(57)【要約】  本発明は、鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント用の部品を製造するための錬鋼であって、(重量％で)、−炭素0.01〜0.15％、−ケイ素最大0.5％、−マンガン10〜15％、−モリブデン少なくとも0.6〜3.95％、−所望により、下記の元素の一種以上i．ニッケル0.05〜0.2％、及び／又はii.コバルト0.05〜0.2％及び／又はiii.Ｃｒ0.02〜0.30％、iv.銅0.05〜0.2％、v.Ｈ最大5ppm、vi.Ｖ最大0.20％、vii.Ｎｂ最大0.10％、viii．Ｔｉ及び／又はＺｒ最大0.20％、ix．Ｂ最大50ppm、x.Ｎ最大250ppm、xi.Ａｌ最大0.2％、xii.Ｓ最大0.08％、xiii.Ｐ最大0.08％、xiv.Ｗ最大1.5％及び残部鉄及び不可避な不純物を含んでなる、錬鋼、及びその錬鋼の製造方法及びその使用に関する。
2015510548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント用の部品を製造するための錬鋼であって(重量％で)、
・炭素0.01〜0.15％、
・ケイ素最大0.5％、
・マンガン10〜15％、
・モリブデン少なくとも0.6〜3.95％、
・所望により、下記の元素の一種以上
i．ニッケル0.05〜0.2％及び／又は
ii.コバルト0.05〜0.2％及び／又は
iii.Ｃｒ0.02〜0.30％及び／又は
iv.銅0.05〜0.2％、
v.Ｈ最大5ppm、
vi.Ｖ最大0.20％、
vii.Ｎｂ最大0.10％、
viii．Ｔｉ及び／又はＺｒ最大0.20％、
ix．Ｂ最大50ppm、
x.Ｎ最大250ppm、
xi.Ａｌ最大0.2％、
xii.Ｓ最大0.08％、
xiii.Ｐ最大0.08％、
xiv.Ｗ最大1.5％
・及び残部鉄及び不可避な不純物を含んでなる、錬鋼。
【請求項２】
Ｃ最大0.12％及び／又はＭｎ少なくとも11％、及び／又はＭｏ最大2.95％を含んでなる、請求項１に記載の鋼。
【請求項３】
Ｓ最大0.02％及びＰ最大0.02％を含んでなる、請求項１に記載の鋼。
【請求項４】
Ｃ最大0.10％を含んでなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項５】
Ｍｎ最大14％を含んでなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項６】
Ｓｉ少なくとも0.10％を含んでなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項７】
鋼の熱間圧延した状態で、少なくとも15体積％の保持されたオーステナイトを含んでなる、及び／又は鋼の鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイントの部品としての使用中に、少なくとも15体積％の保持されたオーステナイトを含んでなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項８】
・Ｍｏ少なくとも1％、好ましくは1.25％及び／又は
・Ｍｏ最大2.45％、好ましくは最大1.90％
を含んでなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項９】
Ｃ少なくとも0.02％を含んでなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項１０】
前記鋼がバナジウム0.05〜0.1％及び／又はＮｂ0.025〜0.075％を含んでなる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項１１】
鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント用の錬鋼部品を製造する方法であって、
・請求項１〜１０のいずれか1項に記載の組成を有する出発材料、例えばブルーム又はインゴット、を用意する工程と、
・出発材料を、熱間圧延する温度で、板又はレールにする工程であって、
i.前記熱間圧延した板が、前記熱間圧延した板から得た前記部品を機械加工するための厚さを有するか、又は
ii.前記レールが
a.鉄道線路クロッシング及びポイント用の部品、例えばスイッチブレード、に機械加工するか、または
b.レールとして使用するのに
望ましいレール輪郭を有する、
工程と、
iii.最後の高温変形の後、前記板又はレールを冷却させ、望ましい機械的特性を達成する工程と、
・前記熱間圧延し、冷却した板又はレールから、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント用の前記部品を機械加工する工程とを含んでなる、方法。
【請求項１２】
前記部品に、一個以上のレールを溶接する追加工程を含んでなる、請求項１１に記載の鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント用の錬鋼部品を製造するための鋼の製造方法。
【請求項１３】
鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント用の錬鋼部品が轍叉又は二重轍叉又はスイッチブレードである、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１項により製造された、及び／又は請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組成を有する錬鋼部品の、鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイントへの使用。
【請求項１５】
前記鋼部品が、少なくとも部分的に、その場における溶接補修手順により溶接回復されている、請求項１５に記載の錬鋼部品の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道線路クロッシング及びポイント用部品を製造するための錬鋼、及び該部品を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポイント及びクロッシング(Ｓ＆Ｃ)は、鉄道線路で使用中に著しい負荷にさらされるレールシステムの構成要素である。
【０００３】
これらのＳ＆Ｃを製造するのに幾つかの技術が使用されている。Ｓ＆Ｃ部品の大部分は、現在、鋳造したオーステナイト系マンガン鋼(ＡＭＳ)から製造されている。ＡＭＳは、その衝撃に対する高い加工硬化容量、溶体化処理及び水急冷に続く優れた靭性、及び加工硬化条件における非常に良好な耐摩耗性のために伝統的に使用されている。ＡＭＳの公称化学分析は、Ｃ1.2％、Ｍｎ13％及びＳｉ0.5％であり、これが200〜250ＨＢの領域にあるバルク硬さを与える。ある決まった交通量の通過に続いて、Ｓ＆Ｃの硬さは、500〜550ＨＢのレベルに達することがある。
【０００４】
ＡＭＳには数多くの欠点があり、例えば耐力が0.2％と低いことである。鉄道線路のポイント及びクロッシングは、使用中に、一般的に過酷な衝撃負荷条件にさらされ、塑性変形及び加工硬化を起こし、これらが、材料強度を、さらなる塑性流動に耐えられるレベルに引き上げる。しかし、本来の硬化していない条件で不可避な、関連する寸法変化は好ましくない。鉄道線路では、異なった負荷のかかり方が、不均一な硬化及び局所的な塑性変形につながり、その結果、乗り心地が悪くなり、最終的に溶着物により、変形した輪郭を再構築することが必要になる。結果として、過酷な車軸荷重用途におけるＡＭＳは、リッピングを除去するための頻繁な研磨及び溶接部補修を行い、変形による高さの損失を回復することが必要になる。
【０００５】
ＡＭＳは、Ｓ＆Ｃに必要な、複雑な形状に鋳造又は機械加工するのが困難な材料である。さらに、鉄道線路クロッシングのフットプリントに対するどのような変化も、新規な鋳造金型を必要とし、一般的ではないクロッシング輪郭の製造は非常に高価になる。ＡＭＳの凝固範囲は狭いので、多くのキャビティ型欠陥を引き起こし、これが使用中に亀裂の開始点になることがある。一般的に、ＡＭＳクロッシングにおける空隙は、新しい表面から約10〜15mmの深さで起こり、この深さが溶接部に近づくと、クロッシングを再構築するための改修は、残りの空隙のいずれかから開始する亀裂の危険性があるために、不可能になる。ＡＭＳ構成部品には、10年間が一般的に正常な寿命スパンであると見なされ、この期間を超えると、欠陥の程度が非常に深刻になり、補修的な溶接修繕を続けるのが非経済的であり、その部品を交換する必要性がある。ＡＭＳに関するさらなる問題は、オーステナイト系微小構造の熱的不安定性であり、このために材料の溶接が困難である。この溶接が困難であることは、部品をその場で溶接補修する場合のみならず、レールを、鉄道線路に設置する前に、部品に溶接する必要があるので、部品製造の際にも問題である。
【０００６】
これらの問題の結果、従来のＡＭＳクロッシングタイプには幾つかの選択肢が提案されている。幾つかのＳ＆Ｃは、複合材料金属サンドイッチの形態にある材料から製造されており、通過する列車の車輪と接触する部品が、異なった組成、微小構造及び特性を有する、硬い、耐摩耗性の板鋼から製造されている。その製品の下側部分は、粗鋼組成物から製造される。これらの解決策は、補修可能性がより優れた安価な代替品を提供するが、クロッシングノーズの特性は、クロッシングノーズを製造する鋼組成物の洗練さのレベルによって異なる。多くの場合、そのような組成物は、ＡＭＳクロッシングにより与えられる耐摩耗性、特に転がり疲労、に適合していない。その上、これらの解決策は、異なった鋼の複合材料サンドイッチの結果、製造がより困難である。
【０００７】
ＡＭＳに対する別の選択肢は、線路に部品を設置する前に、加工硬化層を備えた高マンガン部品を提供することである。表面予備硬化技術は、ショットブラスティング、圧延又は爆発硬化を含む。これらの技術の中で、爆発硬化は、Ｓ＆Ｃの耐用条件に適合する十分な厚さを有する硬化層を与えるので、一般的に好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これらの表面硬化技術により、硬化層の厚さを制御するのは困難である。その上、表面硬化が、溶接補修可能性の問題及び高マンガン部品の鋳造に関連する鋳造欠陥に対処していない。
【０００９】
従って、本発明者らは、これらの問題に対する解決策を提供する。
【００１０】
本発明の目的は、ＡＭＳ、特に鋳造ＡＭＳの代替品として、Ｓ＆Ｃ用の新規な錬鋼を提供することである。
【００１１】
トップ−オブ−ヘッド溶接補修手順により、その場で容易に溶接できる、ＡＭＳの代替品として、Ｓ＆Ｃ用の新規な錬鋼を提供することも、目的の一つである。
【００１２】
ノーズバッターに対してより耐性のある新規な錬鋼を提供することも目的の一つである。
【００１３】
従来のパーライト系レールに溶接できる、Ｓ＆Ｃ用の新規な錬鋼を提供することも目的の一つである。
【００１４】
従来パーライト系レールにフラッシュ-バット溶接できる、Ｓ＆Ｃ用の新規な錬鋼を提供することも目的の一つである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的の一つ以上は、鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント用の部品を製造するための錬鋼であって、(重量％で)、
・炭素0.01〜0.15％、
・ケイ素最大0.5％、
・マンガン10〜15％、
・モリブデン少なくとも0.6〜3.95％、
・所望により、下記の元素の一種以上
i．ニッケル0.05〜0.2％及び／又は
ii.コバルト0.05〜0.2％及び／又は
iii.Ｃｒ0.02〜0.30％及び／又は
iv.銅0.05〜0.2％、
v.Ｈ最大5ppm、
vi.Ｖ最大0.20％、
vii.Ｎｂ最大0.10％、
viii．Ｔｉ及び／又はＺｒ最大0.20％、
ix．Ｂ最大50ppm、
x.Ｎ最大250ppm、
xi.Ａｌ最大0.2％、
xii.Ｓ最大0.08％、
xiii.Ｐ最大0.08％、
xiv.Ｗ最大1.5％
・及び残部鉄及び不可避な不純物を含んでなる、錬鋼を提供することにより達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、一種類の原料ブランクを製造し、続いてそれを、特定の場所によって異なる条件を満足するのに必要な、どのようなクロッシングデザインにでも機械加工することができる。コンピュータ制御の機械加工により、低価格で、より精密な公差が得られる。鉄道線路は、特定の場所によって異なった要求を満たすための、多くの様相が異なったクロッシングを有するので、これらをＡＭＳ鋳造物から製造するのに、様々な鋳造金型が必要になり、比較的高いコストに反映される。従って、本発明は、重大なコスト削減を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鉄道線路クロッシング及びポイント用の部品を示す図。
【図２】轍叉およびチェックレールを示す図。
【図３】ＡＭＳ及びMaraging SteelのＲＣＦ耐性を示す図。
【図４】シャルピー靭性(20℃におけるＪ)の値と、Ｍｏ含有量との関係を示す図。
【図５ａ】疲労試験の結果を示す図。
【図５ｂ】疲労試験の結果を示す図（図５ａの拡大図）。
【図６】転がり接触摩耗耐性をBrinell硬度ＨＢの関数としてプロットした図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この鋼における炭素の役割は、主として固溶強化により鋼の十分な硬度を得ることである。他方、高炭素含有量は、保持されたオーステナイト量の増加につながり、硬度の低下につながる。これらの鋼で、炭素含有量の増加は、炭化物網目の形成により、製造直後の状態及び続く溶接の際にも、粒界脆化の危険性を大きく増大させる。従って、硬度と脆化の危険性の間の微妙なバランスを維持するために、炭素含有量は、これらの鋼に対して0.01〜0.15％にする必要がある(他に指示が無い限り、全ての組成は、重量％で表す)。より好ましくは炭素含有量は、0.01〜0.12％である。炭素含有量が低いために、これらの合金のほとんどが容易に溶接できる。溶接性をさらに改良するために、炭素含有量は、好ましくは最大0.10、より好ましくは最大0.08％である。
【００１９】
望ましい微小構造を達成するために、炭素含有量は少なくとも0.01％、好ましくは少なくとも0.02％である。製鋼の観点から、好適な最小炭素含有量は0.04％である。
【００２０】
マンガンは、オーステナイトを促進する元素である。マンガンは、オーステナイトを安定化させる、即ちオーステナイトが存在する温度範囲を増加する。
【００２１】
本発明の鋼でマンガン含有量を変えることにより、硬度の最大値が、少なくとも10％のマンガン含有量で得られることが分かった。非常に高いマンガンレベル、例えば15％、では、硬度が不十分なレベルにまで低下する。硬度は、耐摩耗性との強い相関性を有し、耐摩耗性は、Ｓ＆Ｃを包含するほとんどの鉄道線路部品の寿命スパンにとって決定的なファクターである。低摩耗速度は、部品の補修頻度が低くて済むことを意味する。10％未満のマンガン含有量と10％を超えるマンガン含有量を有する鋼の間の耐摩耗性の著しい差は、微小構造の違いに帰せられる。10％未満のマンガンレベルは、完全にマルテンサイト系微小構造になるのに対し、10％を超えるレベルは、保持されたオーステナイト、ε−マルテンサイト(六角形最密、又はｈｃｐマルテンサイト)及びマルテンサイトの混合微小構造を示している。好ましくは、マンガンレベルは、少なくとも11％である。完全にマルテンサイト系微小構造を有する鋼の耐摩耗性は、マルテンサイト及び保持されたオーステナイトを含む混合微小構造の鋼よりも劣っている。しかし、マンガン含有量の増加は、保持されたオーステナイトも増加させる。15％を超えるマンガン含有量で、保持されたオーステナイトのレベルは十分に高くなり、マルテンサイト相の硬度増加が、より柔らかいオーステナイトの比率増加により相殺されるよりも多くなり、鋼の全体的な硬度が、耐摩耗性と共に、低下する。亀裂伝搬に対する耐性は高く、破損の進行が非常に遅いことと関連している。このために、広がりを検出すべき疲労亀裂の機会が増加し、影響を受けた部品(複数可)を、完全な破損が起こる前に、使用を止めるか、又は補修する。上記の理由から、マンガン含有量は、好ましくは少なくとも11で、最大15％である。マンガンは高価な合金化元素なので、好適な最大マンガン含有量は、14％、又は13％でもよいことが分かった。マンガンの好適な最小含有量は、11.5％であることが分かった。硬度及び耐摩耗性の最大値は、マンガン含有量が12〜13％の間にある場合に達成された。これらのレベルで、一方で保持されたオーステナイト＋ε−マルテンサイトの量、及び他方硬質マルテンサイトの量は、約50：50であり、これによって衝撃靭性及び硬度の十分な組合せが得られる。
【００２２】
モリブデンは、衝撃靭性を増加するのに有効である。さらに、モリブデンの、リンを捕そくする効果のために、焼き戻し脆性現象が防止される。Ｍｏ0.6％のレベルで、衝撃靭性の増加が、すでに明らかであるが、0.6％を超える値でさらに増加する。衝撃靭性レベルの増加は、1.5％の値で横ばいになる。従って、この鋼におけるモリブデン添加は0.6％〜3.95％にする必要があり、好ましくはモリブデン含有量は最大2.95％及び／又は少なくとも1.25％である。モリブデン含有量1.5％は、安定した衝撃靭性値を得るための好適な最小値であることが分かった。添加量が1.90％を超えても、さらなる改良はほとんど見られないので、モリブデン含有量1.90％は、コスト及び技術的な見込みの組合せから、好適な最大値であることが分かった。
【００２３】
ケイ素は、これらの鋼の衝撃靭性及び耐摩耗性にほとんど影響しないが、固溶強化により引張強度及び硬度を増加させることが分かった。ケイ素は、製鋼の際にキリング剤としても役立つ。これに基づいて、最大値0.5％Ｓｉが推奨される。好適な最小含有量は、0.10又は0.15％でもよい、及び／又は好適な最大値は0.40又は0.35でもよい。
【００２４】
ニッケル(Ｎｉ)、コバルト(Ｃｏ)及び銅(Ｃｕ)は、マンガンと類似の効果を有し、オーステナイト促進元素である。これらの元素は、ある一定程度、マンガンの代わりに、又はマンガンに加えて、添加することができる。Ｎｉ、Ｃｏ及びＣｕは、元素あたり最大1.0％まで、合計で3％以下で添加することができる。好ましくは、Ｎｉ、Ｃｏ及び／又はＣｕの最大値は0.5％である。
【００２５】
本発明の合金は、容易に機械加工することができる。必要であれば、これらの合金に、さらに硫黄、カルシウム、テルル、又はセレン、又は他の公知の、全ての機械加工性強化元素の一種以上を添加することができる。
【００２６】
リン含有量は、一般的に0.08％未満、好ましくは0.05％未満、好ましくは0.02％未満に維持し、高温割れの傾向を最小に抑える。リンは、これらの鋼において、残留元素である。機械加工性を高めるために硫黄を加えない場合、硫黄含有量は、一般的に0.02％の不純物レベル未満に抑える。硫黄を加える場合、好適な最大量は0.08％、好ましくは0.05％である。下記の元素を合金化元素として加える場合、好ましい範囲は下記の通り、即ちＶ0.02〜0.20％、Ｎｂ0.02〜0.10％、Ｔｉ0.02〜0.20％、Ｚｒ0.02〜0.20％、Ｂ5〜50ppm及びＮ10〜250ppmである。好適な最大含有量は、Ｖ0.10％、Ｎｂ0.075％、Ｚｒ0.10％及び／又はＴｉ0.10％。Ｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＴｉは、鋼の結晶粒微細化に貢献する。
【００２７】
本発明の鋼は、好ましくはケイ素−キルドである。鋼の清浄性が、酸化アルミニウム混在物の最大値に関する規格値に従う限り、その鋼は、アルミニウム−キルド又はアルミニウム−ケイ素キルドでもある。合金化元素として加える場合、最大総アルミニウム含有量は0.2％である。好ましくは総アルミニウム含有量(合金化元素として加える場合)は、0.02〜0.15％である。金属アルミニウム含有量(即ち酸化物として存在しない)は、より低く、アルミニウムを加える時の鋼メルトの酸化物含有量によって異なる。
【００２８】
本発明の鋼は、水素含有量が5ppm未満、好ましくは3.5ppm未満、より好ましくは2.5ppm未満である。
【００２９】
クロムは、好ましくは0.15％の不純物レベル未満、即ちクロムは意図的に加えないが、用途によっては、クロムは0.3％のレベルまで加えることができる。好適な最大含有量は0.2％である。
【００３０】
本発明の鋼組成物は、鋳物の製造にも使用できるが、低炭素組成物は、通常の高炭素含有量のＡＭＳHadfieldタイプ鋼よりも高価であり、その鋳込条件で、ＡＭＳより優れた特性を製造できないので、本発明の組成物を使用して鋳込材料を製造することは、経済的に魅力が無い。
【００３１】
第二の態様により、本発明は、鉄道線路に使用する錬鋼部品、例えば鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイント、を製造する方法であって、
・請求項1〜10のいずれか1項に記載の組成を有する出発材料、例えばブルーム又はインゴット、を用意する工程と、
・出発材料を、熱間圧延するのに適切な温度で板又はレールにする工程であって、
i.熱間圧延した板は、熱間圧延した板から得た部品を機械加工するのに十分な厚さを有するか、又は
ii.レールが
a.鉄道線路クロッシング及びポイント用の部品、例えばスイッチブレード、に機械加工するか、または
b.レールとして使用する
のに望ましいレール輪郭を有する、
工程と、
・最後の高温変形の後、板又はレールを冷却させ、望ましい機械的特性を達成する工程と、
・熱間圧延し、冷却した板又はレールから、鉄道線路クロッシング及び鉄道線路ポイント用の部品を機械加工する工程とを含んでなる、方法により具体化される。
【００３２】
錬鋼は、熱間圧延及び冷却した板から、それを機械加工により、クロッシング状又はクロッシング用の部品を製造するのに使用できる。錬鋼は、望ましい幾何学的輪郭を有するレールの形態でも提供することができ、これらの熱間圧延し、冷却したレールは、部品に溶接するか、又はスイッチブレードに機械加工するのに使用できる。レールは、そのままでも使用できる。
【００３３】
本発明の方法により、異なった長さのブランクを製造し、広範囲なクロッシングに機械加工することができる。熱間圧延した板は、細い長さにスリットし、続いてそれをスイッチブレードに機械加工することができる。しかし、スイッチブレードを形成するには、鋳造したブルームを望ましい幾何学的輪郭に熱間圧延し、その後、レールを機械加工してスイッチブレードを製造するのが好ましい。
【００３４】
第三の態様により、本発明は、本発明により製造した、及び／又は本発明の組成を有する錬鋼部品の、鉄道線路、鉄道線路クロッシング又は鉄道線路ポイントにおける使用においても具体化され、その際、鋼部品は、少なくとも部分的に、その場における溶接補修手順により、溶接して回復されている。
【００３５】
本発明による鋼のフラッシュバット溶接は、好ましくはクロッシングに溶接すべきステンレス鋼挿入物を先ず使用してから、パーライト系レールに溶接し、ステンレス鋼挿入物を、高一体性溶接のための相溶性を改良するサンドイッチ充填剤として作用させる。
【００３６】
本発明の鋼は、図１に示すように、鉄道線路クロッシング及びポイント用の部品、例えば一般的なクロッシングにおける轍叉、を製造するのに使用できる。これは、一般的なクロッシングにおけるワンピース鋳造轍叉を示す。この、ガードレールが無い自己保護型轍叉は、轍叉上に隆起したフランジを有し、車輪が轍叉を通過する時に車輪の面と噛み合う。本発明の錬鋼は、鉄道線路、鉄道線路クロッシング、又は鉄道線路ポイント用の部品、例えば轍叉及びスイッチブレード、に使用することを第一に意図しているが、この鋼は、他の線路構成要素、例えば伸縮継目、絶縁レール継目又はレール、にも好適であることが分かった。
【００３７】
轍叉は、鉄道線路ポイントの一部も形成し、平面交差(フラットクロッシング)でも使用される。轍叉は、車輪が、隙間に「落ちる」ことなくレールの隙間を確実に横切るように設計されており、車輪とレールの輪郭により、車輪が常に少なくとも１本のレールにより確実に支持される。車輪が適切なフランジウェイを確実にたどるためには、チェック−レール又はガードレールを、轍叉と対向するレールの内側に設置する。図２は、轍叉を右手側に、チェックレールを左手側に示す。轍叉又は二重轍叉は、典型的には、本発明の鋼から製造される。
【００３８】
ここで本発明を、下記の本発明を制限しない例により、より詳細に説明する。
【００３９】
一連の鋳造物を製造したが、それらの化学組成を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2015510548.tif 000003
【００４１】
鋼の機械的特性は、表２に示すように、優れている。
【００４２】
【表２】
2015510548.tif 000004
【００４３】
本発明の鋼の転がり疲労ＲＣＦ耐性の評価は、室温で2円筒摩耗試験により、転がり接触応力900MPa、滑りレベル5％、及び少量の潤滑剤を試験の持続時間全体にわたって塗布して、行った。この試験及びこれらの試験で使用した装置は、Fletcher & Beynon、「厳密に制御した転がり疲労及び摩耗試験用機械の開発」J. Test. Eval. 28 (2000), 267-275に記載されている。ＲＣＦ耐性は、亀裂開始までのサイクル数として規定されている。試験データは、現在市販されているレール鋼に代わる新規な材料が2のファクターで優れていることを示している。例えばプレミアム等級の熱処理したレールの場合は、亀裂開始までのサイクル数が典型的には110000サイクルである。さらに、新規な材料は、ＲＣＦ耐性が、ＡＭＳ及びMaraging Steel(ＡＭＳ及びＭＳは、図３にそれぞれ示す)のそれに匹敵し、ＲＣＦ亀裂が300000サイクル後に初めて開始する。低サイクル疲労に関して、本発明の鋼が、ＡＭＳより、この点で性能が優れている。
【００４４】
他のレール材料との比較は、本発明の鋼が、良好な衝撃靭性値を示し、鉄道線路クロッシング及びポイント用の部品製造目的に非常に適していることを示している。図４は、シャルピー靭性(20℃におけるＪ)の値を、Ｍｏ含有量の関数として示し、Ｍｏの最小値が0.6％であることを支持している。白丸は、微小合金化した試料12ＪＦ26及び27に対応する。
【００４５】
この材料は、非常に高い加工硬化率を有し、低サイクル疲労試験の際に、標準NF12試験試料で、＋１％から−１％の3サイクル後に、約400MPaの応力増加を示している(図５a及び５b参照)。図５bで、図５aの拡大部分を示すが、そこでは、第一(１ｘ)、第二(２ｘ)及び第三(３ｘ)サイクルの際に、応力増加が明らかに分かる。
【００４６】
本発明の鋼に対する転がり接触摩耗耐性の評価も、2円筒摩耗試験で、室温で行ったが、転がり接触応力750MPaで、摩耗速度を2130サイクル後に測定した(図６参照。転がり接触摩耗耐性をBrinell硬度ＨＢの関数としてプロットした。挿入図は、グラフの拡大部分を示す)。本発明の材料の摩耗速度(mg/滑りm)(図6における黒丸)は、0〜5mg/滑りmの範囲内で極めて低く、ＡＭＳ及び新しく開発されたHPRail(登録商標)(図6におけるダイヤモンドで示す) と同じ等級である。
【００４７】
本発明の鋼の溶接性は、その炭素含有量が低いために、優れており、ＡＭＳのそれよりもはるかに良く、新規な鋼を、溶接性が問題になる用途、例えば鉄道線路クロッシング及びポイント用の部品の製造及び使用、への好ましい選択肢にしている。
【図１】
2015510548.tif 000005
【図２】
2015510548.tif 000006
【図３】
2015510548.tif 000007
【図４】
2015510548.tif 000008
【図５ａ】
2015510548.tif 000009
【図５ｂ】
2015510548.tif 000010
【図６】
2015510548.tif 000011
【国際調査報告】
2015510548.tif 000012
2015510548.tif 000013
2015510548.tif 000014