铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁及其熔炼方法技术

本发明专利技术涉及一种铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁及其熔炼方法，蠕墨铸铁的化学组成，以质量百分比计，包括：C：3.3～3.5％，Si：2.3～2.5％，Mn:0.4～0.7％，Cu:0.6～1.0％，Mo:0.2～0.6％，Ni:0.6～1.0％，P≤0.07％，S≤0.02％,以及余量的Fe,其中，蠕墨铸铁制动盘的蠕化率≥75％，珠光体含量为50％～60％。本发明专利技术能提高因热应力集中造成盘体开裂及扩展的应力阙值，提高铁道车辆制动盘的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于合金蠕墨铸 铁

技术介绍
目前的铁道车辆用制动系统正广泛采用制动盘制动方式，这种制动方式在制动过 程中90%以上的热量被制动盘所吸收，因此车辆制动时制动盘在短时间内会经历快速升温 和强对流降温过程，这必然导致制动盘在制动过程中要承受很高的热载荷和热应力。因此 轨道交通车辆制动盘材料必须具有良好的高温力学性能、抗热疲劳性能、稳定的热强性以 及一定的抗氧化能力。 传统的铁道车辆制动盘一般由灰口铸铁铸造而成，灰口铸铁具有高的导热率，良 好的减震性和摩擦性能等特点，在一段时间内在一定程度上满足了国内铁路用制动盘的使 用需要。但灰口铸铁的韧性差，延伸率低，易造成制动盘产生裂纹，进而导致刹车系统发生 故障，甚至引发安全事故。为了提高铸铁制动盘的物理性能，目前大都采用综合加入Cu、Cr、 Ni、Mo等元素的合金化方法，这种蠕墨合金铸铁增强了制动盘的力学性能，延长了制动盘的 寿命。但是随着逐步大量开行160km/h的提速列车，制动盘工作环境更为恶劣，制动盘由于 工作时热冷交替而产生裂纹并扩展的倾向进一步加大，而不能满足使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能提高因热应力集中造成盘体开裂及扩展的应力闕值， 提高力学性能的铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁。 本专利技术为达到上述目的的技术方案是：一种铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁，其 特征在于，所述的蠕墨铸铁的化学组成，以质量百分比计，包括：C :3. 3~3. 5%，Si :2. 3~ 2· 5%，Μη:0· 4 ~0· 7%，Cu:0. 6 ~1. 0%，Μ〇:0· 2 ~0· 6%，Ni:0. 6 ~1. 0%，P 彡 0· 07%， 0.02%，以及余量的Fe，其中，蠕墨铸铁制动盘的蠕化率彡75%，珠光体含量为50%~ 60%〇 本专利技术，其特征在于： ⑴、炉料配制：按蠕墨铸铁制动盘的化学组成称取所需量的生铁、废钢、回炉料、高 碳锰铁、电解铜、钥铁和镍板； ⑵、熔炼：将生铁、废钢、回炉料、高碳锰铁、电解铜以及钥铁和镍板加入至感应电 炉中进行熔炼，当炉内温度至1480±10°C进行不超过30分钟的保温并出炉，保温期间用除 渣剂对铁水扒渣，而后铁水出炉将铁水倒入蠕化包； ⑶、冲入法进行蠕化孕育处理：在蠕化包的包底挖坑，并从下至上按顺序填入蠕化 剂，孕育剂和硅钢片，按质量百分比计，填入铁水总量的0. 5~0. 9%的蠕化剂、0. 6~1. 0% 的孕育剂以及〇. 4~0. 6 %的硅钢片，其中，所述的蠕化剂的化学组成，以质量百分比计， Mg :4 ~7%，Ca :< 3%，RE :7 ~12%，Si :40 ~46%，A1 :< 1%和余量的 Fe，将铁水倒入 蠕化包内进行蠕化孕育处理； ⑷、浇注和保温处理：对蠕化孕育处理后的铁水进行搅拌和扒渣，当铁水温度至浇 注温度1360-1420°c时，将铁水浇铸在铸型中，蠕化包内的铁水浇注时间控制在10分钟以 内，浇注结束后，待铸型自然冷却至温度< 300°C，对铸型开箱落砂清理，制得蠕墨铸铁铸 件。 本专利技术的合金蠕墨铸铁在保证铁液基本元素质量百分含量在C: :3. 3~3. 5%， Si :2· 3~2. 5%的基础上加入质量百分含量分别为Cu:0. 6~L 0%、Μο:(λ 2~(λ 6%、 Ni:0. 6~1.0%的合金元素，以增加导致析出的蠕虫状石墨增多，减少缩孔缩松倾向，并增 加抗拉强度、屈服强度和硬度，能有效的提高了制动盘的物理性能和物理性能。而合金蠕墨 铸铁内通过同时增加 Mo、Cu以及Ni元素能细化珠光体，而有效增加铸件基体内的珠光体含 量，以提高铸件的强度，尤其通过Cu元素还能降低白口倾向，提高强度，硬度和耐磨性，能 减少铸铁的断面敏感性，通过Mo元素能提高制动盘的热强性，而提高铸件的屈强比，通过 Ni元素能提高铸件基体内均匀性，可提高因热应力集中造成盘体开裂及扩展的应力闕值， 得到的制动盘的力学性能能达到技术条件要求，蠕化率均大于75%。本专利技术加入Ni合金之 后的平均抗拉强度比相同条件下不加 Ni合金的要高lOOMPa，平均伸长率高0.4%，基体珠 光体平均含量高出10%，硬度平均值高出20HB。【附图说明】 下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的详细描述。 图1是用本专利技术合金蠕墨铸铁合金化方法实施例1中制得试块中珠光体含量60% 的金相组织图。 图2是用本专利技术合金蠕墨铸铁合金化方法实施例1中制得试块中蠕化率85%的金 相组织图。 图3是用本专利技术合金懦墨铸铁合金化方法实施例2中制得试块中珠光体含量55% 的金相组织图。 图4是用本专利技术合金蠕墨铸铁合金化方法实施例2中制得试块中蠕化率75%的金 相组织图。 具有实施方式 本专利技术的一种铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁，该蠕墨铸铁的化学组成，以质量 百分比计，包括：C: :3· 3 ~3. 5%，Si :2· 3 ~2. 5%，Μη:0· 4 ~0· 7%，Cu:0. 6 ~1. 0%， 1〇:0.2~0.6%，附：0.6~1.0%，卩彡0.07%，5彡0.02%，以及余量的？6，其中，蠕墨铸 铁制动盘的蠕化率> 75%，珠光体含量为50 %~60%。 本专利技术将C含量设计在3. 3~3. 5%，通过控制含碳量，既能增加导致析出的蠕虫 状石墨增多，可以减少缩孔缩松倾向，同时也解决由于铸铁的抗拉强度会因碳含量增加导 致的石墨数量增加，珠光体减少有所下降的问题。本专利技术将Si含量设计在2. 3~2. 5%， 能增加可以减少珠光体的含量的同时，强化铁素体，并有石墨数量增加的趋势，增加抗拉强 度、屈服强度和硬度，也解决了塑性指标会有所降低的问题。本专利技术将Μη含量设计在0. 4~ 0. 7%，以稳定珠光体含量，并增加铸件的强度和硬度增加，也解决由于Μη过多而产生较多 的渗碳体组织。本专利技术在合金蠕墨铸铁的配方体系中增加 Μη含量，同时又降低Si的含量， 在有利于珠光体的增多，可通过增加合金元素解决渗碳体和铸件白口倾向增加的问题。本 专利技术在合金蠕墨铸铁的配方体系中，将铜含量控制在0. 6~1. 0%，增加并细化珠光体，降 低白口倾向，提高强度，硬度和耐磨性，以能减少铸铁的断面敏感性，本专利技术将Mo设计在 0. 2~0. 6%，在增加并细化珠光体的同时，提高强度、耐磨性和耐热性，Mo能提高制动盘的 热强性，提高铸件的屈强比，尤其Cu和Mo的配合，使用可以在充分发挥合金提高组织珠光 体含量，提高强度和硬度作用的同时避免碳化物形成。Ni能提高铸件的均匀性，细化晶粒和 石墨尺寸，有助于碳化物的分解，改善蠕墨铸铁的冲击韧性。本专利技术的合金蠕墨铸铁，其化 学成分的质量百分含量最好是C: :3· 35~3. 47%，Si :2. 38~2. 47%，Μη:0· 47~0· 64%， Cu:0. 7 ~0· 88%，Μ〇:0· 36 ~0· 51%，Ni:0. 62 ~0· 91%，Ρ 彡 0· 05%，S 彡 0· 02%，以及 余量的铁。本专利技术的铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁的化学组成，以质量百分比计，具体见 表1所示， 表 1[当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁道车辆制动盘用合金蠕墨铸铁，其特征在于，所述的蠕墨铸铁的化学组成，以质量百分比计，包括：C：3.3～3.5％，Si：2.3～2.5％，Mn:0.4～0.7％，Cu:0.6～1.0％，Mo:0.2～0.6％，Ni:0.6～1.0％，P≤0.07％，S≤0.02％,以及余量的Fe,其中，蠕墨铸铁制动盘的蠕化率≥75％，珠光体含量为50％～60％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢达昕，封雪平，张棣，鲍飞，张军，
申请(专利权)人：常州朗锐铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32