[发明专利]一种高速列车制动盘用钢的热处理方法

说明书

本发明公开了一种高速列车制动盘用钢的热处理方法，包括正火、淬火和回火工艺，三者的加热温度分别为1000～1100℃、980～1020℃和980～1020℃，保温的时间按钢的厚度计分别为3.75～6.00min/mm、3.00～4.50min/mm、3.75～6.00min/mm。按照此方法得到的高速列车制动盘用钢的晶粒尺寸为20～25μm，碳化物平均粒径在0.020μm～0.040μm之间，组织为回火索氏体，具有优异的高温性能，在20℃～700℃的导热系数为35～40W/(m·K)，500℃抗拉强度≥1000MPa，600℃抗拉强度≥900Mpa，经20℃～700℃冷热循环1000次无裂纹产生。

技术领域

本发明属于高速轨道交通零部件用钢技术领域，具体涉及一种高速列车制动盘用钢的热处理方法。

背景技术

随着高速列车速度的提高，对列车制动的及时性、安全性和稳定性提出了更高的要求，这也意味着对列车制动装置和制动材料的质量和性能需要满足更高的要求。高速列车基础制动均采用盘形制动装置，对于200km/h以上高速列车，国际上一般是采用锻钢制动盘与粉末冶金闸片配对的制动装置。制动盘其最基本的功能是吸收制动动能并将之转化为热能散发到空气中。

提高高速列车制动盘材料的高温性能是提升制动装置可靠性最为关键的技术问题之一。在高速列车速度高和运行条件恶劣的制动工况下，巨大的制动热负荷及热冲击会带来很高的热应力和温度梯度。因此制动盘材料必须具有良好的高温力学性能和导热性能，以及低弹性模量和低热膨胀系数，使得制动热量能迅速逸散。具体地讲，高速列车制动盘应当具有如下的性能：一是稳定而均匀的摩擦性能，摩擦系数不随压力、温度和速度的变化而变化；二是良好的耐疲劳性能和极好的抗热裂纹扩展能力，以减少制动盘摩擦表面急冷急热所形成的高热应力对制动盘的损伤；三是较高的耐磨性能，以减少盘面摩擦而产生的磨损；制动盘材料还应具有良好的抗摩擦热变形性能和热导率。

目前的研究大部分集中在创新制动盘结构，提高制动盘散热性方面，对材质的创新性研究相对较少。而在列车制动时，特别是紧急制动时，制动盘瞬时热能量很难快速释放出去，因此，提高制动盘材料的高温性能对提高制动盘寿命具有重要意义。

发明内容

基于上述背景，本发明提供了一种高速列车制动盘用钢，其具有优异的高温性能。本发明公开的高速列车制动盘用钢中的所述“高速列车”指的是时速在200km/h以上高速列车。

本发明采取的技术方案为：

一种高速列车制动盘用钢的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：

(1)正火工艺：将高速列车制动盘用钢加热至1000～1100℃，保温后空冷至300℃以下；

(2)淬火工艺：将正火之后的高速列车制动盘用钢加热至980～1020℃，保温后水冷至100℃以下；

(3)回火工艺：将淬火之后的高速列车制动盘用钢加热至600～650℃，保温后水冷至100℃以下。

进一步地，所述热处理方法优选包括以下步骤：

(1)正火工艺：将高速列车制动盘用钢加热至1040～1070℃，保温后空冷至300℃以下；

(2)淬火工艺：将正火之后的高速列车制动盘用钢加热至1000～1015℃，保温后水冷至100℃以下；

(3)回火工艺：将淬火之后的高速列车制动盘用钢加热至620～640℃，保温后水冷至100℃以下。