專利名稱：鐵路組件所用的鑄鋼組合物的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域概括地講，本發(fā)明涉及用于鐵路機(jī)車組件的鑄鋼合金。具體地講，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的B級(jí)鋼組合物，但不限于所說明和所描述的具體用途。
相關(guān)技術(shù)描述美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)(A.A.R.)發(fā)布了制造鐵路組件的指南，要求鐵路組件，如轉(zhuǎn)向架承梁、側(cè)架、聯(lián)接器、軛和牽引臂滿足一定的機(jī)械和化學(xué)性能。為符合鐵路工業(yè)的要求，A.A.R.列舉了鑄鋼機(jī)車組件的化學(xué)成分范圍標(biāo)準(zhǔn)和最低機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)。若干這種機(jī)車組件的用鋼標(biāo)準(zhǔn)大致分為如下種類A級(jí)、B級(jí)或C級(jí)鋼。舉例來說，A.A.R.規(guī)定B級(jí)鋼具有的化學(xué)成分的最大限度如下碳0.32％、錳0.90％(當(dāng)使用碳還原時(shí)，允許錳為1.20％)、硅1.50％、磷0.04％和硫0.04％。對(duì)于B級(jí)鋼，A.A.R還要求所得到的組合物具有下列的機(jī)械性能極限拉伸強(qiáng)度70千磅/平方英寸；屈服強(qiáng)度38千磅/平方英寸；伸長(zhǎng)率24.0％；斷面收縮率36.0％；以及+20°F下最低15ft-lbs的夏氏沖擊值。對(duì)于B級(jí)鋼而言，這些化學(xué)和機(jī)械性能是A.A.R.規(guī)定對(duì)該級(jí)別鋼用來制造鐵路零件、部件和組件的最低容許要求。但是，根據(jù)用途和顧客的要求，常常需要提高B級(jí)鋼鐵路組件的強(qiáng)度和可焊性。為此，可以向組成如上的合金組件中加入其它合金，以增強(qiáng)鋼的總體性能同時(shí)還滿足A.A.R.的最低要求。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用來鑄造鐵路機(jī)車組件如轉(zhuǎn)向架承梁和側(cè)架的強(qiáng)化B級(jí)鋼，這種鋼不僅符合A.A.R.對(duì)B級(jí)鋼化學(xué)成分的規(guī)定，而且還具有更好的總體機(jī)械性能。
簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明涉及一種鑄鋼合金，該鑄鋼合金具有如下的化學(xué)組成碳0.18-0.25％；錳0.90-1.10％；磷0.02％(最高)；硫0.015％(最高)；硅0.30-0.60％；鎳0.50％(最高)；鉻0.20-0.35％；鉬0.08-0.12％；鋁0.03-0.08％；釩0.06-0.12％；殘余紐分，如每噸0.0-1.0磅的鈣。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，所得到的組合物具有如下的機(jī)械性能極限拉伸強(qiáng)度85千磅/平方英寸(最低)；屈服強(qiáng)度50千磅/平方英寸(最低)；伸長(zhǎng)率24.0％(最低)；斷面收縮率36.0％(最低)；以及137-208的布氏硬度。前述的化學(xué)組成滿足A.A.R.對(duì)B級(jí)鋼化學(xué)成分的規(guī)定，并且顯示出更好的機(jī)械性能，如更高的屈服和拉伸強(qiáng)度。所得到的組合物在具有較高的屈服和拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，還具有符合A.A.R.對(duì)B級(jí)鋼的+20°F下最低15ft-lbs的夏氏沖擊值。本發(fā)明的鋼組合物的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是更好的可焊性。
通過詳盡地閱讀本說明書和完整地理解本發(fā)明，可了解本發(fā)明的范圍、發(fā)明點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。因此，為了完善本說明書，接下來是本發(fā)明的詳細(xì)的說明和優(yōu)選的實(shí)施方案。
優(yōu)選的實(shí)施方案表1和2分別概括性地給出了A.A.R鐵路機(jī)車組件所使用的B級(jí)鋼的最低容許化學(xué)組成和機(jī)械要求的規(guī)定。
表1
表2
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，用來鑄造鐵路機(jī)車組件的優(yōu)選鋼合金的化學(xué)組成范圍如下表所示。
化學(xué)組成范圍
除了上述的化學(xué)成分之外，還可以加入最高至每噸1磅的鈣。該優(yōu)選的化學(xué)組成具有下列的機(jī)械性能，這些性能超過了A.A.R.對(duì)鐵路機(jī)車應(yīng)用的要求。
機(jī)械性能
顯著的是，上述鋼符合A.A.R.有關(guān)B級(jí)鋼下+20°F下最低夏氏沖擊值為15ft-lbs的要求，并且具有更好的機(jī)械性能，如更高的拉伸和屈服強(qiáng)度。使這些機(jī)械性能強(qiáng)化的是更低的0.18-0.25％的碳含量和更少的合金添加劑，由此得到可焊性超過已知鋼組合物同時(shí)又符合B級(jí)要求的鋼。與普通碳素鋼相比，這種鋼合金還具有更精細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)，常用這種顆粒結(jié)構(gòu)來達(dá)到B級(jí)要求。相信所述的顆粒結(jié)構(gòu)對(duì)某些機(jī)械性能如抗疲勞是有益的。由微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選的組合物形成非常堅(jiān)硬的碳化物顆粒，該碳化物顆粒于加熱期間又就地固定顆粒的邊界，造成更少的顆粒生長(zhǎng)。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，以便使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員制造和使用之。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案作出多種變更。因此，為了具體地指出和明確地提出本發(fā)明的主題，以下的權(quán)利要求書結(jié)束本說明書。
權(quán)利要求
1.一種用于鐵路機(jī)車組件的高強(qiáng)度鋼合金，該合金的組成包括0.18-0.25％的C，0.90-1.10％的Mn，0.30-0.60％的Si，0.20-0.35％的Cr，0.08-0.12％的Mo，0.03-0.08％的Al，0.06-0.12％的V，最高0.02％的P，最高0.015％的S和最高0.50％的Ni。
2.權(quán)利要求1的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有最低85千磅/平方英寸的拉伸強(qiáng)度。
3.權(quán)利要求1的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有最低50千磅/平方英寸的屈服強(qiáng)度。
4.權(quán)利要求1的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有24％的伸長(zhǎng)率。
5.權(quán)利要求1的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有36％的斷面收縮率。
6.權(quán)利要求1的高強(qiáng)度鋼合金，其中所述的組成形成堅(jiān)硬的碳化物顆粒，該碳化物顆粒在加熱期間就地固定顆粒的邊界，導(dǎo)致更少的顆粒生長(zhǎng)。
7.一種可焊性改進(jìn)了的用于鐵路機(jī)車組件的高強(qiáng)度鋼合金，該合金的組成包括0.18-0.25％的C，0.90-1.10％的Mn，0.30-0.60％的Si，0.20-0.35％的Cr，0.08-0.12％的Mo，0.03-0.08％的Al，0.06-0.12％的V，最高0.02％的P，最高0.015％的S和最高0.50％的Ni；該合金具有最低85千磅/平方英寸的拉伸強(qiáng)度和最低50千磅/平方英寸的屈服強(qiáng)度。
8.權(quán)利要求7的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有24％的伸長(zhǎng)率。
9.權(quán)利要求7的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有36％的斷面收縮率。
10.權(quán)利要求7的高強(qiáng)度鋼合金，其中所述的組成形成堅(jiān)硬的碳化物顆粒，該碳化物顆粒在加熱期間就地固定顆粒的邊界，導(dǎo)致更少的顆粒生長(zhǎng)。
11.一種可焊性改進(jìn)了的用于鐵路機(jī)車組件的高強(qiáng)度鋼合金，該合金的組成包括0.18-0.25％的C，0.90-1.10％的Mn，0.30-0.60％的Si，0.20-0.35％的Cr，0.08-0.12％的Mo，0.03-0.08％的Al，0.06-0.12％的V，最高0.02％的P，最高0.015％的S，最高0.50％的Ni，以及Ca殘余組分；該合金具有最低85千磅/平方英寸的拉伸強(qiáng)度和最低50千磅/平方英寸的屈服強(qiáng)度。
12.權(quán)利要求11的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有24％的伸長(zhǎng)率。
13.權(quán)利要求11的高強(qiáng)度鋼合金，其中該合金具有36％的斷面收縮率。
14.權(quán)利要求11的高強(qiáng)度鋼合金，其中所述的組成形成堅(jiān)硬的碳化物顆粒，該碳化物顆粒在加熱期間就地固定顆粒的邊界，導(dǎo)致更少的顆粒生長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度的鋼合金,該鋼合金用于鐵路機(jī)車組件的制備,所述組件的化學(xué)成分符合美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)有關(guān)B級(jí)鋼的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并且具有良好的機(jī)械性能,如較高的屈服和拉伸強(qiáng)度。本發(fā)明的鋼合金的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是增強(qiáng)的可焊性。
文檔編號(hào)C22C38/04GK1333840SQ99815700
公開日2002年1月30日 申請(qǐng)日期1999年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月28日
發(fā)明者約翰·A·瓦霍拉, 布魯斯·A·米利根 申請(qǐng)人:巴克伊鑄鋼公司