JP2685381B2 - 耐表面損傷・高寿命レール - Google Patents
耐表面損傷・高寿命レールInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道に敷設される耐表
面損傷性を有しかつ高寿命のレールに関するものであ
る。
面損傷性を有しかつ高寿命のレールに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉄道輸送の高能率化や高速化に伴
い、列車の載荷重量の増加や列車運転速度の向上が図ら
れている。このような鉄道輸送環境の変化に伴い、レー
ルの使用環境は苛酷化を辿っている。特に、急曲線区間
に敷設されたレールでは、レールの摩耗が急激に増加
し、レールと車輪の主接触位置であるレールゲージ・コ
ーナー（ＧＣ）部の内部から発生する疲労損傷が頻発す
るようになった。
い、列車の載荷重量の増加や列車運転速度の向上が図ら
れている。このような鉄道輸送環境の変化に伴い、レー
ルの使用環境は苛酷化を辿っている。特に、急曲線区間
に敷設されたレールでは、レールの摩耗が急激に増加
し、レールと車輪の主接触位置であるレールゲージ・コ
ーナー（ＧＣ）部の内部から発生する疲労損傷が頻発す
るようになった。
【０００３】この対策として従来から、Ｃｒ，Ｍｏなど
の合金元素を多く添加した圧延ままの合金レール（特開
昭５０−１４０３１６号公報参照）、合金を添加せず
に、レール頭部あるいは全体を加速冷却することによっ
て製造される熱処理レール（特開昭５５−２３８８５号
公報参照）、比較的低い含有量の合金を添加して、耐摩
耗性、耐損傷性ばかりでなく、溶接部の硬度低下を改善
した低合金熱処理レール（特公昭５９−１９１７３号公
報参照）、などのレールが開発されており、これらレー
ルの特徴は、高炭素含有鋼によるパーライト組織を呈し
た単一組織の高強度レールである。
の合金元素を多く添加した圧延ままの合金レール（特開
昭５０−１４０３１６号公報参照）、合金を添加せず
に、レール頭部あるいは全体を加速冷却することによっ
て製造される熱処理レール（特開昭５５−２３８８５号
公報参照）、比較的低い含有量の合金を添加して、耐摩
耗性、耐損傷性ばかりでなく、溶接部の硬度低下を改善
した低合金熱処理レール（特公昭５９−１９１７３号公
報参照）、などのレールが開発されており、これらレー
ルの特徴は、高炭素含有鋼によるパーライト組織を呈し
た単一組織の高強度レールである。
【０００４】また、摩耗あるいは内部疲労損傷が問題と
ならない直線および緩曲線区間の高速運転区間において
も、近年、鉄道輸送環境の変化に伴い、車輪とレールの
繰り返し接触によりレール頭部表面にころがり疲労損傷
が発生し、剥離損傷やレール頭表面から発生した疲労き
裂が、レール頭部内部で分岐し横裂損傷（ダークスポッ
ト損傷）を引き起こす事例が散見される。しかし、この
ような区間では、上記のような損傷の発生が顕在化して
いるにもかかわらず、従来からのパーライト組織を呈し
た単一組織の圧延ままレールが使用されている。
ならない直線および緩曲線区間の高速運転区間において
も、近年、鉄道輸送環境の変化に伴い、車輪とレールの
繰り返し接触によりレール頭部表面にころがり疲労損傷
が発生し、剥離損傷やレール頭表面から発生した疲労き
裂が、レール頭部内部で分岐し横裂損傷（ダークスポッ
ト損傷）を引き起こす事例が散見される。しかし、この
ような区間では、上記のような損傷の発生が顕在化して
いるにもかかわらず、従来からのパーライト組織を呈し
た単一組織の圧延ままレールが使用されている。
【０００５】本発明者らは、上記損傷の発生原因を調査
した結果、この損傷発生原因としては、車輪とレールの
繰り返し接触によってもたらされた疲労ダメージ層がレ
ール頭表部に蓄積するためであることを確認した。この
対策としては、レール頭表面の疲労ダメージ層をグライ
ンダー等で研削する方法があるが、グラインダー作業費
が高価なことや作業時間が夜間に限定されるなどのコス
トや時間制約の問題点があった。また、もう一つの方法
として、レール頭表面の摩耗速度を向上させて、疲労ダ
メージが蓄積する前に、摩耗によりこの疲労ダメージ層
を除去する方法がある。しかし、従来のパーライト組織
を呈する材料では、摩耗速度を向上させることは同時に
強度低下をもたらし、レール頭部表面での塑性変形（メ
タルフロー）に伴うき裂（きしみ割れ）などのレール頭
表面損傷が発生し、パーライト組織を呈する単層レール
では上記の損傷の発生を防止することが困難であった。
した結果、この損傷発生原因としては、車輪とレールの
繰り返し接触によってもたらされた疲労ダメージ層がレ
ール頭表部に蓄積するためであることを確認した。この
対策としては、レール頭表面の疲労ダメージ層をグライ
ンダー等で研削する方法があるが、グラインダー作業費
が高価なことや作業時間が夜間に限定されるなどのコス
トや時間制約の問題点があった。また、もう一つの方法
として、レール頭表面の摩耗速度を向上させて、疲労ダ
メージが蓄積する前に、摩耗によりこの疲労ダメージ層
を除去する方法がある。しかし、従来のパーライト組織
を呈する材料では、摩耗速度を向上させることは同時に
強度低下をもたらし、レール頭部表面での塑性変形（メ
タルフロー）に伴うき裂（きしみ割れ）などのレール頭
表面損傷が発生し、パーライト組織を呈する単層レール
では上記の損傷の発生を防止することが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような損傷の発
生を防止するためには、適度の摩耗によりレール頭表面
の疲労ダメージ層を取り去り、かつ、塑性変形（メタル
フロー）を抑制した高強度の材料を用いたレールを製造
することも可能である。しかし、このような特性を満た
す材料は、従来のパーライト鋼に比べて、ＣｒやＭｏな
どの合金を多く添加して強度の向上を図らなければなら
ないために、レール成分コストが高くなり、同時に、こ
の合金添加により電気電導性が著しく低下し、信号の不
通や故障の原因になるという問題点があった。
生を防止するためには、適度の摩耗によりレール頭表面
の疲労ダメージ層を取り去り、かつ、塑性変形（メタル
フロー）を抑制した高強度の材料を用いたレールを製造
することも可能である。しかし、このような特性を満た
す材料は、従来のパーライト鋼に比べて、ＣｒやＭｏな
どの合金を多く添加して強度の向上を図らなければなら
ないために、レール成分コストが高くなり、同時に、こ
の合金添加により電気電導性が著しく低下し、信号の不
通や故障の原因になるという問題点があった。
【０００７】そこで、本発明者らはこの問題を解決する
ために、レール頭部をＨｖ硬度が３７０以上のベイナイ
ト組織を呈した材料とそれ以外の部位をパーライト組織
を呈する材料との二層組織とすることでこの問題が解決
できることを実験により確認した。すなわち本発明は、
レール頭表面部分と他の部分とが異る二層組織とした耐
表面損傷性にすぐれた高寿命レールを提供するものであ
る。
ために、レール頭部をＨｖ硬度が３７０以上のベイナイ
ト組織を呈した材料とそれ以外の部位をパーライト組織
を呈する材料との二層組織とすることでこの問題が解決
できることを実験により確認した。すなわち本発明は、
レール頭表面部分と他の部分とが異る二層組織とした耐
表面損傷性にすぐれた高寿命レールを提供するものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記知見に基づ
いてなされたもので、その主旨とするところは、レール
軸断面において少なくともレールの頭表面部および頭側
表面部はレール外郭表面より２mm〜１５mmの深さまでＨ
ｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈し、その他の
部分はパーライト組織を呈した二層組織からなる耐表面
損傷・高寿命レールである。
いてなされたもので、その主旨とするところは、レール
軸断面において少なくともレールの頭表面部および頭側
表面部はレール外郭表面より２mm〜１５mmの深さまでＨ
ｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈し、その他の
部分はパーライト組織を呈した二層組織からなる耐表面
損傷・高寿命レールである。
【０００９】以下に本発明について図面を用いながら説
明する。図１，図２は、本発明の一実施例をレール軸断
面で示したものである。図において１はＨｖ硬度が３７
０以上のベイナイト組織を呈した材料である。図１に示
すように、Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈
した材料をレール頭表部ａに配置させるか、あるいは、
図２に示すように、レール頭表部ａおよびレール頭側部
ｂからレール脚部ｃの表面全体をＨｖ硬度が３７０以上
のベイナイト組織を呈した材料で覆うなど、種々の形態
をとりうる。すなわち、Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナ
イト組織を呈した材料１は、レール軸断面において、少
なくとも、車輪がレールに接触するレール頭表部ａおよ
びレール頭側部ｂに存在し、その被覆厚さがレールの頭
表面部およびその頭側表面部から２mm〜１５mmまであれ
ばよい。なお、Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織
を呈した材料１としては、ベイナイトの金属組織を呈
し、かつ圧延後または熱処理後のＨｖ硬度が３７０以上
を有する金属材料であれば特に成分を限定するものでは
ない。
明する。図１，図２は、本発明の一実施例をレール軸断
面で示したものである。図において１はＨｖ硬度が３７
０以上のベイナイト組織を呈した材料である。図１に示
すように、Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈
した材料をレール頭表部ａに配置させるか、あるいは、
図２に示すように、レール頭表部ａおよびレール頭側部
ｂからレール脚部ｃの表面全体をＨｖ硬度が３７０以上
のベイナイト組織を呈した材料で覆うなど、種々の形態
をとりうる。すなわち、Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナ
イト組織を呈した材料１は、レール軸断面において、少
なくとも、車輪がレールに接触するレール頭表部ａおよ
びレール頭側部ｂに存在し、その被覆厚さがレールの頭
表面部およびその頭側表面部から２mm〜１５mmまであれ
ばよい。なお、Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織
を呈した材料１としては、ベイナイトの金属組織を呈
し、かつ圧延後または熱処理後のＨｖ硬度が３７０以上
を有する金属材料であれば特に成分を限定するものでは
ない。
【００１０】２はパーライト組織を呈した材料で、Ｈｖ
硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈した材料１で覆
われたレール頭表面ａおよびレール頭側部ｂ、あるいは
レール頭側部からレール脚部ｃにかけての表面以外の部
位に配置される。パーライト組織を呈した材料２は、特
に成分を限定するものではなく、例えば、前記したよう
な特許文献（公開公報）の他、特開昭５１−２６６１号
公報記載のものなど一般に開発されているレール成分組
成Ｃ：０．６０〜０．８０、Ｓｉ：０．１５〜０．３
０、Ｍｎ：０．７０〜１．１０を含有するパーライト組
織を呈する金属材料が挙げられる。
硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈した材料１で覆
われたレール頭表面ａおよびレール頭側部ｂ、あるいは
レール頭側部からレール脚部ｃにかけての表面以外の部
位に配置される。パーライト組織を呈した材料２は、特
に成分を限定するものではなく、例えば、前記したよう
な特許文献（公開公報）の他、特開昭５１−２６６１号
公報記載のものなど一般に開発されているレール成分組
成Ｃ：０．６０〜０．８０、Ｓｉ：０．１５〜０．３
０、Ｍｎ：０．７０〜１．１０を含有するパーライト組
織を呈する金属材料が挙げられる。
【００１１】本発明において、圧延後または熱処理後の
Ｈｖ硬度が３７０以上を有するベイナイト組織を呈する
金属材料を選んだ理由は、従来のパーライト組織を呈す
る材料では、直線および緩曲線区間において、一定の列
車通過トン数後にレール頭表面を起点とする表面損傷
（ダークスポット損傷）が生成する。この対策として、
レールの硬さを増加させる方法があるが、硬さを増加さ
せても本損傷の発生防止効果は認められず、Ｈｖ硬度３
７０以上パーライト組織を呈する材料では、逆に、本損
傷を多発させる傾向が認められた。レールの摩耗量と本
損傷発生状況の相関から本損傷の発生原因を考えると、
レール頭表面の摩耗が抑制されることによって、レール
頭表面部に、レールと車輪のころがり接触による疲労ダ
メージが蓄積することにより疲労き裂が発生し、本損傷
が発生するものと考えられる。また、パーライト組織を
呈する材料を軟化させて、レール頭表面部の摩耗の促進
を図ると、レール頭表面が列車の輪重やレールと車輪の
接線力に対して強度不足になり、塑性変形（メタルフロ
ー）を起こし、このレール頭表面塑性変形層からき裂が
発生し、レール頭表面部での剥離損傷を生成する。そこ
で、パーライト組織を呈する材料と比較して、同等もし
くはそれ以上の強度を有し、かつ、同一硬度において摩
耗量が大きいベイナイト鋼を選んだ。しかし、Ｈｖ硬度
３７０以下のベイナイト鋼では、レール頭表面の塑性変
形による表面損傷が発生するためにＨｖ硬度を３７０以
上に限定した。
Ｈｖ硬度が３７０以上を有するベイナイト組織を呈する
金属材料を選んだ理由は、従来のパーライト組織を呈す
る材料では、直線および緩曲線区間において、一定の列
車通過トン数後にレール頭表面を起点とする表面損傷
（ダークスポット損傷）が生成する。この対策として、
レールの硬さを増加させる方法があるが、硬さを増加さ
せても本損傷の発生防止効果は認められず、Ｈｖ硬度３
７０以上パーライト組織を呈する材料では、逆に、本損
傷を多発させる傾向が認められた。レールの摩耗量と本
損傷発生状況の相関から本損傷の発生原因を考えると、
レール頭表面の摩耗が抑制されることによって、レール
頭表面部に、レールと車輪のころがり接触による疲労ダ
メージが蓄積することにより疲労き裂が発生し、本損傷
が発生するものと考えられる。また、パーライト組織を
呈する材料を軟化させて、レール頭表面部の摩耗の促進
を図ると、レール頭表面が列車の輪重やレールと車輪の
接線力に対して強度不足になり、塑性変形（メタルフロ
ー）を起こし、このレール頭表面塑性変形層からき裂が
発生し、レール頭表面部での剥離損傷を生成する。そこ
で、パーライト組織を呈する材料と比較して、同等もし
くはそれ以上の強度を有し、かつ、同一硬度において摩
耗量が大きいベイナイト鋼を選んだ。しかし、Ｈｖ硬度
３７０以下のベイナイト鋼では、レール頭表面の塑性変
形による表面損傷が発生するためにＨｖ硬度を３７０以
上に限定した。
【００１２】また、本発明において、Ｈｖ硬度が３７０
以上のベイナイト組織を呈した材料１の被覆厚さをレー
ル頭表面部およびレール頭側表面部から２mm〜１５mmに
限定した理由は、レールと車輪のころがり接触によるレ
ール内部の最大せん断応力作用位置がレール外郭頭表面
部から１mm〜２mmの位置である。被覆厚さを２mm未満に
した場合、このレール内部の最大せん断応力作用位置近
傍に二層の界面が存在する場合があり、この界面近傍の
材料強度分布が大きく変化する位置でころがり疲労損傷
が発生する。このため、このような界面近傍でのころが
り損傷の発生を防止するために被覆厚さを２mm以上に限
定した。また、被覆厚さを１５mm以上にした場合は、レ
ール軸断面内での表層部の面積比率が大きくなり、レー
ルの電気電導特性が低下し、信号区間において、信号の
不通や故障の原因となる。また、レールの寿命は、レー
ル頭部の最大摩耗量によって規定されており、その限界
摩耗量が１５mm程度であるため、耐表面損傷性に優れた
材料を１５mm以上被覆しても、摩耗によりそのレール寿
命が決定され、１５mm以上の被覆厚さは必要ではなく、
被覆厚さを１５mm以下に限定した。
以上のベイナイト組織を呈した材料１の被覆厚さをレー
ル頭表面部およびレール頭側表面部から２mm〜１５mmに
限定した理由は、レールと車輪のころがり接触によるレ
ール内部の最大せん断応力作用位置がレール外郭頭表面
部から１mm〜２mmの位置である。被覆厚さを２mm未満に
した場合、このレール内部の最大せん断応力作用位置近
傍に二層の界面が存在する場合があり、この界面近傍の
材料強度分布が大きく変化する位置でころがり疲労損傷
が発生する。このため、このような界面近傍でのころが
り損傷の発生を防止するために被覆厚さを２mm以上に限
定した。また、被覆厚さを１５mm以上にした場合は、レ
ール軸断面内での表層部の面積比率が大きくなり、レー
ルの電気電導特性が低下し、信号区間において、信号の
不通や故障の原因となる。また、レールの寿命は、レー
ル頭部の最大摩耗量によって規定されており、その限界
摩耗量が１５mm程度であるため、耐表面損傷性に優れた
材料を１５mm以上被覆しても、摩耗によりそのレール寿
命が決定され、１５mm以上の被覆厚さは必要ではなく、
被覆厚さを１５mm以下に限定した。
【００１３】また、レール頭表面部および頭側面部にＨ
ｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈した材料１の
内部にパーライト組織を呈した材料を配置した理由は、
Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈した材料１
が摩耗により消滅した後も、パーライト組織を呈した材
料２により、急激な摩耗の進行を抑制することができ、
さらに、パーライト組織を呈したレールで問題となって
いた車輪とレールの繰り返し接触に伴うレール頭表面の
ころがり疲労損傷が発生した場合でも、従来のパーライ
ト組織を呈した単層レールよりもレール寿命を大きく改
善することが可能であり、また、同時に、廉価なパーラ
イト組織を呈した材料との二層構造とすることで、レー
ル成分コストの低減を図ることができる。さらに、ベイ
ナイト組織を呈する単層レールよりも合金成分を低減で
きるため、電気電導特性についても普通レールと同等の
特性を確保する。
ｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈した材料１の
内部にパーライト組織を呈した材料を配置した理由は、
Ｈｖ硬度が３７０以上のベイナイト組織を呈した材料１
が摩耗により消滅した後も、パーライト組織を呈した材
料２により、急激な摩耗の進行を抑制することができ、
さらに、パーライト組織を呈したレールで問題となって
いた車輪とレールの繰り返し接触に伴うレール頭表面の
ころがり疲労損傷が発生した場合でも、従来のパーライ
ト組織を呈した単層レールよりもレール寿命を大きく改
善することが可能であり、また、同時に、廉価なパーラ
イト組織を呈した材料との二層構造とすることで、レー
ル成分コストの低減を図ることができる。さらに、ベイ
ナイト組織を呈する単層レールよりも合金成分を低減で
きるため、電気電導特性についても普通レールと同等の
特性を確保する。
【００１４】上記のように、レール軸断面において異種
金属の二層構造からなる本発明は、爆着圧延、クラッド
法、鋳ぐるみ鋳造法、積層分散鋳造法、複層連続鋳造法
など任意の方法でブルームあるいはスラブを製造したの
ち、通常の熱間成型圧延法によってレールに製造され
る。さらに、必要によっては、本レールの頭部やその他
の部分の材質を改善するために熱処理が施される。この
ようにして製造された本レールは、鉄道用のレールとし
て要求される耐表面損傷性や耐摩耗性を具備し、さらに
は、電気電導特性についても普通レールと同等の特性を
確保する。
金属の二層構造からなる本発明は、爆着圧延、クラッド
法、鋳ぐるみ鋳造法、積層分散鋳造法、複層連続鋳造法
など任意の方法でブルームあるいはスラブを製造したの
ち、通常の熱間成型圧延法によってレールに製造され
る。さらに、必要によっては、本レールの頭部やその他
の部分の材質を改善するために熱処理が施される。この
ようにして製造された本レールは、鉄道用のレールとし
て要求される耐表面損傷性や耐摩耗性を具備し、さらに
は、電気電導特性についても普通レールと同等の特性を
確保する。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００１６】本発明の５種類の二層構造レールと５種類
の比較レールを用いて、実レールと実車輪によるレール
頭表面でのころがり疲労試験を行った。
の比較レールを用いて、実レールと実車輪によるレール
頭表面でのころがり疲労試験を行った。
【００１７】符号Ａ；断面形状図１の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；３．９９mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｂ；断面形状図１の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１２．９８mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｃ；断面形状図２の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１２．９１mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｄ；断面形状図１の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１４．９１mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｅ；断面形状図２の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１４．９８mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｆ；断面形状図１の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１．４８mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｇ；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０以上の
単層レール 符号Ｈ；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０以下の
単層レール 符号Ｉ；パーライト組織を呈する普通高炭素鋼単層レー
ル 符号Ｊ；パーライト組織を呈する頭部熱処理高炭素鋼単
層レール 試験条件（全試験片とも共通） ・試験機 ；ころがり疲労試験機 ・試験荷重 ；ラジアル荷重８．０
ｔ，スラスト荷重０ｔ ・試験速度 ；車輪走行速度２１０km
／ｈ ・繰り返し回数（通過トン数）；損傷発生まで、また
は、最大摩耗量１５mmまで ・雰囲気 ；水雰囲気
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｂ；断面形状図１の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１２．９８mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｃ；断面形状図２の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１２．９１mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｄ；断面形状図１の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１４．９１mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｅ；断面形状図２の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１４．９８mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｆ；断面形状図１の二層構造レール レール頭頂面での部位１の初期表層厚さ；１．４８mm レール頭表部；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０
以上の材料 それ以外の部位；パーライト組織を呈する材料 符号Ｇ；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０以上の
単層レール 符号Ｈ；ベイナイト組織を呈するＨｖ硬度３７０以下の
単層レール 符号Ｉ；パーライト組織を呈する普通高炭素鋼単層レー
ル 符号Ｊ；パーライト組織を呈する頭部熱処理高炭素鋼単
層レール 試験条件（全試験片とも共通） ・試験機 ；ころがり疲労試験機 ・試験荷重 ；ラジアル荷重８．０
ｔ，スラスト荷重０ｔ ・試験速度 ；車輪走行速度２１０km
／ｈ ・繰り返し回数（通過トン数）；損傷発生まで、また
は、最大摩耗量１５mmまで ・雰囲気 ；水雰囲気
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】表１に試験結果を示す。表１に示すよう
に、従来のパーライト組織を呈する普通高炭素鋼単層レ
ールＩ、および、従来のパーライト組織を呈する頭部熱
処理高炭素鋼単層レールＪでは、実線路における場合と
同様にレール頭表部に表面損傷（ダークスポット損傷）
が発生した。また、ベイナイト組織を呈する硬さＨｖ３
７０以下の単層レールＨでは、レール頭表面の塑性変形
（メタルフロー）に伴う表面損傷が発生した。さらに、
ベイナイト組織を呈する硬さＨｖ３７０以上の単層レー
ルＧでは、最大摩耗量１５mmに達するまで、レール頭表
部の表面損傷は認められなかったものの、レールの電気
比抵抗値が普通高炭素鋼単層レールに比較して非常に高
く、電気電導特性が著しく悪い。また、レール頭頂面で
の部位１の初期表層厚さが２mm未満の二層構造のレール
Ｆには、二層の界面からの疲労き裂の発生に伴う剥離損
傷が発生した。一方、本発明の二層構造のレールＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、従来レールと比較してレール寿命が
大きく向上し、かつ、電気比抵抗も従来レールと同等の
特性を確保する。
に、従来のパーライト組織を呈する普通高炭素鋼単層レ
ールＩ、および、従来のパーライト組織を呈する頭部熱
処理高炭素鋼単層レールＪでは、実線路における場合と
同様にレール頭表部に表面損傷（ダークスポット損傷）
が発生した。また、ベイナイト組織を呈する硬さＨｖ３
７０以下の単層レールＨでは、レール頭表面の塑性変形
（メタルフロー）に伴う表面損傷が発生した。さらに、
ベイナイト組織を呈する硬さＨｖ３７０以上の単層レー
ルＧでは、最大摩耗量１５mmに達するまで、レール頭表
部の表面損傷は認められなかったものの、レールの電気
比抵抗値が普通高炭素鋼単層レールに比較して非常に高
く、電気電導特性が著しく悪い。また、レール頭頂面で
の部位１の初期表層厚さが２mm未満の二層構造のレール
Ｆには、二層の界面からの疲労き裂の発生に伴う剥離損
傷が発生した。一方、本発明の二層構造のレールＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、従来レールと比較してレール寿命が
大きく向上し、かつ、電気比抵抗も従来レールと同等の
特性を確保する。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明においては、少くと
もレール頭表部及び頭側部をＨｖ３７０以上の硬度を有
するベイナイト組織とし、内部をパーライト組織とする
二層構造とすることにより、頭表面の耐損傷が著しく改
善され、極めて長寿命のレールとすることができる。
もレール頭表部及び頭側部をＨｖ３７０以上の硬度を有
するベイナイト組織とし、内部をパーライト組織とする
二層構造とすることにより、頭表面の耐損傷が著しく改
善され、極めて長寿命のレールとすることができる。
【図１】本発明の一実施例を示すレール軸断面図。
【図２】本発明の別の実施例を示す軸断面図。
１ Ｈｖ≧３７０のベイナイト組織を呈する部位 ２ パーライト組織を呈する部位 ａ レール頭表部 ｂ レール頭側部 ｃ レール脚部
Claims (1)
- 【請求項１】 レール軸断面において少なくともレール
の頭表面部および頭側表面部はレール外郭表面より２mm
〜１５mmの深さまでＨｖ硬度が３７０以上のベイナイト
組織を呈し、その他の部分はパーライト組織を呈した二
層組織からなることを特徴とする耐表面損傷・高寿命レ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34716191A JP2685381B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 耐表面損傷・高寿命レール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34716191A JP2685381B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 耐表面損傷・高寿命レール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617135A JPH0617135A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2685381B2 true JP2685381B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=18388329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34716191A Expired - Lifetime JP2685381B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 耐表面損傷・高寿命レール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685381B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0226134A3 (en) * | 1985-12-04 | 1989-11-02 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Nub yarn apparatus, process and product |
| US4870728A (en) * | 1987-05-05 | 1989-10-03 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Apparatus for creating air turbulence |
| DE69523149T2 (de) | 1994-11-15 | 2002-06-20 | Nippon Steel Corp | Perlitschiene mit hoher abriebfestigkeit und verfahren zu deren herstellung |
| AT407057B (de) * | 1996-12-19 | 2000-12-27 | Voest Alpine Schienen Gmbh | Profiliertes walzgut und verfahren zu dessen herstellung |
| CN103993237B (zh) * | 2014-05-22 | 2016-07-06 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种耐磨损的贝氏体道岔轨及其生产方法 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP34716191A patent/JP2685381B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617135A (ja) | 1994-01-25 |
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