[發明專利]一種用于制造高鐵扣件用鐵墊板的合金及其應用

有效

• 申請號: 201810875926.3
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109023047B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 沙金洋;樹士軒
• 申請（專利權）人: 建湖金洋科技有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/24;C22C38/22;C22C38/28;C22C38/04;E01B9/68;E01B19/00
• 代理公司: 北京漢德知識產權代理事務所(普通合伙) 11328
• 代理人: 劉子文;徐馳

本發明公開一種用于制造高鐵扣件用鐵墊板的合金，包括Fe、C、Si、Cr、V、Mo、Zr、Bi、Mn和Mg等元素，結合鑄件熱處理工藝，由其制得的鐵墊板在抗拉強度、屈服強度、伸長率和硬度等各方面性能優異，綜合性能相比于現有產品有明顯提升，并且能夠以高合格率、成批量地生產性能穩定的高質量鐵墊板產品，具有很高的工業應用價值。

技術領域

本發明屬于金屬合金材料技術領域，具體涉及一種用于制造高鐵扣件用鐵墊板的合金及其應用。

背景技術

扣件系統中的鐵墊板是高鐵軌道建設中的重要組成部分，僅數量而言，每公里軌道需要的鐵墊板數量就超過3000件，其性能優劣直接關系到軌道乃至高鐵整體運行性能。目前，常規鐵墊板(例如WJ-7型、WJ-8型)的材質以QT450-10為主，生產主要采用DISA擠壓造型線和常規鑄造工藝。而以提高鐵墊板整體應用性能為目的，針對鐵墊板的合金配方和鑄造工藝的改進一直是該零部件領域的研發熱點。近年陸續出現了一些創新成果，例如，CN104342594A公開了一種用于制備高鐵扣件用鐵墊板的合金，制得的產品在抗拉強度、屈服強度、伸長率和硬度方面相比于QT450-10有明顯提升；CN104294143A通過優化合金配方和鑄造工藝，制得的產品力學性能顯著提升，且產品合格率高、性能差異小。

隨著對高鐵的運行速度、安全性、舒適性、運營/維護成本等方面的要求越來越高，以及在高鐵領域國際合作中面臨的競爭越發激烈，鐵墊板領域的技術創新變得日益重要和緊迫。

發明內容

針對鐵墊板領域的技術發展需求，本發明的目的主要在于提供一種用于制造高鐵扣件用鐵墊板的合金，包括Fe、C、Si、Cr、V、Mo、Zr、Bi、Mn和Mg等元素，結合鑄件熱處理工藝，由其制得的鐵墊板在抗拉強度、屈服強度、伸長率和硬度等各方面性能優異，綜合性能相比于現有產品有明顯提升。

具體而言，本發明的用于制造高鐵扣件用鐵墊板的合金，以質量百分比(％)計，其化學組成為：C 1.8-3.0，Si 1.3-2.2，Cr 1.4-2.8，V 1.0-2.4，Mo 0.4-1.2，Zr 0.2-1.0，Bi0.05-0.6，Mn≤0.5，Mg≤0.1，P+S≤0.06，Fe余量。

作為優選的技術方案，上述用于制造高鐵扣件用鐵墊板的合金的化學組成為：C2.2-2.6，Si 1.6-1.9，Cr 1.8-2.4，V 1.4-2.0，Mo 0.6-1.0，Zr 0.4-0.8，Bi 0.2-0.4，Mn0.1-0.3，Mg 0.02-0.06，P+S≤0.06，Fe余量。

合金的化學組成是影響鐵墊板力學性能的最關鍵因素。不局限于現有已知理論，申請人通過試驗(包括中試)發現，當合金取上述化學組成特別是優選范圍時，各元素之間的協同作用能夠使鐵墊板產品呈現出極佳的力學性能。合金材料的配制對本領域技術人員而言屬于普通技術常識，只要最終化學成分符合規定要求即可。非限制性地，其通常包括將原料熔融以形成合金液體的步驟。從節約成本的角度出發，在配制合金液體時，可以使用生鐵、廢鋼和回爐料作為主原料。在配制過程中，可采用例如直讀式光譜分析儀等設備檢測合金液體的元素組成。

本發明的上述合金被認為適用于制造各種常規型號的鐵墊板，尤其適用于制造WJ-7和WJ-8型扣件中的鐵墊板。因此，本發明的目的還在于提供上述合金在制造高鐵扣件用鐵墊板中的應用。

優選地，使用本發明的合金制造高鐵扣件用鐵墊板，包括下列步驟：

(1)配制具有上述化學組成的合金液體；

(2)向砂型中澆注合金液體，待冷卻凝固后形成鑄件；

(3)將鑄件進行熱處理，首先將鑄件加熱到800-900℃，保溫40-60min，然后以3-10℃/min的速率降溫至300-400℃，保溫30-60min，接著隨爐冷卻至室溫出爐。