[发明专利]耐磨损性、耐疲劳损伤性及耐延迟断裂性优良的内部高硬度型珠光体钢轨及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨损性(wear resistance)和耐疲劳损伤性(rollingcontact fatigue(RCF)resistance)优良的内部高硬度型珠光体钢轨(internal high hardness type pearlitic rail)及其制造方法，具体而言，涉及实现在如货车重量(weight of freight car)重并且急曲线(high curve line)多的海外的矿山铁路(mininig railway)那样的、苛刻的高轴重条件(high-axle load condition)下使用的钢轨的长寿命化(longer operating life)的耐磨损性、耐疲劳损伤性及耐延迟断裂性(delayed fracture property)优良的内部高硬度型珠光体钢轨及其制造方法。 

背景技术

在以矿石(mineral ore)的运输为主体的高轴重铁路(high-axle loadrailway)上，施加在货车的车轴(axle)上的载重(load)远大于客车(passenger car)，钢轨的使用环境(use environment)也变得苛刻。在这样的环境下使用的钢轨，以往，从重视耐磨损性(significant concern of wearresistance)的观点出发，使用主要具有珠光体组织(pearlitic structure)的钢。但是，近年来，为了有效地利用铁路进行运输，对货车的载重量(carrying capacity)进一步增加，要求进一步提高耐磨损性和耐疲劳损伤性。而且，高轴重铁路是指，列车或货车的载重量大(每辆货车的载重量为例如约150吨以上)的铁路。 

近年来，以进一步提高耐磨损性为目标而进行了各种各样的研究。例如，在日本特开平8-109439号公报及日本特开平8-144016号公报中，将C量增加至大于0.85质量％且在1.20质量％以下，另外，在日本特开平8-246100号公报及日本特开平8-246101号公报中，使C量为大于 0.85质量％且在1.20质量％以下，并对钢轨头部实施热处理等，通过如上增加C量、从而使渗碳体比率(cementite ratio)增加，来谋求耐磨损性的提高等。 

另一方面，在高轴重铁路的曲线区间的钢轨上，由于施加了车轮产生的滚动应力和离心力产生的滑动力，因此钢轨的磨损更加严重，并且产生由滑动引起的疲劳损伤。若如上所述仅使C量为大于0.85质量％且在1.20质量％以下，则根据热处理条件生成先共析渗碳体组织，并且脆的珠光体层状组织的渗碳体层的量增加，因此不能期待耐疲劳损伤性的提高。因此，在日本特开2002-69585号公报中，提出了通过Al、Si的添加来抑制先共析渗碳体生成，从而使耐疲劳损伤性提高的技术。但是，Al的添加会生成成为疲劳损伤起点的氧化物等，难以满足具有珠光体组织的钢轨的耐磨损性和耐疲劳损伤性两特性。 

以提高钢轨的使用寿命为目标，在日本特开平10-195601号公报中，通过以钢轨的头部拐角部及头顶部的表面为起点至少深20mm的范围在Hv370以上，来谋求钢轨使用寿命的提高。另外，在日本特开2003-293086号公报中，通过控制珠光体块(pearlite block)，使以钢轨头部拐角部及头顶部的表面为起点至少深20mm的范围的硬度在Hv300～500的范围内，由此来谋求钢轨使用寿命的提高。 

但是，由于谋求钢轨的高强度化，延迟断裂的危险性增高，日本特开平8-109439号公报、日本特开平8-144016号公报、日本特开平8-246100号公报、日本特开平8-246101号公报、日本特开2002-69585号公报、日本特开平10-195601号公报、日本特开2003-293086号公报中的防止延迟断裂的效果不充分。 

作为防止由珠光体钢构成的钢轨(以下称为珠光体钢轨)的延迟断裂的技术，例如日本专利第3648192号公报、日本特开平5-287450号公报中公开有通过强拉丝加工高强度珠光体钢而使耐延迟断裂性提高 的技术。但是，将该技术应用于钢轨时，产生了由强拉丝加工导致钢轨的制造成本增大的问题。