專利名稱：一種用于高速動車組車輛制動盤的合金結(jié)構(gòu)鋼材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制動盤用材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于高速動車組車輛制動盤的 合金結(jié)構(gòu)鋼材料。
背景技術(shù)：
高速列車已成為我國鐵路交通業(yè)的發(fā)展方向，盤形制動是當前高速列車主要的制 動方式。隨著高速動車組速度不斷提高，對制動盤的材料材質(zhì)、疲勞壽命和安全可靠性提出 了更高的要求。然而，我國目前所使用的制動盤材料由于導熱性較差，從而在大制動功率 下因熱容量不足易產(chǎn)生熱龜裂而報廢，已不能很好的滿足當前高速動車組的要求。因此盡 快研發(fā)出一種性能優(yōu)異的適用于高速動車組的制動盤材料已成為當務之急。高速動車組 列車速度高和運行條件惡劣的制動工況下，制動盤受高速旋轉(zhuǎn)時的離心力及制動力影響， 同時巨大的制動熱負荷及熱沖擊引起很高的溫度梯度，從而帶來很高的熱應力，高速制動 時摩擦副表面溫度很高，因此為滿足對制動材料提出了減輕重量，改善耐熱龜裂性，延長使 用壽命以及增強安全可靠性等要求，必須采用合金結(jié)構(gòu)鋼，并且具有以下性能(1)足夠的 強度，以承受高速旋轉(zhuǎn)時離心力以及制動時閘片的壓力；(2)高且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，以達到 良好的制動效果；(3)較好的耐磨損性能，以減少盤面與閘片間因強烈摩擦而產(chǎn)生的磨損； (4)較好的抗熱裂性能，良好的蓄熱性，使制動盤在激熱激冷條件下不產(chǎn)生裂紋；( 足夠 的高溫強度與熱疲勞強度，從而滿足制動盤的使用壽命要求；(6)良好的抗摩擦熱變形性 能和高的熱導率；(7)較輕的重量，以減輕簧下質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于高速動車組車輛制動盤的合金結(jié)構(gòu)鋼材料，其特征 在于該合金結(jié)構(gòu)鋼材料以低硫、低磷、高碳為主要強化元素，且與化學元素硅、錳、鉻、鎳、 鉬、鎢、釩、鈮合理配合，該合金結(jié)構(gòu)鋼材料的化學成份及各成份重量百分比如下碳(C)為 0. 26 0. 30%，硅(Si)為 0. 8 1. 0%，錳(Mn)為 0. 7 0. 9%，鉻(Cr)為 0. 9 1. 0%，鎳 (Ni)為 0. 6 0. 8%，鉬(Mo)為 0. 2 0. 4%，鎢(W)為 0. 01 0. 02%，釩(V)為 0. 09 1.0%，鈮(Nb)為 0.07 0.08%，磷(P) <0.2%，硫(S) <0.1%，其余為鐵(Fe)。上述元素在制動盤材質(zhì)中的作用(1)碳(C)鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，碳量 高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。(2)硅(Si)在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，如果鋼中含硅量超過 0. 50 0. 60%，硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，但塑性 和沖擊性降低。(3)錳(Mn)在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0. 30 0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般錳量的鋼不但有足夠的韌性， 且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力。(4)鉻(Cr)鉻能提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性，鉻又能提高 鋼的高溫強度，是耐熱鋼的重要合金元素。(5)鎳(Ni)鎳能提高鋼的常溫強度和高溫強度，而又保持良好的塑性和韌性，鎳 對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。(6)鉬(Mo)鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的 強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力發(fā)生變形，稱蠕變)。鋼中加入鉬，能提高機械 性能，還可以抑制合金鋼由于回火而引起的脆性。(7)鎢(W)鎢是強碳化物形成元素，鋼中加入適量的鎢可細化組織晶粒，提高強 度和韌性。碳化鎢熔點高，在高溫下阻止晶粒長大，從而提高材料的高溫強度。(8)釩(V)釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加入適量的釩可細化組織晶粒，提高強度 和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。(9)鈮(Nb)鈮可以析出大量均勻彌散分布、形狀規(guī)則、高硬度、高熔點的碳化鈮 硬質(zhì)相，使材料的基體得到強化，機械性能得到提高，抗疲勞性得到改善，耐磨性、配磨性得 到改觀，效果明顯。本發(fā)明用于高速動車組車輛制動盤的合金結(jié)構(gòu)鋼材料的制備方法①根據(jù)制動 盤工程圖以及設(shè)計的鑄造方案，制作砂鑄模樣；②選取所需砂料，根據(jù)配比進行混砂；③ 將模樣置于砂箱中，經(jīng)過造型、起模等工序完成造型過程；④在容量為150kg的中頻感應 電爐中，采用堿性電弧爐氧化法熔煉工藝熔化鋼水，嚴格控制鋼中的C，Si，P，S的含量， 將熔煉完成的鋼水澆注到型腔內(nèi)，冷卻；⑤打開砂箱，取出鑄件，熱處理時，將鑄件加熱至 800-9000C，保溫1 2h (正火)，然后空冷至400 450°C時保溫1 2h (回火)，爐冷，進 行熱處理后對鑄件進行整形；⑥檢驗鑄件是否合格。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明使以往存在的制動盤摩擦面因?qū)嵝暂^差從而導致 熱裂紋損傷的問題得到改善，同時使制動盤材料具有足夠的熱疲勞性能，高且平穩(wěn)的摩擦 系數(shù)，良好的耐磨損及抗熱裂性能，較輕的重量。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明根據(jù)本發(fā)明的用于高速動車組車輛制動盤的合金結(jié)構(gòu)鋼材料的成份范圍，我們按 照合金結(jié)構(gòu)鋼材料的制備方法，確定各金屬元素的含量熔煉了生產(chǎn)制動盤所需的合金鋼， 測試所得合金的機械強度，合金的成份及性能如表1所示。表1合金的成份及性能
權(quán)利要求
1.一種用于高速動車組車輛制動盤的合金結(jié)構(gòu)鋼材料，其特征在于該合金結(jié)構(gòu)鋼材料 的化學成份及各成份重量百分比如下碳(C)為0.沈 0.30%，硅(Si)為0.8 1.0%，錳 (Mn)為 0. 7 0. 9 %，鉻(Cr)為 0. 9 1. 0 %，鎳(Ni)為 0. 6 0. 8 %，鉬(Mo)為 0. 2 0.4%，鎢(W)為 0.01 0. 02%,fL (V)為 0. 09 1.0%，鈮(Nb)為 0. 07 0. 08%，磷(P) <0.2%，硫(S) <0.1%，其余為鐵(Fe)0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高速動車組車輛制動盤的合金結(jié)構(gòu)鋼材料，其特征 在于所述合金結(jié)構(gòu)鋼材料的化學成份及各成份重量百分比如下碳(C)為0. 27%，硅(Si) 為 0. 96%，錳(Mn)為 0. 75%，鉻(Cr)為 0. 95%，鎳(Ni)為 0. 7%，鉬(Mo)為 0. 28%，鶴 (W)為 0. 02%,fL (V)為 1. 0%，鈮(Nb)為 0. 08%，磷(P)為 0. 008%，硫(S)為 0. 003%, 其余為鐵(Fe)。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于制動盤用材料技術(shù)領(lǐng)域的一種用于高速動車組車輛制動盤的合金結(jié)構(gòu)鋼材料。該合金結(jié)構(gòu)鋼材料的化學成份及各成份重量百分比如下碳為0.26～0.30％，硅為0.8～1.0％，錳為0.7～0.9％，鉻為0.9～1.0％，鎳為0.6～0.8％，鉬為0.2～0.4％，鎢為0.01～0.02％，釩為0.09～1.0％，鈮為0.07～0.08％，磷＜0.2％，硫＜0.1％，其余為鐵。本發(fā)明使以往存在的制動盤摩擦面因?qū)嵝暂^差從而導致熱裂紋損傷的問題得到改善，同時使制動盤材料具有足夠的熱疲勞性能，高且平穩(wěn)的摩擦系數(shù)，良好的耐磨損及抗熱烈性能，較輕的重量。
文檔編號C22C38/48GK102102165SQ20101017351
公開日2011年6月22日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者李樹林, 杜艷平, 楊建偉, 石啟龍 申請人:北京建筑工程學院