專利名稱：一種合金蠕墨鑄鐵材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料冶金領(lǐng)域，涉及一種用于鐵路機(jī)車車輛制動盤的合金蠕墨鑄鐵材料。

背景技術(shù)：
由于灰鑄鐵材料的鑄造性能好、耐磨性好、使用成本低等優(yōu)點，目前在摩擦制動材料中尤其是鐵路機(jī)車車輛制動盤材料中得到了廣泛運用；但普通灰鑄鐵制動盤的物理力學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度、耐低溫性能及抗熱疲勞性能在列車重載和提速運用背景下的使用效果難以令人滿意，而且在使用過程中容易出現(xiàn)熱裂紋和磨損快的現(xiàn)象，造成一定的安全隱患。因此，從運營成本及安全性角度出發(fā)，開發(fā)具有機(jī)械強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性能好、抗熱疲勞性能優(yōu)良、不易出現(xiàn)熱裂紋、耐低溫等綜合性能優(yōu)良的新型合金蠕墨鑄鐵材料來代替灰鑄鐵材料具有重要的工程應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。
200510017968.6號發(fā)明專利申請公開了一種抗熱裂蠕墨鑄鐵制動材料。在該發(fā)明專利申請公開的技術(shù)方案中，以C、Si、Mn三大元素為主要元素。該公開的材料雖具有一定的抗熱裂性能，且珠光體含量較高，但其由于添加了較多的錳元素而降低了材料的塑性，且材料中珠光體組織尺寸較大，對于材料的強(qiáng)度和塑性等具有不利的影響。
因此，研究開發(fā)一種具有良好的導(dǎo)熱性能、較高耐磨性、良好的抗熱疲勞性能以及較高強(qiáng)度、塑性等等綜合性能良好的合金蠕墨鑄鐵材料仍是鐵路機(jī)車車輛領(lǐng)域的重要課題之一。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制動盤用合金蠕墨鑄鐵材料，是一種用于鐵路機(jī)車車輛制動盤的合金蠕墨鑄鐵材料，該材料具有良好的導(dǎo)熱性能、抗拉強(qiáng)度高、熱疲勞性能好、耐磨性強(qiáng)以及低溫性能好等優(yōu)點。
以重量百分比計，蠕墨鑄鐵材料的化學(xué)組成為 碳3.1-3.6％，硅2.1-2.85％，錳0.91-1.25％，鎳1.05-1.45％，鉬0.10-0.25％，鈦0.10-0.20％，鎂0.01-0.04％，磷＜0.05％，硫＜0.07％，余為鐵。
在上述化學(xué)組成中，主要成分有碳、硅、錳、鎳等四大主要元素；提高性能的成分有鉬、鈦等；而鎂則是在出爐時往鐵水中加入稀土鎂鈦合金蠕化劑而帶入材料中的，其中加入蠕化劑按質(zhì)量百分比約占合金蠕墨鑄鐵總量的0.7～1.1％；磷、硫為雜質(zhì)成分。
本發(fā)明的化學(xué)成分與200510017968.6號發(fā)明專利公開的材料化學(xué)成分相比，除了碳、硅、錳三大元素外，把鎳元素也作為主要元素之一，即主要由四大元素組成，同時添加鉬、鈦等元素以提高蠕墨鑄鐵材料物理力學(xué)性能及耐熱疲勞性能。
本發(fā)明合金蠕墨鑄鐵中各種成分的作用和具體含量如下 (1)碳和硅 碳和硅是促進(jìn)石墨化的元素。C、Si的含量越高，鑄鐵中石墨化越容易進(jìn)行，但含量過高，將會導(dǎo)致石墨多而粗大，組織中鐵素體量增多，珠光體量減少，從而導(dǎo)致材料力學(xué)性能的降低。綜合考慮，本發(fā)明中控制C含量為3.1-3.6％，Si含量為2.1-2.85％。
(2)錳 蠕墨鑄鐵中加入錳元素能夠提高珠光體含量，并能提高合金蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度，但會使其塑性降低，因此控制Mn含量一般為0.91-1.25％。
(3)鎳 鎳為石墨化元素，共晶期間促進(jìn)石墨化，能夠顯著細(xì)化晶體組織，促進(jìn)增加珠光體含量，同時還能提高材料機(jī)械強(qiáng)度，提高耐腐蝕、耐高溫磨損和耐熱龜裂性能。本發(fā)明中鎳含量為1.05-1.45％。
(4)鉬和鈦 鉬和鈦可以提高蠕墨鑄鐵材料物理力學(xué)性能及耐熱疲勞性能，本發(fā)明中控制鉬和鈦的含量分別為0.10-0.25％和0.10-0.20％。
(5)鎂材料中的鎂主要是加入乳化劑帶進(jìn)來的，它同時起到脫硫劑的作用，鎂的含量為0.01-0.04％。
(6)硫和磷 硫和磷是蠕墨鑄鐵中不可避免的雜質(zhì)成分。尤其是磷含量，由于制動盤有低溫要求，其含量盡量加以控制。因此，硫元素含量控制在0.07％以下，而磷含量則一般控制在0.05％以下。
發(fā)明的優(yōu)點和效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的合金蠕墨鑄鐵具有良好的導(dǎo)熱性能、具有抗熱裂、耐磨、耐腐蝕、耐低溫以及較高強(qiáng)度等良好的綜合性能，1∶1制動動力臺架實物試驗表明制動盤與所配對的摩擦副摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動盤表面無熱斑及熱裂紋出現(xiàn)，且無明顯磨損現(xiàn)象，從而能夠保證制動盤具有較長的使用壽命。該材料適合用于制造鐵路機(jī)車車輛制動盤，能夠很好地保證鐵路機(jī)車車輛的營運安全。

具體實施例方式 本發(fā)明將通過以下實施例作進(jìn)一步的說明。
實施例1-2 表1和表2所顯示的是實施例1與實施例2提供的合金蠕墨鑄鐵的成分以及所制成的制動盤的機(jī)械性能。
表1、制動盤化學(xué)成分(wt.％) 表2 制動盤的機(jī)械性能參數(shù) 對實施例1和2制備的制動盤分別在1∶1制動動力臺架上進(jìn)行200km/h速度級的試驗。
試驗工況為車輪直徑為840mm，制動盤直徑為640mm，制動盤載荷為7.25t，閘片壓力為48.0kN，緊急制動初速度為200km/h，試驗瞬時摩擦系數(shù)見表3。
表3 1∶1摩擦試驗瞬時摩擦系數(shù) 注μ1、μ2分別表示實施例1、實施例2的瞬時摩擦系數(shù) 表2表明，由實施例1和2提供的合金蠕墨鑄鐵材料制成的制動盤具有良好的導(dǎo)熱性能、較高的抗拉強(qiáng)度以及較強(qiáng)的耐熱裂性能和耐腐蝕性能；表3表明制動盤與所配對的摩擦副摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動盤表面無熱斑及熱裂紋出現(xiàn)，且無明顯磨損現(xiàn)象，從而能夠保證制動盤具有較長的使用壽命。
綜上所述，本發(fā)明提供的合金蠕墨鑄鐵具有較高機(jī)械力學(xué)性能、良好的導(dǎo)熱性能、較強(qiáng)的耐熱裂性能和耐腐蝕性能以及非常穩(wěn)定的瞬時摩擦系數(shù)，由其制成的制動盤使用壽命長，能夠滿足鐵路機(jī)車車輛平穩(wěn)調(diào)速、平穩(wěn)制動及運行舒適度和安全性要求。
權(quán)利要求
1.一種合金蠕墨鑄鐵材料，其特征是以重量百分比計，其化學(xué)組成為碳3.1-3.6％，硅2.1-2.85％，錳0.91-1.25％，鎳1.05-1.45％，鉬0.10-0.25％，鈦0.10-0.20％，鎂0.01-0.04％，磷＜0.05％，硫＜0.07％，余為鐵。
全文摘要
一種合金蠕墨鑄鐵材料，其特征是以重量百分比計，其化學(xué)組成為碳3.1-3.6％，硅2.1-2.85％，錳0.91-1.25％，鎳1.05-1.45％，鉬0.10-0.25％，鈦0.10-0.20％，鎂0.01-0.04％，磷＜0.05％，硫＜0.07％，余為鐵；本發(fā)明提供的合金蠕墨鑄鐵具有良好的導(dǎo)熱性能、具有抗熱裂、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、較高強(qiáng)度等良好的綜合性能，1∶1制動動力臺架實物試驗表明制動盤與所配對的摩擦副摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動盤表面無熱斑及熱裂紋出現(xiàn)，且無明顯磨損現(xiàn)象，從而能夠保證制動盤具有較長的使用壽命，該材料適合用于制造鐵路機(jī)車車輛制動盤。
文檔編號C22C37/10GK101818295SQ201010128379
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者胡萬華 申請人:華東交通大學(xué)