摘 要

随着人类社会的进步和生活水平的逐渐提高，人们对汽车性能和使用要求也愈来愈高。灰铸铁具有一定的强度和硬度、耐磨性较好、价格低廉等特点，因而被国内外广泛用作为轿车的刹车部件。由于设计理念和成本的要求不同，导致轿车刹车盘材料的差异较大。因此，研究分析不同牌号的轿车的刹车盘材质，对于开发新型刹车盘材料及推广应用具有重要意义。

本文针对不同档次轿车所使用的刹车部件的材质进行了分析，致力于得到一些高、中、低档轿车刹车盘材料的成分与性能之间的关系。首先，了解了目前刹车部件市场的国内外的现状，收集使用材料的相关文献资料；然后在实体店收集了不同档次车型的刹车制动盘，并对其进行了化学成分分析、金相显微分析、硬度测试；最后选择典型车型的制动盘进行了热扩散系数的测试。研究结果表明，对于高档轿车来说，4.3%左右的高碳当量再加入微量合金元素可以提高石墨化程度，细化晶粒，有效提高刹车制动盘的综合使用性能，在保证一定硬度、耐磨性的同时，可以提高材料的高温导热性能；就低档车而言，碳当量较低，加入的合金元素大多以提高硬度、耐磨性为主，在导热性方面没有过多的要求。

关键词：灰铸铁，刹车制动盘，高碳当量，合金化。

Abstract

With the progress of human society and the gradual improvement of living standards, people who focus on the car performance and use of requirements are getting higher and higher. Gray cast iron has a certain strength and hardness, wear resistance is good, low prices and other characteristics, which is widely used at home and abroad as a car brake parts. Due to the design concept and cost requirements are different, which is resulting in the differences of car brake disc material. Therefore, the study and analysis of different brands of car brake disc material, are great significance for the development of new brake disc materials and promote the application.

This paper analyzes the material of brake components used in different grades of cars, and is concerned with the relationship between the composition and performance of some high, medium and low - grade car brake disc materials. First of all, understand the current situation of the brake component market at home and abroad，and look up the relative some literature.And then in the store to collect the different grades of brake discs and carry out their chemical composition analysis, metallographic microscopy, hardness test. Finally, selecting the typical model of the brake disc for the thermal diffusion coefficient of the test. The results show that, for high-end cars, about 4.3% of the high carbon equivalent then adding alloying elements can improve the degree of graphitization, grain refinement, effectively improve the brake brake disc comprehensive performance, to ensure a certain hardness, Grinding at the same time, you can improve the high temperature thermal conductivity of materials; low-grade car, the carbon equivalent is lower, adding alloy elements to improve the hardness, wear resistance, the thermal conductivity is not too much requirements.

Keywords: gray cast iron, brake disc, high carbon equivalent, alloying.

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2汽车制动盘的制动原理 1

1.3国内外汽车制动盘的材质研究现状与进展 1

1.3.1制动盘失效形式 1

1.3.2制动盘的性能要求 2

1.3.3灰铸铁制动盘的特点 3

1.3.4合金化对灰铸铁性能的影响 4

1.4研究的目的、意义及主要研究内容 4

1.4.1目的与意义 4

1.4.2研究内容 5

第2章 实验过程 5

2.1材料选择 5

2.2试验设备与方法 5

2.2.1金相组织分析 5

2.2.2电子探针成分分析 7

2.2.3材料热扩散率测试 8

2.2.4布氏硬度测试 8

第3章 实验结果与分析 9

3.1不同品牌制动盘的化学成分 9

3.2不同品牌制动盘的显微组织 11

3.2.1 石墨形态 11

3.2.2 石墨基体组织 15

3.3不同品牌制动盘的硬度 19

3.4 典型试样的热扩散系数及分析 20

第4章 讨论 22

4.1 Fe-C相图及合金元素的作用 22

4.2化学成分、显微组织与性能之间的关系 23

第5章 结论 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1研究背景

随着社会的不断发展，科技的不断进步，汽车行业也逐渐兴盛起来，汽车的安全使用性和舒适度越来越成为人们关注的焦点。从安全性的角度来说，刹车系统就显得尤为重要。刹车制动系统主要作用是将汽车行驶时的动能和势能转化为内能，以达到使汽车减速的目的，良好的汽车刹车部件性能能够直接影响到汽车的驾驶安全性，而盘式刹车制动器凭借良好的导热性，稳定的制动效果以及方便维修等特点，成为了现阶段汽车刹车制动器的主流配置^[1]。由于不同公司有不一样的设计理念以及对制造成本的考虑，国内外不同价格档次的轿车刹车部件具有较大的差异，因此引起了铸造行业的关注。例如低档轿车需要控制成本，就需要一定程度上降低制动盘的性能要求，而高档轿车则需要保证安全性的同时考虑使用的舒适度，就需要增加制动盘的抗震性能等。国内外学者的研究表明，轿车刹车制动盘的性能要求主要是它的强度、硬度、耐磨性、蓄热性与导热性，因此灰铸铁材料成为了制动盘的最优材料，特别是合金化的灰铸铁材料将成为以后刹车制动盘的发展方向。

三环铸造有限公司是生产汽车零部件的大型国有企业，武汉理工大学为国家教育部重点大学。为了充分发挥各自的优势，进行产学研合作研发新型的汽车制动盘部件，满足国内外客户需求。因此，对市场上现有的汽车制动盘进行材质分析是十分必要的，以为后续的新型的汽车制动盘研究奠定基础。

1.2汽车制动盘的制动原理

制动系统，其目的当然是按照驾驶人的意志能够灵活地进行减速刹车和停车。它的工作原理是通过制动系统中刹车盘和刹车片之间的摩擦，将汽车的动能转换成热能。而大部分汽车的制动系统，主要由控制系统、传动系统及其他零部件组成，常用的制动器可以分为两类，盘式制动器和鼓式制动器。盘式制动器是由制动盘，刹车片等部件组合而成，通过液压传导系统收紧摩擦片，使其与制动盘发生摩擦，起到减速制动的效果^[2]。盘式制动器和鼓式制动器的工作原理如图1.1、图1.2所示。