JP7522985B1 - Rail and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
レール足裏部の耐疲労き裂伝播特性に優れるレールを提供する。C:0.70~1.20質量%、Si:0.10~1.20質量%、Mn:0.10~1.50質量%、P:0.035質量%以下、S:0.020質量%以下、およびCr:0.05~2.00質量%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、レール足裏中央部の表面から1mm深さ位置におけるパーライト組織の面積率が95%以上であり、下記(1)式で表されるHCの値が下記(2)式を満足する、レールである。
記
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)}2 ・・・ (1)
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
Provided is a rail with excellent fatigue crack propagation resistance in the sole of the rail, which has a chemical composition containing 0.70-1.20 mass% C, 0.10-1.20 mass% Si, 0.10-1.50 mass% Mn, 0.035 mass% or less P, 0.020 mass% or less S, and 0.05-2.00 mass% Cr, with the balance being Fe and unavoidable impurities, the area ratio of pearlite structures at a depth of 1 mm from the surface in the center of the sole of the rail is 95% or more, and the value of HC, expressed by the following formula (1), satisfies the following formula (2).
Record
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)} 2・・・ (1)
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
Description
本発明は、レールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a rail and a method for manufacturing the same.
鉱石の運搬等を主体とする高軸重鉄道では、貨車の車軸にかかる荷重は客車に比べて遥かに高く、レールの使用環境も過酷である。そのため、使用されるレールには、従来より、耐摩耗性重視の観点から主としてパーライト組織を有する鋼が使用されてきた。 In high-axle-load railways, which are primarily used for transporting ore, the load on the axles of freight cars is much higher than that of passenger cars, and the environment in which the rails are used is also harsh. For this reason, steel with a pearlite structure has traditionally been used for the rails, with an emphasis on wear resistance.
近年においては、鉄道による輸送の効率化のために貨車への積載重量のさらなる増加が進められている。加えて、輸送力の増強により、レールを通過する車輪の数も増加している。In recent years, efforts have been made to further increase the load capacity of freight cars in order to improve the efficiency of rail transport. In addition, the number of wheels passing over the rails is also increasing due to increased transport capacity.
車輪の通過によって、レールには繰り返しの引張・圧縮応力が加わる。積載重量の増加、レールを通過する車輪の数の増加に伴い、レールの足裏部から折損が生じ、レールを交換する頻度は年々増加する傾向にある。そのため、レール足裏部の耐疲労き裂伝播特性を向上させたレール鋼が求められるようになってきている。 When wheels pass over the rails, they are subjected to repeated tensile and compressive stresses. As the load weight and the number of wheels passing over the rails increases, breakage occurs at the sole of the rail, and the frequency of rail replacement tends to increase year by year. For this reason, there is a growing demand for rail steel with improved fatigue crack propagation resistance at the sole of the rail.
前述した背景の下、レール底部の耐折損性のさらなる向上を目的とした様々な研究が行われている。例えば、特許文献1では、C:0.65~1.40%を含有するパーライト組織を呈するレール鋼において、底部表面を起点として深さ10mmまでの範囲の少なくとも一部に、粒径1~15μmのパーライトブロックが被検面積0.2mm2あたり200個以上存在するレールが提案されている。
Under the above-mentioned circumstances, various studies have been conducted with the aim of further improving the breakage resistance of the rail bottom.For example,
特許文献2では、質量%で、C:0.65~1.20%と、Si:0.05~2.00%と、Mn:0.05~2.00%とを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物を含み、頭部表面および底部表面の97%以上がパーライト組織であり、パーライト組織である部位の表面硬さがHv320~500の範囲でかつ最大表面粗さが180μm以下であり、最大表面粗さに対する表面硬さの比が3.5以上とするレールが提案されている。
特許文献3では、レール圧延後のオーステナイト域からレール頭部を加速冷却しながら、レール底面で800~450℃間を1~5℃/secの冷却速度で加速冷却し、レール底部のパーライト平均硬さがHB320以上となるレールが開示されている。Patent Document 3 discloses a rail in which the rail head is accelerated cooled from the austenite region after rolling, while the rail bottom is accelerated cooled between 800 and 450°C at a cooling rate of 1 to 5°C/sec, resulting in an average pearlite hardness at the rail bottom of HB320 or more.
しかしながら、上記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。特許文献1および2に記載の技術のように、C含有量を0.65~1.40%にすると、熱処理条件によっては旧オーステナイト粒界に硬質で脆い初析セメンタイト組織が生成するため、耐疲労損傷性の向上は見込めない。さらに、特許文献3に記載の技術についても、成分と製造条件の組み合わせによっては同じく初析セメンタイト組織が生成する場合があり、結果として疲労き裂伝播速度が増加してしまうため、材質制御が十分であるとはいい難い。However, the above conventional technologies have the following problems that need to be solved. When the C content is set to 0.65-1.40% as in the technologies described in
本発明は上述した問題を有利に解決すべくなされたもので、レール足裏部の耐疲労き裂伝播特性に優れるレールをその製造方法とともに提供することを目的とする。 The present invention has been made to advantageously solve the above-mentioned problems, and aims to provide a rail having excellent fatigue crack propagation resistance at the bottom of the rail, together with a manufacturing method thereof.
本発明者らは、上記の課題を解決するため、C、Si、MnおよびCrの含有量を変化させたレールを作製し、レール足裏部の組織や耐疲労き裂伝播特性を鋭意調査した。その結果、C含有量、Si含有量、Mn含有量およびCr含有量で規定される成分パラメータ(後述する(1)式で表されるHCパラメータ)を見出し、当該パラメータの値が初析セメンタイト量に関連付けられることを見出し、さらには、HCパラメータの値を、レール足裏部の旧オーステナイト粒径とパーライトブロックサイズから構成されるパラメータの値と同じかそれよりも小さい値に制御することで、仮に初析セメンタイトが多量に存在する場合であっても、優れたレール足裏部の耐疲労き裂伝播特性が得られることを見出した。より詳細には以下のとおりである。In order to solve the above problems, the inventors have produced rails with different contents of C, Si, Mn and Cr, and have thoroughly investigated the structure and fatigue crack propagation resistance of the rail base. As a result, they have found a component parameter (HC parameter expressed by formula (1) described later) defined by the C content, Si content, Mn content and Cr content, and have found that the value of this parameter is related to the amount of pro-eutectoid cementite. Furthermore, they have found that by controlling the value of the HC parameter to a value equal to or smaller than the value of the parameter consisting of the prior austenite grain size and pearlite block size of the rail base, excellent fatigue crack propagation resistance of the rail base can be obtained even if a large amount of pro-eutectoid cementite is present. More details are as follows.
本発明者らにより、初析セメンタイトの存在により疲労き裂伝播速度が増加する原因は、図1の模式図で示すように、疲労き裂の先端の塑性域中に存在する初析セメンタイト部において、初析セメンタイト部と隣接するパーライト中フェライトの{100}面が先行して脆性的に破壊することにあることがわかった。さらに、本発明者らは、初析セメンタイトの生成量に応じて、当該組織の生成サイトとなる旧オーステナイト粒径と前述の脆性破壊の組織単位に相当するパーライトブロックサイズとの比を制御することで、疲労き裂先端に形成される塑性域とパーライト中フェライトの{100}面との遭遇頻度が低下し、脆性的なき裂進展を抑制できることを見出した。すなわち、初析セメンタイトが多量に存在する場合であっても、旧オーステナイト粒径を粗大化させる、あるいはパーライトブロックサイズを微細化することで、前述した疲労き裂伝播速度の抑制効果が安定的に得られることがわかった。The present inventors have found that the reason why the presence of pro-eutectoid cementite increases the fatigue crack propagation rate is that, as shown in the schematic diagram of FIG. 1, in the pro-eutectoid cementite part present in the plastic zone at the tip of the fatigue crack, the {100} plane of ferrite in pearlite adjacent to the pro-eutectoid cementite part undergoes brittle fracture first. Furthermore, the present inventors have found that by controlling the ratio of the prior austenite grain size, which is the formation site of the structure, to the pearlite block size, which corresponds to the structural unit of the brittle fracture, according to the amount of pro-eutectoid cementite produced, the frequency of encounter between the plastic zone formed at the tip of the fatigue crack and the {100} plane of ferrite in pearlite is reduced, and brittle crack propagation can be suppressed. In other words, even when a large amount of pro-eutectoid cementite is present, it has been found that the aforementioned effect of suppressing the fatigue crack propagation rate can be stably obtained by coarsening the prior austenite grain size or by finely refining the pearlite block size.
本発明は、上記の知見に立脚するものであり、その要旨構成は次のとおりである。
[1]C:0.70~1.20質量%、
Si:0.10~1.20質量%、
Mn:0.10~1.50質量%、
P:0.035質量%以下、
S:0.020質量%以下、および
Cr:0.05~2.00質量%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
レール足裏中央部の表面から1mm深さ位置におけるパーライト組織の面積率が95%以上であり、
下記(1)式で表されるHCの値が下記(2)式を満足する、レール。
記
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)}2 ・・・ (1)
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
ここで、
[%C]、[%Si]、[%Mn]および[%Cr]は、C、Si、MnおよびCrの各含有量(質量%)であり、
GSは、レールの足裏中央部の旧オーステナイト粒径(μm)であり、
BSは、レールの足裏中央部のパーライトブロックサイズ(μm)である。
[2]前記成分組成が、さらに、
V:0.30質量%以下、
Cu:1.0質量%以下、
Ni:1.0質量%以下、
Nb:0.05質量%以下、
Mo:2.0質量%以下、
Al:0.07質量%以下、
W:1.0質量%以下、
Co:1.0質量%以下、
B:0.005質量%以下、
Ti:0.05質量%以下、
Sb:0.05質量%以下、
Mg:0.01質量%以下、
Ca:0.02質量%以下、および
Sn:0.05質量%以下、
からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する、[1]のレール。
[3][1]又は[2]のレールの製造方法であって、
[1]又は[2]の成分組成を有する鋼素材を加熱温度1350℃以下で加熱し、レール足裏中央部の圧延仕上げ温度が850℃以上の条件で熱間圧延したのち、レール足裏中央部の温度が850℃から750℃になるまで平均冷却速度CR1(℃/sec)で冷却し、次いでレール足裏中央部の温度が750℃から冷却停止温度Tになるまで平均冷却速度CR2(℃/sec)で冷却し、
ここで、
前記冷却停止温度Tは、400~650℃の範囲の温度であり、
平均冷却速度CR1(℃/sec)および平均冷却速度CR2(℃/sec)は、それぞれ下記(3)式および下記(4)式を満たす、レールの製造方法。
記
HC/300≦CR1≦3.0 ・・・(3)
HC/120≦CR2≦6.0 ・・・(4)
The present invention is based on the above findings, and has the following gist and configuration.
[1] C: 0.70 to 1.20% by mass,
Si: 0.10 to 1.20 mass%,
Mn: 0.10 to 1.50 mass%,
P: 0.035% by mass or less,
S: 0.020% by mass or less, and
Cr: 0.05 to 2.00 mass%;
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The area ratio of pearlite structure at a depth of 1 mm from the surface of the center of the sole of the rail is 95% or more,
A rail whose HC value expressed by the following formula (1) satisfies the following formula (2).
Record
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)} 2・・・ (1)
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
here,
[%C], [%Si], [%Mn] and [%Cr] are the contents (mass%) of C, Si, Mn and Cr, respectively.
GS is the prior austenite grain size (μm) at the center of the rail sole,
BS is the pearlite block size (μm) at the center of the rail sole.
[2] The composition further comprises:
V: 0.30% by mass or less,
Cu: 1.0 mass% or less,
Ni: 1.0 mass% or less,
Nb: 0.05% by mass or less,
Mo: 2.0% by mass or less,
Al: 0.07% by mass or less,
W: 1.0% by mass or less,
Co: 1.0 mass% or less,
B: 0.005% by mass or less,
Ti: 0.05% by mass or less,
Sb: 0.05% by mass or less,
Mg: 0.01% by mass or less,
Ca: 0.02% by mass or less, and
Sn: 0.05% by mass or less,
The rail of [1], which contains at least one selected from the group consisting of:
[3] A method for manufacturing a rail according to [1] or [2],
A steel material having the chemical composition of [1] or [2] is heated at a heating temperature of 1350°C or less, hot rolled under conditions in which the rolling finish temperature at the center of the rail foot sole is 850°C or more, then cooled at an average cooling rate CR1 (°C/sec) until the temperature at the center of the rail foot sole decreases from 850°C to 750°C, and then cooled at an average cooling rate CR2 (°C/sec) until the temperature at the center of the rail foot sole decreases from 750°C to the cooling stop temperature T,
here,
The cooling stop temperature T is a temperature in the range of 400 to 650°C,
A manufacturing method for a rail, wherein an average cooling rate CR 1 (°C/sec) and an average cooling rate CR 2 (°C/sec) satisfy the following formulas (3) and (4), respectively.
Record
HC/300≦CR 1 ≦3.0...(3)
HC/120≦ CR2 ≦6.0...(4)
本発明によれば、レール足裏部の耐疲労き裂伝播特性に優れたレールを、その製造方法とともに提供することができる。本発明のレールは、高軸重鉄道用レールの高寿命化や鉄道事故防止に寄与するものであり、産業上有益である。また、本発明のレールの製造方法は、熱間圧延後の熱処理条件を適正化することで、安定的にレール足裏部の耐疲労き裂伝播特性を向上させることができ、産業上有益である。 According to the present invention, it is possible to provide a rail with excellent fatigue crack propagation resistance at the sole of the rail, together with a manufacturing method thereof. The rail of the present invention contributes to extending the service life of rails for high axle load railways and preventing railway accidents, and is industrially useful. Furthermore, the rail manufacturing method of the present invention is industrially useful, as it can stably improve the fatigue crack propagation resistance at the sole of the rail by optimizing the heat treatment conditions after hot rolling.
<レールの部位>
はじめに、図2のレール断面図を参照して、本発明のレールの各部位の呼称を説明する。図2に示されるレール1において、11はレール頭部、12はレール腹部、13はレール足部を示し、レール足部13の裏面をレール足裏部14という。レール足裏中央部は、レール足裏部の幅方向中央付近にある部分であり、例えば、レール足裏部14の幅寸法をWとした場合、レール足裏中央部はレール足裏部14の幅中心から±0.075×Wの幅の範囲内の領域とする。
以下において、レール頭部、レール腹部、レール足部、レール足裏部、レール足裏中央部は、それぞれ、頭部、腹部、足部、足裏部、足裏中央部ということもある。
<Rail parts>
First, the designations of each part of the rail in the present invention will be explained with reference to the rail cross-sectional view of Figure 2. In the
In the following, the rail head, rail web, rail foot, rail sole, and rail sole center will also be referred to as the head, web, foot, sole, and sole center, respectively.
<レールの成分組成>
次に、本発明のレールの鋼の成分組成について説明する。以下の説明における「%」は、特に断らない限り「質量%」を表すものとする。
<Rail composition>
Next, the chemical composition of the steel for the rail of the present invention will be described. In the following description, "%" refers to "mass %" unless otherwise specified.
C:0.70~1.20%
Cはパーライト組織の強度、すなわち耐疲労損傷性を確保するために必須の元素である。C含有量が0.70%未満では、優れた足裏部の耐疲労き裂伝播特性を得ることが難しい。また、C含有量が1.20%を超えると、熱間圧延後の冷却中に多量の初析セメンタイトがオーステナイト粒界に生成し、疲労き裂伝播速度の増加を招く。なお、初析セメンタイトは、C含有量が1.20%以下の場合にも存在し得るが、足裏中央部の旧オーステナイト粒径とブロックサイズとが上記式(2)を満たすように制御することで、その影響を回避することができる。これらの点から、C含有量は0.70~1.20%の範囲とし、好ましくは0.70~0.89%の範囲であり、より好ましくは0.70~0.85%の範囲である。
C: 0.70-1.20%
C is an essential element for ensuring the strength of the pearlite structure, i.e., fatigue damage resistance. If the C content is less than 0.70%, it is difficult to obtain excellent fatigue crack propagation resistance properties of the sole. Also, if the C content exceeds 1.20%, a large amount of proeutectoid cementite is generated at the austenite grain boundaries during cooling after hot rolling, leading to an increase in the fatigue crack propagation rate. Note that proeutectoid cementite may exist even when the C content is 1.20% or less, but the influence can be avoided by controlling the prior austenite grain size and block size in the center of the sole to satisfy the above formula (2). From these points of view, the C content is in the range of 0.70 to 1.20%, preferably in the range of 0.70 to 0.89%, and more preferably in the range of 0.70 to 0.85%.
Si:0.10~1.20%
Siは、脱酸剤としての効果に加え、パーライト平衡変態温度を上昇させ、ラメラー間隔を細かくすることにより、疲労き裂伝播速度の低下に寄与する元素である。この点から、Si含有量は0.10%以上である必要があるが、1.20%を超えるとSiの有する高い酸素との結合力のため、溶接性が劣化する。さらに、Siは、共析点を低C側へ移動させる作用を有するため、過度の添加は初析セメンタイトの生成を助長し、疲労き裂伝播速度の増加を招く。これらの点から、Si含有量は0.10~1.20%の範囲とし、好ましくは0.15~1.10%の範囲であり、より好ましくは0.20~1.00%の範囲である。
Si: 0.10-1.20%
In addition to its effect as a deoxidizer, Si is an element that contributes to lowering the fatigue crack propagation rate by increasing the pearlite equilibrium transformation temperature and reducing the lamellar spacing. From this point of view, the Si content must be 0.10% or more, but if it exceeds 1.20%, the weldability will deteriorate due to the high bonding strength of Si with oxygen. Furthermore, since Si has the effect of shifting the eutectoid point to the low C side, excessive addition of Si promotes the formation of pro-eutectoid cementite, leading to an increase in the fatigue crack propagation rate. From these points of view, the Si content is set to the range of 0.10 to 1.20%, preferably 0.15 to 1.10%, and more preferably 0.20 to 1.00%.
Mn:0.10~1.50%
Mnは、パーライト変態温度を低下させてラメラー間隔を細かくすることにより、疲労き裂伝播速度の低下に寄与する元素である。Mn含有量が0.10%未満では、十分な効果が得られない。一方、Mn含有量が1.50%を超えるとマルテンサイト組織を生じ易く、レールの熱処理時および溶接時に硬化や脆化が生じ、材質が劣化し易い。さらに、Mnは、共析点を低C側へ移動させる作用を有するため、過度の添加は初析セメンタイトの生成を助長し、疲労き裂伝播速度の増加を招く。これらの点から、Mn含有量は0.10~1.50%の範囲とし、好ましくは0.20~1.40%の範囲であり、より好ましくは0.30~1.30%での範囲である。
Mn: 0.10-1.50%
Mn is an element that contributes to the reduction of the fatigue crack propagation rate by lowering the pearlite transformation temperature and reducing the lamellar spacing. If the Mn content is less than 0.10%, sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content exceeds 1.50%, martensite structure is likely to be generated, and hardening and embrittlement occur during heat treatment and welding of the rail, and the material is likely to deteriorate. Furthermore, since Mn has the effect of shifting the eutectoid point to the low C side, excessive addition promotes the formation of pro-eutectoid cementite and leads to an increase in the fatigue crack propagation rate. From these points, the Mn content is in the range of 0.10 to 1.50%, preferably in the range of 0.20 to 1.40%, and more preferably in the range of 0.30 to 1.30%.
P:0.035%以下
Pは、0.035%を超える量で含有させると延性を劣化させる。したがって、P含有量は0.035%以下とし、好ましくは0.020%以下である。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%超となるのが通例であり、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。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。
P: 0.035% or less
If P is contained in an amount exceeding 0.035%, it deteriorates ductility. Therefore, the P content is set to 0.035% or less, and preferably 0.020% or less. The lower limit of the P content is not particularly limited and may be 0%, but in industry, it is usually more than 0%, and excessively reducing the P content leads to an increase in refining costs. From the viewpoint of economic efficiency, it is preferable that the P content is set to 0.001% or more.
S:0.020%以下
Sは、主にA系介在物の形態で鋼中に存在する元素であるが、S含有量が0.020%を超えると、この介在物量が著しく増加すると同時に粗大な介在物を生成するため、鋼材の清浄性の悪化を招く。したがって、S含有量は0.020%以下とし、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。S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%超となるのが通例であり、S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。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。
S: 0.020% or less
S is an element that exists in steel mainly in the form of A-type inclusions, but if the S content exceeds 0.020%, the amount of these inclusions increases significantly and coarse inclusions are generated, which leads to a deterioration in the cleanliness of the steel. Therefore, the S content is set to 0.020% or less, preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less. The lower limit of the S content is not particularly limited and may be 0%, but it is usually more than 0% industrially, and excessively reducing the S content leads to an increase in refining costs. From the viewpoint of economic efficiency, it is preferable to set the S content to 0.0005% or more.
Cr:0.05~2.00%
Crは、パーライト平衡変態温度を上昇させ、ラメラー間隔を細かくすることにより、疲労き裂伝播速度の低下に寄与する元素である。Cr含有量が0.05%未満では、疲労き裂進展を十分に抑制することができない。一方、Cr含有量が2.00%を超えると鋼の焼入れ性が高くなり、マルテンサイトが生成し易くなる。また、マルテンサイトが生成しない条件で製造した場合、旧オーステナイト粒界に初析セメンタイトが生成し、疲労き裂伝播速度が増加する。これらの点から、Cr含有量は0.05~2.00%の範囲とし、好ましくは0.10~1.60%の範囲であり、より好ましくは0.15~1.40%の範囲である。
Cr: 0.05-2.00%
Cr is an element that contributes to lowering the fatigue crack propagation rate by increasing the pearlite equilibrium transformation temperature and reducing the lamellar spacing. If the Cr content is less than 0.05%, fatigue crack propagation cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, if the Cr content exceeds 2.00%, the hardenability of the steel increases and martensite is more likely to form. In addition, if the steel is manufactured under conditions in which martensite does not form, proeutectoid cementite forms at the prior austenite grain boundaries, increasing the fatigue crack propagation rate. From these points of view, the Cr content is set to the range of 0.05 to 2.00%, preferably 0.10 to 1.60%, and more preferably 0.15 to 1.40%.
さらに本発明の成分組成は、各々の元素が上記の範囲を満足するだけでは不十分で、初析セメンタイト量に対応する成分パラメータHCの値を、レールの足裏中央部の旧オーステナイト粒径GSとパーライトブロックサイズBSから構成される所定のパラメータの値と同じかそれよりも小さい値に制御することが重要である。 Furthermore, in the composition of the present invention, it is not sufficient for each element to satisfy the above range; it is important to control the value of the component parameter HC, which corresponds to the amount of pro-eutectoid cementite, to a value equal to or smaller than the value of a specified parameter consisting of the prior austenite grain size GS and the pearlite block size BS in the center of the sole of the rail.
初析セメンタイト量に対応する成分パラメータHCの値は、下記式(1)により求められる。
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)}2 ・・・ (1)
ここで、[%C]、[%Si]、[%Mn]および[%Cr]は、C、Si、MnおよびCrの各含有量(質量%)である。
HCの値は、パーライト組織の高強度化と初析セメンタイト抑制の両立、すなわち耐疲労損傷性確保の観点から、75~200であることが好ましく、より好ましくは90~150である。
The value of the component parameter HC corresponding to the amount of pro-eutectoid cementite is calculated by the following formula (1).
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)} 2 ... (1)
Here, [%C], [%Si], [%Mn] and [%Cr] are the respective contents (mass%) of C, Si, Mn and Cr.
The HC value is preferably 75-200, more preferably 90-150, from the viewpoint of achieving both high strength of pearlite structure and suppression of pro-eutectoid cementite, that is, ensuring fatigue damage resistance.
本発明において、旧オーステナイト粒径GSとパーライトブロックサイズBSから構成される所定のパラメータは、(120×GS)/(1.1×BS)で表される。当該パラメータの値とHCの値とは、下記式(2)の関係を満たす。
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
ここで、
GSは、レールの足裏中央部の旧オーステナイト粒径(μm)であり、
BSは、レールの足裏中央部のパーライトブロックサイズ(μm)である。
In the present invention, a predetermined parameter consisting of the prior austenite grain size GS and the pearlite block size BS is expressed as (120×GS)/(1.1×BS). The value of the parameter and the value of HC satisfy the relationship of the following formula (2).
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
here,
GS is the prior austenite grain size (μm) at the center of the rail sole,
BS is the pearlite block size (μm) at the center of the rail sole.
本発明で用いられるレールの成分組成は、上記の必須成分に加えて、以下から選ばれる少なくとも1種を任意に含有していてもよい。
V:0.30質量%以下、Cu:1.0質量%以下、Ni:1.0質量%以下、Nb:0.05質量%以下、Mo:2.0質量%以下、Al:0.07質量%以下、W:1.0質量%以下、Co:1.0質量%以下、B:0.005質量%以下、Ti:0.05質量%以下、Sb:0.05質量%以下、Mg:0.01質量以下%、Ca:0.02質量%以下、および、Sn:0.05質量%以下。
以下、上記の任意元素について説明する。
The component composition of the rail used in the present invention may contain, in addition to the above essential components, at least one selected from the following:
V: 0.30 mass% or less, Cu: 1.0 mass% or less, Ni: 1.0 mass% or less, Nb: 0.05 mass% or less, Mo: 2.0 mass% or less, Al: 0.07 mass% or less, W: 1.0 mass% or less, Co: 1.0 mass% or less, B: 0.005 mass% or less, Ti: 0.05 mass% or less, Sb: 0.05 mass% or less, Mg: 0.01 mass% or less, Ca: 0.02% by mass or less, and Sn: 0.05% by mass or less.
The optional elements mentioned above will now be described.
V:0.30%以下
Vは、鋼中で炭窒化物を形成して基地中へ分散析出して鋼の耐摩耗性を向上させる元素である。V含有量が0.30%を超えると、加工性が劣化し、合金コスト、すなわちレールの製造コストも増加する。これらの点から、成分組成がVを含有する場合、V含有量は0.30%を上限とすることが好ましい。耐摩耗性を向上させる効果を発現させる点から、V含有量は0.001%以上であることが好ましい。V含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.15%である。
V: 0.30% or less
V is an element that forms carbonitrides in steel and disperses and precipitates in the matrix, improving the wear resistance of the steel. If the V content exceeds 0.30%, workability deteriorates and the alloy cost, i.e., the rail manufacturing cost, increases. From these points of view, when the composition contains V, it is preferable that the V content be set at an upper limit of 0.30%. From the viewpoint of exerting the effect of improving wear resistance, the V content is preferably 0.001% or more. The V content is more preferably in the range of 0.001 to 0.15%.
Cu:1.0%以下
Cuは、Crと同様に固溶強化により鋼のさらなる高強度化を図ることができる元素である。Cu含有量が1.0%を超えるとCu割れが生じ易くなるため、成分組成がCuを含有する場合は、Cu含有量は1.0%以下であることが好ましい。高強度化の点から、Cu含有量は0.001%以上であることが好ましい。Cu含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.5%である。
Cu: 1.0% or less
Like Cr, Cu is an element that can further increase the strength of steel through solid solution strengthening. If the Cu content exceeds 1.0%, Cu cracking is likely to occur, so if the composition contains Cu, the Cu content is preferably 1.0% or less. From the viewpoint of increasing strength, the Cu content is preferably 0.001% or more. The more preferable range of the Cu content is 0.001 to 0.5%.
Ni:1.0%以下
Niは、延性を劣化することなく鋼の高強度化を図ることができる元素である。また、Cuと複合添加することによりCu割れを抑制することができるため、成分組成がCuを含有する場合にはNiも含有することが望ましい。ただし、Ni含有量が1.0%を超えると鋼の焼入れ性がより上昇し、マルテンサイトやベイナイトの生成量が多くなり、レール頭部の耐摩耗性と耐疲労損傷性が低下する傾向がある。これらの点から、成分組成がNiを含有する場合は、Ni含有量は1.0%以下であることが好ましい。高強度化の点から、Ni含有量は0.001%以上であることが好ましい。Ni含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.5%である。
Ni: 1.0% or less
Ni is an element that can increase the strength of steel without deteriorating ductility. In addition, when added in combination with Cu, it is possible to suppress Cu cracking, so it is desirable to also contain Ni when the composition contains Cu. However, if the Ni content exceeds 1.0%, the hardenability of the steel increases, the amount of martensite and bainite produced increases, and the wear resistance and fatigue damage resistance of the rail head tend to decrease. From these points of view, when the composition contains Ni, the Ni content is preferably 1.0% or less. From the viewpoint of increasing strength, the Ni content is preferably 0.001% or more. A more preferable range of the Ni content is 0.001 to 0.5%.
Nb:0.05%以下
Nbは、レールを成形するための熱間圧延中および熱間圧延後に、鋼中のCと結び付いて炭化物として析出し、パーライトコロニーサイズの微細化に有効に作用し、その結果、耐摩耗性や耐疲労損傷性、延性を大きく向上させ、レールの長寿命化に大きく寄与する元素である。ただし、Nb含有量が0.05%を超えても、耐摩耗性や耐疲労損傷性の向上効果が飽和し、含有量上昇に見合う効果が得られない。これらの点から、成分組成がNbを含有する場合、Nb含有量の上限は0.05%であることが好ましい。レールの長寿命化に対して十分な効果を得る点からは、Nb含有量は0.001%以上であることが好ましい。Nb含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.03%である。
Nb: 0.05% or less
Nb is an element that combines with C in the steel and precipitates as carbides during and after hot rolling to form a rail, effectively reducing the size of pearlite colonies, thereby greatly improving wear resistance, fatigue damage resistance, and ductility, and greatly contributing to the extension of the rail's life. However, even if the Nb content exceeds 0.05%, the effect of improving wear resistance and fatigue damage resistance saturates, and no effect commensurate with the increase in content can be obtained. From these points of view, when the composition contains Nb, the upper limit of the Nb content is preferably 0.05%. From the viewpoint of obtaining a sufficient effect on the extension of the rail's life, the Nb content is preferably 0.001% or more. A more preferable range of the Nb content is 0.001 to 0.03%.
Mo:2.0%以下
Moは、固溶強化によりさらなる鋼の高強度化を図ることができる元素である。また、Moは、共析点を高C側へ移動させる作用を有するため、初析セメンタイトの生成を抑制する作用も有する。ただし、Mo含有量が2.0%を超えると、鋼中に生ずるベイナイト量が多くなり、レール頭部の耐摩耗性が低下する。これらの点から、成分組成がMoを含有する場合は、Mo含有量は2.0%以下であることが好ましい。高強度化の点から、Mo含有量は0.001%以上であることが好ましい。Mo含有量のより好ましい範囲は、0.001~1.0%である。
Mo: 2.0% or less
Mo is an element that can further increase the strength of steel through solid solution strengthening. Mo also has the effect of shifting the eutectoid point to the high C side, and therefore also has the effect of suppressing the formation of pro-eutectoid cementite. However, if the Mo content exceeds 2.0%, the amount of bainite formed in the steel increases, and the wear resistance of the rail head decreases. From these points of view, when the composition contains Mo, the Mo content is preferably 2.0% or less. From the viewpoint of increasing strength, the Mo content is preferably 0.001% or more. The more preferable range of the Mo content is 0.001 to 1.0%.
Al:0.07%以下
Alは、脱酸剤として添加することができる元素である。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、鋼中に酸化物系介在物が多量に生成し、その結果、鋼の延性が低下する。そのため、成分組成がAlを含有する場合、Al含有量は0.07%以下であることが好ましい。Al含有量の下限は特に限定されないが、脱酸のためには0.001%以上であることが好ましい。Al含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.03%である。
Al: 0.07% or less
Al is an element that can be added as a deoxidizer. If the Al content exceeds 0.07%, a large amount of oxide-based inclusions are generated in the steel due to the high bonding strength of Al with oxygen, resulting in a decrease in the ductility of the steel. Therefore, when the composition contains Al, the Al content is preferably 0.07% or less. There is no particular lower limit for the Al content, but it is preferably 0.001% or more for deoxidization. The more preferable range of the Al content is 0.001 to 0.03%.
W:1.0%以下
Wは、レール形状への成形を行う熱間圧延中および熱間圧延後に炭化物として析出し、析出強化によりレールの強度や延性を向上させる元素である。W含有量が1.0%を超えると鋼中にマルテンサイトが生成し、その結果、延性が低下する。これらの点から、成分組成がWを含有する場合、W含有量は1.0%以下であることが好ましい。W含有量の下限は特に限定されないが、上記の強度や延性を向上させる作用を発現させるためには0.001%以上であることが好ましい。W含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.5%である。
W: 1.0% or less
W is an element that precipitates as carbides during and after hot rolling to form the rail shape, improving the strength and ductility of the rail through precipitation strengthening. If the W content exceeds 1.0%, martensite is formed in the steel, resulting in a decrease in ductility. From these points of view, when the composition contains W, the W content is preferably 1.0% or less. There is no particular lower limit for the W content, but in order to achieve the above-mentioned effect of improving strength and ductility, it is preferably 0.001% or more. A more preferred range for the W content is 0.001 to 0.5%.
Co:1.0%以下
Coは、パーライト平衡変態温度を上昇させ、ラメラー間隔を細かくすることにより、さらなる鋼の高強度化を図ることができる元素である。また、Coは、初析セメンタイトの析出を抑制する作用も有する。Co含有量が1.0%を超えると鋼中にマルテンサイトが生成し、その結果、延性が低下する。これらの点から、成分組成がCoを含有する場合、Co含有量は1.0%以下であることが好ましい。Co含有量の下限は特に限定されないが、高強度化のためには0.001%以上であることが好ましい。Co含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.5%である。
Cobalt: 1.0% or less
Co is an element that can increase the pearlite equilibrium transformation temperature and refine the lamellar spacing, thereby further increasing the strength of the steel. Co also has the effect of suppressing the precipitation of proeutectoid cementite. If the Co content exceeds 1.0%, martensite is formed in the steel, resulting in a decrease in ductility. From these points of view, when the composition contains Co, the Co content is preferably 1.0% or less. There is no particular limit to the lower limit of the Co content, but it is preferably 0.001% or more in order to increase the strength. A more preferable range of the Co content is 0.001 to 0.5%.
B:0.005%以下
Bは、レール形状への成形を行う熱間圧延中および熱間圧延後に、鋼中で窒化物として析出し、析出強化により鋼の強度や延性を向上させる元素である。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、鋼の延性が低下する。これらの点から、成分組成がBを含有する場合、B含有量は0.005%以下であることが好ましい。B含有量の下限は特に限定されないが、上記の強度や延性を向上させる作用を発現させるためには0.001%以上であることが好ましい。B含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.003%である。
B: 0.005% or less
B is an element that precipitates as nitrides in steel during and after hot rolling to form the rail shape, improving the strength and ductility of the steel through precipitation strengthening. If the B content exceeds 0.005%, martensite is formed, resulting in a decrease in the ductility of the steel. From these points of view, when the composition contains B, the B content is preferably 0.005% or less. There is no particular lower limit for the B content, but in order to achieve the effect of improving the strength and ductility described above, it is preferably 0.001% or more. A more preferred range for the B content is 0.001 to 0.003%.
Ti:0.05%以下
Tiは、レール形状への成形を行う熱間圧延中および熱間圧延後に、炭化物、窒化物又は炭窒化物として鋼中で析出し、析出強化により鋼の強度や延性を向上させる元素である。Ti含有量が0.05%を超えると、粗大な炭化物、窒化物又は炭窒化物が生成し、その結果、鋼の延性が低下する。これらの点から、成分組成がTiを含有する場合、Ti含有量は0.05%以下であることが好ましい。Ti含有量の下限は特に限定されないが、上記の強度や延性を向上させる作用を発現させるためには0.001%以上であることが好ましい。Ti含有量のより好ましい範囲は、0.001~0.03%である。
Ti: 0.05% or less
Ti is an element that precipitates in steel as carbides, nitrides, or carbonitrides during and after hot rolling to form a rail shape, improving the strength and ductility of the steel through precipitation strengthening. If the Ti content exceeds 0.05%, coarse carbides, nitrides, or carbonitrides are formed, resulting in a decrease in the ductility of the steel. From these points of view, when the composition contains Ti, the Ti content is preferably 0.05% or less. There is no particular lower limit for the Ti content, but in order to achieve the above-mentioned effect of improving strength and ductility, it is preferably 0.001% or more. A more preferred range for the Ti content is 0.001 to 0.03%.
Sb:0.05%以下
Sbは、熱間圧延前にレール鋼素材を加熱炉で再加熱する際に、その再加熱中の鋼の脱炭を防止するという顕著な効果を有する元素である。Sb含有量が0.05%を超えると、鋼の延性および靭性に悪影響を及ぼすため、成分組成がSbを含有する場合、Sb含有量は0.05%以下であることが好ましい。Sb含有量の下限は特に限定されないが、脱炭層を軽減する効果を発現させるためには0.001%以上であることが好ましい。Sb含有量のより好ましい範囲は0.001~0.03%である。
Sb: 0.05% or less
Sb is an element that has a remarkable effect of preventing decarburization of steel during reheating of rail steel material in a heating furnace before hot rolling. If the Sb content exceeds 0.05%, it has a negative effect on the ductility and toughness of steel, so if the composition contains Sb, the Sb content is preferably 0.05% or less. There is no particular lower limit for the Sb content, but in order to exert the effect of reducing the decarburized layer, it is preferably 0.001% or more. A more preferable range of the Sb content is 0.001 to 0.03%.
Mg:0.01%以下
Mgは、酸素と結合しMgOを析出してさらなる高強度化を図るための元素である。Mg含有量が0.01%を超えると、MgOの増加により鋼の延性および靭性に悪影響を及ぼすため、成分組成がMgを含有する場合、Mg含有量は0.01%以下であることが好ましい。Mg含有量の下限は特に限定されないが、上記強度を向上させる作用を発現させるためには0.001%以上であることが好ましい。Mg含有量のより好ましい範囲は0.001~0.005%である。
Mg: 0.01% or less
Mg is an element that combines with oxygen to precipitate MgO, thereby further increasing strength. If the Mg content exceeds 0.01%, the increase in MgO adversely affects the ductility and toughness of the steel, so if the composition contains Mg, the Mg content is preferably 0.01% or less. There is no particular lower limit for the Mg content, but in order to achieve the above-mentioned strength-improving effect, it is preferably 0.001% or more. A more preferred range for the Mg content is 0.001 to 0.005%.
Ca:0.02%以下
Caは、酸素と結合しCaOを析出してさらなる高強度化を図るための元素である。Ca含有量が0.02%を超えると、CaOの増加により鋼の延性および靭性に悪影響を及ぼすため、成分組成がCaを含有する場合、Ca含有量は0.02%以下であることが好ましい。Ca含有量の下限は特に限定されないが、上記強度を向上させる作用を発現させるためには0.001%以上であることが好ましい。Ca含有量のより好ましい範囲は0.001~0.01%である。
Ca: 0.02% or less
Ca is an element that combines with oxygen to precipitate CaO, thereby further increasing strength. If the Ca content exceeds 0.02%, the increase in CaO adversely affects the ductility and toughness of the steel, so if the composition contains Ca, the Ca content is preferably 0.02% or less. There is no particular lower limit for the Ca content, but in order to achieve the above-mentioned strength-improving effect, it is preferably 0.001% or more. A more preferred range for the Ca content is 0.001 to 0.01%.
Sn:0.05%以下
Snは、熱間圧延前にレール鋼素材を加熱炉で再加熱する際に、その再加熱中の鋼の脱炭を防止するという顕著な効果を有する元素である。Sn含有量が0.05%を超えると、鋼の延性および靭性に悪影響を及ぼすため、成分組成がSnを含有する場合、Sn含有量は0.05%以下であることが好ましい。Sn含有量の下限は特に限定されないが、脱炭層を軽減する効果を発現させるためには0.001%以上であることが好ましい。Sn含有量のより好ましい範囲は0.001~0.01%である。
Sn: 0.05% or less
Sn is an element that has a remarkable effect of preventing decarburization of steel during reheating of rail steel material in a heating furnace before hot rolling. If the Sn content exceeds 0.05%, it has a negative effect on the ductility and toughness of the steel, so if the composition contains Sn, the Sn content is preferably 0.05% or less. There is no particular lower limit for the Sn content, but in order to exert the effect of reducing the decarburized layer, it is preferably 0.001% or more. A more preferable range of the Sn content is 0.001 to 0.01%.
本発明のレールの鋼の成分組成において、上記の必須成分および任意成分の残部はFeおよび不可避的不純物からなる。ここで、不可避的不純物としては、N、O等が挙げられ、Nは0.008%まで、Oは0.004%まで許容できる。なお、原料、資材、製造設備等の状況によっては、N、O以外の不純物が不可避的に鋼中に混入することがある。原料としては、鉄鉱石、還元鉄、スクラップ等が挙げられる。本発明の目的を阻害しない範囲であれば、上記不純物の混入も許容される。N、O以外の不純物としては、Pb、Zr、Bi、Zn、Se、As、Te、Tl、Cd、Hf、Ag、Hg、Ga、Ge、REM等が挙げられる。In the composition of the steel for the rail of the present invention, the balance of the above essential and optional components consists of Fe and unavoidable impurities. Here, examples of unavoidable impurities include N and O, with N being permitted up to 0.008% and O being permitted up to 0.004%. Note that, depending on the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, etc., impurities other than N and O may be inevitably mixed into the steel. Examples of raw materials include iron ore, reduced iron, and scrap. The above impurities are permitted as long as they do not impede the objectives of the present invention. Examples of impurities other than N and O include Pb, Zr, Bi, Zn, Se, As, Te, Tl, Cd, Hf, Ag, Hg, Ga, Ge, and REM.
<レールのミクロ組織>
本発明のレールは、パーライト系レールである。耐疲労き裂伝播特性の点から、レールの足裏中央部の表面から1mm深さ位置におけるミクロ組織は、面積率で95.0%以上のパーライトを有する。パーライトの面積率は100%であってもよい。足裏中央部の表面から1mm深さ位置におけるパーライト以外の残部組織は、面積率で5.0%以下であれば許容され、0%であってもよい。中でも、初析セメンタイトは、面積率で3.0%以下であれば耐疲労き裂伝播特性に大きな影響を及ぼさないため許容される。初析セメンタイト以外の残部組織としては、例えば、フェライト、ベイナイトおよびマルテンサイトが挙げられる。
足裏中央部のミクロ組織および面積率は、後述する実施例の測定方法により測定することができる。
<Rail microstructure>
The rail of the present invention is a pearlitic rail. From the viewpoint of fatigue crack propagation resistance, the microstructure at a depth of 1 mm from the surface of the central part of the sole of the rail has pearlite at an area ratio of 95.0% or more. The area ratio of pearlite may be 100%. The remaining structure other than pearlite at a depth of 1 mm from the surface of the central part of the sole is acceptable if its area ratio is 5.0% or less, and may be 0%. Among them, pro-eutectoid cementite is acceptable if its area ratio is 3.0% or less because it does not significantly affect fatigue crack propagation resistance. Examples of the remaining structure other than pro-eutectoid cementite include ferrite, bainite, and martensite.
The microstructure and area ratio of the central part of the sole can be measured by the measuring method described in the examples below.
(足裏中央部の旧オーステナイト粒径GS)
本発明のレールは、足裏中央部の旧オーステナイト粒径GSが30~140μmであることが好ましく、延性や靭性の過度な低下を防止する観点から、より好ましくは30~80μmである。
足裏中央部の旧オーステナイト粒径GSは、後述する実施例の測定方法により測定することができる。
(GS grain size of former austenite in the center of the sole)
In the rail of the present invention, the prior austenite grain size GS in the central sole portion is preferably 30 to 140 μm, and from the viewpoint of preventing an excessive decrease in ductility and toughness, it is more preferably 30 to 80 μm.
The prior austenite grain size GS in the center of the sole can be measured by the measuring method described in the examples below.
(パーライトブロックサイズBS)
本発明のレールは、足裏中央部のパーライトブロックサイズBSが15~45μmであることが好ましく、脆性破壊の組織単位に相当するパーライトブロックサイズを小さくすることで、脆性的なき裂進展の長さをより短くすることが可能となるため、より好ましくは15~30μmである。
足裏中央部のパーライトブロックサイズBSは、後述する実施例の測定方法により測定することができる。
(Perlite block size BS)
In the rail of the present invention, the pearlite block size BS in the center of the sole is preferably 15 to 45 μm, and more preferably 15 to 30 μm, because by reducing the pearlite block size, which corresponds to the structural unit of brittle fracture, it is possible to further shorten the length of brittle crack propagation.
The perlite block size BS in the center of the sole can be measured by the measuring method described in the Examples below.
<レールの形状>
本発明のレールの形状は特に限定されず、JIS E 1101:2001やBS EN13674-1:2011やAmerican Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA)などに記載のレールの形状とすることができる。
<Rail shape>
The shape of the rail in the present invention is not particularly limited, and may be any shape described in JIS E 1101:2001, BS EN13674-1:2011, American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA), or the like.
<レールの製造方法>
本発明のレールの製造方法について説明する。本発明のレールは、上述した成分組成を有する鋼素材に対して、下記(1)~(3)の処理を順次施すことにより製造することができる。
(1) 熱間圧延
(2) 一次冷却
(3) 二次冷却
<Rail manufacturing method>
The method for manufacturing a rail of the present invention will now be described. The rail of the present invention can be manufactured by sequentially carrying out the following treatments (1) to (3) on a steel material having the above-mentioned chemical composition.
(1) Hot rolling
(2) Primary cooling
(3) Secondary cooling
レール素材として用いる鋼素材は、上述したレールの成分組成を有するものであり、任意の方法で製造できる。一般的には、鋳造、特に連続鋳造により鋼素材を製造することが好ましい。The steel material used as the rail material has the above-mentioned rail composition and can be manufactured by any method. In general, it is preferable to manufacture the steel material by casting, particularly continuous casting.
(1) 熱間圧延
加熱温度:1350℃以下
熱間圧延に先立って鋼素材を加熱温度1350℃以下で加熱する。加熱温度が1350℃を超えると、過度の昇温によって鋼素材が部分的に溶融し、レール内部に欠陥が発生するおそれがある。加熱温度の下限は特に限定されないが、圧延時の変形抵抗を低減するため、1150℃以上とすることが好ましい。
(1) Hot rolling heating temperature: 1350°C or less Prior to hot rolling, the steel material is heated to a heating temperature of 1350°C or less. If the heating temperature exceeds 1350°C, the steel material may partially melt due to excessive heating, which may cause defects inside the rail. There is no particular lower limit for the heating temperature, but it is preferably 1150°C or more in order to reduce the deformation resistance during rolling.
圧延仕上げ温度:850℃以上
加熱した鋼素材を熱間圧延してレールの形状とする。ここで、仕上げ圧延とは1台の最終圧延機の最終圧延孔型で圧延される最終圧延1パス分の圧延を指す。
熱間圧延における圧延仕上げ温度は850℃以上とする。圧延仕上げ温度が850℃より低い場合、オーステナイト低温域にて圧延が行われることになり、オーステナイト結晶粒に加工歪が導入されるだけでなく、オーステナイト結晶粒の伸長が顕著となる。オーステナイト粒界面積の増加により初析セメンタイトの核生成サイトが増加し、その結果、耐疲労き裂伝播特性が低下する。そのため、圧延仕上げ温度は850℃以上とし、好ましくは900℃以上である。圧延仕上げ温度の上限は特に限定されないが、旧オーステナイト粒径が極端に粗大化すると、延性や靭性が低下してしまうため、1050℃以下にすることが好ましい。ここで、圧延仕上げ温度は、最終圧延パスの圧延機入側におけるレール足裏中央部の表面温度であり、放射温度計で測定可能である。
Rolling finish temperature: 850℃ or higher. The heated steel material is hot-rolled into the shape of a rail. Here, finish rolling refers to one pass of rolling using the final rolling groove of one final rolling mill.
The rolling finish temperature in hot rolling is 850°C or higher. If the rolling finish temperature is lower than 850°C, the rolling is performed in the low austenite temperature range, and not only is processing strain introduced into the austenite grains, but the elongation of the austenite grains becomes significant. The increase in the austenite grain boundary area increases the number of nucleation sites of pro-eutectoid cementite, and as a result, the fatigue crack propagation resistance decreases. Therefore, the rolling finish temperature is 850°C or higher, and preferably 900°C or higher. There is no particular upper limit to the rolling finish temperature, but if the prior austenite grain size becomes extremely coarse, the ductility and toughness decrease, so it is preferably 1050°C or lower. Here, the rolling finish temperature is the surface temperature of the center of the rail sole at the entry side of the rolling mill in the final rolling pass, and can be measured with a radiation thermometer.
最終圧延パスとなる仕上圧延におけるレール足部の厚み方向の圧下率(厚み減少率)は、当該パスの断面減少率よりも大きな値とすることが好ましい。例えば、断面減少率を11%とし、これに対してレール足部の中央での厚み減少率を15%以上とすることが挙げられる。これによって、レール足部の中央に大きな歪みを導入することができ、パーライト変態後の組織の微細化をより促進でき、足裏部の疲労強度を効果的に高めることができる。なお、この仕上圧延で足部の幅寸法が広がるような孔型設計を行っておくことで、断面減少率に対して厚み減少率を相対的に大きくとる圧延を安定的に行うことができる。
ここで、レール足部の断面減少率は、図3のレールの断面図において、Sの表示がある斜線部分の面積に基づき、仕上圧延前の底部の断面積をS0、仕上圧延後の底部の断面積をS1として、断面減少率(%)={(S0-S1)/S0}×100で算出される値である。
レール足部の厚み減少率は、同図において、Hの表示がある高さに基づき、仕上圧延前の底部の厚みをH0、仕上圧延後の底部の断面積をH1として、厚み減少率(%)={(H0-H1)/H0}×100で算出される値である。
その他の熱間圧延の条件は特に限定されない。
The reduction ratio (thickness reduction ratio) in the thickness direction of the rail base in the finish rolling, which is the final rolling pass, is preferably set to a value larger than the area reduction ratio of the corresponding pass. For example, the area reduction ratio may be set to 11%, and the thickness reduction ratio at the center of the rail base may be set to 15% or more. This allows a large strain to be introduced at the center of the rail base, which further promotes the refinement of the structure after pearlite transformation and effectively increases the fatigue strength of the base. By designing the groove shape so that the width dimension of the base is expanded in this finish rolling, it is possible to stably perform rolling with a relatively large thickness reduction ratio compared to the area reduction ratio.
Here, the area reduction of the rail base is calculated based on the area of the shaded portion marked with S in the cross-sectional view of a rail in Fig. 3, using the cross-sectional area of the base before finish rolling as S0 and the cross-sectional area of the base after finish rolling as S1 , as follows: Area reduction (%) = {( S0 - S1 )/ S0 } x 100.
The thickness reduction rate of the rail base is calculated based on the height marked with H in the figure, where the thickness of the base before finish rolling is H0 and the cross-sectional area of the base after finish rolling is H1 , as follows: Thickness reduction rate (%) = {( H0 -H1 )/ H0 } x 100.
Other hot rolling conditions are not particularly limited.
(2) 一次冷却
850℃から750℃までの平均冷却速度(CR1[℃/sec]):HC/300≦CR1≦3.0
次に、加速冷却を行う。その際、850℃から750℃までの冷却を一次冷却とする。850℃から750℃の温度域は、初析セメンタイトの生成温度域に相当し、この温度域の平均冷却速度CR1がHC/300[℃/sec]未満であると、初析セメンタイト量が増加する。そのため、初析セメンタイト組織の界面で割れが発生しやすくなり、レールの耐疲労損傷性が低下するおそれがある。そのため、一次冷却の平均冷却速度CR1はHC/300[℃/sec]以上とし、好ましくはHC/200[℃/sec]以上である。
(2) Primary cooling
Average cooling rate from 850℃ to 750℃ (CR 1 [℃/sec]): HC/300≦CR 1 ≦3.0
Next, accelerated cooling is performed. In this case, cooling from 850°C to 750°C is defined as primary cooling. The temperature range from 850°C to 750°C corresponds to the temperature range in which pro-eutectoid cementite is formed, and if the average cooling rate CR1 in this temperature range is less than HC/300 [°C/sec], the amount of pro-eutectoid cementite increases. As a result, cracks are likely to occur at the interface of the pro-eutectoid cementite structure, and the fatigue damage resistance of the rail may decrease. Therefore, the average cooling rate CR1 in primary cooling is set to HC/300 [°C/sec] or more, and preferably HC/200 [°C/sec] or more.
一方、一次冷却の平均冷却速度CR1が3.0℃/secを超える場合は、マルテンサイト組織が生成し、延性や耐疲労損傷性が低下するおそれがある。そのため、一次冷却の平均冷却速度CR1は3.0℃/sec以下とし、好ましくは2.0℃/sec以下である。 On the other hand, if the average cooling rate CR1 of the primary cooling exceeds 3.0°C/sec, martensite structure may be generated, and ductility and fatigue damage resistance may decrease. Therefore, the average cooling rate CR1 of the primary cooling is set to 3.0°C/sec or less, and preferably 2.0°C/sec or less.
(3) 二次冷却
750℃から冷却停止温度Tまでの平均冷却速度 (CR2[℃/sec]):HC/120≦CR2≦6.0
上記一次冷却に続いて二次冷却を行う。二次冷却は750℃から冷却停止温度Tまでの冷却であり、冷却停止温度Tは400~650℃の範囲の温度である。二次冷却開始温度である750℃から400~650℃の範囲にある二次冷却の冷却停止温度Tまでの平均冷却速度がHC/120[℃/sec]未満であると、パーライトブロックサイズが粗大になることに加え、ラメラー間隔も粗くなる。すなわち、脆性破壊の組織単位に相当するパーライトブロックサイズが大きくなることで、脆性的なき裂進展がより長く生じる結果、レールの耐疲労損傷性が低下するおそれがある。加えて、低温域での冷却時間が増大するため生産性が低下し、レールの製造コストが増加するおそれがある。そのため、二次冷却の平均冷却速度CR2はHC/120[℃/sec]以上とし、好ましくはHC/100[℃/sec]以上である。
(3) Secondary cooling
Average cooling rate from 750°C to the cooling stop temperature T (CR 2 [°C/sec]): HC/120≦CR 2 ≦6.0
Secondary cooling is performed following the primary cooling. The secondary cooling is performed from 750 ° C to a cooling stop temperature T, which is a temperature in the range of 400 to 650 ° C. If the average cooling rate from the secondary cooling start temperature of 750 ° C to the cooling stop temperature T of the secondary cooling in the range of 400 to 650 ° C is less than HC / 120 [ ° C / sec ], the pearlite block size becomes coarse and the lamellar spacing also becomes coarse. That is, the pearlite block size corresponding to the structure unit of brittle fracture becomes large, and as a result, brittle crack propagation occurs longer, and the fatigue damage resistance of the rail may decrease. In addition, the cooling time in the low temperature range increases, so productivity decreases and the manufacturing cost of the rail may increase. Therefore, the average cooling rate CR 2 of the secondary cooling is set to HC / 120 [ ° C / sec ] or more, preferably HC / 100 [ ° C / sec ] or more.
一方、二次冷却の平均冷却速度CR2が6.0℃/secを超える場合は、マルテンサイト組織が生成し、延性や耐疲労損傷性が低下するおそれがある。そのため、二次冷却の平均冷却速度CR2は6.0℃/sec以下とし、好ましくは4.0℃/sec以下である。 On the other hand, if the average cooling rate CR2 of the secondary cooling exceeds 6.0°C/sec, martensite structure may be generated, and ductility and fatigue damage resistance may decrease. Therefore, the average cooling rate CR2 of the secondary cooling is set to 6.0°C/sec or less, and preferably 4.0°C/sec or less.
平均冷却速度CR1および平均冷却速度CR2との関連におけるHCの値は、上記式(1)により求めることができ、75~200であることが好ましく、より好ましくは90~150である。 The value of HC in relation to the average cooling rates CR 1 and CR 2 can be calculated by the above formula (1), and is preferably 75-200, more preferably 90-150.
一次冷却および二次冷却において、平均冷却速度を決める上での温度は、いずれもレール足裏中央部の表面温度であり、放射温度計で測定可能である。二次冷却時の冷却停止温度Tは、加速冷却停止後(復熱前)のレール足裏中央部の表面温度を放射温度計で測定した温度とする。 In both primary and secondary cooling, the temperature used to determine the average cooling rate is the surface temperature at the center of the sole of the rail, which can be measured with a radiation thermometer. The cooling stop temperature T during secondary cooling is the surface temperature at the center of the sole of the rail after accelerated cooling has stopped (before reheating), measured with a radiation thermometer.
加速冷却の方法は特に限定されず、例えばオンライン熱処理設備を用いた冷却で実行することができる。冷却媒体は特に限定されず、空気、スプレー水、ミスト等から選択される1種以上を用いることができるが、空気を用いることが好ましい。例えば、足裏部に複数台の空気噴射装置を設け、各装置から噴出される空気の噴射時間および圧力を調整することで、レール足裏部の平均冷却速度を制御することができる。 The accelerated cooling method is not particularly limited, and can be performed, for example, by cooling using online heat treatment equipment. The cooling medium is not particularly limited, and one or more selected from air, spray water, mist, etc. can be used, but it is preferable to use air. For example, the average cooling speed of the rail sole can be controlled by providing multiple air injection devices at the sole and adjusting the injection time and pressure of the air ejected from each device.
本発明の製造方法においては、熱間圧延後、レール足裏中央部の表面温度について、所定の平均冷却速度を満たすように冷却することが重要であり、この条件を満たせば、レールの他の部分(例えば、レール頭部など)の冷却方法は特に限定されない。例えば、レール足部について加速冷却を行い、レールの他の部分(例えば、レール頭部など)は放冷してもよく、あるいは足部と同様に加速冷却を実施してもよい。In the manufacturing method of the present invention, it is important to cool the surface temperature of the center of the rail foot sole after hot rolling so as to satisfy a predetermined average cooling rate, and as long as this condition is satisfied, the cooling method for other parts of the rail (e.g., the rail head, etc.) is not particularly limited. For example, accelerated cooling may be performed on the rail foot, and other parts of the rail (e.g., the rail head, etc.) may be allowed to cool, or accelerated cooling may be performed in the same way as for the base.
(4) その他
冷却後のレール材は、公知の処理に付してもよく、例えば冷間でローラー矯正を行ってもよい。
(4) Others After cooling, the rail material may be subjected to known treatments, for example, cold roller straightening.
以下、実施例に従って、本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲内にて適宜変更することも可能であり、これらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。The present invention will be explained in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples, and appropriate modifications can be made within the scope of the spirit of the present invention, all of which are included in the technical scope of the present invention.
表1に示す成分組成を有する鋼素材について、表2に示す条件で、鋼素材を加熱して熱間圧延を行い、熱間圧延後に加速冷却して、JIS E1101に準拠した60kgレール材を製造した。冷却停止後は放冷した。表2中の圧延仕上げ温度とは、最終圧延ミル入側におけるレール足裏中央部の表面温度を放射温度計で測定した値である。表2中の冷却停止温度Tは、二次冷却の冷却停止時のレール足裏中央部の表面温度を放射温度計で測定した値である。平均冷却速度は、一次冷却(850℃から750℃まで)および二次冷却(750℃から冷却停止温度Tまで)について、それぞれ冷却を開始してから冷却を停止するまでの間の温度変化を単位時間(秒)あたりに換算して冷却速度(℃/sec)とした。
熱間圧延における仕上圧延は足部中央の厚み減少率15%の条件で行った。この条件では、仕上圧延での断面減少率11%に対し、厚み減少率の方が大きい。
加速冷却は、空気噴射装置による空気噴射により行った。
For steel materials having the composition shown in Table 1, the steel materials were heated and hot-rolled under the conditions shown in Table 2, and accelerated cooling was performed after hot rolling to produce 60 kg rail materials conforming to JIS E1101. After cooling was stopped, the steel materials were allowed to cool. The rolling finish temperature in Table 2 is the surface temperature of the center of the rail sole at the final rolling mill entry side measured with a radiation thermometer. The cooling stop temperature T in Table 2 is the surface temperature of the center of the rail sole at the time of stopping cooling in the secondary cooling measured with a radiation thermometer. The average cooling rate was calculated by converting the temperature change from the start of cooling to the stop of cooling for the primary cooling (from 850°C to 750°C) and the secondary cooling (from 750°C to the cooling stop temperature T) per unit time (seconds) to obtain the cooling rate (°C/sec).
The finish rolling in the hot rolling process was performed under the condition of a thickness reduction rate of 15% at the center of the base part. Under these conditions, the thickness reduction rate is larger than the area reduction rate of 11% in the finish rolling process.
The accelerated cooling was performed by air injection using an air injection device.
得られたレールはパーライト系レールである。各レールについて、旧オーステナイト粒径GS、パーライトブロックサイズBSおよび耐疲労き裂伝播特性を評価した。表2に試験結果を示す。以下にそれぞれの評価内容について詳細に説明する。 The obtained rails are pearlitic rails. For each rail, the prior austenite grain size GS, pearlite block size BS, and fatigue crack propagation resistance were evaluated. The test results are shown in Table 2. Each evaluation item is explained in detail below.
<レールのミクロ組織>
足裏中央部のミクロ組織および面積率の測定方法は以下のとおりである。
図2に示すレール足裏中央部の表面から1mm深さ位置を基準に、組織観察用の試験片を採取し、樹脂に埋め込み、鏡面研磨を行った後、表面から1mm深さ位置の圧延長手方向に垂直な面を光学顕微鏡を用いて200倍で10視野(1視野は300μm×400μm)の観察を行った。各々の視野について構成相の面積率を決定し、その平均値をミクロ組織の面積率とした。
<Rail microstructure>
The method for measuring the microstructure and area ratio of the central sole is as follows.
Test pieces for microstructure observation were taken from a
<旧オーステナイト粒径GS>
足裏中央部の旧オーステナイト粒径GSの測定方法は以下のとおりである。
図2に示すレール足裏中央部の表面から1mm深さ位置を基準に、組織観察用の試験片を採取し、樹脂に埋め込み、鏡面研磨した後、旧オーステナイト粒界に析出する初析セメンタイトを現出させるため、ナイターエッチングを施した。表面から1mm深さ位置の圧延長手方向に垂直な面を走査型電子顕微鏡を用いて200倍で観察した。画像解析ソフトを用いたトレース作業により初析セメンタイトに囲われた領域の粒径を測定した。400個以上の領域を測定し、その平均値を旧オーステナイト粒径GSとした。
<Previous austenite grain size GS>
The method for measuring the prior austenite grain size GS in the center of the sole is as follows.
A test piece for microstructural observation was taken from a
<パーライトブロックサイズBS>
足裏中央部のパーライトブロックサイズBSの測定方法は以下のとおりである。
図2に示すレール足裏中央部の表面から1mm深さ位置を基準に、組織観察用の試験片を採取した。樹脂に埋込み、鏡面研磨した後、EBSD(Electron backscatter diffraction pattern)を用いて方位解析を行い、隣接する結晶方位の方位差が15°以上となる粒界をパーライトブロック境界と定義し、粒径を円相当で測定して平均化した値をパーライトブロックサイズBSとした。測定領域は300μm角、測定ステップは0.3μm間隔とし、測定方位の信頼性を示すコンフィデックス・インデックスが0.1以下の測定点は、測定から除外した。さらに、測定領域の端にかかる結晶粒についても、測定対象から除外した。
<Perlite block size BS>
The method for measuring the perlite block size BS in the center of the sole is as follows.
A test piece for microstructure observation was taken from a
<耐疲労き裂伝播特性>
図4に示すレール足裏中央部の表面から1mm深さ位置を基準に、疲労き裂伝播試験片を採取し、疲労き裂伝播試験を行った。
図5は試験片の一例を示す模式図であり、図5(a)は正面図を、図5(b)は側面図を、図5(c)はノッチ部拡大正面図を示す。試験片は、図5における幅W=20mm、高さH=100mm、厚さB=5mmの板状のものであって、高さHの中央H/2部分の一方の幅端にノッチ部を形成した。ノッチ部は、レールの足裏中央部側に形成した。ノッチ部は、長さL=2mm、幅C=0.2mmであって、ノッチ部の端部は曲率R=0.1mmである。応力比(R比=最小応力/最大応力)は0.2とし、応力拡大係数範囲ΔK=20MPa・m1/2における、疲労き裂伝播速度da/dN(m/cycle)を測定し、耐疲労き裂伝播特性を評価した。da/dNの値が7.0×10-8以下であれば、疲労き裂伝播抑止性能があると評価した。
<Fatigue crack propagation resistance>
A fatigue crack propagation test specimen was taken from the center of the rail sole, shown in Figure 4, at a depth of 1 mm from the surface, and a fatigue crack propagation test was conducted.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a test piece, where FIG. 5(a) is a front view, FIG. 5(b) is a side view, and FIG. 5(c) is an enlarged front view of the notch. The test piece is a plate-like piece with a width W of 20 mm, a height H of 100 mm, and a thickness B of 5 mm in FIG. 5, and a notch was formed at one end of the width at the center H/2 of the height H. The notch was formed on the center side of the sole of the rail. The notch had a length L of 2 mm and a width C of 0.2 mm, and the end of the notch had a curvature R of 0.1 mm. The stress ratio (R ratio = minimum stress/maximum stress) was set to 0.2, and the fatigue crack propagation rate da/dN (m/cycle) was measured in the stress intensity factor range ΔK = 20 MPa m 1/2 to evaluate the fatigue crack propagation resistance. If the value of da/dN was 7.0×10 -8 or less, it was evaluated that the fatigue crack propagation inhibition performance was present.
表2に示すように、発明例のレール材の試験結果(表2中の試験No.1~40)の疲労き裂伝播速度はいずれも7.0×10-8以下を満足し、疲労き裂伝播抑止性能があることが確認された。一方、レール材の成分組成が本発明の条件を満足しないか、パーライト面積率が本発明の条件を満足しないか、あるいは上記式(2)の条件を満足しない比較例 (表2中の試験No. 41~48、50~54)は、疲労き裂伝播速度da/dN(m/cycle)が7.0×10-8超えとなった。試験No.49は、加熱温度が高すぎたため、加熱時に鋼素材の一部が溶融した。このため、圧延時の破断が懸念されるために圧延に供することができず、特性評価にまで至らなかった。 As shown in Table 2, the fatigue crack propagation rates of the rail materials of the examples (Test Nos. 1 to 40 in Table 2) all satisfied the condition of 7.0×10 −8 or less, and it was confirmed that the rail materials had fatigue crack propagation suppression performance. On the other hand, the comparative examples (Test Nos. 41 to 48 and 50 to 54 in Table 2) in which the component composition of the rail material did not satisfy the conditions of the present invention, the pearlite area ratio did not satisfy the conditions of the present invention, or the condition of the above formula (2) did not satisfy the condition, had fatigue crack propagation rates da/dN (m/cycle) exceeding 7.0×10 −8 . In Test No. 49, the heating temperature was too high, so part of the steel material melted during heating. For this reason, it was not possible to use it for rolling due to concerns about fracture during rolling, and the characteristics were not evaluated.
本発明によれば、レール足裏部の耐疲労き裂伝播特性に優れたレールを、その製造方法とともに提供することができる。本発明のレールは、高軸重鉄道用レールの高寿命化や鉄道事故防止に寄与するものであり、産業上有益である。また、本発明のレールの製造方法は、熱間圧延後の熱処理条件を適正化することで、安定的にレール足裏部の耐疲労き裂伝播特性を向上させることができ、産業上有益である。 According to the present invention, it is possible to provide a rail with excellent fatigue crack propagation resistance at the sole of the rail, together with a manufacturing method thereof. The rail of the present invention contributes to extending the service life of rails for high axle load railways and preventing railway accidents, and is industrially useful. Furthermore, the rail manufacturing method of the present invention is industrially useful, as it can stably improve the fatigue crack propagation resistance at the sole of the rail by optimizing the heat treatment conditions after hot rolling.
1 レール
11 レール頭部(頭部)
12 レール腹部(腹部)
13 レール足部(足部)
14 レール足裏部(足裏部)
1
12 Rail bottom (bottom)
13 Rail foot (foot)
14 Rail sole (sole)
Claims (3)
Si:0.10~1.20質量%、
Mn:0.10~1.50質量%、
P:0.035質量%以下、
S:0.020質量%以下、および
Cr:0.05~2.00質量%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
レール足裏中央部の表面から1mm深さ位置におけるパーライト組織の面積率が95.0%以上であり、
下記(1)式で表されるHCの値が下記(2)式を満足する、レール。
記
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)}2 ・・・ (1)
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
ここで、
[%C]、[%Si]、[%Mn]および[%Cr]は、C、Si、MnおよびCrの各含有量(質量%)であり、
GSは、レールの足裏中央部の旧オーステナイト粒径(μm)であり、
BSは、レールの足裏中央部のパーライトブロックサイズ(μm)である。 C: 0.70 to 1.20 mass%
Si: 0.10 to 1.20 mass%,
Mn: 0.10 to 1.50 mass%,
P: 0.035% by mass or less,
S: 0.020% by mass or less, and
Cr: 0.05 to 2.00 mass%;
The balance is Fe and unavoidable impurities.
The area ratio of pearlite structure at a depth of 1 mm from the surface of the center of the sole of the rail is 95.0% or more,
A rail whose HC value expressed by the following formula (1) satisfies the following formula (2).
Record
HC={(12×[%C])+([%Si]/10)+([%Mn]/20)+([%Cr]/18)} 2・・・ (1)
HC≦(120×GS)/(1.1×BS)・・・(2)
here,
[%C], [%Si], [%Mn] and [%Cr] are the contents (mass%) of C, Si, Mn and Cr, respectively.
GS is the prior austenite grain size (μm) at the center of the rail sole,
BS is the pearlite block size (μm) at the center of the rail sole.
V:0.30質量%以下、
Cu:1.0質量%以下、
Ni:1.0質量%以下、
Nb:0.05質量%以下、
Mo:2.0質量%以下、
Al:0.07質量%以下、
W:1.0質量%以下、
Co:1.0質量%以下、
B:0.005質量%以下、
Ti:0.05質量%以下、
Sb:0.05質量%以下、
Mg:0.01質量%以下、
Ca:0.02質量%以下、および
Sn:0.05質量%以下、
からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1に記載のレール。 The composition further comprises:
V: 0.30% by mass or less,
Cu: 1.0 mass% or less,
Ni: 1.0 mass% or less,
Nb: 0.05% by mass or less,
Mo: 2.0% by mass or less,
Al: 0.07% by mass or less,
W: 1.0% by mass or less,
Co: 1.0 mass% or less,
B: 0.005% by mass or less,
Ti: 0.05% by mass or less,
Sb: 0.05% by mass or less,
Mg: 0.01% by mass or less,
Ca: 0.02% by mass or less, and
Sn: 0.05% by mass or less,
The rail according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of:
請求項1又は2に記載の成分組成を有する鋼素材を加熱温度1350℃以下で加熱し、レール足裏中央部の圧延仕上げ温度が850℃以上の条件で熱間圧延したのち、レール足裏中央部の温度が850℃から750℃になるまで平均冷却速度CR1(℃/sec)で冷却し、次いでレール足裏中央部の温度が750℃から冷却停止温度Tになるまで平均冷却速度CR2(℃/sec)で冷却し、
ここで、
前記冷却停止温度Tは、400~650℃の範囲の温度であり、
平均冷却速度CR1(℃/sec)および平均冷却速度CR2(℃/sec)は、それぞれ下記(3)式および下記(4)式を満たす、レールの製造方法。
記
HC/300≦CR1≦3.0 ・・・(3)
HC/120≦CR2≦6.0 ・・・(4)
A method for manufacturing a rail according to claim 1 or 2,
A steel material having the chemical composition as set forth in claim 1 or 2 is heated at a heating temperature of 1350°C or less, hot rolled under conditions in which the rolling finish temperature at the center of the rail foot sole is 850°C or more, cooled at an average cooling rate CR1 (°C/sec) until the temperature at the center of the rail foot sole decreases from 850°C to 750°C, and then cooled at an average cooling rate CR2 (°C/sec) until the temperature at the center of the rail foot sole decreases from 750°C to a cooling stop temperature T,
here,
The cooling stop temperature T is a temperature in the range of 400 to 650°C,
A manufacturing method for a rail, wherein an average cooling rate CR 1 (°C/sec) and an average cooling rate CR 2 (°C/sec) satisfy the following formulas (3) and (4), respectively.
Record
HC/300≦CR 1 ≦3.0...(3)
HC/120≦ CR2 ≦6.0...(4)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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