[发明专利]一种高韧抗冷热疲劳高速列车制动盘用铸钢及制备方法

说明书

本发明涉及一种高韧抗冷热疲劳高速列车制动盘用铸钢及制备方法，属于金属材料及其制备领域，解决了现有技术中高速列车制动盘用铸钢室温强韧性、高温力学性能及抗冷热疲劳失效性能匹配问题。一种高韧抗冷热疲劳高速列车制动盘用铸钢，化学组成按质量百分比计为：C：0.20％‑0.40％、Si：0.30％‑0.70％、Mn：0.50％‑2.00％、Cr：0.50％‑2.00％、Ni：0.50％‑2.00％、Mo：0.40％‑1.80％、V：0.01％‑0.30％、P≤0.015％、S≤0.010％、O≤0.010％、N≤0.015％，其余为Fe及不可避免杂质；Mn+Cr+Ni总含量为2.00％‑6.00％，Mo+V总含量为0.41％‑2.00％。通过合理的成分、组织结构及制备工艺调控，实现了铸钢优良的室温强韧性、高温力学性能及抗冷热疲劳失效性能配合，满足高速列车铸钢制动盘综合力学性能及长服役寿命要求，适宜作为高速列车铸钢制动盘用材。

技术领域

本发明属于金属材料及其制备领域，尤其涉及一种高韧抗冷热疲劳高速列车制动盘用铸钢及制备方法。

背景技术

高速列车制动技术作为高速列车核心技术之一，关系着列车运行的安全性、平稳性和舒适性。高速列车主要安全措施是出现故障时依靠盘形制动作为最后的安全保障，制动盘是高速列车基础制动系统中核心关键部件。高速列车制动过程中制动盘与制动闸片发生剧烈摩擦使动能直接转换为了热能，列车最大时速提高导致动能和制动时产生的热能增大，巨大的热负荷、热冲击和热循环导致了盘体制动效能降低、高温磨耗和热疲劳失效等现象，对制动盘性能提出了严苛的要求，高性能高速列车制动盘的研制已成为高速列车发展的前沿性关键技术。

在高时速等级高速列车中普遍采用了铸钢制动盘，铸钢制动盘通过在盘体内构造复杂的散热结构以有效降低制动盘制动后温度。目前，德国等高速列车制动盘生产厂商铸钢制动盘产品研制水平较高，然而相关铸钢制动盘材料及制备工艺鲜见报道。我国长期致力于高速列车制动盘材料及工艺研发，已公开的相关专利主要涉及高速列车铸钢制动盘材料室温力学性能，鲜有专利涉及铸钢制动盘材料高温性能。然而，在已公开铸钢制动盘材料高温性能专利中，普遍存在提高铸钢制动盘材料高温力学性能的同时难以兼顾其韧性。此外，高速列车制动盘用铸钢材料抗冷热疲劳性能研究，及抗冷热疲劳铸钢材料相关专利鲜见报道。高速列车铸钢制动盘室温强韧性、高温力学性能以及抗冷热疲劳性能直接关系着高速列车制动盘服役性能和寿命，研制出综合力学性能和抗失效性能均优良的高速列车铸钢制动盘材料对实现高速列车铸钢制动盘国产化，保障列车运行安全具有重要意义，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明目的在于提供一种高韧抗冷热疲劳高速列车制动盘用铸钢及其制备方法，解决了现有技术中高速列车铸钢制动盘材料室温强韧性、高温强度以及抗冷热疲劳性能匹配的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高韧抗冷热疲劳高速列车制动盘用铸钢，铸钢的化学组成按质量百分比计为：C：0.20％-0.40％、Si：0.30％-0.70％、Mn：0.50％-2.00％、Cr：0.50％-2.00％、Ni：0.50％-2.00％、Mo：0.40％-1.80％、V：0.01％-0.30％、P≤0.015％、S≤0.010％、O≤0.010％、N≤0.015％，其余为Fe及不可避免杂质；Mn+Cr+Ni总含量为2.00％-6.00％，Mo+V总含量为0.41％-2.00％。

进一步，铸钢的化学组成按质量百分比为：C：0.20％-0.30％、Si：0.40％-0.60％、Mn：0.80％-1.60％、Cr：0.80％-1.60％、Ni：0.80％-2.00％、Mo：0.60％-1.60％、V：0.01％-0.25％、P≤0.010％、S≤0.010％、O≤0.010％、N≤0.010％，其余为Fe及不可避免杂质；Mn+Cr+Ni总含量为2.50％-5.00％，Mo+V总含量为0.61％-1.80％。

一种高韧抗冷热疲劳高速列车制动盘用铸钢的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：制造树脂砂型；