BRPI1007283B1 - Perlitical rail - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TRILHO PERLÍTICO".

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um trilho perlítico usado para ferrovia de carga no exterior na qual tanto a resistência ao desgaste quanto a trenacidade são melhoradas na porção da cabeça do trilho. O presente pedido reivindica prioridade sobre o Pedido de Patente Japonês n° 2009-035472 registrada em 18 de fevereiro de 2009, cujo conteúdo está aqui incorporado como referência.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Em conjunção com o desenvolvimento econômico, o novo desenvolvimento de recursos naturais, tais como carvão ou similares, está progredindo. Especificamente, a mineração está em andamento em regiões com um ambiente natural severo que não foram desenvolvidos até agora. Consequentemente, o ambiente da linha férrea está se tornando notavelmente severo em ferrovias de carga no exterior usadas para transportar recursos naturais. Há uma demanda por trilhos que tenham tenacidade ou similar em regiões com tempo frio em adição a uma resistência ao desgaste maior do que nunca antes. Em tais circunstâncias, há a demanda pelo desenvolvimento de trilhos que tenham uma resistência maior ao desgaste e maior tenacidade que os trilhos de alta resistência usados atualmente.

Em geral, é sabido que o refino de uma estrutura perlita, especificamente, o refino de grão em uma estrutura austenita que já seja para ser transformada em perlita ou o refino de blocos de perlita é eficaz para melhorar a tenacidade de um aço perlita. Para alcançar o refino de grão em uma estrutura austenita, durante uma laminação a quente, a temperatura de la-minação é diminuída e a taxa de redução da laminação é aumentada e, além disso, um tratamento térmico por reaquecimento da baixa temperatura após a laminação a quente dos trilhos é implementada. Em adição, para alcançar o refino de uma estrutura perlita, o início da transformação em perlita a partir do interior dos grãos de austenita é acelerado pela utilização de núcleos de transformação ou similares.

Entretanto, na produção de trilhos, do ponto de vista de garantir a capacidade de conformação durante a laminação a quente, há limitações na diminuição da temperatura de laminação e um aumento na taxa de redução da laminação, e com isso um refino suficiente dos grãos de austenita não pode ser alcançado. Em adição, em relação à transformação em perlita a partir do interior dos grãos de austenita pela utilização dos núcleos de transformação, há problemas pelo fato de que a quantidade de núcleos de transformação é difícil de controlar, e a transformação em perlita a partir do interior dos grãos não é estável, e com isso um refino suficiente de uma estrutura perlita não pode ser alcançada.

Devido a esses problemas, foi aplicado um método para melhorar fundamentalmente a tenacidade de trilhos que tenham uma estrutura perlita na qual o reaquecimento a baixa temperatura é conduzido após a laminar a quente um trilho, e então a transformação em perlita é executada pelo por resfriamento acelerado de modo a refinar a estrutura perlita. Entretanto, recentemente, foram feitos trilhos para incluir um alto teor de carbono para melhorar a resistência ao desgaste e, portanto, há um problema pelo fato de que carbonetos brutos permanecem dentro dos grãos de austenita durante o tratamento de reaquecimento a baixa temperatura descrita acima, que diminui a ductilidade e a tenacidade de uma estrutura perlita após o resfriamento acelerado. Em adição, uma vez que esse método inclui reaquecimento, há outro problema em relação è eficiência econômica, tal como alto custo de produção, baixa produtividade, etc.

Consequentemente, há a demanda para desenvolver um método para produção de um trilho de aço de alta resistência que garanta a capacidade de conformação durante a laminação a quente e refine a estrutura perlita após a laminação a quente. Para resolver esse problema, foram desenvolvidos métodos para produção de um trilho de aço de alto carbono mostrados abaixo. A principal característica desses métodos para produção de trilhos é que a descoberta a seguir é utilizada de modo a refinar a estrutura perlita, e a descoberta é que os grãos de austenita em um aço de alto car- bono são facilmente recristalizados a temperaturas relativamente baixas e mesmo com uma pequena taxa de redução na laminação. Como resultado, grãos finos com diâmetros de grão similares são obtidos por laminação continua sob uma pequena taxa de redução na laminação; e assim a ductilidade e a tenacidade do aço perlita é melhorada (por exemplo, Documentos de Patente 1, 2 e 3).

Em uma tecnologia descrita pelo Documento de Patente 1, 3 ou mais passes contínuos de laminação são conduzidos com um intervalo predeterminado de tempo na laminação de acabamento de um trilho de aço de alto carbono, e assim pode ser fornecido um trilho tendo alta ductilidade.

Em um a tecnologia descrita pelo Documento de Patente 2, dois ou mais passes contínuos de laminação são conduzidos com um intervalo de tempo predeterminado na laminação de acabamento de um trilho de alto carbono, e além disso é conduzido o resfriamento acelerado após a laminação contínua. Como resultado, pode ser fornecido um trilho tendo resistência superior ao desgaste e alta tenacidade.

Em uma tecnologia descrita pelo Documento de Patente 3, o resfriamento é conduzido entre passes de laminação na laminação de acabamento de um trilho de aço de alto carbono, e o resfriamento acelerado é conduzido após a laminação contínua. Como resultado, pode ser fornecido um trilho tendo resistência superior ao desgaste e alta tenacidade.

As tecnologias descritas pelos Documentos de Patente 1 a 3 podem alcançar o refino da uma estrutura austenita a um certo nível, e apresentar uma leve melhoria na tenacidade pela combinação de temperatura, número de passes de laminação, e intervalo de tempo entre passes durante a laminação a quente contínua. Entretanto, há o problema pelo fato de que essas tecnologias não apresentam quaisquer efeitos em relação à fratura que começa a partir das inclusões presentes dentro do aço, e assim a tenacidade não é fundamentalmente melhorada.

Considerando-se essas circunstâncias, a adição de Ca, a redução do teor de oxigênio, e a redução do teor de Al foram estudadas para suprimir a geração de inclusões típicas em trilhos, isto é, MnS ou AI2O3. As ca- racterísticas desses métodos de produção são que o MnS é trocado por CaS pela adição de Ca no tratamento preliminar do metal quente de modo a se tornar inofensivo, e além disso o teor de oxigênio é reduzido tanto quanto possível pela adição de elementos desoxidantes ou pela aplicação de um tratamento a vácuo de modo a reduzir a quantidade de inclusões no aço fundido, e cujas tecnologias foram estudadas (por exemplo, Documentos de Patente 4, 5 e 6). A tecnologia do Documento de Patente 4 descreve um método para produção de um aço fundido de alto carbono de alta limpeza acalmado ao silício no qual a quantidade adicionada de Ca é otimizada para fixar o S como CaS e assim a quantidade de inclusões alongadas à base de MnS é reduzida. Nessa tecnologia, o S que segrega e concentra em um processo de solidificação reage com o Ca que similarmente segrega e concentra ou com o silicato de cálcio gerado no aço fundido, e assim o S é sequencialmente fixado como CaS. Como resultado, a geração de inclusões alongadas de MnS é suprimida. A tecnologia no Documento de Patente 5 descreve um método para produzir um aço fundido de alto carbono e alta limpeza no qual a quantidade de inclusões de MnO é reduzida; e assim a quantidade de inclusões alongadas de MnS precipitadas do MnO é reduzida. Nessa tecnologia, um aço é transformado ("tapped") em um estado não desoxidado ou fracamente desoxidado após ser fundido em uma atmosfera de forno de refino, e então é conduzido um tratamento a vácuo a um grau de vácuo de 0,133 KPa (1 Torr) ou menos de modo a fazer o teor de oxigênio dissolvido estar em uma faixa de 30 ppm ou menos. A seguir, Al e Si são adicionados, e então o Mn é adicionado. Assim, é reduzido o número de produtos de desoxidação secundária que se tornarão núcleos de cristalização do MnS que cristaliza em porções finalmente solidificadas, e a concentração de MnO em óxidos é diminuída. Assim, a cristalização de MnS é suprimida. A tecnologia no Documento de Patente 6 descreve um método para produção de um aço fundido de alto carbono e alta limpeza com quantidades reduzidas de oxigênio e Al no aço fundido. Nessa tecnologia, um trilho tendo resistência superior ao dano pode ser produzido limitando-se a quantidade total de oxigênio com base na relação entre o valor total de oxigênio nas inclusões à base de óxido e a propriedade de dano. Além disso, a resistência ao dano dos trilhos pode ser também melhorada limitando-se a quantidade de Al em solução sólida ou a composição das inclusões em uma faixa preferida.

As tecnologias acima descritas nos Documentos de Patente 4 a 6 controlam as configurações e as quantidades de MnS e das inclusões à base de Al geradas em um estágio de bloco. Entretanto, a configuração das inclusões é alterada durante a laminação a quente de trilhos. Em particular, as inclusões á base de sulfeto de Mn alongadas na direção longitudinal pela laminação agem como pontos de partida de fraturas nos trilhos, e, portanto há o problema pelo fato de que a tenacidade dos trilhos não pode ser esta-velmente melhorada no caso em que apenas as inclusões no estágio de bloco são controladas.

De tais circunstâncias, tornou-se desejável fornecer um trilho perlítico tendo superiores resistência ao desgaste e tenacidade no qual tanto a resistência ao desgaste quanto a tenacidade de uma estrutura perlita são melhoradas. DOCUMENTOS DA TÉCNICA ENTERIOR Documentos de Patente Documento de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa não examinada n° H07-173530 Documento de patente 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa não examinada n° 2001-234238 Documento de Patente 3: Publicação de Pedido de Patente Japonesa não examinada n° 2002-226915 Documento de Patente 4: Publicação de Pedido de Patente Japonesa não examinada n° H05-171247 Documento de Patente 5: Publicação de Pedido de Patente Japonesa não examinada n° H05-263121 Documento de Patente 6: Publicação de Pedido de Patente Ja- ponesa não examinada n° 2001-220651 DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Problemas a serem resolvidos pela invenção A presente invenção foi feita em consideração dos problemas a-cima, e o objetivo da presente invenção é fornecer um trilho perlítico no qual tanto a resistência ao desgaste quanto a tenacidade sejam melhoradas na porção da cabeça que esteja em demanda como um trilho para ferrovias de carga no exterior.

Meios para resolver o problema O trilho perlítico conforme a presente invenção consiste em um aço incluindo, em termos de percentual em massa, C: 0,65% a 1,20%; Si: 0,05% a 2,00%; Mn: 0,05% a 2,00%; e REM: 0,0005% a 0,0500%, com o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, onde a porção da cabeça do trilho, a porção da superfície da cabeça que varia das porções de canto da cabeça até a porção de topo da cabeça até uma profundidade de 10 mm tem uma estrutura perlita e a dureza Hv da porção de superfície da cabeça está na faixa de 320 a 500.

Aqui, Hv se refere à dureza Vickers definida pela JIS B7774.

No trilho perlítico conforme a presente invenção, um valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para o s comprimentos dos lados menores (D) de Mn de inclusões à base de sulfeto observadas em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo da direção longitudinal da estrutura perlita pode estar na faixa de 5,0 ou menor. O aço pode também incluir, em termos de percentual em massa, S < 0,0100%, e inclusões à base de sulfeto de Mn tendo os comprimentos dos lados maiores (L) em uma faixa de 1 pm a 50 pm podem estar presentes em uma quantidade por unidade de área em uma faixa de 10/mm2 a 100/mm2 em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo da direção longitudinal da estrutura perlita. O aço pode também incluir, em termos de percentual em massa, um ou mais elementos selecionados do grupo consistindo em seguintes componentes de aço (1) a (11): (1) ou um ou ambos entre Ca: 0,0005% a 0,0150% e Al: 0,0040% a 0,50% (2) Co: 0,01% a 1,00% (3) ou um ou ambos entre Cr: 0,01% a 2,00% e Mo: 0,01% a 0,50% (4) ou um ou ambos entre V: 0,005% a 0,50% e Nb: 0,002% a 0,050% (5) B: 0,0001% a 0,0050% (6) Cu: 0,01% a 1,00% (7) Ni: 0,01% a 1,00% (8) Ti: 0,0050% a 0,0500% (9) Mg: 0,0005% a 0,0200% (10) Zr: 0,0001% a 0,2000% (11) N: 0,0060 a 0,0200% Efeitos da Invenção De acordo com a presente invenção, os componentes, microes-trutura, e dureza de um trilho são controlados, e em adição o REM é adicionado. Assim, a resistência ao desgaste e a tenacidade da estrutura perlita são melhoradas, e como resultado é possível melhorar o período usável (vida útil) de um trilho, particularmente para ferrovias de carga no exterior. A-lém disso, no caso em que o número de inclusões à base de sulfeto de Mn é controlado, pelo controle das configurações das inclusões à base de sulfeto de Mn e redução da quantidade adicionada de S, é possível também melhorar a tenacidade da estrutura perlita, e como resultado é possível também melhorar o período de uso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista mostrando as designações nominais das porções em uma seção transversal transversa (uma seção transversal perpendicular à direção longitudinal) do trilho de aço conforme a presente invenção. A figura 2 é uma vista mostrando a relação entre o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os compri- mentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn e o valor de impacto que são resultados obtidos ao submeter-se aços nos quais a quantidade de carbono é 1,00% e REM também é adicionado a um teste de laminação de laboratório que simula as condições laminação equivalentes para trilhos, e conduzir-se um teste de impacto. A figura 3 é uma vista mostrando o local de observação das inclusões à base de sulfeto de Mn no trilho de aço conforme a presente invenção. A figura 4 é uma vista mostrando o local onde os espécimes são tirados para o teste de desgaste mostrado nas tabelas 4 a 9. A figura 5 é uma vista mostrando o esboço do teste de desgaste mostrado nas tabelas 4 a 9. A figura 6 é uma vista mostrando o local em que os espécimes são tirados para o teste de impacto mostrado nas tabelas 4 a 9. A figura 7 é uma vista mostrando a relação entre a quantidade de carbono e a quantidade de desgaste nos resultados do teste de desgaste dos aços para trilhos conforme a presente invenção (Aços nos 1 a 43) e os aços para trilhos dos exemplos comparativos (aços nos 44, 46, 47, 48, 49, 62, 64 e 65). A figura 8 é uma vista mostrando a relação entre a quantidade de carbono e o valor de impacto nos resultados do teste de impacto dos a-ços para trilhos conforme a presente invenção (aços n®1 a 43) e os aços para trilhos dos exemplos comparativos (aços nos 45, 47, 49, 63, 64, e 66). A figura 9 é uma vista mostrando a relação entre a quantidade de carbono e o valor de impacto nos resultados do teste de impacto dos a-ços para trilhos conforme a presente invenção e os aços para trilhos dos e-xemplos comparativos (aços nos 50 a 61, e trilhos nos quais as quantidades adicionadas de REM estão fora da faixa limitada), que estão mostrados nas tabelas 1 a 3. A figura 10 é uma vista mostrando a relação entre a quantidade de carbono e o valor de impacto nos resultados do teste de impacto dos a-ços para trilhos conforme a presente invenção (aços n°s 9 a 11, 14 a 16, 20 a 22, 25 a 27, 32 a 34, e 41 a 43), que estão mostrados nas tabelas 1 a 3. MELHOR FORMA DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

Doravante, trilhos perlítico com excelentes resistência ao desgaste e tenacidade serão descritos em detalhes como configurações da presente invenção. Doravante as massas nas composições serão expressas simplesmente como'%’. A figura 1 é uma seção transversal perpendicular à direção longitudinal do trilho perlítico com excelente resistência ao desgaste e tenacidade conforme a presente invenção. Uma porção de cabeça de trilho 3 inclui uma porção de topo de cabeça 1 e porções de canto de cabeça 2 situadas em ambas as extremidades da porção de topo da cabeça 1. Uma das porções de canto da cabeça 2 é uma porção de calibre de canto (G.C.) que entra principalmente em contato com as rodas.

Uma porção variando entre as superfícies das porções de canto da cabeça 2 e a porção de topo da cabeça 1 até uma profundidade de 10 mm é chamada de superfície da cabeça (numeral de referência 3a, a área da linha sólida). Em adição, uma porção variando das superfícies das porções de canto da cabeça 2 e a porção de topo da cabeça 1 até uma profundidade de 20 mm é denotada com um numeral de referência 3b (a área da linha pontilhada).

Inicialmente, os inventores da presente invenção verificaram o mecanismo de geração de inclusões à base de sulfeto de Mn alongados na direção longitudinal que têm uma influência adversa na tenacidade de um trilho. Em um processo de laminação de um trilho, um bloco é reaquecido até uma temperatura na faixa de 1200°C a 1300°C, e então o bloco é submetido à laminação a quente. A relação entre essas condições de laminação e a configuração de MnS foi investigada. Como resultado, foi observado que no caso em que a temperatura de laminação foi alta ou no caso em que a taxa de redução de laminação foi alta durante a laminação, a deformação plástica das inclusões macias à base de sulfeto de Mn ocorreram facilmente e, portanto as inclusões à base de sulfeto de Mn foram facilmente alongadas na direção longitudinal do trilho. A seguir, os inventores estudaram métodos para suprimir o a-longamento das inclusões à base de sulfeto de Mn. Como resultado das experiências da laminação a quente de trilhos nas quais as temperaturas de Jaminação e as taxas de redução de laminação foram variadas durante a laminação a quente, foi confirmado que o alongamento das inclusões à base de sulfeto de Mn poderíam ser suprimidas pela diminuição da temperatura de laminação. Entretanto, no processo de laminar o trilho, a diminuição da temperatura de laminação torna difícil garantir a capacidade de conformação, e, portanto se torna evidente que é difícil suprimir o alongamento pelo controle da temperatura de laminação.

Em vista dessas circunstâncias, os inventores estudaram métodos para suprimir o alongamento das inclusões à base de sulfeto de Mn. Foram conduzidos vários fusões de teste e laminações a quente de experiência nos quais as configurações do MnS gerado foram variadas de diferentes maneiras. Como resultado, foi confirmado que o alongamento poderia ser suprimido pelo endurecimento das inclusões que agiram como núcleos de inclusões à base de sulfeto de Mn.

Além disso, os inventores estudaram inclusões duras que agiram como núcleos de inclusões à base de sulfeto de Mn durante a laminação a quente. Como resultado das experiências de laminação a quente usando óxidos com altos pontos de fusão, foi descoberto que oxissulfetos de REM com altos pontos de fusão (REM2O2S) tiveram uma alta consistência com inclusões à base de sulfeto de Mn; e, portanto, as inclusões à base de sulfeto de Mn foram geradas eficientemente usando os oxissulfetos como núcleos. A seguir, os inventores executaram um teste fundindo e laminando a quente de aços incluindo REM. Como resultado, foi confirmado que inclusões à base de sulfeto de Mn gerados a partir dos núcleos de oxissulfetos de REM foram raramente alongados após a laminação a quente, e consequentemente o número (quantidade) de inclusões à base de sulfeto de Mn alongadas na direção longitudinal foi diminuído. Além disso, como resultado dos testes de impacto usando esses aços, foi confirmado que, em relação aos aços nos quais o REM foi adicionado e o número de inclusões à base de sulfeto de Mn alongadas foi pequeno, o número de pontos de partida para fraturas foi diminuído; e como resultado, os valores de impacto foram melhorados.

Além disso, para também suprimir o alongamento das inclusões à base de sulfeto de Mn, os inventores estudaram métodos para dispersar finamente oxissulfetos de REM através do teste de fusão e das experiências de laminação a quente. Como resultado, foi confirmado que ajustando-se as condições de desoxidação quando se adiciona o REM, os oxissulfetos de REM foram finamente dispersos; e consequentemente a configuração das inclusões à base de sulfeto de Mn após a laminação a quente pode ser controlada.

Em adição ao controle da configuração das inclusões à base de sulfeto de Mn, os inventores estudaram se a tenacidade foi melhorada ou não no caso em que o número total (quantidade) de inclusões à base de sulfeto de Mn foi reduzido pela diminuição da quantidade adicionada de S. O teste de fusão e as experiências de laminação a quente foram executados usando-se aços nos quais o REM foi adicionado e a quantidade adicionada de S foi variada. Como resultado, foi confirmado que no caso em que o número (quantidade) de inclusões à base de sulfeto de Mn foi reduzido pela diminuição da quantidade adicionada de S, o número de pontos de partida para fraturas foi drasticamente reduzido, e assim os valores de impacto foram também melhorados.

Os inventores conduziram um teste de fusão de aços experimentais pela adição de REM a aços incluindo carbono a um, teor de 1,00%. A seguir, os inventores conduziram um teste de laminação de laboratório que simulou as condições de laminação equivalentes para trilho. Então, os inventores conduziram um teste de impacto, e investigaram o efeito das razões (L/D) dos comprimentos dos lados grandes (L) para o comprimento dos lados pequenos (D) das inclusões à base de sulfeto nos valores de impacto. Aqui, a dureza de materiais foi ajustada para um nível de Hv de 400 pelo controle das condições de tratamento térmico. A figura 2 mostra a relação entre o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados grandes (L) para os comprimentos dos lados pequenos (D) das inclusões à base de sulfetos de Mn e o valor de impacto em relação aos aços que incluem carbono a uma quantidade de 1,00%. A-justando-se as condições de desoxidação durante a adição do REM, o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados grandes (L) para os comprimentos dos lados pequenos (D) de inclusões à base de sulfeto de Mn que são observados em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo da direção longitudinal se torna em uma faixa de 5,0 ou menos, e os valores de impacto são melhorados. Além disso, no caso em que a quantidade adicionada de S é reduzida, o número (quantidade) de inclusões à base de sulfeto de Mn é reduzido, e o número de pontos de partida para fratura é drasticamente reduzido. Como resultado, os valores de impacto são também melhorados.

Dos resultados desses testes de material, foi confirmado que, para melhorar a tenacidade dos aços para trilho contendo alto carbono com excelente resistência ao desgaste, o controle da configuração das inclusões à base de sulfeto de Mn, isto é, a adição de REM foi eficaz. Além disso, foi recém-descoberto que houve uma ótima faixa de configuração das inclusões à base de sulfeto de Mn formadas pela utilização de REM como núcleo para melhorar a tenacidade, e, além disso, foi também descoberto que a tenacidade foi também melhorada pela redução da quantidade adicionada de S.

Isto é, na presente invenção, REM é adicionado a um trilho de aço contendo alto carbono, e assim a resistência ao desgaste e a tenacidade da estrutura perlita são melhoradas. Como resultado, particularmente, torna-se possível melhorar o período de uso (vida útil) do trilho para ferrovias de carga no exterior. Em adição, a configuração das inclusões à base de sulfeto de Mn é controlada, e, além disso, o número (quantidade) de inclusões à base de sulfeto de Mn é controlado pela redução da quantidade adicionada de S. Como resultado, a tenacidade de uma estrutura perlita é também melhorada. Portanto, a presente invenção fornece um trilho perlítico com o propósito de melhorar o período de uso (vida útil) do trilho. A seguir serão descritas em detalhes as razões porque a presente invenção é limitada (em relação às características). Doravante, "% em massa" nas composições será denotado simplesmente com (1) As razões porque os componentes químicos são limitados.

As razões porque os componentes químicos dos aços para trilhos são limitados dentro das faixas numéricas descritas acima no trilho per-lítico conforme a presente invenção serão descritas em detalhes. C é um elemento eficaz que acelera a transformação em perlita e garante a resistência ao desgaste. No caso em que a quantidade de C é menor que 0,65%, não é possível manter o nível mínimo de resistência ou de resistência ao desgaste que é necessário para trilhos. Em adição, no caso em que a quantidade de C excede 1,20%, um grande número de estrutura cementita proeutectoide bruta é gerado e assim a resistência ao desgaste e a tenacidade são degradados. Portanto, a quantidade de C é limitada para estar em uma faixa de 0,65% a 1,20%. Aqui, é preferível que a quantidade de C esteja em uma faixa de 0,90% ou mais para garantir suficientemente a resistência ao desgaste.

Si é um elemento essencial como material desoxidante. Em adição, Si é um elemento que aumenta a dureza (resistência) de uma porção de cabeça do trilho pelo reforço da solução sólida na fase ferrita em uma estrutura perlita. Além disso, Si é um elemento que suprime a geração de estrutura cementita proeutectoide em um aço hipereutectoide; e assim a diminuição na tenacidade é suprimida. Entretanto, no caso em que a quantidade de Si é menor que 0,05%, não é possível esperar suficientemente tais efeitos. Em adição, no caso em que a quantidade de Si excede 2,00%, uma grande quantidade de defeitos de superfície é gerada durante a laminação a quente, e a capacidade de soldagem é degradada devido a geração de óxi-dos. Além disso, a capacidade de endurecimento é notavelmente aumentada, e é gerada uma estrutura martensita que é nociva à resistência ao desgaste e à tenacidade do trilho. Portanto, a quantidade de Si é limitada a estar na faixa de 0,05% a 2,00%. Aqui, é preferível que a quantidade de Si esteja em uma faixa de 0,25% a 1,25% para garantir a capacidade de endurecí- mento e suprimir a geração de estrutura martensita que é nocivo à resistência ao desgaste e à tenacidade.

Mn é um elemento que aumenta a capacidade de endurecimento e refina perlita lamelar; e assim, a dureza da estrutura perlita é garantida e a resistência ao desgaste é melhorada. Entretanto, no caso em que a quantidade de Mn é menor que 0,05%, tais efeitos se tornam pequenos, e torna-se difícil garantir a resistência ao desgaste necessária para o trilho. Em adição, no caso em que a quantidade de Mn excede 2,00%, a capacidade de endurecimento é notavelmente aumentada, e a estrutura martensita é fácil de ser gerada o que é nocivo à resistência ao desgaste e à tenacidade. Portanto, a quantidade adicionada de Mn é limitada a estar em uma faixa de 0,05% a 2,00%. Aqui, é preferível que a quantidade de Mn esteja em uma faixa de 0,20% a 1,35% para garantir a capacidade de endurecimento e suprimir a geração de estrutura martensita que é prejudicial à resistência ao desgaste e à tenacidade. REM é um elemento desoxidante e dessulfurizante, e adicionando-se REM, oxissulfetos de REM (REM202S) são gerados, e esses agem como núcleos para a geração de inclusões à base de sulfeto de Mn. Em adição, uma vez que o ponto de fusão dos oxissulfetos (REM202S) que agem como núcleos é alto, REM é um elemento que suprime o alongamento das inclusões à base de Mn após a laminação. Entretanto, no caso em que a quantidade de REM é menor que 0,0005 %, os efeitos são pequenos, e REM não pode agir suficientemente como núcleo para a geração de inclusões à base de sulfetos de Mn. Em adição, no caso em que a quantidade de REM excede 0,0500%, o número (quantidade) de oxissulfetos de REM (REM-202S) se toma excessivo, e, portanto o número (quantidade) de oxissulfetos isolados (independentes) de REM (REM202S) que não age como o núcleo de inclusões à base de sulfeto de Mn é aumentado. Esses oxissulfetos duros (REM202S) degradam grandemente a tenacidade do aço para trilhos. Portanto, a quantidade adicionada de REM é limitada a estar em uma faixa de 0,0005% a 0,0500%. Aqui, para melhorar os valores de impacto pela supressão confiável da geração de inclusões à base de sulfeto de Mn alonga- das e supressão prévia da geração de oxissulfetos duros de (REM202S) que não agem como núcleo de inclusões à base de sulfeto de Mn e são nocivos à tenacidade, a quantidade adicionada de REM é preferivelmente ajustada para estar em uma faixa de 0,0010% a 0,0300%.

Aqui, REM se refere a metais terras raras que são um ou mais selecionados entre Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, e Lu. A quantidade adicionada descrita acima inclui as quantidades de todos os REMs adicionados. Enquanto a soma das quantidades de todos os REMs adicionados estiver dentro da faixa acima descrita, ou sozinho ou combinado (dois ou mais) metais terras raras podem apresentar os mesmos efeitos.

Na presente invenção, é preferível limitar a quantidade de S da maneira a seguir. As razões porque a quantidade de S é limitada à faixa reivindicada na reivindicação 3 será descrita em detalhes. S é um elemento que gera inclusões à base de sulfeto de Mn prejudiciais à tenacidade. No caso em que a quantidade de S excede 0,0100%, o número (quantidade) de inclusões à base de sulfeto de Mn é aumentado, e assim uma melhoria notável da tenacidade não pode ser alcançada. Portanto, a quantidade adicionada de S é limitada a 0,0100% ou menos. Aqui, não há limitação quanto ao limite inferior, entretanto, para garantir um nível mínimo de inclusões à base de sulfeto de Mn para suprimir os defeitos do hidrogênio e, ao mesmo tempo, melhorar a tenacidade, a quantidade de S está preferivelmente em uma faixa de 0,0020% a 0,0080%.

Em adição, é preferível adicionar elementos de Ca, Al, Co, Cr, Mo, V, Nb, B, Cu, Ni, Ti, Mg, Zr, ou N ao trilho produzido com a composição descrita acima conforme a necessidade com os propósitos de melhoria da dureza (reforço) de uma estrutura perlita ou de uma estrutura ferrita proeu-tectoide, melhoria da tenacidade de uma estrutura perlita, prevenção do a-molecimento das zonas afetadas pelo calor da soldagem, e controle da distribuição de dureza em uma seção transversal da porção da cabeça do trilho.

Os propósitos principais de adicionar os elementos acima descritos estão mostrados abaixo.

Ca e Al formam óxidos tendo altos pontos de fusão e esses óxi-dos agem como núcleos de inclusões à base de sulfeto de Mn, e assim o alongamento das inclusões à base de sulfeto de Mn é suprimido, e a tenacidade é melhorada.

Co refina estruturas lamelares nas superfícies de contato de rolagem e também refina grãos de ferrita; e assim a resistência ao desgaste de uma estrutura perlita é aumentada.

Cr e Mo aumentam o equilíbrio do ponto de transformação de perlita, e refinam principalmente espaços lamelares de perlita, e assim a dureza de uma estrutura perlita é garantida. V e Nb geram carbonetos e nitretos em um processo de lamina-ção a quente e um processo subsequente de resfriamento; e, portanto o crescimento dos grãos de austenita é suprimido. Além disso, V e Nb precipitam e endurecem em uma estrutura ferrita e em uma estrutura perlita; e assim, a tenacidade e a dureza de uma estrutura perlita são melhoradas. Em adição, V e Nb geram estavelmente carbonetos e nitretos, e assim o amolecimento das zonas afetadas pelo calor da junta soldada é evitado. B reduz a dependência da temperatura de transformação em perlita em uma taxa de resfriamento; e, portanto, a distribuição de dureza na porção de cabeça do trilho é tornada uniforme.

Cu é solubilizado sólido em uma estrutura ferrita e assim a dureza da estrutura perlita é aumentada.

Ni melhora a tenacidade e a dureza de uma estrutura ferrita e de uma estrutura perlita, e simultaneamente o Ni evita o amolecimento das zonas afetadas pelo calor da junta soldada.

Ti refina a estrutura nas zonas afetadas pelo calor da solda e e-vita a fragilização das zonas afetadas pelo calor da junta soldada.

Mg refina os grãos de austenita durante a laminação a quente do trilho e, ao mesmo tempo, acelera a transformação em ferrita ou perlita, e assim a tenacidade é melhorada.

Zr suprime a formação de zonas de segregação no meio do bloco fundido porque inclusões de Zr02 agem como núcleos de solidificação em um aço para trilhos de alto carbono e as taxa de cristalização equiaxial das estruturas solidificadas é aumentada. Como resultado, a diminuição da tenacidade do trilho é evitada. N segrega nas bordas dos grãos de austenita, e assim a transformação em perlita é acelerada. Em adição, N refina o tamanho dos blocos de perlita, e assim a tenacidade é melhorada.

As razões porque esses componentes são limitados serão descritas em detalhes a seguir.

Similarmente ao REM, Ca é um elemento desoxidante e dessul-furizante, e agregados de óxidos e sulfetos de cálcio (CaO-CaS) são gerados pela adição de Ca. Esses agregados agem como núcleos para a geração de inclusões à base de sulfeto de Mn, e assim o alongamento de inclusões à base de sulfeto de Mn é suprimido após a laminação a quente. Além disso, quando adicionado com REM, o Ca gera óxidos complexos com oxis-sulfetos de REM (REM2O2S). Esses óxidos complexos também suprimem o alongamento de inclusões à base de sulfeto de Mn. No caso em que a quantidade de Ca é menor que 0,0005%, os efeitos são pequenos, e os agregados não podem agir suficientemente como núcleos para geração de inclusões à base de sulfeto de Mn. Em adição, no caso em que a quantidade de Ca excede 0,0150%, a quantidade de CaO duro independente que não age como núcleo de inclusões à base de sulfeto de Mn é aumentada dependendo da quantidade de oxigênio no aço. Como resultado, a tenacidade do aço para trilhos é grandemente degradada. Portanto, a quantidade adicionada de Ca é limitada a estar na faixa de 0,0005% a 0,0150%.

Al é um elemento desoxidante que gera alumina (Al203), e esses óxidos agem como núcleos para geração de inclusões à base de sulfeto de Mn; e, portanto o alongamento das inclusões à base de sulfeto de Mn após a laminação é suprimido. Em adição, Al é um elemento que aumenta a temperatura de transformação eutectoide para uma temperatura mais alta, e Al contribui para um aumento na dureza (resistência) de uma estrutura perlita. Entretanto, no caso em que a quantidade de Al é menor que 0,0040%, o e-feito é fraco. Em adição, no caso em que a quantidade de Al excede 0,50%, torna-se difícil solubilizar sólido o Al em um aço, e, portanto são geradas inclusões à base de alumina bruta. Em adição, no caso em que a quantidade de Al excede 0,50%, torna-se difícil solubilizar sólido o Al em um aço, e, portanto inclusões à base de alumina bruta são geradas. Como resultado, a tenacidade de um trilho pé degradada, e simultaneamente ocorrem danos de fadiga devido aos precipitados brutos. Além disso, são gerados óxidos durante a soldagem, e, portanto a capacidade de soldagem é notavelmente degradada. Consequentemente, a quantidade de Al é limitada a estar na faixa de 0,0040% a 0,50%.

Co é solubilizado sólido em uma fase ferrita em uma estrutura perlita. Portanto, a estrutura ferrita fina formada pelo contato com as rodas na superfície de contato de rolagem da porção de cabeça do trilho é também refinada; e como resultado, a resistência ao desgaste é melhorada. No caso em que a quantidade de Co é menor que 0,01%, o refino da estrutura ferrita não é alcançado, e, portanto não é possível esperar o efeito de melhoria da resistência ao desgaste. Em adição, mesmo no caso em que a quantidade de Co excede 1,00%, o efeito acima descrito é saturado, e, portanto o refino da estrutura ferrita correspondente à quantidade adicionada de Co não é alcançado. Em adição, um aumento no custo para adição de elementos de ligação degrada a eficiência econômica. Portanto a quantidade de Co é limitada a estar na faixa de 0,01% a 1,00%.

Cr aumenta a temperatura de transformação de equilíbrio, e consequentemente o Cr refina estrutura ferrita e estrutura perlita, e, portanto o Cr contribui para um aumento de dureza (resistência). Ao mesmo tempo, o Cr reforça a fase cementita, e, portanto a dureza (resistência) da estrutura perlita é melhorada. Entretanto, no caso em que a quantidade de Cr é menor que 0,01%, tal efeito se torna pequeno, e o efeito de melhorar a dureza de um aço para trilhos não é absolutamente observada. No caso em que Cr é adicionado excessivamente a uma quantidade de mais de 2,00%, a capacidade de endurecimento é aumentada, e uma estrutura martensita é gerada. Portanto, danos de descamação começando a partir da estrutura martensita são passíveis de ocorrer nas porções de canto da cabeça e na porção de topo da cabeça, e como resultado a resistência a danos na superfície é degradada. Portanto, a quantidade de Cr é limitada à faixa de 0,01% a 2,00%.

Mo, similarmente ao Cr, aumenta a temperatura da transformação de equilíbrio, e consequentemente o Mo refina estruturas ferrita e estruturas perlita; e, portanto o Mo contribui para um aumento na dureza (resistência). Portanto, Mo é um elemento que melhora a dureza (resistência). Entretanto, no caso em que a quantidade de Mo é menor que 0,01%, tal efeito se torna pequeno, e o efeito de melhorar a dureza dos aços para trilhos não é absolutamente observado. No caso em que o Mo é adicionado excessivamente a uma quantidade de mais de 0,50%. A taxa de transformação é notavelmente degradada. Portanto, o dano de descamação começando na estrutura martensita é passível de ocorrer nas porções de canto da cabeça e na porção de topo da cabeça, e como resultado, a resistência a danos na superfície é degradada. Portanto, a quantidade de Mo é limitada a estar na faixa de 0,01% a 0,50%. V refina grãos de austeníta devido ao efeito de fixação dos car-bonetos de V e dos nitretos de V no caso em que o tratamento térmico é conduzido a altas temperaturas. Além disso, V aumenta a dureza (resistência) da estrutura ferrita e da estrutura perlita devido ao endurecimento pela precipitação de carbonetos de V e nitretos de V gerados no processo de resfriamento após a laminação a quente, e simultaneamente ο V melhora a tenacidade. V é um elemento eficaz para obter esses efeitos. Em adição, nas porções afetadas pelo calor que são aquecidas até uma temperatura em uma faixa de Ac1 ou menos, V é um elemento eficaz para evitar o amolecimento das zonas afetadas pelo calor das juntas soldadas pela geração de carbonetos de V e nitretos de V em uma faixa de temperaturas relativamente alta. Entretanto, no caso em que a quantidade de V é menor que 0,005%, tal efeito não pode ser suficientemente esperado, e a melhoria da dureza e da tenacidade da estrutura ferrita e da estrutura perlita não é observada. No caso em que a quantidade de V excede 0,50%, o endurecimento de precipitação dos carbonetos e nitretos de V se torna excessivo, e a tenacidade da estrutura ferrita e da estrutura perlita é degradada. Portanto, o dano de des- camação ocorre nas porções de canto da cabeça e na porção de topo da cabeça e como resultado a resistência ao dano de superfície é degradada. Portanto, a quantidade de V é limitada a estar na faixa de 0,005% a 0,50%.

Nb, similarmente ao V, refina grãos de austenita devido ao efeito de fixação dos carbonetos de Nb e dos nitretos de Nb no caso em que o tratamento térmico é conduzido a altas temperaturas. Além disso, o Nb aumenta a dureza (resistência) da estrutura ferrita e da estrutura perlita devido ao endurecimento da precipitação de carbonetos de Nb e nitretos de Nb gerados no processo de resfriamento após a laminação a quente, e simultaneamente o Nb melhora a tenacidade. O Nb é um elemento eficaz para obter esses efeitos. Em adição, nas porções afetadas pelo calor que são reaque-cidas até uma temperatura na faixa de Aci ou menos, Nb é um elemento eficaz para evitar o amolecimento das zonas afetadas pelo calor da junta soldada por gerar estavelmente os carbonetos de Nb e os nitretos de Nb a partir de uma faixa de baixa temperatura até uma faixa de alta temperatura. Entretanto, no caso em que a quantidade de Nb é menor que 0,002%, tal efeito não pode ser esperado, e a melhoria na dureza e na tenacidade da estrutura ferrita e na estrutura perlita não é observada. No caso em que a quantidade de Nb excede 0,050%, o endurecimento da precipitação dos carbonetos e nitretos de Nb se torna excessiva, e a tenacidade da estrutura ferrita e da estrutura perlita é degradada. Portanto, o dano de descamação o-corre nas porções de canto da cabeça e na porção de topo da cabeça, e como resultado a resistência a danos de superfície é degradada. Portanto, a quantidade de Nb é limitada a estar na faixa de 0,002% a 0,050%. B forma borocarbonetos de ferro (Fe23(CB)6) nas bordas dos grãos de austenita, e o B acelera a transformação da perlita. Esse efeito de acelerar a transformação da perlita reduz a dependência da temperatura de transformação da perlita em uma taxa de resfriamento; e, portanto uma distribuição de dureza mais uniforme é alcançada a partir da porção de superfície da cabeça até a porção interna de um trilho. Portanto é possível estender pó período de uso do trilho. No caso em que a quantidade de B é menor que 0,0001%, esses efeitos não são suficientes, e a melhoria da distribuição de dureza na porção de cabeça do trilho não é observada. No caso em que a quantidade de B excede 0,0050%, borocarbonetos brutos de ferro são gerados; e assim a tenacidade é degradada. Portanto, a quantidade de B é limitada a estar em uma faixa de 0,0001% a 0,0050%.

Cu é um elemento que é solubilizado sólido em uma estrutura ferrita e em uma fase ferrita em uma estrutura perlita, e Cu melhora a dureza (resistência) da estrutura perlita devido ao reforço da solução sólida. No caso em que a quantidade de Cu é menor que 0,01%, esses efeitos não podem ser esperados. No caso em que a quantidade de Cu excede 1,00%, a estrutura martensita, que é prejudicial à tenacidade, é gerada pela melhoria notável da capacidade de endurecimento. Portanto, o dano de descamação é passível de ocorrer nas porções de canto da cabeça e na porção de topo da cabeça; e como resultado, a resistência aos danos da superfície é degradado. Portanto, a quantidade de Cu é limitada a estar em uma faixa de 0,01% a 1,00%.

Ni é um elemento que melhora a tenacidade de uma estrutura ferrita e de uma estrutura perlita, e simultaneamente o Ni aumenta a dureza (resistência) pelo reforço da solução sólida. Além disso, o Ni precipita finamente um composto intermetálico de NÍ3T1, que é um composto complexo com Tio, nas zonas afetadas pelo calor da soldagem, e portanto o amolecimento é suprimido pelo reforço da precipitação. No caso em que a quantidade de Ni é menor que 0,01%, esses efeitos são extremamente pequenos. No caso em que a quantidade de Ni excede 1,00%, a tenacidade de uma estrutura ferrita e de uma estrutura perlita é notavelmente degradada. Portanto, danos de descamação são passíveis de ocorrer nas porções de canto da cabeça e na porção de topo da cabeça, e como resultado a resistência aos danos de superfície é degradada. Portanto, a quantidade de Ni é limitada a estar na faixa de 0,01% a 1,00%.

Ti é um elemento eficaz que refina a estrutura das zonas afetadas pelo calor que são aquecidas até uma faixa de austenita utilizando-se o fato de que carbonetos de Ti e nitretos de Ti que são precipitados durante o reaquecimento na soldagem não são fundidos; e, portanto o Ti evita a fragili- zação das porções de juntas soldadas. Entretanto, no caso em que a quantidade de Ti é menor que 0,0050%, esses efeitos são pequenos, e no caso em que a quantidade de Ti excede 0,0500%, carbonetos brutos de Ti e nitre-tos brutos de Ti são gerados, e, portanto a tenacidade do trilho é degradada. Ao mesmo tempo, ocorre dano de fadiga devido aos precipitados brutos. Portanto, a quantidade de Ti é limitada a estar em uma faixa de 0,0050% a 0,050%.

Mg combina com O, S, Al ou similares de modo a formar óxidos finos, e assim o Mg suprime o crescimento de grão durante o reaquecimento na laminação a quente de um trilho, e o Mg refina os grãos de austenita. Como resultado, o Mg melhora a tenacidade de uma estrutura ferrita e de uma estrutura perlita. Mg é um elemento eficaz para obter esses efeitos. A-lém disso, MgO e MgS dispersam finamente MnS. E assim são formadas zonas de Mg diluído em torno do MnS. Isto contribui para a geração de transformação de ferrita e transformação de perlita. Como resultado, uma vez que o Mg principalmente miniaturiza os tamanhos dos blocos de perlita, Mg é um elemento eficaz para melhorara a tenacidade de uma estrutura perlita. Entretanto, no caso em que a quantidade de Mg é menor que 0,0005%, o efeito é fraco. No caso em que a quantidade de Mg excede 0,0200%, óxidos brutos de Mg são gerados; e assim a tenacidade do trilho é degradada, e, ao mesmo tempo, danos de fadiga são causados pelos precipitados brutos. Portanto, a quantidade adicionada de Mg é limitada a estar na faixa de 0,0005% a 0,0200%.

Uma vez que inclusões de ZrC>2 têm uma boa consistência de estrutura com γ-Fe, inclusões de Zr02 agem como núcleos de solidificação em um aço para trilhos de alto carbono cujo cristal primário em um processo de solidificação é γ-Fe; e portanto a taxa de cristalização equiaxial das estruturas solidificadas é aumentada. Como resultado, Zr é um elemento que suprime a formação de zonas de segregação no meio de um bloco de fusão e melhora as propriedades das porções segregadas. Entretanto, no caso em que a quantidade de Zr é menor que 0,0001%, o número (quantidade) de inclusões de Zr02 é pequeno; e portanto inclusões de Zr02 não podem agir suficientemente como núcleos de solidificação. Em adição, no caso em que a quantidade de Zr excede 0,2000%, é gerado um grande número (quantidade) de inclusões brutas à base de Zr02, e portanto a tenacidade é degradada e, ao mesmo tempo, danos de fadiga são causados pelos precipitados brutos. Portanto, a quantidade adicionada de Zr é limitada para estar em uma faixa de 0,001% a 0,2000%. N segrega nas bordas dos grãos de austenita, e, portanto N acelera a transformação de ferrita e a transformação de perlita a partir das bordas dos grãos de austenita. Como resultado, o tamanho dos blocos de perlita é principalmente refinado, e assim é possível melhorar a tenacidade. N é um elemento eficaz para obter esses efeitos. Entretanto, no caso em que a quantidade de N é menor que 0,0060%, esses efeitos são pequenos. No caso em que a quantidade de N excede 0,0200%, torna-se difícil solubilizar sólido o N em um aço. Como resultado, bolhas de ar que agem como pontos de partida de danos de fadiga são gerados, e, portanto danos de fadiga o-correm dentro da porção de cabeça do trilho. Portanto, a quantidade de N é limitada para estar em uma faixa de 0,0060% a 0,0200%. (2) As razões porque as regiões e a dureza de uma estrutura perlita na porção de superfície da cabeça do trilho (sinal de referência: 3a) são limitadas. A seguir serão descritas as razões porque a porção de superfície 3a da cabeça de um trilho inclui uma estrutura perlita, e a sua dureza Hv é limitada a estar em uma faixa de 320 a 500.

Inicialmente serão descritas as razões porque a dureza Hv de uma estrutura perlita é limitada a estar em uma faixa de 320 a 500.

No presente sistema de componentes, no caso em que a dureza Hv da estrutura perlita é menor que 320, torna-se difícil garantir a resistência ao desgaste da porção de superfície da cabeça 3a do trilho, e, portanto o período de uso do trilho é reduzido. Em adição, ocorrem danos de descama-ção na superfície de contato de rolagem devido à deformação plástica, e, portanto a resistência a danos de superfície na porção de superfície da cabeça do trilho 3a é grandemente degradada. Em adição, no caso em que a dureza Hv de uma estrutura perlita excede 500, a tenacidade da estrutura perlita é grandemente degradada, e, portanto a resistência ao dano na porção de superfície da cabeça do trilho 3a é degradada. Portanto, a dureza Hv da estrutura perlita é limitada para estar em uma faixa de 320 a 500. A seguir será explicada a razão porque a faixa necessária para incluir uma estrutura perlita tendo uma dureza Hv em uma faixa de 320 a 500 é limitada à porção de superfície da cabeça 3a de um aço para trilho.

Aqui a porção de superfície 3a de um trilho se refere a, conforme mostrado na figura 1, uma porção variando das superfícies das porções de canto da cabeça 2 e a porção de topo da cabeça 1, até uma profundidade de 10 mm (área de linha sólida). Se a estrutura perlita tendo os componentes acima descritos é disposta na porão de superfície da cabeça 3a, o desgaste devido ao contato com as rodas é suprimido e, portanto a resistência ao desgaste do trilho é melhorada.

Em adição, é preferível dispor uma estrutura perlita tendo uma dureza Hv em uma faixa de 320 a 500 em uma porção 3b variando das superfícies das porções de canto da cabeça 2 e a porção de topo 1 até uma profundidade de 20 mm, isto é, pelo menos na área de linha pontilhada na figura 1. Portanto, a resistência ao desgaste é também garantida mesmo no caso em que ocorre desgaste na parte mais profunda do interior da porção de cabeça do trilho devido ao contato com as rodas, e assim o período de uso dos trilhos é melhorado.

Portanto, é preferível dispor uma estrutura perlita tendo uma dureza Hv em uma faixa de 320 a 500 na superfície, ou na vizinhança da superfície, da porção de cabeça do trilho 3, com a qual os trilhos contatam principalmente, e outras porções podem ser uma estrutura metalográfica diferente da estrutura perlita.

Enquanto isso, em relação a um método para obter uma estrutura perlita tendo uma dureza Hv em uma faixa de 320 a 500 na porção da cabeça do trilho, conforme descrito abaixo, é preferível conduzir um resfriamento acelerado em uma porção de cabeça de trilho 3 com uma região aus-tenita em um estado de alta temperatura após a laminação a quente ou rea- quecimento.

Entre a porção de cabeça do trilho 3 na presente invenção, é preferível que a estrutura metalográfica na porção de superfície da cabeça 3a ou na porção 3b que varia até uma profundidade de 20 mm e incluindo a porção de superfície da cabeça 3a consiste da estrutura perlita acima descrita. Entretanto, dependendo das composições de componentes de um trilho e das condições dos tratamentos térmicos e dos métodos de produção, há casos nos quais a estrutura perlita é misturado com estrutura ferrita proeu-tectoide, estrutura cementita proeutectoide, estrutura bainita e estrutura mar-tensita a uma pequena quantidade, por exemplo, uma razão de área de 5% ou menos. Mesmo no caso em que as estruturas acima descritas estão contidas a um teor de 5% ou menos, essas estruturas não têm um efeito adverso maior na resistência ao desgaste e a tenacidade da porção da cabeça do trilho 3. Portanto, a estrutura perlita descrita acima, pode incluir estruturas mistas com estrutura ferrita proeutectoide, estrutura cementita proeutectoide, estrutura bainita, estrutura martensita ou similares a uma razão de área de 5% ou menos.

Em outras palavras, entre a porção de cabeça 3 na presente invenção, 95% ou mais da estrutura metalográfica na porção de superfície da cabeça 3a ou a porção 3b variando até uma profundidade de 20mm e incluindo a porção de superfície da cabeça 3a precisa ser uma estrutura perlita, e é preferível que 98% ou mais da estrutura metalográfica na porção de cabeça do trilho 3 seja uma estrutura perlita para garantir suficientemente resistência ao desgaste e tenacidade.

Enquanto isso, nas colunas de "microestrutura" nas tabelas 1 e 2 abaixo, a descrição "pequena quantidade" se refere a um teor de 5% ou menos, e estruturas diferentes de perlita sem a descrição "pequena quantidade" significa que as estruturas estão incluídas a uma quantidade de mais de 5% (fora da faixa da presente invenção). (3) As razões porque o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn são limitados.

Na presente invenção, o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para o comprimento dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn observadas em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo da direção longitudinal da estrutura perlita (u-ma seção transversal paralela à direção do comprimento do trilho) está preferivelmente em uma faixa de 5,0 ou menor (a característica da reivindicação 2).

As razões porque o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn observadas em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo da direção longitudinal é limitada à faixa acima serão explicadas em detalhes.

No caso em que o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn na direção longitudinal excede 5,0, as inclusões à base de sulfeto de Mn se tornam grandes, e assim a concentração de estresse ocorre em torno das inclusões à base de sulfeto de Mn. Como resultado, torna-se passível a ocorrência de danos no trilho. Portanto, uma melhoria notável nos valores de impacto não pode ser alcançada no teste mecânico do aço. Portanto, o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn é limitado a estar na faixa de 5,0 ou menos.

Enquanto isso, o limite inferior das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn não é particularmente limitado; entretanto, no caso em que o comprimento do lado maior e o comprimento do lado menor de uma inclusão são os mesmos, a razão de comprimentos (L/D) se torna 1,0, o que se torna o limite inferior substancial.

Em adição, para também suprimir o efeito das grandes inclusões à base de sulfeto de Mn que aceleram a concentração de estresse, é preferível limitar o valor da razão (L/D) do comprimento do lado maior (L) para o comprimento do lado menor (D) para estar em uma faixa de 4,0 ou menos.

Aqui, serão descritos um método de medição do comprimento do lado maior (L) para o comprimento do lado menor (D) de uma inclusão à base de sulfeto de Mn e um método de cálculo do valor médio das razões de comprimento (L/D).

Conforme mostrado na figura 3, são cortadas amostras de uma seção transversal na direção longitudinal da porção de cabeça do trilho onde danos nos trilhos se tornam óbvios, e é executada a medição das inclusões à base de sulfeto. Uma seção transversal de cada uma das amostras cortadas na direção longitudinal do trilho é polida espelhada, e cerca de 100 inclusões à base de sulfeto de Mn são fotografadas usando-se um microscópio ótico em uma seção transversal arbitrária. Então, as fotos são escanea-das em um equipamento de processamento de imagens de modo a medir os comprimentos dos lados maiores (L) e os comprimentos dos lados menores (D), e obter as razões de comprimentos (L/D); e posteriormente é calculado o valor médio desses valores. O local em que as inclusões à base de sulfeto de Mn são medidas não é particularmente limitado; entretanto, é preferível observar uma porção que varia da superfície da porção de cabeça do trilho até uma profundidade de 3 a 10 mm.

Enquanto isso, como método para controlar o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfetos para estar na faixa de 5,0 ou menos, é necessário gerar eficientemente e finamente oxissulfetos de REM (REM2O2S) que agem como núcleos de inclusões à base de sulfetos. Para controlar isso, conforme descrito abaixo, é necessário controlar a quantidade de oxigênio em um aço fundido antes do REM ser adicionado. (4) As razões porque o número (quantidade) (por unidade de á-rea) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos dos lados maiores (L) em uma faixa de 1 μιτι a 50 μιτι é limitado Na presente invenção, o número (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos dos lados maiores (L) em uma faixa de 1 μιτι a 50 μιτι está preferivelmente em uma faixa de 10/mm2 a 100/mm2 (inclusões/mm2) (característica da reivindicação 3). Em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo da direção longitudinal (uma seção transversal paralela à direção do comprimento de um trilho), a razão porque o comprimento do lado maior das inclusões à base de sulfeto de Mn, que são objetos de avaliação, é limitado a estar em uma faixa de 1 pm a 50 μηη será explicada e, detalhes.

Como resultado de uma investigação dos comprimentos dos lados maiores das inclusões à base de sulfeto de Mn e o desempenho atual de danos dos trilhos atuais em relação ao sistema de componente atual, foi confirmado que houve uma boa relação entre o número de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo os comprimentos dos lados maiores (L) em uma faixa de 1 pm a 50 μιη e a resistência aos danos dos trilhos. Portanto, o comprimento do lado maior das inclusões à base de sulfeto de Mn que são objetos de avaliação, é limitado a estar em uma faixa de 1 μιη a 50 μιη. A seguir, serão explicadas em detalhes as razões porque o número (quantidade) (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos dos lados maiores (L) em uma faixa de 1 pm a 50 pm que são observadas em uma seção transversal arbitrária na direção longitudinal é limitado à faixa da reivindicação 3 acima.

No caso em que o número total (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos do lado maior (L) em uma faixa de 1 pm a 50 pm excede 100 /mm2, o número de inclusões à base de sulfeto de Mn se torna excessivo e, portanto, a concentração de estresse ocorre em torno das inclusões à base de sulfeto de Mn. Como resultado, os danos se tornam passíveis de ocorrer no trilho. Portanto, uma outra melhoria nos valores de impacto não pode ser alcançada no teste mecânico do aço. Em adição, no caso em que o número total (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos do lado maior (L) na direção longitudinal em uma faixa de 1 pm a 50 pm é menor que 10 /mm2, locais de armadilha que absorvem o inevitável hidrogênio que permanece em um aço são notavelmente diminuídos, e assim a possibilidade de defeitos hidro-genosos (fragilização pelo hidrogênio) é aumentada. Como resultado, a resistência aos danos do trilho pode ser prejudicada. Portanto, o número total (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos do lado maior (L) em uma faixa de 1 μιτι a 50 μιτι é limitado a estar em uma faixa de 10 /mm2 a 100 /mm2.

Em adição, para também reduzir os efeitos das inclusões à base de sulfeto de Mn que agem como ponto de partida para fraturas, e ao mesmo tempo suprimir os defeitos hidrogenosos previamente de modo a melhorar estavelmente a resistência à fratura de um trilho, é preferível controlar o número total (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos do lado maior em uma faixa de 1 pm a 50 pm para estar em uma faixa de 20 /mm2 a 85 /mm2.

Aqui, em relação ao número de inclusões, são tomadas amostras pelo método mostrado na figura 3. Inclusões à base de sulfeto de Mn são investigadas usando-se um microscópio ótico na seção transversal arbitrária na direção longitudinal. Então, o número de inclusões tendo tamanhos na faixa acima descrita é contado; e o número por unidade de área de uma seção transversal é calculado. É preferível executar observação em pelo menos dez campos de visão e usar o valor médio como valor representativo. O local onde as inclusões à base de sulfeto de Mn são medidas não é particularmente limitado; entretanto, é preferível observar uma porção variando da superfície da porção de cabeça do trilho que age como ponto de partida de danos, até uma profundidade de 3 a 10 mm.

Em adição, para controlar o número (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo tamanho do lado maior (L) de 1 pm a 50 pm para estar na faixa acima descrita, é necessário controlar a quantidade de S adicionado a um aço fundido para estar em uma faixa de 0,0100% ou menos conforme limitado acima. Especificamente, no refino ordinário secundário, é preferível adicionar elementos dessulfurizantes tais como CaO, Na2Co3, CaF2, ou similares, ou os elementos dessulfurizantes juntamente com Al, e então executar o refino. Enquanto isso, o limite inferior da quantidade adicionada de S não é particularmente limitado; entretanto, é preferível ajustar a quantidade de S para estar na faixa de 0,0020% a 0,0080% para garantir um nível mínimo de inclusões à base de sulfeto de Mn para suprimir os defeitos hidrogenosos, e ao mesmo tempo, para melhorar a tenacidade. (5) Método para produção do aço para trilhos conforme a presente invenção O método para produção do aço para trilhos incluindo a composição de componentes e microestrutura acima descritas não é particularmente limitado; entretanto, em geral, o aço para trilhos é produzido pelo método a seguir.

Inicialmente é conduzida a fusão de modo a se obter aço fundido com um forno de fusão comumente usado tal como um forno conversor, um forno elétrico, ou similar. Então um REM é adicionado ao aço fundido, e o-xissulfetos de REM (REM202S) são uniformemente dispersos de modo a controlar a distribuição de inclusões à base de Mn. Em adição, a quantidade adicionada de S é reduzida a um pequeno valor comparado com as condições normais. Posteriormente, o aço fundido é submetido a um método de produção de lingotes e blocos, ou a um método de lingotamento contínuo de modo a produzir um lingote (ou bloco) de aço. Então, o lingote de aço é também submetido à laminação a quente e aos subsequentes tratamentos térmicos (reaquecimento, resfriamento), e assim é produzido um trilho.

Particularmente, para dispersar uniformemente oxissulfetos finos de REM (REM202S), é preferível adicionar ligas Fe-Si-REM ou metal misch contendo REM (principais componentes Ce, La, Pr e Nd) a uma panela de aço fundido de alta temperatura, uma panela intermediária durante o lingotamento, ou similar após o refino comum. Além disso, para evitar a agregação ou segregação dos oxissulfetos de REM (REM202S) em uma etapa de lingotamento, é preferível agitar o metal fundido durante o processo de solidificação usando-se força eletromagnética ou similar. Em adição, para controlar o fluxo do aço fundido durante o lingotamento, é preferível otimizar a forma do bocal de lingotamento.

As condições de produção do lingote de aço e as condições de sujeição do lingote de aço à laminação a quente que são os processos subsequentes após o processo de produção do aço fundido não são particularmente limitadas, e condições comuns podem ser aplicadas. O aço para tri- Ihos incluindo os componentes acima é fundido em um forno de fusão co-mumente usado, tal como um conversor, um forno elétrico ou similar, e o aço fundido é submetido a um método de produção de lingotes ou blocos ou a um método de lingotamento contínuo de modo a produzir um bloco para la-minação a quente. O bloco é reaquecido até uma temperatura em uma faixa de 1200°C ou maior, e então vários passes de laminação a quente são executados de modo a moldar o bloco na forma de um trilho. A temperatura em que a laminação final é executada está preferivelmente em uma faixa de 900°C a 10000°C do ponto de vista de garantir a forma e as propriedades do material.

Em adição, em relação ao tratamento térmico após a laminação a quente, é preferível conduzir resfriamento acelerado em uma porção de cabeça do trilho 3 a altas temperaturas com regiões austenita após a laminação a quente ou reaquecendo para obter uma estrutura perlita com uma dureza Hv de 320 a 500 na porção de cabeça do trilho 3. Como método de resfriamento acelerado, conduzindo-se o tratamento térmico (e resfriamento) com os métodos descritos nos Documento de Patente 7 (Publicação de Pedido de Patente Japonesa não examinada n° H08-246100), Documento de Patente 8 (publicação de Pedido de Patente Japonesa não examinada N° H09-111352) ou similares, é possível obter uma estrutura e dureza em faixas predeterminadas.

Aqui, para conduzir o tratamento térmico com reaquecimento após a laminação do trilho, é preferível aquecer a porção de cabeça do trilho ou o trilho inteiro com uma chama ou aquecimento por indução.

Além disso, como método para controlar o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto para estarem em uma faixa de 5,0 ou menos, é necessário gerar eficientemente e finamente oxissulfetos de REM (REM202S) que agem como núcleo das inclusões à base de sulfetos. Para controlar isso, é necessário controlar a quantidade de oxigênio no aço fundido antes do REM ser adicionado. Especificamente, é preferível executar desoxidação prévia com Al ou Si de modo a reduzir a quantidade de oxigênio para estar em uma faixa de 10 ppm ou menos, e então adicionar REM. No caso em que a desoxidação é insuficiente, oxissulfe-tos (REM202S) não são gerados, e é gerado REM203 que não pode agir como o núcleo de inclusões à base de sulfeto. Portanto, inclusões à base de sulfeto não são finamente dispersos no bloco antes da laminação a quente do trilho. Como resultado, no trilho após a laminação a quente, as inclusões à base de sulfeto são alongadas, e assim torna-se difícil controlar o valor médio das razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) de inclusões à base de sulfetos para estar em uma faixa de 5,0 ou menos.

EXEMPLOS A seguir, serão descritos exemplos da presente invenção. As tabelas 1 a 3 mostram os componentes químicos dos aços para trilhos para testes (aços para trilhos da invenção e aços para trilhos dos exemplos comparativos).

Enquanto isso, nas tabelas, os componentes químicos # 1 incluem o saldo sendo ferro e as inevitáveis impurezas. Em adição, nas Tabelas 1 e 2, os componentes químicos cujas quantidades de S não estão mostradas com S incluído em teores em uma faixa de mais de 0,0100% a 0,0200%. Aços para trilhos tendo as composições de componentes mostradas nas Tabelas 1 a 3 foram produzidos da seguinte maneira. A fusão foi conduzida com um forno de fusão comumente usado tal como um forno conversor, um forno elétrico ou similares. Como o REM, um metal misch contendo Ce, La, Pr, e Nd como componentes principais foi adicionado aos metais fundidos, e oxissulfetos de REM (REM202S) foram uniformemente dispersados de modo a controlar a distribuição de inclusões à base de sulfeto de Mn. Posteriormente, os lingotes de aço foram produzidos por um método de produção de lingotes ou blocos ou um método de lin-gotamento continuo, e então os lingotes de aço foram submetidos à laminação a quente. Após isto, foi executado o tratamento térmico de modo a produzir trilhos.

De acordo com o método acima descrito, foram medidas as razões (L/D) dos comprimentos do lado maior (L) para os comprimentos do lado menor (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn e o número (por unidade de área) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos do lado maior (L) em uma faixa de 1 μιτι a 50 pm.

Em adição, as microestruturas e a dureza das porções da cabeça do trilho foram medidas da maneira a seguir.

Uma amostra foi cortada a partir da porção de superfície da cabeça do trilho 3a. Posteriormente, a superfície a ser observada foi polida, e então a superfície foi causticada com fluido de causticação nital. A microes-trutura na superfície a ser observada foi observada usando-se um microscópio ótico de acordo com a JIS G 0551. Em adição, de acordo com a JIS B7774, foi medida a dureza Vickers Hv da amostra cortada. Aqui, a dureza Vickers foi medida enquanto um penetrador de diamante foi carregado na amostra a uma carga de 98 N (10 kgf). A dureza Vickers é expressa como (Hv, 09N) nas tabelas.

Enquanto isso, a observação de microestruturas e a medição de dureza foram executadas a uma profundidade de 4 mm a partir da superfície da porção de cabeça do trilho.

Teste de desgaste da porção de cabeça A figura 4 mostra o local de onde o espécime para teste de desgaste foi retirado, e os valores numéricos no desenho indicam dimensões (mm). Conforme mostrado na figura 4, um espécime de teste em forma de disco foi cortado de uma porção incluindo a superfície da porção da cabeça no aço para trilhos.

Então, conforme mostrado na figura 5, dois eixos de rotação o-postas foram preparados, o espécime de teste em forma de disco (espécime de teste do trilho 4) foi disposto em um dos eixos de rotação, e o material oponente 5 foi disposto no outro eixo de rotação. O espécime de teste de trilho 4 e o material oponente 5 foram trazidos ao contato em um estado em que uma carga predeterminada foi aplicada ao espécime de teste de trilho 4. Em tal estado, os dois eixos de rotação foram girados a uma velocidade pre- determinada enquanto forneciam um ar comprimido a partir de um bocal de resfriamento 6 de modo a resfriar o espécime de teste. Então, após girar os eixos 700.000 vezes, a quantidade reduzida (quantidade friccionada) do peso do espécime de teste de trilho 4 foi medido.

As condições para o teste de desgaste da porção da cabeça estão mostradas abaixo. Máquina de teste: Máquina de teste de desgaste do tipo Nishiha-ra (referir à figura 5) Forma do espécime de teste: espécime de teste em forma de disco (diâmetro externo: 30 mm, espessura: 8 mm).

Local de onde o espécime de teste foi retirado: 2 mm abaixo da superfície da porção de cabeça do trilho (referir à figura 4) Carga de teste: 686 N (pressão da superfície de contato 640 MPa) Razão de deslizamento: 20% Material oponente: aço perlita (Hv 380) Atmosfera: na atmosfera (ar) (taxa de fluxo: 100 1/min) Número de repetições: 700.000 Teste de impacto da porção de cabeça A figura 6 mostra o local de onde o espécime de teste para o teste de impacto foi tirado. Conforme mostrado ma figura 6, um espécime de teste foi cortado ao longo da direção da largura do trilho (seção transversal transversa) na seção transversal transversa do aço para trilho de forma que uma porção incluindo a porção de superfície da cabeça forme o fundo de uma fenda.

Então, o espécime de teste obtido foi submetido a um teste de impacto sob as condições a seguir; então, o espécime de teste obtido foi submetido a um teste de impacto sob as condições a seguir, e assim foram medidos os valores de impacto (J/cm2). Máquina de teste: Máquina de teste de impacto Forma do espécime: teste 2 mm com entalhe em U na JIS N° 3 Local de onde o espécime de teste é tirado: 2 mm abaixo da superfície da porção de cabeça do trilho (referir à figura 6) Temperatura do teste: temperatura normal (20°C).

Os resultados obtidos estão mostrados nas tabelas 4 a 9. Enquanto isso, nas tabelas, as estruturas e a dureza dos materiais da porção de cabeça com um sinal de *1 são dados medidos a uma profundidade de 4 mm a partir da superfície da porção de cabeça. Os resultados dos testes de desgaste com um sinal *2 são os resultados dos testes de desgaste acima descritos, e os testes de desgaste foram executados pelo método mostrado na figura 5 sob as condições descritas acima após os espécimes de teste serem retirados do local mostrado na figura 4. Os resultados do teste de impacto co um sinal *3 são os resultados dos testes de impacto descritos acima, e os testes de impacto foram executados sob as condições acima descritas após os espécimes de teste terem sido retirados do local mostrado na figura 6. (1) Trilhos da invenção (43 trilhos), aços n°s 1 a 43.

Trilhos nos 1 a 9, 14, 17 a 20, 32, e 41: trilhos perlíticos que têm componentes químicos dentro das faixas limitadas da presente invenção e microestruturas e dureza das porções de cabeça dos trilhos dentro das faixas limitadas da presente invenção. Aços n°s 10, 13, 15, 21, 26, 28 a 31, 33, 39, e 42: trilhos perlíticos que têm componentes químicos dentro das faixas limitadas da presente invenção, razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn dentro da faixa limitada da presente invenção, e microestruturas e dureza das porções de cabeça do trilho dentro das faixas limitadas da presente invenção, e microestruturas e dureza das porções da cabeça do trilho dentro das faixas limitadas da presente invenção. Aços n°s 11, 12, 16, 22 a 24, 27, 34 a 38, 40, e 43: trilhos perlíticos que têm componentes químicos dentro das faixas limitadas da presente invenção, razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn dentro da faixa limitada da presente invenção, quantidades adicionadas de S dentro da faixa limitada da presente invenção, números (por unidade de á-rea) de inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos do lado maior (L) em uma faixa de 1 μιτι a 50 pm dentro da faixa limitada da presente invenção e a microestrutura e dureza da porção de cabeça do trilho dentro das faixas limitadas da presente invenção.

Aqui, entre os trilhos da invenção, em trilhos que incluem uma pequena quantidade de ferrita proeutectoide, uma pequena quantidade de cementita proeutectoide, uma pequena quantidade de bainita, ou uma pequena quantidade de martensita nas microestruturas, as razões dessas pequenas quantidades de estruturas diferentes da estrutura perlita foi 5% ou menos. (2) Trilhos dos exemplos comparativos (23 trilhos), aços nos 44 a 66 Aços n°s 44 a 49: trilhos cujas quantidades de C, Si, e Mn estão fora das faixas da invenção. Aços n°s 50 a 61: trilhos cujas quantidades de REM estão fora da faixa da invenção Aços n°s 62 a 64: trilhos cujas quantidades de componentes químicos estão dentro das faixas da presente invenção; entretanto, as mi-croestruturas das porções de cabeça não preenchem as características da presente invenção descritas acima. Aços n°s 65 a 66: trilhos cujas quantidades de componentes químicos estão dentro das faixas da presente invenção, entretanto, a dureza das porções de cabeça está fora da faixa limitada da presente invenção.

Aqui, entre os trilhos dos exemplos comparativos, em trilhos incluindo ferrita proeutectoide, cementita proeutectoide, ou martensita nas mi-croestruturas, as razões dessas pequenas quantidades de estruturas diferentes da estrutura perlita foram maiores que 5%. Em trilhos incluindo uma pequena quantidade de cementitas proeutectoide ou uma pequena quantidade de bainita, as razões dessas pequenas quantidades de estruturas foram 5% ou menos.

Conforme mostrado nas tabelas 1 a 9, em comparação com os aços para trilhos dos exemplos comparativos (aços n°s 44 a 49), os aços para trilho da invenção (aços n°s 1 a 43) incluem os componentes químicos de C, Si, e Mn em quantidades dentro das faixas limitadas da presente invenção. Portanto, foi possível obter estavelmente uma estrutura perlita tendo dureza dentro da faixa limitada da presente invenção sem gerar estrutura ferrita eutectoide, estrutura cementita eutectoide e estrutura martensita, que afetam adversamente a resistência ao desgaste e a tenacidade.

Conforme mostrado nas tabelas 1 a 9, em comparação com os aços para trilhos dos exemplos comparativos, (aços n°s 62 a 66), os aços para trilhos da invenção (aços n°s 1 a 43) incluíram estruturas perlita nas microestruturas das porções de cabeça, e a dureza das estruturas perlita estava dentro da faixa limitada da presente invenção. Como resultado, foi possível melhorar a resistência ao desgaste e a tenacidade dos trilhos. A figura 7 mostra os resultados do teste de desgaste dos aços para trilhos da invenção (aços n°s 1 a 43) e os aços para trilhos dos exemplos comparativos (aços n°s 44, 46, 47, 48, 49, 62, 64, e 65). No caso em que C, Si e Mn foram incluídos em quantidades dentro das faixas limitadas da presente invenção, a geração de estrutura ferrita eutectoide e estrutura martensita, que afetam adversamente a resistência ao desgaste, foi evitada, e em adição a dureza estava dentro da faixa limitada da presente invenção, foi possível melhorar grandemente a resistência ao desgaste com qualquer quantidade de carbono. A figura 8 mostra os resultados do teste de impacto dos aços para trilhos da invenção (aços n°s 1 a 43) e os aços para trilhos dos exemplos comparativos (aços n°s 45, 47, 49, 63, 64, e 66). No caso em que C, Si e Mn for a incluídos em quantidades dentro das faixas limitadas da presente invenção, a geração de estrutura cementita eutectoide e de estrutura martensita, que afetam adversamente a tenacidade, foi evitada, e em adição a dureza estava dentro da faixa limitada da presente invenção, foi possível melhorar grandemente a tenacidade com qualquer quantidade de carbono.

Conforme mostrado nas tabelas 1 a 9, e na figura 9, em comparação aos aços para trilhos dos exemplos comparativos (aços n°s 50 a 61), os aços para trilhos da invenção (aços n°s 1 a 43) incluiram REM em quantidades dentro da faixa da presente invenção; e, portanto, foi possível melhorar grandemente a tenacidade do trilho perlítico com qualquer quantidade de carbono.

Além disso, conforme mostrado nas tabelas 1 a 9 e na figura 10, em relação aos aços para trilhos da invenção, (aços n°s 9 a 11, 14 a 16, 20 a 22, 25 a 27, 32 a 34, e 41 a 43), durante a produção dos aços fundidos dos trilhos, as quantidades de oxigênio no momento em que o REM foi adicionado em um conversor foram controlados por pré-desoxidação, e além disso, as quantidades adicionadas de REM foram ajustadas para estar numa faixa da presente invenção. Portanto, as razões (L/D) dos comprimentos do lado maior (L) para o comprimento do lado menor (D) das inclusões à base de sulfeto de Mn foram controladas para estar na faixa da presente invenção. Como resultado, foi possível melhorar a tenacidade dos trilhos perlíticos. Em adição ao acima, reduzindo-se a quantiade adicionada de S e ajustando-se número de inclusões abase de sulfeto de Mn tendo comprimentos do lado maior (L) em uma faixa de 1 pm a 50 pm para estar na faixa da presente invenção, foi possível melhorar também a tenacidade do trilho perlítico. APLICABILIDADE INDUSTRIAL O trilho perlítico conforme a presente invenção tem resistência ao desgaste e tenacidade superiors àquelas de um trilho de alta resistência em uso corrente. Portanto, a presente invenção pode ser preferivelmente aplicada a trilhos usados em uma trilha de ambiente extremamente severo, tal como trilhos para transporte de cargas que transportam recursos naturais retirados de regiões com ambientes naturais severos.

Breve descrição dosa sinais de referência 1: porção de topo da cabeça, 2: porção de canto da cabeça, 3: porção de cabeça do trilho, 3a: porção de superfície da cabeça, 3b: uma porção variando das superfícies das porções de canto da cabeça do trilho até uma profundidade de 20 mm, 4: espécime de teste do trilho, 5: material oponente, e 6: bocal para resfriamento.

REIVINDICAÇÕES

Claims (17)

1. Trilho perlítico consistindo em um aço, caracterizado pelo fato de que o aço consiste em: em termos de percentual em massa, C: 0,65% a 1,20%; Si: 0,05% a 2,00%; Mn: 0,05% a 2,00%; REM: 0,0005% a 0,0500%; e opcionalmente um ou mais selecionados do grupo consistindo em: S£ 0,0100%; Ca: 0,0005% a 0,0150%; Al: 0,0040% a 0,50%; Co: 0,01% a 1,00%; Cr: 0,01% a 2,00%; Mo: 0,01% a 0,50%; V: 0,005% a 0,50%; Nb: 0,002% a 0,050%; B: 0,0001% a 0,0050%; Cu: 0,01% a 1,00%; Ni: 0,01% a 1,00%; Ti: 0,0050% a 0,0500%; Mg: 0,0005% a 0,0200%; Zr: 0,0001% a 0,2000%; e N: 0,0060 a 0,0200%, com o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, no qual, em uma porção de cabeça do trilho, uma porção de superfície da cabeça, que varia das superfícies das porções de canto da cabeça e da porção de topo da cabeça até uma profundidade de 10 mm, tem uma estrutura periita, e a dureza Hv da porção de superfície da cabeça está em uma faixa de 320 a 500.

2. Trilho perlítico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um valor médio de razões (L/D) dos comprimentos dos lados maiores (L) para os comprimentos dos lados menores (D) de inclusões à base de sulfeto de Mn observadas em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo de uma direção longitudinal da estrutura perlita está em uma faixa de 5,0 ou menos.

3. Trilho períítico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, S < 0,0100%, e inclusões à base de sulfeto de Mn tendo comprimentos dos lados maiores (L) em uma faixa de 1 μηι a 50 μητι estão presentes em uma quantidade por unidade de área em uma faixa de 10/mm2 a 100/mm2 em uma seção transversal arbitrária tomada ao longo da direção longitudinal da estrutura perlita.

4. Trilho períítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual de massa, ou um ou ambos entre Ca: 0,0005% a 0,0150% e Al: 0,0040% a 0,50%.

5. Trilho períítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, Co: 0,01% a 1,00%.

6. Trilho períítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, ou um ou ambos entre Cr: 0,01% a 2,00% e Mo: 0,01% a 0,50%.

7. Trilho períítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, ou um ou ambos entre V: 0,005% a 0,50% e Nb: 0,002% a 0,050%.

8. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, B: 0,0001% a 0,0050%.

9. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, Cu: 0,01% a 1,00%.

10. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, Ni: 0,01% a 1,00%.

11. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, Ti: 0,0050% a 0,0500%.

12. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, Mg: 0,0005% a 0,0200%.

13. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, Zr: 0,0001% a 0,2000%.

14. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o aço compreende, em termos de percentual em massa, N: 0,0060 a 0,0200%.

15. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o aço consiste em: em termos de percentual em massa, C: 0,65% a 1,20%; Si: 0,05% a 2,00%; Mn: 0,05% a 2,00%; REM: 0,0005% a 0,0500%; e opcionalmente um ou mais selecionados do grupo consistindo em S< 0,0100%; Ca: 0,0005% a 0,0150%; Al: 0,0040% a 0,50%; Co: 0,01% a 1,00%; Cr: 0,01% a 2,00%; Mo: 0,01% a 0,50%; Nb: 0,002% a 0,050%; B: 0,0001% a 0,0050%; Cu: 0,01% a 1,00%; Ni: 0,01% a 1,00%; Ti: 0,0050% a 0,0500%; Mg: 0,0005% a 0,0200%; Zr: 0,0001% a 0,2000%; e N: 0,0060 a 0,0200%, com o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas.

16. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o aço consiste em: em termos de percentual em massa, C: 0,65% a 1,20%; Si: 0,05% a 2,00%; Μη: 0,05% a 2,00%; REM: 0,0005% a 0,0500%; e opcionalmente um ou mais selecionados do grupo consistindo em S< 0,0100%; Ca: 0,0005% a 0,0150%; Al: 0,0040% a 0,50%; Co: 0,01% a 1,00%; Cr: 0,01% a 2,00%; Mo: 0,01% a 0,50%; V: 0,005% a 0,50%; Nb: 0,002% a 0,050%; B: 0,0001% a 0,0050%; Ni: 0,01% a 1,00%; Ti: 0,0050% a 0,0500%; Mg: 0,0005% a 0,0200%; Zr: 0,0001% a 0,2000%; e N: 0,0060 a 0,0200%, com o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas.

17. Trilho perlítico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o aço consiste em: em termos de percentual em massa, C: 0,65% a 1,20%; Si: 0,05% a 2,00%; Mn: 0,05% a 2,00%; REM: 0,0005% a 0,0500%; e opcionalmente um ou mais selecionados do grupo consistindo em S£ 0,0100%; Ca: 0,0005% a 0,0150%; Al: 0,0040% a 0,50%; Co: 0,01% a 1,00%; Cr: 0,01% a 2,00%; Mo: 0,01% a 0,50%; Nb: 0,002% a 0,050%; B: 0,0001% a 0,0050%; Ni: 0,01% a 1,00%; Ti: 0,0050% a 0,0500%; Mg: 0,0005% a 0,0200%; Zr: 0,0001% a 0,2000%; e N: 0,0060 a 0,0200%, com o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas.