CN104812918A - 制造贝氏体钢轨钢材和轨道部件的方法和实施该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

对于轨道部件，特别是用于有轨机动车的由低合金钢构成的钢轨，在该轨道部件的轨头中的钢具有5-15体积%的铁素体含量，和具有由上贝氏体部分和下贝氏体部分组成的多相-贝氏体结构。

Description

制造贝氏体钢轨钢材和轨道部件的方法和实施该方法的装置
本发明涉及轨道部件，特别是用于有轨机动车的由低合金钢构成的钢轨。
本发明进一步涉及由热轧的型材制造轨道部件的方法以及实施该方法的装置。
近年来，铁路交通中的运输负载重量和行驶速度持续升高，以提高铁路运输的效率。因此，铁路钢轨经受加重的运行条件和因此需要具有更高的品质，以承受更高的负荷。具体问题在于，特别是装配在弧形段中的钢轨的剧烈增加的摩擦，和材料疲劳损伤出现，其主要在行驶边缘处，即钢轨与车轮在弧形段中的主要接触点处产生。这导致滚动接触疲劳损伤（RCF）。RCF-表面损伤的实例例如是端部裂纹（滚动疲劳）、脱皮（剥落）、凹陷（Squats）（塑性表面变形）、滑波（Schlupfwellen）和起皱（Verriffelungen）。所述的表面损伤导致缩短的钢轨使用寿命、提高的噪音释放和运行障碍。此外，故障增加出现由于持续增长的交通负荷而加速。这样发展的直接结果是提高的钢轨维护需求。然而，增加的钢轨维护需求有悖于变得越来越小的维护空挡。更高的列车密度越来越多地减小了可以处理钢轨的时间段。
所提及的损伤尽管可以在初期阶段通过磨削而消除，然而在严重损伤的情况下必须更换钢轨。因此，过去不乏改进耐磨性和抗RCF-损伤性的实验，以提高钢轨的寿命周期。这尤其通过引入和使用贝氏体钢轨钢材进行。
贝氏体是可以在热处理含碳钢的情况下通过等温转变或者连续冷却而生成的结构。贝氏体在形成珠光体和马氏体之间的温度和冷却速度下产生。不同于形成马氏体，晶格中的倒逆过程和扩散过程在此是耦合的，由此不同的转变机理是可行的。由于依赖于冷却速度、碳含量、合金元素和由此产生的形成温度，贝氏体不具有特征性的结构。贝氏体，亦如珠光体由铁素体和渗碳体（Fe3C）的相组成，但是就形状、尺寸和分布而言有别于珠光体。原则上，贝氏体区分为两个主要结构形式，即上贝氏体和下贝氏体。
从AT 407057 B中已知钢轨材料，其中奥氏体的结构转变仅明确地在下贝氏体阶段的范围内产生，以致成型的轧件获得至少350 HB，特别是450-600 HB的硬度。
贝氏体基本结构还可以用较高的合金成分，用例如描述于DE 102006030815 A1和DE 102006030816 A1文件中的2.2至3.0重量%的高的铬含量实现。然而，高含量的合金成分导致不希望的高费用和复杂的焊接技术。DE 202005009259 U1也描述了由高合金钢构成的贝氏体高强度的轨道部件，特别是具有高的Mn、Si和Cr合金含量。在这种高合金钢的情况下， 可以以简单的方式通过在静态空气中冷却导致贝氏体形成。在低合金钢的情况下相反地，仅当进行受控冷却时才能形成贝氏体。
相应地，例如DE 1533982描述了热处理钢轨的方法，其中还具有轧制温度的钢轨在离开轧机机座之后用起重装置提起，以轨头向下的方式浸渍到维持在恒定温度的流化床中，并且在此处冷却，其中贝氏体结构的形成通过以下方式实现，即选择380至460℃的流化床温度，并且使钢轨在流化床中取决于其温度而停留300至900秒。
从EP 612852 B1中已知高强度钢轨的其它制造方式，其由具有贝氏体结构的低合金钢构成以实现更好的对于由于滚动接触的疲劳损伤而言的稳定性。钢轨的轨头以1-10℃/s速度经受从奥氏体范围直至500-300℃的冷却中断温度的加速冷却。在这样的快速冷却之后，轨头进一步冷却至接近室温，其中使用随着热回收的自然冷却或者以1-40℃/min速度的强制冷却。
用所提及的措施，尽管可以延缓轨头处的裂纹形成和裂纹扩展，但是却不能将其阻止。
因此，本发明的目的在于，如下改进出于费用原因和出于焊接技术原因应由低合金钢组成的轨道部件，特别是钢轨，从而使其在提高的轮负载的情况下，也不产生滚动接触疲劳损伤，和尤其在行驶边缘处和滚动面上不产生裂纹。进一步地，还应该提高耐磨强度，以使可以确保多于30年的使用寿命（Liegedauer）。最后，所述的轨道部件应是可以良好焊接的，并且具有相对于迄今为止在钢轨建造中被证明是好的钢而言的类似的其它材料性能，例如类似的导电性和类似的热膨胀系数。
本发明的目的进一步在于，提供简单的制造方法，其特征在于短的方法时间（避免退火阶段）、高的可复制性和高的经济性。该方法应适合于制造例如超过100 m长度的长钢轨，其中跨钢轨全长应确保恒定的材料性能。
为了实现所述目的，本发明根据第一方面设置这样改进最初所提及的类型的轨道部件，即该轨道部件的轨头中的钢具有5-15体积%的铁素体含量，并且具有由上贝氏体部分和下贝氏体部分组成的多相-贝氏体结构。通过铁素体结构和贝氏体结构的组合，实现出色的韧性性能和足够高的硬度。在此，铁素体-结构成分用作塑性载体，并且导致任选地产生的裂纹可以不以端部裂纹的形式出现在材料中。铁素体含量为整个结构提供在其中嵌入贝氏体的连续的网络。就此而论称为渗透阀值，其必须达到，以形成相互连接的区域（簇）。所述铁素体优选为针状铁素体。相比于非针状结构和珠光体结构，针状结构的特征在于更高的抗拉强度和耐磨强度。针状铁素体具有微结构，其特征在于针状成形的晶核或者晶粒，其中该晶核不是统一排列的，而是完全非定向存在的，这有助于钢的韧性。晶粒的非定向排列导致各个晶粒的相互勾连，这与多相-贝氏体一起有效地抑制裂纹形成和裂纹扩展。特别地，这通过以下方式实现，即任选地在表面上产生的裂纹（“端部裂纹”）不像例如在珠光体结构的情况中那样延伸到材料深处。因此，轨道部件仅更多地经受磨损，以致可以精确地确定其使用寿命，并且不必由于裂纹形成而进行进一步观测。
此外，起决定作用的是存在包含上贝氏体部分和下贝氏体部分的多相-贝氏体。在此，上贝氏体在贝氏体形成的上部温度范围中形成，并且具有与马氏体类似的针状结构。在所述的贝氏体形成的上部温度范围中存在有利的扩散条件，以致碳可以扩散到铁素体针的晶界上。在此形成不均匀和间断的渗碳体晶体。由于无规则分布，该结构通常具有颗粒状的外观，以致上贝氏体有时也称为粒状贝氏体。下贝氏体在等温和连续的冷却下在形成贝氏体的下部温度范围内产生。通过形成铁素体，奥氏体富含碳，在进一步冷却时该奥氏体区域转变为铁素体、渗碳体、针状贝氏体和马氏体。通过贝氏体化，减少内应力和提高韧性。
原则上，下和上贝氏体之间的混合比可以在宽范围内相应于各个要求而变化。特别地，混合比的选择确定钢的硬度。特别优选地在本发明的范围内，上贝氏体的含量为5-75体积%，特别是20-60体积%，下贝氏体的含量为15-90体积%，特别是40-85体积%。
铁素体含量优选为8-13体积%。
完全进行的贝氏体转变的前提条件是从奥氏体中形成碳化物。因为碳化物吸收大量的碳，其造成碳减少并且从奥氏体中吸出碳。如果例如通过硅作为合金元素而阻止或者延缓碳化体形成，那么较大量的奥氏体不转变。这时，其在淬火至室温之后，完全或者部分地以剩余奥氏体的形式存在。奥氏体余量取决于，马氏体开始温度在剩余奥氏体中下降多大程度。在本发明的范围内有利的是，尽可能低含量的奥氏体和/或马氏体剩余。就此而论，本发明因此优选地设置，所述轨道部件的轨头中的钢具有剩余马氏体/奥氏体含量为<2体积%。
如已提及，根据本发明使用低合金钢以减小费用和改进耐磨能力。通常，低合金钢在本发明的范围内优选地含有硅、锰和铬以及任选的钒、钼、磷、硫和/或镍作为合金成分。
在本发明的范围内，当不存在含量大于1.5重量%的合金成分时，那么钢称为低合金钢。
特别好的结果可以用具有以下近似分析的低合金钢实现：
0.4 - 0.55重量%的 C
0.3 - 0.6重量%的 Si
0.9 - 1.4重量%的 Mn
0.3 - 0.6重量%的 Cr
0.1 - 0.3重量%的 V
0.05 - 0.20重量%的 Mo
0 - 0.02重量%的 P
0 - 0.02重量%的 S
0 - 0.15重量%的 Ni。
优选地，当轨道部件在轨头区域中具有大于1150 N/mm2的抗拉强度Rm时，那么产生用于高负载路段的特别好的能力。此外，轨道部件在轨头区域中优选地具有大于340 HB的硬度。
根据第二方面，本发明提供用以制造上述轨道部件的方法，其中该轨道部件由热轧的型材制造，其中经轧制的型材的轨头在离开具有轧制热的轧机机座之后直接经受受控冷却，其中所述的受控冷却包括在第一步骤中加速冷却直至达到能够形成铁素体的第一温度；在第二步骤中维持第一温度，以导致铁素体形成；在第三步骤中在能够形成多相-贝氏体的温度范围内进一步冷却直至第二温度；和在第四步骤中维持第二温度。如同本身已知的，该受控冷却优选地通过至少将轨头浸渍到液体冷却剂中进行。
在此，第一步骤优选地在740-850℃，特别是约790℃的温度下开始，并且优选地在450-525℃的温度下结束。在第一步骤期间进行的冷却必须这样控制，以使在时间-温度-转变图中是在形成铁素体和随后形成贝氏体的范围内的，其中尤其不应发生在珠光体阶段中的转变。出于此目的，在第一步骤中的加速冷却优选地以2-5℃/s的冷却速度进行。为了获得这样的冷却速度，优选地这样操作，即轨道部件在第一步骤期间完全地浸渍到冷却剂中。
在第二步骤中，温度优选地保持在450-525℃，并且产生对于使用性能而言重要的铁素体含量，特别是针状铁素体含量，其为5-15体积%，尤其为8-13体积%，尤其为约10体积%。所述温度的维持优选地通过将轨道部件在第二步骤期间维持在从冷却剂中取出的位置处来实现。
在第三步骤中，为了必须限制铁素体含量而实施进一步的受控冷却，以致形成上和下贝氏体结构的混合物（多相-贝氏体）。形成贝氏体的温度范围优选在450-525℃和280-350℃之间，即轨道部件的轨头在贝氏体形成阶段中从450-525℃冷却至280-350℃。第三步骤优选地持续50-100 s，特别是约70 s。在贝氏体形成阶段中，如果轨道部件优选地仅以轨头浸渍到冷却剂中，这是足够的。
在随后第四步骤中使轨道部件的温度保持在优选的280-350℃的情况下，取决于温度情况，该轨道部件的硬度这时是最终确定的，其中应避免低于马氏体开始温度（通常约280℃），因为在该温度范围内可能产生多种马氏体的脆性的结构成分。优选地通过循环的轨头浸渍，即轨道部件循环地浸渍到冷却剂中和从冷却剂中取出，在第四步骤期间维持温度。
因为贝氏体相形成的温度范围和马氏体开始温度取决于各个钢的合金元素和其含量，必须事前对于各个钢而言准确地确定第一温度的值和第二温度的值。在受控冷却期间连续地测量钢轨温度，其中冷却阶段和维持阶段在达到各个温度阀值时开始或者结束。因为钢轨的表面温度可以跨轨道部件的全长而变化，但是冷却对于整个轨道部件而言统一进行，因此优选地这样实施，即在多个分布在轨道部件长度上的测量点处检测温度，并且得出用于控制所述的受控冷却的温度平均值。
在贝氏体形成阶段中，奥氏体尽可能地完全转变为贝氏体。这出现在低于珠光体形成的温度直至马氏体开始温度时，并且既在等温也在连续冷却的情况下。通过奥氏体缓慢地倒逆，以晶界或者晶格缺陷为起点形成碳严重过饱和的具有体心立方（kubisch-raumzentriert）晶格的铁素体-晶体。碳由于在体心立方晶格中的较高的扩散速度，以球形或者椭圆形的碳渗体晶体的形式在铁素体晶粒中析出。同样地，碳可以扩散到奥氏体区域中并且形成碳化物。
在本发明的范围内，在第三步骤和第四步骤期间进行冷却以及维持温度，以致形成多相-贝氏体。在第一分步骤期间，以比第二分步骤中小的冷却速度进行连续的冷却，其中温度突然下降直至达到第二温度。在第一分步骤期间，主要产生上贝氏体。在突然冷却之后，在第四步骤中维持在第二温度，从而在此产生下贝氏体。在此，在第四步骤期间维持第二温度的时间长度确定下贝氏体形成的程度。
上贝氏体由排列成束（in Paketen）的针状铁素体组成。在各个铁素体针之间，存在或多或少连续的由碳化物构成的平行于针轴的薄膜。 相反地，下贝氏体由铁素体片形成，在其中碳化物以相对于针轴60°的角度形成。
在受控冷却期间，借助液体的冷却剂使该冷却剂经历淬火过程的三个阶段。在第一阶段蒸汽薄膜阶段中，在轨头表面上的温度如此得高，以致冷却剂快速蒸发并且形成较薄的隔离的蒸汽薄膜（莱顿弗罗斯特效应）。该蒸汽薄膜阶段尤其非常强烈地取决于冷却剂的蒸汽形成热、例如氧化皮或者化学组成的轨道部件表面性质和冷却池的形状。在第二阶段沸腾阶段中，冷却剂与轨头的热表面直接接触，并且立即沸腾，由此产生高的冷却速度。当轨道部件的表面温度下降至冷却剂的沸点时，第三阶段对流阶段开始。在所述范围内，冷却速度基本上受冷却剂的流动速度影响。
在根据本发明设置的受控冷却的情况下，冷却剂在第一步骤中优选地出现在蒸汽薄膜阶段中。优选地进一步这样实施，即在第三步骤期间控制冷却，以致使冷却剂在轨头表面上首先形成蒸汽薄膜，并且随后在表面上沸腾。因此，从蒸汽薄膜阶段过渡到沸腾阶段。在此，该蒸汽薄膜阶段持续以上所提及的在其中主要形成上贝氏体的第一分步骤的时间长度。在达到沸腾阶段之后，温度突然下降至第二温度，即至优选的280-350℃。
从蒸汽薄膜阶段过渡到沸腾阶段通常是相对不受控和自发的。因为跨轨道部件全长的钢轨温度承受一定的生产所致的温度波动，存在从蒸汽薄膜阶段至沸腾阶段的过渡在不同的轨道部件长度范围内在不同的时间点发生的问题。这可能导致跨轨道部件全长形成不均匀的结构，并且因此可能导致不均匀的材料性能。为了跨钢轨全长统一从蒸汽薄膜阶段至沸腾阶段过渡的时间点，优选的方法方式设置，在第三步骤期间将破坏薄膜的气态压力剂，例如氮气沿着轨道部件全长传输到轨头上，以破坏沿着轨道部件全长的蒸汽薄膜并且引发沸腾阶段。
特别地，可以这样实施，即在第三步骤期间沿着轨道部件全长来监测冷却剂的状态，并且一旦在轨道部件长度的部分区域中确定沸腾阶段第一次出现，就将破坏薄膜的气态压力剂传输到轨头上。
优选地，所述的破坏薄膜的气态压力剂在第三步骤开始之后约20-100 s，特别是约50 s传输到轨头上。
根据本发明的另一方面，提供用以实施上述方法的装置，其包含符合轨道部件长度的可以用冷却剂填充的冷却池；用于轨道部件的升降装置，以将轨道部件浸渍到冷却池中和从其中抬升；测量轨道部件温度的温度测量装置；压力剂产生工具，通过其将压力剂导入到冷却剂中；调节冷却剂温度的工具；和控制装置，向其中输入温度测量装置的测量值，其与升降装置共同作用以控制升降过程，与工具共同作用以根据温度测量值调节冷却剂的温度，并且还与压力剂产生工具共同作用。
优选地，设置传感器以检测在所述轨头表面上沸腾的冷却剂，其传感器测量值传输到所述控制装置中，以根据该传感器测量值而触发（ansteuern）所述压力剂产生工具。特别地，设置多个传感器以检测在轨头表面上沸腾的冷却剂，该传感器跨冷却池的长度而分布。
优选地，将多个传感器的传感器测量值输入到控制装置中，其中一旦至少一个传感器在轨头表面上确定沸腾的冷却剂，该控制装置就触发所述压力剂产生工具。
有利地设置该控制装置以进行受控冷却，其包括在第一步骤中加速冷却直至达到能够形成铁素体的第一温度；在第二步骤中维持第一温度，以导致铁素体形成；在第三步骤中在能够形成多相-贝氏体的温度范围内进一步冷却直至第二温度；和在第四步骤中维持第二温度。
特别地，可以设置该控制装置，以将轨头温度在第一步骤中以2-5℃/s的冷却速度减小至450-525℃的第一温度，将轨头温度在第二步骤中维持在第一温度，和将轨头温度在第三步骤期间优选地经过50-100 s，特别是约70 s减小至280-350℃的第二温度。
优选地设置该控制装置，以在第三步骤期间触发压力剂产生工具。
以下借助实施例进一步阐述本发明。
具有以下近似分析的低合金钢借助热轧制形成为具有标准钢轨外形的行驶钢轨：
0.49重量%的C
0.36重量%的Si
1.11重量%的Mn
0.53重量%的Cr
0.136重量%的V
0.0085重量%的Mo
0.02重量%的P
0.02重量%的S
0.1重量%的Ni。
在离开轧机机座之后，具有轧制热的钢轨直接经受受控的冷却。该受控的冷却以下借助在图1中所示的时间-温度-转变图来阐述，其中用1标示的线表示冷却曲线。冷却过程在790℃的温度下开始。在第一步骤中，钢轨跨其全长和以其整个横截面浸渍到由水构成的冷却浴中，并且设为4℃/s的冷却速度。在约75 s后，该轨头的表面温度测得490℃，从而达到点2，并且将该钢轨从冷却浴中取出以维持温度约30 s的时间，由此实现针状铁素体的形成。在达到点3时，将钢轨再次浸渍到冷却浴中直至冷却至点4。在点4时，确定在轨头表面上的冷却水开始沸腾，并且使该轨头用压缩空气冲击，以穿破围绕着轨头的蒸汽薄膜，和跨钢轨全长而引发沸腾阶段。引发沸腾阶段导致轨头温度的突然下降，其中在达到315℃的温度（点5）时停止冷却。通过循环的轨头浸渍，所述温度维持一定的时间长。维持时间的长度决定了多相-贝氏体结构的组成，其出现在以下的实施例中。
实施例1
在第一实施例中，具有以下近似分析的低合金钢借助热轧制形成为具有标准钢轨外形的行驶钢轨：
0.49重量%的C
0.36重量%的Si
1.11重量%的Mn
0.53重量%的Cr
0.136重量%的V
0.0085重量%的Mo
0.02重量%的P
0.02重量%的S
0.1重量%的Ni。
通过上述受控的冷却，在轨头中获得以下结构：
约10体积%针状铁素体，
约74体积%上贝氏体，
约16体积%下贝氏体，
< 1体积%马氏体-剩余奥氏体。
该组织结构示于图2中。
由于较高含量的上贝氏体，实现比在以下第二实施例中小的轨头硬度。测量以下材料性能。
硬度：347 HB
抗拉强度：1162 MPa
0.2%屈服点：977 MPa
断裂伸长率：14.4%
缺口冲击测试：
　　在+20℃下测试：110 J/cm2
　　在-20℃下测试：95 J/cm2
裂纹扩展da/dN：
　　在ΔK=10[MPa√m]下测试：8.9[m/Gc]
　　在ΔK=13.5[MPa√m]下测试：15.8[m/Gc]，
　　　　其中m/Gc = 米/千兆周
耐磨性：
　　（AMSLER测试：滑动10%，正交力1200N）
　　材料磨损：1.72 mg/m2
　　比较的R260材料磨损：1.79 mg/m2
断裂韧性：39 MPa√m。
实施例2
在第二实施例中，使用与在实施例1中相同的低合金钢，并且借助热轧制形成为具有标准钢轨外形的行驶钢轨。受控冷却与实施例1中相同那般实施，然而在第四步骤中的温度比在实施例1中维持更久。在轨头中获得以下结构：
约10体积%针状铁素体，
约15体积%上贝氏体，
约75体积%下贝氏体，
< 1体积%马氏体-剩余奥氏体。
该组织结构示于图3中。
测量以下材料性能。
硬度：405 HB
抗拉强度：1387 MPa
0.2%屈服点：1144 MPa
断裂伸长率：12.6%
缺口冲击测试：
　　在+20℃下测试：100 J/cm2
　　在-20℃下测试：75 J/cm2
裂纹扩展da/dN：
　　在ΔK=10[MPa√m]下测试：9.5[m/Gc]
　　在ΔK=13.5[MPa√m]下测试：16.5[m/Gc]
耐磨性：
　　（AMSLER测试：滑动10%，正交力1200N）
　　材料磨损：1.55 mg/m2
　　比较的R260材料磨损：1.79 mg/m2
断裂韧性：36 MPa√m。

Claims (34)

1.轨道部件，特别是用于有轨机动车的由低合金钢构成的钢轨，其特征在于，在所述轨道部件的轨头中的钢具有5-15体积%的铁素体含量，和具有由上贝氏体部分和下贝氏体部分组成的多相-贝氏体结构。
2.根据权利要求1的轨道部件，其特征在于，所述上贝氏体的含量为5-75体积%，特别是20-60体积%，并且所述下贝氏体的含量为15-90体积%，特别是40-85体积%。
3.根据权利要求1或者2的轨道部件，其特征在于，所述的铁素体含量为8-13体积%。
4.根据权利要求1、2或者3的轨道部件，其特征在于，所述的铁素体是针状铁素体。
5.根据权利要求4的轨道部件，其特征在于，所述的多相-贝氏体嵌入到所述的针状铁素体中。
6.根据权利要求1至5任一项的轨道部件，其特征在于，在所述轨道部件的轨头中的钢具有<2体积%的剩余-马氏体/奥氏体-含量。
7.根据权利要求1至6任一项的轨道部件，其特征在于，所述的低合金钢含有硅、锰和铬以及任选的钒、钼、磷、硫和/或镍作为合金成分。
8.根据权利要求7的轨道部件，其特征在于，不存在含量大于1.5重量%的合金成分。
9.根据权利要求1至8任一项的轨道部件，其特征在于，使用具有以下近似分析的低合金钢：
0.4 - 0.55重量%的C
0.3 - 0.6重量%的Si
0.9 - 1.4重量%的Mn
0.3 - 0.6重量%的Cr
0.1 - 0.3重量%的V
0.05 - 0.20重量%的Mo
0 - 0.02重量%的P
0 - 0.02重量%的S
0 - 0.15重量%的Ni。
10.根据权利要求1至9任一项的轨道部件，其特征在于，在所述轨头区域中的轨道部件具有大于1150 N/mm2的抗拉强度Rm。
11.根据权利要求1至10任一项的轨道部件，其特征在于，在所述轨头区域中的轨道部件具有大于340 HB的硬度。
12.由热轧的型材制造根据权利要求1至11任一项的轨道部件的方法，其特征在于，使所述热轧型材的轨头在离开具有轧制热的轧机机座之后直接经受受控的冷却，其中所述的受控冷却包括：在第一步骤中加速冷却直至达到能够形成铁素体的第一温度；在第二步骤中维持所述的第一温度，以导致铁素体形成；在第三步骤中在能够形成多相-贝氏体的温度范围内进一步冷却直至第二温度；和在第四步骤中维持所述的第二温度。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述的第一步骤在740-850℃，特别是在约790℃的温度下开始。
14.根据权利要求12或者13的方法，其特征在于，所述的第一温度为450-525℃。
15.根据权利要求12、13或者14的方法，其特征在于，所述的第二温度为280-350℃。
16.根据权利要求12至15任一项的方法，其特征在于，所述的第一步骤中的加速冷却以2-5℃/s的冷却速度进行。
17.根据权利要求12至16任一项的方法，其特征在于，所述的第三步骤持续50-100 s，特别地持续约70 s。
18.根据权利要求12至17任一项的方法，其特征在于，在多个分布在所述轨道部件长度上的测量点处检测所述温度，并且得出用于控制所述的受控冷却的温度平均值。
19.根据权利要求12至18任一项的方法，其特征在于，所述的受控冷却通过至少将所述轨头浸渍到液体冷却剂中进行。
20.根据权利要求12至19任一项的方法，其特征在于，所述冷却在第三步骤期间这样控制，以致所述冷却剂在所述轨头表面上首先形成蒸汽薄膜，并且此后在所述表面上沸腾。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于，在第三步骤期间，将破坏薄膜的气态压力剂，例如氮气沿着所述轨道部件的全长传输到所述轨头上，以沿着所述轨道部件的全长破坏蒸汽薄膜，并且引发所述的沸腾阶段。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于，在第三步骤期间，沿着所述轨道部件的全长监测所述冷却剂的状态，并且一旦在所述轨道部件长度的部分区域中确定所述沸腾阶段第一次出现，就将所述的破坏薄膜的气态压力剂传输到所述轨头上。
23.根据权利要求21或者22的方法，其特征在于，将所述的破坏薄膜的气态压力剂在第三步骤开始之后约20-100 s，特别是约50 s传输到所述轨头上。
24.根据权利要求12至23任一项的方法，其特征在于，将所述的轨道部件在第一步骤期间完全浸渍到所述的冷却剂中。
25.根据权利要求12至24任一项的方法，其特征在于，使所述轨道部件在第二步骤期间维持在从所述冷却剂中取出的位置处。
26.根据权利要求12至25任一项的方法，其特征在于，将所述轨道部件在第三步骤期间仅以轨头浸渍到所述冷却剂中。
27.根据权利要求12至26任一项的方法，其特征在于，将所述轨道部件在第四步骤期间循环地浸渍到所述冷却剂中和从所述冷却剂中取出。
28.实施根据权利要求12至27任一项的方法的装置，其包含符合所述轨道部件长度的可以用冷却剂填充的冷却池；用于所述轨道部件的升降装置，以将所述轨道部件浸渍到所述冷却池中和从其中抬升；测量所述轨道部的温度的温度测量装置；压力剂产生工具，通过其将所述压力剂导入到所述冷却剂中；调节所述冷却剂温度的工具；和控制装置，向其中输入所述温度测量装置的测量值，其与所述升降装置共同作用以控制升降过程，与所述工具共同作用以根据所述温度测量值调节所述冷却剂的温度，并且还与所述压力剂产生工具共同作用。
29.根据权利要求28的装置，其特征在于，设置传感器以检测在所述轨头表面上沸腾的冷却剂，其传感器测量值输入到所述控制装置中，以根据所述传感器测量值而触发所述压力剂产生工具。
30.根据权利要求29的装置，其特征在于，设置多个传感器以检测在所述轨头表面上沸腾的冷却剂，所述传感器分布在所述冷却池的长度上。
31.根据权利要求28、29或者30的装置，其特征在于，将所述多个传感器的传感器测量值输入到所述控制装置中，其中一旦至少一个传感器确定在所述轨头表面上沸腾的冷却剂，所述控制装置就触发所述压力剂产生工具。
32.根据权利要求28至31任一项的装置，其特征在于，设置所述控制装置以进行受控冷却，其包括：在第一步骤中加速冷却直至达到能够形成铁素体的第一温度；在第二步骤中维持所述的第一温度，以导致铁素体形成；在第三步骤中在能够形成多相-贝氏体的温度范围内进一步冷却直至第二温度；和在第四步骤中维持所述的第二温度。
33.根据权利要求32的装置，其特征在于，设置所述控制装置，以将所述轨头温度在第一步骤中以2-5℃/s的冷却速度减小至450-525℃的第一温度，将所述轨头温度在第二步骤中维持在所述第一温度，和将所述轨头温度在第三步骤期间优选地经过50-100 s，特别是约70 s减小至280-350℃的第二温度。
34.根据权利要求32或者33的装置，其特征在于，设置所述控制装置，以在第三步骤期间触发压力剂产生工具。
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