Influence of heat during vehicle run on microstructure of A4340 steel brake disc

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Influence of heat during vehicle run on microstructure of A4340 steel brake disc

Mori, Hisashi / Matsui, Motohide / Tsujimura, Taro

Neben Festigkeit und Bruchzähigkeit ist insbesondere auch die Hitzebeständigkeit eine wichtige Gebrauchseigenschaft von Stählen zur Herstellung von Bremsscheiben für Hochgeschwindigkeitszüge vom Typ Shinkansen. Zu diesem Zweck wird heute meist der hochfeste und hitzebeständige Stahl A4340 verwendet, welcher einen nur geringen Abfall von Festigkeit und Bruchzähigkeit unter dem Einfluss der im Laufe des Fahrbetriebs freiwerdenden Wärme zeigt. Zur Untersuchung des Langzeitverhaltens von Bremsscheiben aus dem Stahl A4340 (0.35% C, 0.32% Si, 0.65% Mn, 1.86% Ni, 1.03% Cr, 0.46% Mo) wurden die Gefügeveränderungen an der Oberfläche von Bremsscheiben sowie Härtemessungen nach unterschiedlicher Betriebsdauer (200.000 - 620.000 km zurückgelegte Strecke) durchgeführt. Der Einfluss der im Laufe dieser Betriebszeit in den Bremsscheiben freiwerdenden Wärme auf die Gefügeveränderungen wird diskutiert. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die abwechselnde Erwärmung und Abkühlung des Werkstoffs bei den Bremsvorgängen an der Oberfläche der Bremsscheiben und in den oberflächennahen Bereichen zu dynamischen Veränderungen der Mikrostruktur führen. Dies ist mit der Ausbildung einer 'weißen Schicht' verbunden, die aus sehr feinkörnigem Anlassmartensit besteht. Im Laufe des Fahrbetriebs erhöht sich die Härte dieser oberflächennahen Schicht von unter HV 300 auf knapp 700 nach 620.000 km zurückgelegter Strecke.