UA80110C2 - Steel, continuous wheel and wheel tyre for rail vehicles and method for producing of such construction elements - Google Patents
Steel, continuous wheel and wheel tyre for rail vehicles and method for producing of such construction elements Download PDFInfo
- Publication number
- UA80110C2 UA80110C2 UA20040806931A UA20040806931A UA80110C2 UA 80110 C2 UA80110 C2 UA 80110C2 UA 20040806931 A UA20040806931 A UA 20040806931A UA 20040806931 A UA20040806931 A UA 20040806931A UA 80110 C2 UA80110 C2 UA 80110C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- steel according
- steel
- differs
- previous items
- content
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 86
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000010276 construction Methods 0.000 title 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 8
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 abstract 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
- C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
- C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/34—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims
-
- 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
- C22C38/18—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
-
- 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
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід стосується сталі для виготовлення використовуваних для кочення під навантаженням конструктивних 2 елементів для рейкових транспортних засобів, таких як суцільні колеса, колісний бандаж чи вали, або подібних елементів, виготовлених із такої сталі суцільних коліс і колісного бандажу, а також способу їх виготовлення.The invention relates to steel for the manufacture of structural 2 elements for rail vehicles used for rolling under load, such as solid wheels, wheel rims or shafts, or similar elements made from such steel, solid wheels and wheel rims, as well as a method of their manufacture.
Колеса для рейкових транспортних засобів можуть бути виготовлені суцільними або складеними, в яких колісний бандаж насаджений на обід. Незалежно від того, йдеться про суцільне чи про складене колесо, рейкові колеса під час експлуатації зазнають значних навантажень в зоні їх поверхні кочення, що контактує з рейкою. 70 Ці навантаження зростають внаслідок збільшуваних з точки зору економічності залізної дороги навантажень на осі, підвищених середніх швидкостей руху, а також збільшених прискорювальних і гальмівних зусиль.Wheels for rail vehicles can be made solid or compound, in which the rim is mounted on the rim. Regardless of whether it is a solid wheel or a compound wheel, rail wheels during operation are subjected to significant loads in the area of their rolling surface that is in contact with the rail. 70 These loads grow as a result of increased axle loads from the point of view of railway economy, increased average speeds of movement, as well as increased acceleration and braking forces.
Як матеріал для суцільних коліс і для колісних бандажів складених коліс зазвичай використовують нелеговані або низьколеговані вуглеродисті сталі, як передбачено, наприклад, в промисловому стандарті СІМ ЕМ 13262. Ці сталі мають вміст вуглецю максимум 0,48мас.бо (сталь ЕКб), 0,52мас.бо (сталь ЕК?7), 0,5бмас.оо (стальNon-alloy or low-alloy carbon steels are usually used as a material for solid wheels and for wheel rims of composite wheels, as stipulated, for example, in the industrial standard SIM EM 13262. These steels have a carbon content of a maximum of 0.48 wt.bo (ECb steel), 0.52 wt. .bo (steel EK?7), 0.5 bmas.oo (steel
ЕКВ), 0,6Омас.95 (сталь ЕКО). Разом з тим вони містять 0,4Омас.бо Зі, 0,75мас.5 (сталь ЕКб) або 0,8Омас.9о (сталі ЕК7, ЕК8, ЕКУ9У) Мп, максимум О,ЗОмас.бо Ст, Си і Мі, О,Обмас.бю М, а також максимум О,08мас.бо Мо, причому сумарний вміст Ст, Мп і Мі має становити максимум 0,5мас.9б.EKV), 0.6Omas.95 (EKO steel). At the same time, they contain 0.4Omas.bo Z, 0.75os.5 (steel EKb) or 0.8Omas.9o (steels EK7, EK8, EKU9U) Mp, a maximum of О, ZOmos.bo St, Si and Mi, O , by mass of M, as well as a maximum of 0.08 by mass of Mo, and the total content of St, Mn and Mi should be a maximum of 0.5 by mass.9b.
При такому складі мають гарантуватися такі мінімальні значення межі міцності на розтяг К ро: 5ООН/мм? для сталі ЕКб6, 520Н/мм2 для сталі ЕБК7, 540Н/мм ? для сталі ЕК8 і 580Н/мм 2 для сталі ЕКО. Середні значення міцності на розрив Ку для сталей ЕКб, ЕК7, ЕК8 і ЕКО становлять відповідно 780/900Н/мм 2, 820/900Н/мм, 860/980Н/мм: і 9001050Н/мм: відповідно.With such a composition, the following minimum values of the limit of tensile strength K ro should be guaranteed: 5ООН/mm? for steel EKb6, 520N/mm2 for steel EBK7, 540N/mm ? for EK8 steel and 580N/mm 2 for ECO steel. The average values of tensile strength Ku for EKb, EK7, EK8 and ECO steels are 780/900N/mm 2, 820/900N/mm, 860/980N/mm: and 900/1050N/mm: respectively.
В системі колесо-рейка матеріали зазнають комплексних механічних і теплових впливів, які можуть проявлятися як сталі чи змінні навантаження. При цьому вирішальний вплив на їх рівень, до якого с використовуваний матеріал чи виготовлений із нього конструктивний елемент може переносити діючі на нього навантаження, мають міцність, зокрема теплостійкість, довготривала міцність, стійкість проти утворення і о росту тріщин, в'язкість руйнування, теплова втомлюваність, зокрема стійкість проти теплових ударів, а також зносостійкість, яка виражається зокрема у стійкості проти втомлюваності від контакту кочення, і у стійкості проти адгезивного/трибохімічного, а також абразивного зносу. Га»)In the wheel-rail system, materials are subjected to complex mechanical and thermal influences, which can manifest themselves as constant or variable loads. At the same time, strength, in particular heat resistance, long-term strength, resistance to the formation and growth of cracks, fracture toughness, thermal fatigue, has a decisive influence on their level, to which the material used or a structural element made of it can withstand the loads acting on it. , in particular resistance against thermal shocks, as well as wear resistance, which is expressed in particular in resistance against fatigue from rolling contact, and in resistance against adhesive/tribochemical, as well as abrasive wear. Ha")
Для забезпечення стійкості проти виникаючих на практиці навантажень, ободи виготовлених із відомих сталей коліс чи колісного бандажу загартовують або - в разі виготовлення колісного бандажу - повністю -- занурюють у рідке середовище. Для цього нагріті до температури загартовування колеса чи колісний бандаж в «-- зоні поверхні кочення цілеспрямовано обприскують водою. Завдяки такому примусовому охолодженню досягають порівняно високих значень міцності. Одночасно внаслідок цілеспрямованого швидкого охолодження в о конструктивному елементі виникає певне внутрішнє напруження. Внаслідок все більше зростаючих навантажень о виникає небезпека досягнення межи навантажуваності виготовлених із відомих сталей коліс рейкових транспортних засобів. Так, уже сьогодні виявилося, що експлуатаційні параметри виготовлених традиційними способами коліс чи колісного бандажу не здатні задовольняти вимогам до ходової стійкості, що висуватимуться експлуатаційниками в майбутньому. «In order to ensure stability against loads arising in practice, the rims of wheels or wheel rims made of known steels are hardened or - in the case of wheel rims - completely immersed in a liquid medium. To do this, heated to the tempering temperature, wheels or wheel rims in the "-- zone of the rolling surface are purposefully sprayed with water. Thanks to such forced cooling, relatively high strength values are achieved. At the same time, as a result of purposeful rapid cooling, a certain internal stress arises in the structural element. As a result of increasingly increasing loads, there is a danger of reaching the load limit of the wheels of rail vehicles made of known steels. Thus, it has already been found that the operational parameters of wheels or wheel rims manufactured by traditional methods are not able to meet the requirements for road stability that will be put forward by operators in the future. "
Були здійснені спроби покращення зносостійкості коліс і колісного бандажу шляхом використання для їх 8 с виготовлення сталей, призначених для виготовлення кулькових підшипників (СЕ 19837311 С2). Відома сталь для й кулькових підшипників повинна містити (в мас.9о): 0,45-0,55905 С, 1,2-1,39о 5і, 0,6-0,790 Мп, менше, ніж 0,590 Ст, и"? менше, ніж 0,1595 Си, 0,3-0,495 Мо, менше, ніж 0,295 Мі і 0,11-0,1695 М. При цьому для досягнення бажаної високої зносостійкості при одночасно високій теплостійкості співвідношення між вмістами Зі і Мп повинно становити 1,8-2,2, а співвідношення між вмістами М:МО:СЕК:Мп повинно становити 1:(1,8-2,4):(3,2-3,8):(4,2-4,8). о Відома низьколегована чи нелегована сталь, якщо вона оброблена традиційними методами і має механічні параметри, наведені в |(ОЕ 19837311 С2), має покращену структуру. Така неврівноважена структура виявилася о при швидкому нагріванні понад критичну температуру і менш схильна до перетворення, ніж врівноважена - структура. пз Задача винаходу полягає у розробці сталевого матеріалу, який задовольняє поставленим практикою високим вимогам навіть при високих теплових навантаженнях. Крім того, задачею винаходу є розробка способу о виготовлення із відповідної винаходові сталі коліс для рейкових транспортних засобів та інших порівнюваним чином навантажених конструктивних елементів, які при виникаючих на практиці навантаженнях мають оптимальний розподіл параметрів.Attempts were made to improve the wear resistance of wheels and wheel rims by using steels intended for the manufacture of ball bearings (CE 19837311 C2). Known steel for and ball bearings should contain (in mass 9o): 0.45-0.55905 С, 1.2-1.39o 5i, 0.6-0.790 Mp, less than 0.590 St, i"? less , than 0.1595 Si, 0.3-0.495 Mo, less than 0.295 Mi and 0.11-0.1695 M. At the same time, in order to achieve the desired high wear resistance with high heat resistance at the same time, the ratio between the contents of Zi and Mn should be 1, 8-2.2, and the ratio between the contents of M:MO:SEK:Mn should be 1:(1.8-2.4):(3.2-3.8):(4.2-4.8) . o Known low-alloy or unalloyed steel, if it is processed by traditional methods and has the mechanical parameters given in |(OE 19837311 C2), has an improved structure. Such an unbalanced structure was found o when heated rapidly above the critical temperature and is less prone to transformation than balanced - structure. pz The task of the invention is to develop a steel material that meets the high requirements set by practice even under high thermal loads. In addition, the task of the invention is to develop a method of manufacturing wheels for rail vehicles and other comparably loaded structural elements, which have an optimal distribution of parameters under loads arising in practice, made of the appropriate inventive steel.
Виходячи із описаного вище рівня техніки, стосовно матеріалу задача вирішена шляхом розробки сталі для виготовлення суцільних коліс, колісного бандажу, валів чи порівнюваним чином використовуваних для коченняBased on the above-described state of the art, with regard to the material, the problem is solved by developing steel for the manufacture of solid wheels, wheel rims, shafts or, in a comparable way, used for rolling
Ф, під навантаженням конструктивних елементів для рейкових транспортних засобів, яка має такий склад; мас,оо: іме)F, under the load of structural elements for rail vehicles, which has the following composition; mas,oo: name)
С: 0,33-0,4995, во Ві: 0,85-1,0096,C: 0.33-0.4995, in Vi: 0.85-1.0096,
Мп: 0,25-0,4096,MP: 0.25-0.4096,
Сг: 0,85-1,0096,Sg: 0.85-1.0096,
Мо: 0,10-0,2096, би: «01095, 65 МІ: «01096,Mo: 0.10-0.2096, bi: "01095, 65 MI: "01096,
Р: -0,00996,P: -0.00996,
8: «0,00596, а також на вибір один або кілька легуючих елементів із групи, що включає 95 У: 0,06-0,1096,8: "0.00596, and optionally one or more alloying elements from the group consisting of 95 U: 0.06-0.1096,
Ме: 0 0,010-0,01596,Me: 0 0.010-0.01596,
В: 0,0015-0,003096,A: 0.0015-0.003096,
Ті: -0,0195, 70 А: 00,010-0,015965,Ti: -0.0195, 70 A: 00.010-0.015965,
М: 0 0,005-0,01096, решта - залізо і неминучі забруднюючі домішки.M: 0 0.005-0.01096, the rest - iron and inevitable polluting impurities.
Легуючі елементи, наявні у відповідній винаходові сталі, вибрані таким чином, що вона при застосуванні відповідної теплової обробки має феритно-перлітну структуру. Ця структура відрізняється особливо високою т зносостійкістю і має термодинамічну стабільність, вищу, ніж стабільність відповідних рівневі техніки бейнітної чи мартенситної структур. Таким чином сталь, що має відповідний винаходові склад, здатна при короткочасних перевищеннях критичної температури в меншій мірі зазнавати фазових переходів, ніж сталь з термічно покращеною структурою. Так само відповідна винаходові сталь в меншій мірі зазнає фазових переходів, ніж відомі сталі ЕКб - ЕКО, завдяки чому суттєво знижується рівень небезпеки перетворення структури відповідної винаходові сталі при короткочасному нагріванні до високих температур, яке спричиняє погіршення параметрів матеріалу, порівняно з цими відомими сталями, що мають значно вищий вміст вуглецю.The alloying elements present in the corresponding inventive steel are selected in such a way that it has a ferrite-pearlite structure when the appropriate heat treatment is applied. This structure is distinguished by particularly high wear resistance and has a thermodynamic stability higher than the stability of the corresponding level technique of bainite or martensitic structures. Thus, the steel having the composition according to the invention is able to undergo phase transitions to a lesser extent in case of short-term excesses of the critical temperature than steel with a thermally improved structure. Likewise, the steel corresponding to the invention undergoes phase transitions to a lesser extent than the known EKb - ECO steels, due to which the level of danger of transformation of the structure of the steel corresponding to the invention during short-term heating to high temperatures, which causes deterioration of the material parameters, is significantly reduced, compared to these known steels, which have a much higher carbon content.
Тому відповідна винаходові сталь особливо придатна для виготовлення таких конструктивних елементів, які під час експлуатації зазнають вкрай високих, часом тривалих, теплових навантажень, які виникають, наприклад, при гальмуванні колодками на високих швидкостях або при пробуксовуванні між поверхнями кочення колеса і рейки. сч 29 З метою досягнення бажаної в'ялої поведінки фазового перетворення відповідна винаходові сталь порівняно Ге) зі сталями, традиційно використовуваними для виготовлення конструктивних елементів, які під час експлуатації зазнають значних навантажень кочення, має суттєво зменшений вміст вугледю. Так само зменшений вміст марганцю порівняно з традиційними сталями. Обидва заходи слугують для затримання утворення аустеніту, який в іншому разі виникає при нагріванні понад критичну температуру. Цього можна особливо ефективно і о надійно досягти шляхом вибору вмісту вуглецю в діапазоні від 0,37мас.95 до 0,47мас.9о. Так само підвищенню ч- надійності уникнення утворення аустеніту сприяє обмеження вмісту марганцю діапазоном від 0,ЗОмас.Уо доTherefore, the steel according to the invention is especially suitable for the manufacture of such structural elements, which during operation are subjected to extremely high, sometimes long-lasting, thermal loads, which occur, for example, when braking with pads at high speeds or when slipping between the rolling surfaces of the wheel and the rail. ch 29 In order to achieve the desired sluggish behavior of the phase transformation, the steel according to the invention has a significantly reduced carbon content compared to steels traditionally used for the manufacture of structural elements that are subjected to significant rolling loads during operation. The manganese content is also reduced compared to traditional steels. Both measures serve to delay the formation of austenite, which otherwise occurs when heated above a critical temperature. This can be particularly effectively and reliably achieved by choosing a carbon content in the range from 0.37ws.95 to 0.47ws.9o. In the same way, increasing the reliability of avoiding the formation of austenite contributes to the limitation of the manganese content in the range from 0.ZOws.Uo to
О,4Омас.оо. -Oh, 4Omas.oo. -
Незважаючи на знижений вміст вуглецю і марганцю, відповідна винаходові сталь має механічні параметри, с3 що відповідають або й перевищують параметри відомих сталей ЕК7, ЕК8 і ЕК9, використовуваних для виготовлення коліс для рейкових транспортних засобів. Так, відповідна винаходові сталь має межу міцності на 09 розтяг в діапазоні від 7/00МПа до 950МпПа, при межі текучості від 4А75МПа до 625МПа, межове подовження в діапазоні від 2795 до 17905, відносне звуження при розриві від 6095 до 5095, роботу удару при визначенні ударної в'язкості зразка з надрізом від 40Дж до 20Дж (роботу удару КО визначають при кімнатній температурі на зразках « дю з О-подібним надрізом). зDespite the reduced content of carbon and manganese, the steel according to the invention has mechanical parameters c3 that correspond to or exceed the parameters of the known steels EK7, EK8 and EK9, used for the manufacture of wheels for rail vehicles. Thus, the steel according to the invention has a tensile strength of 09 in the range from 7/00MPa to 950MPa, at a yield strength from 4A75MPa to 625MPa, ultimate elongation in the range from 2795 to 17905, relative narrowing at break from 6095 to 5095, impact work when determining impact viscosity of a sample with a notch from 40J to 20J (the impact work of KO is determined at room temperature on samples with an O-shaped notch). with
Для забезпечення таких параметрів відповідна винаходові сталь має підвищений порівняно з традиційними с сталями вміст кремнію. Його вміст у відповідній винаходові сталі таким чином узгоджений зі вмістом марганцю, :з» що завдяки зміцненню змішаних кристалів відбувається зміцнення феритної фази перлітно-феритної структури.To ensure such parameters, the corresponding inventive steel has an increased silicon content compared to traditional steels. Its content in the corresponding inventive steel is thus coordinated with the manganese content, so that due to the strengthening of the mixed crystals, the ferrite phase of the pearlite-ferrite structure is strengthened.
Мартенсит, який може утворюватися незважаючи на зумовлену відповідним винаходові складом стабілізацію фериту, менш крихкий і тому в меншій мірі негативно впливає на зносостійкість відповідної винаходові сталі. бо 75 Бажана стабілізуюча дія кремнію у відповідній винаходові сталі особливо надійно може бути досягнута в разі, коли вміст кремнію становить від 0,9Омас.9о до 1,00мас.95, причому особливо доцільним є комбінування такого (ав) вмісту кремнію з уже згаданим доцільним вмістом марганцю. - Додаванням хрому і молібдену до відповідної винаходу сталі компенсується втрата міцності, що може бути зумовлена зменшенням вмісту вуглецю. Особливо сприяє підвищенню міцності хром як утворювач карбідів і - 70 зміцнювач змішаних кристалів. Досягненню цієї межі слугують також відповідні винаходові кількості молібдену, о які сприяють утворенню чистих сполук, які покращують глибоку цементацію. Поряд зі сприятливим впливом на міцність відповідної винаходові сталі додавання хрому і молібдену підвищує її теплостійкість. В результаті вони забезпечують підвищення межі довготривалої міцності, що робить відповідну винаходові сталь особливо придатною для використання у тяжких умовах експлуатації. При цьому вміст цих легуючих елементів становить: від О,9Омас.9о до 1,0О0мас.бо Ст і від О,15мас.9о до 0,20мас.Уо Мо.Martensite, which can form despite the stabilization of ferrite caused by the corresponding inventive composition, is less brittle and therefore has a less negative effect on the wear resistance of the corresponding inventive steel. bo 75 The desired stabilizing effect of silicon in the corresponding inventive steel can be achieved especially reliably in the case when the silicon content is from 0.9Omas.9o to 1.00ws.95, and it is especially expedient to combine such (a) silicon content with the already mentioned expedient manganese content. - The addition of chromium and molybdenum to the steel according to the invention compensates for the loss of strength, which can be caused by a decrease in the carbon content. Chromium as a carbide former and - 70 mixed crystal strengthener especially helps to increase strength. Achieving this limit is also served by the corresponding inventive amounts of molybdenum, which contribute to the formation of pure compounds that improve deep cementation. Along with the beneficial effect on the strength of the steel according to the invention, the addition of chromium and molybdenum increases its heat resistance. As a result, they provide an increase in the limit of long-term strength, which makes the steel according to the invention particularly suitable for use in severe operating conditions. At the same time, the content of these alloying elements is: from 0.9Omas.9o to 1.0O0ws.bo St and from 0.15ws.9o to 0.20ws.Uo Mo.
ГФ) Верхні границі, в межах яких у відповідній винаходові сталі можуть міститися домішки фосфору і сірки, 7 мають бути якомога нижчими, щоб значною мірою виключити утворення сульфідів та інших небажаних сполук. У відповідній винаходові сталі вміст фосфору обмежений на рівні О0,007мас.Ор, а сірки - на рівні О,00Змас.9о.GF) The upper limits, within which phosphorus and sulfur impurities can be contained in the corresponding inventive steel, 7 should be as low as possible in order to largely exclude the formation of sulfides and other undesirable compounds. In the corresponding inventive steel, the phosphorus content is limited to O0.007wt.Or, and the sulfur content is limited to O.00Zwt.9o.
Для уникнення крихкості, зумовленої наявністю водню і пригнічення утворення оксидів вміст водню і кисню у 60 відповідній винаходові сталі має бути якомога меншим. Тому вміст водню обмежений рівнем максимум 2,Омлн, зокрема максимум 1,вмлн", а вміст кисню - рівнем максимум дОмлн".To avoid embrittlement caused by the presence of hydrogen and suppress the formation of oxides, the content of hydrogen and oxygen in the 60 corresponding inventive steel should be as low as possible. Therefore, the hydrogen content is limited to a maximum level of 2.Omln, in particular a maximum of 1.vMl", and the oxygen content is limited to a maximum level of dOmln".
Для підвищення міцності відповідна винаходові сталь може містити також інші елементи, такі як М, Мб, В,To increase strength, the corresponding steel of the invention may also contain other elements, such as M, Mb, B,
Ті чи АІ. При цьому - в залежності від використовуваного легуючого елемента - слід додавати достатню 65 кількість азоту, щоб утворювалися бажані сполуки, що сприяють підвищенню міцності. Може бути здійснене додавання до відповідної винаходові сталі як окремих названих елементів, так і їх комбінацій, причому доцільним є додавання щонайменше двох згаданих легуючих елементів. У переважному прикладі виконання відповідна винаходові сталь містить ванадій в діапазоні від О,08мас.Уо до О,1Омас.9о, ніобій в діапазоні від 0О,О01мас.о5 до О0,015мас.об і бор в діапазоні від 0,002Омас.95 до 0,003Омас.оо.Those or AI. At the same time - depending on the alloying element used - a sufficient amount of nitrogen should be added to form the desired compounds that contribute to increased strength. It is possible to add to the corresponding inventive steel both individual named elements and their combinations, and it is expedient to add at least two mentioned alloying elements. In a preferred embodiment, the corresponding steel of the invention contains vanadium in the range from 0.08wt.O to 0.1Owt.9o, niobium in the range from 0O.O01wt.o5 to 0.015wt.O and boron in the range from 0.002Owt.95 to 0.003 Omas.oo.
Оптимізована з точки зору впливу всіх елементів відповідна винаходові сталь, в якій надійно досягнуті бажані експлуатаційні параметри, має такий склад (в мас.95, якщо не вказане інше): й 8101 сл ПИТ НО: ЗИ 8 ою 03Optimized from the point of view of the influence of all elements, the corresponding inventive steel, in which the desired operational parameters are reliably achieved, has the following composition (in mass. 95, unless otherwise indicated):
СУ НИМ НОТ ів мою ою 1 вою | ооо тю ою но 101900 | лемасмлн! | сч 01000 | син оSU NIM NOT iv my oye 1 voi | ooo tyu oyu no 101900 | lemasmln! | sch 01000 | son of
Завдяки високій рівномірності і незначному розсіянню механічних властивостей відповідна винаходові сталь особливо придатна для виготовлення суцільних коліс або колісного бандажу для рейкових транспортних засобів.Due to the high uniformity and slight dispersion of the mechanical properties, the steel according to the invention is particularly suitable for the production of solid wheels or wheel rims for rail vehicles.
При цьому особливо сприятливим виявилося, що оптимальні параметри суцільного колеса властивінелише зоні «2 поверхні кочення, що перебуває під безпосереднім навантаженням, але й - в залежності від відповідної теплової - і охолоджувальної обробки - поширюються на увесь обід, диск і ступицю колеса. Так само механічні параметри колісного бандажу, виготовленого із відповідної винаходові сталі, рівномірно розподілені по всій товщині. чтAt the same time, it turned out to be especially favorable that the optimal parameters of a solid wheel are characteristic not only of zone "2 of the rolling surface, which is under direct load, but also - depending on the appropriate heat and cooling treatment - extend to the entire rim, disk and hub of the wheel. In the same way, the mechanical parameters of the tire made of the corresponding inventive steel are evenly distributed over the entire thickness. Thursday
Таким чином при використанні відповідної винаходові сталі для виготовлення як коліс, так і колісного бандажу о забезпечується, що як суцільне, так і складене колесо в зоні поверхні кочення навіть після кількох технологічних операцій знімання матеріалу мають розподіл властивостей, що в основному відповідає новому (ее) стану. Тому виникнення крихкості і пов'язаної з нею небезпеки розламування матеріалу чи нерівномірного зносу внаслідок перетворення структури зведено до мінімуму.Thus, when using the corresponding inventive steel for the manufacture of both wheels and wheel rims, it is ensured that both a solid and a composite wheel in the area of the rolling surface, even after several technological operations of material removal, have a distribution of properties that basically corresponds to the new (ee) state Therefore, the occurrence of fragility and the related danger of breaking the material or uneven wear due to the transformation of the structure is minimized.
Стосовно способу виготовлення суцільних коліс, колісного бандажу чи валів та інших, використовуваних для « кочення під навантаженням конструктивних елементів для рейкових транспортних засобів покладена в основу винаходу і задача вирішена тим, що із відповідної винаходові сталі виготовляють заготовку, заготовку піддають - с керованому нагріванню до температури, вищої від температури аустенітного перетворення, а після керованого и нагрівання заготовку піддають керованому охолодженню шляхом підведення до щонайменше однієї ділянки ,» поверхні заготовки текучого охолоджувального агента, зокрема потоку повітря, таким чином, що забезпечуютьWith regard to the method of manufacturing solid wheels, wheel rims or shafts and others used for "rolling under load of structural elements for rail vehicles, the basis of the invention is laid and the problem is solved by making a blank from the corresponding inventive steel, the blank is subjected to controlled heating to a temperature , higher than the temperature of the austenite transformation, and after controlled heating, the workpiece is subjected to controlled cooling by introducing a liquid cooling agent, in particular, air flow, to at least one area of the workpiece surface, in such a way as to ensure
Швидкість охолодження, меншу, ніж при охолодженні загартувальною рідиною, і вищу, ніж при охолодженні нерухомим повітрям. (ее) Виготовлений відповідним винаходові способом конструктивний елемент, незважаючи на використання сталі, о до складу якої входять значно менші порівняно з відомими сталями кількості легуючих елементів і вуглецю і незважаючи на феритно-перлітну структуру, має оптимізовані для цілей використання міцність, в'язкість, - в'язкість руйнування, а також оптимальну поведінку втомлюваності, зносу і росту тріщин. При цьому ці -л 20 властивості дуже рівномірно розподілені по всьому конструктивному елементу.The cooling rate is lower than when cooling with a quenching liquid and higher than when cooling with still air. (ee) The structural element manufactured according to the method of the invention, despite the use of steel, the composition of which includes much smaller amounts of alloying elements and carbon compared to known steels and despite the ferrite-pearlite structure, has optimized strength, viscosity, - fracture toughness, as well as optimal behavior of fatigue, wear and crack growth. At the same time, these -l 20 properties are very evenly distributed throughout the structural element.
Практичні досліди підтвердили, що деталі, виготовлені відповідно до винаходу, переважають такі ж деталі, 62 виготовлені із традиційних сталей ЕКб - ЕК9У.Practical experiments have confirmed that the parts manufactured according to the invention are superior to the same parts 62 made from traditional EKb - EK9U steels.
На відміну від рівня техніки відповідний винаходові спосіб передбачає охолодження заготовки текучим агентом, який забезпечує кероване, значно м'якше охолодження, ніж при традиційному загартуванні. Згідно з винаходом здійснюють не гартування поверхонь кочення з великими швидкостями охолодження, а порівняно о повільне охолодження, яке завдяки передумовам, створеним складом відповідної винаходові сталі, сприятливо діє на утворення рівномірної структури і незначних градієнтів механічних властивостей через поперечний іме) переріз конструктивного елемента.In contrast to the state of the art, the method according to the invention involves cooling the workpiece with a liquid agent, which provides a controlled, much softer cooling than during traditional hardening. According to the invention, the rolling surfaces are not hardened with high cooling rates, but rather slow cooling, which, thanks to the prerequisites created by the composition of the corresponding inventive steel, has a favorable effect on the formation of a uniform structure and minor gradients of mechanical properties through the cross-section of the structural element.
При здійсненні відповідного винаходові способу як охолоджувальний текучий агент принципово придатні всі 60 рідини і гази, охолоджувальна поведінка яких відповідає поведінці повітря. Суттєвим є те, що швидкості охолодження, досягнуті відповідним винаходові охолодженням текучим агентом, вищі, ніж при охолодженні у нерухомому повітрі, але завжди нижчі, ніж при охолодженні рідиною. При цьому перевагою використання газу для охолодження заготовки є те, що такий текучий агент без проблем може бути цілеспрямовано підведений до охолоджуваної ділянки поверхні заготовки. На відміну від загартовування рідиною може бути здійснене 65 концентроване охолодження певної зони без побоювання, що сусідні ділянки заготовки також можуть бути ненавмисно охоплені охолоджувальною дією відпрацьованої рідини. Завдяки цьому відповідним винаходові способом можна здійснювати охолодження не лише поверхні кочення обода колеса, але й обох його торцевих поверхонь, тоді як диск і ступиця колеса охолоджуються нерухомим повітрям. Таким чином досягається розподіл властивостей на окремих ділянках суцільного колеса, оптимально узгоджений з навантаженнями, що діють на ці ділянки при експлуатації.When implementing the method according to the invention, all 60 liquids and gases, whose cooling behavior corresponds to the behavior of air, are basically suitable as a cooling fluid agent. It is essential that the cooling rates achieved by the cooling with a liquid agent according to the invention are higher than when cooling in still air, but always lower than when cooling with a liquid. At the same time, the advantage of using gas for cooling the workpiece is that such a fluid agent can be purposefully supplied to the cooled part of the surface of the workpiece without problems. In contrast to liquid quenching, concentrated cooling of a certain zone can be carried out without fear that adjacent parts of the workpiece may also be inadvertently affected by the cooling effect of the spent liquid. Thanks to this suitable inventive method, it is possible to cool not only the rolling surface of the wheel rim, but also both of its end surfaces, while the disk and wheel hub are cooled by still air. In this way, the distribution of properties on individual sections of a solid wheel is achieved, optimally coordinated with the loads acting on these sections during operation.
За допомогою відповідного винаходові контрольованого охолодження здійснюють зниження температури заготовки від температури, що перевищує температуру аустенітного перетворення і становить, як правило, 9002 і більше, до температури, нижчої, ніж 4502С. При цьому охолодження здійснюють переважно протягом інтервалу часу, що становить щонайменше 5 хвилин і щонайбільше 25 хвилин. Виявилося, що при дотриманні 70 цих крайових умов охолодження особливо надійно можуть бути одержані вироби, які з точки зору припустимих навантажень при експлуатації явно переважають вироби, виготовлені традиційними способами. Разом з тим, виготовлені відповідно до винаходу вироби з точки зору їх механічних властивостей задовольняють усім вимогам, що висуваються діючими приписами до матеріалів для конструктивних елементів, які при експлуатації зазнають контактного навантаження, і якими є колеса, колісний бандаж і вали для рейкових транспортних 75 засобів.With the help of controlled cooling according to the invention, the temperature of the workpiece is lowered from a temperature that exceeds the temperature of the austenitic transformation and is, as a rule, 9002 and more, to a temperature lower than 4502C. At the same time, cooling is carried out preferably during a time interval of at least 5 minutes and at most 25 minutes. It turned out that if 70 of these extreme conditions of cooling are observed, products can be obtained especially reliably, which, from the point of view of permissible loads during operation, are clearly superior to products made by traditional methods. At the same time, the products manufactured in accordance with the invention in terms of their mechanical properties meet all the requirements set forth by the current prescriptions for materials for structural elements that are subjected to contact loads during operation, such as wheels, wheel rims and shafts for rail vehicles 75 .
Колеса і колісний бандаж, виготовлені відповідним винаходові способом, мають явно вищі значення внутрішніх напружень стиснення в ободі, ніж колеса чи бандаж, виготовлені із відомих сталей традиційними способами. Так, встановлено, що внутрішні напруження стиснення у відповідних винаходові колесах і колісному бандажі переважають напруження, які можуть бути виявлені в традиційно виготовлених колесах і колісному бандажі. Високі значення внутрішніх напружень стиснення роблять додатковий внесок у зносостійкість виготовлених відповідно до винаходу суцільних коліс і колісного бандажу завдяки тому, що вони принципово протидіють утворенню тріщин, а в разі, коли вони все-таки утворюються, стримують їх ріст.Wheels and wheel rims made according to the inventive method have clearly higher values of internal compressive stresses in the rim than wheels or rims made of known steels by traditional methods. Thus, it has been established that the internal compressive stresses in the corresponding inventive wheels and wheel rims outweigh the stresses that can be found in conventionally manufactured wheels and wheel rims. High values of internal compressive stresses make an additional contribution to the wear resistance of solid wheels and wheel rims manufactured in accordance with the invention due to the fact that they fundamentally oppose the formation of cracks, and in the event that they do form, restrain their growth.
Нижче винахід пояснюється з використанням прикладу здійснення. На Фігурі 1 зображений переріз суцільного колеса для рейкового транспортного засобу. ГаThe invention is explained below using an example. Figure 1 shows a section of a solid wheel for a rail vehicle. Ha
Із відповідної винаходові сталі ЕТ, що має такий склад (в мас.95) о с: 0,399, ві: 0,959,From the corresponding ET steel of the invention, which has the following composition (in mass 95): o c: 0.399, v: 0.959,
Мп: 0,3596, ав зо Р: «0,00796, 8: «0,00396, --Mp: 0.3596, av zo R: "0.00796, 8: "0.00396, --
Сг 0,9595 Сг, чСг 0.9595 Сг, h
Мо: О,1896,Mo: Oh, 1896,
У: 0,0996, оIn: 0.0996, o
МБ: 0,01396, (со)MB: 0.01396, (so)
В: 0,002596, ті: 0,00596,A: 0.002596, those: 0.00596,
А: 0,01396,A: 0.01396,
Си: 00596, ч мі: 0,оБо, - с М: 0,00896, з» Ні «1,вмасомлно!Sy: 00596, h mi: 0,oBo, - s M: 0,00896, z" No "1, in mass!
ОО: «домасомлно! решта залізо і неминучі забруднюючі домішки, бо виготовлено заготовку 1 суцільного залізничного колеса. Заготовка 1 суцільного залізничного колеса о традиційної форми має по зовнішньому обхвату поверхню 2 кочення, виконану на поверхні обода З колеса. З її прилеглого до торцевої поверхні 4 обода З краю поверхня 2 кочення обмежена також розміщеною по обхвату - заготовки 1, вивищеною над поверхнею 2 кочення ребордою 5. В зоні переходу від поверхні 2 кочення до -щ 20 реборди 5 виконана радіусна виточка 2а.OO: "Homesomn! the rest is iron and inevitable polluting impurities, because a blank of 1 solid railway wheel was made. The workpiece 1 of a solid railway wheel of a traditional shape has a rolling surface 2 on the outer girth, made on the surface of the rim of the wheel. From its rim adjacent to the end surface 4. From the edge, the rolling surface 2 is limited by the workpiece 1, also placed along the girth, raised above the rolling surface 2 by the flange 5. In the transition zone from the rolling surface 2 to -sh 20 of the flange 5, a radius groove 2a is made.
Обід З виконаний як одне ціле з диском б, який має порівняно з ободом З значно меншу товщину в «2 поперечному перерізі і в осьовому напрямку розміщений приблизно посередині обода 3. Диск б виконаний як одне ціле зі ступицею 7, концентричною з ободом 3.The rim C is made as one unit with the disc b, which, compared to the rim C, has a much smaller thickness in the cross-section "2 and in the axial direction is located approximately in the middle of the rim 3. The disc b is made as one unit with the hub 7, concentric with the rim 3.
Після формувальної обробки заготовку 1 колеса піддають аустенітизації, підчас якої її протягом однієї години витримують при температурі понад 8759. Потім ще гарячу заготовку поміщують до окремо неAfter the forming treatment, the workpiece 1 of the wheel is subjected to austenitization, during which it is kept for one hour at a temperature above 8759. Then, while the workpiece is still hot, it is placed in a separate
ГФ) зображеної охолоджувальної установки.GF) of the depicted cooling unit.
Охолоджувальна установка має кілька окремо або разом регульованих, також тут не зображених сопел, де кожне з яких подає на заготовку 1 повітряний потік 11 - 5. Перший повітряний потік 11 спрямовують, наприклад, на поверхню 2 кочення, другий повітряний потік 12 - на зовнішню поверхню 5а реборди 5, третій 60 повітряний потік 3 - на прилеглу до реборди 5 торцеву поверхню 4, повітряний потік 14 - на протилежну торцевій поверхні 4 торцеву поверхню 8, а повітряний потік І 5 - на радіусну виточку 2а.The cooling unit has several individually or jointly adjustable nozzles, also not shown here, each of which supplies the workpiece 1 with air flow 11 - 5. The first air flow 11 is directed, for example, to the rolling surface 2, the second air flow 12 is directed to the outer surface 5a flanges 5, the third 60 air flow 3 - on the end surface 4 adjacent to the flange 5, air flow 14 - on the end surface 8 opposite to the end surface 4, and air flow I 5 - on the radial groove 2a.
В залежності від конструкції заготовки 1 залізничного колеса або від вимог до утворення структури повітряні потоки 11 - І 5 підводять до заготовки 1 окремо, групами або всі разом. При цьому суттєвим є те, що охолодження оброблюваних повітряними потоками 1/1 - 5 ділянок заготовки 7 здійснюють хоча й зі бо швидкостями, з одного боку більшими, ніж при охолодженні нерухомим повітрям, але з іншого боку - зі швидкостями меншими, ніж ті, що досягаються традиційним охолодженням, наприклад, при відомому загартовуванні обода рідинами. При цьому повітряні потоки І 1 - І 5 без проблем можуть бути орієнтовані таким чином, і при необхідності так відводитися за допомогою відсмоктувальних пристроїв, що, наприклад, диск 6 і бтупиця 7 ними не зачіпаються. Таким чином може бути надійно усунуте небажане в цих зонах прискорене охолодження.Depending on the design of the workpiece 1 of the railway wheel or the requirements for the formation of the structure, the air streams 11 - 5 are brought to the workpiece 1 separately, in groups or all together. At the same time, it is essential that the cooling of the parts of the workpiece 7 treated by air flows 1/1 - 5 is carried out, albeit at higher speeds, on the one hand, than when cooling with still air, but on the other hand, at speeds lower than those are achieved by traditional cooling, for example, with the well-known hardening of the rim with liquids. At the same time, the air flows I 1 - I 5 can be oriented in such a way without problems, and if necessary, diverted in such a way with the help of suction devices that, for example, the disk 6 and the butt 7 are not affected by them. In this way, unwanted accelerated cooling in these zones can be reliably eliminated.
Після закінчення охолодження повітряними потоками залізничне колесо в зоні цілеспрямовано охолоджуваних повітряними потоками 1/1 - 15 обода 3 і реборди 5 мають однорідно розподілену феритно-перлітну структуру, яка відрізняється високою міцністю, а також при виникаючих під час експлуатації 7/0 Короткочасних значних теплових навантаженнях проявила себе інерційною проти небажаного перетворення.After cooling by air currents, the railway wheel in the zone of purposefully cooled air currents 1/1 - 15 rim 3 and flanges 5 have a homogeneously distributed ferrite-pearlite structure, which is characterized by high strength, as well as during operation 7/0 Short-term significant heat loads showed itself to be inertial against unwanted transformation.
Разом з тим в зоні обода З виникають високі внутрішні напруження стиснення, завдяки яким значною мірою тривало усувається небезпека викликаного жорсткими умовами експлуатації утворення і росту тріщин в поверхні 2 кочення готового колеса. На противагу цьому в зоні диска б і ступиці 7 заготовка 1 має в'язку структуру, чим забезпечується надійне сприймання готовим залізничним колесом навантажень, що виникають у цій зоні.At the same time, high internal compression stresses occur in the zone of the rim Z, thanks to which the danger of the formation and growth of cracks in the rolling surface 2 of the finished wheel caused by harsh operating conditions is largely eliminated. In contrast, in the area of the disc b and the hub 7, the workpiece 1 has a viscous structure, which ensures reliable perception of the loads occurring in this area by the finished railway wheel.
Властивості виробів, виготовлених відповідним винаходові способом, були визначені за допомогою порівняльних випробувань, в ході яких із відомих сталей ЕК7 (0,52мас.5 С, 0,4Омас.о 5і, О,8Омас.ю Мп, 0,02Омас.бо Р, 0,015мас.бо 5, О,ЗОмас.бо Ст, О,ЗОмас.бо Си, 0,О08мас.бю Мо, 0,ЗОмас.бо Мі, О,Обмас.бо М, сума масових часток Ст, Мо і Мі становить 0,5мас.о) І ЕК8, яка при такому ж в решті складі, що й сталь ЕК7, має підвищений вміст вуглецю - 0,5бмас.95, були виготовлені пробні зразки. Так само пробні зразки були виготовлені із описаної вище відповідної винаходові сталі ЕТ, а також із сталі Е2, яка при такому ж в решті складі має вміст вуглецю 0,45мас.9о.The properties of the products manufactured according to the method of the invention were determined by means of comparative tests, during which, of the known EK7 steels (0.52 wt. . is 0.5wt.o) And EK8, which, with the same composition as EK7 steel, has an increased carbon content - 0.5bwt.95, test samples were made. Similarly, test samples were made from the above-described ET steel corresponding to the invention, as well as from E2 steel, which, with the same remaining composition, has a carbon content of 0.45 wt.9o.
Виготовлені відповідно до винаходу пробні зразки нагрівали до температури, при якій надійно відбувалася аустенітизація. При цій температурі пробні зразки витримували близько двох годин. Потім зразки керовано охолоджували в повітряному потоці. сTest samples manufactured according to the invention were heated to a temperature at which austenitization occurred reliably. At this temperature, the test samples were kept for about two hours. Then the samples were cooled in a controlled manner in an air stream. with
На Фігурі 2 представлено зону кривих ,ГТемпература/Час", які дають оптимальні результати. При цьому лінією иК представлено хід зниження температури, який встановлюється, коли, починаючи від початкової температури і) нагрівання близько 9002, протягом 348 секунд (5,8хв) в повітряному потоці температуру знижують до кінцевого значення близько 400 С. На противагу цьому лінією ОК представлено хід зниження температури, який встановлюється при охолодженні від температури нагрівання протягом близько 1328сек (22,13хв) до кінцевої о температури.Figure 2 shows the zone of "HTTemperature/Time" curves, which give optimal results. At the same time, the IC line represents the course of temperature reduction, which is established when, starting from the initial temperature i) heating of about 9002, for 348 seconds (5.8 min) in in the air flow, the temperature is reduced to a final value of about 400 C. In contrast, the OK line represents the course of temperature reduction, which is established during cooling from the heating temperature for about 1328 seconds (22.13 minutes) to the final temperature.
В таблиці параметри пробних зразків, виготовлених відповідно до винаходу, протипоставлені параметрам - пробних зразків, виготовлених із відомих сталей ЕК7 | ЕК8 традиційними способами. Видно, що механічні (че параметри виготовлених відповідно до винаходу зразків мають принаймні такі ж значення, що й традиційні, або переважають їх. Подальші дослідження показали, що те ж саме дійсне і для поведінки росту тріщин. При цьому оIn the table, the parameters of the test samples made according to the invention are contrasted with the parameters of the test samples made from the known EK7 steel | EK8 in traditional ways. It can be seen that the mechanical parameters of the samples manufactured according to the invention have at least the same values as the traditional ones, or exceed them. Further studies have shown that the same is true for the behavior of crack growth.
Зз5 зразки, виготовлені відповідно до винаходу, мають явно кращу зносостійкість, а також явно кращу теплостійкість. ее ч о З с . » з со («в) нещ35 samples manufactured in accordance with the invention have clearly better wear resistance, as well as clearly better heat resistance. ee h o Z s. » with so («in) something
Позиційні позначення -й 1 Заготовка залізничного колеса -л 20 2 Поверхня кочення 2а Радіусна виточка (42) З Обід 4 Прилегла до реборди 5 торцева поверхня 5 Реборда 5а Зовнішня поверхня реборди 5 о б Диск 7 Ступиця їмо) 8 Торцева поверхня, протилежна торцевій поверхні 4Positional designations -y 1 Railroad wheel blank -l 20 2 Rolling surface 2a Radial groove (42) Z Rim 4 Adjacent to the flange 5 End surface 5 Flange 5a Outer surface of the flange 5 o b Disc 7 Hub (yomo) 8 End surface, opposite to the end surface 4
Ї 1-5 Повітряні потокиI 1-5 Air currents
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10208186A DE10208186C2 (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Steel, solid wheel and wheel tires for rail vehicles and methods for producing such components |
| PCT/EP2003/001471 WO2003070995A1 (en) | 2002-02-20 | 2003-02-14 | Steel, solid wheel, and tire for rail vehicles and method for producing parts of this type |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA80110C2 true UA80110C2 (en) | 2007-08-27 |
Family
ID=27740419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA20040806931A UA80110C2 (en) | 2002-02-20 | 2003-02-14 | Steel, continuous wheel and wheel tyre for rail vehicles and method for producing of such construction elements |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1476586B1 (en) |
| AU (1) | AU2003208852A1 (en) |
| DE (2) | DE10208186C2 (en) |
| ES (1) | ES2247519T3 (en) |
| UA (1) | UA80110C2 (en) |
| WO (1) | WO2003070995A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564789C1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Prevention of railway vehicle speed mode violations |
| RU2580764C1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" | Steel for manufacture of railway bands |
| RU2618033C1 (en) * | 2016-05-19 | 2017-05-02 | РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД | Steel for production of rail roadwheels |
| CN111893377A (en) * | 2020-07-13 | 2020-11-06 | 首钢集团有限公司 | Aluminum-silicon plated steel plate for 1900 MPa-grade high-strength and high-toughness hot stamping and preparation method thereof |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2995917C (en) * | 2015-08-24 | 2020-04-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rail vehicle axle |
| CN110777238A (en) * | 2019-12-10 | 2020-02-11 | 中国兵器工业新技术推广研究所 | Torsion shaft and heat treatment process and preparation method thereof |
| CN112322979B (en) * | 2020-11-05 | 2022-12-16 | 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 | Steel for subway wheels and wheel production method |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52101624A (en) * | 1976-02-23 | 1977-08-25 | Nippon Steel Corp | Rail whose tumbling fatigue life is prolonged |
| DE4444426A1 (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-27 | Gft Gleistechnik Gmbh | Wheel tire steel |
| DE19837311C2 (en) * | 1998-08-18 | 2001-09-20 | Fag Oem & Handel Ag | Wheel tires or solid wheels for wheel sets of rail vehicles |
| JP3522613B2 (en) * | 1999-11-26 | 2004-04-26 | 新日本製鐵株式会社 | Bainitic rails with excellent rolling fatigue damage resistance, internal fatigue damage resistance, and welded joint characteristics, and manufacturing methods thereof |
| ES2239998T3 (en) * | 2000-12-15 | 2005-10-16 | Aft Advanced Forging Technologies Gmbh | PROCEDURE TO REFRIGERATE AND TREAT BODIES WARMED WITH ROTATION SYMMETRY, FROM METAL MATERIALS AS STEEL OR STEEL ALLOYS AND DEVICE TO EXECUTE THE PROCEDURE. |
-
2002
- 2002-02-20 DE DE10208186A patent/DE10208186C2/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-02-14 AU AU2003208852A patent/AU2003208852A1/en not_active Abandoned
- 2003-02-14 UA UA20040806931A patent/UA80110C2/en unknown
- 2003-02-14 EP EP03706505A patent/EP1476586B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-14 DE DE50300911T patent/DE50300911D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-14 ES ES03706505T patent/ES2247519T3/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-14 WO PCT/EP2003/001471 patent/WO2003070995A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564789C1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Prevention of railway vehicle speed mode violations |
| RU2580764C1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-04-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" | Steel for manufacture of railway bands |
| RU2618033C1 (en) * | 2016-05-19 | 2017-05-02 | РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД | Steel for production of rail roadwheels |
| CN111893377A (en) * | 2020-07-13 | 2020-11-06 | 首钢集团有限公司 | Aluminum-silicon plated steel plate for 1900 MPa-grade high-strength and high-toughness hot stamping and preparation method thereof |
| CN111893377B (en) * | 2020-07-13 | 2021-10-26 | 首钢集团有限公司 | Aluminum-silicon plated steel plate for 1900 MPa-grade high-strength and high-toughness hot stamping and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2003208852A1 (en) | 2003-09-09 |
| WO2003070995A1 (en) | 2003-08-28 |
| DE50300911D1 (en) | 2005-09-08 |
| DE10208186A1 (en) | 2003-09-11 |
| DE10208186C2 (en) | 2003-12-24 |
| ES2247519T3 (en) | 2006-03-01 |
| EP1476586B1 (en) | 2005-08-03 |
| EP1476586A1 (en) | 2004-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3124636B1 (en) | Rail and method for manufacturing same | |
| KR20180008798A (en) | Microalloyed steel for car carbon wheel hub bearing and manufacturing method therefor | |
| KR0157252B1 (en) | High toughness and high strength untempered steel and processing method thereof | |
| MX2013003264A (en) | Case hardened steel and method for producing same. | |
| CN112236538B (en) | Axle for railway | |
| CN101880822B (en) | Hot rolled high-ductility carbon steel for passenger traffic steel rails | |
| CA2507286C (en) | Railway car wheel | |
| WO2013117953A1 (en) | Process for making a steel part, and steel part so obtained | |
| JP2024060017A (en) | Ultra-high strength spring wire rod, steel wire and manufacturing method thereof | |
| UA80110C2 (en) | Steel, continuous wheel and wheel tyre for rail vehicles and method for producing of such construction elements | |
| US9758849B2 (en) | Bearing steel composition | |
| RU2616756C1 (en) | Method of heat treatment of solid-rolled railroad wheels from alloyed steel | |
| KR101713677B1 (en) | Steel for high nitrogen air hardened bearing with high performance on rolling contact fatigue and method producing the same | |
| JP2014084507A (en) | Rail | |
| RU2584301C1 (en) | Method of arc welding rolled centres of locomotive wheels of medium carbon steel | |
| JP7427764B2 (en) | High-strength spring wire rod and steel wire and manufacturing method thereof | |
| KR102348992B1 (en) | Steel for Hydraulic Breaker Rod With High Wear Resistance | |
| RU2484173C1 (en) | Automatic plumbous steel | |
| KR20070117149A (en) | Medium carbon boron steel for use in vehicle component having enhanced mechanical property and stabilized hardening property | |
| KR20230048866A (en) | Method and wire rod for cold forging having improved drilling properties | |
| EP2814994B1 (en) | A bearing steel composition | |
| KR20220087845A (en) | Steel wire rod, steel wire, and manufacturing method thereof for ultra-high strength springs | |
| KR20220087844A (en) | Manufacturing method of wire rod for graphitization heat treatment and graphite steel | |
| KR20220089195A (en) | High manganese steel for disk brake | |
| KR20220089141A (en) | High manganese steel for disk brake with excellent high temperature strength |