Литой корпус сцепки железнодорожного подвижного состава

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. Корпус изготовлен из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,25 до 0,30, кремний от 0,15 до 0,40, марганец от 1,00 до 1,25, сера не более 0,025, фосфор не более 0,025, хром от 0,40 до 0,60, никель от 0,40 до 0,70, медь не более 0,30, молибден от 0,20 до 0,30, ванадий не более 0,04, алюминий от 0,02 до 0,06, остальное – железо. После термической обработки, включающей в себя закалку с температуры в диапазоне 890-940°С с последующим высоким отпуском при температуре в диапазоне 620-700°С, корпус имеет ударную вязкость при температуре минус 40°С не менее 27 Дж, предел текучести не менее 700 МПа, временное сопротивление не менее 840 МПа, относительное удлинение не менее 14%, относительное сужение не менее 30% и твёрдость от 241 до 311 HB. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления литых корпусов сцепок железнодорожного подвижного состава из легированной стали класса Е, отвечающей требованиям спецификации М-201 стандарта AAR (Ассоциации Американских Железных Дорог).

Согласно требованиям спецификации М-201 стандарта AAR, сталь класса Е имеет следующий химический состав с верхними границами диапазонов значений, мас.%: C ≤ 0,32; Si ≤ 1,50; Mn ≤ 1,85; S ≤ 0,040; P ≤ 0,040. Содержание других элементов производители задают, исходя из требуемых механических свойств изготавливаемых литых деталей. Углеродный эквивалент (СЕ) каждой конкретной плавки по результатам анализа ковшевой пробы стали класса Е рассчитывают по формуле:

СЕ = C + (Mn + Si)/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 ≤ 0,88.

Известен литой корпус сцепки, включающий в себя соединительную голову для размещения механизма сцепления и хвостовик, присоединяющий соединительную голову к железнодорожному вагону, на котором установлена соединительная голова, при этом корпус сцепки изготовлен из стали, предназначенной для изготовления деталей железнодорожного подвижного состава (см. US4595109A, 1986-06-17).

Техническая проблема, которая не решается известным техническим решением, заключается в том, что литые корпуса сцепок, являющиеся массивными деталями с толстыми стенками, имеют недостаточно высокий уровень прочности. Обусловлена указанная техническая проблема изготовлением корпусов литых сцепок из известной стали и выполнением известных операций термической обработки (закалки с отпуском). К упомянутым массивным деталям относятся крупногабаритные детали или детали с толстыми стенками, какими являются литые корпуса сцепных устройств железнодорожного подвижного состава.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении прочности литого корпуса сцепки, изготовленного из стали класса Е и подвергнутого термической обработке, при обеспечении характеристик пластичности (относительное удлинение и сужение) и вязкости (работа удара), требуемых стандартом AAR.

Достигается указанный технический результат за счёт того, что литой корпус сцепки железнодорожного подвижного состава, изготовленный из стали и включающий в себя голову для размещения механизма сцепления и хвостовик для присоединения головы к железнодорожному вагону, согласно изобретению, изготовлен из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,25 до 0,30, кремний от 0,15 до 0,40, марганец от 1,00 до 1,25, сера не более 0,025, фосфор не более 0,025, хром от 0,40 до 0,60, никель от 0,40 до 0,70, медь не более 0,30, молибден от 0,20 до 0,30, ванадий не более 0,04, алюминий Al от 0,02 до 0,06, при этом после термической обработки, включающей в себя закалку с температуры в диапазоне 890-940 °С с последующим высоким отпуском при температуре в диапазоне 620-700°С, он имеет ударную вязкость при температуре минус 40°С не менее 27 Дж, предел текучести не менее 700 МПа, временное сопротивление не менее 840 МПа, относительное удлинение не менее 14%, относительное сужение не менее 30% и твёрдость от 241 до 311 HB.

При этом литой корпус сцепки изготовлен из стали, химический состав которой по результатам анализа ковшевой пробы удовлетворяет условию:

C + (Mn + Si)/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 ≤ 0,88,

где C, Mn, Si, Cr, Mo, V, Ni, Cu означает содержание углерода, марганца, кремния, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди в процентах по массе.

Количественное содержание указанных легирующих элементов и их соотношение выбраны таким образом, чтобы после объёмной закалки с отпуском предлагаемая сталь обеспечивала более высокий по сравнению с требуемым стандартом AAR уровень прочностных механических характеристик корпуса сцепки, поглощающего аппарата и других деталей сцепных устройств железнодорожного подвижного состава.

Увеличение содержания хрома, никеля и молибдена, а также введение ванадия увеличивает устойчивость аустенита, что приводит к увеличению прокаливаемости стали (образованию структуры закалки на большей глубине относительно поверхности детали). Более глубокое проникновение структуры закалки (мартенсита) в тело детали позволяет получить после отпуска более высокую прочность.

Как правило, при увеличении прочности снижается пластичность и вязкость. Для того, чтобы компенсировать это снижение, предусмотрено снижение содержания углерода, ужесточение требований к вредным примесям и увеличение содержания хрома, никеля и молибдена относительно наиболее близкого аналога, что способствует увеличению характеристик пластичности (относительное удлинение и сужение) и вязкости (работа удара) стали.

Термическая обработка включает в себя закалку с температуры в диапазоне 890-940 °С и последующий высокий отпуск при температуре в диапазоне 620-700°С.

В результате изготовления из предлагаемого химического состава стали и применения указанных режимов термической обработки литой корпус сцепки приобретает механические характеристики, представленные в таблице.

Таблица

Сталь класса Е Предел текучести, МПа Временное сопротивление, МПа Относительное удлинение, % Относительное сужение, % KV-40, Дж Твёрдость, HB
Сталь по стандарту AAR ≥ 690 ≥ 830 ≥ 14 ≥ 30 ≥ 27 241-311
Предлагаемая сталь ≥ 700 ≥ 840 ≥ 14 ≥ 30 ≥ 27 241-311

Как видно из таблицы, предлагаемые химический состав легированной стали класса Е и режимы термической обработки позволяют обеспечить литому корпусу сцепки железнодорожного подвижного состава запас прочностных характеристик, превышающий минимальные требования спецификации М-201 стандарта AAR.

1. Литой корпус сцепки железнодорожного подвижного состава, изготовленный из стали и включающий в себя голову для размещения механизма сцепления и хвостовик для присоединения головы к железнодорожному вагону, отличающийся тем, что он изготовлен из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,25 до 0,30, кремний от 0,15 до 0,40, марганец от 1,00 до 1,25, сера не более 0,025, фосфор не более 0,025, хром от 0,40 до 0,60, никель от 0,40 до 0,70, медь не более 0,30, молибден от 0,20 до 0,30, ванадий не более 0,04, алюминий от 0,02 до 0,06, при этом после термической обработки, включающей в себя закалку с температуры в диапазоне 890-940°С с последующим высоким отпуском при температуре в диапазоне 620-700°С, он имеет ударную вязкость при температуре минус 40°С не менее 27 Дж, предел текучести не менее 700 МПа, временное сопротивление не менее 840 МПа, относительное удлинение не менее 14%, относительное сужение не менее 30% и твёрдость от 241 до 311 HB.

2. Литой корпус сцепки по п.1, отличающийся тем, что он изготовлен из стали, химический состав которой по результатам анализа ковшевой пробы удовлетворяет условию:

C + (Mn + Si)/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 ≤ 0,88,

где C, Mn, Si, Cr, Mo, V, Ni, Cu означает содержание углерода, марганца, кремния, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди в процентах по массе.



 

Похожие патенты:

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.

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.
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.

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.
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.

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%.

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.

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.

Изобретение относится к оснастке для литья пластмасс под давлением, а также к поковкам большого размера, сформированным из низкоуглеродистой стали для литейных форм, имеющей значительно улучшенную закалку и свойства закаливаемости в больших сечениях. Способ включает в себя следующие этапы: формирование расплава стали, имеющего не все компоненты сплава, в нагревательном устройстве; помещение указанного расплава в резервуар для формирования плавки; нагрев и дальнейшее сплавление компонентов сплава в соответствии с составом и рафинирование указанной плавки путем перемешивания, продувкой аргоном, магнитного перемешивания или какого-либо другого способа перемешивания; вакуумная дегазация, разливка металла и литье указанной плавки для формирования слитков при помощи сифонной разливки; переплав указанных слитков; горячая обработка указанных слитков для формирования блоков форм и матриц для литья, имеющих сечения длиной 20 дюймов и более, при этом указанные блоки форм и матриц для литья имеют определенный состав; термическая обработка указанных блоков форм и матриц для литья путем закалки и отпуска; формирование оснастки для литья пластмасс под давлением из указанных блоков, подвергнутых закалке и отпуску.

Изобретение относится к насосам возвратно-поступательного действия. Насос возвратно-поступательного действия может содержать приводную часть и напорную часть, функционально соединенную с приводной частью.

Группа изобретений относится к вагоностроительной промышленности, в частности к термической обработке корпуса автосцепки. Способ упрочнения корпуса автосцепки включает его закалку посредством индукционного нагрева с последующим охлаждением водой, причем закалке подвергают частично хвостовую часть корпуса автосцепки, включающую в себя внешнюю верхнюю поверхность, взаимодействующую с тяговым хомутом, торцевую цилиндрическую поверхность и внутреннюю поверхность отверстия под клин тягового хомута, при этом закалка проводится непрерывно-последовательным методом посредством индуктора-спрейера, двигающегося со скоростью от 1,5 до 5 мм/с, причем на этапе закалки поддерживают постоянными силу тока от 2,5 до 3,5 кА, мощность тока от 35 до 60 кВт, частоту тока от 5 до 20 кГц и зазор от 1 до 5 мм между каждой упомянутой выше поверхностью и индуктором-спрейером, этап охлаждения осуществляют водой температурой от 15 до 30°С через отверстия в индукторе-спрейере при расходе воды от 15 до 50 л/мин, а после этапа закалки проводят этап низкотемпературного отпуска корпуса автосцепки при температуре от 200 до 300°С в течение 3-5 часов.
Наркология
Наверх