RU2349675C2 - Колесная сталь - Google Patents
Колесная сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349675C2 RU2349675C2 RU2007107739/02A RU2007107739A RU2349675C2 RU 2349675 C2 RU2349675 C2 RU 2349675C2 RU 2007107739/02 A RU2007107739/02 A RU 2007107739/02A RU 2007107739 A RU2007107739 A RU 2007107739A RU 2349675 C2 RU2349675 C2 RU 2349675C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- vanadium
- nitrogen
- manganese
- silicon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к стали для изготовления железнодорожных колес. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, ванадий, медь, хром, никель, кальций, азот, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,60-0,73, кремний 0,27-0,35, марганец 0,80-1,05, ванадий 0,07-0,12, хром 0,60-0,90, никель 0,03-0,30, медь 0,03-0,30, азот 0,012-0,020, кальций от более 0,005 до 0,008, в качестве примесей серу - не более 0,020, фосфор - не более 0,020, алюминий - не более 0,005, кислород - не более 0,0025, водород - не более 0,0002, железо остальное. Повышаются механические свойства и твердость стали, а также увеличивается эксплуатационная стойкость железнодорожных колес. 2 табл.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой для изготовления железнодорожных колес. Известна колесная сталь [1], содержащая (в мас.%):
углерод | 0,25-0,40 |
кремний | 0,25-0,45 |
марганец | 1,5-2,0 |
хром | 2,2-3,0 |
ванадий | 0,1-0,25 |
сера | до 0,035 |
фосфор | до 0,035 |
железо | - остальное |
Существенными недостатками данной колесной стали являются неоднородность структуры по сечению обода колеса за счет образования игольчатых закалочных структур (бейнит и мартенсит), а также низкие эксплуатационная стойкость железнодорожных колес.
Известна выбранная в качестве прототипа колесная сталь [2], содержащая (в мас.%):
углерод | 0,4-0,77 |
кремний | 0,25-0,60 |
марганец | 0,4-1,2 |
ванадий | ≤0,1 |
хром | ≤0,35 |
никель | ≤0,35 |
медь | ≤0,35 |
азот | 0,0015-0,015 |
кальций | ≤0,005 |
сера | ≤0,030 |
фосфор | ≤0,030 |
алюминий | 0,003-0,06 |
кислород | 0,0005-0,003 |
водород | ≤0,00025 |
железо | - остальное |
Недостатком данной стали является то, что для достижения требуемого уровня механических характеристик требуется проведение термической обработки колес.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: повышение механических свойств и твердости стали за счет образования однородной структуры пластинчатого перлита без применения термической обработки, а также увеличение эксплуатационной стойкости железнодорожных колес.
Для достижения этого колесная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий, хром, никель, медь, азот, кальций, железо и примеси серы, фосфора, алюминия, кислорода и водорода, отличается тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении (в мас.%)
углерод | 0,60-0,73 |
кремний | 0,27-0,35 |
марганец | 0,80-1,05 |
ванадий | 0,07-0,12 |
хром | 0,60-0,90 |
никель | 0,03-0,30 |
медь | 0,03-0,30 |
азот | 0,012-0,020 |
кальций | от более 0,005 до 0,008 |
сера | не более 0,020 |
фосфор | не более 0,020 |
алюминий | не более 0,005 |
кислород | не более 0,0025 |
водород | не более 0,0002 |
железо | - остальное |
Заявляемый химический состав стали подобран исходя из следующих предпосылок.
Содержание углерода выбрано исходя из обеспечения повышения твердости и контактной прочности стали. При концентрации его в стали менее 0,60% в структуре уменьшается количество высокодисперсной карбидной фазы пластинчатой формы и увеличивается доля зернограничного феррита, что приводит к снижению контактной прочности железнодорожных колес, а при увеличении концентрации углерода более 0,73% повышается склонность их к хрупким разрушениям и образованию термомеханических повреждений.
Соотношение марганца выбрано исходя из того, что при содержании марганца до 1,05% увеличивается прокаливаемость стали, что не требует закалочного водяного охлаждения для обеспечения требуемых механических свойств. Нижний предел выбран исходя из того, что марганец при содержании менее 0,80% слабо оказывает влияние на прокаливаемость стали и соответственно не обеспечивает повышение комплекса механических свойств железнодорожных колес.
Кремний в заявляемых пределах обеспечивает повышение ударной вязкости и хладостойкости стали. При концентрации кремния менее 0,27% не достигается повышения указанных характеристик. При содержании кремния более 0,35% значительно снижается пластичность и вязкость феррита, что увеличивает склонность стали к трещинообразованию.
При содержании хрома от 0,60 до 0,90% достигается повышение твердости, прочности, пластичности, ударной вязкости стали без закалочного водяного охлаждения за счет распада аустенита в области низких температур перлитного превращения. При содержании хрома менее 0,60% наблюдается уменьшение прокаливаемости стали, и как следствие снижение всего комплекса механических свойств.
Установленный предел концентрации никеля (0,03-0,30%) придает стали высокую пластичность и ударную вязкость. Содержание никеля более 0,30% нецелесообразно из экономических соображений.
Содержание меди в заявляемых пределах обеспечивает повышение предела временного сопротивления разрыву и относительного удлинения без снижения ударной вязкости, при увеличении концентрации меди более 0,30% резко уменьшаются значения ударной вязкости стали.
Содержание алюминия (менее 0,005%) выбрано исходя из исключения образования недопустимых строчечных включений глинозема, увеличивающих склонность железнодорожных колес к образованию контактно-усталостных трещин и выщерблин при эксплуатации.
Совместное введение в сталь карбонитридообразующих элементов - ванадия и азота - предусмотрено для стабилизации зерна аустенита при нагреве под нормализацию (или прерывистую закалку воздухом). Исходя из этого установлено оптимальное содержание ванадия 0,07-0,12% и азота 0,012-0,020%. При меньших концентрациях ванадия и азота не обеспечивается требуемое измельчение аустенитного зерна. Верхний предел концентрации ванадия выбран исходя из экономических соображений. При повышении азота более 0,020% возможны случаи возникновения пятнистой ликвации и образования пузырей в стали в результате «азотного кипения».
Содержание кальция выбрано исходя из обеспечения требуемой концентрации кислорода в стали, при концентрации до 0,005% не обеспечивается требуемая концентрация кислорода, а при увеличении более 0,008 возрастает загрязненность стали неметаллическими включениями.
Ограничение содержания серы, фосфора, кислорода и водорода выбрано исходя из обеспечения качества поверхности и эксплуатационной стойкости железнодорожных колес.
Серия опытных плавок с заявляемым химическим составом была выплавлена в 160-тонных кислородных конвертерах. Химический состав приведен в таблице 1. После разливки стали на МНЛЗ, осуществляли прокатку и термообработку железнодорожных колес. Термическая обработка включала нагрев колес в кольцевой печи до температуры 820-850°С, прерывистое охлаждение воздухом поверхности ободьев колес и последующий самоотпуск при температуре 450°С. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Таким образом, заявляемый химический состав обеспечивает повышение механических свойств, твердости и износостойкости железнодорожных колес.
Список источников
1. А.с СССР №336336, С22С 39/00.
2. US 6663727 В2, С22С 38/40.
Таблица 1. | |||||||||||||||
Химический состав стали, мас.% | |||||||||||||||
Состав | С | Si | Mn | V | Cr | Ni | Cu | Са | N | AI | S | Р | O | Н | Fe |
1 | 0,60 | 0,27 | 0,80 | 0,07 | 0,60 | 0,03 | 0,03 | 0,0003 | 0,012 | 0,005 | 0,020 | 0,020 | 0,0025 | 0,0002 | ост |
2 | 0,63 | 0,29 | 0,82 | 0,12 | 0,76 | 0,18 | 0,09 | 0,005 | 0,018 | 0,005 | 0,009 | 0,018 | 0,0020 | 0,0001 | ост |
3 | 0,66 | 0,33 | 0,88 | 0,09 | 0,75 | 0,25 | 0,08 | 0,0013 | 0,019 | 0,003 | 0,008 | 0,010 | 0,0020 | 0,0002 | ост |
4 | 0,69 | 0,32 | 0,90 | 0,11 | 0,65 | 0,29 | 0,23 | 0,0021 | 0,018 | 0,004 | 0,012 | 0,012 | 0,0020 | 0,0001 | ост |
5 | 0,71 | 0,29 | 0,93 | 0,10 | 0,88 | 0,20 | 0,29 | 0,0006 | 0,016 | 0,003 | 0,012 | 0,012 | 0,0012 | 0,0002 | ост |
6 | 0,73 | 0,35 | 1,05 | 0,12 | 0,90 | 0,30 | 0,30 | 0,008 | 0,020 | 0,005 | 0,018 | 0,018 | 0,0015 | 0,0001 | |
прототип | 0,25-0,40 | 0,25-0,45 | 1,5-2,0 | 0,1-0,25 | 2,2-3,0 | 0,3-0,5 | - | <0,035 | <0,035 | ост |
Таблица 2 | ||||||||
Механические свойства стали | ||||||||
Состав | σв, кгс/мм2 | δ, % | ψ, % | KCU+20C | KCU-20C | KCU-60C | HB | Структура |
1 | 112 | 14 | 26 | 5 | 3 | 1 | 320 | перлит |
2 | 115 | 16 | 30 | 6 | 4 | 0,5 | 330 | перлит |
3 | 116 | 18 | 32 | 5 | 3 | 1 | 335 | перлит |
4 | 119 | 16 | 30 | 4 | 5 | 2 | 345 | перлит |
5 | 120 | 12 | 34 | 6 | 4 | 3 | 357 | перлит |
6 | 128 | 15 | 35 | 6 | 5 | 3 | 360 | перлит |
прототип | 130 | 15 | 30 | 7 | 4 | - | - | - |
Claims (1)
- Колесная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий, хром, никель, медь, азот, кальций, железо и примеси серы, фосфора, алюминия, кислорода и водорода, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,60-0,73 кремний 0,27-0,35 марганец 0,80-1,05 ванадий 0,07-0,12 хром 0,60-0,90 никель 0,03-0,30 медь 0,03-0,30 азот 0,012-0,020 кальций от более 0,005 до 0,008 сера не более 0,020 фосфор не более 0,020 алюминий не более 0,005 кислород не более 0,0025 водород не более 0,0002 железо остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007107739/02A RU2349675C2 (ru) | 2007-03-01 | 2007-03-01 | Колесная сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007107739/02A RU2349675C2 (ru) | 2007-03-01 | 2007-03-01 | Колесная сталь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007107739A RU2007107739A (ru) | 2008-09-10 |
RU2349675C2 true RU2349675C2 (ru) | 2009-03-20 |
Family
ID=39866499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007107739/02A RU2349675C2 (ru) | 2007-03-01 | 2007-03-01 | Колесная сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2349675C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618033C1 (ru) * | 2016-05-19 | 2017-05-02 | РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД | Сталь для изготовления железнодорожных колёс |
RU2624583C1 (ru) * | 2016-08-12 | 2017-07-04 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Дисперсионно-твердеющая перлитная колесная сталь |
RU2704755C2 (ru) * | 2010-11-18 | 2019-10-30 | Ниппон Стил Корпорейшн | Сталь для колеса |
-
2007
- 2007-03-01 RU RU2007107739/02A patent/RU2349675C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СОРОКИН В.Г. Стали и сплавы. Марочник. - М.: Интермет инжиниринг, 2001, с.77-78. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2704755C2 (ru) * | 2010-11-18 | 2019-10-30 | Ниппон Стил Корпорейшн | Сталь для колеса |
RU2618033C1 (ru) * | 2016-05-19 | 2017-05-02 | РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД | Сталь для изготовления железнодорожных колёс |
WO2017199079A1 (en) * | 2016-05-19 | 2017-11-23 | Rail 1520 Ip Ltd | Steel for producing railway wheels |
RU2624583C1 (ru) * | 2016-08-12 | 2017-07-04 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Дисперсионно-твердеющая перлитная колесная сталь |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007107739A (ru) | 2008-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2948297C (en) | Railway vehicle wheel and method for manufacturing railway vehicle wheel | |
RU2392348C2 (ru) | Коррозионно-стойкая высокопрочная немагнитная сталь и способ ее термодеформационной обработки | |
KR20180112882A (ko) | 고강도 스프링용 압연재 및 고강도 스프링용 와이어 | |
RU2368693C2 (ru) | Колесная сталь | |
RU2349675C2 (ru) | Колесная сталь | |
RU2625861C1 (ru) | Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью | |
RU2583229C9 (ru) | Способ производства сверхвысокопрочной листовой стали | |
KR100999676B1 (ko) | 인장강도 및 피로강도가 우수한 밸브스프링용 선재 및 그의제조방법 | |
RU2295587C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
JP2001279383A (ja) | 高温浸炭特性に優れた高温浸炭用鋼ならびに高温浸炭用熱間鍛造部材 | |
RU2365667C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2603404C1 (ru) | Способ производства высокотвердого износостойкого листового проката | |
RU2348735C2 (ru) | Сталь колесная | |
RU2259416C2 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2370566C2 (ru) | СТАЛЬ С ПОНИЖЕННОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТЬЮ ДЛЯ ВИНТОВЫХ ПРУЖИН С ДИАМЕТРОМ ПРУТКОВ 17-23 мм И ПРУЖИНА, ИЗГОТОВЛЕННАЯ ИЗ НЕЕ | |
RU2365666C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2654093C2 (ru) | Высокопрочная высокотвердая сталь и способ производства листов из нее | |
RU2750299C2 (ru) | Способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали (варианты) | |
RU2340699C2 (ru) | Сталь для мелющих шаров | |
RU2792917C1 (ru) | Способ производства листового проката из хладостойкой стали | |
RU2773729C1 (ru) | Цельнокатаное колесо из стали | |
RU2484173C1 (ru) | Автоматная свинецсодержащая сталь | |
RU2241779C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
RU2421538C1 (ru) | Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь | |
RU2367710C1 (ru) | Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110302 |