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JP4736621B2 - Perlite steel rail with excellent wear resistance and fatigue damage resistance - Google Patents
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JP4736621B2 - Perlite steel rail with excellent wear resistance and fatigue damage resistance - Google Patents

Perlite steel rail with excellent wear resistance and fatigue damage resistance Download PDF

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Description

本発明は、海外の鉱山鉄道のように、貨車の積載重量が大きくかつ急曲線が多い過酷な条件下で使用される、耐摩耗性と耐疲労損傷性に優れるパーライト鋼レールに関するものである。   The present invention relates to a pearlite steel rail excellent in wear resistance and fatigue damage resistance, which is used under severe conditions such as a freight car with a large load weight and a sharp curve like an overseas mining railway.

海外の鉱山鉄道のように鉱石の運搬等を主とする貨車の積載重量は、客車と比べて遥かに大きい。そのため、かような分野で用いられるレールの使用環境は過酷なものとなっている。このような積載重量の大きい鉄道、いわゆる高軸重鉄道で使用されるレールには、従来、耐摩耗性を重視する観点から、亜共析型あるいは共析型のパーライト鋼レールが主として使用されてきた。しかし、近年では、鉄道輸送の効率化のために、貨車の積載重量はさらに増大する傾向にあり、高軸重鉄道用のレールには、更なる耐摩耗性の向上が求められるようになってきている。   The loading weight of freight cars mainly for transporting ore like overseas mining railways is much larger than that of passenger cars. For this reason, the use environment of rails used in such fields is severe. Conventionally, hypoeutectoid or eutectoid pearlite steel rails have been mainly used for such heavy-duty railways, so-called high-axle railways, from the viewpoint of emphasizing wear resistance. It was. In recent years, however, the freight load of freight cars has tended to increase in order to increase the efficiency of railway transportation, and higher wear resistance has been demanded for rails for high-axle railways. ing.

このような要求に応えるため、例えば、特許文献1及び2には、C量を0.85超〜1.20mass%に増やして過共析とし、セメンタイト分率を高めることにより耐摩耗性の向上を図る技術が開示されている。また、特許文献3及び4には、C量を0.85超〜1.20mass%としてセメンタイト分率を高めるとともに、レール頭部に熱処理を施すことにより耐摩耗性の向上を図る技術が開示されている。   In order to meet such demands, for example, Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for increasing wear resistance by increasing the amount of C to 0.85 to 1.20 mass% and increasing the cementite fraction. Is disclosed. Patent Documents 3 and 4 disclose a technique for improving the wear resistance by increasing the cementite fraction by setting the C amount to be more than 0.85 to 1.20 mass% and performing heat treatment on the rail head.

一方、高軸重鉄道の曲線区間で使用されるレールは、車輪による転がり応力と遠心力による滑り力を受けるため、摩耗が激しくなるとともに、滑りに起因した疲労損傷が起こりやすい。しかし、上記特許文献1〜4の技術のように、単にC量を0.85超〜1.20mass%に高めるだけでは、熱処理条件によっては、初析セメンタイト組織が多量に生成したり、層状組織を呈するパーライト中の脆いセメンタイト相の量が増加したりするため、耐疲労損傷性の向上は見込めないという問題がある。   On the other hand, rails used in the curved section of a high-axle heavy railway are subjected to sliding force due to rolling stress and centrifugal force due to wheels, so that wear becomes severe and fatigue damage due to slippage is likely to occur. However, as in the techniques of Patent Documents 1 to 4, simply increasing the amount of C to more than 0.85 to 1.20 mass%, a pearlite that produces a large amount of proeutectoid cementite structure or a layered structure depending on the heat treatment conditions. There is a problem that the fatigue damage resistance cannot be improved because the amount of the brittle cementite phase increases.

そこで、Alを0.07超〜3.00%および/またはSiを1.00超〜3.00%添加することにより初析セメンタイトの生成を抑制し、耐疲労損傷性を向上する技術が特許文献5に提案されている。
特開平8−109439号公報 特開平8−144016号公報 特開平8−246100号公報 特開平8−246101号公報 特開2002−69585号公報
Therefore, Patent Document 5 proposes a technique for suppressing the formation of pro-eutectoid cementite and improving fatigue damage resistance by adding Al in excess of 0.07 to 3.00% and / or Si in excess of 1.00 to 3.00%.
JP-A-8-109439 JP-A-8-144016 JP-A-8-246100 JP-A-8-246101 JP 2002-69585 A

しかし、AlやSiの多量の添加は、疲労損傷の起点となる酸化物を多量に生成してマトリックス中に分散し、これらが疲労損傷の起点となるため、レールの疲労損傷性が低下するという問題がある。したがって、引用文献5の技術では、パーライト組織を有する鋼のレールにおいて、耐摩耗性と耐疲労損傷性の両特性を同時に満たすことは難しいのが実情である。   However, if a large amount of Al or Si is added, a large amount of oxide that becomes the starting point of fatigue damage is generated and dispersed in the matrix, which becomes the starting point of fatigue damage, so that the fatigue damage property of the rail is reduced. There's a problem. Therefore, in the technique of the cited document 5, it is difficult to satisfy both the wear resistance and the fatigue damage resistance simultaneously in a steel rail having a pearlite structure.

そこで、本発明の目的は、従来の亜共祈、共析及び過共析型のパーライト鋼レールが有する上記問題点を改善し、耐摩耗性と耐疲労損傷性の両特性に優れたパーライト鋼レールを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to improve the above-mentioned problems of conventional hypo-eutectoid, eutectoid and hyper-eutectoid pearlite steel rails, and pearlite steel excellent in both wear resistance and fatigue damage resistance To provide rails.

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決するために、耐摩耗性および耐疲労損傷性に及ぼす炭化物の影響に着目し、各種のレールを製作して検討を重ねた。その結果、鋼中にWの炭化物を微細に分散させることで、レールの耐摩耗性及び耐疲労損傷性を向上することができることを見出し、本発明を完成させた。   In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the inventors focused on the influence of carbides on wear resistance and fatigue damage resistance, and manufactured and studied various rails. As a result, the present inventors have found that the wear resistance and fatigue damage resistance of the rail can be improved by finely dispersing the W carbide in the steel, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は、C:0.6〜1.1mass%、Si:0.1〜1.2mass%、Mn:0.4〜1.5mass%、P:0.035mass%以下、S:0.035mass%以下、W:0.01〜1.0mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐摩耗性および耐疲労損傷性に優れるパーライト鋼レールである。   That is, the present invention includes C: 0.6 to 1.1 mass%, Si: 0.1 to 1.2 mass%, Mn: 0.4 to 1.5 mass%, P: 0.035 mass% or less, S: 0.035 mass% or less, W: 0.01 to 1.0 mass. Is a pearlite steel rail excellent in wear resistance and fatigue damage resistance, characterized in that the balance is made of Fe and inevitable impurities.

本発明のレールは、上記成分組成に加えてさらに、V:0.001〜0.50mass%およびNb:0.001〜0.05mass%の中から選ばれる1種または2種を含有することを特徴とする。   In addition to the above component composition, the rail of the present invention further includes one or two selected from V: 0.001 to 0.50 mass% and Nb: 0.001 to 0.05 mass%.

また、本発明のレールは、上記成分組成に加えてさらに、Cu:1.0mass%以下、Ni:1.0mass%以下、Cr:1.5mass%以下およびMo:0.5mass%以下の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする。   In addition to the above component composition, the rail of the present invention is further selected from Cu: 1.0 mass% or less, Ni: 1.0 mass% or less, Cr: 1.5 mass% or less, and Mo: 0.5 mass% or less. Or it contains 2 or more types, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、従来のパーライト鋼レールに比べて、耐麿耗性及び耐疲労損傷性の両特性に優れたレールを安定して製造することが可能となる。その結果、高軸重鉄道に用いられるレールの長寿命化や鉄道事故の防止に寄与する。   According to the present invention, it is possible to stably manufacture a rail excellent in both wear resistance and fatigue damage resistance as compared with a conventional pearlite steel rail. As a result, it contributes to extending the life of rails used in high-axle railways and preventing railway accidents.

本発明は、上述したように、高軸重鉄道等で使用されるパーライト鋼レールにおいて、鋼中にWの炭化物を微細に分散させることにより、耐摩耗性及び耐疲労損傷性の両特性を向上させたところに特徴がある。本発明は、上記特徴を実現するため、レールの成分組成を以下の範囲に規定する。
C:0.6〜1.1mass%
Cは、パーライト組織のセメンタイトを形成し、耐摩耗性を確保するのに必須の元素である。耐摩耗性は、C量の増加に伴い向上し、0.6mass%以上含有させることにより、従来の熱処理型のパーライト鋼レールより優れた耐摩耗性を得ることができる。しかし、1.1mass%を超えて添加すると、熱間圧延後のAcm変態時に、初折セメンタイトがオーステナイト粒界に生成して耐疲労損傷性が低下するようになる。従って、C量は0.6〜1.1mass%の範囲とする。好ましくは、0.7〜0.95mass%である。
As described above, the present invention improves both wear resistance and fatigue damage resistance by finely dispersing W carbide in steel in pearlite steel rails used in high-axle railways and the like. There is a feature in the place where it was made In order to achieve the above characteristics, the present invention defines the composition of the rail components in the following ranges.
C: 0.6-1.1mass%
C is an element essential for forming cementite having a pearlite structure and ensuring wear resistance. Abrasion resistance improves with an increase in the amount of C. By containing 0.6 mass% or more, it is possible to obtain wear resistance superior to that of a conventional heat-treated pearlite steel rail. However, if added over 1.1 mass%, during the Acm transformation after hot rolling, initial cementite is formed at the austenite grain boundaries, and fatigue damage resistance decreases. Accordingly, the C amount is in the range of 0.6 to 1.1 mass%. Preferably, it is 0.7-0.95 mass%.

Si:0.1〜1.2mass%
Siは、脱酸剤として添加する元素であり、また、パーライト中のフェライト相に固溶することにより、強度(硬さ)を向上する元素でもあるため、0.1mass%以上添加する必要がある。しかし、Siの含有量が1.2mass%を超えると、Siが有する高い酸素との結合力のために溶接性が劣化するようになる。よって、Siの含有量は0.2〜1.2mass%とする。好ましくは、0.2〜0.8mass%である。
Si: 0.1-1.2mass%
Si is an element to be added as a deoxidizer, and is also an element that improves strength (hardness) by dissolving in the ferrite phase in pearlite, so it is necessary to add 0.1 mass% or more. However, when the Si content exceeds 1.2 mass%, the weldability deteriorates due to the bonding force with high oxygen that Si has. Therefore, the Si content is set to 0.2 to 1.2 mass%. Preferably, it is 0.2 to 0.8 mass%.

Mn:0.4〜1.5mass%
Mnは、鋼のA1変態温度(パーライト変態温度)を低下させて、パーライト組織のラメラ間隔を小さくすることにより、レールの高強度化、高延性化に寄与する元素である。上記効果を得るためには、Mnの含有量は0.4mass%以上であることが必要である。しかし、Mnの含有量が1.5mass%を超えると、Mnのミクロ偏析によってマルテンサイト組織を生じ易くなり、熱処理時及び溶接時に鋼の硬化や脆化を生じて材質が劣化するので好ましくない。よって、Mnの含有量は0.4〜1.5mass%の範囲とする。好ましくは、0.7〜1.4mass%である。
Mn: 0.4-1.5mass%
Mn is reduced steel in the A 1 transformation temperature (pearlite transformation temperature), by reducing the lamellar spacing of the pearlite structure, high strength of the rail, an element contributing to the high ductility. In order to acquire the said effect, content of Mn needs to be 0.4 mass% or more. However, if the Mn content exceeds 1.5 mass%, a martensitic structure is likely to occur due to microsegregation of Mn, and the material is deteriorated due to hardening and embrittlement of the steel during heat treatment and welding. Therefore, the Mn content is in the range of 0.4 to 1.5 mass%. Preferably, it is 0.7-1.4 mass%.

P:0.035mass%以下
Pは、鋼の延性を劣化させる元素であり、0.035mass%を超えて含有すると、その影響が無視できなくなる。よって、Pの含有量は0.035mass%以下とする。好ましくは、0.020mass%以下である。
P: 0.035 mass% or less P is an element that deteriorates the ductility of steel. If it exceeds 0.035 mass%, its influence cannot be ignored. Therefore, the content of P is set to 0.035 mass% or less. Preferably, it is 0.020 mass% or less.

S:0.035mass%以下
Sは、鋼中に、主として介在物の形態で存在し、鋼の脆化を引き起こす元素である。特に、S含有量が0.035mass%を超えると、脆性への悪影響を無視できなくなる。よって、Sの含有量は0.035mass%以下とする。好ましくは、0.015mass%以下である。
S: 0.035 mass% or less S is an element which exists in steel mainly in the form of inclusions and causes embrittlement of steel. In particular, when the S content exceeds 0.035 mass%, the adverse effect on brittleness cannot be ignored. Therefore, the content of S is set to 0.035 mass% or less. Preferably, it is 0.015 mass% or less.

W:0.01〜1.0mass%
Wは、炭化物を形成し、鋼の基地中に微細に分散して析出し、耐摩耗性の向上に寄与すると共に、耐疲労損傷性をも向上する特有の効果を有する元素であり、本発明においては必須の元素である。それらの効果を得るためには、Wは0.01mass%以上含有させる必要がある。しかし、1.0mass%を超えて添加しても、耐摩耗性、耐疲労損傷性の向上効果が飽和し、添加量に見合うだけの効果が得られなくなる。よって、Wの含有量は0.01〜1.0mass%とする。好ましくは、0.1〜1.0mass%である。
W: 0.01-1.0mass%
W is an element that forms carbides, finely disperses and precipitates in the base of the steel, contributes to improvement of wear resistance, and also has a unique effect of improving fatigue damage resistance. Is an essential element. In order to acquire those effects, it is necessary to contain 0.01 mass% or more of W. However, even if added over 1.0 mass%, the effect of improving the wear resistance and fatigue damage resistance is saturated, and an effect commensurate with the amount added cannot be obtained. Therefore, the W content is set to 0.01 to 1.0 mass%. Preferably, it is 0.1 to 1.0 mass%.

本発明のレールは、上記成分の他、Vおよび/またはNbを、以下の範囲で含有することができる。
V:0.001〜0.50mass%
Vは、Wと同様、炭化物を形成し、鋼の基地中に微細に分散して析出し、耐摩耗性を向上する効果を有する元素である。上記効果を得るためには、Vは0.001mass%以上添加することが好ましい。しかし、0.50mass%を超えて添加すると、原料コストが上昇するだけでなく、加工性が劣化する。よって、Vを添加する場合には、0.001〜0.50mass%の範囲とすることが好ましい。
The rail of the present invention can contain V and / or Nb in the following range in addition to the above components.
V: 0.001 ~ 0.50mass%
V, like W, is an element that forms carbides, finely disperses and precipitates in the steel matrix, and has the effect of improving wear resistance. In order to acquire the said effect, it is preferable to add V 0.001 mass% or more. However, if added over 0.50 mass%, not only the raw material cost increases, but also the workability deteriorates. Therefore, when adding V, it is preferable to set it as the range of 0.001-0.50 mass%.

Nb:0.001〜0.05mass%
Nbは、鋼中のCと結合し、圧延中および圧延後に炭化物として析出してパーライトコロニーサイズを微細化し、耐摩耗性、耐疲労損傷性および延性を大きく向上させるため、レールの長寿命化に寄与する。このような効果を得るためには、Nbを0.001mass%以上添加することが好ましい。しかし、0.05mass%を超えて添加しても、耐摩耗性、耐疲労損傷性を向上する効果が飽和して、添加量に見合う効果が得られなくなる。よって、Nbを添加する場合には、0.001〜0.05mass%の範囲とすることが好ましい。
Nb: 0.001 ~ 0.05mass%
Nb combines with C in steel, precipitates as carbide during and after rolling, refines pearlite colony size, and greatly improves wear resistance, fatigue damage resistance and ductility. Contribute. In order to obtain such an effect, it is preferable to add 0.001 mass% or more of Nb. However, even if added over 0.05 mass%, the effect of improving wear resistance and fatigue damage resistance is saturated, and an effect commensurate with the amount added cannot be obtained. Therefore, when adding Nb, it is preferable to set it as the range of 0.001-0.05 mass%.

また、本発明のレールは、上記成分以外に、高強度化を図るため、Cr,Cu,NiおよびMoの中から選ばれる1種または2種以上を、下記の範囲で添加してもよい。
Cr:1.5mass%以下
Crは、固溶強化能が大きく、高強度化を図るのに有効な元素である。その効果を得るためには、0.05mass%以上添加することがより好ましい。しかし、1.5mass%を超えると、焼入れ性が高くなってマルテンサイトが生成し、耐摩耗性及び耐疲労損傷性が低下するようになる。よって、添加する場合のCr量は、1.5mass%以下とするのが好ましい。
In addition to the above components, the rail of the present invention may contain one or more selected from Cr, Cu, Ni and Mo in the following range in order to increase the strength.
Cr: 1.5 mass% or less
Cr is an element that has a large solid solution strengthening ability and is effective for increasing the strength. In order to acquire the effect, adding 0.05 mass% or more is more preferable. However, if it exceeds 1.5 mass%, the hardenability becomes high, martensite is generated, and the wear resistance and fatigue damage resistance are lowered. Therefore, the Cr amount when added is preferably 1.5 mass% or less.

Cu:1.0mass%以下
Cuは、Crと同様に、固溶強化により高強度化を図るのに有効な元素である。その効果を得るためには、0.01mass%以上添加することがより好ましい。しかし、1.0mass%を超えて添加すると、Cuに起因した割れが生じるようになるので、添加する場合は、Cuの含有量は1.0mass%以下とすることが好ましい。
Cu: 1.0 mass% or less
Cu, like Cr, is an element effective for increasing the strength by solid solution strengthening. In order to acquire the effect, it is more preferable to add 0.01 mass% or more. However, since the crack resulting from Cu will arise if it adds exceeding 1.0 mass%, when adding, it is preferable that content of Cu shall be 1.0 mass% or less.

Ni:1.0mass%以下
Niは、鋼の延性を劣化することなく高強度化を図ることができる元素である。また、Niには、Cuによる割れを防止する効果があるので、Cuを添加する場合には、Niを複合して添加することが好ましい。これらの効果を得るためには、0.01mass%以上添加することがより好ましい。ただし、1.0mass%を超えるCuの添加は、焼入れ性を高めてマルテンサイトが生成し、耐摩耗性と耐疲労損傷性が低下するようになる。よって、Niを添加する場合には、1.0mass%以下とすることが好ましい。
Ni: 1.0 mass% or less
Ni is an element that can increase the strength without degrading the ductility of the steel. Further, since Ni has an effect of preventing cracking due to Cu, when adding Cu, it is preferable to add Ni in combination. In order to acquire these effects, it is more preferable to add 0.01 mass% or more. However, the addition of Cu exceeding 1.0 mass% increases the hardenability and produces martensite, which decreases the wear resistance and fatigue damage resistance. Therefore, when adding Ni, it is preferable to set it as 1.0 mass% or less.

Mo:0.5mass%以下
Moは、固溶強化により高強度化を図るのに有効な元素である。この効果を得るためには、0.01mass%以上添加することがより好ましい。しかし、0.5mass%を超えると、ベイナイト組織が生じやすくなり、耐摩耗性が低下する。よって、添加する場合のMoの量は0.5mass%以下とすることが好ましい。
Mo: 0.5mass% or less
Mo is an effective element for increasing the strength by solid solution strengthening. In order to acquire this effect, it is more preferable to add 0.01 mass% or more. However, if it exceeds 0.5 mass%, a bainite structure is likely to occur, and the wear resistance decreases. Therefore, the amount of Mo when added is preferably 0.5 mass% or less.

本発明のレールは、上記成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。ただし、本発明の作用効果を害さない限り、上記以外の他の成分を添加しても、本発明の権利範囲に何ら影響するものではない。   In the rail of the present invention, the balance other than the above components is composed of Fe and inevitable impurities. However, as long as the effects of the present invention are not impaired, the addition of other components than the above does not affect the scope of rights of the present invention.

次に、本発明のパーライト鋼レールの製造方法について説明する。
本発明のレールは、鋼の成分組成を上記のように規定すること以外は、通常公知の方法で製造することができ、好ましくは、以下の条件で製造することが好ましい。
例えば、転炉あるいは電気炉で鋼を溶製し、必要に応じて脱ガス処理などの二次精錬を経て、鋼の成分組成を上記好適範囲となるよう調整し、連続鋳造して、ブルームとする。次いで、このブルームを、加熱炉で1200〜1350℃に加熱し、熱間圧延してレールとする。この際、圧延終了温度は900〜1000℃、圧延後の冷却速度は1〜5℃/sで行うことが好ましい。
Next, the manufacturing method of the pearlite steel rail of this invention is demonstrated.
The rail of the present invention can be produced by a generally known method except that the component composition of steel is specified as described above, and is preferably produced under the following conditions.
For example, steel is melted in a converter or electric furnace, and if necessary, after secondary refining such as degassing, the steel composition is adjusted to be within the above preferred range, continuously cast, and bloom. To do. Next, this bloom is heated to 1200-1350 ° C. in a heating furnace and hot-rolled to form a rail. At this time, the rolling end temperature is preferably 900 to 1000 ° C., and the cooling rate after rolling is preferably 1 to 5 ° C./s.

表1に示したように、Wの含有量を変化させた成分組成を有する供試鋼を1250℃に加熱し、熱間圧延して900℃で圧延を終了し、その後、冷却速度2℃/sで冷却してレールを製造した。このレールについて、下記の要領で耐摩耗性と耐疲労損傷性を評価した。   As shown in Table 1, a test steel having a composition in which the W content was changed was heated to 1250 ° C., hot-rolled and finished at 900 ° C., and then a cooling rate of 2 ° C. / The rail was manufactured by cooling with s. This rail was evaluated for wear resistance and fatigue damage resistance in the following manner.

(摩耗試験)
耐摩耗性の評価は、実際にレールを敷設して行うのが望ましいが、長時間を要する難点がある。そこで、西原式摩耗試験機を用いて、実際のレールと車輪の接触条件をシミュレートした促進試験を行い、耐摩耗性を評価した。摩耗試験は、試験片として、レールの頭頂下2mmの位置から採取した直径:30mm、厚さ:8mmの円盤状試験片を用い、相手材として、車輪材(直径:30mm、厚さ:8mm、Hv:390、焼戻しマルテンサイト鋼の円盤状試験片)を用いて、図1に示したように、接触圧力:1.4GPa、回転速度:800rpm、すべり率:−10%、乾燥条件下で回転接触させ、10万回転後の摩耗量を測定する方法で行った。
(Abrasion test)
Although it is desirable to evaluate the wear resistance by actually laying rails, there is a drawback that it takes a long time. Therefore, an accelerated test simulating the actual rail-wheel contact conditions was performed using the Nishihara-type wear tester, and the wear resistance was evaluated. In the wear test, a disk-shaped test piece having a diameter of 30 mm and a thickness of 8 mm taken from a position 2 mm below the top of the rail was used as a test piece, and the wheel material (diameter: 30 mm, thickness: 8 mm, As shown in FIG. 1, contact pressure: 1.4 GPa, rotation speed: 800 rpm, slip rate: -10%, rotating contact under dry conditions using Hv: 390, tempered martensitic steel disc-shaped test piece) The amount of wear after 100,000 revolutions was measured.

(疲労損傷試験)
耐疲労損傷性の評価も、実際にレールを敷設して行うのが望ましいが、耐摩耗性の評価と同様、長時間を要する難点がある。そこで、レールの耐疲労損傷性は、西原式摩耗試験機を用いて、転動疲労試験を行うことにより評価した。転動疲労試験は、レール頭頂下2mmの位置から採取した接触面が曲率半径:15mmの曲面を有する直径:30mm、厚さ:8mmの円盤状試験片を用い、これを、図2に示したように、相手材である車輪材直径:30mm、厚さ:8mm、Hv:390、焼戻しマルテンサイト鋼の円盤状試験片)に、接触圧力:2.2GPa、回転速度:800rpm、すべり率:−20%、油潤滑の条件下で回転接触させる方法で行った。そして、25000回転毎に試験片の接触面を観察し、接触面に0.5mm以上の亀裂あるいは剥離が発生した時を疲労損傷寿命とした。
(Fatigue damage test)
It is desirable to evaluate the fatigue damage resistance by actually laying rails. However, as with the wear resistance evaluation, there is a problem that requires a long time. Therefore, the fatigue damage resistance of the rail was evaluated by conducting a rolling fatigue test using a Nishihara type wear tester. In the rolling fatigue test, a disk-shaped test piece having a diameter of 30 mm and a thickness of 8 mm having a curved surface with a radius of curvature of 15 mm is used as shown in FIG. 2. Thus, the wheel material diameter 30 mm, thickness: 8 mm, Hv: 390, tempered martensitic steel disk-like specimen), contact pressure: 2.2 GPa, rotation speed: 800 rpm, slip rate: −20 %, In a method of rotating contact under oil lubrication conditions. Then, the contact surface of the test piece was observed every 25000 revolutions, and the fatigue damage life was determined when a crack or delamination of 0.5 mm or more occurred on the contact surface.

Figure 0004736621
Figure 0004736621

上記試験の結果を表1に併記して示した。また、図3には、10万回転後の摩耗量と、転動疲労寿命に及ぼすW含有量の影響を示した。図3から、本発明のレールは、Wを添加したことにより、耐摩耗性及び耐疲労損傷性が向上していることがわかる。しかし、Wの上記改善効果は、1.0mass%超では飽和する傾向にあり、それ以上添加しても、大幅な耐摩耗性や耐疲労損傷性の向上は得られない。   The results of the above test are shown together in Table 1. Further, FIG. 3 shows the influence of the amount of wear after 100,000 revolutions and the W content on the rolling fatigue life. From FIG. 3, it can be seen that the wear resistance and fatigue damage resistance of the rail of the present invention are improved by adding W. However, the above improvement effect of W tends to saturate when it exceeds 1.0 mass%, and even if it is added more than that, significant improvement in wear resistance and fatigue damage resistance cannot be obtained.

表2に示した成分組成を有する供試鋼を1250℃に加熱し、熱間圧延して900℃で圧延を終了し、その後、冷却速度2℃/sで冷却してレールを製造した。このレールについて、実施例1と同様にして、頭部から試験片を採取し、耐摩耗性および耐疲労損傷性を評価した。   A test steel having the composition shown in Table 2 was heated to 1250 ° C., hot-rolled, finished at 900 ° C., and then cooled at a cooling rate of 2 ° C./s to produce a rail. About this rail, it carried out similarly to Example 1, the test piece was extract | collected from the head, and abrasion resistance and fatigue damage resistance were evaluated.

Figure 0004736621
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上記試験の結果を、表2に併記して示した。この結果から、C,Si,Mn,Wの組成を適正範囲に制御した上で、さらに、V,Nbから選ばれる1種又は2種あるいはCr,Cu,Ni,Moから選ばれる1種又は2種以上の成分を適正範囲で添加することにより、レールの耐摩耗性及び耐疲労損傷性をより向上することができることがわかる。   The results of the above test are shown together in Table 2. From these results, the composition of C, Si, Mn, and W is controlled within an appropriate range, and further, one or two selected from V and Nb, or one or two selected from Cr, Cu, Ni, and Mo. It can be seen that the wear resistance and fatigue damage resistance of the rail can be further improved by adding more than one component within an appropriate range.

磨耗試験の方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of an abrasion test. 疲労損傷試験の方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of a fatigue damage test. レールの耐摩耗性および耐疲労損傷性に及ぼすW添加量の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the amount of W addition on the abrasion resistance and fatigue damage resistance of a rail.

Claims (3)

C:0.6〜1.1mass%、Si:0.1〜1.2mass%、Mn:0.4〜1.5mass%、P:0.035mass%以下、S:0.035mass%以下、W:0.01〜1.0mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐摩耗性および耐疲労損傷性に優れるパーライト鋼レール。 C: 0.6 to 1.1 mass%, Si: 0.1 to 1.2 mass%, Mn: 0.4 to 1.5 mass%, P: 0.035 mass% or less, S: 0.035 mass% or less, W: 0.01 to 1.0 mass%, the balance A pearlitic steel rail with excellent wear resistance and fatigue damage resistance, characterized by comprising Fe and inevitable impurities. 上記成分組成に加えてさらに、V:0.001〜0.50mass%およびNb:0.001〜0.05mass%の中から選ばれる1種または2種を含有することを特徴とする請求項1に記載のパーライト鋼レール。 The pearlite steel rail according to claim 1, further comprising one or two selected from V: 0.001 to 0.50 mass% and Nb: 0.001 to 0.05 mass% in addition to the component composition. . 上記成分組成に加えてさらに、Cu:1.0mass%以下、Ni:1.0mass%以下、Cr:1.5mass%以下およびMo:0.5mass%以下の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のパーライト鋼レール。

In addition to the above component composition, Cu: 1.0 mass% or less, Ni: 1.0 mass% or less, Cr: 1.5 mass% or less, and Mo: 0.5 mass% or less The pearlite steel rail according to claim 1, wherein:

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