JPH0718326A - オンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法 - Google Patents
オンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法Info
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- JPH0718326A JPH0718326A JP16258993A JP16258993A JPH0718326A JP H0718326 A JPH0718326 A JP H0718326A JP 16258993 A JP16258993 A JP 16258993A JP 16258993 A JP16258993 A JP 16258993A JP H0718326 A JPH0718326 A JP H0718326A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】重量％で、Ｃ：０．６０〜０．８５％、Ｓｉ：
０．１〜０．８％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｐ：０．
０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．２〜
０．８％、Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、Ｎｉ：０．１
〜０．４％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物か
らなる鋼素材を、圧延仕上温度が８００〜１０００℃と
なるように熱間圧延し、次いで、パーライト変態開始以
前の温度から４００℃以下までを１〜３℃／ｓｅｃの冷
却速度で加速冷却し、高強度高靭性レールを得る。 【効果】所望の強度を確保しつつ優れた靭性を有する高
性能レールをオンライン熱処理で製造する方法が提供さ
れる。
０．１〜０．８％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｐ：０．
０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：０．２〜
０．８％、Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、Ｎｉ：０．１
〜０．４％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物か
らなる鋼素材を、圧延仕上温度が８００〜１０００℃と
なるように熱間圧延し、次いで、パーライト変態開始以
前の温度から４００℃以下までを１〜３℃／ｓｅｃの冷
却速度で加速冷却し、高強度高靭性レールを得る。 【効果】所望の強度を確保しつつ優れた靭性を有する高
性能レールをオンライン熱処理で製造する方法が提供さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延後オンライン
で熱処理することにより高強度かつ高靭性のレールを製
造する方法に関する。
で熱処理することにより高強度かつ高靭性のレールを製
造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レールは耐摩耗、耐転動疲労重視
の観点から高強度化のみが指向されてきたが、近年、鉄
道輸送の高速化、高軸重化に伴いレールの使用条件はま
すます厳しいものになってきており、このような厳しい
使用条件の下でも破損の恐れがない優れた靭性を有する
レールが要求されるようになっている。普通レールの靭
性は、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２
０℃で１．０ｋｇｆ・ｍ以下と低く、０．５ｋｇｆ・ｍ
増加させるのも困難である。
の観点から高強度化のみが指向されてきたが、近年、鉄
道輸送の高速化、高軸重化に伴いレールの使用条件はま
すます厳しいものになってきており、このような厳しい
使用条件の下でも破損の恐れがない優れた靭性を有する
レールが要求されるようになっている。普通レールの靭
性は、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２
０℃で１．０ｋｇｆ・ｍ以下と低く、０．５ｋｇｆ・ｍ
増加させるのも困難である。
【０００３】レールの強度、靭性を向上させる手段とし
て熱処理する方法がある。この熱処理法には （１）圧延終了後いったん冷却した後にＡｃ3 点以上に
再加熱して加速冷却を行うオフライン熱処理法（特開昭
６３−１２８１２３号） （２）圧延終了後Ａｃ3 点以上の温度にある段階でその
まま加速冷却を行うオンライン熱処理法（特開昭６３−
２３２４４） の２種類がある。
て熱処理する方法がある。この熱処理法には （１）圧延終了後いったん冷却した後にＡｃ3 点以上に
再加熱して加速冷却を行うオフライン熱処理法（特開昭
６３−１２８１２３号） （２）圧延終了後Ａｃ3 点以上の温度にある段階でその
まま加速冷却を行うオンライン熱処理法（特開昭６３−
２３２４４） の２種類がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
をレールの製造に適用した場合それぞれ次のような問題
がある。（１）は加速冷却することで鋼を低温で変態さ
せ組織の微細化を図る方法であり、かつ、変態を繰り返
すことによる組織の微細化の効果もある。このため、高
強度、高靭性のレールが得られる。しかし、冷却後に再
加熱を行うため熱効率の観点から好ましくない。
をレールの製造に適用した場合それぞれ次のような問題
がある。（１）は加速冷却することで鋼を低温で変態さ
せ組織の微細化を図る方法であり、かつ、変態を繰り返
すことによる組織の微細化の効果もある。このため、高
強度、高靭性のレールが得られる。しかし、冷却後に再
加熱を行うため熱効率の観点から好ましくない。
【０００５】また、（２）は圧延終了後そのまま加速冷
却を行うため熱効率はよい。しかし、従来の成分のレー
ルでは加速冷却により強度の向上ははかれるものの靭性
が改善されない。
却を行うため熱効率はよい。しかし、従来の成分のレー
ルでは加速冷却により強度の向上ははかれるものの靭性
が改善されない。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであって、所望の強度を確保しつつ優れた靭性を有す
る高性能レールをオンライン熱処理で製造する方法を提
供することを目的とする。
のであって、所望の強度を確保しつつ優れた靭性を有す
る高性能レールをオンライン熱処理で製造する方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を解決するために、重量％でＣ：０．６０〜０．８
５％、Ｓｉ：０．１〜０．８％、Ｍｎ：０．５〜１．５
％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃ
ｒ：０．２〜０．８％、Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、
Ｎｉ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＦｅ及び不可
避的不純物からなる鋼素材を、圧延仕上温度が１０００
〜８００℃となるように熱間圧延し、次いで、パーライ
ト変態開始以前の温度から４００℃以下までを１〜３℃
／ｓｅｃの冷却速度で加速冷却することを特徴とするオ
ンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法を
提供する。
課題を解決するために、重量％でＣ：０．６０〜０．８
５％、Ｓｉ：０．１〜０．８％、Ｍｎ：０．５〜１．５
％、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃ
ｒ：０．２〜０．８％、Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、
Ｎｉ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＦｅ及び不可
避的不純物からなる鋼素材を、圧延仕上温度が１０００
〜８００℃となるように熱間圧延し、次いで、パーライ
ト変態開始以前の温度から４００℃以下までを１〜３℃
／ｓｅｃの冷却速度で加速冷却することを特徴とするオ
ンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法を
提供する。
【０００８】本願発明者らは、上記課題を解決すべく、
まず、０．７８Ｃ−０．０２Ｎｂ−０．１Ｎｉ鋼を中心
とする組成の鋼用いて圧延仕上温度と冷却速度の条件の
検討を行った。
まず、０．７８Ｃ−０．０２Ｎｂ−０．１Ｎｉ鋼を中心
とする組成の鋼用いて圧延仕上温度と冷却速度の条件の
検討を行った。
【０００９】この際に用いた組成を表１に示す。また、
表２には表１の組成の鋼素材を用いてレールを製造した
際の製造条件及び特性を示す。図１は表１のＢ鋼（０．
７８％Ｃ−０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．１０
％Ｎｉ−０．４４％Ｃｒ−０．０２２％Ｎｂ）を１２８
０℃に加熱し、仕上温度を７６０〜１０４０℃の範囲で
変化させて圧延した後、冷却速度を１．８℃／ｓｅｃで
加速冷却した場合の圧延仕上温度と靭性の関係を示す。
圧延仕上温度が８００℃未満では UＥ20が低下し、その
値も温度によって大きく変化しており不安定であり、強
度も著しく低下し１２０ｋｇ／ｍｍ2 以下となる。８０
０℃ではUＥ20が２．６ｋｇｆ・ｍと高く、強度も１２
０ｋｇ／ｍｍ2 以上となり、その値も安定している。一
方、１０００℃を超えると UＥ20が２．０ｋｇｆ・ｍ以
下となり靭性が低下する。
表２には表１の組成の鋼素材を用いてレールを製造した
際の製造条件及び特性を示す。図１は表１のＢ鋼（０．
７８％Ｃ−０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．１０
％Ｎｉ−０．４４％Ｃｒ−０．０２２％Ｎｂ）を１２８
０℃に加熱し、仕上温度を７６０〜１０４０℃の範囲で
変化させて圧延した後、冷却速度を１．８℃／ｓｅｃで
加速冷却した場合の圧延仕上温度と靭性の関係を示す。
圧延仕上温度が８００℃未満では UＥ20が低下し、その
値も温度によって大きく変化しており不安定であり、強
度も著しく低下し１２０ｋｇ／ｍｍ2 以下となる。８０
０℃ではUＥ20が２．６ｋｇｆ・ｍと高く、強度も１２
０ｋｇ／ｍｍ2 以上となり、その値も安定している。一
方、１０００℃を超えると UＥ20が２．０ｋｇｆ・ｍ以
下となり靭性が低下する。
【００１０】これは、圧延仕上温度が８００℃以下では
加速冷却以前にパーライト変態が開始してしまい、耐摩
耗性、高強度化に有効な微細パーライト組織が得られ
ず、また、１０００℃を超えるとパーライト変態前のオ
ーステナイト粒が粗大化し、その後の加速冷却において
も組織が十分に微細化されず強度、靭性の確保が困難で
あるからである。
加速冷却以前にパーライト変態が開始してしまい、耐摩
耗性、高強度化に有効な微細パーライト組織が得られ
ず、また、１０００℃を超えるとパーライト変態前のオ
ーステナイト粒が粗大化し、その後の加速冷却において
も組織が十分に微細化されず強度、靭性の確保が困難で
あるからである。
【００１１】従って、圧延仕上温度を８００℃以上１０
００℃以下とすることにより、２ｍｍＵノッチシャルピ
ー吸収エネルギーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の
高靭性を得ることができる。
００℃以下とすることにより、２ｍｍＵノッチシャルピ
ー吸収エネルギーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の
高靭性を得ることができる。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】図２に表１のＢ鋼（０．７８％Ｃ−０．５
１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．１０％Ｎｉ−０．４４
％Ｃｒ−０．０２２％Ｎｂ）を１２８０℃に加熱し、仕
上温度を９２０℃で圧延した後、冷却速度を空冷（０．
４℃／ｓｅｃ）〜４．０℃／ｓｅｃまで変化させた場合
の冷却速度と強度、靭性の関係を示す。冷却速度が１℃
／ｓｅｃ未満では靭性が低いものの、冷却速度の上昇に
伴い強度、靭性ともに向上する。しかし、３℃／ｓｅｃ
を超えると強度、靭性は共に著しく低下している。つま
り、冷却速度を１℃／ｓｅｃ以上３℃／ｓｅｃ以下とす
ることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、２ｍ
ｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２０℃で２．
０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性を得ることができる
ことがわかる。これは、パーライト変態時の冷却速度が
１℃／ｓｅｃ未満では過冷度が低くパーライト組織が十
分に微細化されず、目的とする強度、靭性を達成でき
ず、逆に３℃／ｓｅｃを超えるとレール頭部表層にベイ
ナイトやマルテンサイトなどの異常組織が生成し、強
度、靭性を著しく低下させるからである。従って、パー
ライト変態開始以前の温度からパーライト変態が終了す
る４００℃以下までの冷却速度を１〜３℃／ｓｅｃとし
た。
１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．１０％Ｎｉ−０．４４
％Ｃｒ−０．０２２％Ｎｂ）を１２８０℃に加熱し、仕
上温度を９２０℃で圧延した後、冷却速度を空冷（０．
４℃／ｓｅｃ）〜４．０℃／ｓｅｃまで変化させた場合
の冷却速度と強度、靭性の関係を示す。冷却速度が１℃
／ｓｅｃ未満では靭性が低いものの、冷却速度の上昇に
伴い強度、靭性ともに向上する。しかし、３℃／ｓｅｃ
を超えると強度、靭性は共に著しく低下している。つま
り、冷却速度を１℃／ｓｅｃ以上３℃／ｓｅｃ以下とす
ることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、２ｍ
ｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２０℃で２．
０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性を得ることができる
ことがわかる。これは、パーライト変態時の冷却速度が
１℃／ｓｅｃ未満では過冷度が低くパーライト組織が十
分に微細化されず、目的とする強度、靭性を達成でき
ず、逆に３℃／ｓｅｃを超えるとレール頭部表層にベイ
ナイトやマルテンサイトなどの異常組織が生成し、強
度、靭性を著しく低下させるからである。従って、パー
ライト変態開始以前の温度からパーライト変態が終了す
る４００℃以下までの冷却速度を１〜３℃／ｓｅｃとし
た。
【００１５】次に、表１に示すＡ鋼からＪ鋼を１２８０
℃に加熱し、上記の圧延、冷却条件を満足する９２０℃
で圧延を終了後、２℃／ｓｅｃで加速冷却した条件で成
分範囲の検討を行った。
℃に加熱し、上記の圧延、冷却条件を満足する９２０℃
で圧延を終了後、２℃／ｓｅｃで加速冷却した条件で成
分範囲の検討を行った。
【００１６】図３に０．７８％Ｃ−０．５１％Ｓｉ−
０．８４％Ｍｎ−０．１％Ｎｉ−０．４４％Ｃｒ鋼にＮ
ｂを０．０％から０．０６９％添加した場合のＮｂ添加
量と強度、靭性の関係を示す。Ｎｂの添加に伴い強度は
なだらかに低下し、靭性は向上する。Ｎｂが０．０１％
未満では靭性が低く、０．０５％を超えると靭性向上の
効果が縮小している。このことから、０．７８％Ｃ−
０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．１０％Ｎｉ−
０．４４％Ｃｒの条件ではＮｂを０．０１％以上０．０
５％以下とすることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ
2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋
２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上という高強度、高靭性レ
ールを得ることができることがわかる。
０．８４％Ｍｎ−０．１％Ｎｉ−０．４４％Ｃｒ鋼にＮ
ｂを０．０％から０．０６９％添加した場合のＮｂ添加
量と強度、靭性の関係を示す。Ｎｂの添加に伴い強度は
なだらかに低下し、靭性は向上する。Ｎｂが０．０１％
未満では靭性が低く、０．０５％を超えると靭性向上の
効果が縮小している。このことから、０．７８％Ｃ−
０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．１０％Ｎｉ−
０．４４％Ｃｒの条件ではＮｂを０．０１％以上０．０
５％以下とすることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ
2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋
２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上という高強度、高靭性レ
ールを得ることができることがわかる。
【００１７】図４に０．７８％Ｃ−０．５１％Ｓｉ−
０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ−０．０２Ｎｂ鋼にＮ
ｉを０．０％から０．６１％添加した場合のＮｉ添加量
と強度、靭性の関係を示す。Ｎｉの添加に伴い強度はな
だらかに上昇し、靭性も向上する。Ｎｉが０．１％未満
では靭性が低く、０．４％超えると強度、靭性向上の効
果がほとんど見られない。このことから、０．７８％Ｃ
−０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ−
０．０２％Ｎｂの条件ではＮｉを０．１％以上０．４％
以下とすることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ2 以
上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２０
℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性を得ること
ができることがわかる。
０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ−０．０２Ｎｂ鋼にＮ
ｉを０．０％から０．６１％添加した場合のＮｉ添加量
と強度、靭性の関係を示す。Ｎｉの添加に伴い強度はな
だらかに上昇し、靭性も向上する。Ｎｉが０．１％未満
では靭性が低く、０．４％超えると強度、靭性向上の効
果がほとんど見られない。このことから、０．７８％Ｃ
−０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ−
０．０２％Ｎｂの条件ではＮｉを０．１％以上０．４％
以下とすることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ2 以
上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２０
℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性を得ること
ができることがわかる。
【００１８】以上の結果より、Ｎｂを０．０１％以上
０．０５％以下、Ｎｉを０．１％以上０．４％以下添加
し、かつ、圧延仕上温度が８００℃以上１０００℃以下
となるように熱間圧延し、その後パーライト変態開始以
前の温度から４００℃以下までの冷却速度を１〜３℃／
ｓｅｃで加速冷却することにより、引張強度１２０ｋｇ
／ｍｍ2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギ
ーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性
を得ることができる。
０．０５％以下、Ｎｉを０．１％以上０．４％以下添加
し、かつ、圧延仕上温度が８００℃以上１０００℃以下
となるように熱間圧延し、その後パーライト変態開始以
前の温度から４００℃以下までの冷却速度を１〜３℃／
ｓｅｃで加速冷却することにより、引張強度１２０ｋｇ
／ｍｍ2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギ
ーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性
を得ることができる。
【００１９】次に、各成分の含有量の限定理由について
説明する。 （１）Ｃ： Ｃは共析鋼としての強度確保のため０．６
０％以上必要であるが、０．８５％を超えると粒界に初
析セメンタイトが生成し材質の脆化を引き起こすので好
ましくない。従って、Ｃ量を０．６０〜０．８５％の範
囲に規定する。
説明する。 （１）Ｃ： Ｃは共析鋼としての強度確保のため０．６
０％以上必要であるが、０．８５％を超えると粒界に初
析セメンタイトが生成し材質の脆化を引き起こすので好
ましくない。従って、Ｃ量を０．６０〜０．８５％の範
囲に規定する。
【００２０】（２）Ｓｉ： Ｓｉは製鋼時の脱酸のため
に０．１％以上必要であり、かつパーライト中のフェラ
イトに固溶し高強度化に寄与する。しかし、０．８％を
超えると強度上昇の割合が減少する。従って、Ｓｉ量を
０．１〜０．８％の範囲に規定する。
に０．１％以上必要であり、かつパーライト中のフェラ
イトに固溶し高強度化に寄与する。しかし、０．８％を
超えると強度上昇の割合が減少する。従って、Ｓｉ量を
０．１〜０．８％の範囲に規定する。
【００２１】（３）Ｍｎ： Ｍｎはパーライト変態温度
を低下させ焼入性を高め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、０．５％未満では目的
の強度を確保することができず、逆に１．５％を超える
と鋼のミクロ偏析によるマルテンサイト組織を生じ易
く、熱処理時及び溶接時に硬化や脆化を生じ材質劣化を
来すので好ましくない。従って、Ｍｎ量を０．５〜１．
５％の範囲に規定する。
を低下させ焼入性を高め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、０．５％未満では目的
の強度を確保することができず、逆に１．５％を超える
と鋼のミクロ偏析によるマルテンサイト組織を生じ易
く、熱処理時及び溶接時に硬化や脆化を生じ材質劣化を
来すので好ましくない。従って、Ｍｎ量を０．５〜１．
５％の範囲に規定する。
【００２２】（４）Ｐ： Ｐは靭性を劣化させるので
０．０３５％以下に規定する。 （５）Ｓ： Ｓは主として介在物の形態をとって鋼中に
存在し靭性を著しく劣化させるので０．０３５％以下に
規定する。
０．０３５％以下に規定する。 （５）Ｓ： Ｓは主として介在物の形態をとって鋼中に
存在し靭性を著しく劣化させるので０．０３５％以下に
規定する。
【００２３】（６）Ｃｒ： Ｃｒはパーライトのラメラ
間隔を狭くし高強度に寄与するが、０．２％未満ではそ
の効果が低く、また０．８％を超えると加速冷却時にマ
ルテンサイトを混入させる恐れがある。従って、Ｃｒ量
を０．２〜０．８％の範囲に規定する。
間隔を狭くし高強度に寄与するが、０．２％未満ではそ
の効果が低く、また０．８％を超えると加速冷却時にマ
ルテンサイトを混入させる恐れがある。従って、Ｃｒ量
を０．２〜０．８％の範囲に規定する。
【００２４】（７）Ｎｂ： Ｎｂは再結晶を抑制する効
果があり、加速冷却後に得られるパーライトコロニーの
サイズを細かくし靭性を向上させる効果がある。しか
し、上述した図３に示すように、０．０１％未満ではそ
の効果が小さく、逆に０．０５％を超えると靭性向上の
効果が飽和する。従って、Ｎｂ量を０．０１〜０．０５
％の範囲に規定する。
果があり、加速冷却後に得られるパーライトコロニーの
サイズを細かくし靭性を向上させる効果がある。しか
し、上述した図３に示すように、０．０１％未満ではそ
の効果が小さく、逆に０．０５％を超えると靭性向上の
効果が飽和する。従って、Ｎｂ量を０．０１〜０．０５
％の範囲に規定する。
【００２５】（８）Ｎｉ： Ｎｉはパーライト中のフェ
ライトを強化し高強度化に寄与し、同時に靭性を向上さ
せる。しかし、上述した図４に示すように、０．１％未
満ではその効果が小さく、逆に０．４％を超えると経済
性の観点から不利である。従って、Ｎｉ量を０．１〜
０．４％の範囲に規定する。
ライトを強化し高強度化に寄与し、同時に靭性を向上さ
せる。しかし、上述した図４に示すように、０．１％未
満ではその効果が小さく、逆に０．４％を超えると経済
性の観点から不利である。従って、Ｎｉ量を０．１〜
０．４％の範囲に規定する。
【００２６】以上のような組成を有する鋼素材、すなわ
ちＮｂを０．０１％以上０．０５％以下、Ｎｉを０．１
％以上０．４％以下複合添加する素材を用い、圧延仕上
温度が８００℃以上１０００℃以下となるように熱間圧
延し、パーライト変態温度域を１℃／ｓｅｃ以上３℃／
ｓｅｃ以下で加速冷却することにより初めて、引張強度
１２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸
収エネルギーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強
度、高靭性を達成することができる。
ちＮｂを０．０１％以上０．０５％以下、Ｎｉを０．１
％以上０．４％以下複合添加する素材を用い、圧延仕上
温度が８００℃以上１０００℃以下となるように熱間圧
延し、パーライト変態温度域を１℃／ｓｅｃ以上３℃／
ｓｅｃ以下で加速冷却することにより初めて、引張強度
１２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸
収エネルギーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強
度、高靭性を達成することができる。
【００２７】
（実施例１）表３に示す本発明の範囲内の組成を有する
Ｋ鋼、Ｌ鋼の２鋼種について、圧延仕上温度を７５０〜
１０５０℃の範囲、冷却速度を０．４〜４．５℃／ｓの
範囲で変化させて、引張特性及び２ｍｍＵノッチシャル
ピー試験における＋２０℃での衝撃値（２ｍｍ UＥ+20
と表わす）を測定した。その結果を表４に示す。
Ｋ鋼、Ｌ鋼の２鋼種について、圧延仕上温度を７５０〜
１０５０℃の範囲、冷却速度を０．４〜４．５℃／ｓの
範囲で変化させて、引張特性及び２ｍｍＵノッチシャル
ピー試験における＋２０℃での衝撃値（２ｍｍ UＥ+20
と表わす）を測定した。その結果を表４に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】表４の条件１は圧延仕上温度、冷却速度共
に満足していないために、ＴＳ＝１０８．３ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ＝１．３ｋｇｆ・ｍと低い値を示し
ている。条件２は冷却速度は本請求範囲内であるが圧延
仕上温度を満足していないために、ＴＳ＝１１２．８ｋ
ｇ／ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20 ＝１．５ｋｇｆ・ｍと低い
値を示している。条件３，４は共に圧延仕上温度、冷却
速度を満足しているため、ＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示
している。条件５は圧延仕上温度は条件を満足している
ものの冷却速度を満足していないために、ＴＳ＝１１
９．１ｋｇ／ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20 ＝１．８ｋｇｆ・
ｍと低い値を示している。条件６は、圧延仕上温度、冷
却速度共に満足しているため、ＴＳ≧１２０．０ｋｇ／
ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値
を示している。条件７は圧延仕上温度は条件を満足して
いるものの冷却速度を満足していないために、２ｍｍ U
Ｅ+20 ＝１．９ｋｇｆ・ｍと若干低い値を示している。
条件８，９は圧延仕上温度、冷却速度共に満足している
ため、ＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20
≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示している。条件１０
は、冷却速度は条件を満足しているが圧延仕上温度を満
足していないために、ＴＳ＝１０５．５ｋｇ／ｍｍ2 、
２ｍｍ UＥ+20＝１．５ｋｇｆ・ｍと低い値を示してい
る。 （実施例２）表５に示すＭ〜Ｗの組成の鋼素材を表６の
本発明条件を満たす仕上圧延温度９２０℃、冷却速度
１．８〜１．９℃／ｓの条件で製造した。その際の引張
特性及び２ｍｍ UＥ+20 の値を表６に併記する。
に満足していないために、ＴＳ＝１０８．３ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ＝１．３ｋｇｆ・ｍと低い値を示し
ている。条件２は冷却速度は本請求範囲内であるが圧延
仕上温度を満足していないために、ＴＳ＝１１２．８ｋ
ｇ／ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20 ＝１．５ｋｇｆ・ｍと低い
値を示している。条件３，４は共に圧延仕上温度、冷却
速度を満足しているため、ＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示
している。条件５は圧延仕上温度は条件を満足している
ものの冷却速度を満足していないために、ＴＳ＝１１
９．１ｋｇ／ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20 ＝１．８ｋｇｆ・
ｍと低い値を示している。条件６は、圧延仕上温度、冷
却速度共に満足しているため、ＴＳ≧１２０．０ｋｇ／
ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値
を示している。条件７は圧延仕上温度は条件を満足して
いるものの冷却速度を満足していないために、２ｍｍ U
Ｅ+20 ＝１．９ｋｇｆ・ｍと若干低い値を示している。
条件８，９は圧延仕上温度、冷却速度共に満足している
ため、ＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ2 、２ｍｍ UＥ+20
≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示している。条件１０
は、冷却速度は条件を満足しているが圧延仕上温度を満
足していないために、ＴＳ＝１０５．５ｋｇ／ｍｍ2 、
２ｍｍ UＥ+20＝１．５ｋｇｆ・ｍと低い値を示してい
る。 （実施例２）表５に示すＭ〜Ｗの組成の鋼素材を表６の
本発明条件を満たす仕上圧延温度９２０℃、冷却速度
１．８〜１．９℃／ｓの条件で製造した。その際の引張
特性及び２ｍｍ UＥ+20 の値を表６に併記する。
【００３１】
【表５】
【００３２】
【表６】
【００３３】Ｍ鋼、Ｎ鋼はＮｉを添加していないために
Ｍ鋼では２ｍｍ UＥ+20 ＝１．８ｋｇｆ・ｍ、Ｎ鋼では
ＴＳ＝１１８．９ｋｇ／ｍｍ2 と低い値を示している。
Ｐ鋼、Ｑ鋼はＮｂを添加していないためにＰ鋼では２ｍ
ｍ UＥ+20 ＝１．６ｋｇｆ・ｍ、Ｑ鋼では２ｍｍ UＥ+2
＝１．８ｋｇｆ・ｍと低い値を示している。また、Ｎｂ
の規定を満足していないＳ鋼はＴＳ＝１１７．３ｋｇ／
ｍｍ2 と低い値になっている。
Ｍ鋼では２ｍｍ UＥ+20 ＝１．８ｋｇｆ・ｍ、Ｎ鋼では
ＴＳ＝１１８．９ｋｇ／ｍｍ2 と低い値を示している。
Ｐ鋼、Ｑ鋼はＮｂを添加していないためにＰ鋼では２ｍ
ｍ UＥ+20 ＝１．６ｋｇｆ・ｍ、Ｑ鋼では２ｍｍ UＥ+2
＝１．８ｋｇｆ・ｍと低い値を示している。また、Ｎｂ
の規定を満足していないＳ鋼はＴＳ＝１１７．３ｋｇ／
ｍｍ2 と低い値になっている。
【００３４】これに対して本発明を満足しているＯ鋼、
Ｒ鋼、Ｔ鋼、Ｕ鋼、Ｖ鋼はＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示
している。なお、Ｓ鋼については、本発明の鋼組成にＣ
ｕを添加したものであるが、圧延途中で割れが生じた。
Ｒ鋼、Ｔ鋼、Ｕ鋼、Ｖ鋼はＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示
している。なお、Ｓ鋼については、本発明の鋼組成にＣ
ｕを添加したものであるが、圧延途中で割れが生じた。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、所望の強度を確保しつ
つ優れた靭性を有する高性能レールをオンライン熱処理
で製造する方法が提供される。具体的には、引張強度１
２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収
エネルギーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度
高靭性レールを製造することができる。
つ優れた靭性を有する高性能レールをオンライン熱処理
で製造する方法が提供される。具体的には、引張強度１
２０ｋｇ／ｍｍ2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収
エネルギーが＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度
高靭性レールを製造することができる。
【図１】圧延仕上がり温度と靭性との関係を示す図。
【図２】冷却速度と強度、靭性との関係を示す図。
【図３】Ｎｂ添加量と強度、靭性との関係を示す図。
【図４】Ｎｉ添加量と強度、靭性との関係を示す図。
【手続補正書】
【提出日】平成６年９月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】レールの強度、靭性を向上させる手段とし
て熱処理する方法がある。この熱処理法には （１）圧延終了後いったん冷却した後にＡｃ3 点以上に
再加熱して加速冷却を行うオフライン熱処理法（特願昭
６３−１２８１２３号） （２）圧延終了後Ａｃ3 点以上の温度にある段階でその
まま加速冷却を行うオンライン熱処理法（特公昭６３−
２３２４４） の２種類がある。
て熱処理する方法がある。この熱処理法には （１）圧延終了後いったん冷却した後にＡｃ3 点以上に
再加熱して加速冷却を行うオフライン熱処理法（特願昭
６３−１２８１２３号） （２）圧延終了後Ａｃ3 点以上の温度にある段階でその
まま加速冷却を行うオンライン熱処理法（特公昭６３−
２３２４４） の２種類がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】本願発明者らは、上記課題を解決すべく、
まず、０．７８％Ｃ−０．０２％Ｎｂ−０．１％Ｎｉを
中心とする組成の素材を用いて圧延仕上温度と冷却速度
の条件の検討を行った。
まず、０．７８％Ｃ−０．０２％Ｎｂ−０．１％Ｎｉを
中心とする組成の素材を用いて圧延仕上温度と冷却速度
の条件の検討を行った。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】図４に０．７８％Ｃ−０．５１％Ｓｉ−
０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ−０．０２％Ｎｂ鋼に
Ｎｉを０．０％から０．６１％添加した場合のＮｉ添加
量と強度、靭性の関係を示す。Ｎｉの添加に伴い強度は
なだらかに上昇し、靭性も向上する。Ｎｉが０．１％未
満では靭性が低く、０．４％超えると強度、靭性向上の
効果がほとんど見られない。このことから、０．７８％
Ｃ−０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ
−０．０２％Ｎｂの条件ではＮｉを０．１％以上０．４
％以下とすることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ2
以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２
０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性を得るこ
とができることがわかる。
０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ−０．０２％Ｎｂ鋼に
Ｎｉを０．０％から０．６１％添加した場合のＮｉ添加
量と強度、靭性の関係を示す。Ｎｉの添加に伴い強度は
なだらかに上昇し、靭性も向上する。Ｎｉが０．１％未
満では靭性が低く、０．４％超えると強度、靭性向上の
効果がほとんど見られない。このことから、０．７８％
Ｃ−０．５１％Ｓｉ−０．８４％Ｍｎ−０．４４％Ｃｒ
−０．０２％Ｎｂの条件ではＮｉを０．１％以上０．４
％以下とすることにより、引張強度１２０ｋｇ／ｍｍ2
以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが＋２
０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上の高強度、高靭性を得るこ
とができることがわかる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】これに対して本発明を満足しているＯ鋼、
Ｒ鋼、Ｔ鋼、Ｕ鋼、Ｖ鋼はＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示
している。なお、Ｗ鋼については、本発明の鋼組成にＣ
ｕを添加したものであるが、圧延途中で割れが生じた。
Ｒ鋼、Ｔ鋼、Ｕ鋼、Ｖ鋼はＴＳ≧１２０．０ｋｇ／ｍｍ
2 、２ｍｍ UＥ+20 ≧２．０ｋｇｆ・ｍと良好な値を示
している。なお、Ｗ鋼については、本発明の鋼組成にＣ
ｕを添加したものであるが、圧延途中で割れが生じた。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．６０〜０．８５％、
Ｓｉ：０．１〜０．８％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、
Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、Ｃｒ：
０．２〜０．８％、Ｎｂ：０．０１〜０．０５％、Ｎ
ｉ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＦｅ及び不可避
的不純物からなる鋼素材を、圧延仕上温度が８００〜１
０００℃となるように熱間圧延し、次いで、パーライト
変態開始以前の温度から４００℃以下までを１〜３℃／
ｓｅｃの冷却速度で加速冷却することを特徴とするオン
ライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法。 - 【請求項２】 前記レールは、引張強度１２０ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上、２ｍｍＵノッチシャルピー吸収エネルギーが
＋２０℃で２．０ｋｇｆ・ｍ以上を有する請求項１記載
のオンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16258993A JPH0718326A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | オンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16258993A JPH0718326A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | オンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0718326A true JPH0718326A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15757467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16258993A Pending JPH0718326A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | オンライン熱処理による高強度高靭性レールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718326A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169727A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Jfe Steel Kk | 高強度パーライト系レールおよびその製造方法 |
| WO2007111285A1 (ja) | 2006-03-16 | 2007-10-04 | Jfe Steel Corporation | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度パーライト系レール |
| JP2010185106A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Jfe Steel Corp | 耐摩耗性レールおよびその製造方法 |
| JP2015209590A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | レールの製造方法 |
| JP2017115229A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | レール |
| CN113373371A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-10 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种添加稀土和镍元素的超高耐磨性过共析型珠光体钢轨材料 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP16258993A patent/JPH0718326A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169727A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Jfe Steel Kk | 高強度パーライト系レールおよびその製造方法 |
| JP4736790B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2011-07-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度パーライト系レールおよびその製造方法 |
| WO2007111285A1 (ja) | 2006-03-16 | 2007-10-04 | Jfe Steel Corporation | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度パーライト系レール |
| US8361382B2 (en) | 2006-03-16 | 2013-01-29 | Jfe Steel Corporation | High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties |
| US8404178B2 (en) | 2006-03-16 | 2013-03-26 | Jfe Steel Corporation | High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties |
| EP3072988A1 (en) | 2006-03-16 | 2016-09-28 | JFE Steel Corporation | High-strength pearlitic steel rail having excellent delayed fracture properties |
| JP2010185106A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Jfe Steel Corp | 耐摩耗性レールおよびその製造方法 |
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| CN113373371A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-10 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种添加稀土和镍元素的超高耐磨性过共析型珠光体钢轨材料 |
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