CN109023047B - 一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用 - Google Patents

一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109023047B
CN109023047B CN201810875926.3A CN201810875926A CN109023047B CN 109023047 B CN109023047 B CN 109023047B CN 201810875926 A CN201810875926 A CN 201810875926A CN 109023047 B CN109023047 B CN 109023047B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
iron chair
speed rail
rail fastener
casting
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.)
Active
Application number
CN201810875926.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109023047A (zh
Inventor
沙金洋
树士轩
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.)
Jianhu Jinyang Technology Co Ltd
Original Assignee
Jianhu Jinyang Technology Co Ltd
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 Jianhu Jinyang Technology Co Ltd filed Critical Jianhu Jinyang Technology Co Ltd
Priority to CN201810875926.3A priority Critical patent/CN109023047B/zh
Publication of CN109023047A publication Critical patent/CN109023047A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109023047B publication Critical patent/CN109023047B/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
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B19/00—Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E01B9/681—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by the material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明公开一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金，包括Fe、C、Si、Cr、V、Mo、Zr、Bi、Mn和Mg等元素，结合铸件热处理工艺，由其制得的铁垫板在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等各方面性能优异，综合性能相比于现有产品有明显提升，并且能够以高合格率、成批量地生产性能稳定的高质量铁垫板产品，具有很高的工业应用价值。

Description

一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用
技术领域
本发明属于金属合金材料技术领域，具体涉及一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用。
背景技术
扣件系统中的铁垫板是高铁轨道建设中的重要组成部分，仅数量而言，每公里轨道需要的铁垫板数量就超过3000件，其性能优劣直接关系到轨道乃至高铁整体运行性能。目前，常规铁垫板(例如WJ-7型、WJ-8型)的材质以QT450-10为主，生产主要采用DISA挤压造型线和常规铸造工艺。而以提高铁垫板整体应用性能为目的，针对铁垫板的合金配方和铸造工艺的改进一直是该零部件领域的研发热点。近年陆续出现了一些创新成果，例如，CN104342594A公开了一种用于制备高铁扣件用铁垫板的合金，制得的产品在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度方面相比于QT450-10有明显提升；CN104294143A通过优化合金配方和铸造工艺，制得的产品力学性能显著提升，且产品合格率高、性能差异小。
随着对高铁的运行速度、安全性、舒适性、运营/维护成本等方面的要求越来越高，以及在高铁领域国际合作中面临的竞争越发激烈，铁垫板领域的技术创新变得日益重要和紧迫。
发明内容
针对铁垫板领域的技术发展需求，本发明的目的主要在于提供一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金，包括Fe、C、Si、Cr、V、Mo、Zr、Bi、Mn和Mg等元素，结合铸件热处理工艺，由其制得的铁垫板在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等各方面性能优异，综合性能相比于现有产品有明显提升。
具体而言，本发明的用于制造高铁扣件用铁垫板的合金，以质量百分比(％)计，其化学组成为：C 1.8-3.0，Si 1.3-2.2，Cr 1.4-2.8，V 1.0-2.4，Mo 0.4-1.2，Zr 0.2-1.0，Bi0.05-0.6，Mn≤0.5，Mg≤0.1，P+S≤0.06，Fe余量。
作为优选的技术方案，上述用于制造高铁扣件用铁垫板的合金的化学组成为：C2.2-2.6，Si 1.6-1.9，Cr 1.8-2.4，V 1.4-2.0，Mo 0.6-1.0，Zr 0.4-0.8，Bi 0.2-0.4，Mn0.1-0.3，Mg 0.02-0.06，P+S≤0.06，Fe余量。
合金的化学组成是影响铁垫板力学性能的最关键因素。不局限于现有已知理论，申请人通过试验(包括中试)发现，当合金取上述化学组成特别是优选范围时，各元素之间的协同作用能够使铁垫板产品呈现出极佳的力学性能。合金材料的配制对本领域技术人员而言属于普通技术常识，只要最终化学成分符合规定要求即可。非限制性地，其通常包括将原料熔融以形成合金液体的步骤。从节约成本的角度出发，在配制合金液体时，可以使用生铁、废钢和回炉料作为主原料。在配制过程中，可采用例如直读式光谱分析仪等设备检测合金液体的元素组成。
本发明的上述合金被认为适用于制造各种常规型号的铁垫板，尤其适用于制造WJ-7和WJ-8型扣件中的铁垫板。因此，本发明的目的还在于提供上述合金在制造高铁扣件用铁垫板中的应用。
优选地，使用本发明的合金制造高铁扣件用铁垫板，包括下列步骤：
(1)配制具有上述化学组成的合金液体；
(2)向砂型中浇注合金液体，待冷却凝固后形成铸件；
(3)将铸件进行热处理，首先将铸件加热到800-900℃，保温40-60min，然后以3-10℃/min的速率降温至300-400℃，保温30-60min，接着随炉冷却至室温出炉。
上述制造工艺中，步骤(1)中合金液体的配制和步骤(2)中的浇铸均可采用本领域的常规工艺。根据合金液体的物理特性，步骤(2)中浇注温度以1460-1520℃为宜，优选1480-1500℃。为提高生产效率，可辅以DISA挤压造型线进行造型和铸造，如DISA2013LP自动化垂直分型造型线。
步骤(3)中的热处理步骤被认为对消除铸件内应力和组织缺陷、完善微观结构进而提升物理性能是有利的。优选地，铸件被加热至840-880℃，保温后以5-8℃/min的速率降温至320-360℃，再次保温后随炉冷却。
为保证铁垫板的尺寸精度和后续应用要求，出炉后，可采用常规后处理工艺对其进行加工处理，这对于本领域技术人员而言是容易获知的常规技术手段。
与现有技术相比，本发明属于全新的合金配方，制得的铁垫板相比于现有产品例如QT450-10铁垫板大幅提高了产品质量，抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等性能显著提升，且相比于CN104294143A等前期研发成果，在抗拉强度、屈服强度等方面亦有明显优势。中试结果表明，使用本发明的合金并结合铸件热处理工艺，能够以高合格率、成批量地生产性能稳定的高质量铁垫板产品，具有很高的工业应用价值。
具体实施方式
下面将结合具体实施例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-7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，并采用丹麦进口DISA2013LP自动化垂直分型造型线。
具体制造工艺流程如下：
参照表1中所示组成配方配制合金液体，然后在合金液体温度为1480-1500℃时将其浇注入砂型，待自然冷却凝固后形成铸件，随后将铸件置于热处理炉中进行热处理，热处理结束后，经后处理得到规定尺寸的铁垫板。其中，具体热处理工艺对应于前述的步骤(3)，具体参数参见表2。
表1
表2
性能表征
参照GB/T 1348-2009，对实施例1-4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了性能检测。
测试结果如表3中所示。
表3
从表3可以看出，通过采用本发明的合金配方，制得的铁垫板在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等各方面都表现出非常优异的性能，显著优于现有QT450-10产品。即使相比于申请人前期研发成果CN104294143A的铁垫板，本发明的产品在抗拉强度、屈服强度和硬度三方面亦有明显优势。
中试结果表明，使用本发明的合金并结合铸件热处理工艺，产品合格率非常高(抽样成品均显示合格)，且相同配方和工序得到的多批次产品的性能差异很小，基本在2％以内。

Claims (3)

1.一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金，其特征在于，以质量百分比(％)计，其化学组成为：C 2.2-2.6，Si 1.6-1.9，Cr 1.8-2.4，V 1.4-2.0，Mo 0.6-1.0，Zr 0.4-0.8，Bi0.2-0.4，Mn 0.1-0.3，Mg 0.02-0.06，P+S≤0.06，Fe余量；
使用上述合金制造高铁扣件用铁垫板，包括下列步骤：
(1)配制具有上述化学组成的合金液体；
(2)向砂型中浇注合金液体，待冷却凝固后形成铸件；
(3)将铸件进行热处理，首先将铸件加热到800-900℃，保温40-60min，然后以3-10℃/min的速率降温至300-400℃，保温30-60min，接着随炉冷却至室温出炉。
2.根据权利要求1所述的合金在制造高铁扣件用铁垫板中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述高铁扣件为WJ-7或WJ-8型扣件。
CN201810875926.3A 2018-08-03 2018-08-03 一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用 Active CN109023047B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810875926.3A CN109023047B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810875926.3A CN109023047B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109023047A CN109023047A (zh) 2018-12-18
CN109023047B true CN109023047B (zh) 2019-09-20

Family

ID=64649249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810875926.3A Active CN109023047B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109023047B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102549181A (zh) * 2009-05-29 2012-07-04 钛金属公司 用于高强度应用的近β钛合金及其制备方法
CN104294143A (zh) * 2014-12-02 2015-01-21 江苏金洋机械有限公司 一种高铁扣件用铁垫板及其制备方法
CN106223132A (zh) * 2016-08-10 2016-12-14 安徽禹王铸业有限公司 高强度抗裂轨道垫板

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102549181A (zh) * 2009-05-29 2012-07-04 钛金属公司 用于高强度应用的近β钛合金及其制备方法
CN104294143A (zh) * 2014-12-02 2015-01-21 江苏金洋机械有限公司 一种高铁扣件用铁垫板及其制备方法
CN106223132A (zh) * 2016-08-10 2016-12-14 安徽禹王铸业有限公司 高强度抗裂轨道垫板

Also Published As

Publication number Publication date
CN109023047A (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106566946A (zh) 稀土铜合金玻璃模具及其制备方法
CN106424572B (zh) 一种低温铁素体球墨铸铁附铸试块制备方法
CN105238991A (zh) 一种高延伸率的球墨铸铁及其热处理工艺
CN104294143B (zh) 一种高铁扣件用铁垫板及其制备方法
CN104911413A (zh) 铝硅系合金及其生产方法
CN100572762C (zh) 一种汽车发动机气门座及其制造工艺
CN105803301A (zh) 一种壳型铸造工艺
CN115233038A (zh) 一种高铝含量镍基高温合金及其制备方法
CN108359842A (zh) 一种叶轮用高性能多元铸造铜合金及其制造方法与应用
EP2573199B1 (en) Austenitic cast iron, cast product of austenitic cast iron, and process for production of the cast product
JP2018188690A (ja) 低熱膨張合金
CN107475561A (zh) 高铁铜基合金玻璃模具材料及其制备方法
CN107974632B (zh) 一种奥氏体热作模具钢及其制备方法
CN106244848B (zh) 微合金化有色金属铜基玻璃模具材料及其制造方法
CN109023047B (zh) 一种用于制造高铁扣件用铁垫板的合金及其应用
CN103233187B (zh) 冷作模具用钢及其生产方法
CN101818226A (zh) 合成铸铁的炉料配比及其制备气缸盖铸件的方法
CN107815584B (zh) 一种用于高铁扣件的铁垫板及其制备方法
CN109023046A (zh) 一种用于高铁扣件的铁垫板及其制造工艺
JP2020056076A (ja) 低熱膨張鋳物
CN102086497A (zh) 一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢模壳的制备方法
KR100727178B1 (ko) 반용융 성형법을 이용하여 제조한 알루미늄 합금 부품의열처리 방법
CN114032420A (zh) 一种高性能铸造高温合金
CN103276321B (zh) 抗腐蚀塑料模具用钢及其生产方法
CN109097668B (zh) 一种高铁扣件用铁垫板的制造工艺

Legal Events

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