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

1、制動(dòng)盤作為汽車制動(dòng)系統(tǒng)中核心零部件之一，能將汽車制動(dòng)過程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)汽車的行車安全有著至關(guān)重要的影響。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(shì)，制動(dòng)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(dòng)盤的制動(dòng)性能和運(yùn)行壽命已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高效制動(dòng)和長(zhǎng)期服役的要求。本文在仿真和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用氮碳共滲(Ferritic Nitrocarburizing)工藝對(duì)高碳當(dāng)量合金灰鑄鐵制動(dòng)盤進(jìn)行表面改性處理

2、，研究工藝參數(shù)對(duì)制動(dòng)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(diǎn)如下:
　　1.針對(duì)制動(dòng)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(duì)制動(dòng)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(chǎng)和溫度場(chǎng)，闡述氣孔和縮松產(chǎn)生原因，預(yù)測(cè)縮松分布位置，同時(shí)根據(jù)模擬結(jié)果改進(jìn)澆注系統(tǒng)，并試驗(yàn)驗(yàn)證新澆注系統(tǒng)的合理性。
　　2.提出采用氮碳共滲工藝對(duì)高碳當(dāng)量合金灰鑄鐵制動(dòng)盤進(jìn)行表面改

3、性處理的方法，解決傳統(tǒng)灰鑄鐵制動(dòng)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(cè)試方法研究共滲溫度和保溫時(shí)間對(duì)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(duì)推盤式氮碳共滲爐內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得出NH3和CO2在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡，驗(yàn)證噴嘴布局的合理性。采用Workbench軟件對(duì)制動(dòng)盤氮碳共滲后的冷卻過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得出溫度場(chǎng)的變化規(guī)律，減小氮碳共滲后的變形缺陷。