钢轨制造技术

本发明专利技术涉及一种钢轨，其具有规定的化学成分，且满足1.00＜Mn/Cr≤4.00以及0.30≤0.25×Mn+Cr≤1.00；其中，以头部外廓表面为起点至深度25mm的范围的组织含有95％以上的珠光体组织，而且所述组织的硬度在Hv350～480的范围，在处于以所述头部外廓表面为起点的深度为25mm的位置的横断面，平均粒径为5～20nm的V的碳‑氮化物是每1.0μm

rail

The invention relates to a steel rail, its chemical composition and meet the provisions of the 1 Mn/Cr > 4 and 0.30 < 0.25 * Mn+Cr = 1; among them, the head contour surface range of the starting point to the depth of the 25mm tissue contains more than 95% pearlite, and the tissue hardness in the Hv350 ~ 480 in the range, the head contour surface as the starting point of the depth to the 25mm position of the cross section, the average particle size is 5 ~ 20nm V carbon nitride is every 1 m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢轨
本专利技术涉及一种钢轨，其是货运铁道所使用的高强度钢轨，而且是耐磨性以及耐内部疲劳损伤性优良的钢轨。本申请基于2015年1月23日提出的日本专利申请特愿2015-011006号并主张其优先权，这里引用其内容。
技术介绍
伴随着经济的发展，正在进行煤炭等天然资源的新的开发。具体地说，正在迄今为止未开发的自然环境严酷的地域进行天然资源的开采。与之相伴随，在输送资源的货运铁道中，轨道环境变得明显苛刻。其结果是，对于钢轨，也逐渐要求在迄今为止以上的耐磨性了。另外，近年来，货运铁道正在进行铁道运输的进一步过密化，从钢轨头部内部(以未使用钢轨的形状进行换算，距头部外廓表面深度为20～30mm的位置)产生的疲劳损伤逐渐变得令人担心了。从这样的背景出发，逐渐要求对提高耐磨性以及耐内部疲劳损伤性的高强度钢轨进行开发了。为了改善钢轨的耐磨性，例如开发出了专利文献1～2所示的高强度钢轨。这些钢轨的主要特征在于：为了提高耐磨性，通过热处理而使珠光体组织中的片晶间隔微细化，从而增加钢的硬度；或者增加钢的碳含量，从而增加珠光体组织中的片晶中的渗碳体相的体积比率。具体地说，专利文献1公开了如下内容：通过从奥氏体区域温度开始在850～500℃间以1～4℃/sec对轧制结束后或者再加热过的钢轨头部进行加速冷却，从而可以提供一种耐磨性优良的钢轨。另外，专利文献2公开了如下内容：通过使用过共析钢(C：超过0.85％～1.20％)，增加珠光体组织中的片晶中的渗碳体体积比率，从而可以提供一种耐磨性优良的钢轨。根据专利文献1或者2所公开的技术，通过由珠光体组织中的片晶间隔的微细化带来的高硬度化、或者珠光体组织中的片晶中的渗碳体相的体积比率的增加，可以谋求一定范围的耐磨性的提高。然而，在专利文献1以及2所公开的高强度钢轨中，不能抑制内部疲劳损伤的发生。针对上述课题，例如提出了专利文献3或4所示的高强度钢轨。这些钢轨的主要特征在于：为了提高耐磨性、而且提高耐内部疲劳损伤性，添加微量的合金而控制珠光体相变，或者使微量的合金在珠光体组织中析出，从而使头部内部的硬度得以提高。具体地说，专利文献3公开了如下内容：通过在过共析钢(C：超过0.85％～1.20％)中添加B，由此对头部内部的珠光体的相变温度进行控制，从而使头部内部的硬度得以提高。另外，专利文献4公开了如下内容：通过在过共析钢(C：超过0.85％～1.20％)中添加V和N，从而在珠光体组织中析出V的碳氮化物，由此使头部内部的硬度得以提高。根据专利文献3或者4的技术，可以通过增加珠光体组织中的片晶中的渗碳体相的体积比率而谋求耐磨性的提高，同时可以通过头部内部的珠光体相变温度的控制和珠光体组织的析出强化而提高头部内部的硬度，从而在某一一定范围内谋求耐内部疲劳损伤性的提高。然而，在专利文献3以及4的技术中，由于是以碳含量较多的过共析钢(C：超过0.85％～1.20％)为基的成分体系，因而珠光体组织自身的韧性较低，从而在头部内部有可能发生脆性的开裂。因此，对于近年来要求的在苛刻轨道环境下的使用，不能得到充分的特性，从而成为课题的是耐内部疲劳损伤性的进一步提高。另外，在专利文献3以及4的技术中，因制造条件的变动等而不会充分提高硬度，从而也存在耐内部疲劳损伤性有可能降低的课题。针对这样的课题，例如专利文献5提出了使作为钢轨所需要的耐磨性和耐内部疲劳损伤性得以提高的新的高强度钢轨。该钢轨的主要特征在于：为提高珠光体组织的韧性而降低碳含量，进而为提高耐内部疲劳损伤性而添加微量的合金，通过析出硬化而使头部内部的硬度得以提高。具体地说，在专利文献5中，通过以珠光体组织的韧性优良的共析钢(C：0.73～0.85％)为基，对Mn和Cr的含量加以控制，进而添加V、N，从而使头部内部的硬度得以提高。然而，在专利文献5所公开的技术中，即使进行Mn和Cr的含量的控制，也根据制造条件的不同，生成对耐磨性有害的贝氏体组织和马氏体组织等异常组织。再者，即使添加V以及N，并对V和N之比进行控制，V的氮化物的粒径及其分布的控制也是不充分的，头部内部的硬度的上升变得过剩，不能获得头部内部的硬度的充分上升，从而发生内部疲劳损伤。因此，成为课题的是防止异常组织的生成以及耐磨性的提高，进而是V系析出物的稳定生成以及耐内部疲劳损伤性的提高。如上所述，对于能够用于轨道环境苛刻的货运铁道的、耐磨性以及耐内部疲劳损伤性优良的高强度钢轨，目前尚未提供。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公昭63-023244号公报专利文献2：日本特开平8-144016号公报专利文献3：日本专利第3445619号公报专利文献4：日本专利第3513427号公报专利文献5：日本特开2009-108396号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是鉴于上述的问题点而研究出来的，特别地，其课题在于提供一种轨道环境苛刻的货运铁道的钢轨所要求的耐磨性和耐内部疲劳损伤性得以提高的钢轨。用于解决课题的手段(1)本专利技术的一方式涉及一种钢轨，其以质量％计，含有C：0.75～0.85％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.30～1.20％、Cr：0.20～0.80％、V：0.01～0.20％、N：0.0040～0.0200％、Mo：0～0.50％、Co：0～1.00％、B：0～0.0050％、Cu：0～1.00％、Ni：0～1.00％、Nb：0～0.0500％、Ti：0～0.0500％、Mg：0～0.0200％、Ca：0～0.0200％、REM：0～0.0500％、Zr：0～0.0200％、Al：0～1.00％、P≤0.0250％、S≤0.0250％，剩余部分包括Fe和杂质，且满足下述式a以及式b；其中，以头部外廓表面为起点至深度25mm的范围的组织含有95％以上的珠光体组织，而且所述组织的硬度在Hv350～480的范围，在处于以所述头部外廓表面为起点的深度为25mm的位置的横断面，平均粒径为5～20nm的V的碳-氮化物是每1.0μm2被检测面积存在50～500个，由处于以所述头部外廓表面为起点的深度为2mm的位置的硬度减去处于以所述头部外廓表面为起点的深度为25mm的位置的硬度所得到的值是Hv0～Hv40；1.00＜Mn/Cr≤4.00式a0.30≤0.25×Mn+Cr≤1.00式b其中，式a、式b中记载的元素符号为各元素的以质量％计的含量。(2)根据上述(1)所述的钢轨，其中，在所述V的碳-氮化物中，当将碳的原子数设定为CA、氮的原子数设定为NA时，所述CA相对于所述NA之比即CA/NA也可以进一步为0.70以下。(3)根据上述(1)或(2)所述的钢轨，其中，也能够以质量％计，含有选自Mo：0.01～0.50％、Co：0.01～1.00％、B：0.0001～0.0050％、Cu：0.01～1.00％、Ni：0.01～1.00％、Nb：0.0010～0.0500％、Ti：0.0030～0.0500％、Mg：0.0005～0.0200％、Ca：0.0005～0.0200％、REM：0.0005～0.0500％、Zr：0.0001～0.0200％以及Al：0.0100～1.00％之中的1种或2种以上。专利技术的效果根据本专利技术的上述方式，通过对钢轨钢(成为钢轨的原材料的钢)的合金成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢轨，其特征在于：其以质量％计，含有C：0.75～0.85％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.30～1.20％、Cr：0.20～0.80％、V：0.01～0.20％、N：0.0040～0.0200％、Mo：0～0.50％、Co：0～1.00％、B：0～0.0050％、Cu：0～1.00％、Ni：0～1.00％、Nb：0～0.0500％、Ti：0～0.0500％、Mg：0～0.0200％、Ca：0～0.0200％、REM：0～0.0500％、Zr：0～0.0200％、Al：0～1.00％、P≤0.0250％、S≤0.0250％，剩余部分包括Fe和杂质，且满足下述式1以及式2；以头部外廓表面为起点至深度25mm的范围的组织含有95％以上的珠光体组织，而且所述组织的硬度在Hv350～480的范围；在处于以所述头部外廓表面为起点的深度为25mm的位置的横断面，平均粒径为5～20nm的V的碳‑氮化物是每1.0μm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.23 JP 2015-0110061.一种钢轨，其特征在于：其以质量％计，含有C：0.75～0.85％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.30～1.20％、Cr：0.20～0.80％、V：0.01～0.20％、N：0.0040～0.0200％、Mo：0～0.50％、Co：0～1.00％、B：0～0.0050％、Cu：0～1.00％、Ni：0～1.00％、Nb：0～0.0500％、Ti：0～0.0500％、Mg：0～0.0200％、Ca：0～0.0200％、REM：0～0.0500％、Zr：0～0.0200％、Al：0～1.00％、P≤0.0250％、S≤0.0250％，剩余部分包括Fe和杂质，且满足下述式1以及式2；以头部外廓表面为起点至深度25mm的范围的组织含有95％以上的珠光体组织，而且所述组织的硬度在Hv350～480的范围；在处于以所述头部外廓表面为起点的深度为25mm的位置的横断面，平均粒径为5～20nm的V的碳-氮化物是每1.0μm2被检测面积存在50～50...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田正治，棚桥拓也，宫崎照久，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP