JP6658962B2 - パーライト系レールの製造方法 - Google Patents
パーライト系レールの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6658962B2 JP6658962B2 JP2019507711A JP2019507711A JP6658962B2 JP 6658962 B2 JP6658962 B2 JP 6658962B2 JP 2019507711 A JP2019507711 A JP 2019507711A JP 2019507711 A JP2019507711 A JP 2019507711A JP 6658962 B2 JP6658962 B2 JP 6658962B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rail
- less
- proof stress
- content
- fatigue damage
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 title 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 title 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 42
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 81
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 26
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 9
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 8
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
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
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
-
- 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
-
- 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- 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
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/10—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
-
- 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
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- 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
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- 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
- 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
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0025—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of elongated objects, e.g. pipes, masts, towers or railways
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0041—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by determining deflection or stress
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
そこで、合金元素を添加し、レールの矯正処理前の0.2%耐力を十分に上昇させておく必要が生じるが、合金元素の多量添加は、却ってパーライト組織以外の異常組織の生成をまねくため、現状以上の合金元素の添加は困難である。従って、バウシンガー効果により低下する0.2%耐力を合金元素の添加以外の手法で抑制する必要がある。
特許文献2では、CおよびCu量を規定し、450℃〜550℃の加熱温度で0.5h〜24hの後熱処理を施すことが提案されているが、加熱温度が高く、却って転位の回復により0.2%耐力の低下を招くため、矯正処理後の0.2%耐力はより低いものとなる。
特許文献3に記載の技術では、C量を0.85%超えとし、セメンタイト量を増加させることで高い0.2%耐力を確保する一方で、伸びが低下してレールに亀裂が入りやすくなるため、耐疲労損傷性を確保することができない。
特許文献4に記載のパーライト鋼レールは、0.2%耐力が800MPa未満と低く、耐疲労損傷性の確保が困難であるのが実状である。
1.少なくともレール頭部の0.2%耐力の測定結果が記載された鋼材検査証明書を備えるレールであって、
質量%で、
C :0.70〜0.85%、
Si:0.1〜1.5%、
Mn:0.4〜1.5%、
P :0.035%以下、
S :0.010%以下および
Cr:0.05〜1.50%
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物の成分組成を有し、
前記鋼材検査証明書に記載された0.2%耐力に対して、該鋼材検査証明書の作成日から少なくとも90日経過後の0.2%耐力の向上代が40MPa以上であるレール。
V :0.30%以下、
Cu:1.0%以下、
Ni:1.0%以下、
Nb:0.05%以下、
Mo:0.5%以下、
Al:0.07%以下、
W :1.0%以下、
B :0.005%以下および
Ti:0.05%以下
からなる群より選択される1種または2種以上を含有する前記1に記載のレール。
C :0.70〜0.85%、
Si:0.1〜1.5%、
Mn:0.4〜1.5%、
P :0.035%以下、
S :0.010%以下および
Cr:0.05〜1.50%
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に熱間圧延を施してレールを作製し、該レールを100tf以上の荷重にて矯正した後、480時間以内に、少なくともレール頭部の0.2%耐力の測定結果を含む鋼材検査証明書を作成するレールの製造方法。
V :0.30%以下、
Cu:1.0%以下、
Ni:1.0%以下、
Nb:0.05%以下、
Mo:0.5%以下、
Al:0.07%以下、
W :1.0%以下、
B :0.005%以下および
Ti:0.05%以下
からなる群より選択される1種または2種以上を含有する前記3に記載のレールの製造方法。
本発明のレールについて具体的に説明する。本発明においては、レールが上記成分組成を有することが重要である。そこで、まず本発明において成分組成を上記のように限定する理由を説明する。なお、各成分の含有量の単位は「質量%」であるが、「%」と略記される。
Cは、パーライト組織においてセメンタイトを形成し、常温時効により0.2%耐力を向上させる効果を有する元素である。したがって、レールの0.2%耐力を確保するためにCの添加は必須であり、C含有量の増加に伴い0.2%耐力が向上する。すなわち、C含有量が0.70%未満であると、前記常温時効後に優れた0.2%耐力を得ることが難しい。一方、C含有量が0.85%を超えると、旧オーステナイト粒界に初析セメンタイトが生成し、却ってレールの耐疲労損傷性が低下する。したがって、C含有量は0.70〜0.85%とする。好ましくは、0.75〜0.85%である。
Siは、脱酸剤としての効果を有する元素である。また、Siは、パーライト中のフェライトへの固溶強化により、レールの0.2%耐力を向上させる効果を有している。そのため、Si含有量を0.1%以上とする必要がある。一方、Si含有量が1.5%を超えると、Siが有する高い酸素との結合力のため、酸化物系介在物が多量に生成するため、耐疲労損傷性が低下する。したがって、Si含有量は0.1〜1.5%とする。好ましくは、0.15〜1.5%である。
Mnは、鋼の変態温度を低下させてラメラー間隔を小さくすることにより、レールの高強度化に寄与する元素である。しかし、Mn含有量が0.4%未満では十分な効果が得られない。一方、Mn含有量が1.5%を超えると、鋼のミクロ偏析によりマルテンサイト組織を生じ易くなり、その結果、耐疲労損傷性が低下する。したがって、Mn含有量は0.4〜1.5%とする。好ましくは、0.4〜1.4%である。
P含有量が0.035%を超えると、レールの延性が低下する。そのため、P含有量は0.035%以下とする。一方、P含有量の下限は特に限定されず0%であってもよいが、工業的には0%超である。なお、P含有量を過度に低下させることは、精錬コストの増加を招くため、経済性の観点からは、P含有量を0.001%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.025%以下である。
Sは、主にA系(硫化物系)介在物の形態で鋼中に存在する。S含有量が0.010%を超えると前記介在物の量が著しく増加するとともに、粗大な介在物が生成するため、耐疲労損傷性が低下する。なお、S含有量を0.0005%未満とするには、精錬コストの増加を招くため、経済性の観点からは、S含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.009%以下である。
Crは、パーライト中のセメンタイトへの固溶強化により、0.2%耐力を向上させる効果を有する元素である。この効果を得るために、Cr含有量を0.05%以上とする必要がある。一方、Cr含有量が1.50%を超えると、Crの固溶強化によりマルテンサイト組織が生成するため、却って耐疲労損傷性が低下する。したがって、Cr含有量は0.05〜1.50%とする。好ましくは、0.10〜1.50%である。
V :0.30%以下、
Cu:1.0%以下、
Ni:1.0%以下、
Nb:0.05%以下、
Mo:0.5%以下、
Al:0.07%以下、
W :1.0%以下、
B :0.005%以下および
Ti:0.05%以下
からなる群より選択される1種または2種以上を、必要に応じてさらに含有することができる。
Vは、圧延中および圧延後に炭窒化物として析出し、析出強化により0.2%耐力を向上させる効果を有する元素である。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。一方、V含有量が0.30%を超えると、粗大な炭窒化物が多量に析出するため、耐疲労損傷性の低下を招く。したがって、Vを添加する場合は、V含有量を0.30%以下とすることが好ましい。
Cuは、Crと同様に、固溶強化により0.2%耐力を向上させる効果を有する元素である。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。一方、Cu含有量が1.0%を超えるとCu割れが生じる。したがって、Cuを添加する場合は、Cu含有量を1.0%以下とすることが好ましい。
Niは、延性を劣化することなく0.2%耐力を向上させる効果を有する。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。また、NiをCuと複合添加することによってCu割れを抑制できるため、Cuを添加する場合にはNiも添加することが望ましい。一方、Ni含有量が1.0%を超えると、焼入れ性が上昇してマルテンサイトが生成する結果、耐疲労損傷性が低下する。したがって、Niを添加する場合は、Ni含有量を1.0%以下とすることが好ましい。
Nbは、圧延中及び圧延後に炭窒化物として析出し、パーライト系レールの0.2%耐力を向上させる。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。一方、Nb含有量が0.05%を超えると、粗大な炭窒化物が多量に析出するため、延性が低下する。したがって、Nbを添加する場合は、Nb含有量を0.05%以下とすることが好ましい。
Moは、圧延中及び圧延後に炭化物として析出し、析出強化により0.2%耐力を向上させる。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。一方、Mo含有量が0.5%を超えるとマルテンサイトが生成し、その結果、耐疲労損傷性が低下する。したがって、Moを添加する場合、Mo含有量を0.5%以下とすることが好ましい。
Alは、脱酸剤として添加される元素である。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。一方、Al含有量が0.07%を超えると、Alの有する高い酸素との結合力のため、酸化物系介在物が多量に生成し、その結果、耐疲労損傷性が低下する。したがって、Al含有量は0.07%以下とすることが好ましい。
Wは、圧延中及び圧延後に炭化物として析出し、析出強化により0.2%耐力を向上させる。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。一方、W含有量が1.0%を超えるとマルテンサイトが生成し、その結果、耐疲労損傷性が低下する。したがって、Wを添加する場合は、W含有量を1.0%以下とすることが好ましい。
Bは、圧延中及び圧延後に窒化物として析出し、析出強化により0.2%耐力を向上させる。そのためには、0.0001%以上で添加することが好ましい。しかし、B含有量が0.005%を超えるとマルテンサイトが生成し、その結果、耐疲労損傷性が低下する。そのため、Bを添加する場合、B含有量を0.005%以下とすることが好ましい。
Tiは、圧延中及び圧延後に炭化物、窒化物あるいは炭窒化物として析出し、析出強化により0.2%耐力を向上させる。そのためには、0.001%以上で添加することが好ましい。一方、Ti含有量が0.05%を超えると粗大な炭化物、窒化物あるいは炭窒化物が生成し、その結果、耐疲労損傷性が低下する。そのため、Tiを添加する場合、Ti含有量を0.05%以下とすることが好ましい。
本発明においては、レールが上記成分組成を有することに加えて、少なくともレール頭部の0.2%耐力の測定結果が記載されたレールの鋼材検査証明書における、0.2%耐力に対して、該鋼材検査証明書の作成日から少なくとも90日経過後の0.2%耐力の向上代が40MPa以上であることが肝要である。
さて、鋼材検査証明書には、レールの最終の製造工程を経たレールについて、機械的特性等の試験が行われた結果が記載される。そして、レールの出荷に当たっては、当該レールについての鋼材検査証明書が添付されて、客先へと発送される。本発明のレールは、この鋼材検査証明書が添付されるものであり、鋼材検査証明書には少なくともレールの頭部の0.2%耐力の測定結果が記載されている。ここで、記載されている0.2%耐力の測定結果は、レールの頭部から採取されたサンプルについて引張試験を行って得た実測値である。そして、鋼材検査証明書の作成日から少なくとも90日経過後には、当該鋼材検査証明書に記載された0.2%耐力に対して40MPa以上の0.2%耐力の向上があるので、通常、レールの出荷からレールの敷設まで90日以上あることを考慮すると、鋼材検査証明書に記載された0.2%耐力から予想される耐疲労損傷性に対してより向上した耐疲労損傷性を有するものとなる。もし、鋼材検査証明書の作成日からレールの敷設までにかかった時間が90日未満であったとしても、レール寿命は通常90日よりも大幅に長いので、レールの使用途中で、疲労損傷がレールに発生しない間に、鋼材検査証明書の作成日から90日が経過して0.2%耐力が上昇し、耐疲労損傷性が向上する。
なお、0.2%耐力の向上代は、鋼材検査証明書の作成日から少なくとも90日経過後以降に測定すればよいものであり、90日経過時点で測定しなくてはならないものではない。つまり、0.2%耐力の向上代の測定は、鋼材検査証明書の作成日の90日後であっても、1年以上後であってもよい。
この40MPa以上の0.2%耐力の向上を、レールの寿命を予測値に対する安全代と判断してもよいし、鋼材検査証明書の記載された0.2%耐力に対してさらに40MPaを上乗せした値をもとに、レールの寿命を予測するようにすることもできる。
次に、本発明のレールを製造する方法について説明する。
本発明に従うレールは、定法に従って、熱間圧延、次いで冷却によりレールを作製し、その後100tf以上の荷重での矯正処理を行うことによって製造することができる。
まず、転炉または電気炉で鋼を溶製し、必要に応じて脱ガスなどの二次精錬を経て、鋼の成分組成を上記範囲に調整する。次いで、連続鋳造を行ってブルームなどの鋼素材とする。次に、前記鋼素材を、加熱炉で1200〜1350℃に加熱した後、熱間圧延してレールとする。前記熱間圧延は圧延終了温度:850〜1000℃で行い、熱間圧延後のレールを冷却速度:1〜10℃/sで冷却することが好ましい。
得られたレールのそれぞれについて引張試験を実施して、0.2%耐力、引張強さおよび伸びを測定した。また、耐疲労損傷性の試験を行って各レールの耐疲労損傷性を測定した。表2には、これら試験結果も併せて示す。測定方法は、以下の通りとした。なお、引張試験は、矯正処理から鋼材検査証明書作成までの間に行うとともに、No.1以外については常温時効処理を施した後にも実施した。
得られた各レールの頭部について、図1に示す部位から引張試験片を採取した。すなわち、引張試験片は、AREMA Chapter4の2.1.3.4に記載の位置(図1参照)からASTM A370に記載の平行部が12.7mmの引張試験片を採取した。次いで、得られた引張試験片を用い、引張速度:1mm/min、評点間距離:50mmの条件で引張試験を行って、0.2%耐力、引張強さおよび伸びを測定した。測定された値は表2に示した通りである。
耐疲労損傷性は、西原式摩耗試験機を用いて実際のレールと車輪の接触条件をシミュレートして評価した。すなわち、接触面を曲率半径15mmの曲面とした直径30mm(外径30mm、内径16mm)の円筒型試験片を、常温時効処理後のレールの図2(a)に示すレール頭部の部位から採取した。該円筒型試験片を、図2(b)に示すように接触圧力:2.2GPa、すべり率:−20%、油潤滑条件で試験機に供し、試験片接触面に剥離が発生した時点を疲労損傷寿命とした。疲労損傷寿命の大小を比較する際の基準として、現用のC量0.81%のパーライト鋼レールを採用し、該レール(A1)よりも10%以上疲労損傷時間が長い場合に耐疲労損傷性が向上したと判定した。
Claims (2)
- 質量%で、
C :0.70〜0.85%、
Si:0.1〜1.5%、
Mn:0.4〜1.5%、
P :0.035%以下、
S :0.010%以下および
Cr:0.05〜1.50%
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に熱間圧延を施してレールを作製し、該レールを100tf以上の荷重にて矯正することを特徴とするパーライト系レールの製造方法。 - 前記成分組成が、さらに質量%で、
V :0.30%以下、
Cu:1.0%以下、
Ni:1.0%以下、
Nb:0.05%以下、
Mo:0.5%以下、
Al:0.07%以下、
W :1.0%以下、
B :0.005%以下および
Ti:0.05%以下からなる群より選択される1種または2種以上を含有する請求項1に記載のパーライト系レールの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019226586A JP7332460B2 (ja) | 2017-03-21 | 2019-12-16 | パーライト系レール |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017054992 | 2017-03-21 | ||
JP2017054992 | 2017-03-21 | ||
PCT/JP2018/011193 WO2018174095A1 (ja) | 2017-03-21 | 2018-03-20 | レールおよびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019226586A Division JP7332460B2 (ja) | 2017-03-21 | 2019-12-16 | パーライト系レール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018174095A1 JPWO2018174095A1 (ja) | 2019-06-27 |
JP6658962B2 true JP6658962B2 (ja) | 2020-03-04 |
Family
ID=63585512
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019507711A Active JP6658962B2 (ja) | 2017-03-21 | 2018-03-20 | パーライト系レールの製造方法 |
JP2019226586A Active JP7332460B2 (ja) | 2017-03-21 | 2019-12-16 | パーライト系レール |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019226586A Active JP7332460B2 (ja) | 2017-03-21 | 2019-12-16 | パーライト系レール |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200002780A1 (ja) |
EP (1) | EP3604566B1 (ja) |
JP (2) | JP6658962B2 (ja) |
CN (1) | CN110352258A (ja) |
AU (1) | AU2018240809B2 (ja) |
CA (1) | CA3054645C (ja) |
WO (1) | WO2018174095A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BR112022025557A2 (pt) * | 2020-06-29 | 2023-01-31 | Jfe Steel Corp | Trilho que tem excelentes características de resistência à propagação de rachadura por fadiga e método de fabricação do mesmo |
CN116472358A (zh) * | 2020-11-17 | 2023-07-21 | 安赛乐米塔尔公司 | 导轨用钢及其导轨的制造方法 |
CN116695001A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-09-05 | 武汉钢铁有限公司 | 提高重轨钢抗延迟开裂性能的制造方法 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2808497B2 (ja) * | 1991-05-20 | 1998-10-08 | 東京製綱株式会社 | 高強度、高靭性及び低線膨脹係数のインバー線製法 |
JP3279385B2 (ja) * | 1993-04-30 | 2002-04-30 | 新日本製鐵株式会社 | 耐内部損傷性の優れたレールの製造法 |
JPH07185660A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Nippon Steel Corp | レールのローラー矯正法 |
JPH07185659A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Nippon Steel Corp | 耐疲労性、耐脆性破壊性レールの形状矯正装置 |
JP2000219939A (ja) | 1999-02-01 | 2000-08-08 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗性および耐表面損傷性に優れたパーライト系レール |
JP4234892B2 (ja) * | 2000-08-30 | 2009-03-04 | 新日本製鐵株式会社 | 耐脆性き裂進展特性と疲労特性に優れたベイナイトレールの製造方法 |
JP4010102B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2007-11-21 | Jfeスチール株式会社 | 残留応力の少ないレールの製造方法および設備 |
JP3933020B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2007-06-20 | Jfeスチール株式会社 | すみ肉溶接継手を形成した際の該すみ肉溶接継手の疲労特性及び靱性に優れたステンレス鋼 |
CA2645858C (en) * | 2006-03-16 | 2014-05-20 | Jfe Steel Corporation | High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties |
CN100482812C (zh) * | 2006-09-12 | 2009-04-29 | 攀枝花钢铁(集团)公司 | 钢轨热处理方法及钢轨热处理机组 |
AU2008235820B8 (en) * | 2007-03-28 | 2011-01-20 | Jfe Steel Corporation | Internal high hardness type pearlitic rail with excellent wear resistance and rolling contact fatigue resistance and method for producing same |
US20100186857A1 (en) * | 2007-10-10 | 2010-07-29 | Jfe Steel Corporation | Internal high hardness type pearlitic rail with excellent wear resistance, rolling contact fatigue resistance, and delayed fracture property and method for producing same |
JP5453624B2 (ja) | 2009-10-16 | 2014-03-26 | Jfeスチール株式会社 | 耐きしみ割れ性に優れるパーライト鋼レール |
JP5493950B2 (ja) | 2010-02-08 | 2014-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | 耐摩耗性に優れたパーライトレールの製造方法 |
CA2907609C (en) * | 2013-03-27 | 2017-12-19 | Jfe Steel Corporation | Pearlitic rail and method for manufacturing pearlitic rail |
CN104561816B (zh) * | 2015-01-07 | 2016-08-31 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种高强度耐疲劳性能优良的钢轨及其生产方法 |
US20180327880A1 (en) * | 2015-05-14 | 2018-11-15 | Jfe Steel Corporation | Method of producing steel material, apparatus that cools steel material, and steel material |
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 |
-
2018
- 2018-03-20 US US16/489,172 patent/US20200002780A1/en not_active Abandoned
- 2018-03-20 JP JP2019507711A patent/JP6658962B2/ja active Active
- 2018-03-20 WO PCT/JP2018/011193 patent/WO2018174095A1/ja unknown
- 2018-03-20 AU AU2018240809A patent/AU2018240809B2/en active Active
- 2018-03-20 CN CN201880014549.2A patent/CN110352258A/zh active Pending
- 2018-03-20 CA CA3054645A patent/CA3054645C/en active Active
- 2018-03-20 EP EP18772512.2A patent/EP3604566B1/en active Active
-
2019
- 2019-12-16 JP JP2019226586A patent/JP7332460B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA3054645C (en) | 2021-10-19 |
AU2018240809B2 (en) | 2020-10-15 |
JP2020050958A (ja) | 2020-04-02 |
BR112019017967A2 (pt) | 2020-05-19 |
AU2018240809A1 (en) | 2019-09-19 |
JPWO2018174095A1 (ja) | 2019-06-27 |
CA3054645A1 (en) | 2018-09-27 |
JP7332460B2 (ja) | 2023-08-23 |
CN110352258A (zh) | 2019-10-18 |
EP3604566A1 (en) | 2020-02-05 |
EP3604566B1 (en) | 2023-11-15 |
US20200002780A1 (en) | 2020-01-02 |
EP3604566A4 (en) | 2020-02-05 |
WO2018174095A1 (ja) | 2018-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5292875B2 (ja) | 耐摩耗性,耐疲労損傷性および耐遅れ破壊性に優れた内部高硬度型パーライト鋼レールおよびその製造方法 | |
JP4390004B2 (ja) | 耐摩耗性と耐疲労損傷性に優れた内部高硬度型パーライト鋼レールおよびその製造方法 | |
JP6222403B1 (ja) | レール鋼および車輪鋼の選択方法 | |
JP5282506B2 (ja) | 耐摩耗性と耐疲労損傷性に優れた内部高硬度型パーライト鋼レールおよびその製造方法 | |
JP7332460B2 (ja) | パーライト系レール | |
EP3778961B1 (en) | Rail and method for manufacturing same | |
JP6555447B2 (ja) | レールの製造方法 | |
JP6852761B2 (ja) | レールおよびその製造方法 | |
JP5401762B2 (ja) | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度パーライト系レール | |
JP6459955B2 (ja) | レール | |
US11530471B2 (en) | Rail and method for manufacturing same | |
JP7173366B2 (ja) | 耐疲労き裂伝播特性に優れるレールおよびその製造方法 | |
JP2021063248A (ja) | レール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190222 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20190222 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20190313 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190409 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20190520 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190610 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190807 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191015 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6658962 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |