JPS59133322A - レ−ルの熱処理方法 - Google Patents
レ−ルの熱処理方法Info
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- JPS59133322A JPS59133322A JP738783A JP738783A JPS59133322A JP S59133322 A JPS59133322 A JP S59133322A JP 738783 A JP738783 A JP 738783A JP 738783 A JP738783 A JP 738783A JP S59133322 A JPS59133322 A JP S59133322A
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- Japan
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- rail
- temperature
- ceq
- cooling
- heat treatment
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Classifications
-
- 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
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鋼、特に鋼レール(以下、レールと記す)の熱
処理方法に関する。
処理方法に関する。
一般に、圧延されたレールの強度向上のために、圧延直
後または再加熱後、衝風、噴霧水、沸とう水または焼入
油等による冷却熱処理で微細なパーライト組織を得てい
るこ夫は公知である。しかし、これらの熱処理方法には
以下の如き問題点がある。
後または再加熱後、衝風、噴霧水、沸とう水または焼入
油等による冷却熱処理で微細なパーライト組織を得てい
るこ夫は公知である。しかし、これらの熱処理方法には
以下の如き問題点がある。
1)衝風による熱処理は、冷却能力が小さく、強度向上
のためにはたとえばCr、V等のような他の合金要素が
必要となり、合金要素と付加的合金要素とを比較的多く
使用するからより高価になる。また、若干の冷却能向上
のために、衝風ノズルを近接させる方法(特開昭48−
93519 )があるが、圧延後のオンライン熱処理へ
の適用は、冷却中の形状変化に対し、強力な拘束装置と
圧延ピッチを考慮した非常に長い冷却帯が必要となり、
コスト的にも、設備的にも不利である。
のためにはたとえばCr、V等のような他の合金要素が
必要となり、合金要素と付加的合金要素とを比較的多く
使用するからより高価になる。また、若干の冷却能向上
のために、衝風ノズルを近接させる方法(特開昭48−
93519 )があるが、圧延後のオンライン熱処理へ
の適用は、冷却中の形状変化に対し、強力な拘束装置と
圧延ピッチを考慮した非常に長い冷却帯が必要となり、
コスト的にも、設備的にも不利である。
2)噴霧水(空気・水混合噴霧を含む)による冷却熱処
理方法は、特公昭47−24845、特開昭54−56
920、特開昭54−147124などに示されている
。噴霧水による冷却は、衝風に比較してはるかに大きな
冷却能力が得られ、水の使用量によって冷却能は制御で
きる。
理方法は、特公昭47−24845、特開昭54−56
920、特開昭54−147124などに示されている
。噴霧水による冷却は、衝風に比較してはるかに大きな
冷却能力が得られ、水の使用量によって冷却能は制御で
きる。
しかし、水の冷却現象は、■第1図に示す如く同−水量
でも被冷却材の表面温度の降下にしたがって冷却能は増
大し、表面温度が約300°C以下に達すると核沸とう
現象により極大になる、■第2図に示す如(被冷却材の
表面に発生する酸化被膜(スケール)は、見掛は表面温
度を降下させ、被冷却材温度が比較的高温である温度域
において核沸とう現象を生じさせる、また■熱処理にγ
域を出来るだけ急冷却し、恒温変態をおこなうから、冷
却は被冷却材温度を変態温度附近で変態終了までの間一
定時間停止しなければならない。したがって、冷却開始
温度により冷却時間は異なってくる。
でも被冷却材の表面温度の降下にしたがって冷却能は増
大し、表面温度が約300°C以下に達すると核沸とう
現象により極大になる、■第2図に示す如(被冷却材の
表面に発生する酸化被膜(スケール)は、見掛は表面温
度を降下させ、被冷却材温度が比較的高温である温度域
において核沸とう現象を生じさせる、また■熱処理にγ
域を出来るだけ急冷却し、恒温変態をおこなうから、冷
却は被冷却材温度を変態温度附近で変態終了までの間一
定時間停止しなければならない。したがって、冷却開始
温度により冷却時間は異なってくる。
以上から、■は被冷却材と冷媒との温度差は大きいこと
と併せて400°C〜500°G近傍での冷却停止を困
難にし、レールの願下コーナや足先に、■は冷却むらを
おこし局部的に、また■は冷却前の温度むらにより部分
過冷がおこり、材質上有害なベーナイトやマルテンサイ
ト組織が発生しやす(なる。
と併せて400°C〜500°G近傍での冷却停止を困
難にし、レールの願下コーナや足先に、■は冷却むらを
おこし局部的に、また■は冷却前の温度むらにより部分
過冷がおこり、材質上有害なベーナイトやマルテンサイ
ト組織が発生しやす(なる。
そのため、厳密な冷却制御(ノズル詰り防止、水量、時
間など)、表面性状の安定化(例えばデスケーリング)
、レール全長に亘る温度むらの解消(例えば保熱炉)な
どの諸対策を講じる必要がある。さらに、レールは走間
連続冷却処理が必要で、冷却中に生じる曲りに対して強
力な拘束装置が必要になる。
間など)、表面性状の安定化(例えばデスケーリング)
、レール全長に亘る温度むらの解消(例えば保熱炉)な
どの諸対策を講じる必要がある。さらに、レールは走間
連続冷却処理が必要で、冷却中に生じる曲りに対して強
力な拘束装置が必要になる。
3)沸とう水による熱処理方法は、特開昭51−662
21などに示されている。沸とう水冷却は、第1図に示
ず如く、冷却現象は基本的に噴霧水冷却と同じで、熱処
理温度領域における冷却能が小さいため、衝風冷却と同
様に標準炭素鋼でHv>350の微細パーライト組織は
できない。そのため、高価なCr、V等の付加合金要素
を用いることになるが、その結果、材質上有害なベーナ
イト組織が生成しやす(、その制御は困難である。
21などに示されている。沸とう水冷却は、第1図に示
ず如く、冷却現象は基本的に噴霧水冷却と同じで、熱処
理温度領域における冷却能が小さいため、衝風冷却と同
様に標準炭素鋼でHv>350の微細パーライト組織は
できない。そのため、高価なCr、V等の付加合金要素
を用いることになるが、その結果、材質上有害なベーナ
イト組織が生成しやす(、その制御は困難である。
4)焼入油による熱処理は、特公昭41−10603、
特公昭46−2732などに示されている。焼入油は各
種あるが、冷却現象は基本的に水冷却と同様で、恒温変
態温度付近の冷却能は大きく、ベーナイト組織が生成し
やすい。また引火しやすく十分な防火、対策が必要にな
る。
特公昭46−2732などに示されている。焼入油は各
種あるが、冷却現象は基本的に水冷却と同様で、恒温変
態温度付近の冷却能は大きく、ベーナイト組織が生成し
やすい。また引火しやすく十分な防火、対策が必要にな
る。
以上、記述し、た如く一1従来の方法では、(1)
冷媒に水、油を用いると、冷却・現象から材質上有害な
ベーナイトやマルテンサイト組織が生成しやすい。
冷媒に水、油を用いると、冷却・現象から材質上有害な
ベーナイトやマルテンサイト組織が生成しやすい。
(2〕 衝風、沸とう水は高温領域での冷却能lJ″
−小さく標準炭素−鋼では、Hv > 350を得るこ
とは出来ず、高価なCr、V等の合金添加が必要である
。
−小さく標準炭素−鋼では、Hv > 350を得るこ
とは出来ず、高価なCr、V等の合金添加が必要である
。
(3)熱処理には厳密な制御(冷媒使用量、時間、温度
、ノズル詰り防止、被冷却材の冷却開始温度の均一化、
表面性状の安定化など)が必要である。
、ノズル詰り防止、被冷却材の冷却開始温度の均一化、
表面性状の安定化など)が必要である。
(4)強力な拘束装置が必要である。
など経済的、設備的に不利である。しかも最も重要な微
細パーライト組織を安定化してつくることが困難なこと
である。特に圧延後オンラインにおいて製造することは
レール長手方向の温度ばらつきはさけられずなお困難で
ある。
細パーライト組織を安定化してつくることが困難なこと
である。特に圧延後オンラインにおいて製造することは
レール長手方向の温度ばらつきはさけられずなお困難で
ある。
本発明は、レール仕上圧延後、オンラインにおいて材質
上有害なベーナイトやマルテンサイト組織を生成させず
安定して微細なパーライト組織を確保することを目的と
した熱処理方法である。
上有害なベーナイトやマルテンサイト組織を生成させず
安定して微細なパーライト組織を確保することを目的と
した熱処理方法である。
すなわち、安定してパーライト組織が得られる特定成分
(c:o。60 ”−0,82%、 Si : 001
0〜1.20%4Mn : 0.40〜1.’20%、
必要゛にょッテCr : 0.20〜1’、、00%、
V : 0.02〜1.00%)の圧延レールを、仕
上圧延後レールの頭部温度がAr3以上から Ceq :< 0.97%のとき、温度420℃±3o
ocCeq : 0.97〜1.00%(即ち0.97
%<、 Ceq<:1.00%)のとき、温度(333
3・Ceq 2813)℃±30’Cceq : >
1.00%のとき、温度520 ’C+ 30 ’C
に融解し、撹拌流動する溶融塩浴中に1分以上浸漬し、
恒温変態させ、レール頭頂部表面下10mmまでに硬度
Hv > 350の微細なパーライト組織をつくること
を特徴としている。ここでceqは(C十Mn/6 +
””/24 +Ni/4o + Cr15 + MO/
4 +”/i4 )で決定される。
(c:o。60 ”−0,82%、 Si : 001
0〜1.20%4Mn : 0.40〜1.’20%、
必要゛にょッテCr : 0.20〜1’、、00%、
V : 0.02〜1.00%)の圧延レールを、仕
上圧延後レールの頭部温度がAr3以上から Ceq :< 0.97%のとき、温度420℃±3o
ocCeq : 0.97〜1.00%(即ち0.97
%<、 Ceq<:1.00%)のとき、温度(333
3・Ceq 2813)℃±30’Cceq : >
1.00%のとき、温度520 ’C+ 30 ’C
に融解し、撹拌流動する溶融塩浴中に1分以上浸漬し、
恒温変態させ、レール頭頂部表面下10mmまでに硬度
Hv > 350の微細なパーライト組織をつくること
を特徴としている。ここでceqは(C十Mn/6 +
””/24 +Ni/4o + Cr15 + MO/
4 +”/i4 )で決定される。
拳法は、熱処理レール全長に亘ってレール頭部がAra
以上であればよく、冷却開始温度にばらっきがあっても
、また圧延後生成するスケールが不拘−知付着してbて
も、特別な対策、保熱炉やテスケーリング装置を必要と
せず、有害なベーナイトやマルテンサイトは生成させな
いで安定して微細なパーライト組織をつくることができ
る。
以上であればよく、冷却開始温度にばらっきがあっても
、また圧延後生成するスケールが不拘−知付着してbて
も、特別な対策、保熱炉やテスケーリング装置を必要と
せず、有害なベーナイトやマルテンサイトは生成させな
いで安定して微細なパーライト組織をつくることができ
る。
以下、本発明の詳細な説明する。
仕上圧延されたレールは、所定の寸法(長さ)に鋸断さ
n、あらかじめ前述したCeqに対応した温度に融解し
、攪拌流動する溶融塩浴熱処理恒温槽へ連続浸漬熱処理
され、パーライト変態終了後槽・よシ取シ出され、空気
および噴霧水により洗浄処理後精整される。
n、あらかじめ前述したCeqに対応した温度に融解し
、攪拌流動する溶融塩浴熱処理恒温槽へ連続浸漬熱処理
され、パーライト変態終了後槽・よシ取シ出され、空気
および噴霧水により洗浄処理後精整される。
一般に、バッチ式で被熱処理材全融解した溶融塩浴中に
浸漬し熱処理すること、また高炭素鋼をオーステナイト
域温度から急冷し、変態温度が低いいわゆる「ひざ(K
nee ) J附近の温度で変態かはじま9、変態終了
まで恒温保持されて生成したパーライトは、層間隙が緻
密で材質的にはもつとも強靭性に富むことは広く知られ
ている。
浸漬し熱処理すること、また高炭素鋼をオーステナイト
域温度から急冷し、変態温度が低いいわゆる「ひざ(K
nee ) J附近の温度で変態かはじま9、変態終了
まで恒温保持されて生成したパーライトは、層間隙が緻
密で材質的にはもつとも強靭性に富むことは広く知られ
ている。
本発明者らは、レール仕上圧延後オンラインにおいて圧
延熱を利用してV−ル頭頂部表面下10 naにおいて
、硬度Hv>350で微細なパーライト組織を安定して
確保でき、しかも材質上有害なベーナイトやマルテンサ
イト組織をつくらな−熱処理方法として、攪拌流動して
いる溶融塩浴を用いて冷却(熱処理)開始温度がAr3
以上であれば温度ばらつきがあっても、また、表面にス
ケールが不均一に付着していても、Ceqによって塩浴
温度を、「ひざ(Knee ) J附近よシ低い温度、
ずなわぢ前述した温度で制御すれば良いことを見い出し
た。
延熱を利用してV−ル頭頂部表面下10 naにおいて
、硬度Hv>350で微細なパーライト組織を安定して
確保でき、しかも材質上有害なベーナイトやマルテンサ
イト組織をつくらな−熱処理方法として、攪拌流動して
いる溶融塩浴を用いて冷却(熱処理)開始温度がAr3
以上であれば温度ばらつきがあっても、また、表面にス
ケールが不均一に付着していても、Ceqによって塩浴
温度を、「ひざ(Knee ) J附近よシ低い温度、
ずなわぢ前述した温度で制御すれば良いことを見い出し
た。
この熱処理方法によれば
■ 熱処理前のレールを保熱(均熱)する必要がないか
ら保熱(均熱)炉が不要である。
ら保熱(均熱)炉が不要である。
■ 表面に生成したスケールを除去する装置が不要であ
る。このことは材質を安定して確保する上で極めて現場
操業向きで、経済的である。
る。このことは材質を安定して確保する上で極めて現場
操業向きで、経済的である。
次に本発明の実施例を述べる。
本発明の一実施例として、第1表に示す成分鋼を用い、
仕上温度約1000℃でレールを熱間圧延し、レール頭
部の熱処理開神温度を900’C乃至700’Cまでに
ついて約420℃±30°Cに融解し、攪拌流動する溶
融塩浴中に浸漬熱処理を行ない機械的性質と組織を調べ
た・ 結果は第2表に、また、頭部断面硬度分布測定例を第3
図に示すが、硬度は十分に確保されておシ、組織は全断
面微細なパーライト組織であり、いずれもベーナイトや
マルテンサイト組織は全く認められなかった。
仕上温度約1000℃でレールを熱間圧延し、レール頭
部の熱処理開神温度を900’C乃至700’Cまでに
ついて約420℃±30°Cに融解し、攪拌流動する溶
融塩浴中に浸漬熱処理を行ない機械的性質と組織を調べ
た・ 結果は第2表に、また、頭部断面硬度分布測定例を第3
図に示すが、硬度は十分に確保されておシ、組織は全断
面微細なパーライト組織であり、いずれもベーナイトや
マルテンサイト組織は全く認められなかった。
第1表
第2表
(HV 10に9360〜380)
以上の如く本発明の処理方法によれば、従来と溶融塩浴
中で冷却熱処理をすることで、レール全断面が微細なパ
ーライト組織でレール頭頂部表面下10 nnnまでが
硬度Hv>350の高強度レールを安定して製造するこ
とができる。
中で冷却熱処理をすることで、レール全断面が微細なパ
ーライト組織でレール頭頂部表面下10 nnnまでが
硬度Hv>350の高強度レールを安定して製造するこ
とができる。
々お、同−Ceqで溶融塩浴温度を可変することにより
、第5図に示す如き、釜断面パーライト組織で要求する
硬度全造シ分けることもできる。
、第5図に示す如き、釜断面パーライト組織で要求する
硬度全造シ分けることもできる。
第1図は噴霧水および沸とう水冷却時の鋼材表面温度と
熱伝達係数(冷却能)を示すグラフである。第2図は水
冷却時に鋼材表面に生成したスケールが冷却能におよぼ
す影響を示すグラフである。 第3図は本発明の熱処理方法、溶融塩浴温度約420℃
で熱処理後のレール頭部の硬さと表面からの距離を示子
グラフである。第4図は機械的性質を調べた試験片切シ
取シ位置と硬度測定の断面線図である。第5図はノール
頭部表面下10y++m点の硬度と熱処理溶融塩浴温度
の関係を示すグラフである。 特許出願人 代理人 弁理士 矢葺知之 (ほか1名) 第1図 銅斗オ表IY1;A/j、、 (’C)第 2図 第3図 し−ル豆呉訃表面かうの距島色(mml第4図 C 第5図 か 溶融tA洛洛茂(C) 手続補正書(自発) 昭和58年2月tg日 特許庁長官 若 杉 オロ 大 殿 1、事件の表示 昭和58年特 許 願第 7387号
2、発明の名称 レールの熱処理方法 3、補正をする者 事件との国保 出願人 ゛ 住 所(居ル?)東京都千代田区大手町二丁目
6番3号氏 名銘称)(665)新日本製鐵株式会社4
、代 理 人 住 所 東京都港区赤坂6丁目4番21号7045補
正の対象 (6)補正の内容 明卸1香第9頁の第1表および第2衣を以下の通シ補正
する。 第2表
熱伝達係数(冷却能)を示すグラフである。第2図は水
冷却時に鋼材表面に生成したスケールが冷却能におよぼ
す影響を示すグラフである。 第3図は本発明の熱処理方法、溶融塩浴温度約420℃
で熱処理後のレール頭部の硬さと表面からの距離を示子
グラフである。第4図は機械的性質を調べた試験片切シ
取シ位置と硬度測定の断面線図である。第5図はノール
頭部表面下10y++m点の硬度と熱処理溶融塩浴温度
の関係を示すグラフである。 特許出願人 代理人 弁理士 矢葺知之 (ほか1名) 第1図 銅斗オ表IY1;A/j、、 (’C)第 2図 第3図 し−ル豆呉訃表面かうの距島色(mml第4図 C 第5図 か 溶融tA洛洛茂(C) 手続補正書(自発) 昭和58年2月tg日 特許庁長官 若 杉 オロ 大 殿 1、事件の表示 昭和58年特 許 願第 7387号
2、発明の名称 レールの熱処理方法 3、補正をする者 事件との国保 出願人 ゛ 住 所(居ル?)東京都千代田区大手町二丁目
6番3号氏 名銘称)(665)新日本製鐵株式会社4
、代 理 人 住 所 東京都港区赤坂6丁目4番21号7045補
正の対象 (6)補正の内容 明卸1香第9頁の第1表および第2衣を以下の通シ補正
する。 第2表
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、仕上圧延後レール頭部温度Ar3以上から Ceq<0.97%のとき、温度420℃±30℃、C
eq O,97〜1.00%のとき、温度(3333−
Ceq−2813) ’C±30℃、 Ceq > 1.00%のとき、温度”520℃±30
°Cに融解し、攪拌流動する溶融塩浴中に1分以上浸漬
し、恒温変態させ、頭頂部表面下1.0 mmまでに硬
度Hv > 350の微細パーライトをつくることを特
徴とするレールの熱処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP738783A JPS59133322A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | レ−ルの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP738783A JPS59133322A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | レ−ルの熱処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59133322A true JPS59133322A (ja) | 1984-07-31 |
Family
ID=11664513
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP738783A Pending JPS59133322A (ja) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | レ−ルの熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59133322A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63128123A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-31 | Nkk Corp | 靭性の優れた高強度レ−ルの製造方法 |
US5658400A (en) * | 1993-12-20 | 1997-08-19 | Nippon Steel Corporation | Rails of pearlitic steel with high wear resistance and toughness and their manufacturing methods |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS552768A (en) * | 1978-06-23 | 1980-01-10 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Manufacture of rail |
-
1983
- 1983-01-21 JP JP738783A patent/JPS59133322A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS552768A (en) * | 1978-06-23 | 1980-01-10 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Manufacture of rail |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63128123A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-31 | Nkk Corp | 靭性の優れた高強度レ−ルの製造方法 |
US5658400A (en) * | 1993-12-20 | 1997-08-19 | Nippon Steel Corporation | Rails of pearlitic steel with high wear resistance and toughness and their manufacturing methods |
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