专利名称：铁路组件所用的铸钢组合物的制作方法
背景技术：
发明领域概括地讲，本发明涉及用于铁路机车组件的铸钢合金。具体地讲，本发明涉及一种改进的B级钢组合物，但不限于所说明和所描述的具体用途。
相关技术描述美国铁路协会(A.A.R.)发布了制造铁路组件的指南，要求铁路组件，如转向架承梁、侧架、联接器、轭和牵引臂满足一定的机械和化学性能。为符合铁路工业的要求，A.A.R.列举了铸钢机车组件的化学成分范围标准和最低机械性能标准。若干这种机车组件的用钢标准大致分为如下种类A级、B级或C级钢。举例来说，A.A.R.规定B级钢具有的化学成分的最大限度如下碳0.32％、锰0.90％(当使用碳还原时，允许锰为1.20％)、硅1.50％、磷0.04％和硫0.04％。对于B级钢，A.A.R还要求所得到的组合物具有下列的机械性能极限拉伸强度70千磅/平方英寸；屈服强度38千磅/平方英寸；伸长率24.0％；断面收缩率36.0％；以及+20°F下最低15ft-lbs的夏氏冲击值。对于B级钢而言，这些化学和机械性能是A.A.R.规定对该级别钢用来制造铁路零件、部件和组件的最低容许要求。但是，根据用途和顾客的要求，常常需要提高B级钢铁路组件的强度和可焊性。为此，可以向组成如上的合金组件中加入其它合金，以增强钢的总体性能同时还满足A.A.R.的最低要求。
发明概述因此，本发明的一个目的是提供一种用来铸造铁路机车组件如转向架承梁和侧架的强化B级钢，这种钢不仅符合A.A.R.对B级钢化学成分的规定，而且还具有更好的总体机械性能。
简而言之，本发明涉及一种铸钢合金，该铸钢合金具有如下的化学组成碳0.18-0.25％；锰0.90-1.10％；磷0.02％(最高)；硫0.015％(最高)；硅0.30-0.60％；镍0.50％(最高)；铬0.20-0.35％；钼0.08-0.12％；铝0.03-0.08％；钒0.06-0.12％；残余纽分，如每吨0.0-1.0磅的钙。在标准状态下，所得到的组合物具有如下的机械性能极限拉伸强度85千磅/平方英寸(最低)；屈服强度50千磅/平方英寸(最低)；伸长率24.0％(最低)；断面收缩率36.0％(最低)；以及137-208的布氏硬度。前述的化学组成满足A.A.R.对B级钢化学成分的规定，并且显示出更好的机械性能，如更高的屈服和拉伸强度。所得到的组合物在具有较高的屈服和拉伸强度的同时，还具有符合A.A.R.对B级钢的+20°F下最低15ft-lbs的夏氏冲击值。本发明的钢组合物的第二个优点是更好的可焊性。
通过详尽地阅读本说明书和完整地理解本发明，可了解本发明的范围、发明点和优点。因此，为了完善本说明书，接下来是本发明的详细的说明和优选的实施方案。
优选的实施方案表1和2分别概括性地给出了A.A.R铁路机车组件所使用的B级钢的最低容许化学组成和机械要求的规定。
表1
表2
在本发明的优选实施方案中，用来铸造铁路机车组件的优选钢合金的化学组成范围如下表所示。
化学组成范围
除了上述的化学成分之外，还可以加入最高至每吨1磅的钙。该优选的化学组成具有下列的机械性能，这些性能超过了A.A.R.对铁路机车应用的要求。
机械性能
显著的是，上述钢符合A.A.R.有关B级钢下+20°F下最低夏氏冲击值为15ft-lbs的要求，并且具有更好的机械性能，如更高的拉伸和屈服强度。使这些机械性能强化的是更低的0.18-0.25％的碳含量和更少的合金添加剂，由此得到可焊性超过已知钢组合物同时又符合B级要求的钢。与普通碳素钢相比，这种钢合金还具有更精细的颗粒结构，常用这种颗粒结构来达到B级要求。相信所述的颗粒结构对某些机械性能如抗疲劳是有益的。由微观结构的观点来看，优选的组合物形成非常坚硬的碳化物颗粒，该碳化物颗粒于加热期间又就地固定颗粒的边界，造成更少的颗粒生长。
现在描述本发明的优选实施方案，以便使本领域的普通技术人员制造和使用之。在不脱离本发明范围的情况下，可以对本发明的优选实施方案作出多种变更。因此，为了具体地指出和明确地提出本发明的主题，以下的权利要求书结束本说明书。
权利要求
1.一种用于铁路机车组件的高强度钢合金，该合金的组成包括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.权利要求1的高强度钢合金，其中该合金具有最低85千磅/平方英寸的拉伸强度。
3.权利要求1的高强度钢合金，其中该合金具有最低50千磅/平方英寸的屈服强度。
4.权利要求1的高强度钢合金，其中该合金具有24％的伸长率。
5.权利要求1的高强度钢合金，其中该合金具有36％的断面收缩率。
6.权利要求1的高强度钢合金，其中所述的组成形成坚硬的碳化物颗粒，该碳化物颗粒在加热期间就地固定颗粒的边界，导致更少的颗粒生长。
7.一种可焊性改进了的用于铁路机车组件的高强度钢合金，该合金的组成包括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；该合金具有最低85千磅/平方英寸的拉伸强度和最低50千磅/平方英寸的屈服强度。
8.权利要求7的高强度钢合金，其中该合金具有24％的伸长率。
9.权利要求7的高强度钢合金，其中该合金具有36％的断面收缩率。
10.权利要求7的高强度钢合金，其中所述的组成形成坚硬的碳化物颗粒，该碳化物颗粒在加热期间就地固定颗粒的边界，导致更少的颗粒生长。
11.一种可焊性改进了的用于铁路机车组件的高强度钢合金，该合金的组成包括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残余组分；该合金具有最低85千磅/平方英寸的拉伸强度和最低50千磅/平方英寸的屈服强度。
12.权利要求11的高强度钢合金，其中该合金具有24％的伸长率。
13.权利要求11的高强度钢合金，其中该合金具有36％的断面收缩率。
14.权利要求11的高强度钢合金，其中所述的组成形成坚硬的碳化物颗粒，该碳化物颗粒在加热期间就地固定颗粒的边界，导致更少的颗粒生长。
全文摘要
本发明公开了一种高强度的钢合金,该钢合金用于铁路机车组件的制备,所述组件的化学成分符合美国铁路协会有关B级钢的技术标准,并且具有良好的机械性能,如较高的屈服和拉伸强度。本发明的钢合金的第二个优点是增强的可焊性。
文档编号C22C38/04GK1333840SQ99815700
公开日2002年1月30日 申请日期1999年1月28日 优先权日1999年1月28日
发明者约翰·A·瓦霍拉, 布鲁斯·A·米利根 申请人:巴克伊铸钢公司