JPH10195604A - 特殊成形された圧延材料及びその製造方法 - Google Patents
特殊成形された圧延材料及びその製造方法Info
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- JPH10195604A JPH10195604A JP9369698A JP36969897A JPH10195604A JP H10195604 A JPH10195604 A JP H10195604A JP 9369698 A JP9369698 A JP 9369698A JP 36969897 A JP36969897 A JP 36969897A JP H10195604 A JPH10195604 A JP H10195604A
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
- C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
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- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高められた粘性及び材料硬度及び接触疲労に
対する抗性における高い耐磨耗性又は高い消耗抵抗の組
合わせを備えた特殊成形された圧延材料、とくにレール
を提供する。 【解決手段】 本発明は、加速された冷却によって横断
面にわたって少なくとも部分的に形成される組織構造を
有する鉄ベース合金からなる、特殊成形された圧延材
料、とくに走行レール又は鉄道レールに関する。本発明
によれば、次のことが考慮されている。すなわち鉄ベー
ス合金は、０．９９重量％より下のけい素プラスアルミ
ニウムの含有量を有し、かつ少なくとも圧延材料の一部
において、下部中間段又は下部ベイナイト段の範囲にお
けるオーステナイトの実質的に等温の組織変化の際に形
成される構造を有する組織構成が存在する。この組織構
造は、次のような方法によって達成される。すなわち合
金の変化特性が確定され、かつ続いて圧延材料の変化
が、少なくとも一部、マルテンサイト点とこれを高々２
５０°Ｃだけ上回る値との間の温度において行なわれ
る。
対する抗性における高い耐磨耗性又は高い消耗抵抗の組
合わせを備えた特殊成形された圧延材料、とくにレール
を提供する。 【解決手段】 本発明は、加速された冷却によって横断
面にわたって少なくとも部分的に形成される組織構造を
有する鉄ベース合金からなる、特殊成形された圧延材
料、とくに走行レール又は鉄道レールに関する。本発明
によれば、次のことが考慮されている。すなわち鉄ベー
ス合金は、０．９９重量％より下のけい素プラスアルミ
ニウムの含有量を有し、かつ少なくとも圧延材料の一部
において、下部中間段又は下部ベイナイト段の範囲にお
けるオーステナイトの実質的に等温の組織変化の際に形
成される構造を有する組織構成が存在する。この組織構
造は、次のような方法によって達成される。すなわち合
金の変化特性が確定され、かつ続いて圧延材料の変化
が、少なくとも一部、マルテンサイト点とこれを高々２
５０°Ｃだけ上回る値との間の温度において行なわれ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素、けい素、マ
ンガン、場合によってはクロム、特殊炭化物を形成しか
つ材料の変化特性に影響を及ぼす元素及び／又はミクロ
合金添加物、残り鉄、及び製造条件による通常の不純物
を含む鉄ベース合金からなり、この鉄ベース合金が、加
速された冷却によって横断面にわたって少なくとも部分
的に合金のオーステナイト領域から形成される組織構造
を有する、特殊成形された圧延材料、とくに走行レール
又は鉄道レールに関する。
ンガン、場合によってはクロム、特殊炭化物を形成しか
つ材料の変化特性に影響を及ぼす元素及び／又はミクロ
合金添加物、残り鉄、及び製造条件による通常の不純物
を含む鉄ベース合金からなり、この鉄ベース合金が、加
速された冷却によって横断面にわたって少なくとも部分
的に合金のオーステナイト領域から形成される組織構造
を有する、特殊成形された圧延材料、とくに走行レール
又は鉄道レールに関する。
【０００２】さらに本発明は、加速された冷却によって
横断面にわたって少なくとも部分的に合金のオーステナ
イト領域から形成される組織構造を有し、その際、圧延
材料の表面の少なくとも一部に、冷却媒体が加えられ、
又はこの一部が、この中に挿入される、特殊成形された
圧延材料、とくに走行レール又は鉄道レールの製造方法
を含んでいる。
横断面にわたって少なくとも部分的に合金のオーステナ
イト領域から形成される組織構造を有し、その際、圧延
材料の表面の少なくとも一部に、冷却媒体が加えられ、
又はこの一部が、この中に挿入される、特殊成形された
圧延材料、とくに走行レール又は鉄道レールの製造方法
を含んでいる。
【０００３】
【従来の技術】圧延材料は、それぞれの利用に相応して
構成部分として種々の負荷を負うことができ、その際、
一般的な材料特性に基づいて、大体において最高の個別
要求は、部分の寸法決定を必要とし、かつ／又はその寿
命を決定する。構成部分の特性プロファイルが、これに
おける要求に合わされており、又は部分におけるはっき
りした個別負荷に相応して、これが、固有にとくに大き
な材料特性値を有すると、技術的にかつ経済的にも、こ
れに対して有利であることがある。
構成部分として種々の負荷を負うことができ、その際、
一般的な材料特性に基づいて、大体において最高の個別
要求は、部分の寸法決定を必要とし、かつ／又はその寿
命を決定する。構成部分の特性プロファイルが、これに
おける要求に合わされており、又は部分におけるはっき
りした個別負荷に相応して、これが、固有にとくに大き
な材料特性値を有すると、技術的にかつ経済的にも、こ
れに対して有利であることがある。
【０００４】走行レール又は鉄道レールの例において、
多層の材料負荷は、はっきりと認識することができる。
レールに結び付いた交通のためにレールは、一方におい
て頭部範囲において又は車輪を支持する表面において大
きな磨耗抵抗を有するようにし、かつ他方において線路
における曲げ負荷のため、その他の横断面範囲における
大きな粘性、剛性及び破壊安全性を有するようにする。
多層の材料負荷は、はっきりと認識することができる。
レールに結び付いた交通のためにレールは、一方におい
て頭部範囲において又は車輪を支持する表面において大
きな磨耗抵抗を有するようにし、かつ他方において線路
における曲げ負荷のため、その他の横断面範囲における
大きな粘性、剛性及び破壊安全性を有するようにする。
【０００５】増加する交通の成長及びますます大きくな
る軸負荷においてレールの利用特性を改善するために、
その頭部硬度を増加する多数の提案が行なわれている。
る軸負荷においてレールの利用特性を改善するために、
その頭部硬度を増加する多数の提案が行なわれている。
【０００６】オーストリア国特許第３９９３４６号明細
書によれば、これらの要求を満たすために、合金のオー
ステナイト領域からなるレール頭部を、４５０°Ｃない
し５５０°Ｃの間の表面温度にまで合成冷却媒体添加物
を有する冷却媒体中に浸し、かつ続いて運び出し、それ
により頭部範囲に増加された材料硬度を有する微細パー
ライト組織を形成する方法が公知である。この方法を実
施するために、ヨーロッパ特許出願公開第４４１１６６
号明細書によれば、冷却液を含む浸漬浴内へのレール頭
部の浸漬を簡単に可能にする装置が開示されている。
書によれば、これらの要求を満たすために、合金のオー
ステナイト領域からなるレール頭部を、４５０°Ｃない
し５５０°Ｃの間の表面温度にまで合成冷却媒体添加物
を有する冷却媒体中に浸し、かつ続いて運び出し、それ
により頭部範囲に増加された材料硬度を有する微細パー
ライト組織を形成する方法が公知である。この方法を実
施するために、ヨーロッパ特許出願公開第４４１１６６
号明細書によれば、冷却液を含む浸漬浴内へのレール頭
部の浸漬を簡単に可能にする装置が開示されている。
【０００７】レールに安定なパーライト構造を構成する
別の方法は、ヨーロッパ特許第１８６３７３号明細書に
より公知になっており、ここでは方法は、大体において
レールの加速した冷却のために冷却媒体のためのノズル
装置を利用し、かつノズル装置とレール頭部との間の間
隔は、レール頭部に対して達成すべき硬度値及び鋼の炭
素当量に依存して調節される。
別の方法は、ヨーロッパ特許第１８６３７３号明細書に
より公知になっており、ここでは方法は、大体において
レールの加速した冷却のために冷却媒体のためのノズル
装置を利用し、かつノズル装置とレール頭部との間の間
隔は、レール頭部に対して達成すべき硬度値及び鋼の炭
素当量に依存して調節される。
【０００８】特殊成形された圧延材料、とくにレールの
熱処理を行なう方法及び装置は、ヨーロッパ特許出願公
開第６９３５６２号明細書から明らかであり、その際、
とくにレール頭部において、高められた硬度及び耐磨耗
性を有する微細パーライト組織が形成される。レールの
頭部範囲に微細パーライト組織構成を製造する別の方法
は、ヨーロッパ特許第２９３００２号明細書に開示され
ている。その際、レール頭部は、加熱水噴射によって４
２０°Ｃにまで冷却され、かつ続いて空気流により処理
される。
熱処理を行なう方法及び装置は、ヨーロッパ特許出願公
開第６９３５６２号明細書から明らかであり、その際、
とくにレール頭部において、高められた硬度及び耐磨耗
性を有する微細パーライト組織が形成される。レールの
頭部範囲に微細パーライト組織構成を製造する別の方法
は、ヨーロッパ特許第２９３００２号明細書に開示され
ている。その際、レール頭部は、加熱水噴射によって４
２０°Ｃにまで冷却され、かつ続いて空気流により処理
される。
【０００９】ヨーロッパ特許出願公開第３５８３６２号
明細書によれば、合金のオーステナイト領域からなるレ
ール頭部が、高い強度で、かつ表面温度をマルテンサイ
ト点より上に維持するという条件で冷却する方法が公知
になっている。選ばれた温度の到達した後に、冷却作用
の制限が行なわれるので、下部パーライト段、しかもオ
ーステナイト−微細パーライトにおいて完全な等温変化
が経過する。鋼の化学的組成に相応してこれら組織変化
は、ベイナイトを形成せずに行なわれる。
明細書によれば、合金のオーステナイト領域からなるレ
ール頭部が、高い強度で、かつ表面温度をマルテンサイ
ト点より上に維持するという条件で冷却する方法が公知
になっている。選ばれた温度の到達した後に、冷却作用
の制限が行なわれるので、下部パーライト段、しかもオ
ーステナイト−微細パーライトにおいて完全な等温変化
が経過する。鋼の化学的組成に相応してこれら組織変化
は、ベイナイトを形成せずに行なわれる。
【００１０】頭部に高度の耐磨耗性を有しかつ脚部に高
度な破壊安全性を有するレールは、ヨーロッバ特許出願
公開第１３６６１３号明細書又はドイツ連邦共和国特許
出願公開第３３３６００６号明細書によれば、レール
が、圧延及び冷却の後に、空気において８１０ないし８
９０°Ｃでオーステナイト化され、かつ続いて加速され
て冷却される方法によって達成される。その際、冷却
は、頭部の範囲に微細パーライト組織が、かつ脚部の範
囲にマルテンサイト組織が生じ、この組織が、続いて焼
きもどしされるように行なわれる。
度な破壊安全性を有するレールは、ヨーロッバ特許出願
公開第１３６６１３号明細書又はドイツ連邦共和国特許
出願公開第３３３６００６号明細書によれば、レール
が、圧延及び冷却の後に、空気において８１０ないし８
９０°Ｃでオーステナイト化され、かつ続いて加速され
て冷却される方法によって達成される。その際、冷却
は、頭部の範囲に微細パーライト組織が、かつ脚部の範
囲にマルテンサイト組織が生じ、この組織が、続いて焼
きもどしされるように行なわれる。
【００１１】この時、有利な機械的特性を有する圧延材
料を、なるべくとくに頭部の高い耐磨耗性を有しかつそ
の他の範囲の高い粘性を有する走行レール又は鉄道レー
ルを達成するために、従来の技術によれば、材料に微細
パーライト組織構造が設定され、かつ場合によってはマ
ルテンサイト成分を有する中間段組織又はベイナイト組
織は、避けられる。
料を、なるべくとくに頭部の高い耐磨耗性を有しかつそ
の他の範囲の高い粘性を有する走行レール又は鉄道レー
ルを達成するために、従来の技術によれば、材料に微細
パーライト組織構造が設定され、かつ場合によってはマ
ルテンサイト成分を有する中間段組織又はベイナイト組
織は、避けられる。
【００１２】前記のことは、経済的にも理由付けること
ができる。なぜなら原子の拡散が行なわれるパーライト
変化の際に、温度の低下とともに、積層層のための核形
成速度は、炭化物及びフェライトを増加し、それにより
組織は、ますます細かくなり、かつそれにより大きな粘
性においてさらに硬くかつ耐磨耗性になるからである。
したがってパーライト形成は、核形成と成長によって行
なわれ、これらは、不足冷却の程度及びとくに炭素及び
鉄原子の拡散速度によって決まる。
ができる。なぜなら原子の拡散が行なわれるパーライト
変化の際に、温度の低下とともに、積層層のための核形
成速度は、炭化物及びフェライトを増加し、それにより
組織は、ますます細かくなり、かつそれにより大きな粘
性においてさらに硬くかつ耐磨耗性になるからである。
したがってパーライト形成は、核形成と成長によって行
なわれ、これらは、不足冷却の程度及びとくに炭素及び
鉄原子の拡散速度によって決まる。
【００１３】冷却速度をさらに高め、又は変化温度をさ
らに低下すると、炭素を含んだ低合金化された鉄ベース
材料から中間段組織への変化が行なわれる。厳密な学問
的な解明にはまだ至らないとはいえ、中間段又はベイナ
イト変化の際に基本格子原子が凍結されており、かつ格
子の反転による組織構造変化が行なわれることが、種々
に仮定されるが、その際、炭素原子はなお拡散すること
ができ、かつその結果、炭化物を形成する。細かい積層
パーライトに変化する温度領域のすぐ下において、した
がって中間段変化の際に形成される組織構造は、著しく
大きな形を有する。生じた炭化物も、はっきりと大きく
構成されており、フェライト積層体の間に配置されてお
り、材料の粘性を著しく悪化し、かつ材料の疲労を促進
し、かつとくに衝撃的な負荷の際の部分の破壊の危険を
増大する。この理由により、レールは、組織内にベイナ
イト成分を持たないようにする。
らに低下すると、炭素を含んだ低合金化された鉄ベース
材料から中間段組織への変化が行なわれる。厳密な学問
的な解明にはまだ至らないとはいえ、中間段又はベイナ
イト変化の際に基本格子原子が凍結されており、かつ格
子の反転による組織構造変化が行なわれることが、種々
に仮定されるが、その際、炭素原子はなお拡散すること
ができ、かつその結果、炭化物を形成する。細かい積層
パーライトに変化する温度領域のすぐ下において、した
がって中間段変化の際に形成される組織構造は、著しく
大きな形を有する。生じた炭化物も、はっきりと大きく
構成されており、フェライト積層体の間に配置されてお
り、材料の粘性を著しく悪化し、かつ材料の疲労を促進
し、かつとくに衝撃的な負荷の際の部分の破壊の危険を
増大する。この理由により、レールは、組織内にベイナ
イト成分を持たないようにする。
【００１４】大きな耐磨耗性及び改善された耐接触疲労
性を備えた炭化物を含まないベイナイト鋼は、ＰＣＴ第
９６／２２３９６号明細書により公知になっている。
０．０５ないし０．５重量％の炭素及び０．５ないし
２．５重量％のマンガン及び０．２５ないし２．５重量
％のクロムを有する低合金化された鋼における１．０な
いし３．０重量％のけい素及び／又はアルミニウム含有
量によって、圧延温度の連続的な冷却により圧延材料中
に、“上部ベイナイト”のタイプの大体において炭化物
を含まないミクロ構造が、すなわちベイナイトフェライ
ト、残留オーステナイト及び高炭素含有量のマルテンサ
イトからなる混合組織が、設定されるようにする。しか
し低い温度の際、かつ／又は機械的な負荷の際、組織内
において残留オーステナイトの少なくとも一部は、マル
テンサイト及び／又はいわゆる変形マルテンサイトを形
成しながら反転することがあり、それにより層境界にお
いて裂け目形成開始の危険が高められている。
性を備えた炭化物を含まないベイナイト鋼は、ＰＣＴ第
９６／２２３９６号明細書により公知になっている。
０．０５ないし０．５重量％の炭素及び０．５ないし
２．５重量％のマンガン及び０．２５ないし２．５重量
％のクロムを有する低合金化された鋼における１．０な
いし３．０重量％のけい素及び／又はアルミニウム含有
量によって、圧延温度の連続的な冷却により圧延材料中
に、“上部ベイナイト”のタイプの大体において炭化物
を含まないミクロ構造が、すなわちベイナイトフェライ
ト、残留オーステナイト及び高炭素含有量のマルテンサ
イトからなる混合組織が、設定されるようにする。しか
し低い温度の際、かつ／又は機械的な負荷の際、組織内
において残留オーステナイトの少なくとも一部は、マル
テンサイト及び／又はいわゆる変形マルテンサイトを形
成しながら反転することがあり、それにより層境界にお
いて裂け目形成開始の危険が高められている。
【００１５】路線区間における交通の成長の増加及び高
められた軸負荷及び列車速度は、一般にさらに高度な材
料品質を必要とし、かつレールの一層良好な利用特性に
よっても達成されるようにする。
められた軸負荷及び列車速度は、一般にさらに高度な材
料品質を必要とし、かつレールの一層良好な利用特性に
よっても達成されるようにする。
【００１６】一般に低合金化された鉄ベース材料からな
る従来周知の圧延材料、及びこれを改善された利用特性
を有するように製造する方法、とくに熱処理方法の基本
的な欠点は、従来の技術によれば、材料の耐磨耗性及び
粘性のそれ以上の増大が、高価な合金技術的な処置によ
ってしか達成することができないという点にある。
る従来周知の圧延材料、及びこれを改善された利用特性
を有するように製造する方法、とくに熱処理方法の基本
的な欠点は、従来の技術によれば、材料の耐磨耗性及び
粘性のそれ以上の増大が、高価な合金技術的な処置によ
ってしか達成することができないという点にある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ここにおいて本発明
は、補助手段を提供し、かつ高められた粘性及び材料硬
度及び接触疲労に対する抗性における高い耐磨耗性又は
高い消耗抵抗の組合わせを備えた特殊成形された圧延材
料、とくにレールを提供するということを目標とする。
は、補助手段を提供し、かつ高められた粘性及び材料硬
度及び接触疲労に対する抗性における高い耐磨耗性又は
高い消耗抵抗の組合わせを備えた特殊成形された圧延材
料、とくにレールを提供するということを目標とする。
【００１８】さらに本発明の課題は、経済的な合金の使
用で特殊成形された圧延材料の利用特性を改善する、新
しい方法を提供することにある。
用で特殊成形された圧延材料の利用特性を改善する、新
しい方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この目標は、初めに述べ
たような初めに述べた対象において次のようにして達成
される。すなわち鉄ベース合金が、重量％における元素
の次の濃度：けい素、最大０．９３、なるべく０．２１
ないし０．６９、アルミニウム、最大０．０６、なるべ
く０．０３より下、及びけい素プラスアルミニウム、
０．９９より下を有し、かつ少なくとも圧延材料横断面
の部分範囲においてその長手方向延びにわたって、下部
中間段又は下部ベイナイト段の範囲におけるオーステナ
イトの実質的に等温の組織変化の際に形成される構造を
有する組織構成が存在する。
たような初めに述べた対象において次のようにして達成
される。すなわち鉄ベース合金が、重量％における元素
の次の濃度：けい素、最大０．９３、なるべく０．２１
ないし０．６９、アルミニウム、最大０．０６、なるべ
く０．０３より下、及びけい素プラスアルミニウム、
０．９９より下を有し、かつ少なくとも圧延材料横断面
の部分範囲においてその長手方向延びにわたって、下部
中間段又は下部ベイナイト段の範囲におけるオーステナ
イトの実質的に等温の組織変化の際に形成される構造を
有する組織構成が存在する。
【００２０】本発明によって得られた利点は、とくに次
の点にある。すなわち明らかなように、下部中間段にお
ける変化に相応した組織構成を有する圧延材料は、著し
く改善された機械的な特性を有する。これに対する前提
は、上方に向かって厳密に制限された材料のけい素及び
／又はアルミニウム含有量である。それより高いけい素
及び／又はアルミニウム濃度は、低合金化された鉄ベー
ス材料において、切離して材料系の状態におけるガンマ
領域に作用するので、下部中間段の範囲におけるオース
テナイトの組織のかなりの程度まで完全な変化は、重量
％において最大０．９３のけい素及び最大０．０６のア
ルミニウム及び０．９９より下のけい素プラスアルミニ
ウムの含有量の際にしか可能にならない。上部及び下部
の中間段組織構造の間の材料特性の驚くほど大きな改善
は、現在のところまだ十分には説明することができず、
かつ格子原子の自己拡散が凍結されている中間段変化の
上部温度範囲内において、炭素はまだ容易に拡散するこ
とができるということによって、専門分野の一部によっ
て理由付けられる。このことは、光学顕微鏡によって見
ることができる大ざっぱな炭化物の分離を引起こし、こ
れら炭化物の分離は、フェライト針の間にあり、その結
果、材料特性の不利な影響を引起こす。それに対して下
部中間段変化の温度範囲において、炭素拡散は、かなり
の程度まで減少するように、又は同様にかなりの程度ま
で凍結されるように思われ、それにより中間段フェライ
トの針の中に炭化物が形成され、かつこれら炭化物が光
学顕微鏡ではもはや確認できないが、なお電子顕微鏡に
より認識することができる程度に細かく分散して存在す
る。下部中間段の組織内におけるこの有利な炭化物構成
及び炭化物分散は、明らかに高度及び剛性、粘性、破壊
安全性、耐磨耗性及び消耗抵抗の著しい改善に通じ、か
つ圧延材料の高度な接触疲労耐久性に通じる。
の点にある。すなわち明らかなように、下部中間段にお
ける変化に相応した組織構成を有する圧延材料は、著し
く改善された機械的な特性を有する。これに対する前提
は、上方に向かって厳密に制限された材料のけい素及び
／又はアルミニウム含有量である。それより高いけい素
及び／又はアルミニウム濃度は、低合金化された鉄ベー
ス材料において、切離して材料系の状態におけるガンマ
領域に作用するので、下部中間段の範囲におけるオース
テナイトの組織のかなりの程度まで完全な変化は、重量
％において最大０．９３のけい素及び最大０．０６のア
ルミニウム及び０．９９より下のけい素プラスアルミニ
ウムの含有量の際にしか可能にならない。上部及び下部
の中間段組織構造の間の材料特性の驚くほど大きな改善
は、現在のところまだ十分には説明することができず、
かつ格子原子の自己拡散が凍結されている中間段変化の
上部温度範囲内において、炭素はまだ容易に拡散するこ
とができるということによって、専門分野の一部によっ
て理由付けられる。このことは、光学顕微鏡によって見
ることができる大ざっぱな炭化物の分離を引起こし、こ
れら炭化物の分離は、フェライト針の間にあり、その結
果、材料特性の不利な影響を引起こす。それに対して下
部中間段変化の温度範囲において、炭素拡散は、かなり
の程度まで減少するように、又は同様にかなりの程度ま
で凍結されるように思われ、それにより中間段フェライ
トの針の中に炭化物が形成され、かつこれら炭化物が光
学顕微鏡ではもはや確認できないが、なお電子顕微鏡に
より認識することができる程度に細かく分散して存在す
る。下部中間段の組織内におけるこの有利な炭化物構成
及び炭化物分散は、明らかに高度及び剛性、粘性、破壊
安全性、耐磨耗性及び消耗抵抗の著しい改善に通じ、か
つ圧延材料の高度な接触疲労耐久性に通じる。
【００２１】次のようにすれば、とくに有利な圧延材料
特性が得られる。すなわち鉄ベース合金が、実質的に重
量％において次の元素：炭素、０．４１ないし１．３、
なるべく０．５１ないし０．９８、マンガン、０．３１
ないし２．５５、なるべく０．９１ないし１．９５、残
り鉄を有する。
特性が得られる。すなわち鉄ベース合金が、実質的に重
量％において次の元素：炭素、０．４１ないし１．３、
なるべく０．５１ないし０．９８、マンガン、０．３１
ないし２．５５、なるべく０．９１ないし１．９５、残
り鉄を有する。
【００２２】次のようにすれば、圧延材料の機械的特性
値は、さらに増加し又は改善することができる。すなわ
ち鉄ベース合金が、さらに重量％において次の元素：ク
ロム、０．２１ないし２．４５、なるべく０．３８ない
し１．９５、場合によってはモリブデン、０．８８ま
で、なるべく０．４９まで、タングステン、１．６９ま
で、なるべく０．９５まで、バナジウム、０．３９ま
で、なるべく０．１９まで、さらにニオブ及び／又はタ
ンタル及び／又はジルコニウム及び／又はハフニウム及
び／又はチタン、個々に又は合計で０．２８まで、なる
べく０．１９まで、及びニッケル、２．４まで、なるべ
く０．９５まで、ほう素、０．００６まで、なるべく
０．００４までを有する。
値は、さらに増加し又は改善することができる。すなわ
ち鉄ベース合金が、さらに重量％において次の元素：ク
ロム、０．２１ないし２．４５、なるべく０．３８ない
し１．９５、場合によってはモリブデン、０．８８ま
で、なるべく０．４９まで、タングステン、１．６９ま
で、なるべく０．９５まで、バナジウム、０．３９ま
で、なるべく０．１９まで、さらにニオブ及び／又はタ
ンタル及び／又はジルコニウム及び／又はハフニウム及
び／又はチタン、個々に又は合計で０．２８まで、なる
べく０．１９まで、及びニッケル、２．４まで、なるべ
く０．９５まで、ほう素、０．００６まで、なるべく
０．００４までを有する。
【００２３】混合組織を避ける際に合金の下部ベイナイ
ト段においてかなりの程度まで完全な変化を達成するた
めに、望ましい様式で次のことを考慮することができ
る。すなわち鉄ベース合金が、２．７５×％Ｓｉ及び／
又はＡｌマイナス％炭素から形成される値が２．２に等
しいか又はそれより小さいような濃度において、元素、
けい素、アルミニウム及び炭素を有する。この制限又は
関係によって、有利にも強力にフェライトを形成する元
素、Ｓｉ又はＡｌ、及び効果的にオーステナイトを形成
する元素、Ｃは、変化運動学において互いに対応し、又
は互いに同調される。
ト段においてかなりの程度まで完全な変化を達成するた
めに、望ましい様式で次のことを考慮することができ
る。すなわち鉄ベース合金が、２．７５×％Ｓｉ及び／
又はＡｌマイナス％炭素から形成される値が２．２に等
しいか又はそれより小さいような濃度において、元素、
けい素、アルミニウム及び炭素を有する。この制限又は
関係によって、有利にも強力にフェライトを形成する元
素、Ｓｉ又はＡｌ、及び効果的にオーステナイトを形成
する元素、Ｃは、変化運動学において互いに対応し、又
は互いに同調される。
【００２４】特殊成形された圧延材料、とくにレール頭
部、レール脚部及びこれら範囲を結合するウエブからな
る鉄道レールにおいて、少なくとも横断面の範囲におい
て、とくにレールの頭部において、下部中間段に又は下
部ベイナイト段に形成される組織構造が、表面から少な
くとも１０ｍｍ、なるべく少なくとも１５ｍｍの深さを
有すると、とくに大きな負荷を受ける表面範囲も、驚く
ほどの安定度を提供することができる。
部、レール脚部及びこれら範囲を結合するウエブからな
る鉄道レールにおいて、少なくとも横断面の範囲におい
て、とくにレールの頭部において、下部中間段に又は下
部ベイナイト段に形成される組織構造が、表面から少な
くとも１０ｍｍ、なるべく少なくとも１５ｍｍの深さを
有すると、とくに大きな負荷を受ける表面範囲も、驚く
ほどの安定度を提供することができる。
【００２５】下部中間段又は下部ベイナイトの組織構造
を有する横断面範囲が、軸対称に又は中心対称に配置さ
れている、特殊成形された圧延材料、とくに鉄道レール
は、追加的に長手方向における高い形状安定性、及びわ
ずかな内部応力の利点を有する。
を有する横断面範囲が、軸対称に又は中心対称に配置さ
れている、特殊成形された圧延材料、とくに鉄道レール
は、追加的に長手方向における高い形状安定性、及びわ
ずかな内部応力の利点を有する。
【００２６】下部中間段又は下部ベイナイト構造を有す
る１つ又は複数の範囲において、特殊成形された圧延材
料が、少なくとも３５０ＨＢ、なるべく少なくとも４０
０ＨＢ、とくに４２０ＨＢないし６００ＨＢの硬度を有
すると、利用特性に関してとくに有利である。
る１つ又は複数の範囲において、特殊成形された圧延材
料が、少なくとも３５０ＨＢ、なるべく少なくとも４０
０ＨＢ、とくに４２０ＨＢないし６００ＨＢの硬度を有
すると、利用特性に関してとくに有利である。
【００２７】本発明の別の課題は、前に挙げたような方
法において次のようにして解決される。すなわち合金の
組成が、狭い限界内において選択され、この合金の変化
特性が、冷却の際に、面心立方原子構造の領域から又は
オーステナイト領域から見出され、かつ選択された合金
から圧延材料が製造され、その後、長手方向に圧延材料
の横断面の少なくとも一部が、オーステナイト領域か
ら、合金のマルテンサイト点とこれを高々２５０°Ｃだ
け、なるべく高々１９０°Ｃだけ上回る値との間の温度
に、とくにマルテンサイト点の上５゜Ｃないし１１０°
Ｃの範囲の温度に冷却され、かつ組織が、実質的に等温
で変化させられる。
法において次のようにして解決される。すなわち合金の
組成が、狭い限界内において選択され、この合金の変化
特性が、冷却の際に、面心立方原子構造の領域から又は
オーステナイト領域から見出され、かつ選択された合金
から圧延材料が製造され、その後、長手方向に圧延材料
の横断面の少なくとも一部が、オーステナイト領域か
ら、合金のマルテンサイト点とこれを高々２５０°Ｃだ
け、なるべく高々１９０°Ｃだけ上回る値との間の温度
に、とくにマルテンサイト点の上５゜Ｃないし１１０°
Ｃの範囲の温度に冷却され、かつ組織が、実質的に等温
で変化させられる。
【００２８】本発明による方法によって達成される利点
は、大体において次の点にある。すなわち特殊成形され
た圧延材料に対して正確な製造及び品質計画を準備する
ことができ、その際、圧延材料の機械的特性は、著しく
改善されている。その際、一方においていずれにせよ製
品の必要な特性プロファイルを保証するコスト上望まし
い化学的合金組成を選択することができ、他方において
正確な包括的製造及び熱処理技術を規定し又は適用する
ことが可能である。このことは重要である。なぜなら合
金のオーステナイト領域からの冷却の際の変化過程は、
その組成だけでなく、最終圧延及び／又はオーステナイ
ト化温度、層に対する核状態及び核形成速度、又は反転
機構にも依存するからである。その際、実際の製造にお
いて与えられる又は調節可能な状態に対する材料のそれ
ぞれの変化特性又はマルテンサイトスタート温度を基礎
として、本発明による変化温度操作を確定することがで
きる。
は、大体において次の点にある。すなわち特殊成形され
た圧延材料に対して正確な製造及び品質計画を準備する
ことができ、その際、圧延材料の機械的特性は、著しく
改善されている。その際、一方においていずれにせよ製
品の必要な特性プロファイルを保証するコスト上望まし
い化学的合金組成を選択することができ、他方において
正確な包括的製造及び熱処理技術を規定し又は適用する
ことが可能である。このことは重要である。なぜなら合
金のオーステナイト領域からの冷却の際の変化過程は、
その組成だけでなく、最終圧延及び／又はオーステナイ
ト化温度、層に対する核状態及び核形成速度、又は反転
機構にも依存するからである。その際、実際の製造にお
いて与えられる又は調節可能な状態に対する材料のそれ
ぞれの変化特性又はマルテンサイトスタート温度を基礎
として、本発明による変化温度操作を確定することがで
きる。
【００２９】組織の変化が、高々プラスマイナス１１０
°Ｃの、なるべく高々プラスマイナス６０°Ｃの温度範
囲において実質的に等温で行なわれると、とくに有利な
材料特性が達成される。それにより高負荷可能な圧延製
品のため、とくに鉄道レールのために使用することがで
きるほとんどの鋼に対して、下部中間段の本発明による
組織を調節するために、高々４５０°Ｃの、なるべく高
々４００°Ｃの、とくに３００ないし３８０°Ｃの変化
温度が明らかである。
°Ｃの、なるべく高々プラスマイナス６０°Ｃの温度範
囲において実質的に等温で行なわれると、とくに有利な
材料特性が達成される。それにより高負荷可能な圧延製
品のため、とくに鉄道レールのために使用することがで
きるほとんどの鋼に対して、下部中間段の本発明による
組織を調節するために、高々４５０°Ｃの、なるべく高
々４００°Ｃの、とくに３００ないし３８０°Ｃの変化
温度が明らかである。
【００３０】有利に考慮することができるように、高め
られた質量濃度を有する特殊成形された圧延材料の横断
面の少なくとも一部が、加速された冷却を受けると、圧
延材料の長手軸線に関して望ましい均一な冷却を達成す
ることができる。
られた質量濃度を有する特殊成形された圧延材料の横断
面の少なくとも一部が、加速された冷却を受けると、圧
延材料の長手軸線に関して望ましい均一な冷却を達成す
ることができる。
【００３１】第１の段階において、圧延材料が、冷却液
に全範囲にわたって浸され、合金のマルテンサイト点の
上、少なくとも２゜Ｃであるが、とくにほぼ１６０°Ｃ
の表面範囲の温度に到達した後に、冷却媒体から少なく
とも一部運び出され、かつ第２の段階において、もっぱ
ら高い質量濃度を有する範囲が、場合によっては一時的
に浸漬浴内に放置され、又は一時的にこの中に挿入され
ると、横断面にわたる冷却の均一性は、さらに、とくに
レールプロファイルにおいて改善することができる。
に全範囲にわたって浸され、合金のマルテンサイト点の
上、少なくとも２゜Ｃであるが、とくにほぼ１６０°Ｃ
の表面範囲の温度に到達した後に、冷却媒体から少なく
とも一部運び出され、かつ第２の段階において、もっぱ
ら高い質量濃度を有する範囲が、場合によっては一時的
に浸漬浴内に放置され、又は一時的にこの中に挿入され
ると、横断面にわたる冷却の均一性は、さらに、とくに
レールプロファイルにおいて改善することができる。
【００３２】冷却が、プロファイルの質量濃度に同調さ
れた表面の冷却媒体作用によって行なわれると、通常の
合金化されたレール鋼に対する熱処理技術は、実質的に
全断面にわたる下部中間段の範囲において組織変化が行
なわれるように確定することができる。
れた表面の冷却媒体作用によって行なわれると、通常の
合金化されたレール鋼に対する熱処理技術は、実質的に
全断面にわたる下部中間段の範囲において組織変化が行
なわれるように確定することができる。
【００３３】とくに均一な冷却媒体作用及び一層長い時
間への合金の変換開始のシフトに関して、圧延材料が、
変形の直後に、圧延熱を利用しながら軸を一直線上に向
けられ、かつ材料の下部中間段における変換によって横
断面にわたる特殊な材料特性を製造する冷却方法に供給
されると、有利である。
間への合金の変換開始のシフトに関して、圧延材料が、
変形の直後に、圧延熱を利用しながら軸を一直線上に向
けられ、かつ材料の下部中間段における変換によって横
断面にわたる特殊な材料特性を製造する冷却方法に供給
されると、有利である。
【００３４】大きな耐磨耗性又は大きな耐消耗性、高い
粘性及びわずかな接触疲労を有する、とくに高性能区間
のための鉄道レールが、大きな負荷率において製造さ
れ、その際、下部中間段の組織の圧延及び少なくとも一
部の熱調節の後に、後続の調整方法が、とくに曲げ調整
方法が、レールの整列の際の特殊な材料特性を維持する
ために、室温で又はそれよりわずかに高い温度で行なわ
れると、本発明による方法は、とくに有利に利用するこ
とができる。
粘性及びわずかな接触疲労を有する、とくに高性能区間
のための鉄道レールが、大きな負荷率において製造さ
れ、その際、下部中間段の組織の圧延及び少なくとも一
部の熱調節の後に、後続の調整方法が、とくに曲げ調整
方法が、レールの整列の際の特殊な材料特性を維持する
ために、室温で又はそれよりわずかに高い温度で行なわ
れると、本発明による方法は、とくに有利に利用するこ
とができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】次に本発明を、開発の研究結果及
び実施例により詳細に説明する。大体においてＨ型のプ
ロファイルを有する圧延材料は、５５０と６００ＨＶの
間の硬度及びできるだけ大きな粘性を有するように構成
するようにする。そのために鉄ベース合金の選択が行な
われ、この鉄ベース合金は、重量％において次の組成を
有するように研究されかつ製造された：Ｃ＝１．０５、
Ｓｉ＝０．２８、Ｍｎ＝０．３５、Ｃｒ＝１．５５、残
り鉄及び不純物。膨張計テストによって、一方において
８６０°Ｃ（図１）；９５０゜Ｃ；及び１０５０°Ｃ
（図２）のオーステナイト化温度における連続的な時間
−温度−変化−線図（連続ＺＴＵ−線図）の、及び他方
において再び合金の８６０゜Ｃ（図３）；９５０°Ｃ；
及び１０５０°Ｃ（図４）のオーステナイト化の際の等
温ＺＴＵ−線図の製造が行なわれた。線図は、これら鋼
タイプに対して文献により公知のものと一致している。
び実施例により詳細に説明する。大体においてＨ型のプ
ロファイルを有する圧延材料は、５５０と６００ＨＶの
間の硬度及びできるだけ大きな粘性を有するように構成
するようにする。そのために鉄ベース合金の選択が行な
われ、この鉄ベース合金は、重量％において次の組成を
有するように研究されかつ製造された：Ｃ＝１．０５、
Ｓｉ＝０．２８、Ｍｎ＝０．３５、Ｃｒ＝１．５５、残
り鉄及び不純物。膨張計テストによって、一方において
８６０°Ｃ（図１）；９５０゜Ｃ；及び１０５０°Ｃ
（図２）のオーステナイト化温度における連続的な時間
−温度−変化−線図（連続ＺＴＵ−線図）の、及び他方
において再び合金の８６０゜Ｃ（図３）；９５０°Ｃ；
及び１０５０°Ｃ（図４）のオーステナイト化の際の等
温ＺＴＵ−線図の製造が行なわれた。線図は、これら鋼
タイプに対して文献により公知のものと一致している。
【００３６】８６０°Ｃ（図１）のオーステナイト化温
度から加速されて冷却された試料において、相応した冷
却による５３０−６００ＨＶの必要な材料硬度（内輪の
数値）の達成は、困難にしか可能でなく、その際、組織
は、大体において上部中間段、下部中間段及びマルテン
サイトを含む混合組織として存在し、かつ材料は粗悪な
粘性値を有する。
度から加速されて冷却された試料において、相応した冷
却による５３０−６００ＨＶの必要な材料硬度（内輪の
数値）の達成は、困難にしか可能でなく、その際、組織
は、大体において上部中間段、下部中間段及びマルテン
サイトを含む混合組織として存在し、かつ材料は粗悪な
粘性値を有する。
【００３７】最終的に１０５０°Ｃ（図２）にオーステ
ナイト化温度を上昇することによって、中間段変化が、
かなりの程度まで阻止されたので、所望の硬度範囲にお
いて連続的な冷却の際に、組織は、パーライト及びマル
テンサイトから形成され、かつ同様に材料の期待された
大きな粘性値を提供しなかった。
ナイト化温度を上昇することによって、中間段変化が、
かなりの程度まで阻止されたので、所望の硬度範囲にお
いて連続的な冷却の際に、組織は、パーライト及びマル
テンサイトから形成され、かつ同様に材料の期待された
大きな粘性値を提供しなかった。
【００３８】８６０°Ｃ（図３）の温度から加速されて
冷却されかつ本発明によれば３５０゜Ｃと３００°Ｃと
の間（矢印参照）において、したがってマルテンサイト
点の上１５５゜Ｃ又は１０５゜Ｃにおいて変化させられ
た前記の合金の試料は、５５０ないし６００ＨＶの材料
硬度、下部中間段の均質な組織及び著しく高められた材
料粘性値を再現可能に提供した。
冷却されかつ本発明によれば３５０゜Ｃと３００°Ｃと
の間（矢印参照）において、したがってマルテンサイト
点の上１５５゜Ｃ又は１０５゜Ｃにおいて変化させられ
た前記の合金の試料は、５５０ないし６００ＨＶの材料
硬度、下部中間段の均質な組織及び著しく高められた材
料粘性値を再現可能に提供した。
【００３９】さらにオーステナイト化温度の上昇ととも
に、パーライト変化の範囲が、かつとくに中間段変化の
もが、さらに長い時間の方へシフトするので、５５０な
いし６００ＨＶの材料硬度を提供する下部中間段におけ
る本発明による等温変化は、３３０°Ｃと２８０°Ｃの
間（矢印参照）において２０ないし３４０分を必要と
し、かつきわめて高い材料粘性値を引起こすことが確認
された。
に、パーライト変化の範囲が、かつとくに中間段変化の
もが、さらに長い時間の方へシフトするので、５５０な
いし６００ＨＶの材料硬度を提供する下部中間段におけ
る本発明による等温変化は、３３０°Ｃと２８０°Ｃの
間（矢印参照）において２０ないし３４０分を必要と
し、かつきわめて高い材料粘性値を引起こすことが確認
された。
【００４０】前記の研究によれば、合金の下部中間段の
範囲における圧延材料の、とくにレールの本発明による
等温変化が、一方において大きな粘性における高い材料
硬度を提供し、かつ他方において相応する熱操作又は温
度選択により、製品の特別な品質値に確実に到達するた
めの材料流における製造条件又は必要な期間が考慮でき
るということを、はっきりと明らかにすることができ
る。
範囲における圧延材料の、とくにレールの本発明による
等温変化が、一方において大きな粘性における高い材料
硬度を提供し、かつ他方において相応する熱操作又は温
度選択により、製品の特別な品質値に確実に到達するた
めの材料流における製造条件又は必要な期間が考慮でき
るということを、はっきりと明らかにすることができ
る。
【００４１】さらに重量％においてＣ＝０．３０，Ｓｉ
＝０．３０，Ｍｎ＝１．０８、Ｃｒ＝１．１１、Ｎｉ＝
０．０４、Ｍｏ＝０．０９、Ｖ＝０．１５、Ａｌ＝０．
０１６、残り鉄及び付随元素の組成を有する鋼から、鉄
道レールが製造され、その際、中央において１０４５゜
Ｃの表面の圧延最終温度が存在した。圧延の後に、圧延
材料の長手軸線を一直線上にした正確な整列、及び冷却
装置へのレールの運び出しが行なわれる。この冷却装置
において第１の段階において、一部が（これはレール脚
部における周辺範囲である）、２９０°Ｃの表面温度を
有するまで、高い強度でレールの全範囲における冷却が
行なわれた。その後、これら範囲において高い冷却強度
の中止、又は冷却媒体作用の遮断が行なわれた。それか
ら方法の第２の段階において、高い容積濃度及び比較的
高い温度の範囲だけにおいて（これは、とくにレール頭
部である）、その表面温度が同様に２９０°Ｃを有する
まで、強力な冷却又は加速された冷却が引続き行なわれ
た。この冷却様式は、場合によっては間欠的な冷却又は
間隔冷却、又は少なくとも横断表面の範囲に対する冷却
媒体作用の強度調整を必要とする。
＝０．３０，Ｍｎ＝１．０８、Ｃｒ＝１．１１、Ｎｉ＝
０．０４、Ｍｏ＝０．０９、Ｖ＝０．１５、Ａｌ＝０．
０１６、残り鉄及び付随元素の組成を有する鋼から、鉄
道レールが製造され、その際、中央において１０４５゜
Ｃの表面の圧延最終温度が存在した。圧延の後に、圧延
材料の長手軸線を一直線上にした正確な整列、及び冷却
装置へのレールの運び出しが行なわれる。この冷却装置
において第１の段階において、一部が（これはレール脚
部における周辺範囲である）、２９０°Ｃの表面温度を
有するまで、高い強度でレールの全範囲における冷却が
行なわれた。その後、これら範囲において高い冷却強度
の中止、又は冷却媒体作用の遮断が行なわれた。それか
ら方法の第２の段階において、高い容積濃度及び比較的
高い温度の範囲だけにおいて（これは、とくにレール頭
部である）、その表面温度が同様に２９０°Ｃを有する
まで、強力な冷却又は加速された冷却が引続き行なわれ
た。この冷却様式は、場合によっては間欠的な冷却又は
間隔冷却、又は少なくとも横断表面の範囲に対する冷却
媒体作用の強度調整を必要とする。
【００４２】それから第３のステップにおいて、このよ
うにして冷却されたレールは、３４０°Ｃの範囲の温度
を有する炉又は熱保持空間内に運ばれ、変化させられ、
かつ続いて室温に冷却される。
うにして冷却されたレールは、３４０°Ｃの範囲の温度
を有する炉又は熱保持空間内に運ばれ、変化させられ、
かつ続いて室温に冷却される。
【００４３】ここにおいて、予備研究によって等温ＺＴ
Ｕ−線図は、それぞれ８５０°Ｃ（図５）及び１０５０
°Ｃ（図６）のオーステナイト化温度、及びそれぞれ３
００°Ｃ又は２６０°Ｃである前記合金のマルテンサイ
ト点に依存して検出されたことを述べておく。この結果
により、冷却技術及び３４０°Ｃを有する変化温度が確
定されている。
Ｕ−線図は、それぞれ８５０°Ｃ（図５）及び１０５０
°Ｃ（図６）のオーステナイト化温度、及びそれぞれ３
００°Ｃ又は２６０°Ｃである前記合金のマルテンサイ
ト点に依存して検出されたことを述べておく。この結果
により、冷却技術及び３４０°Ｃを有する変化温度が確
定されている。
【００４４】その後の材料研究は、次の結果を提供し
た：全横断面にわたって、下部中間段又はベイナイト段
の構造を有する組織が存在した。レール頭部の硬度は、
４７５ＨＢであり、かつ全レール横断面にわたってわず
かしか異なっていなかった。材料粘性は、ノッチ衝撃テ
ストで測定して、同様に著しく改善されている。裂け目
破損粘性テストは、２３００Ｎ／ｍｍ＊３／２より上の
値Ｋｉｃを提供した。
た：全横断面にわたって、下部中間段又はベイナイト段
の構造を有する組織が存在した。レール頭部の硬度は、
４７５ＨＢであり、かつ全レール横断面にわたってわず
かしか異なっていなかった。材料粘性は、ノッチ衝撃テ
ストで測定して、同様に著しく改善されている。裂け目
破損粘性テストは、２３００Ｎ／ｍｍ＊３／２より上の
値Ｋｉｃを提供した。
【図１】オーステナイト化温度における連続的な時間−
温度−変化−線図である。
温度−変化−線図である。
【図２】オーステナイト化温度における連続的な時間−
温度−変化−線図である。
温度−変化−線図である。
【図３】オーステナイト化温度における連続的な時間−
温度−変化−線図である。
温度−変化−線図である。
【図４】オーステナイト化温度における連続的な時間−
温度−変化−線図である。
温度−変化−線図である。
【図５】オーステナイト化温度における連続的な時間−
温度−変化−線図である。
温度−変化−線図である。
【図６】オーステナイト化温度における連続的な時間−
温度−変化−線図である。
温度−変化−線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/06 Ｃ２２Ｃ 38/06 38/38 38/38 Ｅ０１Ｂ 5/02 Ｅ０１Ｂ 5/02 (72)発明者 ペーテル・ポイントネル オーストリア国レオーベン・リヒトハルト ヴエーク２ (72)発明者 ヘルベルト−アドルフ・シツフエルル オーストリア国レオーベン・デイルンベツ クヴエーク９
Claims (15)
- 【請求項１】 炭素、けい素、マンガン、場合によって
はクロム、特殊炭化物を形成しかつ材料の変化特性に影
響を及ぼす元素及び／又はミクロ合金添加物、残り鉄、
及び製造条件による通常の不純物を含む鉄ベース合金か
らなり、この鉄ベース合金が、加速された冷却によって
横断面にわたって少なくとも部分的に合金のオーステナ
イト領域から形成される組織構造を有する、特殊成形さ
れた圧延材料、とくに走行レール又は鉄道レールにおい
て、鉄ベース合金が、重量％における元素の次の濃度：
けい素、最大０．９３、なるべく０．２１ないし０．６
９、 アルミニウム、最大０．０６、なるべく０．０３より
下、及びけい素プラスアルミニウム、０．９９より下を
有し、かつ少なくとも圧延材料横断面の部分範囲におい
てその長手方向延びにわたって、下部中間段又は下部ベ
イナイト段の範囲におけるオーステナイトの実質的に等
温の組織変化の際に形成される構造を有する組織構成が
存在することを特徴とする、特殊成形された圧延材料、
とくに走行レール又は鉄道レール。 - 【請求項２】 鉄ベース合金が、実質的に重量％におい
て次の元素：炭素、０．４１ないし１．３、なるべく
０．５１ないし０．９８、 マンガン、０．３１ないし２．５５、なるべく０．９１
ないし１．９５、 残り鉄を有することを特徴とする、請求項１記載の特殊
成形された圧延材料。 - 【請求項３】 鉄ベース合金が、さらに重量％において
次の元素：クロム、０．２１ないし２．４５、なるべく
０．３８ないし１．９５、 場合によってはモリブデン、０．８８まで、なるべく
０．４９まで、 タングステン、１．６９まで、なるべく０．９５まで、 バナジウム、０．３９まで、なるべく０．１９まで、さ
らにニオブ及び／又はタンタル及び／又はジルコニウム
及び／又はハフニウム及び／又はチタン、個々に又は合
計で０．２８まで、なるべく０．１９まで、及びニッケ
ル、２．４まで、なるべく０．９５まで、 ほう素、０．００６まで、なるべく０．００４までを有
することを特徴とする、請求項１又は２記載の特殊成形
された圧延材料。 - 【請求項４】 鉄ベース合金が、２．７５×％Ｓｉ及び
／又はＡｌマイナス％炭素から形成される値が２．２に
等しいか又はそれより小さいような濃度において、元
素、けい素、アルミニウム及び炭素を有することを特徴
とする、請求項１ないし３の１つに記載の特殊成形され
た圧延材料。 - 【請求項５】 少なくとも横断面の範囲において、とく
にレールの頭部において、下部中間段に又は下部ベイナ
イト段に形成される組織構造が、表面から少なくとも１
０ｍｍ、なるべく少なくとも１５ｍｍの深さを有するこ
とを特徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の特殊
成形された圧延材料、とくにレール頭部、レール脚部及
びこれら範囲を結合するウエブからなる鉄道レール。 - 【請求項６】 下部中間段又は下部ベイナイトの組織構
造を有する横断面範囲が、軸対称に又は中心対称に配置
されていることを特徴とする、請求項１ないし５の１つ
に記載の特殊成形された圧延材料、とくに鉄道レール。 - 【請求項７】 下部中間段又は下部ベイナイト構造を有
する１つ又は複数の範囲において、少なくとも３５０Ｈ
Ｂ、なるべく少なくとも４００ＨＢ、とくに４２０ＨＢ
ないし６００ＨＢの硬度を有することを特徴とする、請
求項１ないし６の１つに記載の特殊成形された圧延材
料。 - 【請求項８】 炭素、けい素、マンガン、場合によって
はクロム、特殊炭化物を形成しかつ材料の変化特性に影
響を及ぼす元素及び／又はミクロ合金添加物、残り鉄、
及び製造条件による通常の不純物を含む鉄ベース合金か
らなり、この鉄ベース合金が、加速された冷却によって
横断面にわたって少なくとも部分的に合金のオーステナ
イト領域から形成される組織構造を有し、その際、オー
ステナイト領域内において準備されるレールの表面の少
なくとも一部に、冷却媒体が加えられ、又はこの一部
が、この中に挿入される、特殊成形された圧延材料、と
くに走行レール又は鉄道レールの製造方法において、合
金の組成が、狭い限界内において選択され、この合金の
変化特性が、冷却の際に、面心立方原子構造の領域から
又はオーステナイト領域から見出され、かつ選択された
合金から圧延材料が製造され、その後、長手方向に圧延
材料の横断面の少なくとも一部が、オーステナイト領域
から、合金のマルテンサイト点とこれを高々２５０°Ｃ
だけ、なるべく高々１９０°Ｃだけ上回る値との間の温
度に、とくにマルテンサイト点の上５゜Ｃないし１１０
°Ｃの範囲の温度に冷却され、かつ組織が、実質的に等
温で変化させられることを特徴とする、特殊成形された
圧延材料、とくに走行レール又は鉄道レールの製造方
法。 - 【請求項９】 組織の変化が、高々プラスマイナス１１
０°Ｃの、なるべく高々プラスマイナス６０°Ｃの温度
範囲において実質的に等温で行なわれることを特徴とす
る、請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 高々４５０°Ｃの、なるべく高々４０
０°Ｃの、とくに３００ないし３８０°Ｃの変化温度が
利用されることを特徴とする、請求項８又は９記載の方
法。 - 【請求項１１】 高められた質量濃度を有する特殊成形
された圧延材料の横断面の少なくとも一部が、加速され
た冷却を受けることを特徴とする、請求項８ないし１０
の１つに記載の方法。 - 【請求項１２】 冷却が、プロファイルの質量濃度に同
調された表面の冷却媒体作用によって行なわれることを
特徴とする、請求項８ないし１１の１つに記載の方法。 - 【請求項１３】 第１の段階において、圧延材料が、冷
却液に全範囲にわたって浸され、合金のマルテンサイト
点の上、少なくとも２゜Ｃであるが、とくにほぼ１６０
°Ｃの表面範囲の温度に到達した後に、冷却媒体から少
なくとも一部運び出され、かつ第２の段階において、も
っぱら高い質量濃度を有する範囲が、場合によっては一
時的に浸漬浴内に放置され、又はこの中に挿入されるこ
とを特徴とする、請求項８ないし１２の１つに記載の方
法。 - 【請求項１４】 圧延材料が、変形の直後に、圧延熱を
利用しながら軸を一直線上に向けられ、かつ材料の下部
中間段における変換によって横断面にわたる特殊な材料
特性を製造する冷却方法に供給されることを特徴とす
る、請求項８ないし１３の１つに記載の方法。 - 【請求項１５】 大きな耐磨耗性又は大きな耐消耗性、
高い粘性及びわずかな接触疲労を有する、とくに高性能
区間のための鉄道レールが、大きな負荷率において製造
され、その際、下部中間段の組織の圧延及び少なくとも
一部の熱調節の後に、後続の調整方法が、とくに曲げ調
整方法が、レールの整列の際の特殊な材料特性を維持す
るために、室温で又はそれよりわずかに高い温度で行な
われることを特徴とする、請求項８ないし１４の１つに
記載の方法。
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