專利名稱：高強(qiáng)度耐損傷鋼軌及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐磨、高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌及其制造方法，該鋼軌適用于高負(fù)荷裝載、急轉(zhuǎn)變，高剛性軌道段。該鋼軌能改善初期使用的車輪與鋼軌的磨合性，提高鋼軌頂部的耐損傷性。
鋼軌頭部一般包括頭頂部、角部、頭側(cè)部及顎部。在高負(fù)荷裝載、急轉(zhuǎn)彎鐵道段使用木制枕木時(shí)，以往使用的耐磨損高強(qiáng)度鋼軌，在角部及頭側(cè)部與頭頂部大都采用等硬度化熱處理方法。因此從材質(zhì)方面看鋼軌角部和鋼軌頭頂部耐磨損性是相同的。
然而，車輪和鋼軌間的接觸是復(fù)雜的，鋼軌頭部各部接觸狀況是不同的，高負(fù)荷裝載鐵道急轉(zhuǎn)變段，鋼軌內(nèi)側(cè)角部及鋼軌頭側(cè)面滑動(dòng)大，而接觸壓力則在鋼軌頭頂部及鋼軌內(nèi)側(cè)角部大，因此，在以往用的耐磨高強(qiáng)度鋼軌中，鋼軌內(nèi)側(cè)角部及鋼軌頭側(cè)部比鋼軌頭頂部磨損歷害，鋼軌頭頂部常常比鋼軌內(nèi)側(cè)角部的磨損慢，車輪的接觸壓力正好在鋼軌頭頂部中央磨損慢的部分為最大。
這種鋼軌頭部磨損特性，對于以往均勻耐磨損高強(qiáng)度鋼軌來說，就變成了如上所述的與車輪接觸的狀態(tài)，因此新軌使用初期，與車輪的磨合就慢，較長時(shí)間存在局部過大接觸應(yīng)力，易發(fā)生疲勞，而且，即使在車輪與鋼軌磨合后，鋼軌頭頂部也是最大接觸壓力部位。在使用木制枕木的軌道上，問題還小些，但是在使用水泥枕木的高剛性鐵道的情況下，伴隨車輛通過時(shí)沖擊最大接觸壓力增加，鋼軌頭部中央發(fā)生叫做，“頭部拉痕”的損傷。
以往，為了防止這種“頭部拉痕”，在鋼軌疲勞積累之前，采用削除鋼軌頭部表層的方法，不過這要化時(shí)間和費(fèi)用，而且決定合適的削除時(shí)間也這一種困難的事情。
本發(fā)明的目的正是鑒于上述不足之處，提供一種高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌及其制造方法，使用這種鋼軌，在不減輕車輛重量的情況下能緩和鋼軌頭頂部中央產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力，在不削除鋼軌頭部表面的情況下鋼軌頭頂部中央也不積蓄疲勞，耐接觸疲勞損傷好，且與車輪初期磨合性能好。
本發(fā)明的高強(qiáng)度耐損傷鋼軌有兩種，第1種，按重量百分比成份如下，C(0.60～0.85)%Si(0.1～1.0)%Mn(0.5～1.5)%P0.035 % 以下S0.040 % 以下Al0.05 % 以下其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其角部及頭側(cè)部的硬度為HB 341～405其頭頂部的硬度為該角部及頭側(cè)部硬度的百分之九十以下。
第2種，按重量百分比成份如下C(0.60～0.85)%Si(0.1～1.0)%Mn(0.5～1.5)%P0.035 % 以下S0.040 % 以下Al0.05 % 以下下述元素則選擇其中的1種或1種以上，
Cr(0.05～1.5)%Mo(0.01～0.20)%V(0.01～1.0)%Ni(0.1～1.0)%Nb(0.005～0.50)%其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。鋼軌角部及頭側(cè)部的硬度為HB341～405，鋼軌頭頂部的硬度為該角部及頭側(cè)部硬度的90%以下。
所述高強(qiáng)度耐損傷鋼軌的制造方法如下，制造上述第1種或第2種成份的鋼軌原材，將上述鋼軌原材的頭部保持在奧氏體化溫度區(qū)域，然后由冷卻頭的多個(gè)冷卻劑噴嘴向鋼軌原材噴冷卻劑，使鋼軌頭部冷卻，在上述冷卻過程中，上述冷卻頭的噴嘴個(gè)數(shù)，噴嘴直徑及冷卻劑噴出壓力，至少調(diào)節(jié)其中的一種以使鋼軌頭頂部的冷卻速度比鋼軌頭側(cè)部的冷卻速度要慢。
本發(fā)明中鋼軌的冷卻方法包括以下工藝鋼軌原材保持在奧氏體化溫度范圍，然后由冷卻頭的多個(gè)冷卻劑噴嘴向鋼軌原材噴冷卻劑，噴嘴個(gè)數(shù)、直徑及冷卻劑噴出壓力，至少調(diào)節(jié)其中一種以使鋼軌頭部的各部位冷卻速度不同。
在高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌中，鋼軌頭頂部的初期磨合性及在高剛度軌道使用情況下，鋼軌頭頂部的耐損傷性都可得到改善。
以下，對本發(fā)明做詳細(xì)說明

圖1為本發(fā)明提出的高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌的頭部剖面圖，鋼軌的頭部包括頭頂部1、角部2、頭側(cè)部3及顎部4。兩個(gè)角部之一，在使用中成為與車輪接觸的內(nèi)側(cè)角部。
鋼軌的損傷，特別是頭頂部1的“頭部拉痕”，隨著加在鋼軌頭部的接觸應(yīng)力愈高，損傷愈快，參照圖2及圖3來說明這一點(diǎn)。圖2為雙圓筒接觸轉(zhuǎn)動(dòng)疲勞試驗(yàn)方法示意圖，該圖2中21為鋼軌試驗(yàn)件，22為車輪試驗(yàn)件;23為潤滑劑。兩個(gè)圓筒21，22分別為踏面半徑為15毫米、最大直徑為30毫米的鋼軌試驗(yàn)件及直徑為30毫米，周面為平面形狀的車輪試驗(yàn)件，根據(jù)本試驗(yàn)求得了垂直加載和損傷壽命的關(guān)系后，就可得到如圖3所示的結(jié)果。即可以確認(rèn)當(dāng)垂直荷載高，也就是接觸應(yīng)力大時(shí)，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生損傷(即損傷壽命短)。
另外，在新的高強(qiáng)度鋼軌使用初期，與車輪磨合不好的情況下，集中垂直荷載作用于鋼軌上，易發(fā)生損傷。而且，鋼軌與車輪接觸部分的形狀，由于鋼軌的磨損與車輪磨合的情況下，垂直應(yīng)力將選擇性的作用在磨損速度慢的部分。因此，可以說為了延長鋼軌的壽命，在現(xiàn)有鋼軌的頭頂面，使由于磨損速度慢而過度作用的最大垂直應(yīng)力分散是很有效的。
這樣，為了防止頭頂部1的“頭部拉痕”，可以考慮或者減少作用于鋼軌的載荷，或者控制車輪的接觸壓力不要局部集中。
本發(fā)明中，從不減小鐵道車輛輪重方面考慮而采用后者，即在保持支撐列車的強(qiáng)度及耐磨損性的同時(shí)，降低鋼軌頭頂部的最大接觸應(yīng)力，調(diào)節(jié)鋼軌的成分，進(jìn)而使鋼軌頭頂部的硬度比角部及頭側(cè)部硬度低。
下面，就本發(fā)明鋼軌成分的限定理由，加以說明。
首先，C的重量百分比為0.60～0.85%，取0.6%以上是為了能獲得良好的強(qiáng)度及耐磨損性能。超過0.85%時(shí)，由于初析滲碳體，而使韌性下降。
Si的重量百分比為0.1～1.0%，為了確保鋼軌的強(qiáng)度選在0.1%以上是必要的，但是超過1.0%時(shí)，韌性及焊接性變劣。
Mn的重量百分比為0.5～1.5%。為了確保鋼軌強(qiáng)度選在0.5%以上是必要的，但是超過1.5%時(shí)，對韌性及焊接性有不好的影響。
至于P和S，為了防止延展性變劣，分別選在0.035%及0.040%以下。
因?yàn)锳l是使疲勞性能劣化的成分，所以取0.05%為上限。
特別是對于車輪與鋼軌接觸條件需求苛刻時(shí)用的鋼軌，為了能進(jìn)一步改善鋼軌內(nèi)側(cè)角部的耐磨損性和強(qiáng)度，也可以添加，一種或一種以上的Cr，Mo，V，Ni及Nb低合金成份。
Cr的重量百分比為0.05～1.50%，0.05%以上時(shí)，珠光體片晶間隔小，使珠光體微細(xì)化，提高了強(qiáng)度耐磨損性及耐損傷性，而超過1.50%時(shí)，對焊接性能有壞影響。
Mo的重量百分比為0.01～0.20%，Mo和Cr一樣是提高強(qiáng)度的元素，其效果在0.01%以上才表現(xiàn)出來，但超過0.2%時(shí)，對焊接性不利。
Nb及V屬于彌散強(qiáng)化元素，重量百分比各為0.005～0.050%及0.01～0.10%，為了取得彌散強(qiáng)化的效果，有必要Nb取在0.005%以上、V取在0.01%以上，另外，如Nb超過0.05%或V超過0.10%時(shí)，將析出粗大的Nb或V炭、氮化合物，使鋼軌的韌性劣化。
Ni是具有提高強(qiáng)度及韌性效果的元素，重量百分比取為0.1～1.0%，少于0.1%效果表現(xiàn)不出來，達(dá)到1.0%其效果飽和。
本發(fā)明的鋼軌，包括上述的成分，具有微細(xì)珠光體組織，因此，在本發(fā)明中，如前所述，可以調(diào)節(jié)鋼軌頭部的硬度分布，控制鋼軌各部的磨損特性，由于降低了最大接觸應(yīng)力，從而能抑制在高剛性鐵軌發(fā)生高接觸應(yīng)力時(shí)，在鋼軌頭頂部產(chǎn)生的頭部拉痕損傷。良好的硬度分布是靠調(diào)節(jié)各部分的熱處理來實(shí)現(xiàn)的。
另外，借助改變頭頂部的金相組織，調(diào)整磨損速度也可得到同樣的效果。即，在本發(fā)明中，以微細(xì)珠光體組織為前提，依靠適當(dāng)?shù)奶幚韥碚{(diào)節(jié)鋼軌的硬度分布，而借助改變金相組織，不考慮硬度，也可以控制磨損特性。例如，如圖4所示，在同樣硬度下，微細(xì)珠光體組織，磨損特性最好。如本圖所示，借助控制金相組織，提高硬度提高疲勞強(qiáng)度，但同時(shí)也可能增加磨損速度。
下面，就具有微細(xì)珠光體組織的鋼軌，取得了上述實(shí)際效果的鋼軌頭頂部和鋼軌角部及頭側(cè)部間的硬度比加以說明，如前所述，為了獲得車輪的接觸壓力不發(fā)生局部集中的接觸狀況，使鋼軌頭頂部的硬度比鋼軌角部及頭側(cè)部的硬度小好，理想的硬度比可由雙圓筒式轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)做損傷壽命試驗(yàn)來掌握，在該試驗(yàn)中，取實(shí)際車輪及鋼軌1/4斷面大小，作成圓筒試驗(yàn)件。而且，車輪試驗(yàn)件的硬度約為HB(布氐硬度)331。鋼軌試驗(yàn)件采用C-Mn鋼(重量百分比成份，C0.77%，Si0.23%，Mn0.90%，P0.019%，S0.008%溶解Al0.004%)對頭部相應(yīng)部分進(jìn)行熱處理、鋼軌角部相應(yīng)部分的硬度約是為HB370，使鋼軌頭頂部相應(yīng)部分軟化并選定其硬度差。其結(jié)果如圖5所示。圖5中橫軸為鋼軌頭部相應(yīng)部分與鋼軌角部相應(yīng)部分間的硬度比(布氏硬度)，縱軸為已有耐磨高強(qiáng)度鋼軌(斷續(xù)淬火鋼軌)的頭頂部損傷壽命比。圖5表示了它們之間的關(guān)系，如圖5所示可以確認(rèn)當(dāng)鋼軌頭頂部相應(yīng)部分的硬度與鋼軌角部相應(yīng)部分的硬度比取為0.9以下時(shí)，鋼軌頭頂部相應(yīng)部分的損傷明顯地得到了抑制，而且，還可以確認(rèn)，在此范圍內(nèi)，促進(jìn)了初期鋼軌頭部與車輪的磨合，因此，在本發(fā)明中，將鋼軌頭頂部和鋼軌角部及頭側(cè)部間的硬度比，設(shè)定為0.9以下。不過硬度比在0.6以下時(shí)，鋼軌內(nèi)側(cè)角部相應(yīng)部分損傷發(fā)生，因此，該硬度比希望選在0.6以上。
另外，為了使鋼軌的強(qiáng)度及耐磨損性最好，把鋼軌角部及頭側(cè)部的硬度取在HB341～HB405范圍內(nèi)作為本發(fā)明高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌頭部硬度分布一例，如圖6所示。在圖6的(a)中，從鋼軌頭側(cè)面到鋼軌頭部寬1/4的內(nèi)部、從鋼軌頭頂面到深15毫米的部分、及圖6的(a)中從點(diǎn)A，A′到顎部的直線與鋼軌頭側(cè)面圍起的部分是鋼軌角部及鋼軌頭側(cè)部，為了使其具有普通高強(qiáng)度鋼軌的磨損特性，這些部分的硬度選在HB341～HB405范圍內(nèi)，鋼軌頭頂部由頭頂面到25毫米深度部分的硬度選為對鋼軌角部及鋼軌頭側(cè)部硬度的比在0.9以下，0.6以上的范圍內(nèi)，而且使其滿足HB為265以上，由此能使鋼軌頭頂部與鋼軌內(nèi)側(cè)角部間產(chǎn)生磨損特性差值，針對各種鋼軌使用環(huán)境將該差值選為最適當(dāng)?shù)闹担湍芙鉀Q鋼軌頭頂部中央過大的最大接觸壓力問題。
在圖6的(b)中，在距鋼軌頭頂面15毫米內(nèi)，距鋼軌頭側(cè)面15毫米內(nèi)部的點(diǎn)為起點(diǎn)，并從這個(gè)點(diǎn)到鋼軌角部及顎部連接的直線圍起的部分，取硬度為HB341～HB405，距鋼軌頭頂面25毫米深度的其他部分的硬度與上述硬度比調(diào)節(jié)在0.9以下，0.6以上，采用該硬度模式，也可取得與圖6的(a)同樣的效果。
另外，在車輪與鋼軌接觸條件不是那么荷刻的狀況下，頭側(cè)部、內(nèi)側(cè)角部的高強(qiáng)度部分的硬度范圍也可降為HB320～HB380。還有，如圖6的(c)，在鋼軌頭頂中央部分的1/2寬度處，直至由頭頂面深約25毫米的部分使其軟化到上述硬度比的鋼軌，也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也能取得同樣的效果。
在本發(fā)明的鋼軌中，鋼軌頭部的硬度分布，由于鋼軌使用初期頭頂部的磨損速度比角部及頭側(cè)部快，而促進(jìn)其與車輪的磨合，從而能夠早期緩解局部過大接觸應(yīng)力的產(chǎn)生，另外，磨合過程終了后，鋼軌與車輪接觸狀況下，鋼軌頭部各部分的磨損速度不同，頭頂部中央的磨損優(yōu)先發(fā)生。由此，作用于鋼軌頭頂部的垂直載荷可以均勻地分散在鋼軌頭部上面，作用于鋼軌頭頂部的振幅應(yīng)力可被緩和，使最大接觸壓力降到疲勞限度以下，由此，可抑制疲勞損傷的發(fā)生，延長鋼軌壽命。
下面說明本發(fā)明鋼軌的制造方法。
通常，鋼軌是這樣制造的。首先，利用熱軋制作鋼軌原材，然后，把鋼軌原材的頭部保持在奧氏體化溫度，再由該溫度冷卻。并且借助控制冷卻時(shí)的冷卻速度，制造出頭頂部與頭側(cè)部硬度不同的鋼軌。
鋼軌原材頭部的冷卻如圖10所示，對著鋼軌原材頭頂部及頭側(cè)部，分別配置頭頂部冷卻頭11和2個(gè)頭側(cè)部冷卻頭12，這些冷卻頭上有多個(gè)噴嘴，由這些噴嘴向鋼軌原材噴冷卻介質(zhì)如空氣。這時(shí)，由于噴嘴個(gè)數(shù)、噴嘴直徑及冷卻介質(zhì)的噴出壓力中至少有一種可調(diào)節(jié)，可以使鋼軌頭的各部位冷卻速度不同。
另外，由奧氏體化溫度冷卻，速度愈慢，鋼軌的硬度愈小。
因此，在本發(fā)明中，具有本發(fā)明成份范圍的鋼軌原材，通過熱軌制造，再將該鋼軌原材的頭部保持在奧氏體化溫度狀態(tài)，然后由該溫度狀態(tài)冷卻，鋼軌頭頂部的冷卻速度比鋼軌頭側(cè)部冷卻速度慢，這是由調(diào)整冷卻頭噴嘴個(gè)數(shù)，直徑及冷卻劑的噴出壓力中至少一種來實(shí)現(xiàn)的，從而可以制造出頭頂部比頭側(cè)部硬度低的鋼軌。
而且，熱軋后，鋼軌原材如果保持在奧氏體化溫度范圍的，就可直接冷卻鋼軌原材，但是鋼軌原材的溫度比奧氏體化溫度低時(shí)，則必須將鋼軌原材再加熱到奧氏體化溫度范圍后，再冷卻。
下面，是附圖的簡單說明。
圖1是本發(fā)明鋼軌的頭部剖面圖;
其中，1為頭頂部，2為角部，3為頭側(cè)部，4為顎部。
圖2用來說明雙圓筒接觸轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)，目的是為了掌握作用于鋼軌上的垂直負(fù)荷與損傷壽命之間的關(guān)系，圖中21為鋼軌試驗(yàn)件，22為車輪試驗(yàn)件，23為潤滑劑;
圖3表示圖2中所示試驗(yàn)中垂直負(fù)荷和損傷壽命之間的關(guān)系;
圖4表示雙圓筒式接觸轉(zhuǎn)動(dòng)磨損試驗(yàn)中，硬度與磨損速度間的關(guān)系及組織與磨損速度之間的關(guān)系;
圖5表示鋼軌頭頂部及角部間的硬度比與損傷速度之間的關(guān)系;
圖6表示本發(fā)明鋼軌硬度分布的實(shí)例;
圖7表示鋼軌頭部的硬度分布，圖中④為頭頂部中央;③、⑤為角部;②、⑥為頭側(cè)部;①、⑦為顎部。
圖8表示圖7所示硬度分布的測定點(diǎn)。該圖中④為頭頂部中央;③、⑤為角部;②、⑥為頭側(cè)部;①、⑦為顎部。
圖9表示成分或熱處理方法不同的試驗(yàn)件中硬度比與損傷壽命間的關(guān)系;
圖10用于說明鋼軌原材冷卻方法;
圖11a、圖11b表示本發(fā)明鋼軌冷卻方法及已有冷卻方法中使用的鋼軌頭頂部冷卻頭的噴嘴配置狀況。
下面介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
將本發(fā)明鋼軌成分范圍內(nèi)的表1所示的鋼作為鋼軌原材。(見后)取表1中的C-Mn鋼60公斤鋼軌原材，作成兩種鋼軌，其中之一頭部按已有的斷續(xù)淬火熱處理，得到已有的硬頭鋼軌，另一種使頭頂部冷卻變?nèi)?，進(jìn)行了特殊的斷續(xù)淬火，制成本發(fā)明的鋼軌。
本發(fā)明的鋼軌是用如下方法制造的，由熱軋制成鋼軌原材后，利用如圖10所示配置的頭頂部冷卻用空氣冷卻頭11及頭側(cè)部冷卻用空氣冷卻頭12，冷卻頭上設(shè)有多個(gè)噴嘴，由這些噴嘴將空氣噴向處于Arl溫度以上的鋼軌原材頭部，冷卻鋼軌原材頭部。圖11a表示頭頂部冷卻用空氣冷卻頭11的噴嘴配置。如該圖所示，其中央部噴嘴孔的個(gè)數(shù)減少了。也就是說，已有的頭頂部冷卻用冷卻頭，如圖11b所示，噴嘴孔是均勻配置的。但是這里冷卻頭中央部的噴嘴孔個(gè)數(shù)減少后，噴向鋼軌頭頂部的空氣量就會(huì)減少。而且通過控制冷卻頭的空氣壓力，噴在頭頂部的空氣壓力比噴在頭側(cè)部的空氣壓力低。表2表示頭頂部及頭側(cè)部的空氣壓力及頭頂部與頭側(cè)部噴嘴孔的個(gè)數(shù)比。表2中上面為實(shí)施例，下面為已有技術(shù)實(shí)例。(見后)這些鋼軌頭頂面1毫米深處的硬度分布，如圖7所示。圖7中符號(hào)A表示已有鋼軌硬度的分布，符號(hào)B表示本發(fā)明鋼軌的硬度分布。而且圖7橫軸上帶園圈的數(shù)字，對應(yīng)于圖8所示記載實(shí)際硬度測定點(diǎn)的帶園圈數(shù)字的位置。
如圖7所示，已有的鋼軌中，頭頂部和頭側(cè)部及角部間的硬度差很小，而本發(fā)明鋼軌中，頭頂部的硬度降低了。由表1所示成分的鋼軌原材作成實(shí)際車輪及鋼軌1/4斷面大小的園筒試驗(yàn)件，利用雙園筒式轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行損傷壽命試驗(yàn)，車輪試驗(yàn)件的硬度約為HB331。鋼軌試驗(yàn)件，在鋼軌頭頂部相應(yīng)部分，為了使其具有本發(fā)明的特征，把鋼軌頭頂部相應(yīng)部分的硬度取為角部相應(yīng)部分的硬度(約定在Hb370)的90%以下。而且，表1中的C-Mn鋼進(jìn)行斷續(xù)淬火處理后，作成頭頂部退火處理的試驗(yàn)件，也進(jìn)行同樣的試驗(yàn)，由此達(dá)到頭頂部為球狀珠光體組織，從而使頭頂部的硬度降低。
本試驗(yàn)的結(jié)果表示在圖9中，由圖9可知，不管哪種試驗(yàn)件，與鋼軌角部硬度相比，頭頂部的硬度為鋼軌角部硬度的90%以下時(shí)，損傷壽命提高到1.2倍以上，最大可到1.9倍。
另外，選用Ni，Cr，Mo，Nb，V中的元素作成的Cr-V鋼，Cr-Mo-V鋼，Ni-Nb鋼試驗(yàn)件中，比不含這些元的C-Mn鋼作成的試驗(yàn)件，損傷壽命長。由此，可以確認(rèn)添加Cr等合金元素可以改善其損傷壽命。
作為本發(fā)明的鋼軌，是以表1中所示的C-Mn鋼，為了使其具有圖7b所示的硬度分布，而進(jìn)行斷續(xù)淬火處理后的鋼軌與已有高強(qiáng)度鋼軌一起，鋪設(shè)在高負(fù)荷鐵道實(shí)現(xiàn)線路上，使車輛作通行試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果表明，本發(fā)明的鋼軌，在鋪設(shè)初期，與車輪的磨合好。而且在通過250000000噸后，鋼軌頭頂面的損傷發(fā)生率為已有鋼軌的1/6，不僅敷設(shè)初期，而且以后耐損傷性也比已有的鋼軌要好。
由這些試驗(yàn)結(jié)果，可以清楚地知道，為了延長損傷壽命，如本發(fā)明中，采用分散車輪對鋼軌頭頂面的垂應(yīng)力是很有效的。
過去，沒有著眼于車輪作用于鋼軌頭部的接觸應(yīng)力，隨位置不同而不同，所以沒有控制鋼軌頭部磨損特性的先例，而本發(fā)明鋼軌具有良好的耐磨損性及耐損傷性，隨著今后較高剛性軌道的普及，為了降低軌道的維修費(fèi)用，本發(fā)明的鋼軌可望是很有效的。
利用本發(fā)明，能夠抑制隨著頭部拉痕等過大接觸應(yīng)力的發(fā)生而產(chǎn)生的頭頂部的損傷，從而延長鋼軌的壽命。由此，在高負(fù)荷鐵道急轉(zhuǎn)彎段，采用水泥枕木等，作成高剛性鐵道時(shí)易產(chǎn)生的問題可以得到解決，從而降低了鐵道修費(fèi)。由此，本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也是很高的。
表1
表權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌，其特征在于其成分的重量百分比如下，C∶(0.60～0.85)%、Si∶(0.1～1.0)%、Mn∶(0.5～0.05)%、P在0.035%以下，S在0.040%以下、Al∶在0.05%以下，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；鋼軌的角部及頭側(cè)部的硬度為HB341～HB405，其頭頂部的硬度為上述角部及頭側(cè)部硬度的90%以下。
2.一種高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌，其特征在于該鋼軌成分的重量百分比如下，C(0.60～0.85)%、Si(0.1～1.0)%、Mn(0.5～1.5)%、P在0.035%以下、S在0.04%以下、Al在0.05%以下，另外還含有(0.05～1.5)%Cr、(0.01～0.20)%Mo、(0.01～0.10)%V、(0.1～1.0)%Ni、(0.005～0.50)%Nb中的1種或1種以上的添加元素，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，鋼軌的角部及頭側(cè)部的硬度為HB341～HB405，其頭頂部的硬度為上述角部及頭側(cè)部硬度的90%以下。
3.高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌的制造方法，其特征在于首先利用熱軋制作鋼軌原材，該原材的成份的重量百分成份如下，C(0.60～0.85)%、Si(0.1～1.0)%、Mn(0.5～1.5)%、P在0.035%以下、S在0.040%以下、Al在0.05%以下其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其次將上述鋼軌原材的頭部，保持在奧氏體化溫度范圍內(nèi)，由冷卻頭的多個(gè)冷卻劑噴嘴，向鋼軌原材噴射冷卻劑，使鋼軌頭部冷卻，在上述冷卻工藝中上述冷卻頭的噴嘴個(gè)數(shù)、噴嘴直徑及冷卻劑的噴出壓力中至少調(diào)節(jié)其中一種，以便使鋼軌頭頂部的冷卻速度比鋼軌頭側(cè)部的冷卻速度要慢。
4.一種高強(qiáng)度、耐損傷鋼軌的制造方法，其特征在于首先，利用熱軋制作鋼軌原材，該原材的重量百分比如下，C(0.60～0.85)%、Si(0.1～1.0)%、Mn(0.5～1.5)%、P在0.035%以下、S在0.04%以下、Al在0.05%以下，另外還含有1種或1種以上的元素Cr(0.05～1.5)%、Mo(0.01～0.20)%、V(0.01～0.10)%、Ni(0.1～1.0)%、Nb(0.005～0.50)%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì);其次，將上述鋼軌原材的頭部保持在奧氏體化溫度范圍內(nèi)，再由冷卻頭的多個(gè)冷卻劑噴嘴，向鋼軌原材噴射冷卻劑，使鋼軌頭部冷卻;在上述冷卻過程中，上述冷卻頭的噴嘴個(gè)數(shù)，噴嘴直徑及冷卻劑的噴出壓力中，至少調(diào)節(jié)其中一種，以便使鋼軌頭頂部的冷卻速度比鋼軌頭側(cè)部的冷卻速度要慢。
5.一種鋼軌冷卻控制方法，其特征在于，先將鋼軌原材保持在奧氏體化溫度范圍內(nèi)，然后由冷卻頭多個(gè)冷卻劑噴嘴，向鋼軌原材噴射冷卻劑，使鋼軌頭部冷卻，在冷卻過程中，至少調(diào)節(jié)冷卻頭噴嘴個(gè)數(shù);噴嘴直徑及冷卻劑噴出壓力中的一種，以便使鋼軌頭各部分冷卻速度不同。
全文摘要
本發(fā)明提出一種高強(qiáng)度耐損傷鋼軌的構(gòu)成。該鋼軌的組分按重量百分比計(jì)算為C(0.60～0.85)％、Si(0.1～1.0)％、Mn(0.5～1.5)％、P在0.035％以下、S在0.040％以下、Al在0.05％以下，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。角部2及頭側(cè)部3的硬度為HB341～HB405，頭頂部的硬度為上述角部及頭側(cè)部硬度的90％以下。利用本發(fā)明，可以抑制由于頭部拉痕等造成的過大接觸壓力而產(chǎn)生的頭頂部的損傷，可延長鋼軌的壽命。
文檔編號(hào)C22C38/46GK1063916SQ9110513
公開日1992年8月26日 申請日期1991年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月30日
發(fā)明者戈登·O·貝斯希, 約翰·A·霍夫蘭德, 古川遵, 山中秀行, 福田耕三, 堀田知夫, 片岡譲, 上田正博, 井出哲成, 伊藤篤, 羲之鷹雄 申請人:伯林頓北方鐵道公司, 日本鋼管公司