Сталь

 

Изобретение относится к мапшностроению и может быть использовано для изготовления ответственных литых деталей вагонов, например корпусов и тяговых хомутов автосцепного устройства . Цель изобретения - улучшение жидкотекучести, повышение прокаливаемости, однородности структуры и стабильности прочностных свойств при сохранении высокой хладостойкости. Литейная сталь дополнительно содержит медь. Сталь имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 0,15-0,25; марганец 0,9-1,5; кремний 0,3-0,8; хром 0,15-0,65; ванадий 0,01-1,10; титан 0,005-0,030; никель 0,10-0,60; алюминий 0,02-0,09; кальций 0,00l - 0,006; бор 0,0005-0,003; магний 0,0008-0,004; медь 0,14-0,60; железо остальное. 3 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1447925 А1 (51) 4 С 22 С 38/50, .38/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flo изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ rHHT СССР (21) 4253092/23-02 (22) 02.06.87 (46) 30.12.88. Бюл. У 48 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов, Бежицкий сталелитейный завод, Всесоюзный научно-исследовательский институт вагоностроения и Уральское отделение

Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) В.Л.йагалов, Г.И.Сильман, Ф.А.Бекерман, М.С.Михалев, А.И.Сухов, Х.И.Пейрик, Л.Н.Косарев, Ф.С.Раковский, С.И.Попов, А.Ф.Бекерман и Н.И.Царьковская (53) 669.15-194 (088.8) (56)Заявка Японии У 52-131914, кл. С 22 С 38/38, 1977.

Авторское свидетельство СССР

9 810850, кл. С 22 С 36/54, 1981. (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления ответственных литых деталей вагонов, например корпусов и тяговых хомутов автосцепного устройства. Цель изобретения — улучшение жидкотекучести, повышение прокаливаемости, однородности структуры и стабильности прочностных свойств при сохранении высокой хладостойкости. Литейная сталь дополнительно содержит медь. Сталь имеет следующий химический состав, мас.Х: углерод О, 15-0,25; марганец 0,9-1,5; кремний 0,3-0,8; хром О, 15-0,65; ванадий 0,01-1,10; титан 0,005-0,030; никель 0,10-0,60; алюминий 0,02-0,09; кальций 0,001

0,006; бор 0,0005-0,003; магний

0,0008-0,004; мерь 0,14-0,60; железо остальное. 3 табл.

1447925

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению сложных по конфигурации литых изделий, например, тележки и автосцепки грузовых вйгонов.

Цель изобретения — повышение жидкотекучести, прокаливаемостн однородности структуры н стабильности прочностных свойств при сохранении высо- 10 кой хладостойкости.

Предлагаемую и известную стали выплавляли на базовой однотипной шихте в 200 кг индукционной печи с основной футеровкой по идентичной технологии для обеспечения одинаковых исходных концентраций примесей и газов.

Химический состав стали опытных вариантов приведен в табл. 1.

Прочностные и пластические свой- 20 ства определяли на цилиндрических образцах пятикратной длины с диаметром рабочей части 6 мм ударную вязкость на образцах типа I. Образцы

1 для испытаний вырезали из периферий- 25 ных участков и середины отливок толщиной 50 мм после термической обработки по режиму: закалка от 940—

950 С, отпуск после закалки при 610620 С, охлаждение в воде. ЗО

Жидкотекучесть определяли на специальных спиральных пробах, заливамых металлом. через профилированную

Чашу конструкция которой устраняет . влияние ферростатического напора струи металла. Температура заливаемого металла 1540-1600 С s соответствии с температурой металла в начале и конце разливки в промышленных условиях. От одного варианта заливали по 4 спирали ри различных температурах. Щновременно анализировали зйачения жидкотекучести по длине заполнения металлом прутка.в комплексной пробе Нехендзи-Самарина при температуре заливки 1560 С. Структуру сравниваемых сталей после закалки и отпуска изучали металлографически на оптических микроскопах "Неофот" и "НК " ХИ" . Подс te t -Tp5TKTvpHbat cot тавляющих производили в 30 полях зрения по мегоду случайных секциях.

Характеристики предлагаемой и известной сталей приведены в табл. 2 и 3.

Приведенные данные свндетелъствуют о высокой прокаливаемости предлагаемой стали, обеспечивающей получение после отпуска однородной бейнитно-сортитной структуры в сечении до

50 мм н стабильных механических, в первую очередь, прочностных характеристик.

Предлагаемая сталь по сравнению с известной характеризуется высоким уровнем механических свойств. При суммарном содержании меди, никеля н марганца на нижнем пределе и концентрации остальных элементов на нижнем уровне предлагаемая сталь имеет несколько повышенные значения прочностных свойств по сравнению с известной сталью, но при этом значительно более высокие пластические свойства и ударную вязкость при всех температурах испытания. За счет более высокой прокалнваемости на расстоянии 25 мм от поверхности отливок в стали указанных вариантов практически полностью сохраняется диснерсная структура отпущенных бейнита и сорбита, характерная для стали на расстоянии 15 мм н обладающая высокими прочностными, нластичаскими свойствами и хладостойкостью. В то же время повышенное содержание хрома и титана в известной стали слабо влияют на прокалнваемость, так как, находясь, в нерастворимых при термообработке карбидных и нитридных фазах, практически не влияют или даже понижают устойчивость переохлажденного аустеннта.

Поэтому структура образцов, вырезанных на расстоянии 25 мм от поверхности отливок из известной стали представлена большим количеством феррит ной фазы, которая, коагулируя при отпуске, понижает значения механи,ческих свойств.

Предлагаемый состав стали обеспечивает, однородность структуры и ста- бильность высоких прочностных свойств. и хладостойкости в сечениях таких ответственных литых деталей, какими являются корпус н тяговый хомут. автосцепки, и их повышенную надежность и долговечность.

Изучение жидкотекучести показывает, что при всех температурах заливки длина спирали из предлагаемой стали заметно больше, чем у известной стали.

Введение меди при оптимальном сочетании комплекса элементов в предлагаемой стали обеспечивает повышение прокалнваемости, получение однородной структуры термически улучшаез 144 мого металла и стабильных прочностных свойств, улучшение жидкотекучести. Применение стали предлагаемого состава позволяет снизить брак литья по незаливам и спаям, увеличить эксплуатац.юнную надежность и долговечность корпусов и тяговых хомутов автосцепок грузовых вагонов и удовлетворить перспективные требования по повышению грузоподъемности поездов и пропускной способности железнодорожных магистралей. Обеспечение вы- . сокой хладостойкости литых деталей при использовании предлагаемой стали дает возможность гарантированно эксплуатировать вагоны в условиях севера и востока страны.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, .марганец, кремний, хром, ванадий, титан, никель, алюминий, кальций, бор и маг7925

4 ний, о т л н..ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения жидкотекучести, повышения прокаливаемости, одно5 родности структуры и стабильности прочностных свойств при сохранении высокой хладостойкости, она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

1О У1"еРоД 0,15-0,25

Марганец 0,9-1,5

Кремний 0,3-0,8

Хром 0,15-0,65

Ванадий 0,01-0,10

15 Титан О, 005-0, 030

Нйкель 0,10-0,60

Агпоминий 0,02-0,09

Кальций О, 001-0, 006

Бор 0,0005-0,003 гО Магнии 0,0008-0,004

Медь 0,14-0,60

Железо Остальное при этом сумма концентрации марганца, никеля и меди составляет 1,4-2,3 мас.X.

IC4g !

4Ъ

44Ъ л

4Ч

4Ч

РЪ

СаС

4 Ъ

I 1

CO

Ю о

A о

Ф

Ю

Ф о

0 о

* о

Ф о

Ю о

В о ф ь л

Ю

° 4 Ъ

A 4\ о о

В о

В

Ю о е

Ф и о о о о о о о

4О

РЪ

Ф ь

° n л

4Ч

an

В

444

О 4Ч

Ю мй

Р4 04 04

14Й7102. е л л

О4

° с

4О

04\

Ф

ФЧ

О

Ф о

Ф

4Ч о ь

4 4 о

an о

Cl

O о

Ч4

О о

4Ч

Ф о

4Ч

СЪ

° 1 о о

4Ч а

Ю л

Ф

Ф\

Ф л

4Ъ

4Ч о

Ф о

ФЪ

4Ч о

Ю о

° Ч

Ю

44Ъ о

С \

444 о л

4 Ъ

О

Ch

Ю л фь

44Ъ

4Ч

О

Ф ь

-е

4Ч о

O о

D о

A о

Са4

Ю

Ю о

0Ч

4/\ ь о

Cl

44Ъ

Ю о о с

Ю п

Ю

Ф

4Ч о

Cl

4Ч

4Ч

Ю о

4Ч

Ю о

4Ч

4 4

an

4Р

Ф

an о

44Ъ

Ю л

44 Ф

4Ч

Cl

Ф

00 о

44Ъ

° 1

Ю о О

O о

Ю

4 Ъ

О

Ю о

Ф о

ОР

Ф о

an

4Ч о

4 4

4f л

Ф

an

Ch и4

4Ч о

O о ф\ о

4t о

Ю

Ю о

Ю

Cl о

Ф о

Ю

Ю

Ю о ф

° 0

a0t

4 Ъ

Ю

D.

4 Ъ ь

Ф

an О

° a о

О4 л

Ф ь

4Ч

4Ч

Ю

УЪ а л

ФЪ

4Ч ь

Ф о

4Ч

Ф

D еч о о о

4Ч о

Ю

Ю о

4Ч

D о

Ф о о п о о

СаС

4 Ъ

С0

Ю л

° Ф

4 \

A о

4Ч

° 0

Ф о

Ch

Cl е

an

4Ф

Ch Ф

4Ч

О в о

4Ч

4Ч о

Ф

Са4

Ю

Ф ь

44Ъ ь

Ю

Ф о

4Ч

Ю

В

Ф

Ф

Ю

Ю о

44Ъ

4 Ъ

Ю О

°

4Ф о о О о

Ю (Ю 1

0О

D ь

4Ч

1447925

° ° 4 Ф o

СЧ

g.в е g cn о

ФЧ

+ е а

° л мъ «С

sh ю в a e

М ® R

° @ сО л л со

sn sn

00 .Ф МЪ л л л а «Ъ Е

° ек е» о ti л A е gi

4Ч е» л л Ф

° ф л л

Ю Ю

° е» 4 м

ФЬ е

Ф

МЪ е

«с

Фч 0О л

«с «ъ . ° а сп о

cv «c о л ч о с о о с о о с с

3 3

o e o с

° ° М ЧЭ л ° л л а

an cn л Фч o л л Фь

° Ф;Ф

Ci л

Оъ

° n О

«с

° ф Ю е л«

° л л л о е а «ъ аЧ ° e ° о е л л

CO Ф м т

«Ъ л Ф

° э I

«Ъ л 40 Ф

g cn

Ю

«с

МЪ

В3 еС. «Ъ Е «Ъ О Л аэ да as

В е

МЪ

cc g

4 о CV

С \ с

CO

° О е о.о о о о. о с е 3 8 8 8 8 3 а Ъ Е а е е cn cn cn cn

О Е «Ъ «Ъ «Ъ В О ао л л ф а л . c, э м м

«Ъ В Е СЧ.

Ф iО ю ФО со ав. м в о, а «1

Я

Е «Ъ Е »- Л

cn In q л ю e e

Таблица 3

1447925

Длина спирали, мм, при температурах еаливки, C

Вариант

- состава стали

1560 1580

1600

1540 рина

Известная 1

243

10 4Я) 510 552

575

Предла-. гаемая

622

275

282

635

672

305

698

332

683

317

646

280

585

688

625 660

323

Составитель С.Деркачева

Редактор M.Håäîëóêåíêî Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Тирах 595

Заказ 6813/32

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул . Проектная, 4

496 546 604

515 566 610

570 612 645

604 646 672

580 628 659

540 580 625

Длина прутка, мм, на пробе

Нехенд зи»СамаГлубина

ЗОНЫ С твердостью HRC

30 в мм от закаливаемого торца (образцы Дхомини)