[发明专利]激光增材制造复合高铁制动盘用合金钢粉料及制造方法

说明书

本发明属于激光增材制造材料技术领域，涉及一种激光增材制造复合高铁制动盘用合金钢粉料，合金钢粉料包括基体粉料和强化层粉料，分别为24CrNiMo低合金钢粉料和耐磨蚀不锈钢粉料；制造复合高铁制动盘合金钢的方法：1）基板预处理，采用奥氏体不锈钢作为基板，打磨平整，喷砂，超声波清洗，干燥备用；2）两种粉料干燥，采用双铺粉光纤激光加工系统并利用激光选区熔化的方法，在奥氏体不锈钢基板表面依次沉积基体沉积层和表面强化层合金粉料。本发明能够在奥氏体不锈钢基板上，成功制备出基体强韧性优异、综合性能佳、表面强化层硬度高、耐磨蚀性能好的复合合金钢。

技术领域

本发明属于激光增材制造材料技术领域，特别是涉及激光增材制造复合高铁制动盘合金钢所用粉料及其合金钢的制造方法。

背景技术

制动技术是影响列车提速的重要因素，高速列车的制动装置或制动方式是保证列车安全运行的关键问题之一。刹车盘是所有车辆制动系统必备的零部件，其固定在车轴上与车轮一起转动。刹车时，制动块在钳夹活塞的推动下挤压到制动盘上，通过制动块与刹车盘间的摩擦力来降低车轮转速，达到车辆减速制动的目的。通常列车制动盘类构件是采用整体铸造的方法制造的，但整体铸造生产工序繁多，工艺过程较难控制，铸件易产生气孔、缩松、缩孔等缺陷，良品率不足30％。这将极大地缩短刹车盘的使用寿命。因此，有必要探究一种新的制动盘类构件的制造方法来解决上述难题。

近年来激光增材制造技术生产大型金属零件已经成为研究热点。增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。与传统加工技术相比，激光增材制造技术具有制造过程柔性化程度高、产品生产周期短、加工速度快、能够生产复杂结构的零件等优势，同时可实现零部件的功能化设计。目前，已有使用直接激光沉积制造制动盘的先例，但尚未有采用激光选区熔化方法一次成型制备复合高铁制动盘的研究。激光增材制造复合高铁制动盘具有低成本、高硬度和良好的耐磨、耐蚀性能等优点。保证基体强度的同时，可以大幅提升外部强化层的硬度与耐磨蚀性，代替传统的制动盘的大量机加工及后续的喷涂、堆焊、激光熔覆等表面强化工艺。可用于对韧性和耐磨蚀性要求较高的刹车盘类零部件的制造。目前，激光选区熔化通常每次仅进行一种粉料的沉积，对复合材料的沉积效率较低，熔化沉积的材料性能不佳。

发明内容

发明目的：

为了解决现有制动盘的使用寿命较低的问题，本发明提供一种激光增材制造复合高铁制动盘用合金钢粉料及制造方法，采用智能制造提高制动盘表面的硬度与耐磨蚀性能。

技术方案：

激光增材制造复合高铁制动盘用合金钢粉料，合金钢粉料包括基体粉料和强化层粉料，基体所用粉料为24CrNiMo低合金钢粉料，表面强化层所用粉料为耐磨蚀不锈钢粉料；

所述24CrNiMo低合金钢粉料组分质量百分比为C：0.20～0.25％，Cr：0.98～1.04％，Ni：0.96～1.02％，Si：0.37～0.50％，Mo：0.45～0.54％，Mn：0.90～1.02％，O：0.018％，其余为Fe；

所述耐磨蚀不锈钢粉料组分质量百分比为C：0.16～0.18％，Cr：15.00～16.50％，Ni：4.70～10.70％，Si：1.04～1.15％，Mo：0.91～1.50％，Mn：0.45～0.50％，B：1.14～1.25％，Ti：0.50～1.50％，Re：0.50～1.80％，其余为Fe。

所述24CrNiMo低合金钢粉料和耐磨蚀不锈钢粉料的粒径为28～45μm。

一种使用如所述的激光增材制造复合高铁制动盘用合金钢粉料制造复合高铁制动盘合金钢的方法，方法步骤如下：