专利名称：一种合金钢轴装制动盘的热处理工艺方法及热处理箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合金钢的热处理工艺
背景技术：
目前国内运行的200km/h速度等级以上动车所使用的合金钢轴装制动盘全部为国外进口，因产品的综合机械性能与摩擦磨耗性能、特别是高温机械性能与内在组织等技术要求很高国内目前还处于研制阶段，我国最早自行设计并投入运行的广深线200km/h速度等级“蓝箭”动车组所使用的合金钢轴装制动盘即为德国KNORR公司制造，在运行了一个大修周期(5年)于2006年后在返回株洲电力机车有限公司进行大修时因国外公司的交货周期长且价格昂贵而影响到动车的及时大修，I、通过对国外进口合金钢轴装制动盘的 解剖分析与相关性能试验，结合其技术标准，其产品性能要求非常苛刻，不但具有相当高的机械性能与摩擦磨耗性能，且还要求具有高的耐热疲劳性能-即具有较高的高温韧性；2、根据对材料的成分分析，产品组成成分复杂，特别是对S、P等杂质的含量要求远远高于合金钢的国家标准，对产品的冶炼技术与制造工艺提出了更高的要求；根据对产品的成分进行分析，其材料属于高强度低合金钢性质，在对产品进行淬火处理时既不能过快冷却，以免产生二次裂纹，满足不了产品组织无缺陷的技术要求；又不能冷却过慢，因材料本身的C含量仅为O. 25左右，虽然有其它合金成分存在，但技术要求规定产品在热处理后的表面硬度为HRc40以上，淬火处理冷却过慢很难达到硬度要求；所以产品的热处理工艺不能采用常规的热处理工艺方法进行，需进行研究、试验并总结，以满足产品的高强度与高韧性、组织无缺陷的苛刻技术要求。3根据合金钢轴装制动盘在试制过程中所采用的热处理工艺方案结果进行检测与分析，发现在经淬火处理后的制动盘经常出现如下技术问题一、在用水或盐水进行淬火处理时，虽然在进行表面硬度检测时制动盘的表面硬度可满足大于HRc40的技术要求，但在进行超声波无损探伤检测时经常伴随有不规则微小裂纹出现，考虑到产品在热处理后的加工余量较小，且不能排除在精加工后的裂纹源引申发展的倾向，满足不了产品内在组织无缺陷的技术要求，且有可能带来安全隐患，采用该淬火处理工艺方案不行；二、在用油进行淬火处理时，因产品材料本身的C含量较低，虽然有多种合金成分在内，但因冷却效果较差，在产品淬火处理后进行硬度检测时往往硬度偏低，一般在HRc34 HRc38之间，同样也满足不了合金钢轴装制动盘的使用要求，特别是会影响到产品的使用性能，造成摩擦磨耗性能的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种合金钢轴装制动盘的热处理工艺方法。本发明的技术方案是，将经过超声波无损探伤检查合格后的合金钢轴装制动盘毛坯装入中频加热炉内，升温至940°C _970°C，保持恒温2. 5 3小时后出炉，将其立置于热处理箱内采用温度为100°C 120°C的水蒸气对其进行交叉喷射冷却。一种合金钢轴装制动盘的热处理箱，在箱体的底部装有合金钢轴装制动盘的安放台，在箱体的四个侧壁和底面有水蒸气喷嘴，在箱体的底面有排气管。在排气管上套有冷水套。本发明具有如下的技术效果，I、经采用高温水蒸气进行淬火处理后的合金钢轴装制动盘其机械性能如下钢盘材料常温下1200MPa, σ O. 2 ^ 1030MPa, δ 12%,Ψ 25%，表面硬度 HRc40 HRc43 之间；600°C高温下 σ b 彡 550MPa, σ 0. 2 ^ 435MPa,δ 25%,45%。其综合性能完全满足合金钢轴装制动盘的技术要求；2、经过超声波无损探伤检查合金钢轴装制动盘无任何二次再生裂纹产生；3、精加工后的成品合金钢轴装制动盘通过铁道部物质总公司的制动盘I:I摩擦磨耗性能常规试验与紧急制动性能试验，在200km/h 250km/h速度范围内其主要技术指标如紧急制动距离、单位磨耗量、平均摩擦系数、温升等与进口制动盘的技术指标基本一致，满足铁道部行业标准要求。采用轴盘制动装置进行制动其优点主要体现了以下几个方面1、制动功率大，效率高，适用于高速重载机车与动车组；2、具有更优的综合机械性能(高强度与高韧性)、高温机械性能及耐热疲劳性能；3、具有良好的摩擦磨耗性能，摩擦系数稳定，制动平稳性好；4、结构紧凑，安装 方便，工艺性能大大改善。
图I是合金钢轴装制动盘结构示意图。图2是本发明合金钢轴装制动盘热处理箱的剖面视图。图3是本发明合金钢轴装制动盘热处理箱的A-A剖面视图。
实施例如图I、图2、图3所示，一种合金钢轴装制动盘的热处理工艺方法，将经过超声波无损探伤检查合格后的合金钢轴装制动盘毛坯I装入中频加热炉内，升温至940°C-970°C，保持恒温3小时后出炉，将其立置于热处理箱2内安放台4上，通过在箱体2的四个侧壁和底面有水蒸气喷嘴3采用高温10(TC 120°C水蒸气对合金钢轴装制动盘毛坯I进行交叉喷射冷却，在箱体2的底面设有排气管5，在排气管5上套有冷水套6，使水蒸气冷却排出。本发明在中国南车株洲株洲电力机车有限公司在对广深线200km/h “蓝箭”动车组进行大修时的3#车安装试用，通过一年多的装车运行，使用效果十分理想，得到了用户单位广州中车公司的认可；第二步是在2007年 2008年在蓝箭”动车组进行批量大修时的小批量装车使用，共安装了 5台动车计40个合金钢轴装制动盘，至今运行距离已经超过200万公里的考核要求，使用正常，得到了用户的认可。
权利要求
1.一种合金钢轴装制动盘的热处理工艺方法，其特征在于 将经过超声波无损探伤检查合格后的合金钢轴装制动盘毛坯装入中频加热炉内，升温至940°C -970°C，保持恒温2.5 3小时后出炉，将其立置于热处理箱内采用温度为100°C 120°C的水蒸气对其进行交叉喷射冷却。
2.一种合金钢轴装制动盘的热处理箱，其特征在于在箱体(2)的底部装有合金钢轴装制动盘的安放台(4)，在箱体(2)的四个侧壁和底面有水蒸气喷嘴(3)，在箱体(2)的底面有排气管(5)。
3.根据权利要求2所述的一种合金钢轴装制动盘的热处理箱，其特征在于在排气管(5)上套有冷水套(6)。
全文摘要
本发明公开了一种合金钢轴装制动盘的热处理工艺方法及热处理箱，将经过超声波无损探伤检查合格后的合金钢轴装制动盘毛坯装入中频加热炉内，升温至940℃-970℃，保持恒温2.5～3小时后出炉，将其立置于热处理箱内采用温度为100℃～120℃的水蒸气对其进行交叉喷射冷却。一种合金钢轴装制动盘的热处理箱，在箱体的底部装有合金钢轴装制动盘的安放台，在箱体的四个侧壁和底面有水蒸气喷嘴，在箱体的底面有排气管。本发明的优点主要体现了以下几个方面1、制动功率大，效率高，适用于高速重载机车与动车组；2、具有更优的综合机械性能(高强度与高韧性)、高温机械性能及耐热疲劳性能；3、具有良好的摩擦磨耗性能，摩擦系数稳定，制动平稳性好；4、结构紧凑，安装方便，工艺性能大大改善。
文档编号C21D9/00GK102952930SQ20111024228
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者赵建, 江国固 申请人:湘潭高耐合金制造有限公司