Сталь колесная

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении колес экскаваторов и тележек. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, ванадий, кальций, алюминий, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,38-0,45, кремний 0,17-0,40, марганец 0,60-1,10, никель 0,20-0,40, хром 1,00-1,30, молибден 0,25-0,35, ванадий 0,05-0,10, кальций 0,030, алюминий 0,015-0,050, железо и примеси - остальное. Повышаются характеристики сопротивления хрупким разрушениям, прочность и хладостойкость. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть применено для изготовления колес экскаваторов, тележек.

Известна конструкционная среднелегированная сталь марки 35ХМЛ (ГОСТ 977-75) следующего состава, мас.%:

Углерод	0,30-0,40
Кремний	0,20-0,40
Марганец	0,40-0,80
Хром	0,8-1,10
Молибден	0,20-0,30
Фосфор	не более 0,040
Сера	не более 0,040
Железо и примеси	остальное

Данная сталь после закалки и отпуска обеспечивает заданный уровень прочности в сечении до 50 мм.

Самой близкой по составу, принятой в качестве прототипа, является сталь марки 35ХМФЛ (ГОСТ 977-75), применяемая в общем машиностроении следующего состава, мас.%:

Углерод	0,30-0,40
Кремний	0,20-0,40
Марганец	0,40-0,90
Фосфор	0,040
Сера	0,040
Хром	0,80-1,2
Медь	≤0,30
Молибден	0,08-0,12
Железо и примеси	остальное

Данная сталь не обеспечивает заданного уровня работоспособности из-за хрупкого разрушения в процессе эксплуатации.

Задачей изобретения является обеспечение высоких характеристик сопротивления хрупким разрушениям, увеличение прочности стали и за счет измельчения зерна улучшение ее хладостойкости.

Решение данной задачи достигается тем, что в сталь, содержащую С, Si, Mn, Cr, Мо, вводят дополнительно Ni, V, Са, Al, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод	0,38-0,45
Кремний	0,17-0,40
Марганец	0,60-1,10
Никель	0,20-0,40
Хром	1,00-1,30
Молибден	0,25-0,35
Ванадий	0,05-0,10
Кальций	0,030
Алюминий	0,015-0,050
Железо и примеси	остальное

Выбор элементов для легирования выбранной марки стали определялся требуемыми свойствами и стоимостью.

Углерод в стали в количестве С=0,38-0,45% выбран с целью обеспечения высокой пластичности, снижения хрупкости околошовной зоны и исключения вероятности образования холодных трещин.

Марганец в стали в количестве Mn=0,60-1,10% выбран из условия обеспечения полной раскисленности стали, повышения прокаливаемости и снижения температуры порога хладноломкости.

Никель в стали в количестве Ni=0,20-0,40% обеспечивает повышение пластичности, вязкости и хладостойкости стали.

Кремний в стали в количестве Si=0,17-0,40% является активным раскислителем стали и понижает чувствительность к перегреву.

Молибден в стали в количестве 0,25-0,35% обеспечивает повышение ударной вязкости и уменьшает чувствительность к отпускной хрупкости.

Алюминий в стали в количестве Al=0,015-0,050% обеспечивает полную раскисленность стали и способствует получению мелкозернистой структуры.

Пример.

Известные и предлагаемые составы сталей выплавлялись в индукционных печах ИСТ-16 и разливались в изложницы по 50 кг.

В табл.1 приведены химические составы предлагаемой стали и известных, а также данные по работе удара (KV) при t=-50°С для основного металла.

Представленные данные показывают, что введение в состав стали новых компонентов совместно с компонентами известного состава позволяет повысить низкотемпературную работу удара стали.

Таблица 1
	Содержание химических элементов, %		δ0,2
С	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	V	Са	Al	Cu
Известная	0,30	0,20	0,40	0,035	0,03	0,1	0,90	0,15	-	-	-	0,1	29	495
Предлагаемая 1	0,37	0,16	0,59	-	-	0,19	0,95	0,24	0,04	0,01	0,01	-	30	495
Предлагаемая 2	0,38	0,17	0,60	-	-	0,20	1,00	0,25	0,05	0,02	0,015	-	48	640
Предлагаемая 3	0,41	0,29	0,85	-	-	0,30	1,15	0,30	0,08	0,025	0,030	-	54	630
Предлагаемая 4	0,45	0,40	1,10	-	-	0,40	1,30	0,35	0,10	0,030	0,050	-	62	650
Предлагаемая 5	0,46	0,41	1,11	-	-	0,41	1,31	0,36	0,11	0,031	0,051	-	35	520

Колесная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, железо и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит никель, ванадий, кальций, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	0,38-0,45
кремний	0,17-0,40
марганец	0,60-1,10
никель	0,20-0,40
хром	1,00-1,30
молибден	0,25-0,35
ванадий	0,05-0,10
кальций	0,030
алюминий	0,015-0,050
железо и примеси	остальное