[发明专利]一种用于高铁扣件的铁垫板及其制造工艺

说明书

本发明公开一种用于高铁扣件的铁垫板及其制造工艺。该铁垫板采用包括Fe、C、Si、Cr、V、Mo、Zr、Bi、Mn和Mg的全新合金配方，并结合铸件热处理步骤，产品在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等各方面性能优异，综合性能显著优于现有产品。本发明能够以高合格率、成批量地生产性能稳定的高质量铁垫板产品，具有很高的工业应用价值。

技术领域

本发明属于机械铸造技术领域，具体涉及一种用于高铁扣件的铁垫板及其制造工艺。

背景技术

自2008年《中国高速列车自主创新联合行动计划》启动以来，我国高铁产业全面进入自主创新阶段，逐步建立并完善了以政策为指导、市场为导向、企业为主体“产学”相结合的科技创新模式，经过十年的发展，现已成为高端装备制造领域中兼具国际领先技术和完全自主知识产权的杰出代表。

扣件系统中的铁垫板是高铁轨道建设中的重要组成部分，仅数量而言，每公里轨道需要的铁垫板数量就超过3000件，其性能优劣直接关系到轨道乃至高铁整体运行性能。目前，常规铁垫板(例如WJ-7型、WJ-8型)的材质以QT450-10为主，生产主要采用DISA挤压造型线和常规铸造工艺。而以提高铁垫板整体应用性能为目的，针对铁垫板的合金配方和铸造工艺的改进一直是该零部件领域的研发热点。近年陆续出现了一些创新成果，例如，CN104342594A公开了一种用于制备高铁扣件用铁垫板的合金，制得的产品在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度方面相比于QT450-10有明显提升；CN104294143A通过优化合金配方和铸造工艺，制得的产品力学性能显著提升，且产品合格率高、性能差异小。

随着对高铁的运行速度、安全性、舒适性、运营/维护成本等方面的要求越来越高，以及在高铁领域国际合作中面临的竞争越发激烈，铁垫板领域的技术创新变得日益重要和紧迫。

发明内容

针对铁垫板领域的技术发展需求，本发明的目的首先在于提供一种用于高铁扣件的铁垫板。其采用全新的合金配方，包括Fe、C、Si、Cr、V、Mo、Zr、Bi、Mn和Mg，结合配套的铸件热处理步骤，制得的铁垫板在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等各方面性能优异，综合性能相比于现有产品有明显提升。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于高铁扣件的铁垫板，以质量百分比(％)计，其化学组成为：C 1.8-3.0，Si1.3-2.2，Cr 1.4-2.8，V 1.0-2.4，Mo 0.4-1.2，Zr 0.2-1.0，Bi 0.05-0.6，Mn≤0.5，Mg≤0.1，P+S≤0.06，Fe余量。

作为优选的技术方案，用于高铁扣件的铁垫板的化学组成为：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，Mn 0.1-0.3，Mg 0.02-0.06，P+S≤0.06，Fe余量。

化学组成是影响铁垫板力学性能的最关键因素。不局限于现有已知理论，申请人通过试验(包括中试)发现，当合金取上述化学组成特别是优选范围时，各元素之间的协同作用能够使铁垫板产品呈现出极佳的力学性能。

相应地，为获得上述用于高铁扣件的铁垫板，本发明的目的还在于提供该铁垫板的制造工艺，包括下列步骤：

(1)配制合金液体，以质量百分比(％)计，控制其化学组成为：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，Bi 0.05-0.6，Mn≤0.5，Mg≤0.1，P+S≤0.06，Fe余量；

(2)向砂型中浇注合金液体，待冷却凝固后形成铸件；

(3)将铸件进行热处理，首先将铸件加热到800-900℃，保温40-60min，然后以3-10℃/min的速率降温至300-400℃，保温30-60min，接着随炉冷却至室温出炉。