Колесная сталь

 

Союз Советским

Сощиааистичесиии

Республик (Ьт) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) Заявлено ОЕО278 (21) 2578547/22-02 с присоединением заявки ¹ (53)М. Кл.

С 22 С 38/14

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150779. Бюллетень №26 (-1З) ПЖ 669. 782

74 296-194 (088.8) Дата опубликования описания 18.07.79

И.Г.Узлов, Т.В.Ларин, Н.A.Ôoìèí, И.Я.Винокуров, В.М.Баранов, Н.Г.Мирошниченко, N.Â.Êóçüìè÷eâ, Н.И.Исаев и В.Н.Третьяков (72.) Авторы изобретения

Институт черной металлургии, Нижнетагильский ордена Ленина металлургический комбинат им. В.И.Ленина и Всесоюзный ордена

Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (54} КОЛЕСНАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии чернью металлов и предназначено для изготовления железнодорожных цельнокатаных колес и бандажей с повышенной усталостной прочностью их элементов.

Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической аущности и достигаемому эффекту является колесная сталь, содержащая, вес.3:

Углерод 0,35-0,7

Марганец 0,5 -1,2

Кремний 0,2 -0,6

Ванадий 0,08-0,2

Медь 0,3 — 0,5

Железо Остальное (1) .

Эта сталь обеспечивает высокую прочность, износостойкость„ достаточную температуру хрупкого разрушения.

Однако она имеет недостаточный уровень усталостной прочности. В значительной мере проявляется у этой стали склонность к образованию повреждений теплового характера при цикличес-25 ком температурном воздействии на поверхностньте слои металла. Указанное воздействие имеет место при циклическом или длительном торможении. При этом на поверхности катания образуются термические трещины или участки, претерпевшие структурные превращения(белый слой. ). Нри дальнейшей эксплуатации белый слой из-за низкой вязкости и прочности растрескивается и выкрашивается.

Целью изобретения является повышение усталостной прочности и термической стойкости стали.

Цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец и железо, дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.В:

Углерод 0,35-0,70

Кремний Оу20-0,60

Марганец 0,50-1,20

Цирконий 0,05-0,15

Железо Остальное, В качестве примесей сталь может содержать фосФор не более 0,035% и серу не более 0,040%.

Цирконий сохраняет ace свойства, придаваемые стали ванадием и медью, кроме того, его применение позволяет уменьшить количество продуктов раскисления в стали, обеспечивая тем самым более высокую чистоту стали по

;неметаллическим включениям. Это свойство циркония в конечном чтоге приво5 100-110 5,5-6,5 3,0-4,0 36 1400

7 100-103 5,8-6,9 3,3-4,2 37,5 1800

Известная сталь

Предлагаемая сталь

Предлагаемая сталь при оптимальном составе

5 104-107 5,5-6,5 3,0-4,0 40 5 1600

Предлагаемая сталь на верхнем пределе содержания элементов

4 107- 110 4,2-5,3 2,6-3,7 41,5

1500

Т а б л и ц а 2

Состав на нижнем пределе содержания элементов

0,05 Остальное 0,35

0,20

0,50

Оптимальный состав

0,09 Остальное

1,01

0,49

Состав на верхнем пределе содержания элементов

0,15 Остальное

0,70 0,60

1,20

3 67366 дит к повыаению усталостной прочности стали. —--В процессе. интенсивного нагрева поверхности катания колеса за счет тепла торможения отдельные участки металла разогреваются до температур выше критических точек стали; при 5 последующем их охлаждении наблюдается образование белого слоя, имеющего весьма низкую вязкость и высокий уровень остаточных напряжений, что способствует появлению выщербин 30 при дальнейшей эксплуатации. При" циклическом приложении тепловой нагрузки меньшей интенсивности, т.е. при нагреве даже ниже критических точек стали, образуются трещййы терми- 5 ческой усталости.

Свойство цирконий повышать теплостойкость стали влечет за собой уменьшение склонности стали к повреждениям указанного характера. Кроме того, введение в сталь цирконий повышает ее стойкость-против окисления, в результате чего возрастает стой кость к окислительному износу.

Данная сталь может быть получена в мартеновской печи или электропечи; цирконий может быть введен в ковш в виде силикоциркония (Ферросиликоцирконий). Введение циркония менее

0,053 не оказывает существенного влияния на повышение усталостной прочности и на уменьшение склонности к повреждениям теплового характера.

Добавка его более 0,15% дополнительноге существенного эФФекта не дает и нецелесообразна по экономическим причинам, Бз предложенной стали были изготовлены опытные колеса, свойства которых приведены в табл. 1.

Составы предлагаемой стали приведены в табл..2.»

Как видно из таблиц„ свойства . предлагаемой стали по сравнению с известной сохраняются постоянными, в то время как усталостная прочность повышается на 12,5%, а термостойкость - на 14%.

Таблица 1

673665

Составитель С.Деркачева

Редактор Н.Корченко Техред „.М. Петко Корректор О.Ковинская

Заказ 4019/26 Тираж 726 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород,ул.Проектная,4

Формула изобретения

Колесная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец и железо, отличающаяся тем, что,с целью повышения усталостной прочности и термической стойкости, она дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод 0,35-0,70

Кремний 0,20-0,60 .

Марганец 0 50-1,20

Цирконий 0,05-0,15

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 451785, кл. С 22 С 38/16, 1973.