[發明專利]鋼軌以及鋼軌的制造方法

有效

• 申請號: 201980057592.1
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN112639149B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 上田正治;高橋淳;宮崎照久;棚橋拓也
• 申請（專利權）人: 日本制鐵株式會社
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C38/58;C21D8/00;C22C38/38
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

一種鋼軌，以質量％計含有C：0.75～1.20％、Si：0.10～2.00％、Mn：0.10～2.00％、Cr：0.10～1.20％、V：0.010～0.200％、N：0.0030～0.0200％、P≤0.0250％、S≤0.0250％，而且根據需要在規定的范圍內含有選自Mo、Co、B、Cu、Ni、Nb、Ti、Mg、Ca、REM、Zr和Al元素之中的1種以上，余量包含Fe以及雜質，以頭部外廓表面為起點直到25mm深度為止的范圍的組織包含面積率為95％以上的珠光體組織，并且，組織的硬度為Hv360～500的范圍，在以頭部外廓表面為起點的深度為25mm的位置的珠光體組織中的鐵素體相中，粒徑為0.5～4.0nm的含有Cr的V氮化物的個數密度為1.0×10¹⁷～5.0×10¹⁷cm^?3的范圍。

技術領域

本發明涉及鋼軌及其制造方法，所述鋼軌是在貨物運輸鐵道中使用的高強度鋼軌，其耐磨損性和耐內部疲勞損傷性優異。

本申請基于在2018年9月10日在日本申請的專利申請2018-168799號要求優先權，將其內容援引于此。

背景技術

伴隨著經濟發展，煤等天然資源的新的開發正在推進。具體而言，以往未開發的自然環境嚴酷的地區中的天然資源的開采挖掘正在推進。與之相伴，在輸送資源的貨物運輸鐵道中，軌道環境變得顯著嚴酷。其結果，對鋼軌要求比以往高的耐磨損性。

另外，對于貨物運輸鐵道而言，近年來鐵道輸送進一步過于密集化，從鋼軌頭部內部(從頭部外廓表面起算的深度為20～30mm的位置)發生的疲勞損傷令人擔憂。

從這樣的背景出發，要求開發使耐磨損性和耐內部疲勞損傷性提高的高強度鋼軌。

為了改善鋼軌的耐磨損性，例如，曾開發了如專利文獻1～2中所示那樣的高強度鋼軌。這些鋼軌的主要特征在于，為了使耐磨損性提高，通過熱處理將珠光體組織中的層片間距微細化從而使鋼的硬度增加，或者增加鋼的碳量從而使珠光體組織中的層片中的滲碳體相的體積比率增加。

具體而言，在專利文獻1中公開了：能夠通過將軋制結束后的或者再加熱了的鋼軌頭部從奧氏體區溫度開始在850～500℃間的冷卻速度為1～4℃/秒的條件下加速冷卻，來提供耐磨損性優異的鋼軌。

另外，在專利文獻2中公開了：能夠通過使用過共析鋼(C：大于0.85％且在1.20％以下)，并使珠光體組織中的層片中的滲碳體體積比率增加，來提供耐磨損性優異的鋼軌。

根據專利文獻1或2中公開的技術，通過由珠光體組織中的層片間距的微細化帶來的高硬度化或使珠光體組織中的層片中的滲碳體相的體積比率增加，能夠謀求一定范圍的耐磨損性的提高。

可是，專利文獻1和2中所公開的高強度鋼軌，不能夠抑制內部疲勞損傷的發生。

針對上述課題，曾提出了例如如專利文獻3、4或5所示那樣的高強度鋼軌。這些鋼軌的主要特征在于，為了除了使耐磨損性提高以外，還使耐內部疲勞損傷性提高，添加微量的合金并控制珠光體相變，或者通過合金的控制、微量的合金的添加而使珠光體組織中生成析出物，由此使頭部內部的硬度提高。

具體而言，在專利文獻3中公開了：通過向過共析鋼(C：大于0.85％且在1.20％以下)中添加B來控制頭部內部的珠光體組織的相變溫度，由此使頭部內部的硬度提高。另外，在專利文獻4中公開了：通過向過共析鋼(C：大于0.85％且在1.20％以下)中添加V和N，使珠光體組織中析出V的碳氮化物，由此使頭部內部的硬度提高。而且，在專利文獻5中公開了：通過以共析鋼(C：0.73～0.85％)為基礎，控制Mn和Cr的含量，來使頭部內部的硬度提高。