WO2014015703A1 - 一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法 - Google Patents

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曲泽茂
张守全
徐国强
周文军
张俊勇
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    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon

Definitions

  • the present invention relates to a method of casting a cast iron, and more particularly to a method of alloying a brake disc casting for a high speed railway locomotive.
  • High-speed railway locomotive brake disc castings require very high wear resistance, thermal conductivity and thermal fatigue, which requires physical hardness and chemical composition, specifically carbon equivalent, higher than ordinary cast iron, but cast iron is high It is very difficult to improve its properties, especially hardness, based on carbon equivalent.
  • iron microalloying is a necessary means widely adopted.
  • the so-called microalloying refers to the addition of trace amounts of alloying elements to the original molten iron. For example: ⁇ Nb, vanadium, titanium Ti, etc. can act on its mechanical properties, corrosion resistance and heat resistance, depending on the amount of addition. The effects are different.
  • the object of the present invention is to overcome the deficiencies of the prior art, and to provide a high-speed railway locomotive with unique process method and favorable performance to ensure that other chemical components meet the requirements of the specification, by adding an appropriate amount of Nb alloy to achieve its performance.
  • a method for the alloying of the brake discs of the high-speed railway locomotives is: 0. 08 % ⁇ 0. 15% ferroniobium, melting temperature is 1300 ⁇ 1360°C, sampling temperature is 1440 ⁇ 1480°C, overheating temperature is 1480 ⁇ 1520°C, holding time is 5 ⁇ 10 minutes, iron is born, the amount of gestation is 0. 3 ⁇ 0. 6% can be;
  • the ⁇ 30 test bar for testing the mechanical properties of the high-speed railway locomotive brake disc 2 is simultaneously poured;
  • the ferroniobium has a purity of 70% to 80%.
  • the method of the present invention is: in the electric furnace melting process with the last batch of charge is added 0. 08% ⁇ 0. 15% of ferroniobium, the melting temperature is not higher than 1360 ° C, the sampling temperature is controlled at 1440 ⁇ 1480 °C, overheating temperature 1480 ⁇ 1520 °C, holding time 5 ⁇ 10 minutes after ironing, gestation 0. 3 ⁇ 0. 6%, pouring high speed railway locomotive brake disc 2 boxes simultaneously pouring ⁇ 30 test stick , used to test its mechanical properties.
  • test rod structure 15% Nb, obtaining test rod structure, performance and casting solid casting
  • the microstructure and performance fully meet the expected target; at the same time, for the ⁇ 30 test bar elastic modulus, it is higher than the average value without Nb, as follows:
  • ⁇ 30 test bar metallographic test results are graphite form: type A; graphite length: 4-5; Matrix structure: >98%P, magnification 100 X, normal graphite morphology and pearlite content, the same as the high-speed locomotive brake disc ⁇ 30 test bar metal without Nb alloy;
  • ⁇ 30 test bar The performance of the test results is a tensile strength of 360 to 370 MPa, which is higher than the tensile strength of the high-speed locomotive brake disc material without Nb alloy 7.
  • the quality coefficient is 1. 2 ⁇ 1. 3, the current production difference is not large; 30 test rod elastic modulus 1. 1 ⁇ 1. 2 X 105 MPa, higher than high speed locomotive without Nb alloy
  • the average elastic modulus of the moving plate material is 5.1%; the average hardness of the solid casting is 195 ⁇ 205, which is equivalent to the solid hardness of the high-speed locomotive brake disc without Nb alloy; the solid form of the graphite form is all A type.
  • Nb can be added to cast iron as an alloying element, from the perspective of cost, The unit weight of molten iron, Nb, Sn, Cu, the cost of using Nb is lower than that of Cu higher than Sr
  • a method for the alloying of the brake discs of the high-speed railway locomotives is: 0. 08 % ⁇ 0. 15% ferroniobium, melting temperature is 1300 ⁇ 1360°C, sampling temperature is 1440 ⁇ 1480°C, overheating temperature is 1480 ⁇ 1520°C, holding time is 5 ⁇ 10 minutes, iron is born, the amount of gestation is 0. 3 ⁇ 0. 6% can be;
  • the ⁇ 30 test bar for testing the mechanical properties of the high-speed railway locomotive brake disc 2 is simultaneously poured;
  • the ferroniobium has a purity of 70% to 80%.

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Abstract

本发明涉及一种铸铁铸造方法，尤其是涉及一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法，该方法为在铸造高速铁路机车用制动盘的电炉熔化过程中随最后一批炉料加入重量含量为炉料的0.08%～0.15%的铌铁，熔化温度为1300～1360℃，取样温度为1440～1480℃，过热温度1480～1520℃，保温时间5～10分钟后出铁孕育，孕育量为0.3～0.6%即可；本发明工艺方法独特、利在保证其他化学成分符合规范要求的前提下，通过加入适量的Nb合金，从而达到其使用性能。

Description

说 明 书 一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法
技术领域
本发明涉及一种铸铁铸造方法， 尤其是涉及一种高速铁路机车用制动 盘铸件合金化的方法。
背景技术
高速铁路机车制动盘类铸件要求其具有非常高的耐磨性、 导热性和热 疲劳性， 这就要求其实体硬度及化学成分， 专指碳当量， 比普通铸铁要高， 然而铸铁在高碳当量基础上提高其性能， 特别是硬度， 十分困难， 一般来 讲， 铁液微合金化是被广泛采取的一种必要手段。 所谓微合金化就是指在 原有铁液基础上加入微量的合金元素如： 铌 Nb、 钒 、 钛 Ti等能够对其 力学性能、耐蚀性、耐热性起作用， 随着添加量的不同而产生的效果不同， 近几年研究发现，高碳当量轿车制动盘中加入一定量的铌，能够细化晶粒， 提高其力学性能， 且已经被实践证明其可行性。 尽管高碳当量轿车制动盘 铸铁铌 Nb微合金化的效果得到证实， 但是高碳当量高硬度要求的高速铁 路机车制动盘类铸件铌 Nb微合金化尚无介绍。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足， 提供一种工艺方法独特、 利在 保证其他化学成分符合规范要求的前提下， 通过加入适量的 Nb 合金， 从 而达到其使用性能的一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法。
为了实现发明目的， 本发明通过如下方式实现：
一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法， 其特征是： 该方法为 在铸造高速铁路机车用制动盘的电炉熔化过程中随最后一批炉料加入重 量含量为炉料的 0. 08%〜0. 15%的铌铁， 熔化温度为 1300〜1360°C， 取样 温度为 1440〜1480°C， 过热温度 1480〜1520°C， 保温时间 5〜10分钟后 出铁孕育， 孕育量为 0. 3〜0. 6%即可；
所述在浇注高速铁路机车制动盘 2 箱同时浇注用来检测其力学性能的 Φ 30试棒；
所述铌铁的纯度为 70%〜80%。
本发明有如下效果：
1 ) 工艺方法独特： 本发明提供的方法是在电炉熔化过程中随最后一 批炉料加入 0. 08%〜0. 15%的铌铁， 熔化温度不高于 1360°C， 取样温度控 制在 1440〜1480 °C， 过热温度 1480〜1520°C， 保温时间 5〜10分钟后出 铁孕育， 孕育量 0. 3〜0. 6%， 浇注高速铁路机车制动盘 2箱同时浇注 Φ 30 试棒， 用来检测其力学性能。
2 ) 主要元素内部检测 C、 Si、 Mn符合材料规范， 其他合金元素 Cu、 Sn控制在下限， 检测到 Nb元素为 0. 08%〜0. 15%： 本发明提供的方法在现 有的熔化设备及工艺条件下， 加入纯度为 70%〜80%的铌铁， 得到 Nb的吸收 率为 70%〜80%， 包括烧损； Sn、 Cu 等其他合金元素按规范下线控制， 加 入 0. 08%〜0. 15%的 Nb， 得到试棒组织、 性能及铸件实体铸件组织、 性能 完全达到预期目标； 同时对于 Φ 30试棒弹性模量来讲， 高于不加 Nb的平 均值， 具体如下： Φ 30试棒金相检测结果为石墨形态： A型； 石墨长度： 4-5； 基体组织： >98%P， 放大倍数 100 X , 得到正常的石墨形态及珠光体 含量， 与不加 Nb合金的高速机车制动盘 Φ 30试棒金相相同； Φ 30试棒性 能检测结果为抗拉强度 360〜370MPa，高于不加 Nb合金的高速机车制动盘 材料抗拉强度 7. 9%; 品质系数 1. 2〜1. 3， 目前生产的差别不大； Φ 30试 棒弹性模量 1. 1〜1. 2 X 105 MPa， 高于不加 Nb合金的高速机车制动盘材料 弹性模量平均值 5. 1%； 实体铸件硬度平均值 195〜205， 与不加 Nb合金的 高速机车制动盘材的实体硬度相当； 实体金相的石墨形态全部为 A型， 长 度 5级， 大于 95%P，放大倍数 100 X , 与不加 Nb合金的高速机车制动盘实 体铸件金相组织相同; Nb 可以作为一种合金元素加入到铸铁中， 从成本角 度考虑， 对于单位重量的铁水， Nb、 Sn、 Cu相比之下， 使用 Nb成本低于 Cu高于 Sr
具体实施方式
一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法， 其特征是： 该方法为 在铸造高速铁路机车用制动盘的电炉熔化过程中随最后一批炉料加入重 量含量为炉料的 0. 08%〜0. 15%的铌铁， 熔化温度为 1300〜1360°C， 取样 温度为 1440〜1480°C， 过热温度 1480〜1520°C， 保温时间 5〜10分钟后 出铁孕育， 孕育量为 0. 3〜0. 6%即可；
所述在浇注高速铁路机车制动盘 2 箱同时浇注用来检测其力学性能的 Φ 30试棒；
所述铌铁的纯度为 70%〜80%。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法， 其特征是： 该方法 为在铸造高速铁路机车用制动盘的电炉熔化过程中随最后一批炉料加入 重量含量为炉料的 0. 08%〜0. 15%的铌铁， 熔化温度为 1300〜1360°C， 取 样温度为 1440〜1480°C， 过热温度 1480〜1520°C， 保温时间 5〜10分钟 后出铁孕育， 孕育量为 0. 3〜0. 6%即可。
2.如权利要求 1所述的一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法， 其特征是： 所述在浇注高速铁路机车制动盘 2箱同时浇注用来检测其力学 性能的 Φ 30试棒。
3.如权利要求 1所述的一种高速铁路机车用制动盘铸件合金化的方法， 其特征是： 所述铌铁的纯度为 70%〜80%。
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