CH696685A5 - Stahl für Abgüsse der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen. - Google Patents

Description

  [0001] Die Erfindung bezieht sich auf die chemische Zusammensetzung eines Stahls auf Chrom-Nickel-Molybdän-Basis, der insbesondere für Abgüsse der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen für höhere Achsen- und Betriebsbelastung verwendet wird.

[0002] Die bisher bekannten und standardmässig verwendeten Materialien für die Produktion der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen sind z.B.

   der unter der Handelsbezeichnung UIC 900A verwendete perlitische Stahl, der unter der Handelsbezeichnung 13Mn Super Spezial verwendete, mit Mangan hochlegierte austenitische Gussstahl und das unter der Handelsbezeichnung Lo8CrNiMo verwendete Material Chrom-Nickel-Molybdän.

[0003] Der unter der Handelsbezeichnung UIC 900A verwendete Stahl enthält ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,60% bis 0,80% Kohlenstoff, 0,10% bis 0,50% Silizium, 0,80% bis 1,30% Mangan, maximal 0,04% Phosphor und maximal 0,04% Schwefel.

   Der Nachteil des unter der Handelsbezeichnung UIC 900A verwendeten Stahls ist eine niedrigere Verschleissfestigkeit, eine niedrigere Festigkeit und Betriebslebensdauer in Bezug auf die durchgefahrene Belastung, das schnelle Abfahren, die niedrige Kerbschlagzähigkeit und die Bruchempfindlichkeit.

[0004] Die unter der Handelsbezeichnung 13Mn Super Spezial verwendeten Stähle enthalten ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,60% bis 0,90% Kohlenstoff, 12,50% bis 16,50% Mangan, maximal 0,60% Silizium, maximal 0,05% Phosphor, maximal 0,03% Schwefel und 1,80% bis 2,20% Molybdän.

   Der Nachteil des unter der Handelsbezeichnung 13Mn Super Spezial verwendeten Stahls ist die problematische Schweissbarkeit mit dem Hochkohlenstoffstahl des Typs UIC und damit die erhöhten Kosten in Verbindung mit den notwendigen Reparaturen im Betrieb und weiters die schwierige Ultraschalldefektoskopie der inneren Mängel.

   In Bezug auf die dominanten Mechanismen des Verschleisses der unter der Handelsbezeichnung UIC 900A und 13Mn Super Spezial verwendeten Stähle stellen diese Stähle Materialien mit den limitierenden Möglichkeiten der Erhöhung ihrer Lebensdauer dar.

[0005] Die unter der Handelsbezeichnung Lo8CrNiMo verwendeten Stähle enthalten ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,11% bis 0,15% Kohlenstoff, 0,50% bis 0,80% Mangan, maximal 0,50% Silizium, 1,60% bis 2,00% Chrom, 2,60% bis 3,00% Nickel, 0,40% bis 0,50% Molybdän, maximal 0,003% Bor, maximal 0,045% des Gesamtgehalts des Aluminiums im Stahl, maximal 0,13% Vanadium, maximal 0,05% Titan, maximal 0,012% Stickstoff, maximal 0,015% Phosphor und maximal 0,012% Schwefel.

   Der unter der Handelsbezeichnung Lo8CrNiMo verwendete Gussstahl ist nur für den geläufigen Betrieb mit der durchschnittlichen Betriebsbelastung 22,5 Tonnen pro Achse geeignet.

[0006] Die angeführten Mängel der bestehenden Materialien für die Produktion der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen werden durch den Stahl für Abgüsse der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen nach dieser technischen Lösung in erheblichem Masse beseitigt, deren Wesen darauf beruht, dass der Stahl ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,15% bis 0,20% Kohlenstoff, 1,00% bis 1,80% Mangan, 1,00% bis 1,60% Silizium, 1,50% bis 2,50% Chrom, 2,50% bis 3,50% Nickel, 0,40% bis 0,70% Molybdän und 0,0025% bis 0,

  005% Bor enthält.

[0007] Die angeführte chemische Zusammensetzung in der Kombination mit der zweistufigen Wärmebehandlung auf die bainitische Struktur mit den gegebenen Parametern der Substruktur stellt die Kombination der mechanischen Eigenschaften dar, die zur Erhöhung der Beständigkeit gegen die typischen Aspekte der Betriebsbelastung führen.

[0008] Es handelt sich um die Erhöhung der Fliessgrenze mindestens auf 1100 MPa und der Festigkeitsgrenze mindestens auf 1400 MPa, wobei der Wert der Schlagarbeit mindestens 20 J und der Bruchzähigkeit mindestens 100 Mpa.m<1/2> erreicht.

   In Bezug auf die Erhöhung der Betriebslasten wie Achsenbelastungen und durchgefahrene Tonnen pro Jahr, trotz der hoch belasteten Komponenten der Weichen wie Herzstücke ist der Vorteil dieses Stahls gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik seine höhere Betriebsverschleissfestigkeit mit der minimalen Instandhaltung.

Technische Lösungsbeispiele

[0009] Beispiel 1:
Es wurde Stahl nach der technischen Lösung vorbereitet, der ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,19% Kohlenstoff, 1,10% Mangan, 1,06% Silizium, 0,020% Phosphor, 0,010% Schwefel, 1,97% Chrom, 2,96% Nickel, 0,03% Titan, 0,47% Molybdän, 0,0031% Bor und 0,01% des Gesamtgehalts des Aluminiums im Stahl enthielt.

   Durch die Wärmebehandlung auf die bainitische Struktur wurde die Fliessgrenze 1245 MPa, die Festigkeitsgrenze 1521 MPa, die Schlagarbeit 24,3 J und die Bruchzähigkeit 108,4 MPa.m<1/2> erreicht.

[0010] Beispiel 2:
In weiterer beispielsweiser Ausführung der technischen Lösung wurde Stahl vorbereitet, der ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,20% Kohlenstoff, 1,54% Mangan, 1,06% Silizium, 0,020% Phosphor, 0,010% Schwefel, 2,02% Chrom, 2,99% Nickel, 0,02% Titan, 0,49% Molybdän, 0,0026% Bor und 0,04% des Gesamtgehalts des Aluminiums im Stahl enthielt.

   Durch die Wärmebehandlung auf die bainitische Struktur wurde die Fliessgrenze 1169 MPa, die Festigkeitsgrenze 1420 MPa, die Schlagarbeit 29,3 J und die Bruchzähigkeit 110,2 MPa.m<1/2> erreicht.

[0011] Beispiel 3:
In weiterer beispielsweiser Ausführung der technischen Lösung wurde Stahl vorbereitet, der ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,164% Kohlenstoff, 1,65% Mangan, 1,207% Silizium, 0,013% Phosphor, 0,010% Schwefel, 1,71% Chrom, 2,89% Nickel, 0,0376% Titan, 0,479% Molybdän, 0,0036% Bor und 0,015% des Gesamtgehalts des Aluminiums im Stahl enthielt.

   Durch die Wärmebehandlung auf die bainitische Struktur wurde die Fliessgrenze 1147 MPa, die Festigkeitsgrenze 1457 MPa, die Schlagarbeit 21,3 J und die Bruchzähigkeit 111,2 MPa.m<1/2> erreicht.

[0012] Stahl nach der technischen Lösung kann mit Vorteil insbesondere für Abgüsse der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen für höhere Achsen- und Betriebsbelastung verwendet werden.

Claims (3)

1. Stahl für Abgüsse der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen, dadurch gekennzeichnet, dass er ausser Eisen in Gewichtsprozenten 0,15% bis 0,20% Kohlenstoff, 1,00% bis 1,80% Mangan, 1,00% bis 1,60% Silizium, 1,50% bis 2,50% Chrom, 2,50% bis 3,50% Nickel, 0,40% bis 0,70% Molybdän und 0,0025% bis 0,005% Bor enthält.

2. Stahl für Abgüsse der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er auf die bainitische Struktur wärmebehandelt ist.

3. Stahl für Abgüsse der Herzstücke der Eisen- und Strassenbahnweichen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliessgrenze des Stahls mindestens 1100 MPa und die Festigkeitsgrenze mindestens 1400 MPa beträgt, wobei der Wert der Schlagarbeit mindestens 20 J und der Wert der Bruchzähigkeit mindestens 100 MPa.m<1/2> erreicht.