JPH09241747A - 高深度高強度レールの製造法 - Google Patents

高深度高強度レールの製造法

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JPH09241747A JP5353596A JP5353596A JPH09241747A JP H09241747 A JPH09241747 A JP H09241747A JP 5353596 A JP5353596 A JP 5353596A JP 5353596 A JP5353596 A JP 5353596A JP H09241747 A JPH09241747 A JP H09241747A
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大輔 平上
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耕一 内野
Toshiya Kuroki
俊哉 黒木
Yasunori Tano
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レール圧延終了時あるいは熱処理のための再
加熱後に多段冷却をすることにより、レール頭部を高深
度まで高硬度化することを図る。 【解決手段】 C:0.6〜0.85%を含有する普通
炭素鋼または低合金鋼をレール形状に圧延後あるいは熱
処理を目的とした再加熱後に徐冷し、表層部がパーライ
ト変態後に急冷することにより内部のパーライト変態点
を下げ、レール頭部が高深度まで高硬度になることを特
徴とする製造方法。 【効果】 レール頭部を高深度まで高硬度化することが
でき、耐摩耗性の優れたレールを得ることができた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道その他の産業
機械用として使用されるレールにおいて高深度までレー
ル頭部を高硬度化させる製造方法である。
【0002】
【従来の技術】高炭素でパーライトの金属組織を呈した
鋼は強度が強く、耐摩耗性が良好なことから鉄道車両の
重量増加に伴う高軸重化や高速輸送化に対応してレール
に多く使用されている。一般にパーライト鋼では、レー
ル頭部を高硬度化させることによって耐摩耗性が向上す
るといわれており、このレール頭部を高硬度化させる方
法としてレール頭部の熱処理がある。
【0003】このような鋼材の製造方法としては、例え
ば、特開昭58−221229号公報には「C:0.6
5〜0.85%、Mn:0.5〜2.5%を含有したM
n鋼レールをオーステナイト領域から急冷し、レールま
たはレールヘッドの組織をパーライトとして耐摩耗性を
改善したレールの熱処理方法」、特開昭59−1333
322号公報には「安定してパーライト組織が得られる
特定成分の圧延レールをAr3 点以上の温度から特定温
度の溶融塩浴中に浸漬して、レール頭部表面下約10mm
までHv350以上の硬さを持つ微細なパーライト組織
を呈するレールの熱処理方法」が開示されているがごと
く、レール頭部の高硬度化技術が知られている。
【0004】しかし、レール頭部は厚みが大きいため、
高硬度化のための冷却速度を早くするとレール頭部の表
層部と内部とで冷却速度に大きく異なり、頭表部と内部
との硬さに大きな差が生じる。このため、レールが摩耗
すると、内部が柔らかいために摩耗速度が速くなり、寿
命が短くなるという問題があり、この問題の早期解決が
望まれている。
【0005】また、特開昭62−243713号公報に
「連鋳法あるいは造塊・分塊法で得られる鋼片を熱間圧
延直後あるいは熱間圧延後一旦冷却した後、オーステナ
イト領域に再加熱した鋼レールを冷却するにあたり、8
00〜620℃の温度区間をレール頭部に指向して噴出
する気体もしくは気液体により、3〜10℃/sの冷却
速度で冷却し、頭表面から2〜8mm深さの部分をパーラ
イト変態させた後、引き続きレールの頭表部を4〜15
℃/sの冷却速度で強制冷却することによってレール内
部を微細パーライト高強度化する、耐表面疲労損傷性に
すぐれた高強度レールの製造方法」が述べられている。
【0006】この方法では、レールの頭表下2〜8mmの
範囲の硬さを下げることによって、潤滑による摩耗の極
端に少ない場所での表面疲労損傷に対し、優れた性能を
示している。しかし、重荷重鉄道での潤滑を行っていな
い曲線区間等の摩耗の激しいところでは、頭表面から内
部まで高硬度化したレールが要求されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した要求
を充足しようとするものであり、レールの単調な冷却に
よるレール頭部における表層部と内部の硬さの大きな差
による耐摩耗性の問題を克服し、高炭素鋼のレールの耐
摩耗性を向上させる方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、レール頭
部において高深度まで高硬度化させたレールを製造する
ために、鋼成分とその製造方法から多くの実験を試みた
結果、高炭素鋼ではAr1 以上の領域より徐冷し、図1
の曲線1で示した表面を起点として頭表下5mm以内の領
域(図3の11)がパーライト変態を開始した後(図1
の点6)、急冷することにより図1の曲線2に示した内
部(図3の13)が図1の点7に示したところから大き
く抜熱されることで内部のパーライト変態点が低下し、
表層部変態点(図1の3)と内部変態点(図1の4)と
が近くなり、硬さの差が小さくなる知見を得た。
【0009】本発明はこのような知見に基ずいて構成し
たものであり、その要旨とするところは、C:0.60
〜0.85%を含有し、少くともレール頭部全面にパー
ライトの金属組織を呈する炭素鋼または低合金鋼レール
において、レール形状に熱間圧延後、または熱処理の目
的のためにAc1 点以上の温度に加熱後、Ar1 点以上
の温度からレール頭部の頭頂部および頭側部の表面を起
点として表面下5mm以内の領域(図3の11)がパーラ
イト変態を開始するまで冷却速度1〜10℃/sで冷却
した後、表面を起点として表面下20mm以上の領域(図
3の12)がパーライト変態終了まで冷却速度が2〜2
0℃/sで冷却する。
【0010】あるいは、C:0.60〜0.85%を含
有し、レール全面にパーライト組織を呈する炭素鋼また
は低合金鋼レールにおいて、レール形状に熱間圧延後、
または熱処理の目的のためにAc1 点以上の温度に再加
熱後、Ar1 点以上の温度からレール頭部の表面を起点
として表面下5mm以内の領域(図3の11)がパーライ
ト変態を開始するまで冷却速度1〜10℃/sで冷却し
た後、冷却速度2〜30℃で400〜600℃まで冷却
し、この温度域で表面を起点として表面下20mm以上の
領域(図3の12)がパーライト変態終了するまで保定
することを特徴とする高深度高強度レールの製造方法で
ある。
【0011】
【発明の実施の態様】まず、本発明において鋼成分を上
記のように限定した理由を説明する。通常の溶解炉で溶
製された溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊分塊法の工程を
経て製造された炭素鋼片、あるいはさらにCr、Mo、
V、Niなどの強度向上元素を少量含有した底合金鋼片
において、Cはパーライト金属組織を生成させ、特にレ
ール用鋼として耐摩耗性を向上させるために有効な成分
であり、この組織を得るために0.60%以上含有させ
る必要がある。しかし、0.85%を超える量を含有さ
せることはセメンタイト金属組織が多く析出して延性や
靭性を低下させる問題がある。そこで、本発明における
C量は0.60〜0.85%に限定した。
【0012】こうして製造された鋼は加熱し圧延され、
その圧延後あるいは一旦パーライト変態終了後にAc3
点以上に再加熱後に冷却することにより高硬度を得てい
る。しかし、単調な冷却では表層部と内部とで冷却速度
に差が生じ、連続冷却におけるパーライト変態点に差が
生じるため、硬さに大きな差が生じる。そこで、表層部
と内部の硬さの差を小さくする方法の条件について説明
する。
【0013】オーステナイト域温度であるAc1 点以上
から表面を起点として頭頂下5mm以内の領域がパーライ
ト変態点を切るまで表層部と内部とに冷却速度に差を生
じさせないように徐冷させる。このとき、徐冷は頭表面
の冷却速度が1℃/s未満の冷却速度では変態までの時
間が非常にかかり、一方10℃/sを超えた冷却速度で
は表層と内部とで大きな冷却速度の差が生じる。そこ
で、徐冷の頭表面の冷却速度は1〜10℃/sに限定し
た。また、頭表下5mmを超えた領域がパーライト変態を
開始すると、変態発熱量が大きくなり内部の抜熱が困難
になるため、急冷を開始するのは表面下5mm以内の領域
が変態を開始する時点と決定した。
【0014】この表層部がパーライト変態開始後、内部
を抜熱するための急冷において、頭表面の冷却速度が2
℃/s未満の冷却速度では内部の抜熱量を大きくするこ
とはできず、20℃/sを超えた冷却速度では内部にパ
ーライト以外の金属組織を呈するようになる。このた
め、表層部のパーライト変態開始後、頭表面の冷却速度
は2〜20℃/sに限定した。また急冷停止は頭表下パ
ーライト変態完了の領域が20mm未満のとき、頭表下2
0mmまで高硬度を得ることはできない。そこで、急冷停
止は頭表下20mm以上の領域がパーライト変態を終了す
るまでとした。
【0015】一方、表層部がパーライト変態をした後の
急冷を400〜600℃の間の温度で停止し(図2の
8,9)保定する場合において、内部の抜熱のための急
冷は2℃/s未満の冷却速度では内部の抜熱量を大きく
することはできず内部硬さを上げることは困難であり、
また30℃/sを超えた冷却速度は制御が困難であり冷
却速度が不均一になるため硬さにばらつきが生じる。ま
た、保定温度は400未満ではベイナイト組織を呈する
ようになり、600℃を超えると内部の硬さが低くな
る。そこで、冷却速度を2〜30℃/sに限定し、急冷
停止温度の範囲および保定温度を400〜600℃に限
定した。
【0016】保定時間は、望ましくは0.5〜10分で
あり、0.5分未満であるとレール長手方向の頭頂部温
度が十分に均一にならないため、冷却後のレール頭頂部
硬さにばらつきを生じやすくなり、10分以上になると
温度低下のための加熱装置が必要になり、プロセスが複
雑になる。
【0017】
【実施例】表1に金属組織がパーライトを呈する供試鋼
の化学成分を示す。表2、表3に熱処理条件を及びその
結果得られた各部位の硬度を示した。表1、表2はそれ
ぞれ請求項1、請求項2におけるは本発明および比較法
の実施例を示している。本発明法では比較法に比べて、
レール頭表部と内部の硬さの差が大きくなり、高深度ま
で高硬度を得ることができることがわかる。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【発明の効果】本発明によって図4に示すように熱処理
後のレール頭部を高深度まで高硬度化することができ
る。この方法より、頭頂の硬さと頭表下20mmの硬さの
差はHv20以下でかつ長手方向の硬さのばらつきが少
ないレールを得ることができる。また、内部まで高硬度
なため、レールの耐摩耗性が一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のレール頭部の連続冷却曲線を示す
図。
【図2】実施例2のレール頭部の連続冷却曲線を示す
図。
【図3】レール頭部の冷却範囲を示す図。
【図4】レール頭部横断面硬さ分布を示す図。
【符号の説明】
1 表面を起点として頭表下5mm以内の領域の冷却
曲線 2 表面を起点として頭表下20mm以上の領域の冷
却曲線 3 表面を起点として頭表下5mm以内の領域のパー
ライト変態点 4 表面を起点として頭表下20mm以上の領域のパ
ーライト変態点 5 パーライト変態開始曲線 6,7 急冷開始点 8,9 保定開始点 P パーライト変態領域 11 表面を起点として頭表下5mm以内の頭表部の
領域 12 表面を起点として頭表下5〜20mmの領域 13 表面を起点として頭表下20mmの内部の領域 14 表面を起点として頭表下5mmの線 15 表面を起点として頭表下20mmの線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田野 安典 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.60〜0.85%を含有し、少
    くともレール頭部全面にパーライトの金属組織を呈する
    炭素鋼または低合金鋼レールであって、レール形状に熱
    間圧延後、または熱処理の目的のためにAc1 点以上の
    温度に加熱後、Ar1 点以上の温度からレール頭部の頭
    頂部および頭側部の表面を起点として表面下5mm以内の
    領域がパーライト変態を開始するまで頭表面の冷却速度
    が1〜10℃/sで冷却した後、表面を起点として表面
    下20mm以上の領域がパーライト変態終了まで頭表面の
    冷却速度が2〜20℃/sで冷却することを特徴とする
    高深度高強度レールの製造方法。
  2. 【請求項2】 C:0.60〜0.85%を含有し、少
    くともレール頭部全面にパーライト組織を呈する炭素鋼
    または低合金鋼レールであって、レール形状に熱間圧延
    後、または熱処理の目的のためにAc1 点以上の温度に
    加熱後、Ar1 点以上の温度からレール頭部の表面を起
    点として表面下5mmがパーライト変態を開始するまで頭
    表面の冷却速度が1〜10℃/sで冷却した後、頭表面
    の冷却速度が2〜30℃で400〜600℃の間の温度
    まで冷却し、この400〜600℃の温度域で表面を起
    点として表面下20mm以上の領域がパーライト変態終了
    するまで保定することを特徴とする高深度高強度レール
    の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008123483A1 (ja) * 2007-03-28 2008-10-16 Jfe Steel Corporation 耐磨耗性と耐疲労損傷性に優れた内部高硬度型パーライト鋼レールおよびその製造方法
WO2009047926A1 (ja) * 2007-10-10 2009-04-16 Jfe Steel Corporation 耐摩耗性,耐疲労損傷性および耐遅れ破壊性に優れた内部高硬度型パーライト鋼レールおよびその製造方法
CN113966406A (zh) * 2019-06-20 2022-01-21 杰富意钢铁株式会社 钢轨及其制造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112015024651B1 (pt) 2013-03-27 2019-10-08 Jfe Steel Corporation Método para fabricar um trilho de perlita
BR112015024476B1 (pt) 2013-03-28 2019-10-22 Jfe Steel Corp método de fabricação de trilho e equipamento de fabricação

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008123483A1 (ja) * 2007-03-28 2008-10-16 Jfe Steel Corporation 耐磨耗性と耐疲労損傷性に優れた内部高硬度型パーライト鋼レールおよびその製造方法
EP2135966A1 (en) * 2007-03-28 2009-12-23 JFE Steel Corporation Pearlite steel rail of high internal hardness type excellent in wear resistance and fatigue failure resistance and process for production of the same
AU2008235820B2 (en) * 2007-03-28 2010-12-09 Jfe Steel Corporation Internal high hardness type pearlitic rail with excellent wear resistance and rolling contact fatigue resistance and method for producing same
AU2008235820B8 (en) * 2007-03-28 2011-01-20 Jfe Steel Corporation Internal high hardness type pearlitic rail with excellent wear resistance and rolling contact fatigue resistance and method for producing same
US7955445B2 (en) 2007-03-28 2011-06-07 Jfe Steel Corporation Internal high hardness type pearlitic rail with excellent wear resistance and rolling contact fatigue resistance and method for producing same
EP2135966A4 (en) * 2007-03-28 2012-01-04 Jfe Steel Corp PERLIT STEEL RAIL WITH HIGH INTERNAL HARDNESS WITH EXCELLENT WEAR RESISTANCE AND TEMPERATURE RESISTANCE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
WO2009047926A1 (ja) * 2007-10-10 2009-04-16 Jfe Steel Corporation 耐摩耗性,耐疲労損傷性および耐遅れ破壊性に優れた内部高硬度型パーライト鋼レールおよびその製造方法
AU2008310503B2 (en) * 2007-10-10 2010-12-09 Jfe Steel Corporation Internal high hardness type pearlitic rail with excellent wear resistance, rolling contact fatigue resistance, and delayed fracture property and method for producing same
CN113966406A (zh) * 2019-06-20 2022-01-21 杰富意钢铁株式会社 钢轨及其制造方法

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