JPS5953629A - 耐破端特性の優れたレ−ルの製造法 - Google Patents

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】 水平き裂およびボルト穴部からのき裂発生，進展を防止
した耐波端特性のすぐれたレールの製造法に関するもの
である。

レール損傷の中ではレール締結部における損傷が最も多
く、全体の約半数を占め、保守上重要１よ問題となって
℃・る。これはレー／し締結部が構造的に不連続であり
、静的にも大きな応力が作用することに加えて、列車通
過による大きな衝撃荷重が作用するためと言われている
。

締結部におけるいろいろな損傷は総称して１破端“と呼
ばれている。その損傷の主なものに、レール士ｄ部から
の水平き裂（上首部と呼はれている）および継目穴部か
らの星状き裂（スタークランクと呼はれている）かわる
。上首部は第１図（ａ）に例示する如く、レール頭部と
腹部の角根（上首部）からき裂が発イ１゛シ、レールに
手方向に伝ばして最終的にはレール頭部が欠けるイナめ
て重大な損傷である。一方、継目穴部か１−）の星状き
裂は第Ｊ図ｆｌ）ｌ　＆ζ示すように、継目穴から星状
にき裂が発生し、その一部が進展し究極的にはレール頭
部が欠損するもので、十価切と同様重大な（ｔｊ傷であ
る。

これらの損傷に対し、従来は上首部の場合には全く対策
がなされていない。一方、継目穴からの星状き裂に対し
ては、継目穴の小径化や継目穴コーナーの面とりを行い
応力集中を小さくする方法等がとられてきたが、ほとん
と効果は得られていな（・。また継目穴周シを局部的に
塑性変形さセて１−に縮残留応力を伺Ｊｊする方法もあ
るが、十分な１王縮残留応力が得られないこ表や実施面
においているいイ〕な問題点があり実用化には至ってい
ない。

そこて発明者らは上記」−首切および継目穴からの圧伏
き裂対策を講する目的て、まずこれら損傷の発イ１−原
因から解明を行った。その結果上首切および継目穴から
の星状き裂の発生原因は継目板のボルト締イ；］力の過
不足および腐食などの要因も副次的に影響するが、ボル
ト締伺力が正、Ｈ１４で・あっても道床条件によっては
損傷の発生は避けられな（・場合もあることから根本的
には列車通過ニＪ：る夕１力（繰返し荷重）とレール自
身の抵抗力（疲労限度）　カＬＦ、　ｓ近い状態で使用
されて（・るためであることがわかった。したがって、
これら１′ｉ」傷の発生を防止するためにはレール自身
の抵抗力（疲労限度）を高める必要があるこ七がわかっ
た。

本発明はこの知見に基づいてなされたもので、その要旨
は熱間圧延されたレールまたｔＪ熱間Ｌ−１−延後頭部
焼入れを施したレールの、レール締結部の土醒部または
レール絹１月穴近傍の腹部あるいはこれらの両方を、Ａ
、変態点を７１ｐ！え＋３００℃以下の温度に加熱後、
Ｉｆ縮空気あるい一圧縮含水空気によってパーラ１ト変
態が終了するまて゛冷囚Ｊして高強度化し、その後急速
べ１却してし［縮残留応力を付、ｉ−ｊセしめて１１ｉ
Ｉ破ｙＨｇ性を向上しＪ、うとするものて゛らる。

以ＩＪに本発明について詳細（て説明する。

まず説明の便宜上第２図によりレール各部の名称を述べ
る。Ｊはレール頭部、２は」二醒剖、３は腹部、４はド
盾部、５は底部、６は継目穴である。

本発明は熱間圧延されたレールまたは熱間圧延後頭部焼
入れを施したレールの、レール締結部の上拍部またはレ
ール継目穴近傍の腹部あるし・閣これらの両方を、へ〇
変態点を越え１３００℃以Ｆの温度匠加熱後、圧縮空気
あるいは圧縮含水空気によってパーライト変態が終了す
るまで冷却する。

まず圧縮空気等で冷却を開始する加熱温度範囲をＡ１変
態点を越え］　３０　（１℃以−［・の温度に設定する
理由（でつ℃・て述べる。加熱γ１＋１．″１度がＡ１
変態点をＪＱえなければならない理由は、被加熱部分を
オーステナイト化せしめた後パーラ１１・変態をさせ、
微細パーライト組織を得て高強度化するためでらる。加
熱温度を１３００℃以下に設定するｊ！ｌｊ山は、１３
００℃を越える温度に加熱すると結晶オウカ隨［１人化
して延性が低下し、また焼割れが発生しゃ−４くなり、
レールの面１久伯：が４屓なわれる〆ハらてりる。

なお、この温度範囲に加熱する（では高周波、１ｈ導あ
るいは火Ｉ焔等を使用することが出来る。７圧縮空気あ
るいは圧縮含水空気によって・ζ−ライト変態が終了す
るまで冷却するのＬＪ、これらの冷媒で冷却することに
よって微細パーラ１１・組織を得るためである。これら
の冷媒」、り冷却速度の早い冷媒を用いる表、マルテン
ーリ１１・が発／１゛シて被加熱部は脆化し、逆に冷却
油０度の遅（・冷媒では微細パーラ１１・組織を得るこ
とが出来ず高強度化されない。微細パーライト組織な冑
て高強度化するのは、最も良好な酬摩耗性を得るためと
、高強度化により高い疲労限度とするためである。

パーライト変態終了後急速冷却する理由は、出来るだけ
大きい圧縮残留応力を１４ｆるためでるる。

なお、この場合、室温まで急冷してもよし・カ；、約２
　（］　（１℃位まで急冷し、その後ｂ（冷してもめｓ
　ｉ’、　；＋−）ない。

圧縮残留応力は平均応力として作用し、例えしま２０　
ｋｇ　／　ｍａの圧縮残留応力があると、繰返しＬ芯ソ
Ｊとして１５ｋｇ／ｍｉが作用しても、応カシま１．：
ｌＥ　＃１ｉ　ＩＩＩ　ｏ）ので繰返えされるためき裂
は発４１−１＋ニーＪ”、翁１；　Ｍト１１勺匠は疲労
限度が向上することになる。

以上のことく、本発明により製造さ才したレールは微細
パーライト組織を呈して高強度化し、力・つ圧縮残留応
力が４”Ｊ”ｊされＣｙ・るため匠疲労１９侍度力ζ非
常匠向上し、レーＪ＋、自身の破壊抵抗性カー一層高め
られたものである０ つきに本発明の一実施例を述べる。端頭部熱処理を施し
たＪ　Ｉ　Ｓ　５０　Ｎレールに対し、レール締糸＋’
ｉ剖について上前部２と２個所の継目穴Ｇσつ近傍を高
周波誘導加熱装置により８７０　℃に加熱したｍ、圧縮
空気により・く−ライト変態が終了する５７（］℃位ま
で冷却し、その復水を噴出して室温まて５鈎、速冷却を
行勺た。その結果、第１表中に示すように、本発明ｌ・
−ルｔＡ頭部および絹冊］穴部が高強度化し、さらに大
きな１上縮残留応力がイ＝Ｊ力されて（・る。実物疲労
試験（荷ｉｑ　Ｐｍａｘ　２０　ｔ　、　　Ｐｍ１ｎ　
５　ｔ　＋繰返し２数４００万回まで）の結果、端頭部
熱処理のｈを１］つだ従来レールには疲労き裂発生が沼
められるのに対し、本発明レール閣き裂発生は６，３め
られず、面ｊ破端特件が非常（で優れて℃・ることがわ
かる。

・１図面のｊ７ｉ’ｉ　ｒ−１’ｉな説明第１図は軌条
締結部１１ｊ・ＩＩ；；７例（〕、’　ｊ−：　Ａｉり
き裂とノμ伏き裂を小ず３、第２図−軌榮の各部分の名
称を小す１．１　レール頭ｔ′ダ１３、　２・−十市部
、　　ｌ　−Ｉ＋ν部、／１・・１・［５１部、　　５
　・底部、　６・４１１ｒ　Ｌ」穴７Ｒｆｆ　Ａ７．出
願人代丼人 弁理　Ｊ：　　欠　　１″１　　　知　　之（ｆｌ、　
ｌ＋・１２′１つ １７７−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱間圧延されたレールまたは熱間圧延後頭γｆ１（かｙ
   入れを施したレールの、レー／し締結部の上首部または
   レール継目穴近傍の腹部あるし・はこれらθ）両方を、
   Ａ、変態点を越え１３００℃ｊリー冒）　ｒｏｌｌ！、
   　Ｉ蕉に１７１１熱後、圧縮空気あるいは圧縮含水り）
   −気によって、＜−ライト変態が終了するまで冷ノ：ｌ
   Ｉ　Ｌ、イーｔノ）後１．ｉつ速冷却することを特徴と
   する耐波端特性σ）優ｈｌこレールの製造法。