JPS58221229A - レ−ルの熱処理方法 - Google Patents

レ−ルの熱処理方法

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JPS58221229A
JPS58221229A JP3889983A JP3889983A JPS58221229A JP S58221229 A JPS58221229 A JP S58221229A JP 3889983 A JP3889983 A JP 3889983A JP 3889983 A JP3889983 A JP 3889983A JP S58221229 A JPS58221229 A JP S58221229A
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JP
Japan
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coolant
rail
temperature
heat treatment
known per
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JP3889983A
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English (en)
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アルフレツト・モ−ゼル
ペ−トル・ポイントナ−
ジエロルク・プルスカヴエツツ
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Voestalpine AG
Voest AG
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Voestalpine AG
Voest AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60Aqueous agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/63Quenching devices for bath quenching

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、CX Sl、Mnならびに合金元素を含む鋼
のレールまfCは少なくともレールヘッドを、微細パー
ライト構造を得るように、冷却剤によってオーステナイ
ト範囲内の温度からパーライト化が完了する温度に急冷
することによるレールの熱処理方法に関する。微細/や
一ライト構造の出現は、冷却条件に太いに依存する。マ
ルテンサイトの生成は、レールを脆くするので、どうし
ても防がねばならない。倣細ノ4−ライト構造が生成す
るように冷却を行うならば、かかるレールのM適な耐摩
耗性が得られることがわかっている。
西独特杵出願公告公報第2ダ、3933g号から、熱水
中でのかかるレールの急冷が知られるようになった。熱
水中での急冷では、レール上に蒸気皮膜が生じ、この蒸
気皮膜が、蒸気皮膜の生成した領域の冷却速度を減少す
るが、熱水が直接レールと接触する領域では、尚速度で
冷却が起こる。スケールの生成という点で、スケールは
冷却過程中任意の領域でスケールが分離除去されるので
、蒸気皮膜は不均一に生成される。このように、レール
またはレールヘッドのある部分は生成した蒸気皮膜と接
触するが、他の部分は直接熱水の作用を受ける。それで
、レールの長さ全体にわたって、あるいはレールまたは
レールヘッドの表面の異なる部分に不均一な冷却速度が
生じる。このことは微細パーライト構造の生成に悪影響
を与え、種々の領域でレールの耐摩耗性が不均一になる
。惑い構造をもつレールの領域はレール全体の耐摩耗性
に決定的な影響があるので、かかる方法では最適な耐摩
耗性は得られない。
本発明の目的は、微細パーライト構造を一層均一にし、
かくしてレールまたはレールヘッドの耐摩耗性を改良す
ることである。
本発明は、本質的に、o、ts−o、gs%のCと00
gθ%以下の51  と00S−ツ、S%のMn  と
残りの鉄および不可避の汚染物質とを含む鋼のレールを
、水と全冷却剤基準で2θ〜6096の量の、それ自体
既知の合成冷却剤添加剤、好ましくはポリグリコールと
を含む冷却剤中で処理することから々る。合成冷却剤添
加剤のかかる添加により、レールまたはレールヘッド上
に、冷却速度を減少させる層が生成する。かかる層は均
一であり、スケールの分離除去による悪影響がないので
、この方法で全表面にわたって、かつレールまたはレー
ルヘッドの全長にわたって均一な冷却条件が得られる。
本発明では、合成冷却剤添加剤、好オしくはポリグリコ
ール(または?リエーテルグリコール)を、全冷却剤基
準で、2o−to%の量で用いる。
これらの限界内で、θ、A!;−0,gS%のCと0、
g%以下の51  と0.3−2.jt%のMn  と
残りの鉄および不可避の汚染物質とを含むレール鋼につ
いて、耐摩耗性に関して均一な結果が得られた。冷却剤
は、レールまたはレールヘッド上へ噴霧することができ
る。しかし、レールまたは少なくともレールヘッドを、
それ自体既知の方法で、冷却剤中へ浸漬するのが便利で
ある。彦ぜなら、この方法では、添加された合成不凍性
化合物の皮膜が、より容易にかつよシ均一に形成される
からである。
本発明によれば、熱処理は、圧延加熱を利用してその後
の費用のかかる加熱操作を避けることができるように、
圧延加熱から出発してそれ自体既知の方法で行うことが
できる。
本発明によれば、冷却剤は、好1しくは、gθ0〜SO
O℃の温度範囲内で、0.2〜b/秒の冷却速度が得ら
れるような組成を有する。
微細パーライト構造を得るのに所要な冷却速度は、レー
ルの種々の組成について知られており、指示されている
範囲は0.2〜b 却剤基準で多量の合成不凍性化合物を用いるときには、
少量の合成不凍性化合物すなわち冷却剤添加剤を添加し
た場合よりも、添加不凍剤すなわち冷却剤添加剤の厚い
皮膜がレールまたはレールヘッド上に形成され、それで
冷却速度もよシフトさくなる。θ、A!;−0,g!;
%のC,Q、ざ0%以下の5lsO−j−2,3%のM
n  の上記限界値内のレール鋼の組成を考慮して冷却
剤添加剤の添加量を選択することにより、冷却a度を0
.2〜6℃/秒の範囲内で変化させるととがてきる。
本発明では、1.2〜/、31J、量%のマンガンと0
.7〜0.7!;重量%の炭1とを含む鋼を1.2o−
go重景%の範囲内の合成冷却剤添加剤で、冷却剤添加
剤の添加量をマンガン含1゛の増加と共に増加させ、ま
た炭素含量の増加と共に減少させるならば、%に有利に
処理することができる。冷却剤添加剤のこれらの所定の
添加量限界内で、かつ上記のマンガン含量および炭素含
を範囲内で、一定の耐摩耗性値が得られ、それによって
3’lO〜3gθのレールヘッド内ビッカース硬度Hv
  が0 得られた。このためには、冷却浴温度を41.0〜60
℃、%罠SO℃に保ち、浴を再循環または攪拌するのが
有利である。これらの手段によって均一な処理温度が得
られ、それと共に、レールヘッドの全横断面にわたって
かつレールヘッドの全表置にわたって均一な結果が得ら
れる。
レール鋼を合金化することによって、例えばCr −M
n合金を用いることによってレールの耐摩耗性を改良す
ることも可能である。しかし、このことによシ、かかる
合金鋼の価格が高くなる上に、かかる合金では溶接操作
後でもマルテンサイトの生成を防ぐために冷却速度を低
く保たねばならないので、レールの溶接性に難点が生じ
る。
第2図はレールヘッドの断面を示しており、矢印aで示
されるいわゆる硬度軌跡(hardnesstrace
 )に沿ってレールヘッド表面すからの種々の距離で試
料を測定する。
第1図で、縦軸はビッカース硬度、横軸はレールヘッド
頂部表面すなわち走行面すからの距離を示す。曲線Cは
、本発明の方法で処理した、微細パーライト構造を有す
る1/−ルの測定値を示している。0.72%のCと0
.30%の51  とf、27%のMn  と残りの鉄
および不可避の汚染物質とを含むレール鋼のレールを選
んだ。曲#dハ、同様な組成のレールについての、レー
ルヘッドを熱水中で急冷した場合の硬度軌跡aに沿った
硬度の変化を示している。曲線Cと曲線dとを比べると
一本発明で処理した場合のビッカース硬度値が曲線dの
場合よシ筒<、かつ特に、レールヘッド表面すからの距
離に対するit減少の依存性が小さいことがわかる。こ
の理由は、微細パーライト構造かよシ均一に形成されて
いるためと考えられる。
第3図は、N/1)ff、’  で示した耐摩耗性βを
縦軸とし、レールヘッドの周縁領域で測定したビッカー
ス硬度Hv5o  を横軸とした図である。曲線eはビ
ッカース硬度に対する耐摩耗性の推移を示す。
範囲e1  は、本発明の方法で熱処理したレールで得
られる創早耗性とビッカース硬度の範囲を示す。
既知の方法で得られる値は範囲e、よりずっと低い。か
くして、範囲”2.05 % ’4  は穐々のレール
鋼品質に対して従来得られている強度値を示し、範囲a
sと04とは異なる標準品質のレール鋼にあてはまJ)
、e2  はクロム−マンガンレール鋼にあてはまる。
第ダ図では、縦軸は/、/重ik%から始捷るマンガン
含′s、を示す。横軸は0.6!重蓋%から始する駄累
含tを示す。この図中に示した長方形fは炭素含ik0
.7〜0.731食%、マンガン含量/、2〜/、3Z
書%の鋼の範囲を示す。この範囲内で中間の炭素含量お
よび中間のマンガン含量の鋼では、冷却剤添加剤として
30容會%の比率の?リグリコールが最良の結果を与え
ることがわかった。この場合、itl、 ’ilJ g
は冷却剤内の30容i96の比率のポリグリコールに対
応する。マンガン含量が一定の場合、炭素含量の増加に
つれて冷却剤添加剤の比率を減少させないと同じ結果は
得られない。逆に、同じ結果を得るためには、マンガン
含量の増加につれて冷却剤り加削の比率を増加し危けれ
ばならない。直線りおよび1は、それぞれ冷却剤添加剤
の添加率の下限および上限、すなわちコθ容鍬%および
Sθ容諮Xを示している。
冷却剤添加剤の添加率が20容斯%の下限よシ低くなる
と、上記の鋼では冷却速度が高くなりすぎ、かくしてレ
ールヘッドが鉤・曲する傾向があま9にも大きくなって
しまう。逆に、冷却剤添加剤の添加率がSO@童%の上
限を越えると、指示した範囲内の組成の銅では、厚い冷
却剤層の形成をもたらす。かかる厚い冷却剤層の形成は
、冷却剤内の冷却剤添加剤濃度の不均一な分布をもたら
し、冷却剤添加剤の姉加率の調節できない減少のために
局部的冷却速度分布の不均一が生じる。その上、′  
冷却剤添加剤の減少した冷却剤は、耐摩耗性f増加させ
る点で最良の結泉が得られる領域から外れてしまう。第
4図から、長方形fに対応する1成の各鋼に対して、レ
ール鋼の耐魔耗性に関【7て特に良好なかつ均一な結果
が得られる冷却剤内の最適な冷却剤添加剤添加率を求め
ることができる。
これらの実験では、冷却剤の淵#を50℃で一定に保ち
、浴を絶えず攪拌した。あらゆるW1合に、レールヘッ
ドの浸漬深さはl/lOtmで乏・つた。いずれにして
も、最適な組成の冷却剤では、レールヘッドの周縁層内
に微細ノ母−ライト構造が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ビッカース硬度とレールヘッドの表゛面から
の距離との関係を示すグラフであり、第2図は、レール
ヘッドのvR′面図であり、第3図は、耐岸耗性とビッ
カース硬度との関係を示すグラフであり、 第り図は、冷却剤添加剤の添加率を決めた場合の、マン
ガン含館および屍素含IAvCよる而・1雄耗性の改良
の依存性を示す図である。 =17

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 01  レールまたは少なくともレールヘッドを、微細
    ・f−ライト構造を得るように、冷却剤によって、オー
    ステナイト範囲内にある温度からノ量−ライト化が完了
    する温度に急冷することによるレールの熱処理方法であ
    って1,0 、 A 、!−〜o、gs%のCと00g
    %以下のsl  と0.3〜2.3%のMn  と残シ
    の鉄および不可避の汚染物質とを含む鋼のレールを、水
    と全冷却剤基準でコθ〜60%の量の、それ自体既知の
    合成冷却剤添加剤、好ましくは?リグリコールとを含む
    冷却剤中で処理することを特徴とする熱処理方法。 +21  レールまたは少なくともレールヘッドを、そ
    れ自体既知の方法で、冷却剤中に浸漬することを特徴と
    する特許請求の範囲第01項記載の方法。 (3)  圧延加熱から出発して、それ自体既知の方法
    で熱処理を行うことを特徴とする特許請求の範囲第(1
    1項または第(2)項記載の方法。 (4)  冷却剤が、ざ00〜500℃の温度範囲内で
    0.2〜b 成を有することを特徴とする特許請求の範囲第(11項
    または第(21項または第(3)項記載の方法。 +51  /、20−7.30重置火のマンガンと0.
    70〜0.73重量%の炭素とを含む鋼に対して、合成
    冷却剤添加剤の添加を、20〜SO容貴%の限界内で、
    マンガン含量の増加と共に増加させ、また灰滓含量の増
    加と共に減少させることf%徴とする、特許請求の範囲
    第(11項〜第(4)項のいずれか1項に記載の方法。 (6)  冷却浴の温度を弘0−Aθ℃、特に30℃に
    保つことおよび浴を再循珍または攪拌することを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項〜第(5)項のいずれか
    1項に記載の方法。
JP3889983A 1982-03-09 1983-03-09 レ−ルの熱処理方法 Pending JPS58221229A (ja)

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AT0093182A AT375402B (de) 1982-03-09 1982-03-09 Verfahren zum waermebehandeln von schienen

Publications (1)

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AT (1) AT375402B (ja)
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DE (1) DE3370972D1 (ja)

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