CZ308108B6 - Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností - Google Patents
Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308108B6 CZ308108B6 CZ2018-364A CZ2018364A CZ308108B6 CZ 308108 B6 CZ308108 B6 CZ 308108B6 CZ 2018364 A CZ2018364 A CZ 2018364A CZ 308108 B6 CZ308108 B6 CZ 308108B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- weight
- steel
- fatigue
- contact
- bainitic
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000677 High-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností a obsahující C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, B, Nb, Al a Ti, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že ocel obsahuje:0,15 až 0,25 % hmotnostních C,1,3 až 1,8 % hmotnostních Si,1,7 až 2,2 % hmotnostních Mn,nejvýše 1,5 % hmotnostních Cr,nejvýše 1,5 % hmotnostních Ni,0,20 až 0,50 % hmotnostních Mo,a dále obsahuje následující prvky mající mikrolegující vlastnosti:0,001 až 0,005 % hmotnostních B,0,02 až 0,06 % hmotnostních Nb,nejvýše 0,04 % hmotnostních Al,nejvýše 0,04 % hmotnostních Ti,zbývající část až do 100 % hmotnostních je železo a nevyhnutelné nečistoty.
Description
Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností
Oblast techniky
Předkládaný vynález spadá do oblasti zpracování slitin železa a týká se bainitické oceli se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností, určené zejména pro kola kolejových vozidel.
Dosavadní stav techniky
Při provozu kolejových vozidel dochází v místě kontaktu kol a kolejnic ke komplexnímu zatížení materiálů, což způsobuje kombinaci jejich adhesivního, abrazivního a kontaktně-únavového opotřebení. Kritickým mezním stavem materiálu kol z hlediska bezpečnosti provozu je povrchová iniciace únavových trhlin, které jsou dále rozvíjeny do typických kontaktněúnavových vad pojezdových ploch. Další rozvoj těchto vad má za následek vydrolování materiálu z povrchu. Ve větším rozsahu poškození materiálu dochází k příčném větvení povrchově iniciovaných trhlin, následnému radiálnímu rozvoji těchto trhlin a limitně k provozním lomům kol. Potlačení iniciace povrchových trhlin, respektive zpomalení jejich dalšího rozvoje, je proto zásadní otázkou bezpečnosti použitého materiálu v daných provozních podmínkách. Stávající standardizované materiály kol jsou kategorizovány podle statické pevnosti, garantované tažnosti a rázové houževnatosti, přičemž statická pevnost se zvyšuje s rostoucím obsahem uhlíku, a to kupříkladu od 0,48 % C u oceli Bis pevností v rozmezí 600 až 720 MPa do 0,65 % C u oceli B6 s pevností v rozmezí 920 až 1050 MPa. Jedná se o oceli s limitovaným obsahem legujících prvků, například pro variantu s nejvyšší pevností R8T je maximální obsah uhlíku 0,6 %, manganu 0,80 %, křemíku 0,40 % a součet obsahů chrómu, molybdenu a niklu je nejvýše 0,5 %. Všechny pevnostní varianty představují oceli s perlitickou mikrostrukturou, s různým podílem proeutektoidního feritu podle pevnostní kategorie. Zvyšování kontaktně-únavové odolnosti je dosahováno mikrolegováním, nebo tepelným zpracováním pro snížení mezilamelámí vzdálenosti perlitu, které vede ke zvýšení meze únavy, ale principiálně neumožňuje zvýšit houževnatost. Vysoký obsah uhlíku u těchto typů ocelí způsobuje velkou citlivost na teplotní zatížení, kdy nelze zabránit nežádoucímu zakalení povrchových vrstev při prokluzech v kontaktu, které není možné v reálném provozu vyloučit. Obsah uhlíku je rovněž limitující z hlediska svařitelnosti, tj. v dané aplikaci omezuje možnost renovací profilů kupř. tramvajových kol. Současné poznatky ukazují, že perlitické oceli mají z hlediska dalšího zvyšování odolnosti proti opotřebení a současně únavovému poškozování v daných podmínkách principiálně limitované možnosti; řešení problému tedy vyžaduje vývoj alternativních ocelí na jiné strukturní bázi.
Zvýšenou odolnost proti kontaktní únavě řeší oceli s bainitickou strukturou. Bainitické karbidické oceli mají ve srovnání s perlitickými podstatně vyšší intenzitu opotřebení, což má pozitivní efekt založený na skutečnosti, že akumulované únavové poškození je průběžně odstraňováno a potlačuje tak extensivní rozvoj únavových trhlin. Materiály tohoto typu mají ale omezené možnosti z hlediska houževnatosti. Aktuální vývoj bainitických ocelí se orientuje na bezkarbidické bainitické oceli, zejména oceli s velice jemnými deskami bainitického feritu a uhlíkem obohaceného austenitu.
Patent EP 0804623 B1 představuje vynález bezkarbidické bainitické oceli pro výrobu kolejnic se zvýšenou odolností proti opotřebení a současně kontaktně-únavovou odolností, která obsahuje 0,05 až 0,50 % C; 1,00 až 3,00 % Si a/nebo Al; 0,5 až 2,5 % Mn; 0,25 až 2,5 % Cr; max. 3 % Ni; max. 0,025 % S; max. 1,00 % W; max. 1,00 % Mo; max. 3,00 % Cu; max. 0,10 % Ti; max. 0,50 % V a max. 0,005 % B. Zbytek tvoří Fe a nečistoty. Kontinuálním ochlazováním z válcovacích teplot je dosaženo bezkarbidické struktury se zvýšenou kontaktně-únavovou pevností, tažnosti a lomovou houževnatostí a zároveň obdobné nebo lepší odolností proti opotřebení ve srovnání s tepelně zpracovanými perlitickými kolejnicemi. V dokumentu CN 106191665 je popsán vynález bainitické oceli a výrobního postupu pro kola kolejových
- 1 CZ 308108 B6 vozidel se zvýšenou pevností, houževnatostí a odolnosti proti tepelně indukovaným trhlinám, která obsahuje 0,10 až 0,40 % C; 1,00 až 2,00 % Si; 1,00 až 2,50 % Mn; 0,20 až 1,00 % Cu; 0,0001 až 0,035 % B; 0,10 až 1,00 % Ni; max. 0,020 % P a max. 0,020 % S. Zbytek je tvořen Fe a nečistotami. Postup zahrnuje proces tepelného zpracování, zabezpečující cílenou bezkarbidickou strukturu jednotlivých částí profilu kola. Patent EP 2614171 B1 popisuje tzv. super-bainitickou vysokouhlíkovou ocel použitelnou zejména pro pancéřování a způsob její výroby. Pro stejnou aplikaci je určena ocel uvedená ve spise EP 2310545 Bl, kde se jedná o vysokouhlíkovou variantu bainitické oceli s obsahem uhlíku 0,6 až 1,1 %, ve které je superbainitické struktury dosaženo izotermicky při velice dlouhých dobách ohřevu, což je pro aplikaci na kola kolejových vozidel nereálné. Patent EP 1538231 představuje vynález mikrolegované bainitické oceli pro kola kolejových vozidel s vysokou odolností proti únavě a kontaktní únavě, obsahující maximálně 1,2 % Si, maximálně 1,5 % Mn a řadu mikrolegur, kterými jsou Nb, V, Zr, AI, Ti, Ca, B a N.
Dosud známé materiály na bainitické strukturní bázi jsou vyvinuty přednostně pro kolejnicové profily, kdy jejich chemické složení zohledňuje odpovídající možnosti režimu tváření, resp. tepelného zpracování včetně podmínek ochlazování. Oceli, primárně určené pro výrobu kol kolejových vozidel, svou chemickou podstatou vyžadují komplexní tepelné zpracování pro dosažení požadované struktury a tím i mechanických parametrů materiálu.
Cílem předloženého vynálezu je představit novou ocel, vhodnou pro kola kolejových vozidel, která svým chemickým složením v kombinaci s postupem tváření na daný profil zabezpečuje ve srovnání se stávajícími normovanými materiály zvýšení kontaktně-únavové odolnosti ve smyslu potlačení iniciace kontaktně-únavových vad, snížení opotřebení a zvýšení bezpečnosti proti teplotním rázům v kontaktu.
Podstata vynálezu
Stanoveného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je bainitická ocel se zvýšenou kontaktně únavovou odolností a obsahující C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, B, Nb, AI a Ti, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že ocel obsahuje 0,15 až 0,25 % hmotnostních C, 1,3 až 1,8 % hmotnostních Si, 1,7 až 2,2 % hmotnostních Mn, nejvýše 1,5 % hmotnostních Cr, nejvýše 1,5 % hmotnostních Ni, 0,20 až 0,50 % hmotnostních Mo, a dále obsahuje následující prvky mající mikrolegující vlastnosti, a to 0,001 až 0,005 % hmotnostních B, 0,02 až 0,06 % hmotnostních Nb, nejvýše 0,04 % hmotnostních AI, nejvýše 0,04 % hmotnostních Ti, a zbývající část až do 100 % hmotnostních je železo a nevyhnutelné nečistoty.
Předkládaným vynálezem se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že je dosaženo specifické mikrostruktury, sestávající z bainitického feritu, martenzitu a stabilizovaného austenitu, a to v kombinaci vysoce pevné báze a záměrně zvýšeným podílem netransformovaného austenitu, který pod napětím transformuje na martenzit, přičemž podíl uhlíkem stabilizovaného austenitu zvyšuje deformační zpevnění této komplexní struktury při provozním zatížení. Vlivem kontaktně-únavového zatížení tak dochází k podpoře heterogenity struktury, kdy řízenou fázovou změnou bloků uhlíkem obohaceného austenitu na martenzit je vyvoláno průběžné zpevnění povrchové vrstvy. Předkládaná bainitická ocel má možnost regulace citlivosti k opotřebení při vyšší tvrdosti ve srovnání se standardní perlitickou ocelí, přičemž tato regulace vychází z průběžného zpevňování povrchu v závislosti na charakteru zatížení. Se zvyšující se dynamickou (rázovou) složkou pak stoupá deformační zpevnění.
Takto připravená bainitická ocel vykazuje mez pevnosti Rm minimálně 1200 MPa, mez kluzu RPo,2 minimálně 800 MPa, tažnost A minimálně 16%, houževnatost KU minimálně 25 J a dynamickou lomovou houževnatost KCdyn nejméně 80 MPa*V^ přičemž vykazuje kontaktně únavové opotřebení za podmínek odpovídajících normálovému kontaktnímu tlaku 950 MPa a podélnému skluzu 2 % o minimálně 60 % nižší ve srovnání se standardní ocelí pro kola
-2CZ 308108 B6 kolejových vozidel nejvyšší pevnostní kategorie.
Popsané příklady konkrétního provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu vynálezu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Byla připravena ocel podle vynálezu o složení referenční tavby uvedené v tabulce 1, kdy zbytek do 100 % je tvořen železem a nečistotami.
Tabulka 1
| prvek | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | AI | B | Nb | Ti |
| hmotn. % | 0,20 | 1,52 | 1,81 | 0,12 | 0,42 | 0,087 | 0,040 | 0,003 | 0,038 | 0,001 |
Připravená ocel vykazuje parametry uvedené v tabulce 2, ve které je provedeno srovnání s ocelí ER9 podle požadavků normy EAN 13262, kde Rpo,2 je mez kluzu, Rm je mez pevnosti, A je tažnost, KU je houževnatost, KCdyn je dynamická lomová houževnatost měřená v tahu a Mp je kontaktně - únavové opotřebení.
Tabulka 2
| Rp0,2 [MPa] | Rm [MPa] | A [%] | KU [J] | KCdyn [MPa. Vtň | |
| Ocel podle vynálezu | 806 | 1228 | 17,6 | 29 | 92 |
| Ocel ER9 dle ΕΝ 13262+A1 | min. 580 | 900-1050 | min. 12 | 13 | 43” |
υ hodnota z přímého měření výrobku
Při měření kontaktně-únavového opotřebení Mp referenčních vzorků, vyrobených z oceli podle vynálezu za podmínek odpovídajících normálovému kontaktnímu tlaku 950 MPa a podélnému skluzu 2 % při době zatížení 1 milionu, cyklů byla zjištěna hodnota Mp = 0,12 g/km, přičemž u referenčních vzorků, vyrobených z oceli ER9 byla zjištěna hodnota Mp = 0,34 g/km.
Následující dva další příklady referenčních taveb s chemickým složením dle vynálezu (uvedeno v tabulce 3, 5) vykazují parametry, uvedené v tabulkách 4, 6.
Příklad 2
Tabulka 3
| prvek | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | AI | B | Nb | Ti |
| hmotn. % | 0,198 | 1,44 | 1,98 | 0,18 | 0,48 | 0,042 | 0,028 | 0,004 | 0,034 | 0,012 |
-3CZ 308108 B6
Tabulka 4
| Rp0,2 [MPa] | Rm [MPa] | A [%] | KU [J] | KCdyn [MPa. s/m | |
| Ocel 2 podle vynálezu | 876 | 1288 | 18,4 | 39 | 87 |
Při měření kontaktně-únavového opotřebení Mp referenčních vzorků, vyrobených z oceli podle vynálezu s chemickým složením dle Tab.3 za podmínek odpovídajících normálovému kontaktnímu tlaku 950 MPa a podélnému skluzu 2 % při době zatížení 1 milionu cyklů byla zjištěna hodnota Mp= 0,116 g/km, přičemž u referenčních vzorků, vyrobených z oceli ER9 byla zjištěna hodnota Mp = 0,34 g/km.
Příklad 3
Tabulka 5
| prvek | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | AI | B | Nb | Ti |
| hmotn. % | 0,21 | 1,56 | 2,01 | 0,38 | 0,41 | 0,013 | 0,012 | 0,0042 | 0,040 | 0,023 |
Tabulka 6
| Rp0,2 [MPa] | Rm [MPa] | A [%] | KU [J] | KCdyn [MPa. s/m | |
| Ocel 3 podle vynálezu | 920 | 1354 | 16 | 35 | 97 |
Při měření kontaktně-únavového opotřebení Mp referenčních vzorků, vyrobených z oceli podle vynálezu s chemickým složením dle Tab.5 za podmínek odpovídajících normálovému kontaktnímu tlaku 950 MPa a podélnému skluzu 2 % při době zatížení 1 milionu cyklů byla zjištěna hodnota Mp= 0,104 g/km, přičemž u referenčních vzorků, vyrobených z oceli ER9 byla zjištěna hodnota Mp = 0,34 g/km.
Průmyslová využitelnost
Vynález je určený pro využití v oblasti dopravy, zejména pro výrobu kol kolejových vozidel pro železniční a tramvajovou dopravu.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (3)
1. Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností a obsahující C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, B, Nb, AI a Ti, vyznačující se tím, že obsahuje:
-4CZ 308108 B6
0,15 až 0,25 % hmotnostních C,
1,3 až 1,8 % hmotnostních Si,
1,7 až 2,2 % hmotnostních Mn, nejvýše 1,5 % hmotnostních Cr,
5 nejvýše 1,5 % hmotnostních Ni,
0,20 až 0,50 % hmotnostních Mo, a dále obsahuje následující prvky mající mikrolegující vlastnosti:
0,001 až 0,005 % hmotnostních B,
0,02 až 0,06 % hmotnostních Nb,
10 nejvýše 0,04 % hmotnostních AI, nejvýše 0,04 % hmotnostních Ti, zbývající část až do 100 % hmotnostních je železo a nevyhnutelné nečistoty.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-364A CZ308108B6 (cs) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-364A CZ308108B6 (cs) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2018364A3 CZ2018364A3 (cs) | 2020-01-08 |
| CZ308108B6 true CZ308108B6 (cs) | 2020-01-08 |
Family
ID=69140747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-364A CZ308108B6 (cs) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308108B6 (cs) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0612852A1 (en) * | 1993-02-26 | 1994-08-31 | Nippon Steel Corporation | Process for manufacturing high-strength bainitic steel rails with excellent rolling-contact fatique resistance |
| CZ293256B6 (cs) * | 1995-01-20 | 2004-03-17 | Corus Uk Limited | Způsob výroby kolejnice z bezkarbidové bainitické oceli |
| CN101210302A (zh) * | 2006-12-25 | 2008-07-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种中低碳贝氏体高强高韧钢及其制造方法 |
| GB2535782A (en) * | 2015-02-27 | 2016-08-31 | Skf Ab | Bearing Steel |
| EP3168312A1 (de) * | 2015-11-16 | 2017-05-17 | Deutsche Edelstahlwerke GmbH | Edelbaustahl mit bainitischem gefüge, daraus hergestelltes schmiedeteil und verfahren zur herstellung eines schmiedeteils |
| CN106755900A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 高强高韧贝氏体钢轨及其在线控冷工艺 |
| EP3276023A1 (en) * | 2015-03-24 | 2018-01-31 | JFE Steel Corporation | Steel for soft nitriding, components, and method for manufacturing same |
| WO2018215813A1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | Arcelormittal | Method for producing a steel part and corresponding steel part |
-
2018
- 2018-07-20 CZ CZ2018-364A patent/CZ308108B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0612852A1 (en) * | 1993-02-26 | 1994-08-31 | Nippon Steel Corporation | Process for manufacturing high-strength bainitic steel rails with excellent rolling-contact fatique resistance |
| CZ293256B6 (cs) * | 1995-01-20 | 2004-03-17 | Corus Uk Limited | Způsob výroby kolejnice z bezkarbidové bainitické oceli |
| CN101210302A (zh) * | 2006-12-25 | 2008-07-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种中低碳贝氏体高强高韧钢及其制造方法 |
| GB2535782A (en) * | 2015-02-27 | 2016-08-31 | Skf Ab | Bearing Steel |
| EP3276023A1 (en) * | 2015-03-24 | 2018-01-31 | JFE Steel Corporation | Steel for soft nitriding, components, and method for manufacturing same |
| EP3168312A1 (de) * | 2015-11-16 | 2017-05-17 | Deutsche Edelstahlwerke GmbH | Edelbaustahl mit bainitischem gefüge, daraus hergestelltes schmiedeteil und verfahren zur herstellung eines schmiedeteils |
| CN106755900A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 高强高韧贝氏体钢轨及其在线控冷工艺 |
| WO2018215813A1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | Arcelormittal | Method for producing a steel part and corresponding steel part |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| (The effect of alloying elements on the structure and mechanical properties of ultra low carbon bainiticsteels; Shyi-Chin Wang, Po-We Kao; Journal of Materials Science (19931001) Vol. 28, No. 19, pp. 5169-5175, 20 ref(s). ISSN: 0022-2461) 29.05.2015 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2018364A3 (cs) | 2020-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3719149B1 (en) | High-hardness steel product and method of manufacturing the same | |
| JP6222403B1 (ja) | レール鋼および車輪鋼の選択方法 | |
| KR0157252B1 (ko) | 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법 | |
| AU2014265214B2 (en) | High strength steel exhibiting good ductility and method of production via quenching and partitioning treatment by zinc bath | |
| US9670570B2 (en) | High carbon steel rail with enhanced ductility | |
| RU2459009C2 (ru) | Рельсовая сталь с превосходным сочетанием характеристик износостойкости и усталостной прочности при контакте качения | |
| CA2936780A1 (en) | Rail and method for manufacturing same | |
| US10400296B2 (en) | Process of manufacturing a steel alloy for railway components | |
| CA3186612A1 (en) | Rail having excellent fatigue crack propagation resistance characteristics, and method for producing same | |
| MA62605B1 (fr) | Tôle d'acier traitée, pièce en acier trempé sous presse à haute résistance et leur procédé de fabrication | |
| WO2013117953A1 (en) | Process for making a steel part, and steel part so obtained | |
| CN1057810C (zh) | 钢轨 | |
| CN101775543A (zh) | Hb400级耐磨钢板及其制造方法 | |
| EP1538231B1 (en) | A microalloy bainitic steel with high resistance to fatigue and to fretting fatigue | |
| WO2020012297A1 (en) | Track part made of a hypereutectoid steel | |
| UA80110C2 (en) | Steel, continuous wheel and wheel tyre for rail vehicles and method for producing of such construction elements | |
| KR20110072857A (ko) | 강도 및 인성이 우수한 고탄소 강판 및 그 제조 방법 | |
| BR112019016481A2 (pt) | aço para a fabricação de um componente por formação a quente e uso do componente | |
| JPS6324045A (ja) | 不安定破壊伝播停止能力に優れた耐摩耗性高性能レ−ル | |
| CZ308108B6 (cs) | Bainitická ocel se zvýšenou kontaktně-únavovou odolností | |
| DK2785890T3 (en) | RAIL STEEL WITH A UNIQUE COMBINATION OF WEAR PROPERTIES OF FATIGUE STRENGTH BY ROLLER CONTACT AND weldability | |
| RU2634522C1 (ru) | Способ производства листовой плакированной стали | |
| CA3199316A1 (en) | Steel for rails and a method of manufacturing of a rail thereof | |
| RU2369790C2 (ru) | Пара трения, содержащая железнодорожный рельс и железнодорожное колесо, выполненные из стали | |
| Morsy et al. | Weldability of Dual Phase Steel Containing Boron |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220720 |