CN107815584B - 一种用于高铁扣件的铁垫板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于高铁扣件的铁垫板，其制备方法包括：配制合金液；向模具中浇注合金液，浇注温度控制在1420‑1500℃；待自然冷却至1000‑1100℃，保温10‑30min，再以2‑8℃/min的速率降温至200‑300℃，随后自然冷却至室温。在常规铸造工艺的基础上，通过在合金液冷却成型过程中增设特定的温度控制工序，铁垫板产品的抗拉强度、屈服强度、伸长率等性能显著提升，同时避免了对铸件的二次热处理，节约了工序和成本，提升了生产效率。

Description

一种用于高铁扣件的铁垫板及其制备方法

技术领域

本发明属于机械铸造技术领域，具体涉及一种用于高铁扣件的铁垫板及其制备方法。

背景技术

扣件系统中的铁垫板是高铁轨道用减震器的核心部件之一，其性能优劣直接影响到轨道乃至高铁整体运行状况。当前，涉及铁垫板的改进技术已有诸多报道，如CN104342594A和CN104294143A分别记载了一种高铁扣件用铁垫板，在抗拉强度、屈服强度等方面表现出了良好性能。随着高铁技术的发展，对铁垫板的技术创新和性能提升存在持续需求。

发明内容

本发明的目的主要在于提供一种用于高铁扣件的铁垫板及其制备方法。在发明人前期研发成果即CN104342594A公开内容的基础上，发明人对铁垫板制备工艺特别是合金液浇注后的冷却成型环节作了进一步改进，从而在抗拉强度、屈服强度和伸长率方面获得了明显更为优异的性能。

具体来说，一种用于高铁扣件的铁垫板的制备方法，包括下列步骤：

(1)配制合金液，以质量百分比(％)计，控制其化学成分为：C 2.4-3.6，Si 1.7-2.8，Cr 1.2-2.0，Nb 0.8-1.4，Mo 0.4-1.0，Mn≤0.4，P+S≤0.08，Mg 0.03-0.06，Re 0.02-0.04，Fe余量；

(2)向模具中浇注合金液，浇注温度控制在1420-1500℃；

(3)待自然冷却至1000-1100℃，保温10-30min，再以2-8℃/min的速率降温至200-300℃，随后自然冷却至室温。

上述制备方法中，步骤(1)中合金液的配制以及步骤(2)中的浇注均为本领域的常规工艺，对本领域技术人员而言属于普通技术常识。

合金液的配制通常包括将原料熔融共混，配制过程中可采用例如直读式光谱分析仪等设备检测合金液的元素组成。优选地，合金液的化学成分为：C 2.8-3.2，Si 2.0-2.5，Cr 1.3-1.6，Nb 0.8-1.0，Mo 0.5-0.8，Mn≤0.4，P+S≤0.06，Mg 0.03-0.06，Re 0.02-0.04，Fe余量。更为优选地，合金液的化学成分为：C 2.9，Si 2.3，Cr 1.5，Nb 0.9，Mo 0.7，Mn0.2，P+S≤0.06，Mg 0.04，Re 0.03，Fe余量。

浇注工序中适用的模具可以是铁垫板铸造领域通常使用的那些，如砂型，这对本领域技术人员而言是容易确定的。任选地，可辅以分型造型线(如DISA2013LP自动化垂直分型造型线)等设备以提高生产效率。合金液的浇注温度优选控制在1440-1460℃。

高铁扣件用铁垫板的常规制造工艺通常包括：熔炼原料，配制合金液；向模具中浇注合金液，待冷却凝固后形成铸件；后处理，得到成品。其中对浇注后的温度控制并没有特殊要求，多以自然冷却为主。现有技术如CN104294143A公开了一种高铁扣件用铁垫板的制备方法，包含了热处理步骤，但是该热处理是以冷却成型后的铸件为对象，即在合金液冷却成型后，对铸件进行热处理工艺，以调整和优化产品性能。

不同于上述两种工艺，本发明在合金液浇注后的冷却成型过程中增加了特定的温度控制步骤，使合金液在冷却凝固过程中构件微观结构得到优化，从而为力学性能带来有利影响。优选地，步骤(3)中，合金液浇注后，待自然冷却至1000-1100℃，保温15-20min，再以4-6℃/min的速率降温至240-280℃，随后自然冷却至室温。

通过步骤(3)获得铸件后，可通过后处理对其进行加工以获取所需规格的铁垫板产品。后处理的目的是为了保证铁垫板的尺寸精度和后续应用要求，这对于本领域技术人员而言是容易获知的常规技术手段。

本发明的制备工艺适用于各类型号的高铁扣件用铁垫板，特别适用于WJ-7和WJ-8型扣件中铁垫板的制造。因此，本发明的目的还在于提供经由上述制备方法制备而成的用于高铁扣件的铁垫板。

本发明的优点和技术贡献主要在于：在常规铸造工艺的基础上，通过在合金液冷却成型过程中增设特定的温度控制工序，获得了具有极佳力学性能的铁垫板产品，其抗拉强度、屈服强度、伸长率等性能显著提升。同时，本发明的制备方法属于一次成型工艺，避免了对铸件的二次热处理，节约了工序和成本，提升了生产效率。

具体实施方式

下面将结合具体实施例以对本发明作进一步详细说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。

制备实施例

以制备WJ-8型扣件用铁垫板为例。在实施本发明的过程中，使用中频GW3T-2500KW电炉熔炼合金原料，意大利GNR直读式光谱分析仪检测合金溶液元素组成。

具体制备流程包括：参照表1中所示组成配方配制合金液，然后在合金液温度为1450-1460℃时将其浇注入砂型，再按照表2中所示参数控制冷却进程，形成铸件，随后经后处理得到规定尺寸的铁垫板。

表1

注：余量为铁。

表2

性能表征

参照GB/T 1348-2009，对实施例1和2制备得到的铁垫板的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等力学性能进行性能检测。测试结果如表3中所示。

表3

从表3的测试结果可以看出，本发明制得的铁垫板具有良好的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度。与CN104342594A中记载的产品对比可知，本发明的铁垫板不仅显著优于现有的QT450-10产品，而且在硬度大致相当的情况下，抗拉强度、屈服强度和伸长率比采用常规制备工艺得到的产品(即，未包含温度控制，可参见CN104342594A的实施例1-4)明显更为优异，增长幅度达到近10％。

Claims (5)

1.一种用于高铁扣件的铁垫板的制备方法，包括下列步骤：

(1)配制合金液，以质量百分比(％)计，控制其化学成分为：C2.8-3.2，Si2.0-2.5，Cr1.3-1.6，Nb0.8-1.0，Mo0.5-0.8，Mn≤0.4，P+S≤0.06，Mg0.03-0.06，Re0.02-0.04，Fe余量；

(2)向模具中浇注合金液，浇注温度控制在1420-1500℃；

(3)待自然冷却至1000-1100℃，保温15-20min，再以4-6℃/min的速率降温至240-280℃，随后自然冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，合金液的化学成分为：C2.9，Si2.3，Cr1.5，Nb0.9，Mo0.7，Mn0.2，P+S≤0.06，Mg0.04，Re0.03，Fe余量。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：合金液的浇注温度控制在1440-1460℃。

4.一种用于高铁扣件的铁垫板，由权利要求1-3中任一项所述的制备方法制备而成。

5.根据权利要求4所述的用于高铁扣件的铁垫板，其特征在于：所述扣件是WJ-7或WJ-8型扣件。