СТАЛЬ
STEEL

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.%:
Углерод
0,25-0,80
Кремний
0,20-0,40
Марганец
0,40-1,40
Ванадий
0,02-0,20
Хром
0,05-0,50
Кальций
0,0005-0,05
Титан
0,005-0,05
Алюминий
0,02-0,08
Цирконий
0,005-0,05
Лантан
0,002-0,02
Железо
Остальное [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.%:
Углерод
0,001-0,02
Кремний
менее 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.%:
Углерод
0,17-0,21
Кремний
0,06-0,13
Марганец
0,20-0,40
Алюминий
0,02-0,07
Азот
0,001-0,006
Хром
0,02-0,07
Никель
0,03-0,07
Медь
0,03-0,07
Фосфор
0,008-0,013
Кальций
0,001-0,006
Железо
Остальное [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.%:
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.
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
№ состава
Содержание химических элементов, мас.%
Q, %
С
Si
Mn
Al
Cr
Ni
Cu
Ti
N
Fe
1
0,15
0,04
0,19
0,010
0,04
0,07
0,04
0,009
0,002
Остальн.
86,5
2
0,16
0,05
0,20
0,020
0,05
0,08
0,05
0,010
0,003
-:-
99,8
3
0,19
0,09
0,33
0,045
0,10
0,16
0,13
0,020
0,007
-:-
99,9
4
0,22
0,13
0,45
0,070
0,15
0,25
0,20
0,030
0,012
-:-
99,9
5
0,23
0,14
0,46
0,080
0,16
0,27
0,22
0,040
0,013
-:-
88,4
6 [3]
0,18
0,09
0,30
0,040
0,02
0,05
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.