量百 分比为：碳为3.8～4.2％，硅为1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛 为0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％，硫为0.03～0.06％，磷为0.05～0.09％，残留镁为 0.01～0.03％，余量为铁；碳当量CE为4.4～4.9，其中，CE＝C+1/3(Si+P)。
2.如权利要求1所述的钒钛蠕墨铸铁，其特征在于，该钒钛蠕墨铸铁金相 组织中珠光体含量达70％以上、蠕化率70％以上，机械性能方面抗拉强度在 400MPa～460MPa之间，布氏硬度在200HBS～240HBS之间。
3.一种钒钛蠕墨铸铁的生产方法，其特征在于，该钒钛蠕墨铸铁的生产方 法包括准备原料，将原料按重量百分比配置为以下组分：碳为3.8～4.2％，硅为 1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛为0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％， 硫为0.03～0.06％，磷为0.05～0.09％，残留镁为0.01～0.03％，余量为铁；具体包 括以下步骤： 步骤一，熔炼：于中频炉中加入1.2～1.8％的增碳剂、60％的含钒生铁、20％ 的废钢和20％的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1.0～1.3％硅铁、0.3～0.5％ 锰铁、铬铁0.1～0.2％进行成分调质，然后于1530±10℃过热处理5～10min， 再降温当温度为1450℃～1480℃时准备出炉； 步骤二，蠕化和孕育：采用三明治冲入法进行蠕化孕育处理，将步骤一所 得铁水倒入铁水包中，进行孕育和蠕化处理； 步骤三，浇铸：将步骤二蠕化和孕育处理后的铁水扒渣后，1～2min温度 变为1350℃～1390℃即用于浇注，即得钒钛蠕墨铸铁。
1.一种钒钛蠕墨铸铁，其特征在于，该钒钛蠕墨铸铁的化学组成按重量百 分比为：碳为3.8～4.2％，硅为1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛 为0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％，硫为0.03～0.06％，磷为0.05～0.09％，残留镁为 0.01～0.03％，余量为铁；碳当量CE为4.4～4.9，其中，CE＝C+1/3(Si+P)。
2.如权利要求1所述的钒钛蠕墨铸铁，其特征在于，该钒钛蠕墨铸铁金相 组织中珠光体含量达70％以上、蠕化率70％以上，机械性能方面抗拉强度在 400MPa～460MPa之间，布氏硬度在200HBS～240HBS之间。
3.一种钒钛蠕墨铸铁的生产方法，其特征在于，该钒钛蠕墨铸铁的生产方 法包括准备原料，将原料按重量百分比配置为以下组分：碳为3.8～4.2％，硅为 1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛为0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％， 硫为0.03～0.06％，磷为0.05～0.09％，残留镁为0.01～0.03％，余量为铁；具体包 括以下步骤： 步骤一，熔炼：于中频炉中加入1.2～1.8％的增碳剂、60％的含钒生铁、20％ 的废钢和20％的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1.0～1.3％硅铁、0.3～0.5％ 锰铁、铬铁0.1～0.2％进行成分调质，然后于1530±10℃过热处理5～10min， 再降温当温度为1450℃～1480℃时准备出炉； 步骤二，蠕化和孕育：采用三明治冲入法进行蠕化孕育处理，将步骤一所 得铁水倒入铁水包中，进行孕育和蠕化处理； 步骤三，浇铸：将步骤二蠕化和孕育处理后的铁水扒渣后，1～2min温度 变为1350℃～1390℃即用于浇注，即得钒钛蠕墨铸铁。
翻译：技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，尤其涉及一种钒钛蠕墨铸铁及其生产方法。
背景技术
制动鼓和制动盘是汽车上的最常见的制动零件，也是汽车行驶安全的重要 保证。随着汽车行业的迅猛发展，对制动鼓和制动盘材料提出了更高的要求， 制动材料向着高强度、高耐磨性、高耐热疲劳性等方向发展。目前国内用于制 动鼓和制动盘的材料主要是HT250、HT300、低合金灰铸铁和钒钛灰铸铁，但 其普遍具有强度低、耐热疲劳性差等特点，使用中常出现热烈现象。低合金灰 铸铁生产中常常加入Cr、Ni和Mo，虽然各类性能有所改善，但是Ni和Mo 等贵金属的加入，使其生产成本较高。
蠕墨铸铁的抗拉强度、耐磨性均高于灰铸铁，且其热导率和减震性与灰铸 铁相近远高于球铁，具有强度高、耐磨性好、耐热疲劳性优异等特点，因而非 常适合于生产制动器件。开发一种生产成本低、性能优异的蠕墨铸铁因而具有 重要的工程价值和市场前景。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种钒钛蠕墨铸铁及其生产方法，旨在解决 现有的制动鼓和制动盘的材料存在的生产成本较高，热导率和减震性较差的问 题。
本发明实施例是这样实现的，一种钒钛蠕墨铸铁，该钒钛蠕墨铸铁的化学 组成按重量百分比为：碳为3.8～4.2％，硅为1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为 0.15～0.34％，钛为0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％，硫为0.03～0.06％，磷为 0.05～0.09％，残留镁为0.01～0.03％，余量为铁；碳当量CE为4.4～4.9，其中， CE＝C+1/3(Si+P)。
进一步，该钒钛蠕墨铸铁金相组织中珠光体含量达70％以上、蠕化率70％ 以上，机械性能方面抗拉强度在400MPa～460MPa之间，布氏硬度在 200HBS～240HBS之间。
本发明实施例的另一目的在于提供一种钒钛蠕墨铸铁的生产方法，该钒钛 蠕墨铸铁的生产方法包括准备原料，将原料按重量百分比配置为以下组分：碳 为3.8～4.2％，硅为1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛为0.05～0.08％， 铬为0.1～0.3％，硫为0.03～0.06％，磷为0.05～0.09％，残留镁为0.01～0.03％，余 量为铁；具体包括以下步骤：
步骤一，熔炼：于中频炉中加入1.2～1.8％的增碳剂、60％的含钒生铁、20％ 的废钢20％的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1.0～1.3％硅铁、0.3～0.5％ 锰铁、铬铁0.1～0.2％进行成分调质，然后于1530±10℃过热处理5～10min， 再降温当温度为1450℃～1480℃时准备出炉；
步骤二，蠕化和孕育：采用冲入法进行蠕化和孕育处理，在铁水包底加入 孕育剂、蠕化剂和覆盖剂，将步骤一所得铁水倒入铁水包中，进行孕育和蠕化 处理。
步骤三，浇铸：将步骤二蠕化和孕育处理后的铁水扒渣后，1～2min温度 变为1350℃～1390℃即用于浇注，即得钒钛蠕墨铸铁。
本发明提供的钒钛蠕墨铸铁及其生产方法，以含钒生铁为原料，不添加其 他贵金属元素，生产出的钒钛蠕墨铸铁具有优异的力学性能、良好的耐磨性和 耐热疲劳性且生产成本低等特点。本发明的钒钛蠕墨铸铁金相组织中珠光体含 量达70％以上、蠕化率70％以上；力学性能方面抗拉强度在400MPa～460MPa 之间，布氏硬度在200HBS～240HBS之间。所述钒钛蠕墨铸铁利用含钒生铁为 原料不添加其他贵重金属因而降低了生产成本，且其性能达到了RuT450A的要 求。该钒钛蠕墨铸铁具有良好的机械性能、耐磨性能和导热性能可用于生产汽 车制动鼓、制动盘等零部件，有着广阔的市场应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的钒钛蠕墨铸铁的生产方法流程图；
图2是本发明实施例提供的石墨形态(未腐蚀)，×100示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图2所示，本发明实施例的钒钛蠕墨铸铁的化学组成按重量百分比为： 碳为3.8～4.2％，硅为1.8～2.2％，锰为0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛为 0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％，硫为0.03～0.06％，磷为0.05～0.09％，残留镁为 0.01～0.03％，余量为铁。其碳当量CE为4.4～4.9，其中，CE＝C+1/3(Si+P)。 金相组织中珠光体含量达70％以上、蠕化率70％以上，机械性能方面抗拉强度 在400MPa～460MPa之间，布氏硬度在200HBS～240HBS之间。
如图1所示，本发明实施例的钒钛蠕墨铸铁的生产方法包括准备原料，将 原料按重量百分比配置为以下组分：碳为3.8～4.2％，硅为1.8～2.2％，锰为 0.4～0.7％，钒为0.15～0.34％，钛为0.05～0.08％，铬为0.1～0.3％，硫为0.03～0.06％， 磷为0.05～0.09％，残留镁为0.01～0.03％，余量为铁；具体包括以下步骤：
S101：熔炼：于中频炉中加入1.2～1.8％的增碳剂、60％的含钒生铁、20％ 的废钢20％的回炉料，进行初期熔炼，熔炼后期加入1.0～1.3％硅铁、0.3～0.5％ 锰铁、铬铁0.1～0.2％进行成分调质，然后于1530±10℃过热处理5～10min， 再降温当温度为1450℃～1480℃时准备出炉；
S102：蠕化和孕育：采用冲入法进行蠕化和孕育处理，在铁水包底加入孕 育剂、蠕化剂和覆盖剂，将S101所得铁水倒入铁水包中，进行孕育和蠕化处理；
S103：浇铸：将S102蠕化和孕育处理后的铁水扒渣后，约1～2min温度变 为1350℃～1390℃即可用于浇注，即得钒钛蠕墨铸铁。
本发明的工作原理：本发明钒钛蠕墨铸铁中的C和Si都是促进石墨化的元 素。C和Si越高，蠕墨铸铁中石墨化程度越高，导热性越好；但C和Si含量 太高，将导致石墨粗大、基体组织珠光体含量不足，进而使强度硬度降低。本 发明钒钛蠕墨铸铁中碳当量CE为4.4～4.9，碳含量在3.8～4.2％之间，铁水具有 较好的流动性，因而具有良好的铸造性能，硅含量在1.8～2.2％之间，硅是强烈 促进石墨化的元素，防止白口的出现，硅过低则易出现白口，过高则铁素体含 量高珠光体含量过少。
钒钛蠕墨铸铁中，钒和钛都可以形成硬度极高的碳氮化物，弥散分布于基 体组织中，提高了蠕墨铸铁的强度、耐磨性和耐热疲劳性。钒还可以起到细化 强化珠光体的作用，提高其力学性能，本发明钒钛蠕墨铸铁中钒含量在 0.15～0.35％之间，钒过低时，提高性能的作用小，含量过高，则增大白口倾向。 钛属于干扰元素，可以适当拓宽蠕化范围，有利于蠕化处理，本发明钒钛蠕墨 铸铁中钛的含量在0.05～0.08％之间，含量过低，提高强度、耐磨性方面起到的 效果不明显，同时对蠕化也不利，含量过高时，使蠕墨铸铁硬度过高，不利于 加工，同时使蠕化降低。
锰在蠕墨铸铁中固溶于铁素体中，主要起稳定和细化珠光体的作用，在一 定范围内对石墨蠕化并无影响，本发明钒钛蠕墨铸铁中锰含量为0.4～0.7％，含 量太低时珠光体含量太低，使力学性能太低；含量太高时，白口倾向加大。
铬在蠕墨铸铁中固溶于铁素体中细化、强化珠光体，铬在共晶和共析阶段 都是阻碍石墨化的元素，可以细化石墨，稳定珠光体，本发明钒钛蠕墨铸铁铬 含量为0.1～0.3％，含量过低时基体组织的珠光体含量不足，含量过高则产生白 口倾向。
磷含量高时在蠕墨铸铁基体的晶界上形成磷共晶，降低韧性，增加脆性， 因此磷属于有害元素。但一定含量的磷形成的磷共晶弥散分布，有利于提高硬 度和耐磨性，本发明钒钛蠕墨铸铁磷含量为0.05～0.09％。
硫和所以蠕化元素都有强烈的亲和力，在蠕墨铸铁中属于反蠕化元素，当 硫含量大于0.03％时，蠕化剂首先与硫和铁液中的氧反应，大量消耗蠕化剂， 同时造成硫化物夹杂，剩余的蠕化剂才起到蠕化作用。铁液硫含量越高，消耗 蠕化剂越多，形成的硫化物夹杂也越多，使成本提高的同时还危害了材质的性 能。同所有反蠕化元素一样，硫可以拓宽蠕化剂加入的范围，使蠕化稳定。本 发明钒钛蠕墨铸铁硫含量为0.03～0.06％。
该钒钛蠕墨铸铁金相组织中珠光体含量达70％以上、蠕化率70％以上，机 械性能方面抗拉强度在400MPa～460MPa之间，布氏硬度在200HBS～240HBS 之间，如下表所示：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
