[发明专利]一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸铁铸造方法，尤其是涉及一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法。

背景技术

高速铁路机车制动盘类铸件要求其具有非常高的耐磨性、导热性和热疲劳性，这就要求其实体硬度及化学成分，专指碳当量，比普通铸铁要高，然而铸铁在高碳当量基础上提高其性能，特别是硬度，十分困难，一般来讲，铁液微合金化是被广泛采取的一种必要手段。所谓微合金化就是指在原有铁液基础上加入微量的合金元素如：铌Nb、钒V、钛Ti等能够对其力学性能、耐蚀性、耐热性起作用，随着添加量的不同而产生的效果不同，近几年研究发现，高碳当量轿车制动盘中加入一定量的铌，能够细化晶粒，提高其力学性能，且已经被实践证明其可行性。尽管高碳当量轿车制动盘铸铁铌Nb微合金化的效果得到证实，但是高碳当量高硬度要求的高速铁路机车制动盘类铸件铌Nb微合金化尚无介绍。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺方法独特、利在保证其他化学成分符合规范要求的前提下，通过加入适量的Nb合金，从而达到其使用性能的一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法。

为了实现发明目的，本发明通过如下方式实现：

一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法，其特征是：该方法为在铸造高速铁路机车用制动盘的电炉熔化过程中随最后一批炉料加入重量含量为炉料的0.08%～0.15%的铌铁，熔化温度为1300～1360℃，取样温度为1440～1480℃，过热温度1480～1520℃，保温时间5～10分钟后出铁孕育，孕育量为0.3～0.6%即可；

所述在浇注高速铁路机车制动盘2箱同时浇注用来检测其力学性能的Φ30试棒；

所述铌铁的纯度为70%～80%。

本发明有如下效果：

1）工艺方法独特：本发明提供的方法是在电炉熔化过程中随最后一批炉料加入0.08%～0.15%的铌铁，熔化温度不高于1360℃，取样温度控制在1440～1480℃，过热温度1480～1520℃，保温时间5～10分钟后出铁孕育，孕育量0.3～0.6%，浇注高速铁路机车制动盘2箱同时浇注Φ30试棒，用来检测其力学性能。

2）主要元素内部检测C、Si、Mn符合材料规范，其他合金元素Cu、Sn控制在下限，检测到Nb元素为0.08%～0.15%：本发明提供的方法在现有的熔化设备及工艺条件下，加入纯度为70%~80%的铌铁，得到Nb的吸收率为70%～80%，包括烧损；Sn、Cu等其他合金元素按规范下线控制，加入0.08%～0.15%的Nb，得到试棒组织、性能及铸件实体铸件组织、性能完全达到预期目标；同时对于Φ30试棒弹性模量来讲，高于不加Nb的平均值，具体如下：Φ30试棒金相检测结果为石墨形态：A型；石墨长度：4-5；基体组织：>98%P，放大倍数100×，得到正常的石墨形态及珠光体含量，与不加Nb合金的高速机车制动盘Φ30试棒金相相同；Φ30试棒性能检测结果为抗拉强度360～370MPa，高于不加Nb合金的高速机车制动盘材料抗拉强度7.9%；品质系数1.2～1.3，目前生产的差别不大；Φ30试棒弹性模量1.1～1.2×105 MPa，高于不加Nb合金的高速机车制动盘材料弹性模量平均值5.1%；实体铸件硬度平均值195～205，与不加Nb合金的高速机车制动盘材的实体硬度相当；实体金相的石墨形态全部为A型，长度5级，大于95%P,放大倍数100×，与不加Nb合金的高速机车制动盘实体铸件金相组织相同;Nb可以作为一种合金元素加入到铸铁中，从成本角度考虑，对于单位重量的铁水，Nb、Sn、Cu相比之下，使用Nb成本低于Cu高于Sn。

具体实施方式

一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法，其特征是：该方法为在铸造高速铁路机车用制动盘的电炉熔化过程中随最后一批炉料加入重量含量为炉料的0.08%～0.15%的铌铁，熔化温度为1300～1360℃，取样温度为1440～1480℃，过热温度1480～1520℃，保温时间5～10分钟后出铁孕育，孕育量为0.3～0.6%即可；

所述在浇注高速铁路机车制动盘2箱同时浇注用来检测其力学性能的Φ30试棒；

所述铌铁的纯度为70%～80%。