[发明专利]一种高稳定耐摩擦列车制动盘及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定耐摩擦列车制动盘，其原料及配比如下：C：0.10～0.22％；Ti：0.21～0.31％；Mn：0.37～1.21％；V：0.05～0.15％；Cr：1.46～3.77％；W：0.34～1.77％；Mo：0.65～0.98％；Cu：0.50～0.80％；P：＜0.005％；S：＜0.005％；Nb：2.01～3.78％；Fe:余量。本发明还公开了一种高稳定耐摩擦列车制动盘的制备方法。本发明的制动盘具备低温强韧性，并且在+20℃～‑60℃的温度跨度下，依然保持良好的摩擦系数稳定性，故该制动盘适合应用于在南北地域长距离和环境温度差异大的区域之间运行的高速列车。

技术领域

本发明涉及一种高稳定耐摩擦列车制动盘及其制备方法，属于高速列车制动用的摩擦材料技术领域。

背景技术

随着列车运行速度进一步提高，铸造制动盘难以完全满足制动安全可靠性的需求，而锻造制动盘因具有良好的强韧性、较高的抗热裂、耐磨和耐疲劳特性而有望代之，以适应更苛刻的制动工况，日本新干线、法国TGV及德国ICE等高速列车已成功列装锻钢制动盘。日本于1965年开始研制分体式S45C碳素钢锻造制动盘，但由于基体组织中少量马氏体和贝氏体混合相的存在，导致盘面产生热裂和脆性破坏；至80年代又开发了组织微细的带辅助散热结构的整体式AISI4330锻造制动盘，具有良好的耐磨和抗热裂特性，并广泛应用于时速300km/h以上的新干线高速列车。与此同时，法国国营铁路公司(SNCF)在上世纪80年代先后组织开发了不通风式28CDV5(Cr-Mo-V)和带散热筋的15CDV6低合金锻钢制动盘，300km/h速度工况下单盘制动能量较TGV-PSE铸造制动盘提高44％。

我国锻钢制动盘的研制起步较晚，早期锻钢制动盘为不带散热筋的高强耐热低合金钢制动盘，研制生产的250km/h高速动力列车钢质锻造制动盘已经初步满足我国高速动力列车技术条件要求，更高速度列车用制动盘仍依赖进口。随着我国高速铁路事业的发展，我国列车在提速运行的同时还需面对长地域跨度和长时间摩擦的工况，这就对列车摩擦盘的摩擦稳定性和低温强韧匹配性提出了新的要求，以满足南北地域长距离和环境不同引起的长距离摩擦和环境温度差引起的摩擦稳定性和低温强韧匹配性不足的问题。

综上所述，本领域技术人员亟需研究一种高稳定耐摩擦列车制动盘及其制备方法，以解决摩擦盘的摩擦稳定性和低温强韧匹配性不足的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种可以解决高速列车制动盘摩擦稳定性和低温强韧匹配性不足的问题的高稳定耐摩擦列车制动盘。

同时，本发明提供一种高稳定耐摩擦列车制动盘的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高稳定耐摩擦列车制动盘，以质量百分比计，其原料及配比如下：

一种高稳定耐摩擦列车制动盘的制备方法，包括以下步骤：

S1.合金熔炼：采用电炉进行分段熔炼，首先将铁水加热到1650～1720℃，使其充分熔化，得到钢水；随后将充分熔化后的钢水转移到精炼炉中，并升温到1780～1860℃后，将按质量百分比配好的Ti、Mn、V、Cr、W、Mo、Cu、P、S和Nb元素加入精炼炉中进行精炼，得到精炼钢水；

S2.合金铸造：向精炼钢水中加入造晶剂，随后浇铸成锭；

S3.合金复合锻造：采用自由锻进行锻造开坯；随后采用热-温间歇式多步碾环锻造工艺制坯，获得锻造坯；

S4.性能热处理：将得到的锻造坯进行等温退火-淬火-中温回火三段性能热处理，即得到的高稳定耐摩擦列车制动盘材料。

所述造晶剂的制备方法为：