PL174590B1 - Stal przeznaczona na wysokoobciążalne koła jednolite i obręcze kół dla pojazdów szynowych - Google Patents

Abstract

1. Stal przeznaczona na wysokoobciazalne kola jednolite i obrecze kól dla pojazdów szynowych, znamienna tym, ze zawiera w % wagowych: C - 0,38 do 0,42, Si - max. 0,25, Mn - 0,40 do 0,60, P - max. 0,012, S - max. 0,005, Cr -1,00 do 1,50, Mo - 0,30 do 0,50, Ni - 0,70 do 1,20, Al - 0,015 do 0,040, N - max. 0,008. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest stal przeznaczona na wysokoobciążalne kołajednolite i obręcze kół dla pojazdów szynowych.

Koła jednolite i obręcze koła dla pojazdów szynowych dotychczas są wytwarzane i stosowane przykładowo ze stali R7 o następującym składzie w %o wagowych: C - od 0,48 do 0,52, Mn 0,75 do 0,80, Si do 0,40, Cu do 0,30, Pb i S do 0,035 oraz łącznie Cr+Mo+Ni do 0,50, według Kodeksu UJC 812-3/V, 5 wydanie, 0,1.0,1.1984 r.

Wytrzymałość na rozciąganie R_m dla gtównie m^waych stall R7 leży pomiędzy 820-940 N/mm², wydłużenie całkowite po rozerwaniu A₅ co najmniej 14%o, a praca udarnościowa (KU) przy badaniach ISO-U co najmniej 15 Nm. Wszystkie wartości są określane w 20°C (temperatura pokojowa).

Stal R7 korzystnie jest używana do hamowanych klockami kółjednolitych wagonów kolejnych o wysokim obciążeniu osi.

Z wiadomych pęknięć kół i bezpośrednio po tym przeprowadzanych badań materiałowych, w celu określenia przyczyn szkód przy tych jakościowych stalach, wnioskuje się, że jako przyczynę złamań brane sąpod uwagę między innymi niewystarczające właściwości ciągliwości stali. Także pojazdy szynowe dla wysokich szybkości są wyposażone w koła ze stali R7 według kodeksu UJC 812-3/V. Wysokie obciążenia osi, duże szybkości, podwyższona obciążalność hamulcami, zwłaszcza przy hamowaniach ciągłych w górach, mogąprowadzić do pęknięcia kół.

Zadaniem wynalazkujest ulepszenie jakości stali dla wysokoobciążalnych kółjednolitych i obręczy kół dla pojazdów szynowych, która posiadałaby znacznie większąciągliwość, przyjednakowych własnościach wytrzymałościowych, od stali R7 i która zmniejszałaby niebezpieczeństwo pęknięcia kół, także po hamowaniach ciągłych.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że stal zawiera w % wagowych: C - 0,38 do 0,42, Si - max. 0,25, Mn - 0,40 do 0,60, P - max. 0,012, S - max. 0,005, Cr -1,00 do 1,50, Mo - 0,30 do 0,50, Ni - 0,70 do 1,20, Al - 0,015 do 0,040, N - max. 0,008.

Korzystnie stal zawiera w % wagowych: Cr - 1,00 do 1,30, Mo - 0,30 do 0,50 i Ni - 0,70 do 1,00.

Przez dobór chemicznego składu, który jest określony we wzajemnej charakterystyce w udziałach wagowych pierwiastków podstawowych i stopowych oraz w pierwiastkach towarzyszących, uzyskuje się stal o wysokiej czystości i dużej jednorodności. Po obróbce cieplnej jest osiągnięty stan struktury, który odznacza się przewyższającymi własnościami ciągliwości, przy zachowaniu wysokiej wytrzymałości, zwłaszcza wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej.

Stal według wynalazku przez szczególne określenie zawartości węgla, chromu i niklu, przy ograniczeniu zawartości krzemu, minimalnej zawartości fosforu i siarki, po ulepszeniu cieplnym, składającym się z hartowania i odpuszczania, przedstawia materiał, który osiąga Iub przewyższa własności wytrzymałościowe dzisiaj przeważnie stosowanej stali R7, ale w przeciwieństwie do

174 590 stali R7 posiada jednak znacznie polepszone własności ciągliwości, zwłaszcza właściwość ciągliwości przełomu.

W celu osiągnięcia przewyższających właściwości ciągliwości w dopasowaniu do całkowitej analizy, wymaga się jednak odpowiednich warunków temperaturowych i chłodzenia dla hartowania i odpuszczania. Właściwości ciągliwości przełomu wymagają dlatego, przy uwzględnieniu zachowania najmniejszej wytrzymałości na rozciąganie, stali o dobrej ulepszalności na skroś o drobnokrystalicznej, jednorodnej struktury w stanie ulepszonym. Pewne udziały trwałych karbidków oddziaływująpozytywnie na wrażliwość na przegrzanie. Dążenie do wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej na nacisk toczny i nieznaczna wrażliwość wobec zużycia zmęczeniowego jest urzeczywistniona przez kombinacje stanu struktury, wytrzymałości i ciągliwości.

Zawartość Cr do 1,50% wagowych, zawartość Mo do 0,60% wagowych może być tolerowana w stali stopowej.

Metoda hartowania z następującym odpuszczaniem, w celu ulepszenia cieplnego, jest zasadniczo znana. Służy ona przede wszystkim do polepszenia właściwości ciągliwości przy określonych, żądanych właściwościach wytrzymałościowych. Specjalna obróbka kół i obręczy kół uwzględnia dodatkowo pozytywny wpływ na wytrzymałość na docisk przy toczeniu, odporność na zużycie zmęczeniowe i wrażliwość na przegrzanie gotowego koła i obręczy koła. Stosownie do tego zwraca się uwagę na wystarczająco wysokie temperatury w obszarze temperatur jednorodnej fazy roztworu stałego γ, na szybkie schładzanie od temperatury hartowania, korzystnie w wodzie, i na następne podgrzewanie do względnie wysokiej temperatury odpuszczania. Jako wartości orientacyjne dla obróbki cieplnej mają wartość następujące wskazówki:

Hartowanie: 850-950°C, z bezpośrednim schłodzeniem w wodzie, wzglęchiie oleju w temperaturze pokojowej (ca 20°C).

Odpuszczanie: 600-680°C z bezpośrednim powolnym w powietrzu, w te^^^:r^turze pokojowej (ca 20°C).

W przypadkach pojedynczych, przy ustalaniu danych obróbki cieplnej bierze się pod uwagę wymiary elementów konstrukcyjnych i dlatego w przypadkach pojedynczych mogą one nieznacznie zmieniać się.

Mechaniczno-technologiczne własności materiału według wynalazku powinny, po przeprowadzonej obróbce cieplnej, w temperaturze pokojowej osiągnąć następujące wartości:

Granica plastyczności ^rpo,²

Wytrzymałość na rozciąganie Rm Wydłużenie przy zerwaniu A₅ Praca udarnościowa (ISO-V próba) A_u Odporność na pękanie Kj_C (0,2 grarnca wydłużenia) co nłjjnmhjj 590 N;'mm², co i^łjjnrn^iij 850 N/mn?, co 16%), co nejnnilej 34 Nm, co nejnmiej 100 Mnm3-2.

Praca udarnościowa w warstwie wysokiej Ay_H powinna osiągnąć co najmniej 65 NM przy temperaturze jeszcze wyznaczanej.

174 590

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Stal przeznaczona na wysokoobciążalne koła jednolite i obręcze kół dla pojazdów szynowych, znamienna tym, że zawiera w % wagowych: C - 0,38 do 0,42, Si - max. 0,25, Mn - 0,40 do 0,60, P - max. 0,012, S - max. 0,005, Cr-1,00 do 1,50, Mo - 0,30 do 0,50, Ni - 0,70 do 1,20, Al 0,015 do 0,040, N - max. 0,008.
2. 2. Stal według zastrz. 1, znamienna tym, że korzystnie zawiera w %o wagowych: Cr -1,00 do 1,30, Mo - 0,30 do 0,50 i Ni - 0,70 do 1,00.