RU2040580C1 - Steel - Google Patents

Steel Download PDF

Info

Publication number
RU2040580C1
RU2040580C1 SU5062959A RU2040580C1 RU 2040580 C1 RU2040580 C1 RU 2040580C1 SU 5062959 A SU5062959 A SU 5062959A RU 2040580 C1 RU2040580 C1 RU 2040580C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
manganese
earth metals
mechanical properties
carbon
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.М. Шадхин
В.И. Якубенко
Л.В. Сидоров
Л.Г. Грибов
И.Н. Павлов
В.С. Луцков
В.А. Двухглавов
Л.И. Берштейн
В.Ю. Щербаков
Х.И. Пейрик
Л.Н. Косарев
В.С. Гудков
Original Assignee
Производственное объединение "Уральский вагоностроительный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Производственное объединение "Уральский вагоностроительный завод" filed Critical Производственное объединение "Уральский вагоностроительный завод"
Priority to SU5062959 priority Critical patent/RU2040580C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2040580C1 publication Critical patent/RU2040580C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: steel has the following components, wt.-% carbon 0.15-0.35; manganese 0.8-1.2; silicon 0.03-0.50; chrome 0.05-0.28; nickel 0.5-0.8; molybdenum 0.04-0.25; copper 0.01-0.30; aluminium 0.005-0.08; rare-earth metals 0-0.02; vanadium 0-0.15; alkaline-earth metals 0.001-0.02, and iron the rest at the following conditions: for providing required level of mechanical properties in normalized state the ratio must be: K 1 0 + K 1 1 x carbon + K 1 2 x nickel + K 1 3 x manganese creep limit is above 400 MPa where: K 1 i multiple regression coefficient; for providing required level of mechanical properties after hardening and tempering the following ratio must be: K 2 0 + K 2 1 x carbon + K 2 2 x manganese + K 2 3 x chrome + K 2 4 x silicon + K 2 5 · x t ° t creep limit is above 600 MPa where K 2 i multiple regression coefficient; t ° t tempering temperature, C. EFFECT: improved mechanical properties at welding providing. 7 tbl

Description

Изобретение относится к материалам, в частности к литейным сталям для изготовления ответственных деталей тележки и автосцепного устройства грузовых железнодорожных вагонов. The invention relates to materials, in particular to foundry steels for the manufacture of critical parts of a trolley and coupler of freight railway cars.

В настоящее время указанные детали изготавливают из стали марок 20ГЛ, 20ГФЛ, 30ГСЛ по ГОСТ 22703-77 и ТУ 24.05.486-82. Пределы текучести ( σ0,2 ) этих сталей составляют не менее 314 МПа в нормализованном состоянии и 490 МПа после закалки и высокого отпуска. Химический состав и механические свойства используемых в вагоностроении литейных марок стали приведены в табл.1.Currently, these parts are made of steel grades 20GL, 20GFL, 30GSL according to GOST 22703-77 and TU 24.05.486-82. The yield strengths (σ 0.2 ) of these steels are not less than 314 MPa in the normalized state and 490 MPa after quenching and high tempering. The chemical composition and mechanical properties of foundry steel grades used in car building are shown in Table 1.

Рост грузоподъемности железнодорожных вагонов и скорости их движения требует увеличения несущей способности и срока службы деталей тележки и автосцепного устройства и, стало быть, повышения конструктивной прочности применяемых литейных сталей. Согласно требованиям главного управления вагонного хозяйства МПС для разрабатываемых сталей повышенной прочности пределы текучести σ0,2 должны составлять не менее 400 МПа в нормализованном состоянии и не менее 600 МПа после закалки и отпуска без существенного снижения показателей пластичности и хладостойкости.The increase in the carrying capacity of railway cars and their speed requires an increase in the bearing capacity and service life of the parts of the trolley and automatic coupler and, therefore, an increase in the structural strength of the casting steels used. According to the requirements of the Main Directorate of Carriage Management of the MPS for developed steels of increased strength, the yield strength σ 0.2 should be at least 400 MPa in the normalized state and at least 600 MPa after quenching and tempering without a significant decrease in ductility and cold resistance.

Работы по созданию стали повышенной прочности проводятся рядом организаций. Одна из таких разработок принятая за прототип сталь, содержащая, мас. Углерод 0,10-0,30 Кремний 0,30-1,0 Марганец 0,30-1,60 Никель 0,05-0,50 Хром 0,10-0,50 Ванадий 0,04-0,15 Титан 0,05-0,30 Алюминий 0,03-0,09 Щелочноземельные металлы (ЩЗМ) 0,0005-0,06 Бор 0,0005-0,003 Медь 0,01-0,5 Азот 0,05-0,5
Однако эта марка стали не обеспечивает заданного уровня механические свойства и имеет пониженную свариваемость из-за сравнительно большого содержания марганца и кремния.
Work on the creation of high-strength steel is carried out by a number of organizations. One of these developments adopted for the prototype steel, containing, by weight. Carbon 0.10-0.30 Silicon 0.30-1.0 Manganese 0.30-1.60 Nickel 0.05-0.50 Chrome 0.10-0.50 Vanadium 0.04-0.15 Titanium 0 , 05-0.30 Aluminum 0.03-0.09 Alkaline earth metals (SHZM) 0.0005-0.06 Boron 0.0005-0.003 Copper 0.01-0.5 Nitrogen 0.05-0.5
However, this steel grade does not provide a specified level of mechanical properties and has a lower weldability due to the relatively high content of manganese and silicon.

Целью изобретения является повышение механических свойств стали до заданного уровня как в нормализованном, так и в термически улучшенном состояниях при обеспечении свариваемости на уровне серийныx сталей. Для обеспечения заданных МПС требований предлагается сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, никель, хром, ванадий, медь, ЩЗМ, алюминий, дополнительно легированная молибденом, и редкоземельные металлы (РЗМ), при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,15-0,35 Марганец 0,80-1,20 Кремний 0,03-0,50 Хром 0,05-0,28 Никель 0,50-0,80 Молибден 0,04-0,25 Медь 0,01-0,30 Алюминий 0,005-0,08 РЗМ 0,001-0,02 Ванадий 0,04-0,15 ЩЗМ 0,001-0,02 Железо Остальное
Цель достигается тем, что в предлагаемой стали повышено содержание никеля, дополнительно введены молибден, и РЗМ, уменьшено содержание марганца и кремния. В качестве примесей сталь может содержать до 0,040 мас. серы и до 0,040 мас. фосфора.
The aim of the invention is to increase the mechanical properties of steel to a predetermined level both in normalized and thermally improved conditions while ensuring weldability at the level of serial steels. To meet the specified MPS requirements, we propose steel containing carbon, manganese, silicon, nickel, chromium, vanadium, copper, SCHM, aluminum additionally alloyed with molybdenum, and rare-earth metals (REM), with the following ratio of components, wt. Carbon 0.15-0.35 Manganese 0.80-1.20 Silicon 0.03-0.50 Chromium 0.05-0.28 Nickel 0.50-0.80 Molybdenum 0.04-0.25 Copper 0 , 01-0.30 Aluminum 0.005-0.08 REM 0.001-0.02 Vanadium 0.04-0.15 SCZM 0.001-0.02 Iron Else
The goal is achieved by the fact that in the proposed steel the nickel content is increased, molybdenum and REM are additionally introduced, the content of manganese and silicon is reduced. As impurities, the steel may contain up to 0.040 wt. sulfur and up to 0.040 wt. phosphorus.

Для стали, предназначаемой для изготовления литых деталей грузового вагона, одной из важнейших характеристик является хорошая свариваемость. В силу этого обстоятельства повышение прочности за счет увеличения в стали содержания углерода и марганца неприемлемо, поскольку эти элементы довольно сильно ухудшают свариваемость. Без заметного ухудшения свариваемости прочность может быть повышена путем легирования стали никелем, молибденом и ванадием. Минимальное содержание этих элементов определяется их влиянием на нижний уровень прочностных характеристик, а максимальное их содержание экономической целесообразностью (высокая стоимость и дефицитность). ЩЗМ и РЗМ вводятся для повышения пластичности, хладостойкости стали. Содержание остальных элементов определяется технологией выплавки стали. For steel intended for the manufacture of molded parts of a freight car, one of the most important characteristics is good weldability. Due to this circumstance, an increase in strength due to an increase in the content of carbon and manganese in steel is unacceptable, since these elements deteriorate weldability quite strongly. Without a noticeable deterioration in weldability, strength can be improved by alloying steel with nickel, molybdenum and vanadium. The minimum content of these elements is determined by their influence on the lower level of strength characteristics, and their maximum content by economic feasibility (high cost and scarcity). ShchZM and REM are introduced to increase the ductility, cold resistance of steel. The content of the remaining elements is determined by the steelmaking technology.

Особенностью предлагаемой стали является сбалансированное и экономное легирование ее основными химическими элементами. Это отражают полученные путем анализа результатов экспериментов математические модули состав свойства. Согласно этим моделям соотношения основных легирующих элементов могут быть выбраны лишь по определенным правилам. Положительный эффект этих моделей заключается еще и в том, что в зависимости от состава и вида термообработки могут быть рассчитаны значения механических характеристик стали (пределы прочности и текучести, относительные удлинение и сужение, ударная вязкость). Так, например, одна из важнейших характеристик предел текучести, может быть вычислен по следующим формулам:
в нормализованном состоянии
107 хС + 183 хNi + 157 хMn + + 195 σ0,2
после закалки и отпуска
325 хС + 209 хMn 112 хCr 48 х xSi 0,378 x tо отп + 649 σ0,2
где численные коэффициенты коэффициенты множественной регрессии;
С, Ni, Mn, Cr, Si соответственно содержание углерода, никеля, марганца, хрома, кремния в мас.
A feature of the proposed steel is a balanced and economical alloying with its main chemical elements. This is reflected in the mathematical modules obtained by analyzing the results of experiments on the composition of the property. According to these models, the ratios of the main alloying elements can only be selected according to certain rules. The positive effect of these models also lies in the fact that depending on the composition and type of heat treatment, the values of the mechanical characteristics of steel can be calculated (tensile strength and yield strength, elongation and contraction, impact strength). So, for example, one of the most important characteristics of the yield strength can be calculated by the following formulas:
in normalized condition
107 xC + 183 x Ni + 157 x Mn + + 195 σ 0.2
after quenching and tempering
XC + 325 209 112 hMn hCr 48 x xSi 0,378 xt + TNA about 649 σ 0,2
where the numerical coefficients are multiple regression coefficients;
C, Ni, Mn, Cr, Si, respectively, the content of carbon, nickel, manganese, chromium, silicon in wt.

to отп температура отпуска, оС;
σ0,2 предел текучести, МПа.
t o ot tempering temperature, о С;
σ 0.2 yield strength, MPa.

Отдельные результаты расчетов по этим формулам представлены в табл.3 и 7. Separate results of calculations using these formulas are presented in Tables 3 and 7.

В табл.2,3 приведены химический состав и свойства известной и предлагаемой стали. Можно видеть, что прочностные характеристики стали 20ГНО6Л значительно выше. Table 2.3 shows the chemical composition and properties of the known and proposed steel. It can be seen that the strength characteristics of 20GNO6L steel are much higher.

В условиях, когда от стали не требуется максимальных пластических характеристик, легирование стали дорогостоящими и дефицитными редкоземельными элементами становится нецелесообразным. В табл.4,5 приведены химический состав и свойства известной и предлагаемой стали для этого случая. И в этом случае предлагаемая сталь 20ГН06Л имеет более высокие механические характеристики. In conditions when maximum plastic characteristics are not required from steel, alloying of steel with expensive and scarce rare-earth elements becomes impractical. Table 4.5 shows the chemical composition and properties of the known and proposed steel for this case. And in this case, the proposed steel 20GN06L has higher mechanical characteristics.

Повысить пластические характеристики стали за счет небольшого понижения прочности можно, не давая в сталь ванадий. It is possible to increase the plastic characteristics of steel due to a slight decrease in strength without giving vanadium to the steel.

В табл.6,7 приведены химический состав и свойства стали 20ГНО6Л без ванадия. Существенное преимущество по свойствам сталь 20ГН06Л имеет в нормализованном состоянии. Table 6.7 shows the chemical composition and properties of 20GNO6L steel without vanadium. Steel 20GN06L has a significant advantage in properties in a normalized state.

Применение стали 20ГНО6Л позволяет из одной плавки (одного ковша) заливать детали, которые проходят как закалку с отпуском, так и детали, которые из-за конструктивных особенностей подвергаются только нормализации. Это существенно упрощает и удешевляет технологический процесс изготовления деталей, поскольку вместо двух марок стали может быть использована только одна. The use of 20GNO6L steel allows pouring out parts that pass both tempering and tempering from a single heat (one ladle), and parts that are subject to normalization only due to design features. This greatly simplifies and reduces the cost of the manufacturing process of parts, since instead of two grades of steel, only one can be used.

В лабораторных условиях проведены выплавка стали в индукционных печах, термическая обработка, исследование механических свойств предлагаемой и известной стали. Разливку металла проводили в слитки массой 15 кг, которые затем подвергали термообработке. Две промышленные плавки проведены на Люблинском литейно-механическом заводе. In laboratory conditions, steel was smelted in induction furnaces, heat treated, and the mechanical properties of the proposed and known steel were studied. Metal casting was carried out in ingots weighing 15 kg, which were then subjected to heat treatment. Two industrial swimming trunks were carried out at the Lublin Foundry and Mechanical Plant.

Оптимальное сочетание химических элементов позволяет получить высокие прочностные свойства при хорошей пластичности металла. The optimal combination of chemical elements allows to obtain high strength properties with good ductility of the metal.

Увеличение срока службы литых деталей в 1,3-1,5 раза позволит экономить на эксплуатации железнодорожных вагонов. An increase in the service life of cast parts by 1.3-1.5 times will allow saving on the operation of railway cars.

Claims (1)

СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, алюминий, щелочноземельные металлы, ванадий, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. STEEL containing carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, copper, aluminum, alkaline earth metals, vanadium, iron, characterized in that it additionally contains molybdenum and rare earth metals in the following ratio of components, wt. Углерод 0,15 0,35
Марганец 0,8 1,2
Кремний 0,03 0,5
Хром 0,05 0,28
Никель 0,5 0,8
Медь 0,01 0,3
Алюминий 0,005 0,08
Щелочноземельные металлы 0,001 0,02
Ванадий 0 0,15
Молибден 0,04 0,25
Редкоземельные металлы 0 0,02
Железо Остальное
при выполнении условий:
для обеспечения заданного уровня механических свойств в нормализованном состоянии выполняется соотношение
Figure 00000001

где K 1 i коэффициент множественной регрессии;
для обеспечения заданного уровня механических свойств после закалки и отпуска выполняется соотношение
Figure 00000002

где K 2 i коэффициент множественной регрессии,
tо т п температура отпуска, oС.
Carbon 0.15 0.35
Manganese 0.8 1.2
Silicon 0.03 0.5
Chrome 0.05 0.28
Nickel 0.5 0.8
Copper 0.01 0.3
Aluminum 0.005 0.08
Alkaline earth metals 0.001 0.02
Vanadium 0 0.15
Molybdenum 0.04 0.25
Rare earth metals 0 0.02
Iron Else
under the conditions:
to ensure a given level of mechanical properties in a normalized state, the relation
Figure 00000001

where k 1 i multiple regression coefficient;
to ensure a given level of mechanical properties after quenching and tempering, the relation
Figure 00000002

where k 2 i multiple regression coefficient
t o t p tempering temperature, o C.
SU5062959 1992-09-24 1992-09-24 Steel RU2040580C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5062959 RU2040580C1 (en) 1992-09-24 1992-09-24 Steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5062959 RU2040580C1 (en) 1992-09-24 1992-09-24 Steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2040580C1 true RU2040580C1 (en) 1995-07-25

Family

ID=21613651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5062959 RU2040580C1 (en) 1992-09-24 1992-09-24 Steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2040580C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680557C1 (en) * 2017-11-28 2019-02-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Economically alloyed cold resistant high-strength steel
RU2755711C1 (en) * 2020-08-27 2021-09-20 РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД Cast coupling body of railway rolling stock
RU2762502C1 (en) * 2020-08-27 2021-12-21 Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") Steel for manufacturing cast parts of railway rolling stock and cast coupling case made of steel
RU2819029C1 (en) * 2020-07-29 2024-05-08 Корея Рэилроуд Ресеч Институт Alloy steel used in production of railway rolling stock coupling devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1497266, кл. C 22C 38/54, 1989. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680557C1 (en) * 2017-11-28 2019-02-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Economically alloyed cold resistant high-strength steel
RU2819029C1 (en) * 2020-07-29 2024-05-08 Корея Рэилроуд Ресеч Институт Alloy steel used in production of railway rolling stock coupling devices
RU2755711C1 (en) * 2020-08-27 2021-09-20 РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД Cast coupling body of railway rolling stock
RU2762502C1 (en) * 2020-08-27 2021-12-21 Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") Steel for manufacturing cast parts of railway rolling stock and cast coupling case made of steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU708786B2 (en) Low alloy steel for the manufacture of moulds for plastics
CN112301276B (en) Manufacturing method of high-strength and high-weather-resistance cold-rolled dual-phase weather-resistant steel
KR20090097167A (en) Proccess for producing thick high-strength steel plate excellent in brittle fracture arrestability and toughness of zone affected by heat in large-heat-input welding and thick high-strength steel plate excellent in brittle fracture arrestability and toughness of zone affected by heat in large-heat-input welding
EP4089199B1 (en) Low temperature-resistant hot-rolled h-type steel for 355mpa marine engineering and preparation method therefor
CN111051553B (en) High Mn steel and method for producing same
CN107829024A (en) Ultrahigh-strength weather-resistant steel plate with more than 700MPa level and hot continuous rolling production method thereof
JPH02194115A (en) Production of high-strength steel for low temperature service containing titanium oxide and excellent in toughness at weld zone
JPH03202422A (en) Production of thick high tensile steel plate excellent in toughness in weld heat-affected zone
WO2019029533A1 (en) Cast steel, preparation method for cast steel and use of cast steel
RU2040580C1 (en) Steel
US3994754A (en) High elastic-limit, weldable low alloy steel
CN101967604B (en) Boron-nitrogen composite microalloyecd steel allowing for high heat input welding and manufacturing method
JPH05171341A (en) Production of thick steel plate excellent in toughness in welding heat-affected zone
CN103114250B (en) Level-B steel with low-temperature impact resistance at -70 DEG C and preparation method thereof
WO2018001346A1 (en) Low alloy cast steel, and smelting method and heat treatment thereof, and railway locomotive part of same
US5643530A (en) Non-magnetic high manganese cast product
JP3215296B2 (en) Method of manufacturing steel material for welded structures with excellent toughness of weld heat affected zone
JP2004211206A (en) High strength steel for forging, and large-sized crankshaft obtained by using the same
JP3663170B2 (en) High-strength forging steel and large crankshaft for ships using the same
JPH01319629A (en) Production of cr-mo steel sheet having excellent toughness
RU2031179C1 (en) Steel
CN114182166B (en) 390 MPa-grade low-alloy corrosion-resistant steel and preparation method thereof
JP7530447B2 (en) Precipitation hardening martensitic stainless steel with excellent fatigue resistance
KR100346307B1 (en) A Low Alloy Steel added Al and N for High Tough Nuclear Reactor Pressure Vessel
SU899701A1 (en) Casting steel composition

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070925