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JP4994928B2 - Rail manufacturing method with excellent breakage resistance - Google Patents

Rail manufacturing method with excellent breakage resistance Download PDF

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JP4994928B2
JP4994928B2 JP2007107850A JP2007107850A JP4994928B2 JP 4994928 B2 JP4994928 B2 JP 4994928B2 JP 2007107850 A JP2007107850 A JP 2007107850A JP 2007107850 A JP2007107850 A JP 2007107850A JP 4994928 B2 JP4994928 B2 JP 4994928B2
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剛士 山本
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Description

本発明は、旅客鉄道や貨物鉄道のレールに要求される、レール足先部からの折損等の破壊の発生を防止することを目的としたレールの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a rail manufacturing method for preventing breakage such as breakage from a rail foot portion, which is required for rails of passenger railways and freight railways.

旅客鉄道や貨物鉄道では、輸送の高効率化の手段として、列車速度の向上や列車積載重量の増加が図られている。このような鉄道輸送の効率化はレール使用環境の過酷化を意味し、レール材質の一層の改善が要求されるに至っている。具体的には、曲線区間に敷設されたレールでは、G.C.(ゲージ・コーナー)部や頭側部の摩耗が急激に増加し、レールの使用寿命の点で問題視されるようになった。   In passenger and freight railways, as a means of improving transportation efficiency, the train speed is increased and the train load is increased. Such an increase in the efficiency of rail transportation means that the rail use environment becomes severe, and further improvements in rail materials have been required. Specifically, in the rail laid in the curved section, the wear of the GC (gauge corner) part and the head side part increases rapidly, and it has become a problem in terms of the service life of the rail. It was.

そこで、高炭素鋼を用いたパーライト組織を呈した下記に示すような高強度(高硬度)レールやその製造方法が発明され、旅客鉄道の曲線区間のレール寿命を飛躍的に改善してきた(例えば、特許文献1、2参照)。
特許文献1の開示技術では、圧延を終えた鋼レールをオーステナイト域温度から800〜450℃間を冷却速度1〜4℃/secで冷却することにより、高硬度のパーライト組織のレールを提供することができる。
特許文献2の開示技術では、圧延を終えた鋼レールをオーステナイト域温度からレール頭部を囲続するノズルから気体冷却媒体をレール頭部に指向して適用することにより高硬度のパーライト組織のレールを製造することができる。
Therefore, a high-strength (high hardness) rail as shown below and a manufacturing method thereof having a pearlite structure using high-carbon steel have been invented, and the rail life of a curved section of a passenger railway has been dramatically improved (for example, Patent Documents 1 and 2).
In the disclosed technology of Patent Document 1, a steel rail that has been rolled is cooled from an austenite region temperature to 800 to 450 ° C. at a cooling rate of 1 to 4 ° C./sec, thereby providing a rail with a high hardness pearlite structure. Can do.
In the disclosed technique of Patent Document 2, a steel rail that has been rolled is applied to a rail having a high hardness pearlite structure by applying a gas cooling medium to the rail head from a nozzle surrounding the rail head from the austenite temperature. Can be manufactured.

しかし、特許文献1、2の開示技術で製造されたレールでは、車輪のフランジと主に接触する頭部コーナー部や頭側部の耐摩耗性の確保は可能であるが、レール底部(レール足先部を含む)については、材質な制御が十分ではなく、製造方法によっては、レール底部から疲労損傷が発生し、最終的には折損に至るといった問題があった。   However, in the rail manufactured by the disclosed technology of Patent Documents 1 and 2, it is possible to ensure the wear resistance of the head corner portion and the head side portion mainly contacting the wheel flange, but the rail bottom portion (rail foot) (Including the tip portion), the material control is not sufficient, and depending on the manufacturing method, there is a problem that fatigue damage occurs from the bottom of the rail and eventually breaks.

そこで、レール底部の材質を制御し、レール底部を起点とする折損を防止するため、レール底部に限定した熱処理方法が発明され、レールの使用寿命を飛躍的に改善してきた(例えば、特許文献3、4参照)。
特許文献3の開示技術では、圧延および熱処理を終えた鋼レールの腹部や底部をオーステナイト域に再加熱後、急速冷却してマルテンサイト変態させ、再び再加熱し、急速冷却することにより、衝撃破壊抵抗性に優れたレールを提供することができる。
特許文献4の開示技術では、圧延および熱処理を終えた鋼レールの底部を600〜750℃に再加熱後、急速冷却することにより、耐落重特性に優れたレールを提供することができる。
Therefore, in order to control the material of the rail bottom and prevent breakage starting from the rail bottom, a heat treatment method limited to the rail bottom has been invented, and the service life of the rail has been dramatically improved (for example, Patent Document 3). 4).
In the disclosed technology of Patent Document 3, the abdomen and bottom of the steel rail after rolling and heat treatment are reheated to the austenite region, then rapidly cooled to martensite transformation, reheated again, and rapidly cooled, thereby causing impact fracture. A rail having excellent resistance can be provided.
In the disclosed technique of Patent Document 4, a rail having excellent drop weight resistance can be provided by rapidly cooling the bottom of the steel rail after rolling and heat treatment to 600 to 750 ° C. and then rapidly cooling it.

しかし、特許文献3の開示技術では、断面積の大きいレール腹部や底部の全体を均一に熱処理することが困難であり、レール腹部や底部の安定した特性の向上が困難であった。また、レール腹部や底部の全体を再加熱しなければならず、また、その後にマルテンサイト組織を生成させるには、大掛かりな急冷装置が必要となり、経済性も悪いといった問題もあった。   However, with the disclosed technique of Patent Document 3, it is difficult to uniformly heat the entire rail abdomen and bottom having a large cross-sectional area, and it is difficult to improve stable characteristics of the rail abdomen and bottom. In addition, the entire rail abdomen and bottom must be reheated, and a large-scale quenching device is required to produce a martensite structure thereafter, resulting in poor economic efficiency.

また特許文献4の開示技術のレールでは、再加熱によりレール底部の靭性の向上により、耐落重特性は向上するものの、軟質化するため疲労強度が低下し、疲労損傷の発生や疲労損傷を起因とするレール折損を防止することが困難であった。   Moreover, in the rail of the disclosed technology of Patent Document 4, although the drop weight resistance is improved by improving the toughness of the bottom of the rail by reheating, the fatigue strength decreases due to softening, resulting in the occurrence of fatigue damage and fatigue damage. It was difficult to prevent rail breakage.

特開昭62−56524号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-56524 特開昭61−149436号公報JP-A 61-149436 特開昭62−227042号公報JP-A-62-227042 特開平4−202626号公報JP-A-4-202626

上述した背景から、旅客鉄道や貨物鉄道のレールに要求される、底部からの折損の発生を安定して抑制することができるレールの製造方法の提供が望まれるようになった。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み案出されたものであり、その目的とするところは、旅客鉄道や貨物鉄道のレールに要求される、底部の疲労損傷の発生や疲労損傷を起因とする折損の発生を抑制し、レールの使用寿命を向上させることにある。
From the background described above, it has become desirable to provide a method for manufacturing a rail that can stably suppress the occurrence of breakage from the bottom, which is required for rails of passenger railways and freight railways.
Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is due to the occurrence of fatigue damage and fatigue damage at the bottom required for rails of passenger and freight railways. It is to suppress the occurrence of breakage and improve the service life of the rail.

本発明の耐折損性に優れたレールの製造方法は、レール足先部の再加熱温度、加速冷却速度、その後の再加熱温度の最適化を図り、さらに、硬度の最適化を図ることにより、レール底部の折損のうち足先部での疲労損傷の発生や疲労損傷を起因とする折損の発生を抑制し、レール底部の耐折損性を向上させることを目的として創出されたものである。   The rail manufacturing method with excellent breakage resistance according to the present invention optimizes the reheating temperature of the rail toe, the accelerated cooling rate, and the subsequent reheating temperature, and further optimizes the hardness. It was created for the purpose of suppressing the occurrence of fatigue damage at the toe portion and the occurrence of breakage due to fatigue damage, and improving the break resistance of the rail bottom portion.

すなわち、本発明の要旨とするところは、鋼レールにおいて、レール底部の耐折損性を向上させるため、レール足先部の再加熱温度、加速冷却速度、さらに、その後の再加熱温度の最適化を図り、さらには、硬度の最適化を図ることにより、レール底部の耐折損性を向上させるものである。   That is, the gist of the present invention is to optimize the reheating temperature of the rail foot, the accelerated cooling rate, and the subsequent reheating temperature in order to improve the break resistance of the rail bottom in the steel rail. In addition, the breakage resistance of the rail bottom is improved by optimizing the hardness.

本発明の構成は下記のとおりである。
(1)質量%で、C:0.65〜1.20%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.05〜2.00%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるレールを製造し、
前記レールの足先部を第一段の再加熱として、Ar3変態点もしくはArcm変態点〜950℃の温度範囲に再加熱し、その後、冷却速度0.5〜20℃/secの範囲で加速冷却し、400℃以上で加速冷却を停止し、その後、常温まで放冷もしくは0.2〜6℃/secの範囲で加速冷却し、
さらに、前記レールの足先部を第二段の再加熱として、500〜650℃の温度範囲に再加熱し、その後、常温まで放冷もしくは1〜20℃/secの範囲で加速冷却し、
かつ熱処理後の前記レールの足先部の硬さがHv320以上であることを特徴とする耐折損性に優れたレールの製造方法。
(2)前記第一段の再加熱後の加速冷却停止温度が、500〜650℃であることを特徴とする前記(1)に記載のレールの製造方法。
(3)前記第一段の再加熱後の加速冷却停止温度が、400〜500℃であることを特徴とする前記(1)に記載のレールの製造方法。
The configuration of the present invention is as follows.
(1) By mass%, C: 0.65-1.20%, Si: 0.05-2.00%, Mn: 0.05-2.00%, the balance being Fe and inevitable impurities Manufacturing a rail consisting of
The foot part of the rail is reheated to the first stage, reheated to a temperature range of Ar3 transformation point or Arcm transformation point to 950 ° C., and then accelerated cooling at a cooling rate of 0.5 to 20 ° C./sec. Then, the accelerated cooling is stopped at 400 ° C. or higher, and then cooled to room temperature or accelerated cooled in the range of 0.2 to 6 ° C./sec .
Furthermore, as the second stage of reheating the foot portion of the rail, it is reheated to a temperature range of 500 to 650 ° C., and then cooled to room temperature or accelerated and cooled in the range of 1 to 20 ° C./sec .
And the hardness of the toe part of the said rail after heat processing is Hv320 or more, The manufacturing method of the rail excellent in breakage resistance characterized by the above-mentioned.
(2) The accelerated cooling stop temperature after reheating in the first stage is 500 to 650 ° C. The method for manufacturing a rail as described in (1) above,
(3) The rail manufacturing method according to (1), wherein an accelerated cooling stop temperature after the first stage reheating is 400 to 500 ° C.

本発明によれば、レール足先部の再加熱温度、加速冷却速度、さらに、その後の再加熱温度の最適化を図り、さらには、硬度の最適化を図ることにより、旅客鉄道や貨物鉄道のレールの底部に要求される耐折損性を向上させることができる。   According to the present invention, by optimizing the reheating temperature of the rail toe, the accelerated cooling rate, and the subsequent reheating temperature, and further by optimizing the hardness, The breakage resistance required for the bottom of the rail can be improved.

以下に本発明について詳細に説明する。本発明者らは、現行の旅客鉄道や貨物鉄道においてレール底部から折損が発生する原因を調査した。その結果、レール底部からの折損は主にレール足先部から発生し、その起点部には疲労き裂の生成が認められることを確認した。   The present invention is described in detail below. The present inventors investigated the cause of breakage from the bottom of the rail in current passenger and freight railways. As a result, it was confirmed that the breakage from the bottom of the rail occurred mainly from the rail toe, and the generation of fatigue cracks was observed at the starting point.

さらに、本発明者らは、レール足先部の材質特性を調査した。その結果、足先部はレール圧延時の温度が低く、焼入れ性が低いこと、さらには、熱処理前に変態が始まり、レールの熱処理開始温度が確保できないこと等から、足裏部と比較して、硬度が低く、疲労強度が低いことが確認された。   Furthermore, the present inventors investigated the material characteristic of the rail foot part. As a result, the toe part has a lower temperature during rail rolling and lower hardenability, and further, the transformation starts before heat treatment and the heat treatment start temperature of the rail cannot be secured. It was confirmed that the hardness was low and the fatigue strength was low.

そこで、本発明者らは、レール足先部の疲労損傷の発生を防止するため、足先部の高強度化を図る熱処理方法を検討した。その結果、レール足先部を部分的に再加熱し、その後にある一定範囲内の冷却速度で加速冷却する熱処理が有効であることを見出した。   In view of this, the present inventors examined a heat treatment method for increasing the strength of the foot tip portion in order to prevent occurrence of fatigue damage at the rail foot tip portion. As a result, it has been found that a heat treatment in which the rail toe part is partially reheated and then accelerated cooling at a cooling rate within a certain range is effective.

この効果を検証するため、本発明者らは、上記熱処理を施した実レールを用いて疲労試験を行った。その結果、上記熱処理を施したレールでは疲労き裂の発生は抑制できるが、疲労き裂が発生・伝播した後に、短時間で折損(脆性破壊)に至るといった問題が発生した。   In order to verify this effect, the present inventors conducted a fatigue test using the real rails subjected to the heat treatment. As a result, in the rail subjected to the heat treatment, the occurrence of fatigue cracks can be suppressed, but after the fatigue cracks have been generated and propagated, there has been a problem that breakage (brittle fracture) occurs in a short time.

本発明者らは、疲労き裂が発生・伝播した後に、短時間で折損(脆性破壊)に至る要因を解明した。その結果、足先部は熱処理により高強度化したため、靭性が低下し、折損(脆性破壊)を促進させていることが明らかとなった。   The present inventors have elucidated a factor that causes a fracture (brittle fracture) in a short time after a fatigue crack is generated and propagated. As a result, it became clear that the toe portion was strengthened by heat treatment, so that the toughness was reduced and breakage (brittle fracture) was promoted.

そこで、本発明者らは、レール足先部の強度を損なわず、靭性を向上させる熱処理方法を検討した。その結果、まず、足先部の高強度化を図る熱処理において、再加熱温度の制御を行い、結晶粒の微細化を図り、さらに、加速冷却後の組織の靭性を向上させるため、その後の再加熱温度の最適化を図り、疲労き裂の発生の抑制と同時に、短時間での折損、すなわち、脆性破壊に至ることが回避できることを見出した。   Therefore, the present inventors examined a heat treatment method that improves toughness without impairing the strength of the rail foot. As a result, first, in the heat treatment for increasing the strength of the foot portion, the reheating temperature is controlled to refine the crystal grains, and further, the toughness of the structure after accelerated cooling is improved. By optimizing the heating temperature, it was found that it was possible to avoid breakage in a short time, that is, brittle fracture, while suppressing the occurrence of fatigue cracks.

以上のことから、本発明者らは、高炭素含有の鋼レールにおいて、レール足先部をある一定範囲の温度で再加熱し、加速冷却を施し、その後、一定範囲の温度で再加熱し、これに加えて、熱処理後のレール足先部の硬さを制御することにより、レール底部の折損に対する抵抗性を改善できることを見出した。   From the above, the present inventors, in the steel rail with high carbon content, reheat the rail toe portion at a certain range of temperature, subjected to accelerated cooling, and then reheated at a certain range of temperature, In addition to this, it has been found that resistance to breakage of the rail bottom can be improved by controlling the hardness of the rail toe after heat treatment.

次に、本発明の限定理由について詳細に説明する。   Next, the reason for limitation of the present invention will be described in detail.

(1) 第一段の再加熱熱処理条件の限定理由
まず、レール足先部の第一段の再加熱温度をAr3変態点もしくはAcm変態点〜950℃の温度範囲に限定した理由について説明する。
(1) Reasons for limiting the first stage reheating heat treatment conditions First, the reason for limiting the first stage reheating temperature of the rail toe portion to the Ar3 transformation point or Acm transformation point to 950 ° C will be described.

再加熱温度が950℃を超えると、再加熱時のオーステナイト粒が粗大化し、加速冷却後の結晶粒が粗大し、最終熱処理後のレール足先部の靭性が低下し、疲労き裂の発生後の脆性破壊を促進させ、レール底部の耐折損性の向上が図れない。また、再加熱温度がAr3変態点もしくはAcm変態点未満の場合、再加熱しても炭化物が溶け残り、オーステナイト組織中に粗大な炭化物が生成する。このため、最終熱処理後のレール足先部の靭性が低下し、疲労き裂の発生後の脆性破壊を促進させ、レール底部の耐折損性の向上が図れない。以上のことからレール足先部の第一段の再加熱温度をAr3変態点もしくはArcm変態点〜950℃の温度範囲に限定した。   If the reheating temperature exceeds 950 ° C, the austenite grains during reheating become coarse, the crystal grains after accelerated cooling become coarse, the toughness of the rail foot after the final heat treatment decreases, and fatigue cracks occur It is not possible to promote the brittle fracture of the rail and improve the break resistance of the rail bottom. When the reheating temperature is lower than the Ar3 transformation point or the Acm transformation point, the carbide remains undissolved even after reheating, and coarse carbides are generated in the austenite structure. For this reason, the toughness of the rail foot portion after the final heat treatment is lowered, the brittle fracture after the occurrence of the fatigue crack is promoted, and the break resistance of the rail bottom portion cannot be improved. From the above, the reheating temperature of the first stage of the rail foot portion was limited to the temperature range of Ar3 transformation point or Arcm transformation point to 950 ° C.

Ar3変態点、Arcm変態点は鋼の炭素量や合金成分によりそれぞれ異なっている。変態点を正確に求めるには実験による検証が必要である。これらの値を簡便に求めるには、炭素量のみを基準に、冶金学の教科書(例えば、鉄鋼材料、日本金属学会編)などに掲載されている、Fe−Fe3C系の平衡状態図から読み取ることが望ましい。実際のレール圧延におけるAr3変態点、Arcm変態点は平行状態図の線よりも20〜30℃低めの値となる。   The Ar3 transformation point and the Arcm transformation point differ depending on the carbon content and alloy composition of the steel. Experimental verification is necessary to accurately determine the transformation point. In order to obtain these values easily, read from the equilibrium diagram of the Fe-Fe3C system published in metallurgical textbooks (for example, steel materials, edited by the Japan Institute of Metals) based on the carbon content alone. Is desirable. The Ar3 transformation point and Arcm transformation point in actual rail rolling are values lower by 20 to 30 ° C. than the lines in the parallel state diagram.

また、レール足先部の第一段再加熱温度時の保持時間については特に限定していない。ただし加熱時間が必要以上に長いと、レール底部が変形してレールの真直性が失われ、また、オーステナイト粒も粗大化して最終熱処理後のレール底部の耐折損性が向上しない。一方、加熱時間が短すぎると、オーステナイト化が完了せず、オーステナイト組織中に粗大な炭化物が残留し、最終熱処理後のレール底部の耐折損性が向上しない。このため、保持時間については、再加熱温度、成分、レール形状等に応じて制御する必要がある。少なくとも上記温度範囲において、最終熱処理後のレール足先部の疲労強度や延性を向上させ、レール底部の耐折損性を改善するには、保持時間5〜10分程度が望ましい。   Moreover, it does not specifically limit about the holding time at the time of the 1st step reheating temperature of a rail foot part. However, if the heating time is longer than necessary, the rail bottom is deformed and the straightness of the rail is lost, and the austenite grains are also coarsened, so that the break resistance of the rail bottom after the final heat treatment is not improved. On the other hand, if the heating time is too short, austenitization is not completed, coarse carbides remain in the austenite structure, and the break resistance of the rail bottom after the final heat treatment is not improved. For this reason, about holding time, it is necessary to control according to reheating temperature, a component, rail shape, etc. In order to improve the fatigue strength and ductility of the rail foot after the final heat treatment and improve the break resistance of the rail bottom at least in the above temperature range, a holding time of about 5 to 10 minutes is desirable.

さらに、レール足先部の第一段の再加熱方法については特に限定していないが、再加熱はレール足先部のみを選択的に再加熱することが可能なガス火炎加熱あるいは高周波加熱の適用が望ましい。   Further, the first stage reheating method of the rail foot portion is not particularly limited, but the reheating is applied by gas flame heating or high frequency heating capable of selectively reheating only the rail foot portion. Is desirable.

再加熱時の温度については、レール足先部の表層の温度を制御することにより、上述した効果を達成することが可能である。   About the temperature at the time of reheating, it is possible to achieve the effect mentioned above by controlling the temperature of the surface layer of a rail foot part.

次に、第一段の再加熱後のレール足先部を冷却速度0.5〜20℃/secの範囲で400℃以上まで加速冷却する方法において、加速冷却停止温度、加速冷却速度を上記の様に限定した理由について説明する。   Next, in the method of accelerating and cooling the rail foot after the first stage reheating to 400 ° C. or higher at a cooling rate of 0.5 to 20 ° C./sec, the accelerated cooling stop temperature and the accelerated cooling rate are The reason for the limitation will be described.

まず、加速冷却停止温度について限定した理由について説明する。400℃未満の温度で加速冷却を停止すると、加速冷却中にオーステナイト組織からの変態が完了せず、残留したオーステナイト組織がマルテンサイト組織に変態し、大きな変態膨張によりレールの足先部の形状確保が困難となる。このため、加速冷却停止温度範囲を400℃以上に限定した。   First, the reason for limiting the accelerated cooling stop temperature will be described. When accelerated cooling is stopped at a temperature lower than 400 ° C, transformation from the austenite structure is not completed during accelerated cooling, and the remaining austenite structure is transformed into a martensite structure, and the shape of the foot part of the rail is secured by large transformation expansion. It becomes difficult. For this reason, the accelerated cooling stop temperature range was limited to 400 ° C. or higher.

なお、加速冷却停止温度には上限値は設定していなが、目的とする金属組織が得られるように、加速冷却停止温度を制御することが望ましい。例えば、ベイナイト組織を得るには400〜500℃、パーライト組織を得るには500〜650℃の温度範囲で加速冷却を停止することが望ましい。   Although the upper limit value is not set for the accelerated cooling stop temperature, it is desirable to control the accelerated cooling stop temperature so as to obtain the target metal structure. For example, it is desirable to stop accelerated cooling in a temperature range of 400 to 500 ° C. to obtain a bainite structure and 500 to 650 ° C. to obtain a pearlite structure.

次に、加速冷却速度について限定した理由について説明する。加速冷却速度が0.5℃/sec未満になると、加速冷却途中の高温度域で変態が開始する。その結果、最終熱処理後のレール足先部の硬さが低下し、疲労強度の向上が図れない。具体的には、レール足先部の硬度がHv320未満となり、疲労損傷の発生を防止することが困難となる。また、成分系によっては初析セメンタイト組織が生成し、最終熱処理後の靭性が低下し、レール底部の耐折損性が向上しない。加速冷却速度が20℃/secを超えると、加速冷却中にオーステナイト組織からの変態が完了せず、残留したオーステナイト組織がマルテンサイト組織に変態し、大きな変態膨張によりレールの足先部の形状確保が困難となる。このため、加速冷却速度を0.5〜20℃/secの範囲に限定した。   Next, the reason why the acceleration cooling rate is limited will be described. When the accelerated cooling rate is less than 0.5 ° C./sec, transformation starts in a high temperature region during accelerated cooling. As a result, the hardness of the rail foot portion after the final heat treatment is lowered, and the fatigue strength cannot be improved. Specifically, the hardness of the rail foot portion is less than Hv320, and it is difficult to prevent the occurrence of fatigue damage. Further, depending on the component system, a pro-eutectoid cementite structure is formed, the toughness after the final heat treatment is lowered, and the break resistance of the rail bottom is not improved. If the accelerated cooling rate exceeds 20 ° C / sec, transformation from the austenite structure is not completed during accelerated cooling, and the remaining austenite structure is transformed into a martensite structure, and the shape of the foot part of the rail is secured by large transformation expansion. It becomes difficult. For this reason, the accelerated cooling rate was limited to the range of 0.5 to 20 ° C./sec.

なお、レール足先部の高硬度を図り、断面内で均一な組織を得るには、加速冷却速度は2〜10℃/secの範囲が最も望ましい。またレール足先部の第一段の加速冷却方法については特に限定していないが、加速冷却はレール足先部のみを選択的に冷却することが可能な空気もしくは水、汽水の適用が望ましい。   In order to increase the hardness of the rail foot and obtain a uniform structure in the cross section, the accelerated cooling rate is most preferably in the range of 2 to 10 ° C./sec. Moreover, although the acceleration cooling method of the first step of the rail foot part is not particularly limited, it is desirable to use air, water, or brackish water that can selectively cool only the rail foot part.

レール足先部の冷却停止温度、冷却速度については、レール足先部の表層の温度を制御することにより、上述した効果を達成することが可能である。   Regarding the cooling stop temperature and the cooling rate of the rail foot portion, the above-described effects can be achieved by controlling the temperature of the surface layer of the rail foot portion.

また、加速冷却後の冷却方法については、常温まで放冷もしくは加速冷却が望ましい。特に冷却停止温度が高い場合は、軟化が促進され、レール足先部の疲労強度が低下し、レール底部の耐折損性が低下する。このため、冷却停止後に再び加速冷却をすることが望ましい。加速冷却停止後の室温までの加速冷却速度や冷却方法については特に限定していないが、組織の軟化を抑制し、周囲の部分の熱影響をできるだけ緩和するため、冷却速度0.2℃/sec以上の冷却が望ましい。なお、上記の冷却速度を制御するには、エアー等の緩冷却が可能な冷媒の適用が望ましい。   Moreover, about the cooling method after accelerated cooling, it is preferable to cool to normal temperature or accelerated cooling. In particular, when the cooling stop temperature is high, softening is promoted, the fatigue strength of the rail foot portion is lowered, and the break resistance of the rail bottom portion is lowered. For this reason, it is desirable to perform accelerated cooling again after cooling is stopped. There is no particular limitation on the accelerated cooling rate to the room temperature after the accelerated cooling stop and the cooling method, but the cooling rate is 0.2 ° C / sec in order to suppress the softening of the tissue and reduce the thermal effect of the surrounding part as much as possible. The above cooling is desirable. In order to control the cooling rate, it is desirable to apply a refrigerant that can be slowly cooled, such as air.

(2) 第二段の再加熱熱処理条件の限定理由
次に、レール足先部の第一段の再加熱熱処理後に500〜650℃の温度範囲に再加熱し、その後、放冷もしくは加速冷却する方法において、第二段の再加熱温度を上記のように限定した理由について説明する。
(2) Reason for limitation of the second stage reheating heat treatment conditions Next, after the first stage reheating heat treatment of the rail foot, reheating to a temperature range of 500 to 650 ° C., and then allowing to cool or accelerated cooling. The reason why the second stage reheating temperature is limited as described above in the method will be described.

再加熱温度が650℃を超えると、焼戻し効果が過大となり、硬さが急激に低下し、レール足先部の疲労強度が低下し、レール底部の耐折損性の向上が図れない。また、再加熱温度が500℃未満の場合、靭性の改善が図れず、疲労破壊から脆性破壊への移行を遅延できず、レール底部の耐折損性が向上しない。このためレール足先部の第二段の再加熱温度を500〜650℃の範囲に限定した。   When the reheating temperature exceeds 650 ° C., the tempering effect becomes excessive, the hardness decreases rapidly, the fatigue strength of the rail foot portion decreases, and the break resistance of the rail bottom cannot be improved. If the reheating temperature is less than 500 ° C., the toughness cannot be improved, the transition from fatigue failure to brittle failure cannot be delayed, and the break resistance at the bottom of the rail does not improve. For this reason, the reheating temperature of the 2nd step | paragraph of a rail foot part was limited to the range of 500-650 degreeC.

なお、レール足先部の第二段再加熱温度時の保持時間については特に限定していないが、加熱時間が長いと、レール底部が変形し、レールの真直性が失われる。加熱時間が短いと、靭性が向上せず、レール足先部の耐折損性が改善しなくなる。このため、保持時間については、再加熱温度、成分、レール形状等に応じて制御する必要がある。少なくとも上記温度範囲において、足先部の疲労強度や延性を向上させ、レール底部の耐折損性を改善するには、保持時間5〜10分程度が望ましい。   In addition, although the holding time at the time of the 2nd stage reheating temperature of a rail foot part is not specifically limited, When heating time is long, a rail bottom part will deform | transform and the straightness of a rail will be lost. When the heating time is short, the toughness is not improved, and the breakage resistance of the rail foot portion is not improved. For this reason, about holding time, it is necessary to control according to reheating temperature, a component, rail shape, etc. At least in the above temperature range, a holding time of about 5 to 10 minutes is desirable in order to improve the fatigue strength and ductility of the foot portion and improve the break resistance of the rail bottom.

レール足先部の第二段の再加熱方法、加熱速度、およびその後の加速冷却方法については特に限定していないが、再加熱はレール足先部のみを選択的に再加熱することが可能なガス火炎加熱あるいは高周波加熱の適用が望ましい。特に、周囲の部分の熱影響をできるだけ緩和するため、加熱速度1℃/sec以上の急速加熱、さらには、足先部だけの熱処理が可能な高周波加熱コイルによる加熱やアセチレン等のガストーチの使用が望ましい。   Although there is no particular limitation on the second stage reheating method, heating rate, and subsequent accelerated cooling method of the rail foot portion, reheating can selectively reheat only the rail foot portion. Application of gas flame heating or high frequency heating is desirable. In particular, in order to mitigate the thermal effects of the surrounding parts as much as possible, rapid heating at a heating rate of 1 ° C./sec or more, further heating by a high-frequency heating coil capable of heat treatment only at the toe, and use of a gas torch such as acetylene are required. desirable.

再加熱時の温度については、レール足先部の表層の温度を制御することにより、上述した効果を達成することが可能である。   About the temperature at the time of reheating, it is possible to achieve the effect mentioned above by controlling the temperature of the surface layer of a rail foot part.

また、再加熱後の冷却については、常温まで放冷もしくは加速冷却が望ましい。特に再加熱後温度が高い場合は、軟化が促進され、レール足先部の疲労強度が低下し、レール底部の耐折損性が低下する。このため、再加熱後、加速冷却をすることが望ましい。また、レール足先部の疲労き裂の発生をさらに抑制し、耐折損性を高めるには、圧縮残留応力を付与することを目的に加速冷却をすることが望ましい。   As for cooling after reheating, it is preferable to cool to room temperature or accelerate cooling. In particular, when the temperature after reheating is high, softening is promoted, the fatigue strength of the rail foot portion is lowered, and the break resistance of the rail bottom portion is lowered. For this reason, it is desirable to perform accelerated cooling after reheating. Further, in order to further suppress the occurrence of fatigue cracks at the rail toe portion and improve the breakage resistance, it is desirable to perform accelerated cooling for the purpose of imparting compressive residual stress.

なお、加速冷却速度ついても特に限定していないが、軟化を抑制し、圧縮残留応力を十分に付与するためには、再加熱後、常温度域まで冷却速度1℃/sec以上で加速冷却することが望ましい。また、高い圧縮残留応力を付与し、耐折損性を飛躍的に改善するには、常温度域まで冷却速度10℃/sec〜20℃/secの範囲で加速冷却することが望ましい。
再加熱後の加速冷却方法については特に限定していないが、加速冷却はレール足先部のみを選択的に冷却することが可能な空気もしくは水、汽水の適用が望ましい。
In addition, although it does not specifically limit about an accelerated cooling rate, in order to suppress softening and to provide sufficient compression residual stress, it accelerates and cools at a cooling rate of 1 degreeC / sec or more to a normal temperature range after reheating. It is desirable. In order to impart a high compressive residual stress and dramatically improve the breakage resistance, it is desirable to perform accelerated cooling to a normal temperature range at a cooling rate of 10 ° C./sec to 20 ° C./sec.
Although the accelerated cooling method after reheating is not particularly limited, it is desirable to apply accelerated cooling to air, water, or brackish water that can selectively cool only the rail foot.

(3) 再加熱部位の説明
次に、レール足先部の再加熱を行う部位について説明する。レール足先部の再加熱部位については特に限定していないが、折損の起点であるレール足先部を中心に再加熱処理を行う必要がある。ここで、図1にパーライト系レールの底部断面表面位置での呼称、および、再加熱熱処理領域を示す。1は足裏部、2は足先部、3は底部、Wはレールの底部の幅である。レール底部とはレール足裏部と足先部を包括的に含む領域である。レール足先部の再加熱は、少なくとも左右の足先部先端から0.2Wまでの部分に施すことが望ましい。
(3) Explanation of reheating part Next, the part which reheats a rail foot part is demonstrated. The reheating portion of the rail foot portion is not particularly limited, but it is necessary to perform the reheating process around the rail foot portion that is the starting point of breakage. Here, FIG. 1 shows the name of the pearlite rail at the bottom cross-sectional surface position and the reheat heat treatment region. 1 is a sole part, 2 is a foot part, 3 is a bottom part, W is the width | variety of the bottom part of a rail. The rail bottom portion is a region that comprehensively includes a rail foot sole portion and a foot tip portion. It is desirable that the reheating of the rail foot portion is performed at least on the portion from the left and right foot tip portions to 0.2 W.

(4)レール足先部の硬さの限定理由
次に、レール足先部の硬さをHv320以上に限定した理由について説明する。レール足先部の硬さがHv320未満になると、作用する応力が大きい場合は、レール足先部から疲労き裂が発生し、レール底部からの折損が発生し易くなる。このためパーライト組織の硬さをHv320以上に限定した。なお、レール足先部の表面下1〜5mmの範囲の硬さを上記した範囲にすればよい。
(4) Reason for limiting the hardness of the rail foot portion Next, the reason for limiting the hardness of the rail foot portion to Hv320 or more will be described. When the hardness of the rail foot portion is less than Hv320, if the acting stress is large, a fatigue crack is generated from the rail foot portion, and breakage from the rail bottom portion is likely to occur. For this reason, the hardness of the pearlite structure was limited to Hv320 or more. In addition, what is necessary is just to make hardness of the range of 1-5 mm under the surface of a rail foot part into an above-described range.

なお、レール足先部の硬度は、主に、第一段の再加熱熱処理における加速冷却速度、第二段の再加熱熱処理における加熱温度を制御することで調整が可能となる。レールの使用条件に応じて上記の制御を行い、最適な硬度特性を得るように調整することが望ましい。   Note that the hardness of the rail foot portion can be adjusted mainly by controlling the accelerated cooling rate in the first-stage reheating heat treatment and the heating temperature in the second-stage reheating heat treatment. It is desirable to perform the above-mentioned control according to the use condition of the rail and adjust so as to obtain an optimum hardness characteristic.

このように、レール足先部の再加熱熱処理を左右の足先部端部から例えば0.2Wまでの部分に施すことにより、鋼の疲労強度と靭性が向上し、さらには、圧縮残留応力の付与により、レール底部の耐折損性が大きく向上する。   Thus, by applying the reheating heat treatment of the rail toe part to the part from the left and right toe part end portions to, for example, 0.2 W, the fatigue strength and toughness of the steel are improved, and further, the compressive residual stress is reduced. By providing, the break resistance of the rail bottom is greatly improved.

さらに、上記領域の硬さがHv360以上であれば、レール足先部の疲労強度がさらに向上し、レール底部からの折損がさらに抑制され、耐折損性がさらに向上する。なお、硬さについては特に上限値を限定していないが、パーライト組織およびベイナイト組織を主体とする金属組織において、疲労強度の確保、靭性の確保を両立するのには、Hv460程度が実質的な上限となる。   Furthermore, if the hardness of the said area | region is Hv360 or more, the fatigue strength of a rail foot part will further improve, the breakage from a rail bottom part will be suppressed further, and breakage resistance will further improve. The upper limit of the hardness is not particularly limited. However, in a metal structure mainly composed of a pearlite structure and a bainite structure, about Hv460 is substantial in order to ensure both fatigue strength and toughness. It becomes the upper limit.

(5)鋼レールの化学成分の限定理由
請求項1において、レール鋼の化学成分を上記請求範囲に限定した理由について詳細に説明する。以下、組成における質量%は、単に%と記載する。
(5) Reason for limiting the chemical composition of the steel rail In claim 1, the reason why the chemical composition of the rail steel is limited to the above claims will be described in detail. Hereinafter, the mass% in the composition is simply described as%.

Cは、足先部の強度を確保する有効な元素である。C量が0.65%以下では、初析フェライト組織が生成し、レール足先部の硬度が確保できず、疲労強度が低下し、レールの使用寿命が低下する。また、C量が1.20%を超えると、レール足先部に初析セメンタイト組織が生成し、靭性が低下し、レール底部の耐折損性が大きく低下する。このため、C量を0.65〜1.20%に限定した。   C is an effective element that ensures the strength of the toe portion. When the C content is 0.65% or less, a pro-eutectoid ferrite structure is generated, the hardness of the rail foot portion cannot be secured, the fatigue strength is reduced, and the service life of the rail is reduced. On the other hand, when the C content exceeds 1.20%, a pro-eutectoid cementite structure is generated at the rail foot portion, the toughness is lowered, and the break resistance of the rail bottom portion is greatly lowered. Therefore, the C content is limited to 0.65 to 1.20%.

Siは、フェライト相への固溶体硬化によりレール足先部の硬度(強度)を上昇させる元素であるが、0.05%未満の含有量ではその効果が小さく、レール足先部として必要な最低限の強度を確保することが困難となる。また、2.00%を超えると、レール足先部の靭性が低下し、レール底部の耐折損性が大きく低下する。このため、Si量を0.05〜2.00%に限定した。   Si is an element that increases the hardness (strength) of the rail foot by solid solution hardening in the ferrite phase, but its content is less than 0.05%, and the minimum required for the rail foot. It is difficult to ensure the strength of the. Moreover, when it exceeds 2.00%, the toughness of a rail foot part will fall and the breakage resistance of a rail bottom part will fall large. For this reason, the amount of Si was limited to 0.05 to 2.00%.

Mnは、変態温度を低下させ、焼入れ性を高めることによってレール足先部の高強度化に寄与する元素であるが、0.05%未満の含有量ではその効果が小さく、レール足先部として必要な最低限の強度を確保することが困難となる。また、2.00%を超えると、焼入れ性が増加し、熱処理条件によっては足先部にマルテンサイト組織が生成し、大きな変態膨張によりレールの足先部の形状確保が困難となる。このため、Mn量を0.05〜2.00%に限定した。   Mn is an element that contributes to increasing the strength of the rail foot portion by lowering the transformation temperature and increasing the hardenability, but if the content is less than 0.05%, the effect is small, and as the rail foot portion, It becomes difficult to ensure the necessary minimum strength. On the other hand, if it exceeds 2.00%, the hardenability increases, a martensite structure is generated in the toe portion depending on the heat treatment conditions, and it becomes difficult to ensure the shape of the toe portion of the rail due to the large transformation expansion. For this reason, the amount of Mn was limited to 0.05 to 2.00%.

また、上記の成分組成で製造されるレールは、足先部の硬度(強化)の向上、靭性の向上、熱影響部の軟化の防止、を図る目的で、Cr、Mo、V、Nb、B、Co、Cu、Ni、Ti、Mg、Ca、Al、Nの元素を必要に応じて添加する。   Moreover, the rail manufactured with said component composition is Cr, Mo, V, Nb, B for the purpose of improving the hardness (strengthening) of a toe part, the improvement of toughness, and prevention of the softening of a heat affected zone. , Co, Cu, Ni, Ti, Mg, Ca, Al, and N are added as necessary.

ここで、Cr、Moは、平衡変態点を上昇させ、主に、硬度を確保する。V、Nbは、熱間圧延やその後の冷却課程で生成した炭化物や窒化物により、オーステナイト粒の成長を抑制し、さらに、析出硬化により、靭性と硬度を向上させる。また、再加熱時に炭化物や窒化物を安定的に生成させ、熱影響部の軟化を防止する。Bは、変態温度の冷却速度依存性を低減させ、硬度を向上させる。Co、Cuは、フェライト相に固溶し、硬度を高める。Niは、Cu添加による熱間圧延時の脆化を防止し、同時に、硬度を向上させ、さらに、熱影響部の軟化を防止する。Tiは、熱影響部の組織の微細化を図り、脆化を防止する。Mg、Caは、オーステナイト粒の微細化を図り、同時に、変態を促進し、靭性を向上させる。Alは、共析変態温度を高温側へ移動させ、強度を向上させる。さらに、共析炭素量を高炭素側へ移動させ、初析セメンタイト組織の生成を抑制する。Nはオーステナイト粒界からの変態を促進させ、組織を微細にすることより、靭性を向上させることが主な添加目的である。   Here, Cr and Mo raise the equilibrium transformation point and mainly ensure hardness. V and Nb suppress the growth of austenite grains by carbides and nitrides generated by hot rolling and the subsequent cooling process, and further improve toughness and hardness by precipitation hardening. In addition, carbides and nitrides are stably generated during reheating to prevent softening of the heat affected zone. B reduces the cooling rate dependency of the transformation temperature and improves the hardness. Co and Cu are dissolved in the ferrite phase to increase the hardness. Ni prevents embrittlement during hot rolling due to the addition of Cu, and at the same time, improves hardness and further prevents softening of the heat affected zone. Ti refines the structure of the heat-affected zone and prevents embrittlement. Mg and Ca reduce the austenite grain size, and at the same time promote transformation and improve toughness. Al moves the eutectoid transformation temperature to the high temperature side and improves the strength. Furthermore, the amount of eutectoid carbon is moved to the high carbon side, and the formation of proeutectoid cementite structure is suppressed. N is mainly added for the purpose of improving toughness by promoting transformation from the austenite grain boundary and making the structure fine.

(6)レール足先部の組織形態
レール足先部の金属組織については特に限定するものではないが、上記成分範囲の鋼において、疲労強度の確保を図り、同時に靭性の確保を図るには、熱処理後の最終的な組織は、パーライト組織、ベイナイト組織、またはその混合組織を基地組織としたものが望ましい。
(6) The structure of the rail foot portion The metal structure of the rail foot portion is not particularly limited, but in the steel of the above component range, in order to ensure fatigue strength and simultaneously ensure toughness, The final structure after the heat treatment is preferably a pearlite structure, a bainite structure, or a mixed structure thereof as a base structure.

上記のような成分組成で構成されるレール鋼は、転炉、電気炉などの通常使用される溶解炉で溶製を行い、この溶鋼を造塊・分塊あるいは連続鋳造し、さらに、熱間圧延および熱処理を経てレールとして製造される。次に、このレール足先部を熱処理することにより、レール底部からの折損を抑制し、レールの使用寿命を改善することが可能となる。   Rail steel composed of the above components is melted in a commonly used melting furnace such as a converter, electric furnace, etc., and this molten steel is ingot / bundled or continuously cast. It is manufactured as a rail through rolling and heat treatment. Next, by heat-treating the rail foot, it is possible to suppress breakage from the rail bottom and improve the service life of the rail.

次に、本発明の実施例について説明する。
表1に供試レール鋼の化学成分を示す。
Next, examples of the present invention will be described.
Table 1 shows the chemical composition of the test rail steel.

Figure 0004994928
Figure 0004994928

表2は、表1に示す供試レール鋼を用いて、本発明のレール製造方法で製造したレールにおける足先部の熱処理条件、熱処理後の硬さ、基地金属組織、さらには、衝撃試験結果、疲労試験結果を示す。   Table 2 shows the heat treatment conditions of the toe portion in the rail manufactured by the rail manufacturing method of the present invention using the test rail steel shown in Table 1, the hardness after the heat treatment, the base metal structure, and the impact test result. The fatigue test results are shown.

Figure 0004994928
Figure 0004994928

表3は、表1に示す供試レール鋼を用いて、比較レール製造方法で製造したレールにおける足先部の熱処理条件、熱処理後の硬さ、基地金属組織、さらには、衝撃試験結果、疲労試験結果を示す。   Table 3 shows the heat treatment conditions of the toe portion of the rail manufactured by the comparative rail manufacturing method using the test rail steel shown in Table 1, the hardness after heat treatment, the base metal structure, and the impact test results, fatigue The test results are shown.

Figure 0004994928
Figure 0004994928

なお、レールの構成は以下のとおりである。
●本発明熱処理レール(27本) 符号:1〜27
上記成分範囲内のレール鋼を、上記限定範囲内のレール足先部熱処理条件で製造したレール。
●比較熱処理レール(13本) 符号:28〜40
上記成分範囲内のレール鋼を、上記限定範囲外のレール足先部熱処理条件で製造したレール。
The configuration of the rail is as follows.
● Heat treatment rail of the present invention (27) Code: 1-27
The rail which manufactured the rail steel in the said component range on the rail tip part heat processing conditions in the said limited range.
● Comparative heat treatment rails (13) Code: 28-40
The rail which manufactured the rail steel in the said component range on the rail foot part heat processing conditions outside the said limited range.

図2に、レール足先部の衝撃試験片の採取位置を図示する。また、図3に、表1に示す本発明レール鋼(符号:1〜27)と表2に示す比較レール鋼(符号:28〜36、39、40)の疲労試験結果を鋼の炭素量と破断回数で整理したグラフを示す。なお、レールの底部断面表面位置での呼称、及び再加熱熱処理領域については、図1に従う。     FIG. 2 illustrates the sampling position of the impact test piece on the rail foot. Further, in FIG. 3, the fatigue test results of the rail steel of the present invention shown in Table 1 (reference numerals: 1 to 27) and the comparative rail steel shown in Table 2 (reference numerals: 28 to 36, 39, 40) A graph organized by the number of breaks is shown. In addition, about the name in the bottom cross-section surface position of a rail, and a reheating heat processing area | region, it follows FIG.

また、各種試験条件は下記のとおりである。
●衝撃試験
試験片:JIS3号2mmUノッチシャルピー衝撃試験片
試験片採取位置:レール足先部(図2参照)
試験温度:常温(+20℃)
●疲労試験
試験機:三点曲げ疲労試験機
試験片形状:141ポンドレール×1500mm
試験形態 スパン長:1000mm、3点曲げ(頭部1点載荷、底部2点支持)
試験条件 レール足先部作用応力:450MPa
(載荷荷重は足先部に貼り付けた歪みゲージの静的応力から制御)
試験温度:常温(+20℃)
繰り返し回数:破断まで。
Various test conditions are as follows.
● Impact test Specimen: JIS3 2mm U-notch Charpy impact test specimen Specimen sampling position: Rail foot (see Fig. 2)
Test temperature: Normal temperature (+ 20 ° C)
● Fatigue Test Tester: Three-point bending fatigue tester Shape of test piece: 141 pound rail x 1500mm
Test form Span length: 1000 mm, 3-point bending (loading 1 point on the head, supporting 2 points on the bottom)
Test conditions Rail foot toe working stress: 450 MPa
(Loading load is controlled from the static stress of the strain gauge attached to the toe)
Test temperature: Normal temperature (+ 20 ° C)
Repeat count: Until breakage.

表2、表3、図3に示すように、本発明レール鋼(符号:1〜27)はレール足先部の熱処理条件をある一定範囲内に制御することにより、比較レール鋼(符号:28〜36、39、40)と比べて、同一炭素量で比較して、疲労試験における破断までの繰り返し回数が増加し、レール底部の耐折損性が向上している。   As shown in Table 2, Table 3, and FIG. 3, the rail steel of the present invention (symbol: 1-27) is a comparative rail steel (symbol: 28) by controlling the heat treatment conditions of the rail toe part within a certain range. Compared with ˜36, 39, 40), compared with the same carbon amount, the number of repetitions until the fracture in the fatigue test is increased, and the break resistance of the rail bottom is improved.

実施例について詳細に説明する。表2、図3に示すように、本発明レール鋼では、レール足先部の第一段熱処理の再加熱温度の低減(符号:8、9)、加速冷却速度の増加(符号:10、11)、加速冷却速度後の加速冷却の付与(符号:19、20:軟化の抑制)により、足先部の硬度や靭性の向上がさらに図られ、疲労試験における破断までの繰り返し回数が増加し、レール底部の耐折損性が向上している。   Examples will be described in detail. As shown in Table 2 and FIG. 3, in the rail steel of the present invention, the reheating temperature of the first stage heat treatment of the rail foot portion is reduced (symbol: 8, 9) and the accelerated cooling rate is increased (symbols: 10, 11). ), By applying accelerated cooling after the accelerated cooling rate (signs: 19, 20: suppression of softening), the hardness and toughness of the toe part are further improved, and the number of repetitions until breakage in the fatigue test increases, Fracture resistance at the bottom of the rail is improved.

また、表2、図3に示すように、本発明レール鋼では、レール足先部の第二段熱処理の再加熱温度の低減(符号:25、26)、さらには、第二段再加熱後の加速冷却の付与(符号:21、22:圧縮残留応力の付与)により、足先部の硬度や靭性の向上、残留応力の最適化がさらに図られ、疲労試験における破断までの繰り返し回数が増加し、レール底部の耐折損性が向上している。   In addition, as shown in Table 2 and FIG. 3, in the rail steel of the present invention, the reheating temperature of the second stage heat treatment of the rail foot portion is reduced (symbol: 25, 26), and further after the second stage reheating. By applying accelerated cooling (signs: 21, 22: applying compressive residual stress), the hardness and toughness of the toe part are improved and the residual stress is further optimized, and the number of repetitions until fracture in the fatigue test is increased. In addition, the break resistance at the bottom of the rail is improved.

さらに、表2、表3に示すように、本発明レール鋼では、比較レール鋼(未処理、符号:28〜31)と比較して、レール足先部の硬度を向上させることにより、疲労試験における破断までの繰り返し回数が増加し、レール底部の耐折損性が向上している。   Furthermore, as shown in Tables 2 and 3, in the rail steel of the present invention, compared with the comparative rail steel (untreated, code: 28 to 31), the fatigue test is performed by improving the hardness of the rail foot portion. The number of repetitions until rupture increases in the rail, and the break resistance of the rail bottom is improved.

また、表2、表3に示すように、本発明レール鋼では、比較レール(符号:32〜40)と比較して、レール足先部の第一段再加熱温度、加速冷却速度、加速冷却停止温度、第二段の再加熱温度の最適化を図り、レール足先部の硬度や靭性を向上させることにより、疲労試験における破断までの繰り返し回数が増加し、レール底部の耐折損性が向上している。   In addition, as shown in Tables 2 and 3, in the rail steel of the present invention, the first stage reheating temperature, the accelerated cooling rate, and the accelerated cooling of the rail foot portion are compared with the comparative rail (reference numerals: 32 to 40). By optimizing the stop temperature and the second stage reheating temperature and improving the hardness and toughness of the rail foot, the number of repetitions until fracture in the fatigue test increases and the resistance to breakage of the rail bottom improves. is doing.

このように本発明によれば、旅客鉄道や貨物鉄道のレールの底部に要求される耐折損性を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to improve the breakage resistance required for the bottom of the rails of passenger railways and freight railways.

レールの底部断面表面位置での呼称を示した図。The figure which showed the name in the bottom cross-section surface position of a rail. レール足先部の衝撃試験片の採取位置を示した図。The figure which showed the collection position of the impact test piece of a rail foot part. 表1に示す本発明レール鋼(符号:1〜16)と表2に示す比較レール鋼(符号:17〜28、28、29)の疲労試験結果を鋼の炭素量と破断回数で整理した図。The figure which arranged the fatigue test result of this invention rail steel (code | symbol: 1-16) shown in Table 1 and the comparison rail steel (code | symbol: 17-28, 28, 29) shown in Table 2 by the carbon content and the frequency | count of fracture of steel. .

符号の説明Explanation of symbols

1:足裏部、
2:足先部、
3:底部
W:レール底部の幅
1: foot sole,
2: Toe part,
3: Bottom W: Width of rail bottom

Claims (3)

質量%で、C:0.65〜1.20%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.05〜2.00%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるレールを製造し、
前記レールの足先部を第一段の再加熱として、Ar3変態点もしくはArcm変態点〜950℃の温度範囲に再加熱し、その後、冷却速度0.5〜20℃/secの範囲で加速冷却し、400℃以上で加速冷却を停止し、その後、常温まで放冷もしくは0.2〜6℃/secの範囲で加速冷却し、
さらに、前記レールの足先部を第二段の再加熱として、500〜650℃の温度範囲に再加熱し、その後、常温まで放冷もしくは1〜20℃/secの範囲で加速冷却し、
かつ熱処理後の前記レールの足先部の硬さがHv320以上であることを特徴とする耐折損性に優れたレールの製造方法。
A rail containing, by mass%, C: 0.65-1.20%, Si: 0.05-2.00%, Mn: 0.05-2.00%, the balance being Fe and inevitable impurities Manufacture and
The foot part of the rail is reheated to the first stage, reheated to a temperature range of Ar3 transformation point or Arcm transformation point to 950 ° C., and then accelerated cooling at a cooling rate of 0.5 to 20 ° C./sec. Then, the accelerated cooling is stopped at 400 ° C. or higher, and then cooled to room temperature or accelerated cooled in the range of 0.2 to 6 ° C./sec .
Furthermore, as the second stage of reheating the foot portion of the rail, it is reheated to a temperature range of 500 to 650 ° C., and then cooled to room temperature or accelerated and cooled in the range of 1 to 20 ° C./sec .
And the hardness of the toe part of the said rail after heat processing is Hv320 or more, The manufacturing method of the rail excellent in breakage resistance characterized by the above-mentioned.
前記第一段の再加熱後の加速冷却停止温度が、500〜650℃であることを特徴とする請求項1に記載のレールの製造方法。  The method for manufacturing a rail according to claim 1, wherein an accelerated cooling stop temperature after reheating in the first stage is 500 to 650 ° C. 前記第一段の再加熱後の加速冷却停止温度が、400〜500℃であることを特徴とする請求項1に記載のレールの製造方法。  The method for manufacturing a rail according to claim 1, wherein the accelerated cooling stop temperature after reheating in the first stage is 400 to 500 ° C.
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