RU2107740C1 - Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью и способ его производства - Google Patents

Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью и способ его производства Download PDF

Info

Publication number
RU2107740C1
RU2107740C1 RU95120399A RU95120399A RU2107740C1 RU 2107740 C1 RU2107740 C1 RU 2107740C1 RU 95120399 A RU95120399 A RU 95120399A RU 95120399 A RU95120399 A RU 95120399A RU 2107740 C1 RU2107740 C1 RU 2107740C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
steel
carbon
impact strength
pearlite
Prior art date
Application number
RU95120399A
Other languages
English (en)
Other versions
RU95120399A (ru
Inventor
Утино Коуити
Куроки Тосия
Уеда Масахару
Original Assignee
Ниппон Стил Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27333245&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2107740(C1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from JP05320098A external-priority patent/JP3113137B2/ja
Priority claimed from JP6244441A external-priority patent/JPH08109440A/ja
Priority claimed from JP06244440A external-priority patent/JP3081116B2/ja
Application filed by Ниппон Стил Корпорейшн filed Critical Ниппон Стил Корпорейшн
Publication of RU95120399A publication Critical patent/RU95120399A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2107740C1 publication Critical patent/RU2107740C1/ru

Links

Images

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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • 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
    • C21D2211/009—Pearlite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Изобретение относится к рельсам высокой прочности из высокоуглеродистых перлитных сталей, имеющих высокую прочность и износостойкость, предназначенных для железнодорожных рельсов и промышленных агрегатов и способам их производства. Рельсы из перлитной стали, имеющие высокую прочность, износостойкость, пластичность и ударную вязкость, изготовляют путем осуществления специальной прокатки для образования тонкозернистых перлитных блоков в стали, содержащей от 0,60 до 1,20% углерода, от 0,10 до 1 - 20% кремния, от 0,40 до 1,50% марганца и один или более элементов, выбранных из группы, включающей хром, молибден, ванадий, ниобий и кобальт, посредством чего придаются высокая износостойкость и удлинение не менее 12% и ударная вязкость не ниже 25 Дж/см2. Высокоуглеродистые рельсы, имеющие высокую износостойкость, пластичность и ударную вязкость, гарантируют безопасность железнодорожной службы в холодных районах. 4 с. и 4 з. п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к рельсам высокой прочности из высокоуглеродистых перлитных сталей, имеющих высокую прочность и износостойкость, предназначенных для железнодорожных рельсов и промышленных агрегатов и способам их производства.
Используемые в различных строительных и конструкционных применениях высокопрочные износостойкие высокоуглеродистые стали с перлитными структурами в случае использования их для железнодорожных рельсов должны выдерживать большие осевые нагрузки, благодаря чем увеличивается вес железнодорожных вагонов, причем эти рельсы предназначены для более быстрой транспортировки.
Известно множество технологий производства рельсов с высокими эксплуатационными характеристиками. В японской заявке N 55-2768 (1980) описан способ производства твердых рельсов путем охлаждения нагретой стали, имеющей специальный состав, который обеспечивает создание или образование перлитной структуры от приблизительно точки Ac3 до температур от 450oC до 600oC, и вследствие этого в результате изотермического превращения образуется тонкая перлитная структура. В японской заявке N 58-221229 (1983) описывается способ термообработки для изготовления рельсов с улучшенной износостойкостью, который обеспечивает создание тонкой перлитной структуры путем охлаждения нагретого рельса, содержащего от 0,65 до 0,85% углерода и от 0,5 до 2,5% марганца, в результате которого образуются мелкие перлиты в рельсе или его головке. В японской заявке N 59-133322 (1984) описывается способ термообработки для изготовления рельсов с тонкой перлитной структурой, имеющую твердость по Виккерсу Hv >350 и проходящую на глубину приблизительно 10 мм от поверхности головки рельса путем погружения в ванну расплава соли с заданной температурой и нагревания до температуры выше точки Ar3 прокатанного рельса, имеющего специальный состав, образующий стабильную перлитную структуру.
Хотя рельсы из перлитной стали с желаемыми прочностью и износостойкостью можно легко изготавливать путем добавления соответствующих легирующих элементов, их ударная вязкость намного ниже, чем у сталей, имеющих по существу ферритную структуру. В опытах, проведенных на опытных образцах Charpy с V-надрезом N 3 согласно JIS, при нормальных температурах, например, рельсы из эвтектоидных углеродистых сталей с перлитной структурой имели ударную вязкость приблизительно от 10 до 20 Дж/см2, а из сталей, содержащих углерод выше точки эвтектоидной температуры, показали ударную вязкость приблизительно 10 Дж/см2. Образцы испытаний на растяжение N 4 согласно JIS показали удлинение менее чем 10%. Когда стали, имеющие такую низкую ударную вязкость, используются в конструкционных применениях, подвергающихся повторяющимся нагрузкам и вибрации, тонкие первоначальные дефекты и усталостные трещины могут привести к хрупкому разрушению при низких напряжениях.
Обычно ударную вязкость стали улучшают путем измельчения зерна структуры металла или, более конкретно, путем измельчения аустенитных зерен или внутризеренного излома. Измельчение аустенитных зерен осуществляется путем применения низкотемпературного нагрева в процессе или после прокатки или путем регулируемой прокатки и термообработки, как описано в японской заявке N 63-277721 (1988). При производстве рельсов низкотемпературный нагрев в процессе прокатки, регулируемая прокатка при низких температурах и прокатка с большим обжатием, однако, не применяются из-за ограничений фасонирования и формуемости. Поэтому даже сегодня ударную вязкость улучшают путем обычной известной термообработки при низких температурах. До сих пор этот процесс включает несколько проблем, как, например, дороговизна и низкая производительность, которые необходимо попытаться решить, чтобы сделать их настолько эффективными, насколько эффективны более поздние технологии, обеспечивающие большую экономию энергии и труда и более высокую продуктивность.
Задачей изобретения является повышение вышеупомянутых проблем. В частности, задачей изобретения является создание рельсов с улучшенной износостойкостью, ковкостью и ударной вязкостью и способов изготовления таких рельсов путем устранения проблем известных способов регулируемой прокатки, зависящих от низких температур и сильного обжатия, и использования нового способа регулируемой прокатки для регулирования размера зрена перлита в эвтектоидных сталях или углеродистых сталях выше точки эвтектоидной температуры.
В результате множества экспериментов на составах и способах изготовления тонкозернистых перлитных сталей с улучшенной ударной вязкостью было установлено следующее. Обычно рельсы должны иметь высокую износостойкость в головке и высокое сопротивление усталости при изгибе в подошве. Рельсы с хорошей износостойкостью, ковкостью или пластичностью и ударной вязкостью могут быть получены путем обеспечения эвтектоидного или заэвтектоидного содержания углерода в головке и подошве рельса и регулирования размера тонкозернистых перлитных блоков. При прокатке в аустенитном состоянии высокоуглеродистые стали рекристаллизуются сразу же или немедленно, даже после прокатки при относительно низких температурах и малых обжатиях. Одинакового размера тонкозернистые аустенитные зерна, которые образуют тонкозернистую перлитную структуру, могут быть получены путем применения непрерывной прокатки с малым обжатием и более близко расположенными проходами прокатки, чем для ранее описанных сталей.
Здесь перлитные блоки составляют совокупность перлитных колоний с одинаковой ориентацией кристаллов и пластинок, как показано на чертеже. Пластинки являются слоистой структурой, содержащей слои феррита и цементита. При разрушении каждое перлитное зерно разрывается в перлитные блоки.
Из вышеупомянутых изысканий изобретение предусматривает рельсы из углеродистой стали или низколегированных сталей, имеющих высокую ударную вязкость, высокую износостойкость и перлитные структуры, содержащие от 0,60 до 1,20% углерода, от 0,10 до 1,20% кремния, от 0,40 до 1,50% марганца и, если необходимо, один или более из следующих элементов, от 0,05 до 2,00% хрома, от 0,01 до 0,30% молибдена, от 0,02 до 0,10% ванадия, от 0,002 до 0,01% ниобия и от 0,1 до 2,0% кобальта по весу, остальное железо и незначительные примеси, при этом диаметр зерна перлитных блоков составляет в среднем от 20 до 50 мкм, в части, до по крайней мере 20 мм от верхней поверхности подошвы рельса, и в части до не менее 15 мм от поверхности подошвы рельса, и от 35 до 100 мкм и в других частях, удлинение составляет не менее 10% и значение ударной вязкости (по Чарпи - V notch Charpy impact value) не менее 15 Дж/см2 в той части, где средний диаметр зерна перлитных блоков составляет от 20 до 50 мкм.
Способ изготовления рельсов с высокой ударной вязкостью с перлитными структурами путем улучшения механических свойств, в частности, пластичности и ударной вязкости, посредством регулирования размера перлитных блоков, которое достигается за счет проведения трех или более проходов непрерывной чистовой прокатки с интервалом между проходами не более 10 с для получистых рельсов с черновым обжатием заготовок из углеродистых и низколегированных сталей вышеупомянутого состава, когда температура их поверхности поддерживается от 850 до 1000oC, при редуцировании площади от 5 до 30% за проход, с последующим обеспечением охлаждения прокатанных начисто рельсов самопроизвольно или от температуры выше 700oC до температуры от 700 до 500oC со скоростью от 2 до 15oC в 1 с.
В частности, углеродистые и низколегированные стали, содержащие от 0,60 до 0,85 мас.% углерода, показали более высокую ударную вязкость при удлинении 12% и более и значение ударной вязкости по Charpy (Vnotch Charpy impact value) 25 Дж/см2 в той части, где диаметр зерна перлитных блоков составлял в среднем от 20 до 50 мкм, тогда как углеродистые и низколегированные стали, содержащие от 0,85 до 1,20 мас.% углерода, показали более высокую износостойкость.
На чертеже схематически изображено кристаллическое зерно перлита.
Описание предпочтительных вариантов
Сначала рассматриваются причины ограничения вышеописанного состава стали.
Углерод. Углерод придает стали износостойкость за счет создания перлитных структур. Обычно рельсовые стали содержат от 0,60 до 0,85% углерода для того, чтобы обеспечить высокую ударную вязкость. Иногда у границ аустенитного зерна образуется заэвтектоидный феррит. Для улучшения износостойкости и замедления инициирования усталостного разрушения в рельсах предпочтительнее, чтобы рельсовые стали содержали 0,85% и более углерода. Количество заэвтектоидного цементита у границ аустенитного зерна увеличивается с увеличением содержания углерода. Когда содержание углерода превышает 1,2%, ухудшение (снижение) пластичности и ударной вязкости становится нерегулируемым даже посредством измельчения зерна перлитных структур, которое будет описано ниже. Следовательно, содержание углерода ограничивается диапазоном от 0,60 до 1,20%.
Кремний. Содержание кремния, который упрочняет феррит в перлитных структурах, составляет 0,1% и выше. Однако содержание кремния, превышающее 1,20%, придает стали хрупкость за счет образования мартенситных структур. Следовательно, содержание кремния ограничивается диапазоном от 0,10 до 1,20%.
Марганец. Марганец не только упрочняет перлитные структуры, но также подавляет образование заэвтектоидного цементита за счет снижения температуры перлитного превращения. Содержание марганца ниже 0,40% не дает желаемого эффекта. С другой стороны, содержание марганца, превышающее 1,50%, придает стали хрупкость за счет образования мартенситных структур. Поэтому содержание марганца ограничивается диапазоном от 0,40 до 1,50%.
Хром. Хром увеличивает температуру перлитного превращения и как следствие уменьшает размер зерна перлитных структур и подавляет образование заэвтектоидного цементита. Поэтому хром добавляют избирательно при необходимости. Хотя содержание хрома менее 0,05% не дает удовлетворительных результатов, хром, когда его содержание превышает 2,0%, придает стали хрупкость за счет образования мартенситных структур. Таким образом, содержание хрома ограничивается диапазоном от 0,05 до 2,00%.
Молибден и ниобий. Молибден и ниобий, которые упрочняют перлит, добавляются селективно, когда это необходимо. Содержание молибдена ниже 0,01% и ниобия ниже 0,002% не дает желаемого эффекта. С другой стороны, содержание молибдена выше 0,30% и ниобия выше 0,01% подавляет рекристаллизацию аустенитных зерен в процессе прокатки, которая является предпочтительной для измельчения зерна металлических структур, образуя удлиненные крупные аустенитные зерна и придавая хрупкость перлитным сталям. Поэтому содержание молибдена и ниобия ограничивается интервалами от 0,01 до 0,3% и от 0,002 до 0,01% соответственно.
Ванадий и кобальт. Ванадий и кобальт упрочняют перлитные структуры и поэтому добавляются селективно в интервалах от 0,02% до 0,01% и от 0,10% до 2,0%. Добавка ниже нижних пределов не создает достаточно упрочняющих эффектов, тогда как добавка, превышающая верхние пределы, создает чрезмерный упрочняющий эффект.
Изобретение основано на эвтектоидных и заэвтектоидных сталях, в которых аустенит проявляет свойства рекристаллизации, характерные для высокоуглеродистых сталей. Любые описанные выше легирующие элементы могут при необходимости добавляться до тех пор, пока металлическая структура остается перлитной.
Область, в которой размер зерна перлитных блоков в среднем составляет от 20 до 50 мкм, ограничена 20 мм от поверхности головки рельса и 15 мм от поверхности подошвы рельса по следующей причине. Повреждения, вызванные контактом головки рельса с колесами идущих поездов, ограничены 20 мм от поверхности головки рельса, тогда как повреждения, вызванные растягивающим напряжением, возникающими у подошвы рельса, ограничены 15 мм от ее поверхности.
Средний размер зерна перлитных блоков в головке рельса и в подошве находиться в пределах от 20 до 50 мкм, поскольку зерна мельче, чем 20 мкм, не обеспечивают достаточно высокой прочности для получения необходимой для рельсов износостойкости, тогда как размер зерна крупнее, чем 50 мкм, приводит к ухудшению пластичности и ударной вязкости.
Средний размер зерна перлитных блоков в других частях рельса, не в головке и не в подошве, находится в пределах от 35 до 100 мкм, поскольку зерна мельче, чем 35 мкм, не обеспечивают необходимую для рельсов прочность, тогда как размер зерен крупнее, чем 100 мкм, ухудшает пластичность и ударную вязкость рельса.
Причиной, по которой удлинение и значение ударной вязкости по Charpy (V notch Charpy impact value) участков рельса, в которых размер зерна перлитных блоков составляет в среднем от 20 до 50 мкм, ограничены не менее чем 10% и не ниже чем 15 Дж/см2, является следующее: рельсы с удлинением более 10% и ударной вязкостью по Charpy (V notch Charpy impact value) менее 15 Дж/см2 не могут перекрыть продольные деформации и удары и толчки, оказываемые поездами, проходящими по ним, при этом через достаточно продолжительные периоды времени могут образовываться трещины. Для рельсовых сталей, содержащих от 0,60 до 0,85 мас. %, углерода, удлинение и ударная вязкость по Charpy (V notch Charpy impact value) могут быть увеличены до 12% или выше и 25 Дж/см2 или выше, в результате чего обеспечивается более высокая ударная вязкость, чем для известных рельсов.
Ниже описывается способ изготовления рельсов, имеющих вышеуказанные составы и характеристики.
Заготовки углеродистых сталей, отлитые из жидкой стали, полученной в обычной плавильной печи, разлитые посредством непрерывной разливки или путем разливки в слитки или заготовки из низколегированных сталей, содержащие небольшие количества хрома, молибдена, ванадия, ниобия, кобальта и других увеличивающих прочность и вязкость элементов, нагревают до 1050oC или выше, осуществляют черновое обжатие в рельсообразные получистые изделия и затем осуществляют непрерывную чистовую прокатку в рельсы. Хотя это специально не ограничивается, предпочтительнее, чтобы температура, при которой заканчивается обжимная прокатка, была не ниже, чем 1000oC, для обеспечения хорошей формуемости. Непрерывная чистовая прокатка, которая заканчивается обжатием в рельс конечной формы и размера, начинается при температуре, при которой заканчивается обжимная прокатка, с редуцированием поперечного сечения на 5 - 30% за проход причем температура поверхности рельса поддерживается от 850 до 1000oC.
Непрерывная чистовая прокатка при вышеупомянутых условиях необходима для создания аустенитных структур с мелкими тонкими зернами одинакового размера, что является существенным для создания тонкозернистых перлитных структур. Вследствие более высокого содержания углерода (1) тонкозернистые аустенитные структуры могут легко рекристаллизоваться при более низких температурах и более низком редуцировании, (2) рекристаллизация будет быстро происходить после прокатки и (3) рекристаллизация повторяется каждый раз, когда проводят прокатку, даже если величина редуцирования или обжатия мала, подавляя таким образом рост зерна в аустенитных структурах.
Так как рост перлита начинается от границ аустенитного зерна, аустенитные зерна должны быть измельчены для того, чтобы уменьшить размер перлитных блоков. Аустенитные зерна уменьшают путем горячей обработки сталей в области аустенитной температуры. Так как аустенитныне зерна рекристаллизуются каждый раз, когда повторяют горячую обработку (прокатку в горячем состоянии), измельчение зерна обеспечивается посредством повторения горячей обработки или увеличением скорости обжатия. С другой стороны, время прокатки должно быть уменьшено, так как рост аустенитных зерен начинается вскоре после прокатывания.
Температура рельсов, полученных в результате этой непрерывной чистовой прокатки согласно изобретению, находится в диапазоне от 850 до 1000oC. Если конечная температура ниже, чем 850oC, аустенитные металлические структуры остаются нерекристаллизовавшимися, при этом предотвращается образование тонкозернистых перлитных металлических структур. Чистовая прокатка при температуре выше 1000oC вызывает рост аустенитных зерен, а затем образование крупнозернистых аустенитных металлических структур во время последующего перлитного превращения, в результате чего образование тонких одинакового размера перлитных зерен также исключается.
Обжатие или редуцирование от 5 до 30% за проход обеспечивает создание тонкозернистых аустенитных металлических структур. Обжатие или редуцирование менее 5% не обеспечивает достаточно большого механического упрочнения для того, чтобы вызвать рекристаллизацию аустенитных металлических структур. Обжатие или редуцирование более 30%, наоборот, создает трудности при обработке фасонного профиля рельса. Для способствования созданию тонкозернистых аустенитных металлических структур с обжатием или редуцированием не более 30% прокатка должна осуществляться в три или более прохода или пропуска для того, чтобы подавить рекристаллизацию и рост зерен аустенитных металлических структур. Между отдельными пропусками в операции прокатки аустенитные металлические структуры растут с образованием более крупных зерен, что ухудшает прочность, ударную вязкость и другие свойства, необходимые для рельсов, поскольку в них сохраняется тепло. Соответственно в изобретении уменьшен промежуток времени или интервал между отдельными пропусками до не более чем 10 с. Непрерывная чистовая прокатка, включающая пропуски через короткие интервалы, проводится для получения тонкозернистых аустенитных металлических структур, которые в конечном счете приводят к образованию тонкозернистых перлитных металлических структур. Интервал между пропусками обычной прокатки в реверсивном прокатном стане составляет приблизительно от 20 до 25 с. Этот интервал достаточно продолжителен для того, чтобы размер зерна аустенитных металлических структур мог вырасти до такой величины что становятся возможными уменьшение деформаций, рекристаллизация и рост зерна. При этом воздействие вызванной прокаткой рекристаллизации на измельчение зерна будет настолько значительным, что получение рельсовой стали, имеющей тонкозернистые перлитные блоки, становится невозможным. Это является той причиной, по которой интервалы между пропусками должны быть сведены к минимуму. Вследствие этого рельсам, обработанным начисто до необходимой формы и размера при вышеописанных условиях прокатки и остающимся все еще горячими, дают возможность охладиться естественным путем в воздухе до более низких температур. Когда требуется большая прочность, рельсы после непрерывной чистовой прокатки охлаждают до температуры выше 700oC, при котором происходит вызванное превращением упрочнение, до температуры в интервале от 700 до 500oC, в котором скорость охлаждения стали оказывает влияние на превращение в ней, со скоростью 2 - 15oC/с. Скорость охлаждения менее 2oC/с не обеспечивает необходимого упрочнения, поскольку полученное упрочнение, вызванное превращением, является аналогичным тому упрочнению, которое получают в результате охлаждения естественным путем на воздухе. Скорость охлаждения, большая чем 2oC/с, с другой стороны, обеспечивает образование бейнита, мартенсита и других структур, которые ухудшают в значительной степени ударную вязкость и вследствие этого приводит к изготовлению хрупких рельсов.
Из вышеописанного очевидно, что способ изготовления согласно изобретению позволяет придать более высокую ударную вязкость рельсам посредством образования или создания тонкозернистых перлитных металлических структур.
В табл.1 показаны химические составы испытательных образцов с перлитной металлической структурой. В табл. 2 представлены условия нагрева и чистовой прокатки, проводимой для сталей, составы которых приведены в табл.1, согласно способу по изобретению и известному способу, испытания которого приведены для сравнения. В табл.3 представлены условия охлаждения после прокатки.
В табл.4, где А.С. - воздушное охлаждение, указаны механические свойства рельсов, изготовленных согласно способу по изобретению и известному способу, испытания которых проведены для сравнения путем сочетания составов сталей и условий прокатки и охлаждения, приведенных в табл.1 - 3.
Рельсы, изготовленные согласно способу по изобретению, показали значительные более высокие пластичность и ударную вязкость (2UE + 20oC), чем изготовление известным способом, при этом прочность изменялась с изменением составов и условий охлаждения.
Как становится очевидным из вышеописанного, рельсы, изготовленные посредством способа согласно изобретению при особых условиях чистовой прокатки и охлаждения, имеют тонкозернистую перлитную структуру, которая придает высокую износостойкость и превосходные пластичность и ударную вязкость. Рельсы, изготовленные таким образом согласно изобретению, достаточно прочны для того, чтобы выдержать увеличенную нагрузку и скорость современной железнодорожной службы.

Claims (8)

1. Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью, содержащей углерод, кремний, марганец, железо, незначительные примеси, выполненный в виде подошвы, шейки и головки, отличающийся тем, что рельс изготовлен из стали при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,60 - 1,20
Кремний - 0,10 - 1,20
Марганец - 0,40 - 1,50
Железо и незначительные примеси - Остальное
структура состоит из перлитных блоков с диаметром зерна, составляющим в среднем от 20 до 50 мкм в части рельса, находящейся на расстоянии в пределах по крайней мере 20 мм от верхней поверхности головки рельса и в части рельса, находящейся на расстоянии в пределах по крайней мере 15 мм от поверхности подошвы и с диаметром зерна от 35 до 100 мкм в остальных частях рельса, при этом часть рельса с диаметром зерна перлитных блоков, составляющим в среднем от 20 до 50 мкм, имеет удлинение не менее 10% и ударную вязкость по Charpy не менее 15 Дж/см2.
2. Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью, содержащей углерод, кремний, марганец, железо, незначительные примеси, выполненный в виде подошвы, шейки и головки, отличающийся тем, что рельс изготовлен из стали при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,60 - 1,20
Кремний - 0,10 - 1,20
Марганец - 0,40 - 1,50
Один или более элементов, выбранных из группы:
Хром - 0,05 - 2,00
Молибден - 0,01 - 0,30
Ванадий - 0,02 - 0,10
Ниобий - 0,002 - 0,01
Кобальт - 0,1 - 2,0
Железо и незначительные примеси - Остальное
структура состоит из перлитных блоков с диаметром зерна, составляющим в среднем от 20 до 50 мкм, в части рельса, находящейся на расстоянии в пределах по крайней мере 20 мм от верхней поверхности головки рельса, и в части рельса, находящейся на расстоянии по крайней мере 15 мм от поверхности подошвы рельса, и с диаметром зерна от 35 до 100 мкм в остальных частях рельса, при этом часть рельса с диаметром зерна перлитных блоков, составляющим в среднем от 20 до 50 мкм, имеет удлинение 10 % и ударную вязкость по Charpy не менее 15 Дж/см2.
3. Рельс по п.1 или 2, отличающийся тем, что рельс изготовлен из стали, в которой содержание углерода ограничено интервалом от 0,85 до 1,20 мас.%.
4. Рельс по п.1 или 2, отличающийся тем, что рельс изготовлен из стали, в которой содержание углерода ограничено интервалом от 0,60 до 0,85 мас.%, а часть рельса с диаметром зерна перлитных блоков, составляющим в среднем от 20 до 50 мкм, имеет удлинение не менее 12% и ударную вязкость по Charpy не менее 25 Дж/см2.
5. Способ изготовления рельса из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью, включающий получение заготовки из углеродистой или низколегированной стали, черновую прокатку, непрерывную чистовую прокатку и охлаждение, отличающийся тем, что заготовку получают из стали при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,60 - 1,20
Кремний - 0,10 - 1,20
Марганец - 0,40 - 1,50
один или более элементов, выбранных из группы:
Хром - 0,05 - 2,00
Молибден - 0,01 - 0,30
Ванадий - 0,02 - 0,10
Ниобий - 0,002 - 0,01
Кобальт - 0,1 - 2,0
Железо и незначительные примеси - Остальное
чистовую прокатку ведут при поддержании температуры поверхности заготовки в интервале от 850 до 1000oС путем трех или более пропусков с коэффициентом обжатия от 5 до 30% за пропуск и интервалом времени между пропусками не более 10 с, и охлаждение на воздухе с регулированием размера зерна перлитных блоков структуры и механических свойств рельса.
6. Способ изготовления рельса из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью, включающий получение заготовки из углеродистой или низколегированной стали, черновую прокатку, непрерывную чистовую прокатку и охлаждение, отличающийся тем, что заготовку получают из стали при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,60 - 1,20
Кремний - 0,10 - 1,20
Марганец - 0,40 - 1,50
один или более элементов, выбранных из группы:
Хром - 0,05 - 2,00
Молибден - 0,01 - 0,30
Ванадий - 0,02 - 0,10
Ниобий - 0,002 - 0,1
Кобальт - 0,1 - 2,0
Железо и незначительные примеси - Остальное
чистовую прокатку ведут при поддержании температуры поверхности заготовки в интервале от 850 до 1000oС путем трех или более пропусков с коэффициентом обжатия от 5 до 30% за пропуск и интервалом времени между пропусками не более 10 с, а охлаждение рельса от температуры 700oС и выше до температуры в интервале от 700 до 500oС ведут со скоростью от 2 до 15oС в 1 с с регулированием размера зерна перлитных блоков и механических свойств рельса.
7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что при изготовлении рельса с высокой износостойкостью заготовку получают из стали, в которой содержание углерода ограничено интервалом от 0,85 до 1,20 мас.%.
8. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что при изготовлении рельса с высокой ударной вязкостью получают заготовку из стали, в которой содержание углерода ограничено интервалом от 0,60 до 0,85 мас.%.
Приоритет по пунктам:
20.12.93 - по пп.5 - 8;
07.10.94 - по пп.1 - 3;
07.10.94 - по пп.1, 2 и 4.
RU95120399A 1993-12-20 1994-12-19 Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью и способ его производства RU2107740C1 (ru)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05320098A JP3113137B2 (ja) 1993-12-20 1993-12-20 パーライト金属組織を呈した高靭性レールの製造法
JP5-320098 1993-12-20
JP6244441A JPH08109440A (ja) 1994-10-07 1994-10-07 パーライト金属組織を呈した高靭性レール
JP6-244440 1994-10-07
JP6-244441 1994-10-07
JP06244440A JP3081116B2 (ja) 1994-10-07 1994-10-07 パーライト金属組織を呈した高耐摩耗レール
PCT/JP1994/002137 WO1995017532A1 (fr) 1993-12-20 1994-12-19 Rail a resistance elevee a l'abrasion et a haute tenacite possedant une structure metallographique perlitique et procede de production dudit rail

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95120399A RU95120399A (ru) 1997-08-20
RU2107740C1 true RU2107740C1 (ru) 1998-03-27

Family

ID=27333245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95120399A RU2107740C1 (ru) 1993-12-20 1994-12-19 Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью и способ его производства

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5658400A (ru)
EP (1) EP0685566B2 (ru)
KR (1) KR100186793B1 (ru)
CN (1) CN1041443C (ru)
AT (1) ATE201054T1 (ru)
AU (1) AU680976B2 (ru)
BR (1) BR9406250A (ru)
CA (1) CA2154779C (ru)
DE (1) DE69427189T3 (ru)
RU (1) RU2107740C1 (ru)
WO (1) WO1995017532A1 (ru)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470080C1 (ru) * 2009-03-27 2012-12-20 Ниппон Стил Корпорейшн Устройство и способ охлаждения зоны сварки рельса
US8361246B2 (en) 2009-08-18 2013-01-29 Nippon Steel Corporation Pearlite rail
US8469284B2 (en) 2009-02-18 2013-06-25 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Pearlitic rail with excellent wear resistance and toughness
RU2488643C1 (ru) * 2009-06-26 2013-07-27 Ниппон Стил Корпорейшн Рельс из высокоуглеродистой перлитной стали с отличной пластичностью и способ его получения
RU2519180C1 (ru) * 2010-06-07 2014-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Стальной рельс и способ его изготовления
RU2601847C1 (ru) * 2015-07-02 2016-11-10 Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат", ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК" Способ изготовления рельсов низкотемпературной надежности
RU2666811C1 (ru) * 2015-01-23 2018-09-12 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Рельс
RU2683403C2 (ru) * 2012-11-15 2019-03-28 Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло С.Л. Способ изготовления высокопрочных стальных крановых рельсов
RU2704755C2 (ru) * 2010-11-18 2019-10-30 Ниппон Стил Корпорейшн Сталь для колеса

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3556968B2 (ja) * 1994-06-16 2004-08-25 新日本製鐵株式会社 高炭素系高寿命軸受鋼
USRE42668E1 (en) 1994-11-15 2011-09-06 Nippon Steel Corporation Pearlitic steel rail having excellent wear resistance and method of producing the same
AU698773B2 (en) * 1995-03-14 1998-11-05 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Rail having high wear resistance and high internal damage resistance, and its production method
DE19710333A1 (de) * 1997-03-13 1998-09-17 Univ Dresden Tech Wälzlagerstahl mit einer verzögert einsetzenden Rekristallisation des Austenits
DE60038092T2 (de) * 1999-12-16 2009-02-19 Nsk Ltd. Rollenträger für Rad und Herstellungsverfahren
US6783610B2 (en) * 2001-03-05 2004-08-31 Amsted Industries Incorporated Railway wheel alloy
CA2749503C (en) 2002-04-05 2014-10-14 Nippon Steel Corporation Pearlitic steel rail excellent in wear resistance and ductility and method for producing the same
US7288159B2 (en) 2002-04-10 2007-10-30 Cf&I Steel, L.P. High impact and wear resistant steel
US7217329B2 (en) * 2002-08-26 2007-05-15 Cf&I Steel Carbon-titanium steel rail
JP4469248B2 (ja) * 2004-03-09 2010-05-26 新日本製鐵株式会社 耐摩耗性および延性に優れた高炭素鋼レールの製造方法
CN101405418B (zh) * 2006-03-15 2012-07-11 株式会社神户制钢所 断裂分离性优异的断裂分离型连杆用轧制材，断裂分离性优异的断裂分离型连杆用热锻零件及断裂分离型连杆
US8404178B2 (en) * 2006-03-16 2013-03-26 Jfe Steel Corporation High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties
JP5145795B2 (ja) * 2006-07-24 2013-02-20 新日鐵住金株式会社 耐摩耗性および延性に優れたパーライト系レールの製造方法
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
WO2010050238A1 (ja) * 2008-10-31 2010-05-06 新日本製鐵株式会社 耐摩耗性および靭性に優れたパーライト系レール
ITLI20090004A1 (it) * 2009-05-21 2010-11-22 Lucchini S P A Rotaie altoresistenziali a morfologia perlitica coloniale con elevato rapporto tenacita'-resistenza a rottura ed omogeneita' di proprieta' meccaniche e tecnologiche e relativo processo di fabbricazione.
US8241442B2 (en) * 2009-12-14 2012-08-14 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. Method of making a hypereutectoid, head-hardened steel rail
KR101230126B1 (ko) * 2009-12-29 2013-02-05 주식회사 포스코 에지크랙을 저감하기 위한 페라이트계 스테인리스강의 열간압연재 제조방법
CN102363865A (zh) * 2011-10-27 2012-02-29 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种高强度高硬度钢轨专用钢材
CN102534387A (zh) * 2011-12-12 2012-07-04 中国铁道科学研究院金属及化学研究所 1500MPa级高强韧性贝氏体/马氏体钢轨及其制造方法
WO2013187470A1 (ja) * 2012-06-14 2013-12-19 新日鐵住金株式会社 レール
US10604819B2 (en) 2012-11-15 2020-03-31 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. Method of making high strength steel crane rail
US9906535B2 (en) 2013-09-10 2018-02-27 Arthur P. GOLDBERG Methods for rapid enrollment of users of a secure, shared computer system via social networking among people on a selective list
CN106103772B (zh) 2014-03-24 2018-05-22 杰富意钢铁株式会社 钢轨及其制造方法
US9670570B2 (en) 2014-04-17 2017-06-06 Evraz Inc. Na Canada High carbon steel rail with enhanced ductility
CN104032222B (zh) 2014-06-24 2016-04-06 燕山大学 纳米珠光体钢轨的制备方法
CN104087836B (zh) * 2014-08-06 2016-06-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钒铬微合金化超细珠光体钢轨
EP3184654B1 (en) * 2014-08-20 2019-10-30 JFE Steel Corporation Manufacturing method of a head hardened rail
CN104372255B (zh) * 2014-10-14 2016-08-17 山东钢铁股份有限公司 一种抗冲击高耐磨钢球用钢及其制备方法
CN105018705B (zh) 2015-08-11 2017-12-15 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种过共析钢轨及其制备方法
CN107675084B (zh) * 2017-10-10 2019-05-10 攀钢集团研究院有限公司 高碳高强韧性珠光体钢轨及其制造方法
CN111918980A (zh) 2018-03-30 2020-11-10 杰富意钢铁株式会社 导轨及其制造方法
WO2019189688A1 (ja) 2018-03-30 2019-10-03 Ｊｆｅスチール株式会社 レールおよびその製造方法
CN113195754B (zh) * 2018-12-20 2023-10-20 安赛乐米塔尔公司 制造具有高强度底座的t型轨的方法
US20230250505A1 (en) * 2019-10-11 2023-08-10 Jfe Steel Corporation Rail and method for producing the same
CN112159940A (zh) * 2020-10-27 2021-01-01 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 大过冷度深硬化层道岔钢轨及其制备方法
CN114763590B (zh) * 2021-01-11 2023-03-14 宝山钢铁股份有限公司 一种高均匀延伸率的耐磨钢及其制造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1342582A (en) * 1970-03-20 1974-01-03 British Steel Corp Rail steel
FR2109121A5 (ru) * 1970-10-02 1972-05-26 Wendel Sidelor
JPS512616A (ja) * 1974-06-25 1976-01-10 Nippon Steel Corp Chodaikajuyonetsushorireeru
JPS5818966B2 (ja) * 1978-06-23 1983-04-15 日本鋼管株式会社 レ−ルの製造方法
CH648600A5 (de) * 1981-03-13 1985-03-29 Schweizerische Lokomotiv Gegenstaende mit erhoehter bestaendigkeit gegen oberflaechenbeschaedigung durch abroll- und/oder reibungsvorgaenge.
JPS57198216A (en) * 1981-05-27 1982-12-04 Nippon Kokan Kk <Nkk> Manufacture of high-strength rail
GB2118579A (en) * 1982-01-29 1983-11-02 British Steel Corp Heat treatment of rails
AT375402B (de) * 1982-03-09 1984-08-10 Voest Alpine Ag Verfahren zum waermebehandeln von schienen
US4486248A (en) * 1982-08-05 1984-12-04 The Algoma Steel Corporation Limited Method for the production of improved railway rails by accelerated cooling in line with the production rolling mill
JPS59133322A (ja) * 1983-01-21 1984-07-31 Nippon Steel Corp レ−ルの熱処理方法
DE3446794C1 (de) * 1984-12-21 1986-01-02 BWG Butzbacher Weichenbau GmbH, 6308 Butzbach Verfahren zur Waermebehandlung perlitischer Schienenstaehle
JPS6299438A (ja) * 1985-10-24 1987-05-08 Nippon Kokan Kk <Nkk> 不安定破壊伝播停止能力を有する耐摩耗性高性能レ−ル
JPS62127453A (ja) * 1985-11-26 1987-06-09 Nippon Kokan Kk <Nkk> 延性及び靭性に優れた高性能レールの製造方法
JPS63277721A (ja) * 1987-05-09 1988-11-15 Nkk Corp 高強度高靭性レ−ルの製造方法
US4895605A (en) * 1988-08-19 1990-01-23 Algoma Steel Corporation Method for the manufacture of hardened railroad rails
AU642279B2 (en) * 1990-07-30 1993-10-14 Burlington Northern Railroad Company High-strength, damage-resistant rail
DE4200545A1 (de) * 1992-01-11 1993-07-15 Butzbacher Weichenbau Gmbh Gleisteile sowie verfahren zur herstellung dieser

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8469284B2 (en) 2009-02-18 2013-06-25 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Pearlitic rail with excellent wear resistance and toughness
US8353443B2 (en) 2009-03-27 2013-01-15 Nippon Steel Corporation Device and method for cooling rail weld zone
RU2470080C1 (ru) * 2009-03-27 2012-12-20 Ниппон Стил Корпорейшн Устройство и способ охлаждения зоны сварки рельса
RU2488643C1 (ru) * 2009-06-26 2013-07-27 Ниппон Стил Корпорейшн Рельс из высокоуглеродистой перлитной стали с отличной пластичностью и способ его получения
US8747576B2 (en) 2009-06-26 2014-06-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Pearlite-based high carbon steel rail having excellent ductility and process for production thereof
RU2476617C1 (ru) * 2009-08-18 2013-02-27 Ниппон Стил Корпорейшн Перлитные рельсы
US8361246B2 (en) 2009-08-18 2013-01-29 Nippon Steel Corporation Pearlite rail
RU2519180C1 (ru) * 2010-06-07 2014-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Стальной рельс и способ его изготовления
US8980019B2 (en) 2010-06-07 2015-03-17 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Steel rail and method of manufacturing the same
RU2704755C2 (ru) * 2010-11-18 2019-10-30 Ниппон Стил Корпорейшн Сталь для колеса
RU2683403C2 (ru) * 2012-11-15 2019-03-28 Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло С.Л. Способ изготовления высокопрочных стальных крановых рельсов
RU2666811C1 (ru) * 2015-01-23 2018-09-12 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Рельс
US10494704B2 (en) 2015-01-23 2019-12-03 Nippon Steel Corporation Rail
RU2601847C1 (ru) * 2015-07-02 2016-11-10 Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат", ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК" Способ изготовления рельсов низкотемпературной надежности

Also Published As

Publication number Publication date
AU1201395A (en) 1995-07-10
DE69427189T2 (de) 2002-01-03
BR9406250A (pt) 1996-01-02
WO1995017532A1 (fr) 1995-06-29
US5658400A (en) 1997-08-19
KR100186793B1 (ko) 1999-04-01
DE69427189T3 (de) 2013-08-08
EP0685566A1 (en) 1995-12-06
CA2154779A1 (en) 1995-06-29
ATE201054T1 (de) 2001-05-15
CA2154779C (en) 1999-06-15
CN1118174A (zh) 1996-03-06
AU680976B2 (en) 1997-08-14
EP0685566B1 (en) 2001-05-09
DE69427189D1 (de) 2001-06-13
CN1041443C (zh) 1998-12-30
EP0685566A4 (en) 1996-03-27
EP0685566B2 (en) 2013-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2107740C1 (ru) Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью и способ его производства
KR102478025B1 (ko) 열간 압연 평탄형 강 제품 및 그 제조 방법
JP5331698B2 (ja) 冷間加工性に優れた高強度・高靭性のばね用鋼線材、その鋼線材の製造方法及びその鋼線材でばねを製造する方法
US4375995A (en) Method for manufacturing high strength rail of excellent weldability
US6551419B2 (en) Hot-rolled steel wire and rod for machine structural use and a method for producing the same
KR20120074798A (ko) 인장강도 1.5ＧＰａ급의 초고강도 강판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 강판
CN103562417A (zh) 制造极高强度马氏体钢的方法及如此获得的板材或部件
CN109385570B (zh) 一种高强钢板及其制造方法
US7217329B2 (en) Carbon-titanium steel rail
JP3081116B2 (ja) パーライト金属組織を呈した高耐摩耗レール
JP3113137B2 (ja) パーライト金属組織を呈した高靭性レールの製造法
CN113692456B (zh) 剪切加工性优异的超高强度钢板及其制造方法
CN109207851B (zh) 一种超高强钢板及其制造方法
KR20100001333A (ko) 신장 플랜지성과 용접성이 우수한 고강도 열연강판 및 그제조방법
JPS613842A (ja) 高強度レ−ルの製造法
KR102468051B1 (ko) 연성이 우수한 초고강도 강판 및 그 제조방법
CN111618108B (zh) 一种螺纹钢的热轧工艺
US20230265537A1 (en) Heat treated cold rolled steel sheet and a method of manufacturing thereof
KR20220074474A (ko) 소입성 및 연화저항성이 향상된 저탄소 보론강 선재 및 그 제조방법
KR20230016218A (ko) 열처리 냉연 강판 및 그 제조 방법
RU2629420C1 (ru) Способ производства высокопрочного проката повышенной хладостойкости
KR100431848B1 (ko) 저온조직이 없는 고실리콘 첨가 고탄소 선재의 제조방법
KR102209556B1 (ko) 구멍확장성이 우수한 강판, 부재 및 이들의 제조방법
KR20060072196A (ko) 인성이 우수한 고강도 라인파이프용 후물광폭 강판의 제조법
RU2699696C1 (ru) Способ производства хладостойкого листового проката повышенной прочности

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner