WO2011120517A1 - Ultrahigh strength and wear-resistant quasi-eutectoid rail steels - Google Patents
Ultrahigh strength and wear-resistant quasi-eutectoid rail steels Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011120517A1 WO2011120517A1 PCT/DE2011/075058 DE2011075058W WO2011120517A1 WO 2011120517 A1 WO2011120517 A1 WO 2011120517A1 DE 2011075058 W DE2011075058 W DE 2011075058W WO 2011120517 A1 WO2011120517 A1 WO 2011120517A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- mass
- rail steel
- rail
- mpa
- steel according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- 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
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- 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
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
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 Articles (AREA)
Abstract
The invention relates to quasi-pearlitic or slightly sub-pearlitic rail steel which contains the following alloy constituents: 0.85 to 1.3 % by mass of C; 0.50 to 3.00 % by mass of Al; 0.30 to 1.00 % by mass of Cr; 0.30 to 1.00 % by mass of Mn; 0.20 to 0.60 % by mass of Si; and also production-induced contaminants.
Description
RC/mw/se RC / mw / se
'Ultrahochfeste und verschleißresistente quasieutektoide Schienenstähle ' Die vorliegende Erfindung betrifft einen hochfesten und verschleißresistenten Schienenstahl, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie die Verwendung des Schienenstahls für Gleise und Weichen hoch beanspruchter Schienenstrecken, Hochgeschwindigkeitsstrecken, Schwerlaststrecken für den Gütertransport sowie für Kranbahnen von Brückenkränen, Portal- und Sonderkränen. The present invention relates to a high-strength and wear-resistant rail steel, a method for its production and the use of rail steel for tracks and points heavily used rail lines, high-speed lines, heavy load lines for freight transport and craneways of overhead cranes, gantry and special cranes.
Die Entwicklung von Schienenstählen begann nach der Einführung der gusseisernen Schiene in England im ausklingenden 18. bzw. zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Als Schienenform hat sich auf den meisten Gleisstrecken die sogenannte Vignol-Schiene durchgesetzt. Im Laufe der Jahrzehnte haben sich die Anforderungen an die verwendeten Stahlgüten in Abhängigkeit von den verwendeten Zugfahrzeugen etc. geändert. Auch wenn der Schienenverkehr im Verhältnis zur Transportleistung ein umweltfreundliches und energie-effizientes Landverkehrsmittel ist, ist man bestrebt, dessen Effizienz ständig zu steigern. So wurden sowohl die Transportlasten als auch die Geschwindigkeiten der Züge erhöht, wodurch auch die Belastung der Schienen deutlich anstieg. Für den Einsatz im Güterverkehr und auch auf Hochgeschwindigkeitsstrecken wird in der Regel ein Schienenstahl mit perlitischer Struktur verwendet, der sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit auszeichnet. Wegen der sich erhöhenden Transportlasten und der erhöhten Geschwindigkeiten bleibt es wichtig, die Verschleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Übermüdungserscheinungen aufgrund des Rollkontakts zu erhöhen. The development of rail steel began after the introduction of cast iron rail in England in the late 18th or early 19th century. As a rail form, the so-called Vignol rail has prevailed on most track sections. Over the decades, the requirements for the steel grades used have changed depending on the towing vehicles used, etc. Although rail transport is an environmentally friendly and energy-efficient means of transport in relation to transport performance, it is endeavoring to constantly increase its efficiency. Thus, both the transport loads and the speeds of the trains were increased, which also significantly increased the load on the rails. For use in freight transport and also on high-speed lines, a rail steel with pearlitic structure is generally used, which is characterized by a high wear resistance. Because of the increasing transport loads and the increased speeds, it remains important to increase the wear resistance and the resistance to fatigue due to the rolling contact.
Ausgangspunkt von neueren Entwicklungen quasieutektoider Schienenstähle waren bis in die frühen 80er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts Forschungsarbeiten, die die Festigkeit und Verschleißbeständigkeit durch die Erhöhung des C-Gehaltes über die eutektoide Zusammensetzung hinaus zu steigern. Allerdings sind infolge der Bildung von pro- eutektoidischem Korngrenzenzementit, der wie ein feines Netzwerk die Perlitkörner umgibt, übereutektoidische Eisen-Kohlenstoff-Stähle für die stark beanspruchten Schienen nicht geeignet, da sich ausgehend von dem Zementitnetzwerk an den Korngrenzen Dauerbrüche ausbilden.
1 1 068 - 2 -The starting point of recent developments in quasi-eutectoid rail steels was research into improving the strength and wear resistance by increasing the C content beyond the eutectoid composition until the early 1980s. However, as a result of the formation of proeutectoid grain boundary cementite, which surrounds the pearlite grains like a fine network, hypereutectoid iron-carbon steels are not suitable for the heavily loaded rails, since fatigue fractions form on the grain boundaries starting from the cementite network. 1 1 068 - 2 -
Um die Lebenszeit von perlitischem Schienenstahl zu verbessern, wurde versucht, einen Stahl mit einer höheren Härte und einer Ausdehnung des Bereichs der Tiefe der Härte zu entwickeln. So wird beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 2 135 966 ein perlitischer Schienenstahl offenbart, der von 0,73 bis 0,85 Masse-% C, 0,5 bis 0,75 Masse-% Si, 0,3 bis 1 ,0 Masse-% Mn, < 0,035 Masse-% P, 0,0005 bis 0,012 Masse-% S und 0,2 bis 1 ,3 Masse-% Cr enthält. Es wird offenbart, dass durch die Optimierung der Anteile von Si, Mn, Cr, des Dl-Index sowie des Kohlenstoffäquivalents die Härte in dem Bereich der Schienenoberfläche bis zu einer Tiefe von mindestens 25 mm verbessert werden konnte, wenn diese mit hypoeutektoiden, eutektoiden und hypereutektoiden perlitischen Schienenstählen verglichen werden. Dabei sollte eine innere Härte des Schienenstahls vom Typ des perlitischen Stahls mit guter Abriebbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber Ermüdung des Rollkontaktes erreicht werden. In order to improve the life of pearlitic rail steel, it has been attempted to develop a steel having a higher hardness and an extension of the range of depth of hardness. For example, European Patent Application EP 2 135 966 discloses a pearlitic rail steel which has from 0.73 to 0.85 mass% C, 0.5 to 0.75 mass% Si, 0.3 to 1.0 mass % Mn, <0.035 mass% P, 0.0005 to 0.012 mass% S and 0.2 to 1.3 mass% Cr. It is disclosed that by optimizing the proportions of Si, Mn, Cr, the Dl index, and the carbon equivalent, the hardness in the region of the rail surface could be improved to a depth of at least 25 mm when combined with hypoeutectoid, eutectoid, and eutectoid hypereutectoid perlitic rail steels. In this case, an inner hardness of the pearlitic steel type rail steel having good abrasion resistance and fatigue resistance of the rolling contact should be achieved.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen ultrahochfesten und verschleißresistenten Schienenstahl zur Verfügung zu stellen, der gegenüber die dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweist. The present invention has for its object to provide an ultra-high strength and wear-resistant rail steel available, which has over the prior art improved properties.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein quasiperlitischer oder leicht unterperlitischer Schienenstahl, welcher die folgenden Legierungsbestandteile enthält: The present invention accordingly provides a quasiperlitic or slightly underperlitic rail steel which contains the following alloy constituents:
0,85 bis 1 ,3 Masse-% C 0.85 to 1.3 mass% C
0,50 bis 3,00 Masse-% AI 0.50 to 3.00 mass% AI
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Cr 0.30 to 1.00 mass% Cr
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Mn 0.30 to 1.00 mass% Mn
0,20 bis 0,60 Masse-% Si 0.20 to 0.60 mass% Si
sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen. as well as production-related impurities.
Mit der vorliegenden Erfindung werden ultrahochfeste und verschleißresistente naturharte Schienenstähle erhalten, die eine quasiperlitische (quasieutektoide) oder leicht unterperlitische (hypoeutektoide) Struktur aufweisen. Es wurde festgestellt, dass sich durch das Zulegieren von Aluminium die eutektoide/eutektoidische Zusammensetzung von Eisen- Kohlenstoff-Stählen zu höheren Kohlenstoffgehalten hin verschiebt. Zudem wird die eutektoidische Transformationstemperatur des Drei-Phasen-Gleichgewichts: γ-Fe— > α-Fe + Fe3C The present invention provides ultra-high-strength and wear-resistant natural-hard bar steels which have a quasi-perlitic (quasi-eutectoid) or slightly underperlitic (hypoeutectoid) structure. The addition of aluminum has been found to shift the eutectoid / eutectoid composition of iron-carbon steels to higher carbon contents. In addition, the eutectoid transformation temperature of the three-phase equilibrium becomes: γ-Fe-> α-Fe + Fe 3 C
zu höheren Temperaturen verschoben. So weist beispielsweise die eutektoide Zusammensetzung des Zweistoff Systems Fe-C einen C-Gehalt von cc = 0,8 Masse-% auf, die eutektoide Temperatur beträgt Teut. = 727°C.
1 1 068 - 3 - shifted to higher temperatures. For example, the eutectoid composition of the binary system Fe-C has a C content of c c = 0.8% by mass, and the eutectoid temperature is T eu t. = 727 ° C. 1 1 068 - 3 -
Es wurde festgestellt, dass der Zusatz von 0,5 bis 3,0 Masse-% AI die eutektoide Konzentration des Quasidreistoffsystems Fe-Al-C zu höheren Kohlenstoffgehalten von cc = 0,87 bis 1 ,13 Masse-% (vgl. Abbildung 2) verschiebt. Aus dieser Verschiebung resultiert ein größerer Volumenanteil an Zementit (Fe3C), der ebenfalls gewisse Aluminiumanteile gelöst enthält ((Fe, AI)3C). It was found that the addition of 0.5 to 3.0% by mass of Al, the eutectoid concentration of the quasi-three-metal system Fe-Al-C to higher carbon contents of c c = 0.87 to 1, 13% by mass (see Figure 2) moves. This shift results in a larger volume fraction of cementite (Fe 3 C), which also contains certain amounts of aluminum dissolved ((Fe, Al) 3 C).
Diese Feststellung steht im Widerspruch zu der Darstellung in den Lehrbüchern der Werkstoffwissenschaften und der Metallphysik, dort heißt es, dass durch Zulegieren von Aluminium sowie den Legierungselementen Se, Mn, Ni usw. die eutektoide Zusammensetzung des Systems Fe-C zu niedrigeren C-Gehalten und Umwandlungstemperaturen hin verschoben werden. This finding contradicts the presentation in the textbooks of materials science and metal physics, where it is stated that by alloying aluminum and the alloying elements Se, Mn, Ni, etc. the eutectoid composition of the system Fe-C to lower C contents and Conversion temperatures are shifted towards.
Die Abriebbeständigkeit der erfindungsgemäßen Schienenstähle kann weiter verbessert werden, wenn die Legierung als weitere Legierungszusätze Ti in einer Menge von 0,012 bis 0,03 Masse-% und V in einer Menge von 0,01 bis 0,08 Masse-% enthält. The abrasion resistance of the rail steels according to the invention can be further improved if the alloy contains, as further alloying additions, Ti in an amount of 0.012 to 0.03% by mass and V in an amount of 0.01 to 0.08% by mass.
Herstellungsbedingt enthalten Stahllegierungen Verunreinigungen, wie P, S und H. Vorzugsweise sollten diese Verunreinigungen nur in geringen Mengen vorhanden sein, so sollte P in einer Menge von bis zu 0,035 Gewichtsprozent, S in einer Menge bis zu 0,030 Masse-% und H in einer Menge bis zu 2,5 ppm enthalten sein. Preferably, steel alloys contain impurities such as P, S and H. Preferably, these impurities should be present only in minor amounts, so should P in an amount of up to 0.035 weight percent, S in an amount up to 0.030 mass% and H in an amount be contained up to 2.5 ppm.
Der erfindungsgemäße Schienenstahl enthält ein quasiperlitisches oder leicht unterperlitisches Gefüge, das vorzugsweise als fein lamellares perlitisches Gefüge (a-Fe Fe3C) vorliegt, wobei zwischen den Lamellen koexistierend Ferrit- und Zementitphasen mit Lamellenabständen von ÄSiam = 1 um vorliegen. Sofern die Legierung Vanadium als Legierungszusatz enthält, betragen die Volumenanteile an Zementitlamellen von VFe3C > 23 Vol.-%, vorzugsweise von 23 bis 30 Vol.-%. Es wurde festgestellt, dass sich dadurch der der Verschleißwiderstand der erfindungsgemäßen Schienenstähle verbessern erhöhen lässt (Mikrohärte von Zementit >930 HV0,3 (Vickershärte, Prüflast 0,3 kp). Zur Darstellung dieser Zementitlamellen ist als Abbildung ^ Gefügebild beigefügt. The rail steel according to the invention contains a quasiperlitic or slightly subperititic microstructure which is preferably in the form of a finely lamellar pearlitic structure (a-Fe Fe 3 C), with ferrite and cementite phases having fin spacings of λ Si = 1 μm being present coexistently between the lamellae. If the alloy contains vanadium as an alloying additive, the volume fractions of cementite fins of VFe 3 C are> 23% by volume, preferably from 23 to 30% by volume. It has been found that this can improve the wear resistance of the inventive rail steels in an improved manner (microhardness of cementite> 930 HV 0.3 (Vickers hardness, test load 0.3 kp).) To illustrate these cementite lamellae, a microstructure is attached.
Es wurde festgestellt, dass, insbesondere durch das Legierungselement Aluminium eine intensive Mischkristallhärtung der Ferritphase (Ferritlamellen) erreicht wird. Es wird vermutet, dass diese Härtung zurückzuführen ist auf die ausgeprägte par-elastische Wechselwirkung der gelösten Aluminiumatome (Atomradius: RAi = 1 ,43 Ä mit den Eisenatomen des o Eisengitters (rFe = 1 ,24 Ä).
1 1 068 It has been found that, in particular through the alloying element aluminum, intensive mixed-crystal hardening of the ferrite phase (ferrite lamellae) is achieved. It is believed that this hardening is due to the pronounced par-elastic interaction of the dissolved aluminum atoms (atomic radius: R A i = 1, 43 Å with the iron atoms of the iron skeleton (r Fe = 1, 24 Å). 1 1 068
Die erfindungsgemäßen Schienenstähle zeigen eine deutliche Fließspannungs- und Festigkeitszunahme. Vorzugsweise weisen sie Zugfestigkeitswerte (Rm) von 1200 MPa bis 1650 MPa auf. Auch bei hohen Festigkeitswerten können noch Bruchdehnungen (A) von bis zu 13 % erzielt werden. Untereutektoide und eutektoide Schienenstähle aus dem Stand der Technik, die üblicherweise gehärtete bzw. vergütete Schienenköpfe (Fahrfläche und Fahrkanten) aufweisen, zeigen Festigkeiten von Rm = 1250 bis 1275 MPa bei den Grenzen von 875 bis 900 MPa. Die 2-Dehn-Grenze (RP 0,2) liegt vorzugsweise zwischen 875 MPa bis 1 150 MPa. The rail steels according to the invention show a significant increase in yield stress and strength. Preferably, they have tensile strength values (Rm) of 1200 MPa to 1650 MPa. Even at high strength values, elongations at break (A) of up to 13% can still be achieved. Prior art sub-eutectoids and eutectoid rail steels, which commonly have tempered railheads (tread and curbs), exhibit strengths of R m = 1250 to 1275 MPa at the limits of 875 to 900 MPa. The 2-stretch limit (R P 0.2) is preferably between 875 MPa and 1 150 MPa.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schienenstähle sind deren hohe Werte für Bruchzähigkeiten. So liegen die Spannungsintensitätsfaktoren (K|C-Werte) bei Raumtemperatur, d.h. bei 20°C, vorzugsweise bei ca. > 50 MPa m1/2, insbesondere zwischen 55 und 70 MPa m1/2 und der Spannungsintensitätsfaktor bei -60 °C vorzugsweise über etwa 35 MPa m1/2 und bei -40 °C vorzugsweise über etwa 45 MPa m1/2. Vergleichbare aus dem Stand der Technik bekannte bainitische Schienenstähle mit 0,2 %-Dehngrenzen von RP0,2 = 850 bis 886 MPa und Rm = 1350 bis 1400 MPa zeigen bei Raumtemperatur Spannungsintensitätsfaktoren K|C = 60 bis 75 MPa m1/2. Diese verbesserten Bruchzähigkeiten ergeben einen deutlich verbesserten Widerstand gegen Roll- und Reibverschleiß verglichen mit den hochfesten bainitischen Schienen. Another advantage of the inventive rail steels is their high fracture toughness values. Thus, the stress intensity factors (K | C values) are at room temperature, ie at 20 ° C., preferably at about> 50 MPa m 1/2 , in particular between 55 and 70 MPa m 1/2 and the stress intensity factor at -60 ° C. preferably above about 35 MPa m 1/2 and at -40 ° C preferably above about 45 MPa m 1/2 . Similar prior art bainitic rail steels with 0.2% proof stress of R P0 , 2 = 850 to 886 MPa and R m = 1350 to 1400 MPa exhibit stress intensity factors K | at room temperature C = 60 to 75 MPa m 1/2 . These improved fracture toughnesses provide significantly improved resistance to rolling and fretting wear compared to the high strength bainitic rails.
Insgesamt zeigt der erfindungsgemäße Schienenstahl eine hohe Härte, die vorzugsweise zwischen 375 und 475 HB187,5/2,5 liegt. Durch die hohe Festigkeit des erhaltenen mikrolamellaren Gefüges kann die Ausbreitung von Ermüdungsrissen verhindert werden und führt insgesamt zu einer guten Beständigkeit gegenüber Verschleiß, wie beispielsweise die Riffelbildung, periodischen Verschleiß der Fahrfläche, Unebenheiten (Wellenberg- und Wellentalbildung) mit kleinen und großen Wellenlängen 'λ von 80 mm < λ < 300 mm bzw. 300 mm < λ < 2500 mm und variierenden Tiefen der Wellentäler mit Übergratungen von 4 mm bis 1 ,5 mm, Pittingbildung in Folge von hohen Hertzschen Flächenpressung und Headchecks- Sequenz von Fahrkantenrissen. Overall, the rail steel according to the invention exhibits a high hardness, which is preferably between 375 and 475 HB 18 7.5 / 2.5. Due to the high strength of the resulting microlamellar structure, the spread of fatigue cracks can be prevented and results overall in a good resistance to wear, such as the ribbing, periodic wear of the running surface, unevenness (wave and wave formation) with small and large wavelengths λ of 80 mm <λ <300 mm or 300 mm <λ <2500 mm and varying depths of the troughs with burrs of 4 mm to 1, 5 mm, pitting as a result of high Hertzian surface pressure and headcheck sequence of driving edge cracks.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Schienenstahl mit einem quasiperlitischen oder leicht unterperlitischen Gefüge enthaltend Another object of the present invention, a method for producing rail steel with a quasiperlitic or slightly subperlitic structure containing
0,85 bis 1 ,3 Masse-% C 0.85 to 1.3 mass% C
0,50 bis 3,00 Masse-% AI 0.50 to 3.00 mass% AI
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Cr
1 1 068 - 5 -0.30 to 1.00 mass% Cr 1 1 068 - 5 -
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Mn 0.30 to 1.00 mass% Mn
0,20 bis 0,60 Masse-% Si 0.20 to 0.60 mass% Si
sowie übliche unvermeidbare Verunreinigungen, in welchem eine in an sich bekannter Weise erhaltene Stahlschmelze entgast wird, eventuell vorhandener Sauerstoff und oxidische Verbindungen entfernt werden, anschließend die Legierungszusätze eingestellt werden, und die Schmelze nachfolgend in einer Stahlgussanlage vergossen und in an sich bekannter Weise gehärtet und weiterverarbeitet wird. and customary unavoidable impurities in which a molten steel obtained in a known manner is degassed, any oxygen and oxidic compounds present are removed, then the alloying additives are adjusted, and the melt is subsequently cast in a steel casting plant and cured and further processed in a conventional manner becomes.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schienenstahls kann eine nach herkömmlichen Verfahren hergestellte Stahlschmelze eingesetzt werden. Üblicherweise werden Stahlschmelzen nach den Linz-Donawitz-Verfahren (LD-Verfahren) oder nach dem Linz- Donawitz-Arbed-Centre-National-Verfahren (LDAC-Verfahren) hergestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird die Schmelze entgast, üblicherweise indem ein Vakuum angelegt wird. Sofern vorhanden, werden anschließend Sauerstoff und oxidische Verbindungen entfernt, beispielsweise indem AI bzw. eine Al/Fe-Vorlegierung oder Ca, z. B. als Ca-Spuldraht, zugegeben werden. Zum Entfernen von ggf. vorhandenen Verunreinigungen kann die Schmelze nachfolgend mit Inertgas, wie Argon, gespült und abgesetzte Schlacke kann entfernt werden. Die so aufbereitete Schmelze wird anschließend mit den Legierungsmetallen und -Zusätzen versetzt und vergossen. Die vergossene Schmelze wird in an sich bekannter Weise gehärtet und weiterverarbeitet. Das Vergießen der Schmelze erfolgt üblicherweise in einem Stranggussverfahren. Die erhalten Gussteile können mit üblichen Walztechniken zu den jeweiligen Endprodukten weiterverarbeitet werden. To produce the rail steel according to the invention, a molten steel produced by conventional methods can be used. Usually, steel melts are produced according to the Linz-Donawitz process (LD process) or according to the Linz Donawitz Arbed Center National process (LDAC process). In a first process step, the melt is degassed, usually by applying a vacuum. If present, then oxygen and oxidic compounds are removed, for example by AI or an Al / Fe master alloy or Ca, z. B. as Ca-spooled wire, are added. To remove impurities that may be present, the melt can subsequently be rinsed with inert gas, such as argon, and settled slag removed. The thus prepared melt is then mixed with the alloying metals and additives and cast. The cast melt is cured in a conventional manner and further processed. The casting of the melt is usually carried out in a continuous casting process. The castings obtained can be further processed with conventional rolling techniques to the respective end products.
Die erfindungsgemäßen Schienenstähle eignen sich als ultrahochfeste und verschleißresistente Schienenstähle für Vignol- und/oder Rillenschienen einschließlich den dazugehörigen Schienenweichen und Herzstückspitzen, die für den Gleisbau konventionell befahrener Schienenstrecken, Hochgeschwindigkeitsstrecken sowie Schienengüterverkehr mit hohen Achslasten (Schwerlastverkehr) sowie für Kranbahnen von Brückenkränen, Portal- und Sonderkränen.
The rail steels according to the invention are suitable as ultra high-strength and wear-resistant rail steels for Vignol- and / or grooved rails including the associated rail switches and frog points, the track for conventionally traveled rail lines, high-speed rail and rail freight with high axle loads (heavy traffic) and crane runways of overhead cranes, gantry and special cranes.
Claims
1 1 068 - 6 - 1 1 068 - 6 -
Patentansprüche claims
Ultrahochfester Schienenstahl enthaltend Containing ultrahigh-strength rail steel
0,85 bis 1 ,3 Masse-% C 0.85 to 1.3 mass% C
0,5 bis 3,00 Masse-% AI 0.5 to 3.00 mass% AI
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Cr 0.30 to 1.00 mass% Cr
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Mn 0.30 to 1.00 mass% Mn
0,20 bis 0,60 Masse-% Si 0.20 to 0.60 mass% Si
sowie übliche unvermeidbare Verunreinigungen, welcher eine quasiperlitische oder leicht unterperlitische Struktur aufweist. and common unavoidable impurities having a quasiperlitic or slightly underperlitic structure.
2. Schienenstahl nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Legierungszusätze 2. Rail steel according to claim 1, characterized in that as further alloying additives
0,012 bis 0,3 Masse-% Ti und 0.012 to 0.3 mass% of Ti and
0,01 bis 0,08 Masse-% V 0.01 to 0.08 mass% V
enthalten sind. 3. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Elemente are included. 3. Rail steel according to one of claims 1 or 2, characterized in that as further elements
bis zu 0,035 Masse-% P up to 0.035 mass% P
bis zu 0,030 Masse-% S und up to 0.030 mass% S and
bis zu 2,5 ppm H up to 2.5 ppm H
enthalten sind. are included.
Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl ein lamellares perlitisches Gefüge mit koexistierenden Ferrit- und/oder Zementitphasen, wobei die Lamellenabstände der koexistierenden Ferrit- und/oder Zementitphasen Δ Siam ^ 1 um ist. Rail steel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the steel is a lamellar pearlitic structure with coexisting ferrite and / or Zementitphasen, wherein the fin spacings of the coexisting ferrite and / or Zementitphasen Δ Si am ^ 1 is um.
5. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Zementitlamellen von 23 bis 30 Vol.-% beträgt. 6. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Zugfestigkeit Rm > 1200 MPa aufweist.
1 1 068 - 7 -5. Rail steel according to one of claims 1 to 4, characterized in that the volume fraction of Zementitlamellen of 23 to 30 vol .-%. 6. Rail steel according to one of claims 1 to 4, characterized in that it has a tensile strength R m > 1200 MPa. 1 1 068 - 7 -
7. Schienenstahl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Spannungsintensitätsfaktor (KiC-Wert) bei Raumtemperatur > 50 MPa m1/2, insbesondere zwischen 55 und 60 MPa m1/2 aufweist. 7. Rail steel according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has a stress intensity factor (K iC value) at room temperature> 50 MPa m 1/2 , in particular between 55 and 60 MPa m 1/2 .
Verfahren zur Herstellung von Schienenstahl mit einem quasiperlitischen oder leicht unterperlitischen Gefüge enthaltend Method for producing rail steel with a quasiperlitic or slightly subperititic microstructure containing
0,85 bis 1 ,3 Masse-% C 0.85 to 1.3 mass% C
0,50 bis 3,00 Masse-% AI 0.50 to 3.00 mass% AI
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Cr 0.30 to 1.00 mass% Cr
0,30 bis 1 ,00 Masse-% Mn 0.30 to 1.00 mass% Mn
0,20 bis 0,60 Masse-% Si 0.20 to 0.60 mass% Si
sowie übliche unvermeidbare Verunreinigungen, in welchem eine in an sich bekannter Weise erhaltene Stahlschmelze entgast wird, eventuell vorhandener Sauerstoff und oxidische Verbindungen entfernt werden, anschließend die Legierungszusätze eingestellt werden, und die Schmelze nachfolgend in einer Stahlgussanlage vergossen und in an sich bekannter Weise gehärtet und weiterverarbeitet wird.
and customary unavoidable impurities in which a molten steel obtained in a known manner is degassed, any oxygen and oxidic compounds present are removed, then the alloying additives are adjusted, and the melt is subsequently cast in a steel casting plant and cured and further processed in a conventional manner becomes.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010016282.5 | 2010-03-31 | ||
| DE201010016282 DE102010016282A1 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Ultrahigh-strength and wear-resistant quasi-eutectoid rail steels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011120517A1 true WO2011120517A1 (en) | 2011-10-06 |
Family
ID=44116197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/DE2011/075058 WO2011120517A1 (en) | 2010-03-31 | 2011-03-30 | Ultrahigh strength and wear-resistant quasi-eutectoid rail steels |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102010016282A1 (en) |
| WO (1) | WO2011120517A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113088805A (en) * | 2021-02-23 | 2021-07-09 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | Economical high-wear-resistance steel ball and manufacturing method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002069585A (en) * | 2000-06-14 | 2002-03-08 | Nippon Steel Corp | Pearlitic rail excellent in resistance to wear and internal fatigue damage, and its manufacturing method |
| JP2003293086A (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-15 | Nippon Steel Corp | Pearlitic rail having excellent wear resistance and ductility |
| WO2005085481A1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-15 | Nippon Steel Corporation | A method for producing high-carbon steel rails excellent in wear resistance and ductility |
| US20080011393A1 (en) * | 2002-04-05 | 2008-01-17 | Masaharu Ueda | Pearlitic steel rail excellent in wear resistance and ductility and method for producing same |
| EP2135966A1 (en) | 2007-03-28 | 2009-12-23 | JFE Steel Corporation | Pearlite steel rail of high internal hardness type excellent in wear resistance and fatigue failure resistance and process for production of the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4272437B2 (en) * | 2003-01-20 | 2009-06-03 | 新日本製鐵株式会社 | High carbon steel rail manufacturing method |
| JP4272410B2 (en) * | 2002-11-12 | 2009-06-03 | 新日本製鐵株式会社 | Heat treatment method for pearlite rail |
-
2010
- 2010-03-31 DE DE201010016282 patent/DE102010016282A1/en not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-03-30 WO PCT/DE2011/075058 patent/WO2011120517A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002069585A (en) * | 2000-06-14 | 2002-03-08 | Nippon Steel Corp | Pearlitic rail excellent in resistance to wear and internal fatigue damage, and its manufacturing method |
| JP2003293086A (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-15 | Nippon Steel Corp | Pearlitic rail having excellent wear resistance and ductility |
| US20080011393A1 (en) * | 2002-04-05 | 2008-01-17 | Masaharu Ueda | Pearlitic steel rail excellent in wear resistance and ductility and method for producing same |
| WO2005085481A1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-15 | Nippon Steel Corporation | A method for producing high-carbon steel rails excellent in wear resistance and ductility |
| EP2135966A1 (en) | 2007-03-28 | 2009-12-23 | JFE Steel Corporation | Pearlite steel rail of high internal hardness type excellent in wear resistance and fatigue failure resistance and process for production of the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113088805A (en) * | 2021-02-23 | 2021-07-09 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | Economical high-wear-resistance steel ball and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102010016282A1 (en) | 2011-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69427189T3 (en) | HIGH-RESISTANCE, ABRASIVE-RESISTANT RAIL WITH PERLIT STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| AU2016200056B2 (en) | High-Strength and Highly Fatigue-Resistant Steel Rail and Production Method Thereof | |
| EP1794336B1 (en) | piston ring made of cast iron | |
| EP3504349B1 (en) | Method for producing a high-strength steel strip with improved properties for further processing, and a steel strip of this type | |
| DE102015112889A1 (en) | High-strength manganese-containing steel, use of the steel for flexibly rolled flat steel products and production methods together with flat steel product for this purpose | |
| EP3249070B1 (en) | Rail | |
| WO2014016421A1 (en) | Cold-rolled flat steel product and method for the production thereof | |
| EP1274872B1 (en) | Method for the production of nitrogen alloyed steel, spray compacted steel | |
| DE1483218C3 (en) | Process for producing a heat-resistant, ferritic Cr-Mo-V steel with high creep strength and improved creep elongation | |
| EP3512968B1 (en) | Method for producing a flat steel product made of a manganese-containing steel, and such a flat steel product | |
| DE3012139A1 (en) | High tensile, hot rolled steel plate - with very high notch toughness at sub-zero temps. in rolled state, and suitable for welding | |
| DE112019005950T5 (en) | HOT-ROLLED STEEL PLATE WITH HIGH SURFACE CONDITIONS, LOW YIELD RATIO AND HIGH STRENGTH AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME | |
| EP0085828B1 (en) | Use of a carbon-manganese steel for structural members of high strength and toughness by simple heat treatment | |
| EP0141804B1 (en) | Hadfield type manganese steel and process for the manufacture thereof | |
| DE3134532A1 (en) | "STEEL, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND ITS USE FOR THE PRODUCTION OF ELECTRO WELDED TUBE PRODUCTS" | |
| DE112014004028T5 (en) | Hot rolled steel sheet with excellent cold workability and excellent surface properties and hardness after forming | |
| WO2018050637A1 (en) | Method for producing a hot or cold strip and/or a flexibly rolled flat steel product made of a high-strength manganese steel and flat steel product produced by said method | |
| AT521405B1 (en) | Track part made from hypereutectoid steel | |
| DE60121084T2 (en) | High strength hot rolled steel with high yield strength for use in motor vehicles | |
| DE2416055C3 (en) | Use of steel as a material for rails | |
| WO2011120517A1 (en) | Ultrahigh strength and wear-resistant quasi-eutectoid rail steels | |
| DE102018133251A1 (en) | Drill string component with high corrosion resistance and process for their manufacture | |
| AT390807B (en) | AUSTENITIC MANGANIC STEEL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| EP3061837A1 (en) | Blank bainite long product and method for producing the same | |
| DE2529799B2 (en) | Weldable cast steel with wide elastic limit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11718265 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11718265 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |