一種剎車片摩擦塊的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種剎車片摩擦塊的制備方法，包括：將原料在氬氣氣氛中升溫至熔融狀態(tài)，然后真空保溫得到第一物料；將第一物料出爐進(jìn)行澆注，冷卻至375～395℃，進(jìn)行表面機(jī)加工得到第二物料；將第二物料升溫至Ta℃進(jìn)行奧氏體化，然后保溫，取出置于溫度為200～220℃的硝鹽浴中，升溫至Tb℃，保溫，油冷至100～120℃，接著升溫至Tc℃進(jìn)行回火，保溫，空冷至室溫得到剎車片摩擦塊；Ta＝1050+Ka×(nCo+nMo)/nNb，Ka的值為60～70，Tb＝355+Kb×(nCo+nMo)/nNb，Kb的值為18～20，Tc＝200+Kc×100×(nNb+nCo+nMo)，Kc的值為170～200。
【專利說明】
一種剎車片摩擦塊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及剎車片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種剎車片摩擦塊的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車剎車片對汽車運(yùn)行的安全性、可靠性有著至關(guān)重要的影響，是汽車非常重要的零部件之一。
[0003]目前，國外汽車剎車片多采用樹脂基摩擦片，其使用溫度一般不高于250°C，溫度過高會造成摩擦片樹脂基體的老化、開裂，使摩擦片磨損率急劇增加，摩擦系數(shù)也發(fā)生很大的變化?，F(xiàn)在普遍采用的是粉末冶金法制備的金屬基復(fù)合材料摩擦片，其具有導(dǎo)熱性能好、摩擦副溫升低、許用溫度高等優(yōu)點(diǎn)。粉末冶金制動材料的使用溫度較高，當(dāng)制動溫度達(dá)到500°C時，它仍能保持較小的磨損率和較優(yōu)良的摩擦特性，對制動盤的熱影響較小，并能保證汽車在惡劣氣候條件下安全運(yùn)行。
[0004]但目前汽車剎車片中制動摩擦塊需要吸收的制動能量越來越大，溫度可高達(dá)7000C，會引起剎車摩擦塊易出現(xiàn)發(fā)生形變等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種剎車片摩擦塊的制備方法，所得摩擦塊耐磨性能優(yōu)異，硬度可達(dá)HRC 68，沖擊韌性可達(dá)8.8J/cm2，滿足實(shí)際使用過程中對摩擦塊的要求。
[0006]本發(fā)明提出的一種剎車片摩擦塊的制備方法，包括如下步驟:
[0007]S1、將原料在氬氣氣氛中升溫至熔融狀態(tài)，然后真空保溫得到第一物料，其中第一物料按重量百分比包括:C: 1.0?1.3%，S1:0.3?0.4%，Mn:0.35?0.45%，N1:0.07?0.10%，W:0.03?0.05%，Nb:0.05?0.06%，Zr:0.008?0.012%，Cr:2.5?2.8%，T1:0.2?0.3%，Co:0.04?0.05%，Mo:0.02?0.03%，B:0.06?0.09%，Ce:0.07?0.10%，S<0.015%，P彡0.015%，余量為Fe;
[0008]S2、將第一物料出爐進(jìn)行澆注，冷卻至375?395 °C，進(jìn)行表面機(jī)加工得到第二物料；
[0009]S3、將第二物料升溫至IVC進(jìn)行奧氏體化，然后保溫3.5?4.5h，取出置于溫度為200?220°C的硝鹽浴中，升溫至Tb°C，保溫4?5h，油冷至100?120°C，接著升溫至IVC進(jìn)行回火，保溫I?2h，空冷至室溫得到剎車片摩擦塊;其中Ta = 1050+Ka X (nco+nMo)/nNb，Ka的值S60?70，Tb = 355+KbX (11。。+道。)/咖，1(1)的值為18?20，1'。= 200+1(。\100 X (nNb+nco+nMo)，KC的值為170?200，nNb、nCc1、nM。分別表示鈮元素、鈷元素和鉬元素在第一物料中所占重量百分比。
[0010]本發(fā)明中各元素作用如下:
[0011 ]碳(C):作為形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨個數(shù)及石墨大小，同時，適當(dāng)?shù)奶籍?dāng)量可以使鐵液易于流動，增加鐵液的充型能力，減少縮松縮孔，提高鑄件的致密性，但是碳含量過高，容易產(chǎn)生石墨漂浮，影響鑄鐵的性能，還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
[0012]硅(Si):作為強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，又能起到孕育的效果。較高的含硅量對鑄件的澆注及自補(bǔ)縮都有很大的好處，能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。硅含量高些，對形成球狀石墨有利，但硅含量超過3.0%時，沖擊韌性會急劇降低，還能降低鋼的焊接性能。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用。
[0013]錳(Mn):可以擴(kuò)大奧氏體區(qū)，增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性；固溶在基體和碳化物中，可以強(qiáng)化基體，提尚硬度，提尚基體的洋透性。但是，$父尚的含猛量會弓丨起晶粒粗大，且極易富集到共晶團(tuán)的邊界形成珠光體或碳化物。嚴(yán)重時碳化物形成網(wǎng)狀，極大地影響了材料的韌性。
[0014]鎳(Ni):在鋼中強(qiáng)化鐵素體并細(xì)化珠光體，能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性，還能提高鋼對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。
[0015]鎢(W):可與碳形成碳化鎢，具有很高的硬度和耐磨性，能顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性。
[0016]鈮(Nb):能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度、抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力，改善焊接性能，防止晶間腐蝕現(xiàn)象，但塑性和韌性有所下降。
[0017]鋯(Zr):在鋼中作用與鈮、鈦、釩相似，有脫氧、凈化和細(xì)化晶粒的作用，提高鋼的低溫韌性，消除時效現(xiàn)象，提高鋼的沖壓性能。
[0018]鉻(Cr):可提高淬透性，能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，還能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，但會降低塑性和韌性，同時也是碳化物形成元素，在球墨鑄鐵中，它能與碳生成M3C型碳化物可以作為有效的硬質(zhì)點(diǎn)彌散分布在基體上，提高材料的硬度及耐磨度。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)證實(shí):含Cr0.5%，碳化物約占15?20%，滿足實(shí)際需求。
[0019]鈦(Ti):能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性，消除或減輕鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象，降低時效敏感性和冷脆性，改善焊接性能它能細(xì)化晶粒力。固溶強(qiáng)化作用強(qiáng)，但降低固溶體的韌性，固溶于奧氏體中提高鋼的淬透性，但化合鈦卻降低鋼的淬透性。改善回火穩(wěn)定性，并有二次硬化作用，提高耐熱鋼的抗氧化性和熱強(qiáng)性，如蠕變和持久強(qiáng)度，且改善鋼的焊接性。
[0020]鈷(Co):能強(qiáng)化鐵素體，加入碳素鋼中，在退火或正火狀態(tài)下能提高鋼的硬度、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，還具有抗氧化性能，使鋼具有高的高溫硬度，在耐熱鋼和耐熱合金中得到應(yīng)用。
[0021]鉬(Mo):細(xì)化鋼的晶粒，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力，提高機(jī)械性能。還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。鈷與鉬相互配合可使鋼超高硬度和良好綜合力學(xué)性能。
[0022]硼(B):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱乳性能，提高強(qiáng)度。
[0023]鈰(Ce):影響鋼中非金屬夾雜物的類型、數(shù)量和形態(tài)，凈化鋼質(zhì)，減少了Al2O3對疲勞性能的危害，對高周疲勞和低周疲勞都很有利，促進(jìn)鋼中的組織轉(zhuǎn)變，可吸附在正在長大的固態(tài)晶核表面，形成薄的富集層，降低表面能，阻礙晶體生長，從而降低了晶體長大速率，細(xì)化樹枝狀晶體，抑制柱狀晶生長，進(jìn)而減少枝晶偏析和區(qū)域偏析，細(xì)化晶粒，抑制回火脆性，提高鋼的熱塑性、熱強(qiáng)性、疲勞性能、耐磨性、抗氫致脆性、抗氧化性。
[0024]優(yōu)選地，SI的第一物料中，碳元素、硅元素和錳元素的重量比為1.1?1.2:0.32?0.36:0.38?0.42。
[0025]優(yōu)選地，SI的第一物料中，鎢元素、鋯元素、鉻元素的重量比為0.035?0.045:0.009?0.011:2.6?2.7。
[0026]優(yōu)選地，SI中，第一物料按重量百分比包括:C:1.1?1.2%，S1:0.32?0.36%,Mn:0.38?0.42%，N1:0.08?0.09%，W:0.035?0.045%，Nb:0.055?0.058%，Zr:0.009?0.011%，Cr:2.6?2.7%，T1:0.23?0.26%，Co:0.044?0.046%，Mo:0.022?0.028% ,B:
0.07?0.08%，Ce:0.08?0.09% ,S^0.015% ,P^0.015%，余量為Fe。
[0027]優(yōu)選地，S3中，Ka的值為62?68，Kb的值為18.5?19，KC的值為180?190。
[0028]奧氏體化溫度較高時，奧氏體中碳含量較高時，奧氏體更加穩(wěn)定，最終組織中具有較多的高碳?xì)堄鄪W氏體，等溫溫度較高時，奧氏體不易轉(zhuǎn)變成針狀鐵素體和馬氏體，也使得最終組織中具有較多的高碳?xì)堄鄪W氏體;而奧氏體組織可以改善材料的沖擊韌性，但是會降低材料的硬度;在熱處理過程中，沖擊韌性和硬度表現(xiàn)出相互競爭、動態(tài)變化的過程，因此，根據(jù)合金成分調(diào)整熱處理制度，平衡沖擊韌性與硬度的關(guān)系成為獲得良好綜合性能的關(guān)鍵。
[0029]本發(fā)明采用強(qiáng)碳化物與等溫淬火相互結(jié)合，使得貝氏體+奧氏體基體中彌散分布著M3C型鉻碳化合物，通過整體考慮奧氏體化溫度、等溫淬火溫度、回火溫度、奧氏體化時間、等溫淬火的保溫時間、回火的保溫時間，揭示六個工藝參數(shù)之間的關(guān)系，通過對六個工藝參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，優(yōu)化了熱處理工藝制度，使得材料具有良好的綜合性能，發(fā)現(xiàn)奧氏體化溫度、等溫淬火溫度、回火溫度與鈮元素、鈷元素、鉬元素存在函數(shù)關(guān)系，隨著鈮元素、鈷元素之和與鉬元素的比值增大，提高奧氏體化溫度、等溫淬火溫度，使本發(fā)明所得剎車片摩擦塊晶粒細(xì)化均勻，通過將回火溫度隨著鈮元素、鈷元素、鉬元素含量增多而升高，顯著改善本發(fā)明所得剎車片摩擦塊的熱脆性，通過對奧氏體化溫度、等溫淬火溫度、回火溫度進(jìn)行限定，使本發(fā)明所得剎車片摩擦塊的硬度可達(dá)HRC 68，沖擊韌性可達(dá)8.8J/cm2。
[0030]本發(fā)明還采用碳元素、硅元素和錳元素相互配合，提高淬透性，使得貝氏體+奧氏體基體中彌散分布著M3C型鉻碳化合物，進(jìn)一步提高本發(fā)明的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性;而鎢元素、鋯元素、鉻元素相互配合固溶于奧氏體中，降低了碳的擴(kuò)散速度，在奧氏體化過程中阻礙了晶界的移動和晶粒的長大，細(xì)化了奧氏體的晶粒，從而為貝氏體提供了更多的有利形核位置，從而延緩?qiáng)W氏體的轉(zhuǎn)變，延長貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期，使得在等溫淬火過程中貝氏體的數(shù)量增加，并細(xì)化了貝氏體組織，使外圈中殘余奧氏體的量逐漸減少，針狀鐵素體的量逐漸增加且變得細(xì)小致密，且碳化物的數(shù)量也隨之增多，大幅提高本發(fā)明的韌性、硬度、耐磨性能和接觸疲勞性能。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]實(shí)施例1
[0033]本發(fā)明提出的一種剎車片摩擦塊的制備方法，包括如下步驟:
[0034]S1、將原料在氬氣氣氛中升溫至熔融狀態(tài)，然后真空保溫得到第一物料，其中第一物料按重量百分比包括:C: 1.0%，S1:0.4%，Mn:0.35%，N1:0.10%，W:0.03%，Nb:0.06%，Zr:0.008% ,Cr:2.8% ,T1:0.2% ,Co:0.05% ,Mo:0.02% ,B: 0.09% ,Ce:0.07%0.015%，P彡0.015%，余量為Fe;
[0035]S2、將第一物料出爐進(jìn)行澆注，冷卻至395°C，進(jìn)行表面機(jī)加工得到第二物料；
[0036]S3、將第二物料升溫至1120°C進(jìn)行奧氏體化，然后保溫3.5h，取出置于溫度為220°(:的硝鹽浴中，升溫至378.3°(:，保溫411，油冷至120°(:，接著升溫至222.1°(:進(jìn)行回火，保溫lh，空冷至室溫得到剎車片摩擦塊。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本發(fā)明提出的一種剎車片摩擦塊的制備方法，包括如下步驟:
[0039]S1、將原料在氬氣氣氛中升溫至熔融狀態(tài)，然后真空保溫得到第一物料，其中第一物料按重量百分比包括:(::1.3%，5丨:0.3%，]\111:0.45%，祖:0.07%，1:0.05%，恥:0.05%，Zr: 0.012% ,Cr: 2.5% ,Ti: 0.3% ,Co:0.04 % ,Mo:0.03% ,B: 0.06% ,Ce:0.10%0.015%，P彡0.015%，余量為Fe;
[0040]S2、將第一物料出爐進(jìn)行澆注，冷卻至375°C，進(jìn)行表面機(jī)加工得到第二物料；
[0041]S3、將第二物料升溫至1148°C進(jìn)行奧氏體化，然后保溫4.5h，取出置于溫度為200°C的硝鹽浴中，升溫至380.2°C，保溫5h，油冷至100°C，接著升溫至224°C進(jìn)行回火，保溫2h，空冷至室溫得到剎車片摩擦塊。
[0042]實(shí)施例3
[0043]本發(fā)明提出的一種剎車片摩擦塊的制備方法，包括如下步驟:
[0044]S1、將原料在氬氣氣氛中升溫至熔融狀態(tài)，然后真空保溫得到第一物料，其中第一物料按重量百分比包括:C: 1.1%，S1:0.36% ,Mn:0.38% ,Ni:0.09% ,ff:0.035% ,Nb:0.058% ,Zr:0.009% ,Cr:2.7% ,T1:0.23% ,Co:0.046% ,Mo:0.022% ,B: 0.08% ,Ce:
0.08% ,S^0.015% ,P^0.015%，余量為Fe;
[0045]S2、將第一物料出爐進(jìn)行澆注，冷卻至390°C，進(jìn)行表面機(jī)加工得到第二物料；
[0046]S3、將第二物料升溫至1122.7°C進(jìn)行奧氏體化，然后保溫3.8h，取出置于溫度為215 °C的硝鹽浴中，升溫至377.3 °C，保溫4.2h，油冷至115 °C，接著升溫至222.7 °C進(jìn)行回火，保溫1.2h，空冷至室溫得到剎車片摩擦塊。
[0047]實(shí)施例4
[0048]本發(fā)明提出的一種剎車片摩擦塊的制備方法，包括如下步驟:
[0049]S1、將原料在氬氣氣氛中升溫至熔融狀態(tài)，然后真空保溫得到第一物料，其中第一物料按重量百分比包括:C: 1.2%，S1:0.32% ,Mn: 0.42 % ,Ni:0.08% ,ff: 0.045% ,Nb:
0.055% ,Zr:0.011% ,Cr:2.6% ,T1:0.26% ,Co:0.044% ,Mo:0.028% ,B: 0.07% ,Ce:
0.09%,S^0.015% ,P^0.015%，余量為Fe;
[0050]S2、將第一物料出爐進(jìn)行澆注，冷卻至380°C，進(jìn)行表面機(jī)加工得到第二物料；
[0051]S3、將第二物料升溫至1139°C進(jìn)行奧氏體化，然后保溫4.2h，取出置于溫度為205°C的硝鹽浴中，升溫至379°C，保溫4.5h，油冷至105°C，接著升溫至224.13°C進(jìn)行回火，保溫
1.6h，空冷至室溫得到剎車片摩擦塊。
[0052]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種剎車片摩擦塊的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、將原料在氬氣氣氛中升溫至熔融狀態(tài)，然后真空保溫得到第一物料，其中第一物料按重量百分比包括:C: 1.0 ?1.3%，S1:0.3 ?0.4% ,Mn: 0.35 ?0.45%，N1:0.07 ?0.10%，W:0.03?0.05%，Nb:0.05?0.06%，Zr:0.008?0.012%，Cr:2.5?2.8%，T1:0.2?0.3%，Co:0.04?0.05%，Mo:0.02?0.03%，B:0.06?0.09%，Ce:0.07?0.10%，S<0.015%，P彡0.015%，余量為 Fe; 52、將第一物料出爐進(jìn)行澆注，冷卻至375?395°C，進(jìn)行表面機(jī)加工得到第二物料； 53、將第二物料升溫至Ta°C進(jìn)行奧氏體化，然后保溫3.5?4.5h，取出置于溫度為200?220°C的硝鹽浴中，升溫至Tb°C，保溫4?5h，油冷至100?120°C，接著升溫至IVC進(jìn)行回火，保溫1?211，空冷至室溫得到剎車片摩擦塊;其中1'3=1050+1\(1^。+1?。)/11_，1的值為60?70，Tb = 355+KbX (nco+nMo)/nNb，Kb的值為 18?20，TC = 200+KCX 100X (nNb+nco+nMo)，KC的值為170?200，nNb、nCc1、nM。分別表示鈮元素、鈷元素和鉬元素在第一物料中所占重量百分比。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述剎車片摩擦塊的制備方法，其特征在于，SI的第一物料中，碳元素、硅元素和錳元素的重量比為1.1?1.2:0.32?0.36:0.38?0.42。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述剎車片摩擦塊的制備方法，其特征在于，SI的第一物料中，鎢元素、鋯元素、鉻元素的重量比為0.035?0.045:0.009?0.011:2.6?2.7。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述剎車片摩擦塊的制備方法，其特征在于，SI中，第一物料按重量百分比包括:c: 1.1?1.2%，S1:0.32 ?0.36%，Mn: 0.38 ?0.42 %，N1:0.08 ?0.09%，W:0.035?0.045%，Nb:0.055?0.058%，Zr:0.009?0.011 %，Cr:2.6?2.7% ,Ti:0.23?0.26%，Co:0.044?0.046%，Mo:0.022?0.028%，B:0.07?0.08%，Ce:0.08?0.09% ,S^0.015% ,P^0.015%，余量為Fe。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述剎車片摩擦塊的制備方法，其特征在于，S3中，Ka的值為62?68，Kb的值為18.5?19，1(。的值為180?190。
【文檔編號】C22C38/12GK105886946SQ201610235326
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】楊國軍
【申請人】蕪湖德業(yè)摩擦材料有限公司