[發(fā)明專利]用于高速列車制動(dòng)盤的合金鑄鋼及其熱處理方法以及由該合金鑄鋼制造的高速列車制動(dòng)盤

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210217930.3
• 申請(qǐng)日: 2012-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN103510024A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢坤才;金文偉;郭曉暉;嚴(yán)運(yùn)濤;徐建國(guó);李偉;郭立賓;張勛林;鄭劍云;王陽;闕紅波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司;常州南車鐵馬科技實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/50
• 分類號(hào): C22C38/50;C22C38/48;C22C38/44;C22C38/46;C21D1/28;C21D1/25;C21D1/18
• 代理公司: 常州市天龍專利事務(wù)所有限公司 32105
• 代理人: 夏海初

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于高速列車制動(dòng)盤的合金鑄鋼及其熱處理方法以及由該合金鑄鋼制造的高速列車制動(dòng)盤，屬于合金鋼材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

制動(dòng)盤是高速列車制動(dòng)系統(tǒng)的重要部件，尤其是250Km/h及更高速的動(dòng)車組，制動(dòng)盤的質(zhì)量性能直接影響著動(dòng)車組的各項(xiàng)性能指標(biāo)。而對(duì)于制動(dòng)盤質(zhì)量性能影響最大的是制動(dòng)盤所使用的合金鑄鋼材料的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有高速列車鑄鋼制動(dòng)盤主要依賴進(jìn)口，且價(jià)格昂貴。

因此，為滿足我國(guó)高速鐵路發(fā)展的需要，開發(fā)一種綜合力學(xué)性能優(yōu)良、制造容易，且性價(jià)比高的高速列車制動(dòng)盤用材料合金鑄鋼顯得尤為迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于：提供一種制造容易、化學(xué)組分和配比合理、綜合力學(xué)性能優(yōu)良，用于高速列車制動(dòng)盤的合金鑄鋼。

本發(fā)明的第一目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種用于高速列車制動(dòng)盤的合金鑄鋼，其組分及其各組分的重量百分含量是：碳0.18～0.26%；硅0.16～0.50%；錳0.55～1.40%；磷小于等于0.03%；硫小于等于0.03%；鉻0.90～2.00%；鎳0.71～1.80%；鉬0.65～1.20%；釩0.20～0.35%；其他組分的含量總和小于等于0.30%，其中鎢小于0.1%；鐵為余量。

在上述技術(shù)方案中，所述合金鑄鋼熱處理后的金相組織為索氏體組織。索氏體基體組織相對(duì)于“馬氏體+貝氏體”基體組織而言，強(qiáng)度和硬度稍低一些，但伸長(zhǎng)率和塑性高，綜合性能好。制動(dòng)盤制動(dòng)時(shí)，承受反復(fù)冷熱疲勞作用，要求材料既要有較高的強(qiáng)度，又有較好的塑性，物化綜合性能要好。因此索氏體基體組織的鑄鋼材料更適合于制作所述的制動(dòng)盤。

本發(fā)明的合金鑄鋼可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的感應(yīng)電爐煉鋼工藝方法或類似的煉鋼工藝進(jìn)行制備。所述高速列車合金鋼制動(dòng)盤毛坯的鑄造方法，可以采用通常的鑄造方法。

下面詳細(xì)描述一下本發(fā)明的合金鑄鋼所含的各化學(xué)成分在鑄鋼冶煉中所起的作用、含量范圍及其優(yōu)選的含量范圍。

碳是擴(kuò)大γ相區(qū)的元素，但因滲碳體的形成，不能無限固溶。鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊韌性降低。因此為了保證材料有好的綜合性能，含碳量不能過高。在本發(fā)明中，將碳含量控制在0.18～0.26%；進(jìn)一步優(yōu)選的碳含量為0.18～0.25%。

在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。在碳素鋼中加入0.70%以上的錳時(shí)就算“錳鋼”，較一般錳量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能。在本發(fā)明中，將錳含量控制在0.55～1.40%；優(yōu)選所述錳含量為0.60～1.40%；更優(yōu)選所述錳含量為0.68～1.40%；進(jìn)一步優(yōu)選，所述錳含量為0.81～1.40%；更進(jìn)一步優(yōu)選，所述錳含量為0.84～1.40%。

鉻能提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。同時(shí)，鉻又能提高鋼的高溫強(qiáng)度，是耐熱鋼的重要合金元素。在本發(fā)明中，將鉻含量控制在0.90～2.00%，優(yōu)選鉻含量為1.00～2.00%，更優(yōu)選鉻含量為1.10～2.00%，進(jìn)一步優(yōu)選鉻含量為1.10～1.82%，更進(jìn)一步優(yōu)選鉻含量為1.10～1.70%。

鎳是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，并且也是固溶強(qiáng)化元素，隨著鎳含量的增加，鋼的常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度增加，而對(duì)塑性和韌性影響不大，具體可以見圖1、圖2。在本發(fā)明中，將鎳含量控制在0.71～1.80%，優(yōu)選所述鎳含量為0.80～1.60%；進(jìn)一步優(yōu)選的所述鎳含量為0.90～1.50%，再進(jìn)一步優(yōu)選鎳含量為0.96～1.50%；更進(jìn)一步優(yōu)選的鎳含量為0.96～1.50%；再進(jìn)一步優(yōu)選的鎳含量為0.96～1.40%。

鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力發(fā)生變形，稱蠕變)。鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能；并且還可以抑制合金鋼由于回火而引起的脆性。因此可以適當(dāng)增加鉬的含量。在本發(fā)明中，將鉬含量控制在0.65～1.20%，優(yōu)選的鉬含量為0.65～1.19%；再優(yōu)選的鉬含量為0.65～1.10%；進(jìn)一步優(yōu)選的鉬含量為0.65～1.02%；更進(jìn)一步優(yōu)選的鉬含量為0.65～1.00%；再進(jìn)一步優(yōu)選的鉬含量為0.65～0.96%。

鎳能細(xì)化鐵素體晶粒，在強(qiáng)度相同的條件下，鎳能提高鋼的塑性和韌性，尤其是低溫韌性。與Cr、Mo等聯(lián)合使用，可提高鋼的熱強(qiáng)性和常溫強(qiáng)度及耐磨性。因此本發(fā)明適當(dāng)提高了鎳的含量。