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制动盘在车辆安全系统中承担着至关重要的作用。铸铁材料由于其良好的导热性、较好的耐磨损性能、优良的铸造性以及较低的制造成本,使其成为制造制动盘用的主要材料。因此,研发高性能制动盘用铁基材料就具有更加重要的科研意义和应用价值。由于钽和钨、铌和钼具有优异的性能,通常以微量元素的形式被添加到合金中以增强其性能,且受到研究者广泛的青睐。本文针对合金化对钽、钨灰铸铁和铌、钼蠕墨铸铁的组织与性能的影响进行了深入研究,研究了钽(0.05wt.%)和钨(0.35wt.%)对灰铸铁组织性能的影响,以及铌(0.09wt.%)和钼(0.3wt.%)的添加对蠕墨铸铁组织性能的影响,其中灰铸铁和蠕墨铸铁除铁、碳、硅基本成分外,添加镍(0.4wt.%),铜(0.3wt.%),锰(0.8wt.%),锡(0.08wt.%)和铬(0.25wt.%)等合金元素,主要研究内容如下:采用X射线衍射仪(XRD)、光谱仪(OES)、扫描电子探针显微镜(EPMA)和能谱仪(EDS)等手段,对灰铸铁和蠕墨铸铁进行了成分分析;采用万能试验机和冲击试验机对铸铁的强度和冲击韧性进行测试;同时铸铁的摩擦磨损性能也由摩擦试验机进行测量,以浓度为3.5%的NaCl溶液近似模拟盐雾成分,研究了灰铸铁和蠕墨铸铁在含盐腐蚀环境中的腐蚀行为。在试验过程中得到如下结果:添加0.05wt.%的Ta能够有效提高灰铸铁的抗拉强度(322.92MPa),并且在800目砂纸的小摩擦环境中表现优异,具有最低的磨损率(0.7047×10-7(g/Nm))和合适的摩擦系数(0.3538);而添加0.05wt.%的Ta和0.35wt.%的W,虽然相比单一 Ta添加灰铸铁降低了强度(302.95MPa),但却提高了冲击韧性(266.67J/cm2)和硬度(218.5HV),且在600目的大摩擦环境下能够获得最低的磨损率(2.16×10-7(g/Nm));在蠕墨铸铁中添加0.3wt.%的Mo,能够提高蠕墨铸铁的强度(546.67MPa)以及冲击韧性(587 J/cm2)和硬度(339.5HV),且在600目大摩擦环境下表现出最低的磨损率(1.13);而对比对照组蠕铁,含0.09wt.%Nb的蠕铁则降低了蠕铁的强度(468.86MPa),但提高了冲击韧性(390.63 J/cm2)和硬度(335.9HV),且在800目小摩擦环境中表现最好(磨损率0.745);在3.5%NaCl腐蚀环境中,含Ta灰铸铁耐蚀性最好(自腐蚀电流密度6.900×10-6 A·cm-2),含Mo蠕墨铸铁也在三中成分蠕铁中耐腐蚀性表现最为优越(自腐蚀电流密度 2.985×10-6 A·cm-2)。实验结果表明:基体组织中并没有特殊新相形成,钽和钨在灰铸铁中形成硬质相,弥散分布在珠光体基体上,蠕墨铸铁中有含铌碳化物和含钼碳化物生成,同样弥散分布在珠光体基体上,起到弥散强化的作用。其余合金元素固溶于基体上,起到了固溶强化的效应。本文所研究灰铸铁和蠕墨铸铁的强度、韧性、硬度以及耐磨性、耐腐蚀性均得到了有效的提高,其中含Ta、W灰铸铁和含Nb、Mo蠕墨铸铁性能更为优良,性能参数适合于作为制动盘用材料。