氮碳共滲高碳當(dāng)量合金灰鑄鐵汽車制動盤的鑄造仿真與實驗研究.pdf

1、制動盤作為汽車制動系統(tǒng)中核心零部件之一，能將汽車制動過程中的動能轉(zhuǎn)化為熱能，對汽車的行車安全有著至關(guān)重要的影響。隨著汽車發(fā)動機功率密度和轉(zhuǎn)速的提升，汽車逐漸呈現(xiàn)高速化和重載化趨勢，制動盤的服役條件變得越來越惡劣，傳統(tǒng)高碳當(dāng)量灰鑄鐵制動盤的制動性能和運行壽命已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高效制動和長期服役的要求。本文在仿真和實驗研究的基礎(chǔ)上，采用氮碳共滲(Ferritic Nitrocarburizing)工藝對高碳當(dāng)量合金灰鑄鐵制動盤進(jìn)行表面改性處理

2、，研究工藝參數(shù)對制動盤共滲層組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐磨性、耐蝕性及疲勞性能的影響。本文的創(chuàng)新點如下:
　　1.針對制動盤澆注過程中頻繁出現(xiàn)的氣孔和縮松缺陷，采用ProCAST和JMatPro軟件對制動盤重力鑄造過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析澆注過程中的流場和溫度場，闡述氣孔和縮松產(chǎn)生原因，預(yù)測縮松分布位置，同時根據(jù)模擬結(jié)果改進(jìn)澆注系統(tǒng)，并試驗驗證新澆注系統(tǒng)的合理性。
　　2.提出采用氮碳共滲工藝對高碳當(dāng)量合金灰鑄鐵制動盤進(jìn)行表面改

3、性處理的方法，解決傳統(tǒng)灰鑄鐵制動盤易磨損、易腐蝕、服役壽命短的難題。通過金相、XRD、顯微硬度等分析測試方法研究共滲溫度和保溫時間對滲層組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，獲得最佳氮碳共滲工藝參數(shù)。
　　3.利用Fluent軟件對推盤式氮碳共滲爐內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬，得出NH3和CO2在爐內(nèi)運動軌跡，驗證噴嘴布局的合理性。采用Workbench軟件對制動盤氮碳共滲后的冷卻過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得出溫度場的變化規(guī)律，減小氮碳共滲后的變形缺陷。