[发明专利]一种动车组制动盘锻造用低碳钢及其热处理方法

说明书

本发明提供了一种动车组制动盘锻造用低碳钢及其热处理方法，含有以下质量百分含量的元素：C：0.10～0.20％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.60～0.80％、Cr：1.20～1.50％、W：0.10～0.30％、Ni：0.20～0.40％、Mo：0.70～1.10％、Cu：0.10～0.20％、Al：0.005～0.015％、V：0.30～0.50％、N：≤0.0060％、P≤0.010％、S≤0.010％，并且还应满足0.012Mo+0.005Cr+0.022V≥0.023，余量为Fe及不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明的制动盘用钢还具有良好导热性能，低弹性模量和低热膨胀系数。

技术领域

本发明属于机车车辆用钢技术领域，尤其涉及一种动车组制动盘锻造用低碳钢及其热处理方法。

背景技术

高速动车组列车基础制动均采用盘形制动装置，对于200km/h以上高速列车，国际上一般是采用锻钢制动盘与粉末冶金闸片配对的制动装置。盘形制动是高速列车的关键技术之一，是确保高速列车安全的重要措施，尤其是在列车其他安全措施出现故障时，只能靠盘形制动作为安全可靠制动的最后保障。制动盘其最基本的功能是吸收制动动能并将之转化为热能散发到空气中，在此过程中，制动盘的材料、结构和性能不能被破坏。

高速列车制动盘体材质性能是制动装置中最为关键的技术问题之一。在高速列车速度高和运行条件恶劣的制动工况下，巨大的制动热负荷及热冲击会带来很高的热应力和温度梯度。因此制动盘材料必须具有良好的高温力学性能和导热性能，以及低弹性模量和低热膨胀系数，使得制动热量能迅速逸散，制动盘材料还应具有较高的热疲劳强度和制动寿命。

具体地讲，高速列车制动盘应当具有如下的性能：一是稳定而均匀的摩擦性能，摩擦系数不随压力、温度和速度的变化而变化；二是良好的耐疲劳性能和极好的抗热裂纹扩展能力，以减少制动盘摩擦表面急冷急热所形成的高热应力对制动盘的损伤；三是较高的耐磨性能，以减少盘面摩擦而产生的磨损；制动盘材料还应具有良好的抗摩擦热变形性能和热导率。

目前的研究大部分集中在创新制动盘结构，提高制动盘散热性方面，对材质的创新性研究相对较少。而在列车制动时，特别是紧急制动时，制动盘瞬时热能量很难快速释放出去，因此，提高制动盘材料的耐热性及高温条件下组织稳定性对提高制动盘寿命具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动车组制动盘锻造用低碳钢，通过调整元素含量，提高低碳钢的高温强度和导热系数，其冷热疲劳性能和制动过程中摩擦因数的稳定性得到一定程度的改善，从而显著提高制动盘的服役性能。

本发明还提供了一种动车组制动盘锻造用低碳钢的热处理方法，根据元素的含量设计热处理工艺，进一步提高制动盘的服役性能。

本发明提供的一种动车组制动盘锻造用低碳钢，含有以下质量百分含量的元素：

C：0.10～0.20％、Si：0.20～0.40％、Mn：0.60～0.80％、Cr：1.20～1.50％、W：0.10～0.30％、Ni：0.20～0.40％、Mo：0.70～1.10％、Cu：0.10～0.20％、Al：0.005～0.015％、V：0.30～0.50％、N：≤0.0060％、P≤0.010％、S≤0.010％，

并且还应满足0.012Mo+0.005Cr+0.022V≥0.023，

余量为Fe及不可避免的杂质。

优选的，一种动车组制动盘锻造用低碳钢，含有以下质量百分含量的元素：

C：0.11％、Si：0.38％、Mn：0.75％、Cr：1.45％、W：0.12％、Ni：0.35％、Mo：1.05％、Cu：0.20％、Al：0.008％、V：0.32％、N：0.0055％、P：0.009％、S：0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。