[发明专利]高速列车制动盘用合金铸钢材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高速列车制动盘用合金铸钢材料，其化学组分的重量百分比为：0.25～0.40％碳(C)、0.05～0.35％硅(Si)、0.20～0.85％钼(Mo)、0.50～1.00％铬(Cr)、0.50～1.50％锰(Mn)、0.50～1.50％镍(Ni)、0.04～0.08％铝(Al)、0.02～0.20％铜(Cu)、0.04～0.10％钒(V)、0.01～0.10％钛(Ti)、0.50～1.00％钨(W)、0.001～0.03％硫(S)、0.001～0.03％磷(P)，其余为铁(Fe)和不可避免的微量杂质；同时提供熔炼方法和热处理方法。本发明的合金铸钢材料通过合理的合金元素配比、熔炼方式和热处理方式，能够获得预期元素组成的合金铸钢材料，且合金金相组织、晶粒细度均符合要求，使合金铸钢材料具有良好的高温力学性能。

技术领域

本发明涉及一种合金材料，尤其是涉及高速列车用合金钢材料，同时涉及其熔炼方法和热处理方法。

背景技术

列车的基础制动装置为高速列车安全运行提供了必要的保障，其中制动盘是基础制动装置中的核心部件，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形成良好的制动效果，在此过程中，制动盘的材料、结构和性能不能被破坏。

随着高速列车运行速度的不断提升、制动功率增大、运行环境复杂多变，对制动装置及制动材料也提出了更高、更新的要求。高速列车在紧急制动时，制动盘表面的温度剧烈升高，如果热量不能得到及时的散发出去，不仅造成巨大的热应力，而且局部瞬间时峰值温度甚至会超过相变点，因此制动盘材料必须具有比热容大、导热性能好、线膨胀系数小等特性，才能抵御高温高应力条件下裂纹的产生。同时，由于高速列车运行速度高、轴重大、线路运行制动频繁、制动能量大，制动盘材料必须具有较高的高温强度和韧性，以降低制动盘裂纹产生和扩展，提高硬度保证较小的磨损量，提高制动盘的寿命。

高速列车制动盘材料主要为锻钢制动盘和铸钢制动盘。锻钢制动盘具有良好的组织均匀性、塑性和韧性，但难以实现复杂的散热结构设计，导致其散热性能差，适用于CRH2型200Km/h等级动车组。铸钢制动盘可以实现复杂的散热结构设计，能够显著降低高速制动过程中盘体温度，以提高使用寿命，可适用于350Km/h以上级动车组。然而，目前我国高速列车制动盘研发和应用技术水平与国外仍存在较大差距，主要还是依赖于国外进口，因此实现制动盘自主化制造已成为我国高速列车发展的迫切需求。

公开号为CN103510024B的中国发明专利公开了一种用于高速列车制动盘的合金铸钢及其热处理方法以及由该合金铸钢制造的高速列车制动盘，其组分及其各组分的重量百分比含量是：碳0.18～0.26％、硅0.16～0.50％、锰0.55～1.40％、铬0.90～2.00％、镍0.71～1.80％、钼0.65～1.20％、钒0.20～0.35％、钨小于0.1％、磷≤0.03％、硫≤0.03％，其它组分含量总和≤0.3％，余量为铁；其热处理方法包括正火和调质处理，该发明的合金铸钢铸件或合金铸钢制动盘毛坯的抗拉强度1050～1210MPa，屈服强度935～1070MPa，延伸率14～17％，硬度为300～388HBW。但是该专利并未能很好的结合制动盘服役工况进行综合性的设计，未针对高速列车在紧急制动时，制动盘表面的温度剧烈升高，对材料进行高温强度性能要求进行合理设计。