[发明专利]珠光体钢轨及珠光体钢轨的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及珠光体钢轨及珠光体钢轨的制造方法。

背景技术

在货物运输、矿山铁路中，装载重量比客车重，因此，施加在货车的车轴上的载荷高，钢轨与车轮之间的接触环境非常苛刻。对于在这样的环境下使用的钢轨要求耐磨损性，以往使用具有珠光体组织的钢。另外，近年来，为了铁路运输的高效化，货物、矿物的装载重量进一步增加等，钢轨的磨损变得更加严重，钢轨更换寿命变短。因此，要求提高用于增加钢轨的更换寿命的钢轨的耐磨损性，而且耐损伤性的提高也很重要，还要求高延展性、高韧性。

以往提出了多种提高了钢轨的硬度的高硬度钢轨。例如，在专利文献1、2、3、4中，公开了使渗碳体的量增加的过共析钢轨及其制造方法。另外，专利文献5、6、7、8中记载的钢轨中，对于共析碳水平的钢，通过使珠光体组织的片层间距微细化来实现高硬度化。

另一方面，还提出了多种通过控制轧制条件、冷却条件等制造条件来实现钢轨的高硬度化的技术。例如，在专利文献8中公开了如下技术：从Ar1点以上的温度起至以钢轨的头顶部和头侧部的表面为起点在表面下5mm以内的区域开始珠光体相变为止，将头表面的冷却速度设定为1℃/秒～10℃/秒，将至表面下20mm以上的区域的珠光体相变结束为止的头表面的冷却速度设定为2℃/秒～20℃/秒。

另外，在专利文献9中公开了如下技术：在终轧中，在钢轨头部表面为900℃以下～Ar3相变点或Arcm相变点以上的温度范围内，进行头部的累积断面收缩率为20％以上且反作用力比为1.25以上的轧制，然后，以2℃/秒～30℃/秒的冷却速度将终轧后的钢轨头部表面加速冷却或自然放冷到至少550℃。另外，在专利文献9中公开了一种钢轨，其中，自钢轨头部表面起2mm内部的硬度为HV350～HV485(HB331～HB451)，并且延展性和耐磨损性优良。

另外，在专利文献10、11、12中公开了如下技术：在终轧后对钢轨头部进行加速冷却，然后，进行升温、保持后，进一步进行加速冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4272385号公报

专利文献2：日本专利第3078461号公报

专利文献3：日本专利第3081116号公报

专利文献4：日本专利第3513427号公报

专利文献5：日本专利第4390004号公报

专利文献6：日本特开2009-108396号公报

专利文献7：日本特开2009-235515号公报

专利文献8：日本专利第3731934号公报

专利文献9：日本特开2008-50687号公报

专利文献10：日本专利第4355200号公报

专利文献11：日本专利第4214044号公报

专利文献12：日本特开2010-255046号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，上述专利文献1～专利文献12中记载的技术中，虽然在钢轨头顶部的表层部分能够实现高硬度，但有时在比表层深的内部得不到充分的硬度。另外，上述专利文献8中记载的技术中，所得到的硬度水平在表面为HV391以上(以布氏硬度换算计为HB370以上)、在头顶下20mm处为HV382以上(HB362以上)，从耐磨损性的观点考虑是不充分的。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于提供从钢轨头顶部表面至内部都能够实现硬度提高、并且使耐磨损性提高的珠光体钢轨及珠光体钢轨的制造方法。

用于解决问题的方法

本发明的发明人为了解决上述问题而反复进行了深入研究，结果得到了如下见解：构成微细化后的珠光体片层的板状渗碳体通过相变后的冷却条件而发生部分球化，对内部硬度产生影响，并发现了下述内容。

为了解决上述问题并达到目的，本发明的珠光体钢轨的特征在于，包含以质量百分比计含有C：0.70％以上且0.90％以下、Si：0.1％以上且1.5％以下、Mn：0.01％以上且1.5％以下、P：0.001％以上且0.035％以下、S：0.0005％以上且0.030％以下、Cr：0.1％以上且2.0％以下且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，钢轨头顶部的表面硬度为HB430以上，并且，自上述钢轨头顶部的表面起深度25mm内部的硬度为HB410以上。