[发明专利]一种高铁扣件用铁垫板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于机械铸造技术领域，具体涉及一种高铁扣件用铁垫板及其制备方法。

背景技术

扣件系统中的铁垫板是高速铁路轨道建设中的一个重要组成部分，仅数量而言，每公里轨道需要的铁垫板数量就超过了3000件，其性能优劣直接影响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，制备的产品能够满足现阶段应用要求。但是高铁技术一直在发展，人们对高铁的速度、安全性、舒适性、运营成本等方面的要求越来越高。铁垫板性能的提升无疑是高铁技术发展中的一个重要环节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铁扣件用铁垫板及其制备方法。通过合理改进元素配方并优化铸造工艺，所得铁垫板在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度方面都有明显提升，显著优于现有产品。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种高铁扣件用铁垫板的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制合金液体，控制其化学成分为(以质量百分比计)：C2.4-3.8，Si 1.7-2.6，Cr 1.2-3.0，Nb 0.8-2.2，Mn≤0.4，P+S≤0.05，Mg 0.03-0.06，Re 0.02-0.04，Fe余量；

(2)向砂型中浇注合金液体，浇注温度为1440-1480℃，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820-900℃，保温40-60min，然后以3-10℃/min的速率降温至400-500℃，保温30-60min，接着随炉冷却至室温出炉。

在本发明的上述制备方法中，步骤(1)中合金液体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。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。在配制合金液体过程中，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。

优选地，合金液体的化学成分为(以质量百分比计)：C 2.6-3.3，Si 1.8-2.2，Cr 1.6-2.4，Nb 1.0-1.7，Mn≤0.4，P+S≤0.05，Mg 0.03-0.06，Re 0.02-0.04，Fe余量。

为提高生产效率，本发明的制备方法可辅以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。

优选地，在步骤(3)的热处理工艺中，铸件加热至840-880℃，保温后以5-8℃/min的速率降温至440-470℃，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。

进一步地，本发明还涉及通过上述制备方法得到的高铁扣件用铁垫板。上述制备方法尤其适用于WJ-7和WJ-8型扣件中铁垫板的制造。

相比于现有铁垫板产品例如QT450-10铁垫板，本发明通过优化组成配方和铸造工艺，大大提高了产品质量，其抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等力学性能显著提升，产品可加工性提高，使用寿命长，且制备工艺简单，合格率高，产品性能差异小。

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。

具体制备流程如下：

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1450-1460℃时将其浇注入砂型，待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，本发明仅通过配方的细微改变，就能够使得铁垫板在抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度等方面表现出非常优异的性能；并且经过热处理后，产品的可加工性极大提升。另外，生产中发现，采用本发明的制备工艺，产品合格率高，可达到97％以上；且同一配方产品的性能差异小，基本在2％以内。