JPH08252602A - 頭部内部疲労損傷性に優れた高強度レールの製造方法 - Google Patents
頭部内部疲労損傷性に優れた高強度レールの製造方法Info
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- JPH08252602A JPH08252602A JP7056295A JP5629595A JPH08252602A JP H08252602 A JPH08252602 A JP H08252602A JP 7056295 A JP7056295 A JP 7056295A JP 5629595 A JP5629595 A JP 5629595A JP H08252602 A JPH08252602 A JP H08252602A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レール圧延時に頭表面をγ細粒化加工を施
し、一定の急速冷却を行うことによって、レール頭頂表
面部軟質、内部硬質、中間に硬度ピークのあるパーライ
ト組織を生成せしめる内部疲労損傷性に優れた高強度レ
ールを製造することを図る。 【構成】 レール鋼片の圧延において、頭部表面温度で
850℃〜1050℃で最終仕上げ圧延を残した仕上げ圧延を
行い、３秒以上のパス間時間の後、１パスあたり10％以
下の圧下率の１パスまたは複数パスの最終仕上げ圧延を
行い、 0.1〜10秒の間に急冷を開始し、一旦頭部および
コーナー部表面下５mm未満の領域をAr1変態点以下の温
度に冷却し、その後復熱で表面温度がAc1 変態点以上に
回復するのを待ち、続いて頭頂表面の最大冷速で４℃／
秒以上である適切な冷速で冷却する。 【効果】 表面に高靭性高延性でかつ内部に比べてやや
硬度の低い層を有し、内部に高硬度の層、この中間に高
い硬度ピークを有する、耐内部疲労損傷性の高い高強度
レールが得られた。
し、一定の急速冷却を行うことによって、レール頭頂表
面部軟質、内部硬質、中間に硬度ピークのあるパーライ
ト組織を生成せしめる内部疲労損傷性に優れた高強度レ
ールを製造することを図る。 【構成】 レール鋼片の圧延において、頭部表面温度で
850℃〜1050℃で最終仕上げ圧延を残した仕上げ圧延を
行い、３秒以上のパス間時間の後、１パスあたり10％以
下の圧下率の１パスまたは複数パスの最終仕上げ圧延を
行い、 0.1〜10秒の間に急冷を開始し、一旦頭部および
コーナー部表面下５mm未満の領域をAr1変態点以下の温
度に冷却し、その後復熱で表面温度がAc1 変態点以上に
回復するのを待ち、続いて頭頂表面の最大冷速で４℃／
秒以上である適切な冷速で冷却する。 【効果】 表面に高靭性高延性でかつ内部に比べてやや
硬度の低い層を有し、内部に高硬度の層、この中間に高
い硬度ピークを有する、耐内部疲労損傷性の高い高強度
レールが得られた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主として重荷重鉄道の曲
線区間に敷設される高強度レールの頭部内部疲労損傷抵
抗性に優れたレールの製造法に関する。
線区間に敷設される高強度レールの頭部内部疲労損傷抵
抗性に優れたレールの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高炭素でパーライトの金属組織を呈した
鋼は強度が高く、耐摩耗性が良好なことから構造材料と
して使用され、中でも鉄道車両の重量増加に伴う高軸荷
重化や高速輸送化に対応してレールに特に多く使用され
ている。最近、表面を高強度のものにすることによって
耐摩耗性が向上し、潤滑技術も加わり、摩耗量は激減し
てきた。
鋼は強度が高く、耐摩耗性が良好なことから構造材料と
して使用され、中でも鉄道車両の重量増加に伴う高軸荷
重化や高速輸送化に対応してレールに特に多く使用され
ている。最近、表面を高強度のものにすることによって
耐摩耗性が向上し、潤滑技術も加わり、摩耗量は激減し
てきた。
【０００３】しかし、レールは高強度、高靭性、高延性
のものが製造されても、頭部内部疲労損傷が発生して破
損していくことが多く見受けられている。内部疲労損傷
は多くが介在物清浄度を向上させることで回避される
が、高強度化すればさらに改善される。特に、内部硬度
を表面硬度に比べて高くすれば、レールと車輪とのなじ
みや表面損傷の回避の点等からレール寿命が伸びること
がわかった。
のものが製造されても、頭部内部疲労損傷が発生して破
損していくことが多く見受けられている。内部疲労損傷
は多くが介在物清浄度を向上させることで回避される
が、高強度化すればさらに改善される。特に、内部硬度
を表面硬度に比べて高くすれば、レールと車輪とのなじ
みや表面損傷の回避の点等からレール寿命が伸びること
がわかった。
【０００４】また、内部疲労損傷の多くの起点が深さ６
〜７mm程度のところにあるので、ピーク硬度はこれに合
わせて深さ６〜７mm程度のところにあるとよいことまで
わかっている。ここで、内部硬度を表面硬度よりも高く
したレールは特開平０３−２３２９２５号公報、特開昭
６２−２３３３０１号公報で開示されており、製造方法
として特開昭６２−２４３７１３号公報で２段階の熱処
理法が開示されている。ただし、加工と熱処理を組み合
わせて得られる極微細組織によって、硬度を制御する手
段はいまのところ得られていない。
〜７mm程度のところにあるので、ピーク硬度はこれに合
わせて深さ６〜７mm程度のところにあるとよいことまで
わかっている。ここで、内部硬度を表面硬度よりも高く
したレールは特開平０３−２３２９２５号公報、特開昭
６２−２３３３０１号公報で開示されており、製造方法
として特開昭６２−２４３７１３号公報で２段階の熱処
理法が開示されている。ただし、加工と熱処理を組み合
わせて得られる極微細組織によって、硬度を制御する手
段はいまのところ得られていない。
【０００５】特開平０３−００２３２２号公報には、
「表層部をＡｒ3 点以下にまで下げ、復熱終了を待って
仕上げ圧延を開始する脆性き裂伝播特性に優れた鋼板の
製造方法」等で変態点近傍での加工を施すことによる表
面組織の微細化技術も低炭素鋼板においては知られてい
る。この現象をレール鋼にそのまま応用して、表面硬度
の低いものを得ることは難しい。
「表層部をＡｒ3 点以下にまで下げ、復熱終了を待って
仕上げ圧延を開始する脆性き裂伝播特性に優れた鋼板の
製造方法」等で変態点近傍での加工を施すことによる表
面組織の微細化技術も低炭素鋼板においては知られてい
る。この現象をレール鋼にそのまま応用して、表面硬度
の低いものを得ることは難しい。
【０００６】なぜならば、特開平０３−００２３２２号
公報の低炭素鋼にはフェライトの変態領域としてＡｒ3
点からＡｒ1 点までの広い温度領域があり、この範囲で
一部だけをフェライト化させるので、内部からの復熱に
よりγ（オーステナイト）組織へ再変態させることが熱
量的に可能である。しかし、レール鋼の場合、Ａｒ3点
からＡｒ1 点までの温度領域が無く、Ａｒ1 点より過冷
却すると過冷却された領域の全体が一斉にパーライト変
態し、この変態が起こってしまってから復熱だけでγ組
織への逆変態させるのは熱量的に難しい。
公報の低炭素鋼にはフェライトの変態領域としてＡｒ3
点からＡｒ1 点までの広い温度領域があり、この範囲で
一部だけをフェライト化させるので、内部からの復熱に
よりγ（オーステナイト）組織へ再変態させることが熱
量的に可能である。しかし、レール鋼の場合、Ａｒ3点
からＡｒ1 点までの温度領域が無く、Ａｒ1 点より過冷
却すると過冷却された領域の全体が一斉にパーライト変
態し、この変態が起こってしまってから復熱だけでγ組
織への逆変態させるのは熱量的に難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は硬度を制御す
る手段として内部に比べて頭部の表面近傍の層を焼入性
を抑えたγ組織にしてからパーライト変態させることに
よって、頭部表面硬度を内部に比べてやや抑え、その間
に高い硬度ピークのある内部疲労損傷性に優れた高強度
レールを製造することを目的としている。
る手段として内部に比べて頭部の表面近傍の層を焼入性
を抑えたγ組織にしてからパーライト変態させることに
よって、頭部表面硬度を内部に比べてやや抑え、その間
に高い硬度ピークのある内部疲労損傷性に優れた高強度
レールを製造することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は表面
近傍の層だけを焼入性を抑えた組織にするために多くの
実験を行った結果、冷却する直前に頭部に軽圧下を加え
ると、Ａ1 変態点を通過するときに圧下を加えた表面近
傍のみがγ粒の微細化により、高温でパーライト変態す
ることを見いだした。また、本発明者らはパーライト組
織が変態点直上でγ変態すると非常に微細なγ粒へ変態
することを見いだした。
近傍の層だけを焼入性を抑えた組織にするために多くの
実験を行った結果、冷却する直前に頭部に軽圧下を加え
ると、Ａ1 変態点を通過するときに圧下を加えた表面近
傍のみがγ粒の微細化により、高温でパーライト変態す
ることを見いだした。また、本発明者らはパーライト組
織が変態点直上でγ変態すると非常に微細なγ粒へ変態
することを見いだした。
【０００９】さらに、微細組織と粗大組織との遷移組織
に焼入性のよい混粒組織が生じることを見いだした。パ
ーライト変態は高温で起こるほど硬度が抑えられること
がわかっており、本発明者らは、レール鋼のγ粒が微細
粒の場合、かなり速く加速冷却しても硬度を抑えられる
ことを見いだした。
に焼入性のよい混粒組織が生じることを見いだした。パ
ーライト変態は高温で起こるほど硬度が抑えられること
がわかっており、本発明者らは、レール鋼のγ粒が微細
粒の場合、かなり速く加速冷却しても硬度を抑えられる
ことを見いだした。
【００１０】本発明はこのような知見に基づいて構成さ
れ、その要旨は「レール鋼片の圧延において、頭部表面
温度で８５０℃〜１０５０℃で最終仕上げ圧延を残した
仕上げ圧延を行い、３秒以上のパス間時間の後、１パス
あたり１０％以下の圧下率の１パスまたは複数パスの最
終仕上げ圧延を行い、０．１〜１０秒の間に急冷を開始
し、一旦頭部およびコーナー部表面下５mm未満の領域を
Ａｒ1 変態点以下の温度に冷却し、その後復熱で表面温
度がＡｃ1 変態点以上に回復するのを待ち、続いて頭頂
表面の最大冷速で４℃／秒以上である適切な冷速で冷却
することを特徴とした頭部内部疲労損傷性に優れた高強
度レールの製造方法」である。
れ、その要旨は「レール鋼片の圧延において、頭部表面
温度で８５０℃〜１０５０℃で最終仕上げ圧延を残した
仕上げ圧延を行い、３秒以上のパス間時間の後、１パス
あたり１０％以下の圧下率の１パスまたは複数パスの最
終仕上げ圧延を行い、０．１〜１０秒の間に急冷を開始
し、一旦頭部およびコーナー部表面下５mm未満の領域を
Ａｒ1 変態点以下の温度に冷却し、その後復熱で表面温
度がＡｃ1 変態点以上に回復するのを待ち、続いて頭頂
表面の最大冷速で４℃／秒以上である適切な冷速で冷却
することを特徴とした頭部内部疲労損傷性に優れた高強
度レールの製造方法」である。
【００１１】
【作用】本発明者らは表面近傍の層に硬度を抑えた組織
のある高強度レールを得るために多くの実験を実験室と
実生産設備とで行ってきた。以下に本発明について詳細
に説明する。まず、最終前の仕上げ圧延について述べ
る。図１に素材表面近傍の加工履歴を示す。
のある高強度レールを得るために多くの実験を実験室と
実生産設備とで行ってきた。以下に本発明について詳細
に説明する。まず、最終前の仕上げ圧延について述べ
る。図１に素材表面近傍の加工履歴を示す。
【００１２】図１中に示した通り、仕上げ圧延は最終パ
スを残して８５０℃〜１０５０℃の温度域で修了しなけ
ればならない。この温度域は加工が十分に施され、再結
晶の核が存在した場合、レール鋼が静的にかつすばやく
再結晶する温度域である。この再結晶は通常には遅くと
も３秒のうちにほぼ終了するので、最終前圧延から最終
仕上げ圧延までのパス間時間を３秒以上とした。このと
きの保持では特に加熱する必要があるわけではなく、１
分以内であれば大気中での放置でも差し支えない。
スを残して８５０℃〜１０５０℃の温度域で修了しなけ
ればならない。この温度域は加工が十分に施され、再結
晶の核が存在した場合、レール鋼が静的にかつすばやく
再結晶する温度域である。この再結晶は通常には遅くと
も３秒のうちにほぼ終了するので、最終前圧延から最終
仕上げ圧延までのパス間時間を３秒以上とした。このと
きの保持では特に加熱する必要があるわけではなく、１
分以内であれば大気中での放置でも差し支えない。
【００１３】但し、添加元素と最終前の加工温度によっ
ては長短変化する場合があり、８５０℃近傍では５秒近
くかかることもあり、ここでは好ましくは５秒以上のパ
ス間時間が望ましい。また、ここのパス間時間を長く取
ると復熱するための熱が確保できなくなるため、好まし
くは最終パスを残した仕上げ圧延は９００℃以上で終了
することが望ましい。逆に最終を残した仕上げ温度が高
すぎると、このパス間でγ組織が異常に粗大化するの
で、好ましくは１０００℃以下で終了することが望まし
い。この時間での粗大化を考慮すると好ましくはパス間
時間は１分以下が望ましい。
ては長短変化する場合があり、８５０℃近傍では５秒近
くかかることもあり、ここでは好ましくは５秒以上のパ
ス間時間が望ましい。また、ここのパス間時間を長く取
ると復熱するための熱が確保できなくなるため、好まし
くは最終パスを残した仕上げ圧延は９００℃以上で終了
することが望ましい。逆に最終を残した仕上げ温度が高
すぎると、このパス間でγ組織が異常に粗大化するの
で、好ましくは１０００℃以下で終了することが望まし
い。この時間での粗大化を考慮すると好ましくはパス間
時間は１分以下が望ましい。
【００１４】次に最終仕上げ圧延とその直後の急冷につ
いて述べる。この最終仕上げ圧延とその直後の急冷の組
み合わせによって表面近傍層のみを一旦パーライトへ変
態させ、硬度を抑えることを目的としている。硬度を抑
える深さは摩耗の分も考えて５mm程度がよい。しかして
最終仕上げ圧延で加工されてからＡｒ1 変態点以下に急
冷する領域を表面下５mm以内を狙う。
いて述べる。この最終仕上げ圧延とその直後の急冷の組
み合わせによって表面近傍層のみを一旦パーライトへ変
態させ、硬度を抑えることを目的としている。硬度を抑
える深さは摩耗の分も考えて５mm程度がよい。しかして
最終仕上げ圧延で加工されてからＡｒ1 変態点以下に急
冷する領域を表面下５mm以内を狙う。
【００１５】圧下率を１０％以下に限定した理由は表面
近傍のみに加工が加わるようにするためである。言い換
えると、最終仕上げ圧延では図２で示される領域のみに
加工歪が与えられるようにするためである。ここで圧下
率とは圧延での断面減少率と定義する。
近傍のみに加工が加わるようにするためである。言い換
えると、最終仕上げ圧延では図２で示される領域のみに
加工歪が与えられるようにするためである。ここで圧下
率とは圧延での断面減少率と定義する。
【００１６】この１０％という値はこれ以上の圧下率を
与えると、素材の内部にまで加工歪が及び、パーライト
変態がかなり奥の方まで進んでしまうからである。も
し、表面近傍のみに加工を与えるには、好ましくは、こ
のようなロール径の場合最終仕上げ圧延の圧下率は５％
以下であることが望ましい。
与えると、素材の内部にまで加工歪が及び、パーライト
変態がかなり奥の方まで進んでしまうからである。も
し、表面近傍のみに加工を与えるには、好ましくは、こ
のようなロール径の場合最終仕上げ圧延の圧下率は５％
以下であることが望ましい。
【００１７】また、２％の圧下率を与えると約５mmの深
さまで再結晶するのに十分な歪が与えられる。即ち、深
さ５mmのところに再結晶するに十分な歪がなければなら
ないので好ましくは２％以上の圧下率を与えることが望
ましい。
さまで再結晶するのに十分な歪が与えられる。即ち、深
さ５mmのところに再結晶するに十分な歪がなければなら
ないので好ましくは２％以上の圧下率を与えることが望
ましい。
【００１８】このように加工歪をもつ図２の表面近傍層
１は、すばやく再結晶し、一時的に微細なγ組織とな
る。しかし、この段階で放置すると通常ではすぐに結晶
粒が成長を始めて素材の内部と同じ程度の粒度になって
しまう。この粒成長を起こさせないうちに表面近傍層の
みを急冷する。この時間は０．１〜１０秒とした。
１は、すばやく再結晶し、一時的に微細なγ組織とな
る。しかし、この段階で放置すると通常ではすぐに結晶
粒が成長を始めて素材の内部と同じ程度の粒度になって
しまう。この粒成長を起こさせないうちに表面近傍層の
みを急冷する。この時間は０．１〜１０秒とした。
【００１９】ここでは加工されたγ粒が再結晶を始める
までの時間として０．１秒とし、加速冷却しても高温で
パーライト変態出来る粒度よりγ粒が粒成長して粗くな
る恐れのある時間として１０秒とした。急冷を始めるの
は再結晶が完全に終わってからでなくてもよいが、終わ
ってからのほうが望ましい。また、粒成長はできるだけ
ししないうちであることが望ましいので、好ましくは、
０．５秒から３秒が望ましいと考えられる。このように
して、表面近傍は微細なγ組織の状態で急冷され始め
る。
までの時間として０．１秒とし、加速冷却しても高温で
パーライト変態出来る粒度よりγ粒が粒成長して粗くな
る恐れのある時間として１０秒とした。急冷を始めるの
は再結晶が完全に終わってからでなくてもよいが、終わ
ってからのほうが望ましい。また、粒成長はできるだけ
ししないうちであることが望ましいので、好ましくは、
０．５秒から３秒が望ましいと考えられる。このように
して、表面近傍は微細なγ組織の状態で急冷され始め
る。
【００２０】図２の表面近傍層１の微細γは１０℃／秒
以上で急冷されると、変態の核が数多くある状態である
ので、少なくとも次の復熱工程までにすばやく高温でパ
ーライト変態する。一方、加工の及ばなかった内部では
変態の核が十分に無く、変態が進まない。
以上で急冷されると、変態の核が数多くある状態である
ので、少なくとも次の復熱工程までにすばやく高温でパ
ーライト変態する。一方、加工の及ばなかった内部では
変態の核が十分に無く、変態が進まない。
【００２１】つまり、この状態では図２の表面近傍層１
は５mm以下の厚さのパーライト組織になり、一方、残っ
た図２の内部層２および３はγ組織となり、表面近傍層
に続きパーライトとγとの混じった組織４となってい
る。この急冷での最大冷却速度は復熱と変態との兼ね合
いから表面において１０〜２００℃が望ましい。また、
急冷する時間は冷却速度が速いほど短くしなくてはなら
ず、好ましくは、０．２〜５秒が望ましい。
は５mm以下の厚さのパーライト組織になり、一方、残っ
た図２の内部層２および３はγ組織となり、表面近傍層
に続きパーライトとγとの混じった組織４となってい
る。この急冷での最大冷却速度は復熱と変態との兼ね合
いから表面において１０〜２００℃が望ましい。また、
急冷する時間は冷却速度が速いほど短くしなくてはなら
ず、好ましくは、０．２〜５秒が望ましい。
【００２２】続いて復熱と変態について述べる。図２の
１の部分である表面近傍層が高温で生成したパーライト
でかつ図２の２および３で示される内部がγ組織である
状態で急冷をやめて復熱させると、この表面近傍層はγ
組織へ再変態する。内部は急冷前のままのγ組織である
ので、全体が一旦γ組織になることになる。しかし、表
面近傍層は非常に微細なγ粒である一方、内部はそこま
で微細化されておらず、粒度に大きく差が出来ている。
１の部分である表面近傍層が高温で生成したパーライト
でかつ図２の２および３で示される内部がγ組織である
状態で急冷をやめて復熱させると、この表面近傍層はγ
組織へ再変態する。内部は急冷前のままのγ組織である
ので、全体が一旦γ組織になることになる。しかし、表
面近傍層は非常に微細なγ粒である一方、内部はそこま
で微細化されておらず、粒度に大きく差が出来ている。
【００２３】また、表面近傍層と内部との間に遷移領域
としての混粒域ややや粒度の粗い領域がある場合があ
る。例えば実験での結果から、この段階でのγ粒度は、
図２の２および３の部分である内部は１０００℃で最終
前仕上げ圧延を終了した場合、Ｎγ＝６程度、９５０℃
で最終前仕上げ圧延を終了した場合、Ｎγ＝７程度であ
り、一方、図２の１の部分である表面近傍層ではＮγ＝
１０程度になっていることが判った。
としての混粒域ややや粒度の粗い領域がある場合があ
る。例えば実験での結果から、この段階でのγ粒度は、
図２の２および３の部分である内部は１０００℃で最終
前仕上げ圧延を終了した場合、Ｎγ＝６程度、９５０℃
で最終前仕上げ圧延を終了した場合、Ｎγ＝７程度であ
り、一方、図２の１の部分である表面近傍層ではＮγ＝
１０程度になっていることが判った。
【００２４】これを表面の最大冷速４℃／秒以上の冷速
で冷却すると、全体がパーライト変態を起こす。このと
き、表面近傍層はγ粒が細かいので、変態核が多く、急
冷されてもほとんど過冷されることなく高温で変態す
る。一方、γ再変態しなかった内部はγ粒が表面近傍ほ
ど微細ではなく、急冷についていけるほど変態核が存在
しないので過冷されてから変態する。さらに、遷移領域
が有った場合、やや粗いγ粒が非常に過冷されやすく、
低温でパーライト変態する。
で冷却すると、全体がパーライト変態を起こす。このと
き、表面近傍層はγ粒が細かいので、変態核が多く、急
冷されてもほとんど過冷されることなく高温で変態す
る。一方、γ再変態しなかった内部はγ粒が表面近傍ほ
ど微細ではなく、急冷についていけるほど変態核が存在
しないので過冷されてから変態する。さらに、遷移領域
が有った場合、やや粗いγ粒が非常に過冷されやすく、
低温でパーライト変態する。
【００２５】パーライト変態は過冷されれば過冷される
ほど硬度が上がることが判っている。このことから過冷
される内部の硬度が高く、過冷されない表面の硬度が抑
えられ、遷移層が有る場合、高いピークの硬度が発現す
ることがわかる。ここで、最大冷速が３０℃／秒になる
と表面近傍層にマルテンサイトが現れることがあり、こ
れを避けるために好ましくは３０℃／秒以下で冷却する
ことが望ましい。また、内部の過冷度を大きくとるため
には５℃／秒以上で冷却することが望ましい。
ほど硬度が上がることが判っている。このことから過冷
される内部の硬度が高く、過冷されない表面の硬度が抑
えられ、遷移層が有る場合、高いピークの硬度が発現す
ることがわかる。ここで、最大冷速が３０℃／秒になる
と表面近傍層にマルテンサイトが現れることがあり、こ
れを避けるために好ましくは３０℃／秒以下で冷却する
ことが望ましい。また、内部の過冷度を大きくとるため
には５℃／秒以上で冷却することが望ましい。
【００２６】図３に本発明の製造方法で得られたレール
頭部の硬度分布を示す。硬度は５mm程度の深さまで抑え
られ、７mm程度の深さで硬度のピークができ、その内側
へは硬度が徐々に下がっていくことが判る。
頭部の硬度分布を示す。硬度は５mm程度の深さまで抑え
られ、７mm程度の深さで硬度のピークができ、その内側
へは硬度が徐々に下がっていくことが判る。
【００２７】最後に表面硬度を下げることによる内部疲
労損傷の抑制について述べる。内部疲労損傷はともに外
からの負荷によって生じる弾性的な応力と塑性変形によ
って生じる残留応力との応力の和によって生じる。この
負荷応力は約２〜３mmの深さにそのピークがあり、今ま
での所、重荷重鉄道で負荷される最大の負荷応力以上の
降伏点を持つレール鋼は開発されていない。したがっ
て、表面近傍層は塑性変形を免れず、おおよその場合約
６mmの深さまでこの変形が広がる。
労損傷の抑制について述べる。内部疲労損傷はともに外
からの負荷によって生じる弾性的な応力と塑性変形によ
って生じる残留応力との応力の和によって生じる。この
負荷応力は約２〜３mmの深さにそのピークがあり、今ま
での所、重荷重鉄道で負荷される最大の負荷応力以上の
降伏点を持つレール鋼は開発されていない。したがっ
て、表面近傍層は塑性変形を免れず、おおよその場合約
６mmの深さまでこの変形が広がる。
【００２８】この領域には圧縮の残留応力が分布し、こ
の領域が拡大すればするほどその外側で高い引張の残留
応力が生じることになる。もし表面近傍層に硬度のピー
クができていれば塑性領域の拡大が抑えられないが、内
部の硬度が高ければ拡大が抑えられ、残留応力の成長も
抑えられ、結局内部疲労まで抑制できる。このように、
本発明によって提案された方法によれば、頭部表面硬度
を内部に比べてやや抑えた内部疲労損傷性に優れた高強
度レールを製造することが可能である。
の領域が拡大すればするほどその外側で高い引張の残留
応力が生じることになる。もし表面近傍層に硬度のピー
クができていれば塑性領域の拡大が抑えられないが、内
部の硬度が高ければ拡大が抑えられ、残留応力の成長も
抑えられ、結局内部疲労まで抑制できる。このように、
本発明によって提案された方法によれば、頭部表面硬度
を内部に比べてやや抑えた内部疲労損傷性に優れた高強
度レールを製造することが可能である。
【００２９】
【実施例】本発明は図４に示された製造ラインによって
つくられ、図５に示されたレール用の疲労試験機と製鉄
所構内での敷設試験で検証された。このときの製造条件
と試験結果は表１の通りである。このレールは２０ｔの
輪重を負荷した試験で５００万回、累積通過トン数２億
ｔ相当の負荷でも内部疲労損傷は生じなかった。
つくられ、図５に示されたレール用の疲労試験機と製鉄
所構内での敷設試験で検証された。このときの製造条件
と試験結果は表１の通りである。このレールは２０ｔの
輪重を負荷した試験で５００万回、累積通過トン数２億
ｔ相当の負荷でも内部疲労損傷は生じなかった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】本発明の方法で製造されたレールは表面
より内部に硬度ピークのある内部疲労損傷性に優れたレ
ールである。本発明によって適切な硬度分布のあるレー
ルを製造することが可能となった。
より内部に硬度ピークのある内部疲労損傷性に優れたレ
ールである。本発明によって適切な硬度分布のあるレー
ルを製造することが可能となった。
【図１】表面近傍の加工温度履歴を示す図表。
【図２】製品のレール頭部の組織分布を示す説明図。
【図３】頭部硬度分布を示す図表。
【図４】製造工程レイアウトを示す説明図。
【図５】レール用の疲労試験機の要部を示す説明図。
１：硬度を抑えた表面層 ２：内部の硬度の高い領域 ３：首部近傍の過冷が十分にとれない硬度が出ない領域 ４：硬度がピークとなる遷移領域 ５：ローラーテーブル ６：仕上げ圧延機（最終前） ７：仕上げ圧延機（最終） ８：レール ９：急冷装置 １０：復熱装置 １１：最終前待機場所 １２：加速冷却 １３：車輪 １４：レール １５：輪重アクチュエータ １６：往復アクチュエータ １７：油圧ポンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 レール鋼片の圧延において、頭部表面温
度で８５０℃〜１０５０℃で最終仕上げ圧延を残した仕
上げ圧延を行い、３秒以上のパス間時間の後、１パスあ
たり１０％以下の圧下率の１パスまたは複数パスの最終
仕上げ圧延を行い、０．１〜１０秒の間に急冷を開始
し、一旦頭部およびコーナー部表面下の表面を起点とし
て５mm未満の領域をＡｒ1 変態点以下の温度に冷却し、
その後復熱で表面温度がＡｃ1 変態点以上に回復した
後、続いて頭頂表面の最大冷速で４℃／秒以上である適
切な冷速で冷却することを特徴とした頭部内部疲労損傷
性に優れた高強度レールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056295A JPH08252602A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 頭部内部疲労損傷性に優れた高強度レールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056295A JPH08252602A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 頭部内部疲労損傷性に優れた高強度レールの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08252602A true JPH08252602A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13023129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056295A Withdrawn JPH08252602A (ja) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | 頭部内部疲労損傷性に優れた高強度レールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08252602A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003028912A3 (de) * | 2001-09-29 | 2003-09-12 | Sms Meer Gmbh | Verfahren und anlage zur thermischen behandlung von schienen |
| JP2008069456A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Panzhihua Iron & Steel (Group) Corp | スチール製レールの熱処理方法およびそれに用いる熱処理装置 |
| JP2016065303A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | Ｊｆｅスチール株式会社 | レールの製造方法および製造装置 |
-
1995
- 1995-03-15 JP JP7056295A patent/JPH08252602A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2003028912A3 (de) * | 2001-09-29 | 2003-09-12 | Sms Meer Gmbh | Verfahren und anlage zur thermischen behandlung von schienen |
| US7416622B2 (en) | 2001-09-29 | 2008-08-26 | Sms Meer Gmbh | Method and system for thermal treatment of rails |
| JP2008069456A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Panzhihua Iron & Steel (Group) Corp | スチール製レールの熱処理方法およびそれに用いる熱処理装置 |
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