Углеродистая кремнийсодержащая пружинно-рессорная сталь для железнодорожного крепежа


 


Владельцы патента RU 2406779:

Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству проката для пружинно-рессорных сталей, используемых для железнодорожного крепежа. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, никель, медь, алюминий, кальций и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод от 0,37 до менее 0,4, марганец 0,50-0,80, кремний 1,50-1,80, фосфор не более 0,030, сера не более 0,030, хром не более 0,30, никель не более 0,30, медь не более 0,30, алюминий 0,005-0,05, кальций 0,0001-0,005, железо остальное. Сталь имеет в микроструктуре величину действительного зерна 6-8 номера. Сталь обладает требуемыми уровнями твердости, пластичности и структурой.

 

Изобретение относится к металлургии стали, а именно к пружинно-рессорным сталям, и может быть использовано при производстве проката для изготовления железнодорожного крепежа.

Стали с повышенным содержанием кремния обладают повышенными прочностными характеристиками и пределом упругости, довольно устойчивы против роста зерна, что позволяет использовать их в условиях повышенных нагрузок (например, для изготовления пружин и шайб машин и механизмов, применяемых в закаленном и отпущенном состоянии). Особенности сталей описаны, например, в справочнике В.Н.Журавлева и О.Н.Николаевой «Машиностроительные стали», изд. 3-е, М.: Машиностроение, 1981, с.153-155.

Известна сталь (см. SU №2203341, кл. С22С 38/42, опубл. 27.04.2003), которая содержит углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, медь, алюминий, железо и характеризуется содержанием указанных компонентов в соотношении, мас.%:

Углерод 0,35…0,45
Марганец 0,65…0,90
Кремний 1,50…1,70
Фосфор Не более 0,030
Сера Не более 0,030
Хром Не более 0,30
Никель Не более 0,30
Медь Не более 0,30
Алюминий Не более 0,030
Железо Остальное

Известная сталь не гарантирует получения требуемой пластичности при сохранении твердости, что ухудшает потребительские свойства стали.

Из уровня техники (см. JP 2003-105485 А, С22С 38/58, 09.04.2003, реферат, формула) известна углеродистая кремнийсодержащая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, никель, медь, алюминий, кальций и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,4…0,9
Марганец 0,1…2,0
Кремний 0,5…3,0
Фосфор ≤0,02
Сера ≤0,02
Хром 0,05…3,0
Никель 0,05…5,0
Медь 0,05…2,0
Алюминий 0,005…0,1
Кальций 0,0001…0,01
Железо Остальное

Недостатком этой стали является значительная химическая неоднородность по содержанию углерода, марганца и кремния из-за ликвации, что вызывает необходимость повышения температур закалки и приводит к значительным колебаниям прокаливаемости.

Ожидаемый технический результат - получение круглого проката для изготовления из него жележнодорожного крепежа, соответствующего требуемому уровню по твердости, пластичности, структуре.

Для решения этой задачи углеродистая кремнийсодержащая пружинно-рессорная сталь для железнодорожного крепежа, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, никель, медь, алюминий, кальций и железо, отличается тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Углерод От 0,37 до менее 0,4
Марганец 0,50…0,80
Кремний 1,50…1,80
Фосфор Не более 0,030
Сера Не более 0,030
Хром Не более 0,30
Никель Не более 0,30
Медь Не более 0,30
Алюминий 0,005…0,05
Кальций 0,0001…0,005
Железо Остальное

и имеет в микроструктуре величину действительного зерна 6-8 номера

Все вышеуказанные пределы содержания компонентов в предлагаемой стали получены в результате обработки опытных данных.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации содержания в стали с повышенным содержанием кремния отдельных ее компонентов. В результате этого повышаются пластические свойства стали при сохранении требуемой твердости, что особенно важно при ее последующей переработке.

Содержание кальция в металле в заданном диапазоне позволяет существенно увеличить количество центров кристаллизации, что при изготовлении железнодорожного крепежа позволяет получить величину действительного зерна 6-8 номера в микроструктуре и обеспечить требуемые пластические свойства готового проката.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществили при производстве стали 40С2А в электросталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорского металлургического комбината» с последующей ее прокаткой на стане 170. Результаты опытов оценивали по результатам механических испытаний круглого проката.

Наилучшие результаты (выход годного проката в пределах 97,5-99,8) при заданной величине твердости получены при использовании предлагаемой стали. Отклонения от требуемого химического состава и неполучение оптимальной микроструктуры приводили к получению брака по механическим свойствам.

Так, при содержании в стали (мас.%) Al<0,005 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), С<0,37, Mn<0,50, Si<1,50 и Са<0,0001 (при том же условии) не удалось получить требуемую пластичность у 2,5-7,5% круглого проката. При содержании в стали (мас.%) Al>0,05 (но при рекомендуемом содержании остальных элементов), С>0,45, Mn>0,80, Si>1,80 и Са>0,005, а также повышенном содержании S, Р, Cr, Ni и Cu (соответственно больше 0,030, 0,030, 0,30, 0,30 и 0,30) недостаточные пластические свойства не позволили получить круглый прокат с заданными свойствами из-за загрязненности проката неметаллическими включениями.

При получении же проката из стали, химический состав которой имел хотя бы один компонент с отличной (от заявляемой) величиной, отсортировка готового проката по недопустимым отклонениям от заданной нормы прокаливаемости составляла не менее 0,2-2,5%, причем в ряде случаев пластичность была неудовлетворительной.

Сравнительные испытания стали 40С2А, выбранной в качестве ближайшего аналога, привели к отсортировке по вышеназванной причине от 4-8% готового проката. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для выполнения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Внедрение предлагаемого изобретения при производстве кремний, содержащей стали позволит повысить прибыль от реализации проката с улучшенными потребительскими свойствами не менее чем на 2,5%.

Пример конкретного выполнения.

Круглая, диаметром 11 мм, углеродистая кремнийсодержащая пружинно-рессорная сталь для железнодорожного крепежа содержит, мас.%:

С=0,39; Si=1,62; Mn=0,71; S=0,006; P=0,009; Cr=0,05; Ni=0,064; Cu=0,12; Al=0,006; Ca=0,0021, остальное - железо, в микроструктуре получили величину действительного зерна 6 номера.

Углеродистая кремнийсодержащая пружинно-рессорная сталь для железнодорожного крепежа, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, хром, никель, медь, алюминий, кальций и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углерод от 0,37 до менее 0,4
марганец 0,50-0,80
кремний 1,50-1,80
фосфор не более 0,030
сера не более 0,030
хром не более 0,30
никель не более 0,30
медь не более 0,30
алюминий 0,005-0,05
кальций 0,0001-0,005
железо остальное,

и имеет в микроструктуре величину действительного зерна 6-8 номера.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству проката круглого поперечного сечения из стали, используемого для холодной осадки. .

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к производству конструкционных сталей высокой прочности улучшенной свариваемости для применения в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, транспортном и тяжелом машиностроении, мостостроении и др.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству аустенитной стали, используемой для изготовления изделий для надземного или подземного строительства.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам дисперсионно-твердеющей мартенситной стали, предназначенной для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству штрипсовой стали для магистральных трубопроводов диаметром до 1420 мм, толщиной не менее 20 мм и не более 40 мм.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к холоднокатаной листовой стали для штамповки и холодной формовки. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии производства холоднокатаной тонкой полосы для глубокой штамповки. .
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, в частности к пружинно-рессорным сталям, и может быть использовано для изготовления крупных высоконагруженных пружин, подверженных высоким нагрузкам, в частности, для изготовления винтовых пружин подвижного состава железнодорожного транспорта с диаметром прутка 17-23.
Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, в частности к пружинно-рессорным сталям, и может быть использовано для изготовления крупных высоконагруженных пружин, подверженных высоким нагрузкам, в частности, для изготовления винтовых пружин подвижного состава железнодорожного транспорта с диаметром прутка 27-33 мм.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству составов сталей и изделий, выполненных из них, и может быть использовано при производстве деталей автомобилей, сельскохозяйственных машин, химического оборудования способом холодной деформации.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству углеродистых и низколегированных сталей для изготовления электросварных труб, используемых для строительства трубопроводов, транспортирующих агрессивные в коррозионном отношении жидкости, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводород, углекислый газ, механические примеси и другие компоненты

Сталь // 2439190
Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированной стали, используемой для изготовления деталей атомного и гидротурбинного оборудования, работающего при температурах от минус 30 до 350°С

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства горячеоцинкованной полосы повышенной прочности, предназначенной для изготовления деталей автомобиля методом штамповки
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сортовой углеродистой стали

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных листов для изготовления труб большого диаметра, применяемых в магистральных газопроводах

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных листов толщиной 20-23 мм класса прочности К60, предназначенных для изготовления труб для магистральных газопроводов
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству трубной заготовки диаметром от 90 до 110 мм
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству холоднокатаных и горячеоцинкованных стальных полос, обладающих эффектом упрочнения при сушке лакокрасочного покрытия на штампованном изделии (ВН-эффектом)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве широких горячекатаных листов для изготовления труб магистральных газопроводов
Наверх