CN105543642A - 城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料 - Google Patents

城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料 Download PDF

Info

Publication number
CN105543642A
CN105543642A CN201610072936.4A CN201610072936A CN105543642A CN 105543642 A CN105543642 A CN 105543642A CN 201610072936 A CN201610072936 A CN 201610072936A CN 105543642 A CN105543642 A CN 105543642A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy material
wheel
iron alloy
track traffic
urban track
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610072936.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105543642B (zh
Inventor
李钧
肖学山
徐裕来
冉庆选
武昭妤
彭伟
张华伟
陈伟明
吉利文
杨弋涛
华勤
刘鸿才
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinghua City Tian Tai Alloy Product Science And Technology Ltd
XINGHUA SPECIAL STAINLESS STEEL INSTITUTE OF SHANGHAI UNIVERSITY
Original Assignee
Xinghua City Tian Tai Alloy Product Science And Technology Ltd
XINGHUA SPECIAL STAINLESS STEEL INSTITUTE OF SHANGHAI UNIVERSITY
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinghua City Tian Tai Alloy Product Science And Technology Ltd, XINGHUA SPECIAL STAINLESS STEEL INSTITUTE OF SHANGHAI UNIVERSITY filed Critical Xinghua City Tian Tai Alloy Product Science And Technology Ltd
Priority to CN201610072936.4A priority Critical patent/CN105543642B/zh
Publication of CN105543642A publication Critical patent/CN105543642A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105543642B publication Critical patent/CN105543642B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/08—Making cast-iron alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料，具有如下的成分及质量百分比（%）：C：3.3-4.0，Si：2.3-3.5，Nb：0.1-1.5，Mn<0.3，Cu：0.2-0.65，Ni：0.3-1.0，Mo<0.3，S<0.025，P<0.08，Mg：0.02-0.04，Ce：0.02-0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。该合金材料既具有高的抗拉强度，又具有良好的塑性和硬度，比传统材料降低噪音5-10分贝以上，同时降低车轮与钢轨之间的摩擦，增加车轮使用寿命。

Description

城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料
技术领域
本发明涉及一种城市轨道交通轮子用等温淬火球墨铸铁合金材料，属钢铁合金材料技术领域。
背景技术
随着城镇化进程不断加快，城市轨道交通开发力度将不断加大。运行于市区街道和高架线路上的城市轨道交通车辆及城市地铁车辆，对其噪声的控制提出更高的要求，而轮轨噪声是其主要噪声源之一。所以国外在发展城市轨道交通及地铁车辆的同时，都十分重视降低噪声的研究，并从车轮、钢轨乃至轨枕等方面采取相应措施，以期改善轮轨噪声，其中对车轮材料及结构的改进是主要途径之一。
目前，城市轨道交通、地铁上使用的车轮均为钢制车轮。钢制车轮按制造方法可分为辗钢车轮和铸钢车轮。无论是辗钢车轮还是铸钢车轮，在运行过程中，钢车轮和钢轨间都存在摩擦不匹配、不耐磨、噪声大、不环保、安全性能差等因素。因此，各国纷纷研制和生产新的列车车轮用材料，以提高其抗疲劳、抗磨损性能，同时降低运行中的噪音。
球墨铸铁基本满足上述各方面要求。球墨铸铁由于具有良好的铸造性能、优异的力学性能，成本又低，广泛受到应用。因为其基体组织中有石墨的存在，一方面降低了它的密度，减轻了重量；另一方面使其具有良好的吸震性，可以降低零件工作时的噪音。同时，由于石墨具有润滑作用，在车轮和轨道的接触面扮演润滑剂的角色，可以提高车轮的耐磨性能，从而使其使用寿命大大提高，并对钢轨起到有效的保护。
等温淬火球墨铸铁（简称ADI）是近30多年发展起来的新一代球墨铸铁材料，被誉为材料领域的新科技产物，用其生产的铸件具有强度高、韧性好、综合性能优良，密度与抗拉强度的比值低，吸震性和降噪性能好，抗磨损、低温性能好以及生产成本低，经济效益好等公认的许多独特优点。鉴于此，在QT400-15的基础上，通过优化成分和改进工艺，发明了一种城市轨道交通轮子用ADI合金材料，既具有高的抗拉强度，又具有良好的塑性和硬度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既具有高的抗拉强度，又具有良好的塑性和硬度，比传统材料降低噪音5-10分贝以上，同时降低车轮与钢轨之间的摩擦，增加车轮使用寿命的城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料，具有如下的成分及质量百分比（%）：C：3.3-4.0，Si：2.3-3.5，Nb：0.1-1.5，Mn<0.3，Cu：0.2-0.65，Ni：0.3-1.0，Mo<0.3，S<0.025，P<0.08，Mg：0.02-0.04，Ce：0.02-0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。
城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料的制备方法包括以下步骤：采用常规的熔炼方法，在感应炉中冶炼时，喷吹氩气净化铁水；浇注温度1400-1480℃，采用包内冲入法球化孕育，冷却后得到球墨铸铁；再将冷却后的球墨铸铁加热至880-950℃，保温1-3小时，然后迅速将其淬入320-400℃的盐浴中保温1-3小时，取出后空冷，得到城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料。
该合金材料的室温拉伸断裂强度为700MPa以上，布氏硬度为180-270HBW，断裂延伸率在10%以上。
本发明的机理如下所述：
铌具有细化晶粒的作用，在本发明中，加入一定量的铌，形成细小的碳化铌，在贝氏体转变过程中，阻碍晶界迁移，从而形成细小的奥贝组织，不但提高强度，使塑性也有大幅提高。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明既具有高的抗拉强度，又具有良好的塑性和硬度，可以应用于城市轨道交通轮子材料；由于其中含有石墨，可以比传统材料降低噪音5-10分贝以上；同时由于石墨的存在，可以降低车轮与钢轨之间的摩擦，增加车轮使用寿命。
2、本发明的合金材料室温拉伸断裂强度为700MPa以上，布氏硬度为180-270HBW，断裂延伸率在10%以上。
3、本发明中含有一定量的铌，形成细小的碳化铌，在贝氏体转变过程中，阻碍晶界迁移，从而形成细小的奥贝组织，不但提高强度，使塑性也有大幅提高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例一：
一种城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料，具有如下的成分及质量百分比（%）：
C3.92%
Si2.81%
Nb0.81%
Mn0.18%
Cu0.45%
Ni0.31%
Mo0.21%
S0.005%
P0.031%
Mg0.03%
稀土Ce0.03%
Fe余量
其制备方法包括以下步骤：采用常规的熔炼方法，在感应炉中冶炼时，喷吹氩气净化铁水；浇注温度1400-1480℃，采用包内冲入法球化孕育（其中孕育剂放置于球化剂上面），冷却后得到球墨铸铁；将冷却后的球墨铸铁加热至880-950℃，保温1-3小时，然后迅速将其淬入320-400℃的盐浴中保温1-3小时，取出后空冷，得到本发明所述的含Nb城市轨道交通轮用ADI材料；其基体为奥贝组织，并且组织细小，石墨球大小和分布也很均匀，球化等级达到l级，石墨球大小等级≥6级；按照GB/T1348-2009制取拉伸试样，该合金材料的室温拉伸断裂强度为890MPa，布氏硬度为255HBW，断裂延伸率为11.0%。
实施例二：
一种城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料，具有如下的成分及质量百分比（%）：
C3.51%
Si2.75%
Nb0.54%
Mn0.20%
Cu0.49%
Ni0.67%
Mo0.24%
S0.005%
P0.033%
Mg0.03%
稀土Ce0.03%
Fe余量
其制备方法包括以下步骤：采用常规的熔炼方法，在感应炉中冶炼时，喷吹氩气净化铁水；浇注温度1400-1480℃，采用包内冲入法球化孕育（其中孕育剂放置于球化剂上面），冷却后得到球墨铸铁；将冷却后的球墨铸铁加热至880-950℃，保温1-3小时，然后迅速将其淬入320-400℃的盐浴中保温1-3小时，取出后空冷，得到本发明所述的含Nb城市轨道交通轮用ADI材料；其基体为奥贝组织，并且组织细小，石墨球大小和分布也很均匀，球化等级达到l级，石墨球大小等级≥6级；按照GB/T1348-2009制取拉伸试样，该合金材料的室温拉伸断裂强度为790MPa，布氏硬度为238HBW，断裂延伸率为13.0%。
本发明中含有一定量的铌，形成细小的碳化铌，在贝氏体转变过程中，阻碍晶界迁移，从而形成细小的奥贝组织，不但提高强度，使塑性也有大幅提高。该类含Nb城市轨道交通轮用ADI材料由于具有良好的强度、硬度和塑性的配合，可以应用于城市轨道交通的轮子材料，并且由于其中含有石墨，可以比传统材料降低噪音5-10分贝以上，同时由于石墨的存在，可以降低车轮与钢轨之间的摩擦，增加车轮使用寿命。
实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料，其特征在于：具有如下的成分及质量百分比（%）：C：3.3-4.0，Si：2.3-3.5，Nb：0.1-1.5，Mn<0.3，Cu：0.2-0.65，Ni：0.3-1.0，Mo<0.3，S<0.025，P<0.08，Mg：0.02-0.04，Ce：0.02-0.05，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料，其制备方法包括以下步骤：采用常规的熔炼方法，其特征在于：在感应炉中冶炼时，喷吹氩气净化铁水；浇注温度1400-1480℃，采用包内冲入法球化孕育，冷却后得到球墨铸铁；再将冷却后的球墨铸铁加热至880-950℃，保温1-3小时，然后迅速将其淬入320-400℃的盐浴中保温1-3小时，取出后空冷，得到城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料。
3.根据权利要求2所述的城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料，其特征在于：该合金材料的室温拉伸断裂强度为700MPa以上，布氏硬度为180-270HBW，断裂延伸率在10%以上。
CN201610072936.4A 2016-02-03 2016-02-03 城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料 Active CN105543642B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610072936.4A CN105543642B (zh) 2016-02-03 2016-02-03 城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610072936.4A CN105543642B (zh) 2016-02-03 2016-02-03 城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105543642A true CN105543642A (zh) 2016-05-04
CN105543642B CN105543642B (zh) 2017-08-29

Family

ID=55823194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610072936.4A Active CN105543642B (zh) 2016-02-03 2016-02-03 城市轨道交通轮用等温淬火球墨铸铁合金材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105543642B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105886889A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 大连三明重型车配件制造有限公司 一种高性能金属材料制造的载重汽车钢板弹簧支架
CN110129665A (zh) * 2019-06-11 2019-08-16 东风商用车有限公司 一种铸态砂型铸造含铌高强高韧球墨铸铁材料及其制备方法
CN113400860A (zh) * 2021-06-30 2021-09-17 东风商用车有限公司 一种商用车重型车桥adi轮毂及其铸造方法和检测方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101348878A (zh) * 2008-08-26 2009-01-21 朱志文 等温淬火贝氏体球墨铸铁及其应用
CN101736190A (zh) * 2009-12-09 2010-06-16 扬州电力设备修造厂 合金奥贝球铁蜗轮及其制备工艺
CN101876026A (zh) * 2009-11-24 2010-11-03 武汉科技学院 高韧性兼高强度的adi件及其制造方法
CN102268588A (zh) * 2011-06-22 2011-12-07 山东省四方技术开发有限公司 钢管减径机或定径机球墨铸铁轧辊及其制备方法
JP2012026017A (ja) * 2010-07-27 2012-02-09 Jfe Steel Corp 耐摩耗性に優れた球状黒鉛鋳鉄品
CN102560228A (zh) * 2012-02-16 2012-07-11 扬州华铁铁路配件有限公司 一种adi材料车轮的生产方法
CN102703802A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 上海宏钢电站设备铸锻有限公司 一种高强度强韧性耐低温铁素体球墨铸铁
CN102912213A (zh) * 2012-11-21 2013-02-06 齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司 贝氏体-马氏体汽车齿轮球墨铸铁的制备方法
CN103320680A (zh) * 2013-06-28 2013-09-25 常州钜苓铸造有限公司 一种球墨铸铁及其制备方法
CN103834854A (zh) * 2014-03-20 2014-06-04 上海宝华威热处理设备有限公司 一种用于热处理生产线推拉车的等温淬火球墨铸铁辊轮及其生产方法
CN104024449A (zh) * 2011-08-17 2014-09-03 马勒发动机零部件巴西有限公司 气缸套和铸铁合金
CN104404363A (zh) * 2014-12-26 2015-03-11 湖北丹江口志成铸造有限公司 一种汽车飞轮用高强球墨铸铁及其高致密化铸造成形方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101348878A (zh) * 2008-08-26 2009-01-21 朱志文 等温淬火贝氏体球墨铸铁及其应用
CN101876026A (zh) * 2009-11-24 2010-11-03 武汉科技学院 高韧性兼高强度的adi件及其制造方法
CN101736190A (zh) * 2009-12-09 2010-06-16 扬州电力设备修造厂 合金奥贝球铁蜗轮及其制备工艺
JP2012026017A (ja) * 2010-07-27 2012-02-09 Jfe Steel Corp 耐摩耗性に優れた球状黒鉛鋳鉄品
CN102268588A (zh) * 2011-06-22 2011-12-07 山东省四方技术开发有限公司 钢管减径机或定径机球墨铸铁轧辊及其制备方法
CN104024449A (zh) * 2011-08-17 2014-09-03 马勒发动机零部件巴西有限公司 气缸套和铸铁合金
CN102560228A (zh) * 2012-02-16 2012-07-11 扬州华铁铁路配件有限公司 一种adi材料车轮的生产方法
CN102703802A (zh) * 2012-06-08 2012-10-03 上海宏钢电站设备铸锻有限公司 一种高强度强韧性耐低温铁素体球墨铸铁
CN102912213A (zh) * 2012-11-21 2013-02-06 齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司 贝氏体-马氏体汽车齿轮球墨铸铁的制备方法
CN103320680A (zh) * 2013-06-28 2013-09-25 常州钜苓铸造有限公司 一种球墨铸铁及其制备方法
CN103834854A (zh) * 2014-03-20 2014-06-04 上海宝华威热处理设备有限公司 一种用于热处理生产线推拉车的等温淬火球墨铸铁辊轮及其生产方法
CN104404363A (zh) * 2014-12-26 2015-03-11 湖北丹江口志成铸造有限公司 一种汽车飞轮用高强球墨铸铁及其高致密化铸造成形方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105886889A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 大连三明重型车配件制造有限公司 一种高性能金属材料制造的载重汽车钢板弹簧支架
CN110129665A (zh) * 2019-06-11 2019-08-16 东风商用车有限公司 一种铸态砂型铸造含铌高强高韧球墨铸铁材料及其制备方法
CN113400860A (zh) * 2021-06-30 2021-09-17 东风商用车有限公司 一种商用车重型车桥adi轮毂及其铸造方法和检测方法
CN113400860B (zh) * 2021-06-30 2023-01-24 东风商用车有限公司 一种商用车重型车桥adi轮毂及其铸造方法和检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105543642B (zh) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101519754B (zh) 制动盘用合金钢
CN103981434B (zh) 一种高强韧球墨铸铁的制备方法
CN100434558C (zh) 一种含颗粒状硼化物的高硼铸钢及其制备方法
WO2016050200A2 (zh) 合金蠕墨铸铁、轨道车辆制动盘和熔铸方法
CN103510020B (zh) 一种弹簧钢盘条及其夹杂物控制方法
CN101537428B (zh) 一种半钢轧辊及其制备方法
CN103526125B (zh) 一种半钢轧辊及其制造方法
CN103320720A (zh) 一种含钒高硼高铬耐磨合金及其制备方法
CN103498107A (zh) 耐高温高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法
CN103436773A (zh) 一种耐磨高铬铸铁制备方法
CN101363097A (zh) 一种耐低温冲击大断面铸态球铁及其生产方法
CN102560228B (zh) 一种adi材料车轮的生产方法
CN101775533B (zh) 高强、高韧性球墨铸铁及宽厚板工作辊
CN1775983A (zh) 高强度铸造空冷贝氏体耐磨钢及其制备方法
CN103572166A (zh) 具有良好红硬性的含硼高速钢及其制备方法
CN102127673A (zh) 一种用于厚壁件模具的高强度球墨铸铁
CN104164616A (zh) 一种高韧性高耐磨的cadi球墨铸铁衬板
CN103589971A (zh) 一种斗齿及其制造方法
CN103498108A (zh) 具有良好红硬性的高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法
CN103088251B (zh) 一种球墨铸铁及其热处理方法
CN104775067A (zh) 一种轨道车辆制动盘用合金球墨铸铁
CN105506441A (zh) 球墨铸铁材料、包含其的组合物和承载鞍及球墨铸铁的制作方法
CN111500925A (zh) 一种耐磨性及强韧性匹配良好的中碳车轮钢及其热处理方法及车轮的制备方法
CN111041350A (zh) 一种低温冲击性能高的轧态钢轨及其生产方法
CN112553521A (zh) 一种球铁材质轴承座及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant