сталь

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.%:

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

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.%:

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.