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在中国生产最好的制动鼓和轮毂
制动鼓用灰铸铁的质量要求
2023-12-12
一般来说，灰铸铁是适合制造制动鼓的材料，但由于制动鼓的工作条件极其恶劣，对所用的灰铸铁必然有一些特殊要求。
1.碳含量和组织中石墨的体积分数
因为在制动过程中，制动鼓的温度瞬间升高，产生的热量必须尽快散逸，而导热是极其重要的性能。高导热性可以降低制动鼓内的温度梯度，从而减小热应力，避免热应力和乏力造成的损坏。
在实验室条件下，具有相同循环温度变化的不同材料的测试结果表明，珠光体基体球墨铸铁的热乏力寿命高于具有相似基体结构的灰铸铁。但由于灰铸铁的导热性较高，在相同的使用条件下，灰铸铁制动鼓所达到的最高温度要低于球墨铸铁制动鼓。同时，鳞片石墨还具有缓冲基体结构膨胀的作用，因此其实际使用寿命要高于球墨铸铁制动鼓。考虑到实际应用的效果，制动鼓一般采用灰铸铁代替球墨铸铁。
铸铁的导热系数与石墨的体积分数和鳞片石墨的尺寸有密切的关系，即鳞片石墨的用量增加，石墨片的尺寸越大，灰铸铁的导热系数越高，在相同的操作条件下，可以通过降低基体的温度来实现组织，使整体热应力小。
为了使铁的微观结构具有更多的石墨片，以确保其具有更高的导热性，乘用车制动鼓的碳含量应在3.4% 以上，在重型车辆3.5% 以上，重型车辆制动鼓应在3.7% 以上，这是首要的质量要求。在这些条件下，铸铁中石墨的体积分数约为11〜13%，铸铁的热导率约为其基体材料的两倍。
目前，我国还没有制定相关的国家标准或行业标准。一些铸件买家对制动鼓用灰铸铁的碳含量没有明确的要求。许多铸件只需按灰铸铁牌号并保证试样的抗拉强度。
当然要适当控制含碳量在3.2% 和3.3% 之间，以保证铸铁的合格强度。但这种做法不能保证制动鼓的基本质量要求，是不允许的。
2.石墨片的分布形状和长度
灰铸铁中的裂纹沿石墨基面发展，其方向不受金属基体晶界或珠光体取向的影响。石墨片的分布形状为a型灰铸铁，组织中的石墨片无方向性，乏力初期产生的细小裂纹呈分散分布，因此具有较好的抗热乏力裂纹能力。因此，在制动鼓铸件的显微组织中，石墨形态应为a型。b型、D型和e型石墨会导致热乏力性能的恶化，同时也会降低铸铁的机械性能。
如果片状石墨太细，灰铸铁的热导率低，当基体热膨胀时石墨的缓冲作用差。因此，制动鼓所用的灰铸铁，组织中的石墨片应比较厚，不宜太小，石墨的长度应为2 ~ 4或3 ~ 5。
在ASTM A159 “汽车用灰铸铁” 标准中，对片状石墨的分布形状和石墨片的长度作了详细规定。鳞片石墨的分布形状应为a型。对于强度要求较低的灰铸铁，石墨片的长度为2〜4级; 对于强度较高的灰铸铁，石墨片的长度为3〜5级。
3.矩阵式组织
由于铸铁中石墨的体积分数很大，而且石墨片比较大，铸铁的机械性能当然低，所以。用作制动零件的灰铸铁对机械性能的要求不太高。抗拉强度的最低值一般为175 MPa、200 MPa或250 MPa。到目前为止，还没有一个品牌要求抗拉强度高于300兆帕。
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