[發(fā)明專利]城市軌道交通車輛及鐵路機車車輛制動盤用合金蠕墨鑄鐵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910083482.0
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN101880815A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李繼山;李和平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究所
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;F16D65/12;B22D3/00;B22C9/02
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黃健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制動盤用合金蠕墨鑄鐵，尤其涉及一種用于城市軌道交通車輛及鐵路機車車輛制動盤的合金蠕墨鑄鐵，屬于金屬材料冶金領(lǐng)域。

背景技術(shù)

制動系統(tǒng)是城軌車輛關(guān)鍵技術(shù)之一，直接關(guān)系到列車的運行安全。目前大多城軌地鐵制動系統(tǒng)采用的是踏面制動，這種制動方式在制動過程中90％以上的熱量為車輪所吸收，因此在速度比較高的情況下，容易使車輪踏面產(chǎn)生高溫剝離或熱裂紋，踏面制動的噪聲也比較大，所以這種制動方式一般適用于車速100km/h以下的車輛。為了改善這種狀況，在超過100km/h的城市軌道交通車輛及鐵路機車車輛中，基礎(chǔ)制動裝置一般采用盤形制動。

城市軌道交通車輛及鐵路機車車輛制動盤都是在強摩擦、高熱負(fù)荷以及較大制動力和離心力等復(fù)雜工況下工作，制動盤工作的可靠性幾乎決定了整個基礎(chǔ)制動裝置的可靠性水平，直接影響城市軌道交通車輛及鐵路機車車輛的行車安全。

目前，城市軌道交通車輛及鐵路機車車輛制動盤材料均采用普通灰鑄鐵，這種材料具有成本低、耐磨性好等優(yōu)點；但普通灰鑄鐵制動盤的機械強度及抗熱疲勞性能難以令人滿意。因此，開發(fā)具有較高的機械強度，較好的抗熱疲勞性能，并且不易出現(xiàn)熱裂紋等優(yōu)點的制動盤用材料，對于保證制動裝置的高可靠性以及列車運行的安全性，對制動盤材料進(jìn)行研究具有重要的意義。

200510017968.6號發(fā)明專利申請公開了一種抗熱裂蠕墨鑄鐵制動材料，具有較高的抗熱裂性能。在該發(fā)明專利申請公開的技術(shù)方案中，為了提高蠕墨鑄鐵制動材料的抗熱裂性能，在該蠕墨鑄鐵制動材料中添加了較多的錳元素以提高珠光體含量，這在一定程度上降低制動材料的塑性；而且，該蠕墨鑄鐵制動材料中的珠光體尺寸較大，對于材料的強度和塑性等具有不利的影響。

因此，在保證蠕墨鑄鐵材料的耐磨性以及抗熱疲勞等性能的前提下，研究開發(fā)一種具有較高的強度、塑性等性能的合金蠕墨鑄鐵材料仍是本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種制動盤用合金蠕墨鑄鐵材料，尤其是一種用于城市軌道交通車輛及鐵路機車車輛制動盤的合金蠕墨鑄鐵材料，該材料具有抗拉強度高、蠕化率高、珠光體含量高等特點。利用該材料制造的制動盤具有比普通灰鑄鐵較高的機械強度和熱疲勞性能，能夠在強摩擦和高熱負(fù)荷的復(fù)雜工況下連續(xù)工作而不出現(xiàn)熱疲勞。

本發(fā)明的目的還在于提供一種采用上述合金蠕墨鑄鐵材料制成的制動盤。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種制動盤用合金蠕墨鑄鐵，以重量百分比計，其化學(xué)組成包括：

碳：3.5-3.9％，硅：2.0-3.0％，錳：0.4-1.3％，銅：0.4-1.0％，鉬：0.20-0.50％，鈦：0.10-0.20％，鎂：0.01-0.03％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

在本發(fā)明提供的合金蠕墨鑄鐵的化學(xué)組成中，主要成分有碳、硅、錳、銅、鐵等；提高性能的成分有銅、鉬等；而鈦、鎂及稀土(RE)等則是在出鐵時往鐵水中加入稀土鎂鈦合金(RE-Mg-Ti)蠕化劑而帶入材料之中的，其中，加入的RE-Mg-Ti蠕化劑按質(zhì)量百分比占合金蠕墨鑄鐵總量的0.8-1.1％；磷、硫則為雜質(zhì)。本發(fā)明的合金蠕墨鑄鐵中各種成分的作用和具體含量如下：

(1)碳和硅

碳和硅是強烈促進(jìn)石墨化的元素。鑄鐵中C、Si的含量越高，石墨化越容易進(jìn)行，但含量過高，將會導(dǎo)致石墨多而粗大，使組織中鐵素體量增多，珠光體量減少，從而導(dǎo)致材料力學(xué)性能的降低。因此，為了保證得到一定數(shù)量的石墨，增加珠光體的含量，優(yōu)選地，本發(fā)明提供的合金蠕墨鑄鐵中的C含量一般為3.5-3.9wt.％，Si含量一般為2.0-3.0wt.％。

(2)錳

錳本身是阻礙石墨化的元素，但它能與S結(jié)合，形成MnS浮集到渣中，從而削弱S阻礙石墨化的作用，同時加入錳還可以提高珠光體含量，提高合金球磨鑄鐵的強度、硬度，但會使其塑性降低，因此，優(yōu)選地，Mn的含量一般為0.5-1.3wt.％。

(3)銅

銅能顯著細(xì)化珠光體，并能促進(jìn)增加珠光體的含量，同時銅還能提高材料強度而又使其保持高塑性；但當(dāng)銅元素的含量達(dá)到一定量時，銅含量越高，其作用反而會相應(yīng)減弱，因此，優(yōu)選地，銅含量的范圍在0.4-1.0wt.％。

(4)鉬和鈦

材料中含有少量的鉬和鈦能夠進(jìn)一步提高材料的機械性能和耐熱疲勞性能，但不宜過多，因此，優(yōu)選地，鉬和鈦的含量分別可以為0.20-0.50wt.％和0.10-0.20wt.％。