JP5176634B2 - Long rail - Google Patents

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Description

本発明は、ロングレール及びその製造方法に関する。特に本発明は、従来と比較して疲労強度が向上したロングレール及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a long rail and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to a long rail having improved fatigue strength as compared with the prior art and a method for manufacturing the same.

レールの中で最も損傷の起こりやすく、保守コストがかかる部分はレールの継目部である。また継目部は列車通過時に生じる騒音・振動の主要な発生源となる。旅客鉄道の高速化や貨物鉄道の高積載化が国内外で進められているため、上記問題点を有するレール継目を溶接によって連続化してロングレールする技術が一般化している。   The portion of the rail that is most susceptible to damage and is costly to maintain is the rail joint. The seam is the main source of noise and vibration generated when passing through the train. Since speeding up of passenger railways and high loading of freight railways are being promoted in Japan and overseas, the technology of making long rails by welding rail joints having the above-mentioned problems has become common.

主なレールの溶接方法の一つに、エンクローズアーク溶接(例えば特許文献1参照)がある。エンクローズアーク溶接は作業者がレールをマニュアルでアーク溶接する方法であり、機動性が高いため、軌道現地での溶接方法として多用されている。エンクローズアーク溶接によって形成されるビードは溶接後に研磨除去される。   One of the main rail welding methods is enclose arc welding (see, for example, Patent Document 1). Enclosed arc welding is a method in which the operator manually arcs the rails and is highly mobile, so it is often used as a welding method on the track. The beads formed by enclosing arc welding are polished away after welding.

一方、列車の通過の際にレールには曲げ荷重が加わり、レール底部には引張応力が生じる。この応力は車輪の通過ごとに発生するため、レールには高い疲労強度が必要となる。レールの溶接部は断面形状や材質の変化が生じる為、他の部分と比較して疲労強度が低下する場合が多い。レールの溶接部の疲労強度を向上させる技術としては、例えば特許文献2のようにショットピーニングを用いる方法やハンマーピーニング、グラインダー処理、TIGドレッシングを用いる方法がある。   On the other hand, when the train passes, a bending load is applied to the rail, and a tensile stress is generated at the bottom of the rail. Since this stress is generated every time the wheel passes, the rail needs high fatigue strength. Since the welded portion of the rail changes in cross-sectional shape and material, the fatigue strength often decreases compared to other portions. As a technique for improving the fatigue strength of the welded portion of the rail, there are a method using shot peening, a hammer peening, a grinder process, and a method using TIG dressing as disclosed in Patent Document 2, for example.

前記ショットピーニングは直径数mmの鋼球を材料に打ち付けて材料表層を塑性変形させて加工硬化させ、残留応力を圧縮化することで疲労強度を向上することができる。しかし、その処理には鋼球を投射、回集、粉塵防止のための大掛かりな設備が必要となり、大型の溶接部には適用が制限される。加えて投射材の摩滅、損壊を補給する必要があり、そのためのランニングコストが必要となる。
また、前記ハンマーピーニングは工具の先端を材料に打撃して溶接部に塑性変形を与えて、圧縮応力を導入するとともに、塑性変形により応力集中を低減することで疲労強度が向上すると言われている。しかし打撃時の振動が大きく、作業者への負担が大きいことに加え、細かいコントロールが難しく、処理むらが生じやすい。例えば非特許文献1によると、処理条件によっては加工によって生じるシワ状の溝部が影響し、疲労強度の向上効果は小さいことが示されている。
In the shot peening, fatigue strength can be improved by hitting a steel ball having a diameter of several millimeters to the material, plastically deforming the surface layer of the material and hardening it, and compressing the residual stress. However, the treatment requires large-scale equipment for projecting, collecting, and preventing dust from the steel balls, and its application is limited to large welds. In addition, it is necessary to replenish the wear and damage of the projection material, and a running cost for that is required.
The hammer peening is said to improve fatigue strength by striking the tip of the tool against the material to give plastic deformation to the weld, introducing compressive stress, and reducing stress concentration by plastic deformation. . However, in addition to a large vibration at the time of impact and a heavy burden on the operator, fine control is difficult and uneven processing tends to occur. For example, Non-Patent Document 1 shows that wrinkle-shaped grooves produced by processing are affected depending on processing conditions, and the effect of improving fatigue strength is small.

また、前記グラインダー処理はビード止端部を滑らかにすることで応力集中を下げることにより、確実な疲労強度の向上効果が期待できるが、削りすぎた場合は溶接部の肉厚が不足して強度低下を招くことから、処理に熟練を要し、作業に長時間を要するという欠点がある。
また、前記TIGドレッシングは、溶接ビードの止端部をタングステン電極から発生するアークで再溶融させて、滑らかな形状に再凝固させて、応力集中を軽減することにより疲労強度を向上するものである。しかし、レールなどの難溶接材料では高い熟練技能と、厳格な施工管理が必要となる。
In addition, the grinder treatment can be expected to improve the fatigue strength by reducing the stress concentration by smoothing the toe end of the bead. Since the reduction is caused, there is a disadvantage that the processing requires skill and the work takes a long time.
Further, the TIG dressing improves the fatigue strength by reducing the stress concentration by remelting the toe portion of the weld bead with an arc generated from a tungsten electrode and resolidifying it into a smooth shape. . However, highly difficult skills and strict construction management are required for difficult-to-weld materials such as rails.

特開平6−292968号公報JP-A-6-292968 特開平3−249127号公報JP-A-3-249127 ・・・・三木、穴見、谷、杉本、「溶接止端部改良による疲労強度向上」、溶接学会論文集、Vol.17,No.1,P111-119(1999).... Miki, Ami, Tani, Sugimoto, "Improvement of fatigue strength by improving weld toe", Journal of the Japan Welding Society, Vol. 17, No. 1, P111-119 (1999)

ロングレールの耐久性を向上させる為には、溶接部の疲労強度をさらに向上させることが必要である。また、上述した溶接部の疲労強度を向上させる従来技術であるショットピーニング、ハンマーピーニング、グラインダー処理、TIGドレッシングに比べてより効果的に疲労強度の向上を実現することが要求される。   In order to improve the durability of the long rail, it is necessary to further improve the fatigue strength of the weld. Further, it is required to improve the fatigue strength more effectively than the conventional techniques such as shot peening, hammer peening, grinder processing, and TIG dressing which improve the fatigue strength of the welded portion described above.

本発明は上記のような従来技術の課題を考慮してなされたものであり、その目的は、従来と比較して疲労強度が向上したロングレール及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a long rail having improved fatigue strength as compared with the prior art and a method for manufacturing the same.

レールの溶接部に対して疲労試験を行うと、溶接部に形成されたビードの止端部に疲労亀裂が発生し、この疲労亀裂を起点として破断が生じる。本発明は、ビードの止端部に疲労亀裂が生じにくくすることにより、レールの溶接部の疲労強度を向上させるものである。   When a fatigue test is performed on the welded portion of the rail, a fatigue crack is generated at the toe portion of the bead formed in the welded portion, and the fracture occurs starting from the fatigue crack. The present invention improves the fatigue strength of the welded portion of the rail by making it difficult for fatigue cracks to occur at the toe portion of the bead.

すなわち本発明の要旨は以下の通りである。
(1)2本のレールをエンクローズアーク溶接することにより製造されたロングレールであって、溶接部に形成されたビードの止端部、及び前記ビードの不連続部分において、表面から50μm以内の組織がパーライトを有しており、前記表面に対して垂直な断面において該パーライトの60%以上のラメラーが前記表面に対して±45°以下の角度を成しており、前記ビードの止端部、及び前記ビードの不連続部分に超音波ピーニング処理が行われていることを特徴とするロングレール。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A long rail manufactured by enclosing arc welding of two rails, and at a toe end of a bead formed in a welded portion and a discontinuous portion of the bead, within 50 μm from the surface The structure has pearlite, and in the cross section perpendicular to the surface, 60% or more lamellar of the pearlite forms an angle of ± 45 ° or less with respect to the surface, and the toe portion of the bead And a long rail in which an ultrasonic peening process is performed on the discontinuous portion of the bead .

(2)前記断面において前記ビードの止端部及び前記不連続部分の表面から50μm以内に位置するパーライトの40%以上のラメラーが、前記表面に対して±15°以下の角度を成していることを特徴とする上記(1)に記載のロングレール。
(3)前記ビードの止端部及び不連続部分それぞれにおいて、表面から50μm以内のパーライトの10%以上は、前記断面においてラメラー間隔が70nm以下であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のロングレール。
(4)前記ビードの止端部及び不連続部分それぞれにおいて、表面から50μm以内に位置するパーライトの5%以上は、前記断面においてラメラー間隔が50nm以下であることを特徴とする上記(3)に記載のロングレール。
(5)前記ロングレールの長手方向の断面において、前記ビードの止端部の曲率半径が1.5mm以上であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載のロングレール。
(6)前記ビードの止端部及び不連続部分それぞれの表面は、前記ロングレールの長手方向の残留応力が中立又は圧縮であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載のロングレール。
(7)荷重繰り返し回数200万回での疲労限界が300MPa以上であることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれか一つに記載のロングレール。
(8)前記溶接部においてレール柱部及びレール足部に形成されたビードが除去されていないことを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載のロングレール。
(2) In the cross section, 40% or more lamellar of pearlite located within 50 μm from the surface of the toe portion of the bead and the discontinuous portion forms an angle of ± 15 ° or less with respect to the surface. The long rail as described in (1) above, wherein
(3) In each of the toe portion and the discontinuous portion of the bead, 10% or more of pearlite within 50 μm from the surface has a lamellar spacing of 70 nm or less in the cross section. ) Long rail as described in.
(4) In (3) above, 5% or more of the pearlite located within 50 μm from the surface in each of the toe portion and the discontinuous portion of the bead has a lamellar spacing of 50 nm or less in the cross section. Long rail described.
(5) In the cross section in the longitudinal direction of the long rail, the radius of curvature of the toe portion of the bead is 1.5 mm or more, according to any one of the above (1) to (4), Long rail.
(6) The surface of each of the toe portion and the discontinuous portion of the bead is characterized in that the residual stress in the longitudinal direction of the long rail is neutral or compressed. Long rail described in one.
(7) The long rail according to any one of (1) to (6) above, wherein a fatigue limit at 2 million load cycles is 300 MPa or more.
(8) The long rail as described in any one of (1) to (7) above, wherein the beads formed on the rail column part and the rail foot part are not removed in the welded part.

本発明によれば、ビードの止端部に疲労亀裂が生じにくくすることにより、レールの溶接部の疲労強度を向上させることができる。   According to the present invention, fatigue strength of the welded portion of the rail can be improved by making it difficult for fatigue cracks to occur at the toe portion of the bead.

まず図1を用いてロングレールの形状について説明する。図1(A)はロングレールの長手方向の側面図であり、図1(B)は図1(A)のA−A´断面図である。本図に示すロングレールは、少なくとも2本のレールをエンクローズアーク溶接することにより製造される。このためロングレールには溶接部11が含まれる。溶接部11にはビード10が形成されている。以下、足部3の裏側をレール足裏3aとし、表側をレール足表3bとする。レール足裏3aの範囲はレール底面の直線部、レール足表3bは足部3の表面側の直線部及び足部3と柱部2の間の曲線部を含むこととする。   First, the shape of the long rail will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a side view of the long rail in the longitudinal direction, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. The long rail shown in the figure is manufactured by enclosing arc welding of at least two rails. For this reason, the welded portion 11 is included in the long rail. A bead 10 is formed on the welded portion 11. Hereinafter, the back side of the foot portion 3 is referred to as a rail foot surface 3a, and the front side is referred to as a rail foot surface 3b. The range of the rail foot 3a includes a straight line portion on the bottom surface of the rail, and the rail foot surface 3b includes a straight line portion on the surface side of the foot portion 3 and a curved portion between the foot portion 3 and the column portion 2.

図2(A)及び図3(A)は、それぞれロングレールの斜視図である。レールは、車輪との接触が生じるレール上部である頭部1、枕木に接地するレール下部である足部3、頭部1と足部3の中間の垂直部分である柱部2を有する。   2A and 3A are perspective views of the long rail, respectively. The rail has a head 1 that is an upper part of the rail that comes into contact with a wheel, a foot 3 that is a lower part of the rail that contacts the sleepers, and a pillar 2 that is a vertical part between the head 1 and the foot 3.

列車が通過する際、レールには車輪の通過ごとに曲げ荷重が作用し、レールには引張応力が生じる。レールの残留応力が圧縮応力になっている場合、曲げ荷重によって生じる応力は残留応力によって相殺され、実効応力は小さくなる。逆にレールの残留応力が引張応力になっている場合、実効応力は、曲げ荷重によって生じる応力と残留応力の相乗効果によって大きくなる。   When the train passes, a bending load acts on the rail every time the wheel passes, and tensile stress is generated on the rail. When the residual stress of the rail is a compressive stress, the stress caused by the bending load is offset by the residual stress, and the effective stress is reduced. Conversely, when the residual stress of the rail is a tensile stress, the effective stress increases due to the synergistic effect of the stress caused by the bending load and the residual stress.

なお、図2(A)及び図3(A)において、足部3及び頭部1は長手方向に切断されており、ビード10の断面が示されている。   2A and 3A, the foot 3 and the head 1 are cut in the longitudinal direction, and a cross section of the bead 10 is shown.

図2(B)は図2(A)の足部3の長手方向の断面を示す図であり、図3(B)は図3(A)の足部3の長手方向の断面を示す図である。エンクローズアーク溶接において、ビード10の表面には、止端部10aすなわちビード10とレール本体の境界部分、及び不連続部分10bすなわちビード10内における境界部分が形成されている。車輪の通過によって生じる応力はビード10の止端部10a及び不連続部分10bに集中する。このため、エンクローズアーク溶接によって製造されたロングレールの疲労破壊は、足部3のビード10の止端部10a又は不連続部分10bを起点にする場合がほとんどである。特に溶接部11のうち足表3bは、部位ごとの熱履歴の差に起因して、残留応力が引張応力になっているため、足表3bに位置するビード10の止端部10aの表面は、破壊起点になりやすい。   2B is a view showing a longitudinal section of the foot portion 3 in FIG. 2A, and FIG. 3B is a view showing a longitudinal section of the foot portion 3 in FIG. is there. In the enclosed arc welding, on the surface of the bead 10, a toe portion 10a, that is, a boundary portion between the bead 10 and the rail body, and a discontinuous portion 10b, that is, a boundary portion in the bead 10 are formed. The stress generated by the passing of the wheel concentrates on the toe 10a and the discontinuous portion 10b of the bead 10. For this reason, in most cases, the fatigue failure of the long rail manufactured by the enclosed arc welding starts from the toe portion 10a or the discontinuous portion 10b of the bead 10 of the foot portion 3. In particular, the foot surface 3b of the welded portion 11 has a residual stress that is a tensile stress due to a difference in thermal history for each part. Therefore, the surface of the toe portion 10a of the bead 10 located on the foot surface 3b is , Easy to become a starting point of destruction.

以上のことから、エンクローズアーク溶接によって製造されたロングレールの溶接部11の疲労強度を向上させる為には、足部3のビード10の止端部10a及び不連続部分10bの表面の疲労強度を増加させて亀裂を入りにくくすること、足部3の止端部10a及び不連続部分10bへの応力集中を緩和すること、並びに足部3の止端部10a及び不連続部分10bの残留応力を中立又は圧縮方向にすること、の3点が効果的である。   From the above, in order to improve the fatigue strength of the weld portion 11 of the long rail manufactured by the enclosed arc welding, the fatigue strength of the surface of the toe portion 10a of the bead 10 and the discontinuous portion 10b of the foot portion 3 is achieved. To prevent cracking, to relieve stress concentration on the toe 10a and the discontinuous part 10b of the foot 3, and the residual stress of the toe 10a and the discontinuous part 10b of the foot 3 The three points of making the neutral or compression direction effective.

パーライト組織のラメラー構造はセメンタイトラメラーとフェライトラメラーの層状構造となっている。ラメラー間隔は試料を鏡面研磨した後、1〜10%硝酸アルコール溶液(ナイタール)などでラメラー構造を現出させることで観察することができる。本発明においてラメラー間隔は、図11に示すように、継手の長手方向を含みビード方向に直角な断面内において測定する。ラメラー間隔Lは図12のA部断面の拡大図に示すように、セメンタイトラメラー50もしくはフェライトラメラー52の中心間隔である。ラメラーの向きと表面40の角度θは、図12に示すように、測定部位におけるラメラー方位と、測定部位に最も近い表面に平行な線との角度として測定する。   The lamellar structure of the pearlite structure is a layered structure of cementite tramler and ferrite lamellar. The lamellar spacing can be observed by mirror-polishing the sample and then revealing the lamellar structure with a 1 to 10% nitric acid alcohol solution (nital). In the present invention, the lamellar spacing is measured in a cross section including the longitudinal direction of the joint and perpendicular to the bead direction, as shown in FIG. The lamellar interval L is the center interval of the cementite tramler 50 or the ferrite lamellar 52, as shown in the enlarged view of the section A in FIG. The lamellar orientation and the angle θ of the surface 40 are measured as the angle between the lamellar orientation at the measurement site and the line parallel to the surface closest to the measurement site, as shown in FIG.

ビード10の止端部10aの表面の疲労強度を増加させる為には、これらの部分の表面から50μm以内の組織が含んでいるパーライトの60%以上のラメラ−を、止端部10aの表面に対して垂直な断面(例えばレールの長手方向の断面)において表面に対して±45°以下の角度にすることが有効である。これは、一般的なパーライトのラメラーの配向方向がランダムであるのに対して、パーライトの半分以上のラメラーの配向方向が、応力が加わる方向に対して直角に近くなり、組織の強度に異方性を持たせることができるためである。なお、ビード10の止端部10aの表面から50μm以内の組織は、ほとんどがパーライトであるが、初析フェライトや残留している場合や、溶接金属が止端部10aにかぶっている場合はフェライトまたはベイナイトが含まれる場合もある。   In order to increase the fatigue strength of the surface of the toe portion 10a of the bead 10, 60% or more of pearlite contained in the structure within 50 μm from the surface of these portions is applied to the surface of the toe portion 10a. It is effective to have an angle of ± 45 ° or less with respect to the surface in a cross section perpendicular to the surface (for example, a cross section in the longitudinal direction of the rail). This is because the orientation direction of general pearlite lamellar is random, but the orientation direction of more than half of pearlite lamellar is nearly perpendicular to the direction in which stress is applied, which is anisotropic to the strength of the tissue. It is because it can have sex. The structure within 50 μm from the surface of the toe portion 10a of the bead 10 is mostly pearlite. However, if it is pro-eutectoid ferrite or remains, or if the weld metal covers the toe portion 10a, the ferrite Or bainite may be included.

この場合、止端部10a及び不連続部分10bの表面から50μm以内に位置するパーライトの40%以上のラメラーを表面に対して±15°以下の角度にすると、特に疲労強度が向上する。
また、止端部10a及び不連続部分10bの表面から50μm以内のパーライトの10%以上のラメラー間隔(隣り合う2つのフェライト相の中心間隔)が70nm以下である場合も硬度が上昇する(例えばHv50以上)為、特に疲労強度が向上する。この場合、止端部10a及び不連続部分10bの表面から50μm以内に位置するパーライトの5%以上のラメラー間隔が50nm以下である場合、さらに疲労強度が向上する。
In this case, when the lamellar of 40% or more of pearlite located within 50 μm from the surface of the toe 10a and the discontinuous portion 10b is set to an angle of ± 15 ° or less with respect to the surface, the fatigue strength is particularly improved.
The hardness also increases when the lamellar interval (center interval between two adjacent ferrite phases) of 10% or more of pearlite within 50 μm from the surfaces of the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b is 70 nm or less (for example, Hv50 Therefore, the fatigue strength is particularly improved. In this case, when the lamellar spacing of 5% or more of pearlite located within 50 μm from the surfaces of the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b is 50 nm or less, the fatigue strength is further improved.

止端部10a及び不連続部分10bへの応力集中を緩和するためには、止端部10a及び不連続部分10bの断面の曲率半径を1.5mm以上にして止端部10a及び不連続部分10bの表面形状を滑らかにすることが有効である。   In order to relieve stress concentration on the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b, the radius of curvature of the cross section of the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b is set to 1.5 mm or more, and the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b. It is effective to smooth the surface shape.

止端部10a及び不連続部分10bの表面を上記した組織にし、止端部10a及び不連続部分10bの断面の曲率半径を上記した値にし、かつ、止端部10a及び不連続部分10bの残留応力を中立又は圧縮方向にする方法としては、止端部10a及び不連続部分10bに超音波ピーニング処理(UIT:Ultrasonic Impact Treatment)を行う方法がある。これにより、荷重繰り返し回数200万回での溶接部の疲労限界を、非処理材と比較して50MPa以上増加させ、300MPa以上にすることができる。なお、超音波ピーニング処理を行う領域は、柱部2及び足部3に位置する止端部10a及び不連続部分10bの全部であってもよいが、一部であっても良い。後者の場合、少なくとも足部3に位置する止端部10a及び不連続部分10bの全部を含む必要がある。   The surface of the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b is made to have the above-described structure, the radius of curvature of the cross section of the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b is set to the above value, and the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b remain. As a method of making the stress neutral or compressive, there is a method of performing ultrasonic peening treatment (UIT: Ultrasonic Impact Treatment) on the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b. Thereby, the fatigue limit of the welded part at the load repetition number of 2 million times can be increased by 50 MPa or more and 300 MPa or more as compared with the non-treated material. In addition, the area | region which performs an ultrasonic peening process may be all of the toe part 10a and discontinuous part 10b located in the pillar part 2 and the leg part 3, but may be a part. In the latter case, it is necessary to include at least all of the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b located at the foot portion 3.

超音波ピーニング処理は、打撃用部材(例えばピン形状)を振幅10μm〜100μm、周波数15kHz以上(好ましくは20kHz)で振動させ、この打撃用部材の先端で被処理部の表面を打撃する処理である。超音波ピーニング処理は、一回一回の打撃エネルギーはハンマーピーニングより小さくショットピーニングより大きい。また、超音波ピーニング処理は非常に多くの回数の打撃を表面に与える。このため、超音波ピーニング処理を行うことにより、ハンマーピーニング及びショットピーニングにはない効果を得ることができる。   The ultrasonic peening process is a process in which a striking member (for example, a pin shape) is vibrated with an amplitude of 10 μm to 100 μm and a frequency of 15 kHz or more (preferably 20 kHz), and the surface of the processing target is hit with the tip of the striking member. . In the ultrasonic peening process, the impact energy per time is smaller than hammer peening and larger than shot peening. Also, the ultrasonic peening process gives a very large number of hits to the surface. For this reason, the effect which is not in hammer peening and shot peening can be acquired by performing ultrasonic peening processing.

なお、超音波ピーニング処理の周波数が20kHz未満の場合(特に15kHz未満の場合)、振動周波数が可聴音域になる為、作業者や環境への影響が生じる。超音波ピーニング処理の周波数は高くなるほど加工エネルギーが大きくなるため好ましいが、超音波ピーニング処理の工具の製造費用を考えると、60kHzが上限になる。   When the frequency of the ultrasonic peening process is less than 20 kHz (particularly less than 15 kHz), the vibration frequency is in the audible sound range, which affects the operator and the environment. The higher the frequency of the ultrasonic peening process, the higher the machining energy, which is preferable. However, considering the manufacturing cost of the ultrasonic peening process tool, 60 kHz is the upper limit.

また、超音波ピーニング処理の振幅が10μm未満の場合、加工エネルギーが小さくなり処理時間が長くなる為、好ましくない。また振幅が100μm超の場合、超音波ピーニング処理の工具が大型化し、また処理効率の向上も多くない為、好ましくない。   Moreover, when the amplitude of the ultrasonic peening process is less than 10 μm, the processing energy is reduced and the processing time is increased, which is not preferable. In addition, when the amplitude exceeds 100 μm, the ultrasonic peening tool is increased in size and the processing efficiency is not greatly improved.

超音波ピーニング処理により上記した効果を得るためには、打撃用部材を、5mm/秒以上20mm/秒以下の速度で止端部10aに沿って少なくとも3パス以上移動させるのが好ましい。なお、超音波ピーニング処理のパス回数が6回までは、回数を増やすごとに疲労強度が増加するが、7回以上にしても疲労強度はほとんど増加しない。このため、超音波ピーニング処理のパス回数は6回以下であるのが好ましい。

In order to obtain the above-described effect by the ultrasonic peening treatment, it is preferable to move the striking member at least 3 passes along the toe portion 10a at a speed of 5 mm / second or more and 20 mm / second or less . Name your, until six times the number of passes of the ultrasonic peening treatment, but the fatigue strength is increased each time to increase the number of times, fatigue strength in the more than seven times hardly increases. For this reason, it is preferable that the number of passes of the ultrasonic peening process is 6 or less.

また打撃用部材の直径は2mm以上5mm以下であるのが好ましい。打撃用部材の直径が2mm未満である場合は1パスにおける加工面積が小さくなり、止端部10aの断面の曲率半径を1.5mm以上にすることが難しくなる。一方、打撃用部材の直径が5mm超の場合は、加工エネルギーが分散されて処理効率が低下してしまう為、好ましくない。   The diameter of the striking member is preferably 2 mm or more and 5 mm or less. When the diameter of the striking member is less than 2 mm, the processing area in one pass becomes small, and it becomes difficult to make the radius of curvature of the cross section of the toe portion 10a 1.5 mm or more. On the other hand, when the diameter of the striking member exceeds 5 mm, the processing energy is dispersed and the processing efficiency is lowered, which is not preferable.

また打撃用部材の先端の曲率半径は1mm以上4mm以下であるのが好ましい。曲率半径が1mm未満の場合は、止端部10aの断面の曲率半径を1.5mm以上にすることが難しくなる。また、打撃用部材の先端の曲率半径が4mm超の場合、止端部10aの表面を滑らかにするために必要な処理面積が広がってしまい、処理効率が低下してしまう為、好ましくない。   Moreover, it is preferable that the curvature radius of the front-end | tip of a striking member is 1 mm or more and 4 mm or less. When the radius of curvature is less than 1 mm, it is difficult to make the radius of curvature of the cross section of the toe portion 10a 1.5 mm or more. Moreover, when the curvature radius of the front-end | tip of a striking member exceeds 4 mm, since the processing area required in order to smooth the surface of the toe part 10a will spread, and processing efficiency will fall, it is unpreferable.

なお、ビード10の止端部10a及び不連続部分10bに超音波ピーニング処理を行うと、ビード10を除去しなくても、超音波ピーニング処理をせずにビード10をグラインダー等で除去する従来方法と比較して溶接部11の疲労強度が高くなる。超音波ピーニング処理を行う為に必要な労力及び技能レベルは、ビード10をグラインダー等で研磨除去するために必要な労力及び技能レベルと比較して低くてすむ。また超音波ピーニング処理を溶接直後に行う必要がない。従来、エンクローズアーク溶接は作業時間を確保できない線区では適用が制限されてきたが、本発明によってこの制限を緩和することが出来る。   In addition, when performing ultrasonic peening treatment on the toe portion 10a and the discontinuous portion 10b of the bead 10, the conventional method of removing the bead 10 with a grinder or the like without performing the ultrasonic peening treatment without removing the bead 10. Compared with, the fatigue strength of the welding part 11 becomes high. The labor and skill level required to perform the ultrasonic peening process can be lower than the labor and skill level required to polish and remove the bead 10 with a grinder or the like. Moreover, it is not necessary to perform ultrasonic peening immediately after welding. Conventionally, the application of the enclosed arc welding has been limited in the line section where the working time cannot be secured, but this limitation can be relaxed by the present invention.

超音波ピーニングを行う温度について以下に説明する。鋼材温度が500℃以上では鋼材の降伏点が極端に低く、超音波ピーニング処理によって著しく深い凹みが生じ、溶接部の応力集中が大きくなる。また、高温では回復現象が起こるため、加工による残留応力の圧縮化効果は得られない。温度の低下とともに鋼材の降伏点は回復し、300℃以下では室温の状態の80%〜90%、100℃では室温の状態の90%以上となり、回復現象も起きにくくなる。したがって必要以上に深い凹みの発生を避け、残留応力の圧縮化効果を得るためには材料温度は300℃以下、さらに望ましくは、100℃以下で処理を行うことが望ましい。
一方、鋼材温度がさらに低下するに従って、鋼材の靭性、延性は低下していく。このため、周囲温度が−20℃を下回ると、超音波ピーニング処理部に加工による亀裂発生の懸念があるため、−20℃以上の温度で処理を行うことが望ましい。
The temperature at which ultrasonic peening is performed will be described below. When the steel material temperature is 500 ° C. or higher, the yield point of the steel material is extremely low, and an extremely deep dent is generated by the ultrasonic peening treatment, and the stress concentration in the welded portion increases. Further, since a recovery phenomenon occurs at a high temperature, the effect of compressing residual stress due to processing cannot be obtained. As the temperature decreases, the yield point of the steel material recovers, and at 300 ° C. or less, it becomes 80% to 90% of the room temperature state, and at 100 ° C., it becomes 90% or more of the room temperature state. Therefore, in order to avoid the formation of dents deeper than necessary and to obtain the effect of compressing the residual stress, it is desirable to carry out the treatment at a material temperature of 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower.
On the other hand, as the steel material temperature further decreases, the toughness and ductility of the steel material decrease. For this reason, when the ambient temperature falls below −20 ° C., there is a concern that the ultrasonic peening treatment portion may be cracked due to processing. Therefore, it is desirable to perform the treatment at a temperature of −20 ° C. or higher.

疲労強度の評価試験は3点曲げ方式で行った。1mの距離でセットした台座の中心に1.5mに切断したレール溶接部を正立させた姿勢で置き、その中心部にレール頭部から押し治具で荷重を与えた。台座および押し治具のレールに接する部位の曲率半径は100mmRとした。付与する荷重はレール足裏に歪ゲージを接着し、その指示値が設定応力となるように調整した。試験応力は最低応力を3kgf/mmとし、試験する応力範囲に応じて最大応力を設定した。
荷重繰返し速度は5Hzとし、溶接部が破断した時点で試験を終了した。また、荷重繰返し回数が200万回まで非破断であった場合は、そこで試験を終了した。
The fatigue strength evaluation test was conducted by a three-point bending method. The rail welded portion cut to 1.5 m was placed in an upright posture at the center of the pedestal set at a distance of 1 m, and a load was applied to the center from the rail head with a pressing jig. The curvature radius of the part which touches the rail of a base and a pushing jig | tool was 100 mmR. The applied load was adjusted so that a strain gauge was bonded to the sole of the rail and the indicated value was set stress. The test stress was 3 kgf / mm 2 as the minimum stress, and the maximum stress was set according to the stress range to be tested.
The load repetition rate was 5 Hz, and the test was terminated when the weld was broken. Moreover, when the load repetition number was not broken up to 2 million times, the test was terminated there.

(参考例)
まず参考例について説明する。テルミット溶接法を用いてロングレールを製造し、このロングレールの溶接部に形成されたビードの止端部に、上記した条件で超音波ピーニング処理を行うことにより、複数の試料を作製した。複数の試料相互間は、超音波ピーニング処理の処理回数が異なっているが、他の作製条件は同じである。また、比較例として溶接まますなわち超音波ピーニング処理を行わないロングレールを作製した。
(Reference example)
First, a reference example will be described. A long rail was manufactured using the thermite welding method, and a plurality of samples were prepared by subjecting the toe end of the bead formed in the welded portion of the long rail to ultrasonic peening treatment under the above-described conditions. Although the number of ultrasonic peening treatments is different among a plurality of samples, other production conditions are the same. In addition, as a comparative example, a long rail was manufactured as-welded, that is, not subjected to ultrasonic peening.

図4(A)は、超音波ピーニング処理のパス回数が3回の試料における、ビード止端部の組織を示す断面SEM写真であり、図4(B)は図4(A)のビード止端部の表面部分を拡大した断面SEM写真である。この断面は、ビード止端部の表面に対して垂直な断面であり、レールの長手方向の断面である。本図から明らかなように、超音波ピーニング処理を所定量以上行うことにより、ビード止端部の表面部分の組織がパーライトとなり、該パーライトの多くのラメラーが表面に対して±45°以下の角度になった。   FIG. 4A is a cross-sectional SEM photograph showing the structure of the bead toe portion in a sample with three passes of the ultrasonic peening process, and FIG. 4B is the bead toe of FIG. 4A. It is the cross-sectional SEM photograph which expanded the surface part of the part. This cross section is a cross section perpendicular to the surface of the bead toe, and is a cross section in the longitudinal direction of the rail. As is clear from this figure, by performing ultrasonic peening treatment at a predetermined amount or more, the structure of the surface portion of the bead toe becomes pearlite, and many lamellars of the pearlite have an angle of ± 45 ° or less with respect to the surface. Became.

また、超音波ピーニング処理のパス回数が5回である試料1、及びパス回数が3回である試料2それぞれで、ビード止端部の表面から深さ50μmの範囲内において、ラメラー配向角度が±45°以下及び±15°以下の角度となっている領域それぞれの厚みを測定し(表1)、かつラメラー間隔が100nm以下、70nm以下、及び50nm以下となっている領域それぞれの厚みを測定した(表2)。これらの測定には断面SEM写真を用いた。なお、各表は、それぞれの領域の厚みが深さ50μmの範囲内でどの程度の割合を占めるかを示す数値も含んでいる。   Further, in each of the sample 1 in which the number of passes of the ultrasonic peening process is 5 and the sample 2 in which the number of passes is 3 times, the lamellar orientation angle is within ± 50 μm from the surface of the bead toe. The thickness of each region having an angle of 45 ° or less and ± 15 ° or less was measured (Table 1), and the thickness of each region having a lamellar spacing of 100 nm or less, 70 nm or less, and 50 nm or less was measured. (Table 2). A cross-sectional SEM photograph was used for these measurements. Each table also includes numerical values indicating how much the thickness of each region occupies within a range of 50 μm in depth.

試料1において、ラメラー配向角度が±45°以下及び±15°以下の角度となっている領域の厚みは、それぞれ40μm及び30μmであり、試料2において、ラメラー配向角度が±45°以下及び±15°以下の角度となっている領域の厚みは、それぞれ33μmであった。   In sample 1, the thicknesses of the regions where the lamellar orientation angles are ± 45 ° or less and ± 15 ° or less are 40 μm and 30 μm, respectively, and in sample 2, the lamellar orientation angles are ± 45 ° or less and ± 15. The thickness of the region having an angle of less than or equal to ° was 33 μm.

また、試料1において、ラメラー間隔が100nm以下、70nm以下、及び50nm以下となっている領域の厚みは、それぞれ9μm、8μm、及び5μmであり、試料2において、ラメラー間隔が100nm以下、70nm以下、及び50nm以下となっている領域の厚みは、それぞれ25μm、20μm、及び18μmであった。   In Sample 1, the thicknesses of the regions where the lamellar spacing is 100 nm or less, 70 nm or less, and 50 nm or less are 9 μm, 8 μm, and 5 μm, respectively, and in Sample 2, the lamellar spacing is 100 nm or less, 70 nm or less, And the thickness of the area | region which is 50 nm or less was 25 micrometers, 20 micrometers, and 18 micrometers, respectively.

また、試料1の硬度、残留応力、加工深さ、及び疲労強度は、Hv410、180〜200MPa、100〜200μm、及び300MPaであり、試料2の硬度、残留応力、加工深さ、及び疲労強度は、Hv520、180〜200MPa、100〜200μm、及び300MPaであった。   The hardness, residual stress, working depth, and fatigue strength of Sample 1 are Hv410, 180-200 MPa, 100-200 μm, and 300 MPa, and the hardness, residual stress, working depth, and fatigue strength of Sample 2 are Hv520, 180-200 MPa, 100-200 μm, and 300 MPa.

図5は、ビード止端部の表面から深さ50μmの範囲に位置するパーライトにおいて、ラメラー配向角度が±45°以下の角度となっている組織の比率及び±15°以下の角度となっている組織の比率と、超音波ピーニング処理のパス回数との関係を示すグラフである。上記した組織の比率は、断面SEM写真を目視で観察することにより算出した。   FIG. 5 shows the ratio of the structure in which the lamellar orientation angle is an angle of ± 45 ° or less and the angle of ± 15 ° or less in the pearlite located in the range of 50 μm depth from the surface of the bead toe. It is a graph which shows the relationship between the ratio of a structure | tissue, and the frequency | count of a pass of an ultrasonic peening process. The above-mentioned structure ratio was calculated by visually observing a cross-sectional SEM photograph.

超音波ピーニング処理のパス回数が2回以下の場合は、ラメラー配向角度が±45°以下の角度となっている組織の比率は60%未満であり、またラメラー配向角度が±15°以下の角度となっている組織の比率は40%未満であった。これに対し、パス回数が3回以上になった場合、ラメラー配向角度が±45°以下の角度となっている組織の比率は70%以下になった。特にラメラー配向角度が±15°以下の角度となっている組織の比率は65%前後と、急激に上昇した。   When the number of passes of the ultrasonic peening process is 2 times or less, the ratio of the structure having a lamellar orientation angle of ± 45 ° or less is less than 60%, and the lamellar orientation angle is ± 15 ° or less. The ratio of the organization is less than 40%. On the other hand, when the number of passes was 3 or more, the ratio of the structure having a lamellar orientation angle of ± 45 ° or less was 70% or less. In particular, the ratio of the structure having a lamellar orientation angle of ± 15 ° or less increased rapidly to around 65%.

これらのことから、超音波ピーニング処理を一定以上行うことにより、ビード止端部の表面から深さ50μmの範囲に位置するパーライトにおいて、パーライトの60%以上のラメラーを表面に対して±45°以下の角度にし、かつ40%以上のラメラーを表面に対して±15°以下の角度にできることが示された。   Therefore, by performing ultrasonic peening treatment at a certain level or more, in pearlite located within a range of 50 μm in depth from the surface of the bead toe, a lamella of 60% or more of pearlite is ± 45 ° or less with respect to the surface. It was shown that a lamellar of 40% or more can be made an angle of ± 15 ° or less with respect to the surface.

図6は、ビード止端部の表面から深さ50μmの範囲に位置するパーライトにおいて、ラメラー間隔が100nm以下、70nm以下、及び50nm以下となっている領域の比率と、超音波ピーニング処理のパス回数との関係を示すグラフである。上記した組織の比率は、断面SEM写真を目視で観察することにより算出した。   FIG. 6 shows the ratio of the regions where the lamellar spacing is 100 nm or less, 70 nm or less, and 50 nm or less and the number of passes of ultrasonic peening processing in the pearlite located within the range of 50 μm depth from the surface of the bead toe. It is a graph which shows the relationship. The above-mentioned structure ratio was calculated by visually observing a cross-sectional SEM photograph.

超音波ピーニング処理のパス回数が2回以下の場合、ラメラー間隔が100nm以下、70nm以下、及び50nm以下となっている領域の比率は、それぞれ20%未満、8%未満、及び5%未満であった。これに対し、パス回数が3回以上になった場合、ラメラー間隔が100nm以下、70nm以下、及び50nm以下となっている領域の比率は、それぞれ45%超、35%超、及び25%超であった。   When the number of passes of the ultrasonic peening process is 2 or less, the ratios of the regions where the lamellar spacing is 100 nm or less, 70 nm or less, and 50 nm or less were less than 20%, less than 8%, and less than 5%, respectively. It was. On the other hand, when the number of passes is 3 or more, the ratio of the regions where the lamellar spacing is 100 nm or less, 70 nm or less, and 50 nm or less is more than 45%, more than 35%, and more than 25%, respectively. there were.

これらのことから、超音波ピーニング処理を一定以上行うことにより、ビード止端部の表面から深さ50μmの範囲に位置するパーライトの10%以上を、ラメラー間隔が70nm以下にし、かつ5%以上をラメラー間隔が50nm以下にできることが示された。   From these facts, by performing ultrasonic peening treatment at a certain level or more, 10% or more of pearlite located within a range of 50 μm in depth from the surface of the bead toe is set to a lamellar spacing of 70 nm or less, and 5% or more. It was shown that the lamellar spacing can be 50 nm or less.

図7(A),(B),(C)は、ビード止端部の表面下50μmのビッカース硬度Hv(図7(A))、ビード止端部の表面のレール長手方向の残留応力(図7(B))、及びビード止端部の加工深さ(図7(C))それぞれが超音波ピーニング処理のパス回数によってどのように変化するかを示すグラフである。ビッカース硬度Hv測定時の押下力は100Nであり、残留応力は歪ゲージを用いた切り出し法により測定した。また加工深さは、超音波ピーニング処理によって形成された凹みの深さであり、加工深さが深いとビード止端部の曲率半径が大きくなり、かつ滑らかになる。   FIGS. 7A, 7B and 7C show Vickers hardness Hv of 50 μm below the surface of the bead toe (FIG. 7A), residual stress in the longitudinal direction of the rail on the surface of the bead toe (FIG. 7A). 7 (B)) and the processing depth of the bead toe portion (FIG. 7C) are graphs showing how each changes depending on the number of passes of the ultrasonic peening process. The pressing force when measuring the Vickers hardness Hv was 100 N, and the residual stress was measured by a cutting method using a strain gauge. The processing depth is the depth of the dent formed by the ultrasonic peening process. When the processing depth is deep, the radius of curvature of the bead toe becomes large and smooth.

超音波ピーニング処理のパス回数が6回以下の場合は、パス回数が増加するにつれてビッカース硬度Hvが増加し、残留応力が引張方向から圧縮方向に変化し、かつ加工深さが大きくなっていた。そしてビード止端部の曲率半径は1.5mm以上になった。しかしパス回数が7回以上になっても6回の場合と比較してビッカース硬度、残留応力、及び加工深さのいずれも変化がほとんど無かった。   When the number of passes of the ultrasonic peening process was 6 or less, the Vickers hardness Hv increased as the number of passes increased, the residual stress changed from the tensile direction to the compression direction, and the processing depth increased. And the curvature radius of the bead toe part became 1.5 mm or more. However, even when the number of passes was 7 or more, there was almost no change in any of the Vickers hardness, the residual stress, and the processing depth as compared with the case of 6 passes.

図8は、ロングレールの溶接部の疲労試験結果を示すグラフであり、縦軸に応力振幅を、横軸に破断回数を示している。溶接方法はテルミット溶接である。超音波ピーニング処理のパス回数が6回以下の場合は、いずれの応力振幅においても破断回数は増加しているが、パス回数が7回を超えても破断回数の増加はほとんどなかった。具体的には、比較例すなわち超音波ピーニング処理を行わない試料における溶接部の200万回疲労強度は230MPaであったのに対して、超音波ピーニング処理のパス回数が1回、3回、6回、及び12回それぞれの試料における溶接部の200万回疲労強度は、それぞれ240MPa、270MPa、300MPa、及び305MPaであった。   FIG. 8 is a graph showing the fatigue test results of the welded portion of the long rail, with the vertical axis indicating the stress amplitude and the horizontal axis indicating the number of breaks. The welding method is thermite welding. When the number of passes of ultrasonic peening treatment was 6 or less, the number of breaks increased at any stress amplitude, but even when the number of passes exceeded 7, the number of breaks hardly increased. Specifically, the fatigue strength of the welded part in the comparative example, ie, the sample not subjected to the ultrasonic peening treatment, was 230 MPa, whereas the number of passes of the ultrasonic peening treatment was 1, 3, 6 The 2 million times fatigue strength of the welded part in each of the 12th and 12th samples was 240 MPa, 270 MPa, 300 MPa, and 305 MPa, respectively.

このことから、テルミット溶接法を用いて製造されたロングレールにおいて、溶接部のビード止端部に所定量以上の超音波ピーニング処理を行うことにより、ビード止端部の表面から50μm以内の組織がパーライトを含み、該パーライトの60%以上のラメラーが前記表面に対して±45°以下の角度を成すようになり、レール長手方向の応力が中立又は圧縮方向になり、かつビード止端部の曲率半径が1.5mm以上になることが示された。その結果、溶接部の疲労強度が向上することが示された。また、超音波ピーニング処理のパス回数が3回を超えると比較例すなわち非処理材と比較して200万回疲労強度が30MPa以上増加し、6回を超えると非処理材と比較して200万回疲労強度が60MPa以上増加することが示された。   From this, in the long rail manufactured using the thermite welding method, the structure within 50 μm from the surface of the bead toe is obtained by performing ultrasonic peening treatment of a predetermined amount or more on the bead toe of the weld. 60% or more lamellar of the pearlite forms an angle of ± 45 ° or less with respect to the surface, the rail longitudinal stress is neutral or compression direction, and the curvature of the bead toe It was shown that the radius was 1.5 mm or more. As a result, it was shown that the fatigue strength of the welded portion is improved. Further, when the number of passes of the ultrasonic peening treatment exceeds 3 times, the fatigue strength increases by 30 MPa or more compared to the comparative example, that is, the non-treated material, and when it exceeds 6 times, 2 million times compared with the non-treated material. It was shown that the lap fatigue strength increased by 60 MPa or more.

(実施例1)
エンクローズアーク溶接法を用いてロングレールを製造し、このロングレールの溶接部に形成されたビードの止端部及び不連続部分に、上記した条件で超音波ピーニング処理を行うことにより、複数の試料を作製した。複数の試料相互間は、超音波ピーニング処理の処理回数が異なっているが、他の条件は同じである。また、比較例として、超音波ピーニング処理を行わずにビードを除去したロングレールを作製した。
Example 1
A long rail is manufactured using an enclosing arc welding method, and ultrasonic peening is performed on the toe and discontinuous portions of the bead formed on the welded portion of the long rail under the above-described conditions, thereby A sample was prepared. The number of ultrasonic peening treatments is different between a plurality of samples, but other conditions are the same. Further, as a comparative example, a long rail from which the beads were removed without performing the ultrasonic peening process was produced.

図9は、ロングレールの溶接部の疲労試験結果を示すグラフであり、縦軸に応力振幅を、横軸に破断回数を示している。超音波ピーニング処理のパス回数が6回以下の場合は、いずれの応力振幅においても破断回数は増加しているが、パス回数が7回を超えても破断回数の増加はほとんどなかった。また、比較例における溶接部の200万回疲労強度は280MPaであったのに対して、超音波ピーニング処理のパス回数が1回、3回、6回、及び12回それぞれの試料における溶接部の200万回疲労強度は、それぞれ290MPa、320MPa、360MPa、及び375MPaであった。   FIG. 9 is a graph showing the fatigue test results of the welded portion of the long rail, with the vertical axis indicating the stress amplitude and the horizontal axis indicating the number of breaks. When the number of passes of ultrasonic peening treatment was 6 or less, the number of breaks increased at any stress amplitude, but even when the number of passes exceeded 7, the number of breaks hardly increased. In addition, the fatigue strength of the welded portion in the comparative example was 280 MPa, whereas the number of passes of the ultrasonic peening treatment was 1, 3, 6, and 12 in each of the samples. The 2 million times fatigue strength was 290 MPa, 320 MPa, 360 MPa, and 375 MPa, respectively.

このことから、エンクローズアーク溶接法を用いて製造されたロングレールにおいて、溶接部のビード止端部及び不連続部分に所定量以上の超音波ピーニング処理を行うことにより、参考例と同様の作用によりロングレールの溶接部の疲労強度が向上することが示された。また、超音波ピーニング処理のパス回数が3回を超えると比較例すなわち非処理材と比較して200万回疲労強度が30MPa以上増加し、6回を超えると非処理材と比較して200万回疲労強度が80MPa以上増加することが示された。また、ビードを除去する労力と比較して超音波ピーニング処理を行う労力は小さかった。   From this, in the long rail manufactured using the enclosed arc welding method, by performing ultrasonic peening treatment of a predetermined amount or more on the bead toe portion and the discontinuous portion of the welded portion, the same effect as the reference example is obtained. It was shown that the fatigue strength of the welded part of the long rail is improved. Further, when the number of passes of the ultrasonic peening treatment exceeds 3 times, the fatigue strength increases by 30 MPa or more compared to the comparative example, that is, the non-treated material, and when it exceeds 6 times, 2 million times compared with the non-treated material. It was shown that the lap fatigue strength increased by 80 MPa or more. Moreover, the effort which performs an ultrasonic peening process was small compared with the effort which removes a bead.

(実施例2)
エンクローズアーク溶接法を用いてロングレールを製造し、このロングレールの溶接部に形成されたビードの止端部及び不連続部分に、上記した条件で超音波ピーニング処理(UIT処理)を3パス行い、さらにビードを研磨除去した。また、比較例として、エンクローズアーク溶接法を用いてロングレールを製造し、このロングレールの溶接部に形成されたビードをそのまま残した試料と、ビードをグラインダーで研磨除去した試料をそれぞれ作製した。
(Example 2)
A long rail is manufactured using the enclosed arc welding method, and ultrasonic peening treatment (UIT treatment) is performed on the toe and discontinuous portions of the bead formed in the welded portion of this long rail under the above-mentioned conditions. The bead was further polished and removed. In addition, as a comparative example, a long rail was manufactured by using an enclosed arc welding method, and a sample in which a bead formed on the welded portion of the long rail was left as it was and a sample in which the bead was polished and removed by a grinder were prepared. .

図10は、これらの試料における溶接部の疲労試験結果を示すグラフである。なお、比較のために、実施例1のパス回数が3回の試料における溶接部の疲労試験結果も示す。エンクローズアーク溶接法において、ビードを除去した試料は、ビードを除去しない試料と比較して溶接部の疲労強度は高い。しかし、ビードの止端部及び不連続部分に超音波ピーニング処理を行うと、ビードを除去しなくても、ビードを除去した場合と比較して疲労強度を高くなることが示された。なお、ビードの止端部及び不連続部分に超音波ピーニング処理を行ったうえでビードを研磨除去した場合、疲労強度が少し向上した。   FIG. 10 is a graph showing the fatigue test results of the welds in these samples. For comparison, the fatigue test result of the welded part in the sample of Example 1 with three passes is also shown. In the enclose arc welding method, the sample from which the bead is removed has a higher fatigue strength at the welded portion than the sample from which the bead is not removed. However, it has been shown that when ultrasonic peening is performed on the toe and discontinuous portions of the beads, the fatigue strength is increased without removing the beads as compared with the case where the beads are removed. In addition, when the bead was polished and removed after the ultrasonic peening treatment was performed on the toe portion and the discontinuous portion of the bead, the fatigue strength was slightly improved.

(実施例3)
表3は、エンクローズアーク溶接法を用いて製造されたロングレールに本発明を適用した場合(参考例A1〜A21、発明例A22〜A24)と適用しなかった場合(比較例A1〜A10)の200万回疲労限界(MPa)を示している。参考例A1〜A21、発明例A22〜A24は、いずれも200万回疲労限界が310MPa以上であった。以下、詳細に説明するが、この説明において、組織、ラメラ−比率、及びパーライト比率は、ビード止端部の表面から50μm以内の組織を見た結果である。
(Example 3)
Table 3 shows a case where the present invention is applied to a long rail manufactured using an enclosed arc welding method ( Reference Examples A1 to A21, Invention Examples A22 to A24) and a case where the present invention is not applied (Comparative Examples A1 to A10). 2 million times fatigue limit (MPa) is shown. All of Reference Examples A1 to A21 and Invention Examples A22 to A24 had a fatigue limit of 2 million times of 310 MPa or more. Hereinafter, in detail, in this description, the structure, the lamella ratio, and the pearlite ratio are the results of viewing the structure within 50 μm from the surface of the bead toe.

詳細には、参考例A1〜A3は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であるため、200万回疲労限界が310MPaとなった。
また、参考例A4〜A6は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であり、かつ表面とパーライトラメラーの角度が±15°以下の組織が40%以上であるため、200万回疲労限界が310MPaとなった。
Specifically, in Reference Examples A1 to A3, the structure having an angle between the surface and the pearlite lamellar of ± 45 ° or less is 60% or more, and thus the 2 million times fatigue limit was 310 MPa.
In Reference Examples A4 to A6, the structure where the angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 45 ° or less is 60% or more, and the structure where the angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 15 ° or less is 40% or more. The fatigue limit of 2 million times was 310 MPa.

また、参考例A7〜A9は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であり、かつラメラー間隔が70nm以下のパーライトが10%以上であるため、200万回疲労限界が315MPaとなった。
また、参考例A10〜A12は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であり、かつラメラー間隔が50nm以下のパーライトが5%以上であるため、200万回疲労限界が320MPaとなった。
In Reference Examples A7 to A9, the structure where the angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 45 ° or less is 60% or more, and the pearlite whose lamellar interval is 70 nm or less is 10% or more. Was 315 MPa.
In Reference Examples A10 to A12, the structure where the angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 45 ° or less is 60% or more, and the pearlite whose lamellar interval is 50 nm or less is 5% or more. Was 320 MPa.

また、参考例A13〜A15は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であり、かつビード止端部の曲率半径が1.5mm以上であるため、200万回疲労限界が315MPa以上となった。
In Reference Examples A13 to A15, the structure having an angle of ± 45 ° or less between the surface and the pearlite lamellar is 60% or more, and the radius of curvature of the bead toe is 1.5 mm or more. The limit was 315 MPa or more.

また、参考例A16〜A18は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であり、かつビード止端部の残留応力が中立又は圧縮方向であるため、200万回疲労限界が320MPa以上となった。
In Reference Examples A16 to A18, the structure where the angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 45 ° or less is 60% or more, and the residual stress at the toe of the bead is in a neutral or compressive direction. The limit was 320 MPa or more.

また、参考例A19〜A21は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であり、パーライトラメラーの角度が±15°以下の組織が40%以上であり、ラメラー間隔が70nm以下のパーライトが10%以上であり、ラメラー間隔が50nm以下のパーライトが5%以上であり、ビード止端部の曲率半径が1.5mm以上であり、かつビード止端部の残留応力が中立又は圧縮方向であるため、200万回疲労限界が350MPa以上となった。
Further, in Reference Examples A19 to A21, the structure whose surface and pearlite lamellar angle is ± 45 ° or less is 60% or more, the structure whose pearlite lamellar angle is ± 15 ° or less is 40% or more, and the lamellar spacing is Perlite with a thickness of 70 nm or less is 10% or more, Perlite with a lamellar spacing of 50 nm or less is 5% or more, the radius of curvature of the bead toe is 1.5 mm or more, and the residual stress at the bead toe is neutral. Or since it is a compression direction, the 2 million times fatigue limit became 350 Mpa or more.

また、上記した参考例A1〜A21は、レール柱部及び足部のビードを除去していたが、本発明例A22〜A24に示すように、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が60%以上であり、パーライトラメラーの角度が±15°以下の組織が40%以上であり、ラメラー間隔が70nm以下のパーライトが10%以上であり、ラメラー間隔が50nm以下のパーライトが5%以上であり、ビード止端部の曲率半径が1.5mm以上であり、かつビード止端部の残留応力が中立又は圧縮方向である場合は、レール柱部及び足部のビードを除去しなくても、200万回疲労限界が330MPa以上となった。

In addition, the reference examples A1 to A21 described above have removed the rail pillar part and the bead of the foot part, but as shown in the invention examples A22 to A24, the structure in which the angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 45 ° or less. Is 60% or more, the structure of the pearlite lamellar angle is ± 15 ° or less is 40% or more, the pearlite with a lamellar interval of 70 nm or less is 10% or more, and the pearlite with a lamellar interval of 50 nm or less is 5% or more. If the radius of curvature of the bead toe is 1.5 mm or more and the residual stress at the bead toe is neutral or in the compression direction, the rail pillar and the foot bead need not be removed. The fatigue limit of 2 million times was 330 MPa or more.

これに対し、比較例A1はビート止端部の組織がパーライトではなくベイナイトである為、超音波ピーニング処理を行ったにもかかわらず、200万回疲労限界が230MPaであった。また、比較例A2〜A8は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が50%以下であるため、超音波ピーニング処理を行ったにもかかわらず、200万回疲労限界が225MPa以下であった。また、比較例A9は、表面とパーライトラメラーの角度が±45°以下の組織が30%であるため、超音波ピーニング処理を行い、かつレール柱部及び足部のビードを除去したにもかかわらず、200万回疲労限界が280MPaであった。また比較例10はピーニング処理の周波数(振動数)が超音波領域未満であり、かつ打撃用部材の先端径が小さかった為、200万回疲労限界が280MPaとなった。   On the other hand, in Comparative Example A1, since the structure of the beat toe portion is not pearlite but bainite, the fatigue limit of 2 million cycles was 230 MPa even though ultrasonic peening was performed. In Comparative Examples A2 to A8, the structure having an angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 45 ° or less is 50% or less. Met. Further, in Comparative Example A9, since the structure where the angle between the surface and the pearlite lamellar is ± 45 ° or less is 30%, the ultrasonic peening treatment was performed and the rail pillar portion and the foot bead were removed. The fatigue limit of 2 million times was 280 MPa. In Comparative Example 10, the peening treatment frequency (frequency) was less than the ultrasonic range, and the tip diameter of the striking member was small, so the 2 million fatigue limit was 280 MPa.

このことから、エンクローズアーク溶接法を用いて製造されたロングレールにおいて、ビード止端部の表面から50μm以内の組織がパーライトを含み、該パーライトの60%以上のラメラーが前記表面に対して±45°以下の角度を成すようになると、溶接部の疲労強度が向上することが示された。また、さらに、ラメラー間隔が70nm以下の組織の割合が10%以上になると、溶接部の疲労強度がさらに向上することが示された。また、さらに、ラメラー間隔が50nm以下の組織の割合が5%以上になると、溶接部の疲労強度がさらに向上することが示された。また、レール長手方向の応力が中立又は圧縮方向になると、溶接部の疲労強度がさらに向上することが示された。またビード止端部の曲率半径が1.5mm以上になると、溶接部の疲労強度がさらに向上することが示された。   From this, in the long rail manufactured using the enclosed arc welding method, the structure within 50 μm from the surface of the bead toe includes pearlite, and 60% or more of the pearlite has a lamellar structure of ±± It has been shown that the fatigue strength of the welded portion is improved when an angle of 45 ° or less is formed. Furthermore, it was shown that when the ratio of the structure having a lamellar spacing of 70 nm or less is 10% or more, the fatigue strength of the welded portion is further improved. Furthermore, it was shown that the fatigue strength of the welded portion is further improved when the proportion of the structure having a lamellar spacing of 50 nm or less is 5% or more. Moreover, it was shown that when the stress in the rail longitudinal direction becomes neutral or in the compression direction, the fatigue strength of the welded portion is further improved. Further, it was shown that when the radius of curvature of the bead toe portion is 1.5 mm or more, the fatigue strength of the welded portion is further improved.

(実施例4)
表4は、エンクローズアーク溶接法を用いて製造されたロングレールのビード止端部に超音波ピーニング処理を行い、かつレール頭部のビードを除去して、柱部及び足部のビードを除去しなかった場合(発明例)と、超音波ピーニング処理を行わずにレールのビードを除去した場合(比較例)の200万回疲労限界の値を示す表である。なお200万回疲労限界の値は、UIT非処理、ビード除去した比較例B1の200万回疲労限界の値(280MPa)との差で示している。
Example 4
Table 4 shows an ultrasonic peening process for the toe end of a long rail manufactured using the enclosed arc welding method, and the bead on the rail and the foot is removed by removing the bead on the rail head. It is a table | surface which shows the value of a 2 million times fatigue limit when not carrying out (invention example), and when removing the bead of a rail, without performing an ultrasonic peening process (comparative example). The value of the 2 million times fatigue limit is shown by the difference from the value of the 2 million times fatigue limit (280 MPa) of Comparative Example B1 that was not subjected to UIT treatment and bead removal.

発明例B1〜B5は、ビード止端部に超音波ピーニング処理を行ったため、レール柱部及び足部のビードを除去しなかったにも関わらず、非処理材と比較して200万回疲労限界が40MPa以上向上した。特に発明例B2,B4は、打撃用部材の移動速度が5mm/秒以上20mm/秒以下であるため、非処理材と比較して200万回疲労限界が50MPa以上向上した。   Inventive Examples B1 to B5 were subjected to ultrasonic peening treatment on the bead toes, and therefore the fatigue limit of 2 million cycles compared to the non-treated material despite the fact that the rail pillar and the foot bead were not removed. Improved by 40 MPa or more. In particular, in Invention Examples B2 and B4, since the moving speed of the striking member was 5 mm / second or more and 20 mm / second or less, the fatigue limit of 2 million cycles was improved by 50 MPa or more compared to the non-treated material.

これに対し、比較例B1〜B3は超音波ピーニング処理を行わなかった為、レール頭部、柱部及び足部のビードを除去した場合(比較例B1)、レール柱部及び足部のビードを除去した場合(比較例B2)、及びレール頭部のビードを除去した場合(比較例B3)それぞれの場合において、非処理材と比較して200万回疲労限界の向上が見られなかった。   On the other hand, since Comparative Example B1-B3 did not perform the ultrasonic peening process, when the bead of a rail head part, a pillar part, and a foot part is removed (Comparative Example B1), the bead of a rail pillar part and a foot part is removed. In each case of removing (Comparative Example B2) and removing the rail head bead (Comparative Example B3), the fatigue limit was not improved 2 million times compared to the non-treated material.

(実施例5)
表5は様々な疲労強度改善方策をレールのエンクロ−ズアーク溶接部に適用した場合の疲労試験の結果と処理時間を示したものである。なお200万回疲労限界の値はUIT非処理、ビード除去した比較例C4の200万回疲労限界の値(280MPa)との差で示している。
比較例C4は、ビード10をグラインディングによって滑らかに除去した例であり、前述の実施例4の比較例B1と同じものである。研磨工具は小型のディスクグラインダーを用いた。エンクローズアーク溶接のビードは幅20mm、厚さ5mm程度であり、処理作業には30分以上を要する。鉄道でのレール溶接で標準工法とされているが、列車通過の間合いで行われるレール溶接は作業時間の制約が厳しく、この研磨作業の時間を短縮できることが望ましい。
比較例C6は、溶接ままの状態であり、溶接ビードをそのまま残した継手である。疲労強度は標準工法である比較例C4のグラインディング材より20MPa程度低い。
(Example 5)
Table 5 shows the results of fatigue tests and treatment times when various fatigue strength improvement measures are applied to the rail's enclosure arc weld. The value of the 2 million times fatigue limit is shown by the difference from the value of the 2 million times fatigue limit (280 MPa) of Comparative Example C4 where UIT was not treated and beads were removed.
Comparative Example C4 is an example in which the beads 10 are removed smoothly by grinding, and is the same as Comparative Example B1 of Example 4 described above. A small disc grinder was used as the polishing tool. Enclosed arc welding beads have a width of about 20 mm and a thickness of about 5 mm, and the processing operation requires 30 minutes or more. Rail welding on railroads is considered the standard method, but rail welding performed during the passage of trains has severe work time restrictions, and it is desirable to be able to reduce the time of this polishing work.
Comparative Example C6 is a joint that is in a welded state and has a weld bead left as it is. The fatigue strength is about 20 MPa lower than the grinding material of Comparative Example C4, which is a standard method.

比較例C1はショットピーニングの適用例である。ショット材は直径1mmφ、硬度Hv500の鋼球を用いた。処理範囲は、長手方向には溶接部の両側を各100mm、全幅で200mmとし、ショット材をレール足表部3b、柱部2に投射した。処理時間は、レール片側ずつを各10分間ずつとした。ショット材の噴射量は約0.5kg/秒、ショット材の鋼材への衝突速度は5m/秒とした。この結果、疲労強度は非処理材に比べて約36MPa向上した。しかしレール現地溶接には大掛かりなショットピーニング装置を搬入することは難しく、その工業化は難しいと思われる。   Comparative example C1 is an application example of shot peening. As the shot material, a steel ball having a diameter of 1 mmφ and a hardness of Hv500 was used. The treatment range was 100 mm on each side of the welded portion in the longitudinal direction and 200 mm in total width, and the shot material was projected on the rail foot surface portion 3 b and the column portion 2. The treatment time was 10 minutes for each rail side. The injection amount of the shot material was about 0.5 kg / second, and the collision speed of the shot material to the steel material was 5 m / second. As a result, the fatigue strength was improved by about 36 MPa compared to the non-treated material. However, it is difficult to carry in large-scale shot peening equipment for on-site welding of rails, and its industrialization seems difficult.

比較例C2、C3はハンマーピーニングを適用した例である。ハンマーピーニングの動力として圧縮空気を用い、打撃頻度は毎秒40回とした。工具の移動速度は20mm/秒とした。
比較例C2は、鋼材表面に打撃される工具の先端曲率が15mmφの工具を用い、ビード10の止端部を集中的にハンマーピーニングした例である。加工は同じ位置を10パス繰り返した。加工部の凹みは深い部分ではレール母材表面から1.4m程度あり、疲労強度は非処理材に比較してむしろ低下した。
Comparative examples C2 and C3 are examples in which hammer peening is applied. Compressed air was used as the power for hammer peening, and the striking frequency was 40 times per second. The moving speed of the tool was 20 mm / second.
The comparative example C2 is an example in which the toe end of the bead 10 is intensively hammer peened using a tool having a tip curvature of 15 mmφ hitting the steel material surface. Processing was repeated 10 passes at the same position. The depth of the processed part is about 1.4 m from the surface of the rail base material in the deep part, and the fatigue strength is rather lower than that of the non-treated material.

比較例C3はビード10の止端部から長さ方向に10mmの範囲で足表、足裏にハンマーピーニングした例である。工具先端の曲率半径を4mmφの工具を使い、凹みが大きくならないように、エア圧力を下げて(5bar)丹念に処理した。疲労強度は比較材としたグラインディング処理の比較例C4と同等であった。
比較例C5は、ビード10の止端部をTIG溶接機により幅約5mmの範囲で再溶融させて、滑らかな形状に再凝固させた例である。疲労強度は比較材としたグラインディング処理の比較例C4と同等であった。しかし遅れ割れ防止のために400℃に予熱する必要があり、そのために20分を要した。
Comparative Example C3 is an example in which hammer peening is performed on the front and back of the foot within a range of 10 mm from the toe of the bead 10 in the length direction. Using a tool with a radius of curvature of 4 mmφ at the tip of the tool, the air pressure was lowered (5 bar) so that the dent would not become large. The fatigue strength was equivalent to that of Comparative Example C4 of the grinding treatment as a comparative material.
Comparative Example C5 is an example in which the toe portion of the bead 10 is remelted in a range of about 5 mm in width by a TIG welder and re-solidified into a smooth shape. The fatigue strength was equivalent to that of Comparative Example C4 of the grinding treatment as a comparative material. However, in order to prevent delayed cracking, it was necessary to preheat to 400 ° C., which required 20 minutes.

発明例C1はビード止端部に超音波ピーニングを適用した例で、処理条件は発明例A23と同様の条件を適用したものであるが、短時間の処理で効率的に疲労性能の改善が得られた。
以上、超音波ピーニングは、他の疲労強度改善方法より効率的で効果的に疲労強度の向上が得られることが示された。
Invention Example C1 is an example in which ultrasonic peening is applied to the bead toe, and the processing conditions are the same as those of Invention Example A23, but the fatigue performance can be improved efficiently with a short processing time. It was.
As described above, it has been shown that ultrasonic peening is more efficient and effective in improving fatigue strength than other methods for improving fatigue strength.

ロングレールの長手方向の側面図。The side view of the longitudinal direction of a long rail. (A)はロングレールの斜視図、(B)は足部3の長手方向の断面を示す図。(A) is a perspective view of a long rail, (B) is a figure which shows the cross section of the foot part 3 in the longitudinal direction. (A)はロングレールの斜視図、(B)は足部3の長手方向の断面を示す図。(A) is a perspective view of a long rail, (B) is a figure which shows the cross section of the foot part 3 in the longitudinal direction. 参考例であり、(A)は超音波ピーニング処理のパス回数が3回の試料における、ビード止端部の組織を示す断面SEM写真、(B)は(A)のビード止端部の表面部分を拡大した断面SEM写真。It is a reference example, (A) is the cross-sectional SEM photograph which shows the structure | tissue of the bead toe part in the sample whose frequency | count of the ultrasonic peening process is 3 times, (B) is the surface part of the bead toe part of (A) An enlarged cross-sectional SEM photograph. 参考例であり、ラメラー配向角度が±45°以下の角度となっている組織の比率及び±15°以下の角度となっている組織の比率と、超音波ピーニング処理のパス回数との関係を示すグラフ。This is a reference example, and shows the relationship between the ratio of the tissue having a lamellar orientation angle of ± 45 ° or less and the ratio of the tissue having an angle of ± 15 ° or less and the number of passes of the ultrasonic peening process. Graph. 参考例であり、ビード止端部の表面から深さ50μmの範囲に位置するパーライトにおいて、ラメラー間隔が100nm以下、70nm以下、及び50nm以下となっている領域の比率と、超音波ピーニング処理のパス回数との関係を示すグラフ。In the pearlite located in the range of 50 μm depth from the surface of the bead toe, the ratio of the regions where the lamellar spacing is 100 nm or less, 70 nm or less, and 50 nm or less, and the path of ultrasonic peening treatment A graph showing the relationship with the number of times. 参考例であり、ビード止端部の表面下50μmのビッカース硬度Hv((A))、ビード止端部の表面のレール長手方向の残留応力((B))、及びビード止端部の加工深さ((C))それぞれが超音波ピーニング処理のパス回数によってどのように変化するかを示すグラフ。It is a reference example, Vickers hardness Hv ((A)) 50 μm below the surface of the bead toe, the residual stress in the rail longitudinal direction on the surface of the bead toe ((B)), and the processing depth of the bead toe (C) is a graph showing how each changes according to the number of passes of the ultrasonic peening process. 参考例であり、テルミット溶接法を用いたロングレールの溶接部の疲労試験結果を示すグラフ。The graph which is a reference example and shows the fatigue test result of the welding part of a long rail using the thermite welding method. 実施例1において溶接部の疲労試験結果を示すグラフ。3 is a graph showing a fatigue test result of a welded portion in Example 1. 実施例2において溶接部の疲労試験結果を示すグラフ。6 is a graph showing fatigue test results of welds in Example 2. ラメラー間隔及びラメラーの角度の測定方法を説明するための図。The figure for demonstrating the measuring method of a lamellar space | interval and a lamellar angle. 図11のA部の拡大図。The enlarged view of the A section of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…レールの頭部、2…レールの柱部、3…レールの足部、3a…レール足裏、3b…レール足表、10…ビード、10a…止端部、10b…不連続部分、11…溶接部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rail head part, 2 ... Rail pillar part, 3 ... Rail foot part, 3a ... Rail foot sole, 3b ... Rail foot surface, 10 ... Bead, 10a ... Stop end part, 10b ... Discontinuous part, 11 …welded part

Claims (8)

2本のレールをエンクローズアーク溶接することにより製造されたロングレールであって、溶接部に形成されたビードの止端部、及び前記ビードの不連続部分において、表面から50μm以内の組織がパーライトを有しており、前記表面に対して垂直な断面において該パーライトの60%以上のラメラーが前記表面に対して±45°以下の角度を成しており、前記ビードの止端部、及び前記ビードの不連続部分に超音波ピーニング処理が行われていることを特徴とするロングレール。 It is a long rail manufactured by enclosing arc welding of two rails, and the structure within 50 μm from the surface is pearlite at the toe end of the bead formed in the weld and the discontinuous part of the bead. 60% or more lamellar of the pearlite forms an angle of ± 45 ° or less with respect to the surface in a cross section perpendicular to the surface , and the toe portion of the bead, and the A long rail characterized in that ultrasonic peening is applied to the discontinuous part of the bead . 前記断面において前記ビードの止端部及び前記不連続部分の表面から50μm以内に位置するパーライトの40%以上のラメラーが、前記表面に対して±15°以下の角度を成していることを特徴とする請求項1に記載のロングレール。   In the cross section, 40% or more lamellar of pearlite located within 50 μm from the surface of the toe portion of the bead and the discontinuous portion forms an angle of ± 15 ° or less with respect to the surface. The long rail according to claim 1. 前記ビードの止端部及び不連続部分それぞれにおいて、表面から50μm以内のパーライトの10%以上は、前記断面においてラメラー間隔が70nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のロングレール。   3. The long rail according to claim 1, wherein in each of the toe end portion and the discontinuous portion of the bead, 10% or more of pearlite within 50 μm from the surface has a lamellar spacing of 70 nm or less in the cross section. . 前記ビードの止端部及び不連続部分それぞれにおいて、表面から50μm以内に位置するパーライトの5%以上は、前記断面においてラメラー間隔が50nm以下であることを特徴とする請求項3に記載のロングレール。   4. The long rail according to claim 3, wherein in each of the toe end portion and the discontinuous portion of the bead, 5% or more of pearlite located within 50 μm from the surface has a lamellar spacing of 50 nm or less in the cross section. . 前記ロングレールの長手方向の断面において、前記ビードの止端部の曲率半径が1.5mm以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のロングレール。   5. The long rail according to claim 1, wherein a radius of curvature of a toe portion of the bead is 1.5 mm or more in a longitudinal section of the long rail. 前記ビードの止端部及び不連続部分それぞれの表面は、前記ロングレールの長手方向の残留応力が中立又は圧縮であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のロングレール。   The long rail according to claim 1, wherein the surface of each of the toe portion and the discontinuous portion of the bead is neutral or compressed in the longitudinal direction of the long rail. . 荷重繰り返し回数200万回での疲労限界が300MPa以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のロングレール。   The long rail according to any one of claims 1 to 6, wherein a fatigue limit at a load repetition number of 2 million times is 300 MPa or more. 前記溶接部においてレール柱部及びレール足部に形成されたビードが除去されていないことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のロングレール。   The long rail according to any one of claims 1 to 7, wherein a bead formed on the rail column portion and the rail foot portion is not removed in the welded portion.
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