RU2618033C1 - Сталь для изготовления железнодорожных колёс - Google Patents
Сталь для изготовления железнодорожных колёс Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618033C1 RU2618033C1 RU2016119331A RU2016119331A RU2618033C1 RU 2618033 C1 RU2618033 C1 RU 2618033C1 RU 2016119331 A RU2016119331 A RU 2016119331A RU 2016119331 A RU2016119331 A RU 2016119331A RU 2618033 C1 RU2618033 C1 RU 2618033C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- vanadium
- manganese
- carbon
- silicon
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B2360/00—Materials; Physical forms thereof
- B60B2360/10—Metallic materials
- B60B2360/102—Steel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали для изготовления стальных колёс для рельсового транспорта. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,45 до 0,60, кремний от 0,38 до 0,50, марганец от 0,80 до 1,00, ванадий не более 0,15, хром от 0,80 до 1,00, фосфор не более 0,02, сера не более 0,015, медь не более 0,3, никель не более 0,25, алюминий не более 0,04, железо – остальное. Достигается повышение механических и эксплуатационных свойств стали, предназначенной для изготовления железнодорожных колёс методами обработки металлов давлением и литья.
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении стальных железнодорожных колёс для рельсового транспорта.
Известна колёсная сталь (а.с. 451785, C22C39/00, опубл. 30.11.1974), имеющая следующий химический состав компонентов, %:
углерод 0,35–0,70;
кремний 0,20–0,60;
марганец 0,50-1,20;
ванадий 0,08–0,20;
медь 0,30–0,50;
железо – остальное.
Данная известная колёсная сталь имеет недостаточные твёрдость, усталостную прочность и трещиностойкость.
Известен стальной сплав для железнодорожных колёс (US 6663727 В2, C22C38/00, C22C38/40, C21D9/34, опубл. 20.06.2002), принятый за наиболее близкий аналог, который содержит, мас.%:
углерод от 0,40 до 0,77;
кремний от 0,25 до 0,60;
марганец от 0,40 до 1,20;
алюминий до 0,06;
фосфор до 0,03;
сера до 0,03;
никель до 0,35;
хром до 0,35;
кальций до 0,005;
азот до 0,015;
железо и примеси – остальное.
Известный стальной сплав обладает высоким сопротивлением к разрушению обода. Однако сплав характеризуется низкой ударной вязкостью и относительно низкой износостойкостью.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в улучшении механических свойств (прочность, твёрдость, ударная вязкость) и эксплуатационных свойств (износостойкость, трещиностойкость, хладостойкость) стали для изготовления колёс рельсовых транспортных средств.
Достигается указанный технический результат тем, что сталь для изготовления железнодорожных колёс содержит следующие компоненты, мас. %:
углерод от 0,45 до 0,60;
кремний от 0,38 до 0,50;
марганец от 0,80 до 1,00;
ванадий не более 0,15;
хром от 0,80 до 1,00;
фосфор не более 0,02;
сера не более 0,015;
медь не более 0,30;
никель не более 0,25;
алюминий не более 0,04;
железо – остальное.
Химический состав предлагаемой стали подобран на основе следующих предпосылок.
Содержание в предлагаемой стали углерода в пределах (0,45-0,60)% обеспечивает необходимые прочность, твёрдость, износостойкость и трещиностойкость. При содержании углерода менее 0,45% уменьшается количество карбидной фазы, поэтому снижаются прочностные характеристики и износостойкость. При содержании углерода более 0,6 % увеличивается склонность к хрупким разрушениям.
Для обеспечения требуемой прокаливаемости и увеличения твердорастворного упрочнения содержание кремния установлено на уровне (0,38-0,50)% и марганца на уровне (0,80-1,00)%.
Содержание ванадия не более 0,15% обеспечивает более стойкую карбидную фазу VC (карбид ванадия), которая позволяет контролировать размер зерен аустенита. Малый размер и равномерное распределение карбидов ванадия способствуют упрочнению стали и повышению ударной вязкости.
Хром является основным карбидообразующим элементом. Содержание хрома от 0,80 до 1,00% обеспечивает требуемую прокаливаемость стали, сохранение прочности при повышенных температурах, позволяет повысить износостойкость стали благодаря карбидам хрома, а также способствует формированию мелкодисперсной структуры перлита.
Содержание фосфора не более 0,02% и серы не более 0,015% является оптимальным, так как повышенное содержание этих компонентов негативно сказывается на ударной вязкости, особенно при пониженных температурах.
Содержание меди до 0,3% обеспечивает стабильность прочностных характеристик стали при сохранении требуемого уровня ударной вязкости.
Никель с пределом концентрации до 0,25% необходим для повышения ударной вязкости, хладостойкости и сопротивления хрупкому разрушению.
Нитриды алюминия способны активно сдерживать рост зерен аустенита, что способствует формированию мелкодисперсной структуры и, как следствие, увеличению ударной вязкости. Но из-за вторичного окисления струи металла при разливке повышается уровень брака, поэтому содержание алюминия ограничено 0,04%.
Сталь предлагаемого химического состава позволяет производить высокопрочные железнодорожные колёса как методами обработки металлов давлением, так и методами литья. Для изготовления стальных литых железнодорожных колёс высокие характеристики механических и эксплуатационных свойств должны задаваться, в первую очередь, химическим составом стали, её модифицированием, сплошностью литой структуры в отливке, а также последующими операциями термической обработки и дробенаклепа.
Изобретение осуществляют следующим образом на примере изготовления литых железнодорожных колёс.
С помощью аналитических термодинамических методов и методов компьютерного моделирования установлен оптимальный химический состав стали, который обеспечивает необходимый комплекс свойств. Теоретические расчеты подтвердились хорошим совпадением с результатами контроля механических свойств и параметров микроструктуры материала колёс, изготовленных в ходе серии экспериментальных плавок.
Литые колёса из серии опытных плавок с заявленным химическим составом, прошедшие термическую обработку (закалка обода и последующий отпуск), обладают высокими прочностными и эксплуатационными свойствами при сохранении требуемого уровня пластических свойств и ударной вязкости, в том числе:
- твёрдость обода на глубине 30 мм от поверхности катания не менее 330 HB;
- временное сопротивление обода не менее 1050 МПа;
- ударная вязкость в ободе при +20 °С не менее 25 Дж/см2;
- ударная вязкость в диске при +20 °С не менее 32 Дж/см2;
- ударная вязкость в диске при -60 °С не менее 16 Дж/см2;
- твёрдость диска не менее 230 HB;
- временное сопротивление диска не менее 900 МПа.
Claims (2)
- Сталь для изготовления железнодорожных колёс, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий, хром, фосфор, серу, медь, никель, алюминий и железо, отличающаяся тем, что она содержит следующие компоненты, мас.%:
-
углерод от 0,45 до 0,60 кремний от 0,38 до 0,50 марганец от 0,80 до 1,00 ванадий не более 0,15 хром от 0,80 до 1,00 фосфор не более 0,02 сера не более 0,015 медь не более 0,30 никель не более 0,25 алюминий не более 0,04 железо остальное
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119331A RU2618033C1 (ru) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | Сталь для изготовления железнодорожных колёс |
PCT/IB2017/000518 WO2017199079A1 (en) | 2016-05-19 | 2017-05-03 | Steel for producing railway wheels |
US16/302,371 US20190185977A1 (en) | 2016-05-19 | 2017-05-03 | Steel for producing railway wheels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119331A RU2618033C1 (ru) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | Сталь для изготовления железнодорожных колёс |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618033C1 true RU2618033C1 (ru) | 2017-05-02 |
Family
ID=58697726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119331A RU2618033C1 (ru) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | Сталь для изготовления железнодорожных колёс |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190185977A1 (ru) |
RU (1) | RU2618033C1 (ru) |
WO (1) | WO2017199079A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110904311A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-03-24 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种抗失圆车轮钢、车轮及车轮的制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6372057B1 (en) * | 2000-06-01 | 2002-04-16 | Sumitomo Metal Industries, Inc. | Steel alloy railway wheels |
UA80110C2 (en) * | 2002-02-20 | 2007-08-27 | Bochumer Ver Verkehrstechnik G | Steel, continuous wheel and wheel tyre for rail vehicles and method for producing of such construction elements |
RU2348735C2 (ru) * | 2006-08-28 | 2009-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ОМЗ-Спецсталь" | Сталь колесная |
RU2349675C2 (ru) * | 2007-03-01 | 2009-03-20 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Колесная сталь |
US7566372B2 (en) * | 2004-05-14 | 2009-07-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Railway car wheel |
RU2368693C2 (ru) * | 2007-03-01 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Колесная сталь |
UA101757C2 (ru) * | 2011-12-19 | 2013-04-25 | Инситут Черной Металлургии Нан Украины | СТАЛЬ ДЛЯ цельнокатаных колес |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2425187C3 (de) * | 1974-05-24 | 1980-04-03 | Fried. Krupp Huettenwerke Ag, 4630 Bochum | Verwendung eines Stahles mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt als Werkstoff für Schienenräder |
CH648600A5 (de) * | 1981-03-13 | 1985-03-29 | Schweizerische Lokomotiv | Gegenstaende mit erhoehter bestaendigkeit gegen oberflaechenbeschaedigung durch abroll- und/oder reibungsvorgaenge. |
JPH02163319A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-22 | Nippon Steel Corp | 高靭性鋼の製造方法および高靭性鋼部品の製造方法 |
CZ156894A3 (en) * | 1994-06-27 | 1996-01-17 | Zdb | Steel for railway vehicle wheels, particularly for railway wheel tyres |
JP3329263B2 (ja) * | 1998-03-30 | 2002-09-30 | 住友金属工業株式会社 | 鉄道車両用車軸と製造方法 |
JPH11350065A (ja) * | 1998-06-04 | 1999-12-21 | Daido Steel Co Ltd | 旋削加工性に優れた熱間鍛造用非調質鋼 |
WO2007139417A1 (en) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | State Educational Institution Of Higher Professional Training | Rail steel |
WO2014061782A1 (ja) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | 新日鐵住金株式会社 | 疲労特性に優れる高周波焼入れ用鋼 |
-
2016
- 2016-05-19 RU RU2016119331A patent/RU2618033C1/ru active
-
2017
- 2017-05-03 WO PCT/IB2017/000518 patent/WO2017199079A1/en active Application Filing
- 2017-05-03 US US16/302,371 patent/US20190185977A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6372057B1 (en) * | 2000-06-01 | 2002-04-16 | Sumitomo Metal Industries, Inc. | Steel alloy railway wheels |
US6663727B2 (en) * | 2000-06-01 | 2003-12-16 | Sumitomo Metal Industries, Inc. | Steel alloy railway wheels |
UA80110C2 (en) * | 2002-02-20 | 2007-08-27 | Bochumer Ver Verkehrstechnik G | Steel, continuous wheel and wheel tyre for rail vehicles and method for producing of such construction elements |
US7566372B2 (en) * | 2004-05-14 | 2009-07-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Railway car wheel |
RU2348735C2 (ru) * | 2006-08-28 | 2009-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ОМЗ-Спецсталь" | Сталь колесная |
RU2349675C2 (ru) * | 2007-03-01 | 2009-03-20 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Колесная сталь |
RU2368693C2 (ru) * | 2007-03-01 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Колесная сталь |
UA101757C2 (ru) * | 2011-12-19 | 2013-04-25 | Инситут Черной Металлургии Нан Украины | СТАЛЬ ДЛЯ цельнокатаных колес |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110904311A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-03-24 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种抗失圆车轮钢、车轮及车轮的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017199079A1 (en) | 2017-11-23 |
US20190185977A1 (en) | 2019-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3124636B1 (en) | Rail and method for manufacturing same | |
RU2750752C1 (ru) | Стальной профиль, имеющий толщину, составляющую по меньшей мере 100 мм, и способ его изготовления | |
KR20200035708A (ko) | 우수한 경도와 충격인성을 갖는 내마모강 및 그 제조방법 | |
US20190040506A1 (en) | Martensitic stainless steel member and method for manufacturing same, and martensitic stainless steel component and method for manufacturing same | |
JP2015193867A (ja) | 高靱性熱間工具鋼 | |
JP2014517151A (ja) | 改善された軸受鋼 | |
KR20190075378A (ko) | 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재, 강재 및 이들의 제조방법 | |
US8652273B2 (en) | High tensile steel for deep drawing and manufacturing method thereof and high-pressure container produced thereof | |
WO2016083335A1 (en) | Bearing component formed from a steel alloy | |
RU2618033C1 (ru) | Сталь для изготовления железнодорожных колёс | |
CN108699654A (zh) | 铁道用车轮 | |
RU2583229C9 (ru) | Способ производства сверхвысокопрочной листовой стали | |
JP2013237904A (ja) | 高クロム耐摩耗鋳鉄 | |
RU2625861C1 (ru) | Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью | |
RU2603404C1 (ru) | Способ производства высокотвердого износостойкого листового проката | |
KR101713677B1 (ko) | 전동피로수명 특성이 우수한 고질소 공기 경화형 베어링강 및 그 제조방법 | |
JP5141313B2 (ja) | 黒皮外周旋削性とねじり強度に優れた鋼材 | |
RU2349675C2 (ru) | Колесная сталь | |
RU2365667C1 (ru) | Рельсовая сталь | |
KR102153196B1 (ko) | 고탄소 보론강 강재 및 그 제조방법 | |
Hasan et al. | Influence of nitrogen as grain refiner in low carbon and microalloyed steels | |
JP5217486B2 (ja) | 黒皮外周旋削性とねじり強度に優れた鋼材 | |
RU2744600C1 (ru) | Износостойкая сталь | |
KR101355747B1 (ko) | 강 가공물 및 그 제조 방법 | |
KR101355737B1 (ko) | 형강 및 그 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191108 Effective date: 20191108 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |