Сталь для изготовления литых деталей железнодорожного подвижного состава и литой корпус сцепки из стали

Авторы патента:

C21D9/00 - Термообработка, например отжиг, закалка, отпуск, специальных изделий; печи для этого (печи вообще F27)

Владельцы патента RU 2762502:

Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к литому корпусу сцепки железнодорожного подвижного состава, изготовленному из стали и включающему в себя хвостовик и голову для размещения механизма сцепления. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,17 до 0,25, марганец от 1,10 до 1,40, кремний от 0,30 до 0,50, хром не более 0,30, никель не более 0,30, медь не более 0,30, алюминий от 0,02 до 0,06, сера не более 0,04, фосфор не более 0,04, ванадий от 0,01 до менее 0,03, железо – остальное. После термической обработки, включающей в себя закалку в воду с последующим высоким отпуском, корпус сцепки содержит равномерно распределённые в объёме стали карбонитриды ванадия размером не более 100 нм. Обеспечивается повышение стабильности механических свойств стали и повышение эксплуатационной надёжности литого корпуса сцепки. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления литых корпусов сцепок железнодорожного подвижного состава из низкоуглеродистой микролегированной стали.

Известен литой корпус сцепки, включающий в себя хвостовик и голову для размещения механизма сцепления, изготовленный из стали марки 20ГЛ, предназначенной для изготовления корпусов автосцепок железнодорожного подвижного состава и содержащей следующие компоненты, мас. %: углерод 0,17-0,25, марганец 1,10-1,40, кремний 0,30-0,50, хром не более 0,30, никель не более 0,30, медь не более 0,30 (см. ГОСТ 22703-2012 «Детали литые сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия». Москва, Стандартинформ, введён в действие с 1 марта 2013 г.).

После окончательной термической обработки механические свойства корпуса сцепки имеют значения не менее следующих значений: предел текучести от 450 до 500 МПа, временное сопротивление 560 МПа, относительное удлинение 15 %, относительное сужение 30 %, ударная вязкость KCV-60°С 15 Дж/см².

Технической проблемой, которая не решается известным техническим решением, является недостаточная надёжность корпусов сцепок, изготавливаемых из стали.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эксплуатационной надёжности литого корпуса сцепки железнодорожного подвижного состава за счёт повышения стабильности механических свойств стали.

Достигается указанный технический результат за счёт того, что литой корпус сцепки железнодорожного подвижного состава, изготовленный из стали и включающий в себя хвостовик и голову для размещения механизма сцепления, согласно изобретению, изготовлен из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,17 до 0,25, марганец от 1,10 до 1,40, кремний от 0,30 до 0,50, хром не более 0,30, никель не более 0,30, медь не более 0,30, алюминий от 0,02 до 0,06, сера не более 0,04, фосфор не более 0,04, ванадий от 0,01 до менее 0,03, железо – остальное, при этом после термической обработки, включающей в себя закалку в воду с последующим высоким отпуском, он содержит равномерно распределённые в объёме стали карбонитриды ванадия размером не более 100 нм.

В частных случаях реализации литой корпус сцепки имеет следующие минимальные значения механических свойств: предел текучести 460 МПа, временное сопротивление 620 МПа, относительное удлинение 15 %, относительное сужение 30 %, ударная вязкость KCV-60°С 15 Дж/см².

В частных случаях реализации литой корпус сцепки имеет следующие средние значения механических свойств: предел текучести 519 МПа, временное сопротивление 696 МПа, относительное удлинение 15 %, относительное сужение 34 %, ударная вязкость KCV-60°С 36 Дж/см².

Количественное содержание ванадия в стали выбрано таким образом, чтобы после его введения сталь для изготовления литых корпусов сцепок содержала в своём химическом составе ванадия менее, чем нижнее граничное значение содержания ванадия в стали марки 20Г1ФЛ, составляющее 0,06 мас. %, с учётом допускаемого отклонения, составляющего ±0,03%. Таким образом, в составе стали для изготовления корпусов сцепок железнодорожного подвижного состава ванадий содержится в количестве от 0,01 % и до менее 0,03 %, то есть, не включая верхнее граничное значение данного интервала. Допускаемые отклонения содержания остальных элементов в стали для изготовления корпусов сцепок приведены в ГОСТ 22703-2012. Введение в известную сталь марки 20Г1ФЛ микродобавки ванадия в предлагаемых количествах обеспечивает повышение стабильности механических свойств стали.

Помимо введения микродобавки ванадия в химический состав, механические свойства предлагаемой стали формируются также за счёт условий последующей термической обработки. Режимы термической обработки соответствуют указанным ранее стандартам. Так, литые корпуса сцепок должны быть подвергнуты закалке в воду и высокому отпуску.

Микродобавка ванадия в сталь 20ГЛ в указанных предлагаемых количествах и последующая соответствующая термическая обработка деталей обеспечивают формирование сложных карбонитридов ванадия конфигурации V (C, N), содержание ванадия в которых не менее 80 %. Данные карбонитриды имеют малый размер (до 100 нм) и равномерно распределены по объёму металла, что в совокупности обеспечивает повышение стабильности механических свойств стали и, в конечном счёте, оказывает упрочняющее действие на детали, изготавливаемые из стали соответствующего химического состава.

В рамках серийного производства выполнен сравнительный анализ плавок, включающий в себя более 2500 плавок для корпуса сцепки без микролегирования ванадием и с добавкой ванадия для изготовления корпуса сцепки с наименьшим количеством, составляющим 0,01 %, и наибольшим количеством, составляющим менее 0,03 %.

Сравнительные характеристики свойств сталей с ванадием и без ванадия представлены в таблице.

Таблица

Механические свойства стали с ванадием и без ванадия в корпусах сцепок

Механические свойства	Сталь	Свойства выборки
Размах выборки	Среднее значение	Стандартное отклонение
Предел текучести, МПа	С ванадием	200	519	29
Без ванадия	235	488	31
Временное сопротивление, МПа	С ванадием	180	696	27
Без ванадия	220	674	31
Относительное удлинение, %	С ванадием	15	15	2
Без ванадия	17	17	4
Относительное сужение, %	С ванадием	34	34	4
Без ванадия	35	36	5
Ударная вязкость, KCV-60°С, Дж/см²	С ванадием	59	36	7
Без ванадия	64	40	9

В сталях с добавкой ванадия происходит повышение предела текучести на 30-35 МПа, повышение временного сопротивления на 15-20 МПа при сохранении уровня пластических характеристик и ударной вязкости. При этом сокращается размах выборки и уменьшается стандартное отклонение механических свойств стали (предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость).

Сравнительные характеристики, представленные в таблице, показывают, что при введении в сталь 20ГЛ предлагаемого количества микродобавок ванадия и последующей термической обработке достигается повышение стабильности механических свойств стали. При этом обеспечивается повышение эксплуатационной надёжности литого корпуса сцепки железнодорожного подвижного состава. Указанное повышение надёжности обеспечивается за счёт общего повышения средних значений механических свойств, а также за счёт снижения разброса значений механических свойств, что означает сокращение объёма отбраковки отливок по причине несоответствия механических свойств и экономичность в связи с отсутствием необходимости проведения повторной термической обработки.

1. Литой корпус сцепки железнодорожного подвижного состава, изготовленный из стали и включающий в себя хвостовик и голову для размещения механизма сцепления, отличающийся тем, что он изготовлен из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,17 до 0,25, марганец от 1,10 до 1,40, кремний от 0,30 до 0,50, хром не более 0,30, никель не более 0,30, медь не более 0,30, алюминий от 0,02 до 0,06, сера не более 0,04, фосфор не более 0,04, ванадий от 0,01 до менее 0,03, железо – остальное, при этом после термической обработки, включающей в себя закалку в воду с последующим высоким отпуском, он содержит равномерно распределённые в объёме стали карбонитриды ванадия размером не более 100 нм.

2. Литой корпус сцепки по п. 1, отличающийся тем, что он имеет следующие минимальные значения механических свойств: предел текучести 460 МПа, временное сопротивление 620 МПа, относительное удлинение 15%, относительное сужение 30%, ударная вязкость KCV-60°С 15 Дж/см².

3. Литой корпус сцепки по п. 1, отличающийся тем, что он имеет следующие средние значения механических свойств: предел текучести 519 МПа, временное сопротивление 696 МПа, относительное удлинение 15%, относительное сужение 34%, ударная вязкость KCV-60°С 36 Дж/см².

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам коррозионностойкой стали, используемой для сварных конструкций, узлов и деталей, работающих при температуре от -20°С до 1100°С, в частности для труб теплообменного оборудования, эксплуатирующихся в агрессивных средах, аппаратуры, деталей, чехлов термопар, электродов искровых зажигательных свечей, теплообменников.

Литой корпус сцепки железнодорожного подвижного состава // 2755711

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей железнодорожного подвижного состава, в частности литых корпусов сцепок, из легированной стали класса Е, отвечающей требованиям спецификации М-201 стандарта AAR. Литой корпус сцепки включает в себя голову для размещения механизма сцепления и хвостовик для присоединения головы к железнодорожному вагону.

Стальной профиль, имеющий толщину, составляющую по меньшей мере 100 мм, и способ его изготовления // 2750752

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному профилю, включающему полку центральной части, соединенную с каждой стороны с бортовой частью толщиной по меньшей мере 100 мм, применяемому при изготовлении стоек для высотных зданий, большого пролета, переходных и поясных ферм, выносных опор и мостовых балок.

Стальная подложка с покрытием // 2747952

Изобретение относится к стальной подложке с нанесенным покрытием, используемой в сталелитейной промышленности. Подложка (5) имеет следующую композицию, мас.%: 0,31 ≤ C ≤ 1,2, 0,1 ≤ Si ≤ 1,7, 0,15 ≤ Mn ≤ 1,1, P ≤ 0,01, S ≤ 0,1, Cr ≤ 1,0, Ni ≤ 1,0, Mo ≤ 0,1, при необходимости один или несколько элементов из: Nb ≤ 0,05, B ≤ 0,003, Ti ≤ 0,06, Cu ≤ 0,1, Co ≤ 0,1, N ≤ 0,01 и V ≤ 0,05, остальное - железо и неизбежные примеси.

Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь // 2746599

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким сталям, и может быть использовано при производстве сосудов высокого давления, применяемых для хранения и перевозки сжатых газов в широком диапазоне температур, в том числе эксплуатируемых при температуре окружающей среды от минус 50°С до плюс 60°С.

Оцинкованный стальной лист с высокой свариваемостью при контактной точечной сварке // 2732714

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стального листа с покрытием из цинка или цинкового сплава, используемого в автомобильной промышленности. Холоднокатаный стальной лист, имеющий состав, содержащий в мас.%: 0,07≤C≤0,5, 0,3≤Mn≤5, 0,010≤Al≤1, 0,010≤Si≤2,45, 0,35≤(Si+Al)≤2,5, 0,001≤Cr≤1,0, 0,001≤Мо≤0,5, при необходимости 0,005≤Nb≤0,1, 0,005≤V≤0,2, 0,005≤Ti≤0,1, 0,0001≤B≤0,004, 0,001≤Cu≤0,5 и 0,001≤Ni≤1,0, остальное - железо и неизбежные примеси, в качестве которых состав содержит: S<0,003, Р<0,02 и N<0,008, нагревают до температуры T1, составляющей от 550°C до Ac1+50°C в зоне печи с атмосферой (A1), содержащей 2-15 об.% водорода (Н2) и остальное - азот и неизбежные примеси, таким образом, что железо не подвергается окислению.

Инструментальная сталь для горячей обработки // 2728149

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструментальной стали для горячей обработки. Сталь содержит, вес.%: C 0,27-0,38, Si 0,10-0,35, Mn 0,2-0,7, Cr 4,5-5,5, Mo 2,05-2,90, V 0,4-0,6, N 0,01-0,12, H ≤0,0004, S ≤0,0015, остальное - железо и примеси.

Листовой прокат, изготовленный из высокопрочной стали // 2726056

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листовому прокату толщиной до 50 мм из высокопрочной стали для судостроения, краностроения, транспортного и тяжелого машиностроения. Сталь содержит элементы при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,08-0,10, кремний 0,15-0,35, марганец 1,20-1,35, хром 0,80-1,00, никель 1,85-2,00, медь 0,40-0,50, молибден 0,25-0,35, ванадий 0,07-0,09, алюминий 0,018-0,05, кальций 0,0001-0,005, барий 0,0001-0,005, сера не более 0,005, фосфор не более 0,010, азот не более 0,007, олово не более 0,010, висмут не более 0,010, железо остальное, при этом величина углеродного эквивалента СЕТ, рассчитываемая по выражению СЕТ=С+(Mn+Мо)/10+(Cu+Cr)/20+Ni/40, составляет не более 0,40%.

Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь // 2724766

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, выплавляемым в вакуумно-индукционной печи с последующим электрошлаковым переплавом для введения азота под давлением, используемым для изготовления подшипников качения. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,30-0,35, азот 0,25-0,35, хром 13,50-15,50, никель 0,30-1,0, молибден 0,75-1,0, ванадий 0,2-0,3, кремний 0,5-1,0, марганец 0,2-0,5, лантан до 0,03, иттрий до 0,03, железо и примеси – остальное.

Высокопрочная дисперсионно-твердеющая азотосодержащая коррозионно-стойкая аустенитная сталь // 2704703

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным дисперсионно-твердеющим азотосодержащим коррозионно-стойким аустенитным сталям, используемым для изготовления высоконагруженных конструкций в машиностроении, судостроении, авиации и железнодорожном транспорте. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, ванадий, железо и примеси при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,03, кремний 0,20-0,40, марганец 0,50-1,00, хром 16,0-18,0, никель 11,0-13,0, азот 0,15-0,25, ванадий 0,8-1,2, железо и примеси – остальное.

Оборудование для охлаждения непрерывно движущейся стальной полосы и способ охлаждения непрерывно движущейся стальной полосы с использованием этого оборудования // 2759832

Изобретение относится к оборудованию для охлаждения непрерывно движущейся стальной полосы и к способу охлаждения стальной полосы. Оборудование содержит по меньшей мере один охлаждающий валок (1), имеющий ось (2) и расположенную на ней втулку (3), причем указанная втулка выполнена имеющей длину и диаметр и содержит в направлении изнутри наружу: внутренний цилиндр (4), множество магнитов (5) на периферии указанного внутреннего цилиндра (4), расположенных на по меньшей мере части длины внутреннего цилиндра (4), причем каждый магнит (5) имеет ширину, высоту и длину, систему (6) для охлаждения полосы (15), выполненную в виде металлического обода для охлаждения стальной полосы (15), окружающую по меньшей мере часть указанного множества магнитов (5), при этом обод выполнен с по меньшей мере двумя охлаждающими каналами (12) для протекания охлаждающего средства и со средствами (13) для нагнетания охлаждающего средства в указанные охлаждающие каналы (12).