сталь

Классы МПК:C22C38/50 с титаном или цирконием
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-10-30
публикация патента:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам низкоуглеродистых сталей, используемых для изготовления гильз патронов автоматического стрелкового оружия калибра 7,62 мм, покрытых сплавом латуни (томпаком) или лаком. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, медь, азот, титан и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,16-0,22, кремний 0,05-0,13, марганец 0,20-0,45, алюминий 0,02-0,07, хром 0,05-0,15, никель 0,08-0,25, медь 0,05-0,20, титан 0,01-0,03, азот 0,003-0,012, железо остальное. Повышается выход годных гильз за счет более высоких вытяжных свойств и адгезии к покрытию. 1 табл.

Формула изобретения

Сталь для изготовления гильз патронов стрелкового оружия, содержащая углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, медь, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит титан при следующем содержании компонентов, мас.%:

углерод0,16-0,22
кремний0,05-0,13
марганец0,20-0,45
алюминий0,02-0,07
хром0,05-0,15
никель0,08-0,25
медь0,05-0,20
титан0,01-0,03
азот0,003-0,012
железоостальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам низкоуглеродистых сталей, используемых для изготовления гильз патронов автоматического стрелкового оружия калибра 7,62 мм, покрытых сплавом латуни (томпаком) или лаком.

Известна сталь следующего химического состава, мас.%:

Углерод0,25-0,80
Кремний0,20-0,40
Марганец0,40-1,40
Ванадий0,02-0,20
Хром0,05-0,50
Кальций0,0005-0,05
Титан0,005-0,05
Алюминий0,02-0,08
Цирконий0,005-0,05
Лантан0,002-0,02
ЖелезоОстальное [1].

Недостаток данной стали состоит том, что она имеет низкие вытяжные свойства, что делает ее непригодной для изготовления гильз патронов. Известна также сталь следующего химического состава, мас.%:

Углерод0,001-0,02
Кремнийменее 0,05
Марганец менее 0,40
Алюминий менее 0,10
Титан менее 0,20
Азот менее 0,01
Хром 0,10-0,30
Железо Остальное [2].

Недостатки стали известного состава состоят в том, что она имеет низкие вытяжные свойства. Следствием этого является низкий выход годных гильз.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению является сталь для изготовления гильз патронов стрелкового оружия следующего химического состава, мас.%:

Углерод0,17-0,21
Кремний0,06-0,13
Марганец0,20-0,40
Алюминий0,02-0,07
Азот0,001-0,006
Хром0,02-0,07
Никель0,03-0,07
Медь0,03-0,07
Фосфор0,008-0,013
Кальций0,001-0,006
ЖелезоОстальное [3]

Недостаток известной стали состоит в большой отбраковке гильз в процессе производства, что снижает выход годных гильз.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении выхода годных гильз.

Для решения технической задачи сталь для изготовления гильз патронов стрелкового оружия, содержащая углерод, кремний, марганец, алюминий, хром, никель, медь и железо, дополнительно содержит титан при следующем содержании компонентов, мас.%:

Углерод0,16-0,22
Кремний0,05-0,13
Марганец0,20-0,45
Алюминий0,02-0,07
Хром0,05-0,15

Никель0,08-0,25
Медь0,05-0,20
Титан0,01-0,03
Азот0,003-0,012
ЖелезоОстальное.

Сущность предложенного изобретения состоит в следующем. Технология изготовления гильз патронов включает вырубку из стальной отожженной полосы заготовок в виде дисков, глубокую вытяжку в штампах гильз с пятью промежуточными отжигами фабрикатов в штампах, формирование дульца гильзы (суженной части), покрытие гильз томпаком (латунирование) или специальным лаком ВЛ-51 для защиты от коррозии и повышения эксплуатационных свойств. Поэтому сталь для изготовления гильз патронов стрелкового оружия должна сочетать высокие вытяжные свойства и адгезию к покрытию.

Введение в состав стали титана в количестве 0,01-0,03% при регламентированной концентрации остальных элементов обеспечивает увеличение скорости деформационного упрочнения холоднокатаной отожженной стали в процессе глубокой вытяжки и уменьшения толщины стенки изделия. Благодаря этому исключается локализация деформации в наиболее утоненных местах изделия при вытяжке и разрывы фабрикатов в штампах. Кроме того, наличие титана препятствует старению стали, улучшает адгезию латуни и лака к поверхности стальной основы гильзы. Это повышает выход годных гильз.

При содержании углерода в предложенной стали более 0,22% увеличивается количество карбидной фазы в структуре, снижается пластичность стали. Снижение содержания углерода менее 0,16% приводит к уменьшению прочности гильзы, что недопустимо.

При содержании кремния в стали менее 0,05% ухудшается способность стали к глубокой вытяжке, уменьшается жесткость гильз. Если содержание кремния в стали будет выше 0,13%, то это приведет к снижению пластичности и способности холоднокатаной отожженной листовой стали к глубокой вытяжке.

В случае если содержание марганца в стали менее 0,20%, ухудшается качество стали из-за недостаточной раскисленности, увеличивается количество неметаллических включений, снижается способность к глубокой вытяжке. При содержании марганца более 0,45% снижается выход годных гильз после глубокой вытяжки.

При содержании алюминия в стали менее 0,02% не достигается удаление кислорода, сталь становится склонной к деформационному старению, т.е. ее прочностные характеристики со временем возрастают, а пластические снижаются. Это приводит к снижению способности к глубокой вытяжке. Увеличение содержания алюминия более 0,07% приводит к появлению в структуре стали высокотемпературного 5-феррита, ухудшению ее способности к глубокой вытяжке, возрастанию количества брака.

При содержании хрома в стали менее 0,05% снижается ее прочность и коррозионная стойкость, а при увеличении более 0,15% имеет место снижение технологической пластичности и выхода годных гильз.

Никель и медь в данной стали повышают устойчивость против коррозии, улучшают прочность сцепления с латунным покрытием гильзы. При содержании никеля менее 0,08% и меди менее 0,05% ухудшается диффузия латуни, а также прочность сцепления лакового покрытия с гильзой, что снижает выход годного. При содержании никеля более 0,25% и меди более 0,20% снижается способность стали к глубокой вытяжке.

Снижение концентрации титана менее 0,01% приводит к разрывам гильз в процессе глубокой вытяжки. Увеличение содержания титана более 0,03% ухудшает адгезию покрытия к стали, снижает выход годного.

Снижение содержания азота в стали менее 0,003% нецелесообразно, так как не ведет к дальнейшему повышению выхода годного, но существенно усложняет технологию и удорожает производство гильз. Увеличение содержание азота более 0,012% приводит к образованию хрупких нитридных неметаллических включений, вызывающих анизотропию механических свойств и увеличение отбраковки гильз при глубокой вытяжке.

В кислородном конвертере производят выплавку сталей различного состава. Выплавленные стали подвергают непрерывной разливке в слябы сечением 200×1070 мм, горячей прокатке в полосы толщиной 5,5 мм, солянокислотному травлению, холодной прокатке в полосы конечной толщины 3,20 мм, рекристаллизационному отжигу при температуре 690°С, дрессировке с относительным обжатием 1,2% и порезке на ленты шириной 123 мм. Полученные ленты используют для изготовления гильз методом глубокой вытяжки с промежуточными отжигами в штампах. Полученные фабрикаты подвергают латунированию или покрытию лаком ВЛ-51.

В таблице приведен химический состав сталей с различным содержанием химических элементов, а также относительный выход годных гильз Q калибра 7,62 мм с покрытием для автоматического стрелкового оружия.

Из данных, приведенных в таблице, следует, что при использовании стали предложенного химического состава (составы № 2-4) достигается увеличение выхода годных гильз до максимального значения Q=99,8-99,9%. При запредельных значениях концентрации химических элементов (составы № 1 и № 5) выход годных гильз снижается. Также более низкий выход годного Q=88,8% имеет место при использовании стали - ближайшего аналога [3].

Технико-экономические преимущества стали предложенного состава состоят в том, что дополнительное введение в ее состав титана в количестве 0,01-0,03%) при регламентированном содержании остальных элементов способствует, во-первых, повышению ее вытяжных свойств, и, во-вторых, улучшению адгезии покрытия латунью или лака к стальной основе. В результате достигается увеличение выхода годного.

В качестве базового объекта при определении технико-экономической эффективности использования стали предложенного состава принята известная сталь [3]. Применение стали предложенного состава обеспечивает повышение рентабельности производства патронных гильз для автоматического стрелкового оружия на 7-16%.

Таблица
Химический состав стали холоднокатаных полос и выход годных гильз с покрытием
№ составаСодержание химических элементов, мас.% Q, %
С SiMnAl CrNiCu TiNFe
10,15 0,040,190,010 0,040,07 0,040,0090,002 Остальн.86,5
20,16 0,050,200,020 0,050,08 0,050,0100,003 -:-99,8
30,19 0,090,330,045 0,100,16 0,130,0200,007 -:-99,9
40,22 0,130,450,070 0,150,25 0,200,0300,012 -:-99,9
50,23 0,140,460,080 0,160,27 0,220,0400,013 -:-88,4
6 [3]0,18 0,090,300,040 0,020,05 0,07--0,005 -:-88,8

Литературные источники, использованные при составлении описания изобретения

1. Авт. свид. СССР № 1084332, МПК С22С 38/28, 1984 г.;

2. Заявка Японии № 55-73825, МПК C21D 9/48, C21D 8/04, 1978 г.

3. Авт. свид. СССР № 1222708, МПК С22С 38/42, 1986 г.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2502821

patent-2502821.pdf

Класс C22C38/50 с титаном или цирконием

трубная сталь -  патент 2525874 (20.08.2014)
аустенитно-ферритная сталь с высокой прочностью -  патент 2522914 (20.07.2014)
фольга из нержавеющей стали и носитель катализатора для устройства очистки выхлопного газа, использующий эту фольгу -  патент 2518873 (10.06.2014)
стали со структурой пакетного мартенсита -  патент 2507297 (20.02.2014)
теплостойкая сталь для водоохлаждаемых изложниц -  патент 2494167 (27.09.2013)
трубная заготовка из легированной стали -  патент 2480532 (27.04.2013)
способ производства холоднокатаной ленты для холодной вырубки -  патент 2479643 (20.04.2013)
способ производства холоднокатаной ленты из низкоуглеродистых марок стали -  патент 2479641 (20.04.2013)
низколегированная литейная сталь -  патент 2467089 (20.11.2012)
низкоуглеродистая марганец-молибденовая сталь -  патент 2461640 (20.09.2012)
Наверх