專利名稱：：耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具有1200MPa以上的拉伸強度(tensilestrength)的耐延遲破壞特性(delayedfractureproperties)優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌(high-strengthpearliticsteelrail)。
背景技術(shù)：
：作為以搬運礦石(mineralore)為主體的礦山鐵路(miningrailway)等列車(train)或貨車(freightcar)的載重量大的鐵路的大軸重鐵路(high-axleloadrailway),施加在貨車的車軸(axle)上的載重(load)遠遠大于客車(passengercar),鋼軌的使用環(huán)境(useenvironment)也苛亥U。在這樣的環(huán)境下使用的鋼軌，以往，從重視耐磨損性(significantconcernofwearresistance)的觀點出發(fā)，使用主要具有珠光體組織(pearliticstmcture)的鋼。但是，近年來，為了有效地利用鐵路運輸，對貨車的載重量(carryingcapacity)進一步增加，鋼軌的使用環(huán)境變得更加苛刻，對于鋼軌，要求進一步提高耐磨損性(wearresistance)和耐疲勞損傷性(rollingcontactfatigue(RCF)resistance)。對于上述要求，從重視耐磨損性和耐疲勞損傷性的觀點出發(fā)，以鋼軌的高強度化為目的，提出了如日本特開平7-18326號公報所示的拉伸強度為120kg/mm、1200MPa)以上的高強度珠光體系鋼軌。但是，已知拉伸強度為1200MPa以上的高強度鋼的延遲破壞的危險性變高，在日本特開平7-18326號公報的技術(shù)中，雖然為高強度，但耐延遲破壞特性不充分。作為改善高強度珠光體鋼的延遲破壞特性的技術(shù)，例如，日本專利第3648192號公報、日本特開平5-287450號公報中，公開了通過將高強度珠光體鋼進行強冷拉加工(highwiredrawingprocess)而使耐延遲破壞特性提高的技術(shù)。但是，將該技術(shù)應(yīng)用于鋼軌時，產(chǎn)生利用強冷拉加工的制造成本增加的問題。作為上述之外的改善耐延遲破壞特性的方法，已知控制A類夾雜物(Atypeinclusion)的形態(tài)(figure)和量(volume)是有效的。在日本特開2000-328190號公報、日本特開平6-279928號公報、日本專利第3323272號公報、日本特開平6-279929號公報中公開了對于鋼軌鋼中的A類夾雜物的形態(tài)和量的控制。但是，日本特開2000-328190號公報、日本特開平6-279928號公報、日本專利第3323272號公報、日本特開平6-279929號公報以改善鋼軌的韌性(toughness)、延展性(ductility)為目的，例如，日本特開平6-279928號公報中，公開了通過將A類夾雜物的尺寸控制在0.1~20/mi和將A類夾雜物的個數(shù)控制在每1mm2為25~11000個而提高鋼軌的韌性和延展性的方法，并沒有限定必須得到良好的耐延遲破壞特性。另一方面，在日本專利第351327號公報、日本專利第3631712號公報中，公開了以改善鋼軌用材料的延展性和韌性為目的而添加Ca。例如，在日本專利第3513427號公報中，添加0.0010~0.0150%的Ca而形成作為CaS的硫化物，使MnS在該CaS中微細地分散，在MnS的周圍形成Mn的稀薄帶(dilutezone),有助于珠光體相變(pearlitetransformation)的產(chǎn)生，使該珠光體塊尺寸(pearliteblocksize)微細化，由此提高鋼軌的延展性、韌性的方法。但是，雖然延展性、韌性提高，但沒有考慮耐延遲破壞特性。而且，Ca添加量增多時，在鋼中生成粗大的C類夾雜物(Ctypeinclusion),因此相對于疲勞損傷的耐性(RCFresistance)下降。在此，A類夾雜物和C類夾雜物是由JIS(JapaneseIndustrialStandards)G0555附錄l(appendixl)定義的夾雜物。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提供價廉、拉伸強度為1200MPa以上且耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌。為了解決上述問題，本發(fā)明提供下述(I卜(IO)。(1)一種耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其以質(zhì)量％計，含有C:0.6~1.0%、Si:0.1~1.5%、Mn:0.4~2.0%、P:0.035。/。以下、S:0.0005~0.010%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，拉伸強度為1200MPa以上，并且至少軌頭部的長度方向的截面上A類夾雜物的長邊尺寸為250/mi以下，且該軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為1/mi以上、以下尺寸的A類夾雜物在每lmn^被檢測面積上的存在少于25個。(2)如上述(1)所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，以質(zhì)量％計，還含有Ca:0.0010.010。/。以下，至少軌頭部的C類夾雜物的長邊尺寸為50Mm以下，并且該軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為以上、50/mi以下的C類夾雜物在每lmn^被檢測面積上為0.2個以上、IO個以下。(3)如上述(2)所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，控制所述成分組成中的0為0.004%以下。(4)如上述(2)或(3)所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，所述成分組成中，由下式(l)定義的ACR為0.05以上、1.20以下，1[°/。C"]—{0.18+130[%C"〗}[%(9].....(1)1.25關(guān)在此，ACR:原子濃度比(AtomicConcentrationRatio)[%Ca]:Ca質(zhì)量。/。含量[%0]:0質(zhì)量％含量[%s]:s質(zhì)量y。含量。(5)如上述(1)(4)中任一項所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，所述成分組成中，氫量為2質(zhì)量ppm以下。(6)如上述(1)(5)中任一項所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有選自V:0.5M以下、Cr:1.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%以下、Nb:0.05%以下、Mo:1.0%以下和W:1.0。/。以下中的1種或2種以上。(7)—種耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其特征在于，以質(zhì)量％計，含有C:0.6~1.0%、Si:0.2~1.2%、Mn:0.4~1.5%、P:0.035%以下、S:0.0005~0.010%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，拉伸強度為1200MPa以上，并且至少軌頭部的長度方向的截面上A類夾雜物的長邊尺寸為250/rni以下，且該軌頭部上I/mi以上、250/mi以下尺寸的A類夾雜物在每lmn^被檢測面積上的存在少于25個。(8)如上述(7)所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有選自V:0.5。/。以下、Cr:1.5。/。以下、Cu:P/。以下、Ni:l。/。以下、Nb:0.05。/。以下、Mo:0.5。/。以下、W:P/。以下中的1種或2種以上。(9)一種耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其特征在于，具有如下成分組成以質(zhì)量％計，含有C:0.6。/。以上、1.0%以下、Si:0.1%以上、1.5%以下、Mn:0.4"/o以上、2.0%以下、P:0.035"/o以下、S:0.0100%以下和Ca:0.0010。/。以上、0.010%以下，余量實質(zhì)上由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；拉伸強度為1200MPa以上，至少軌頭部的長度方向的截面上C類夾雜物的長邊尺寸為50Mm以下，并且該軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為1/mi以上、50/mi以下的C類夾雜物在每lmn^被檢測面積上為0.2個以上、IO個以下。(10)如上述(9)所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，控制所述成分組成中的O為0.002%以下。圖1是表示用于夾雜物的尺寸測定、夾雜物的個數(shù)測定的樣品的采集位置(collectionposition)和尺寸的圖。圖2是表示用于鋼中氫量的測定的樣品的采集位置的圖。圖3是表示SSRT(SlowStrainRatetechnique,慢性應(yīng)變速率技術(shù))試驗片(testpiece)的采集位置的圖。圖4是表示用于SSRT試驗的試驗片的形狀和尺寸的圖。圖5是表示拉伸試驗片的采集位置的圖。圖6是表示S量對本發(fā)明材料和比較材料上A類夾雜物的個數(shù)和延遲破壞敏感性提高率(improvedvalueofdelayedfracturesensibility)的影響的曲線圖。圖7是表示S量對本發(fā)明材料和比較材料上A類夾雜物的長邊尺寸和延遲破壞敏感性提高率的影響的曲線圖。圖8是表示用于疲勞損傷試驗的樣品采集位置的圖。圖9是表示用于疲勞損傷試驗的樣品的形狀的圖。圖IO是表示本發(fā)明材料和比較材料上C類夾雜物的最大尺寸大小對疲勞損傷性的影響的曲線圖。圖11A是表示本發(fā)明材料和比較材料上C類夾雜物的個數(shù)對耐延遲破壞敏感性提高率的影響的曲線圖。圖11B是表示本發(fā)明材料和比較材料上C類夾雜物的個數(shù)對耐疲勞損傷性的影響的曲線圖。具體實施方式本發(fā)明人為了解決上述
背景技術(shù)：
中記載的問題，研究在使成分組成最佳化并改變A類夾雜物的形態(tài)和量、鋼中氫量的鋼軌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋼軌中的A類夾雜物的長邊尺寸小于1/mi時，大致為球狀，因而對耐延遲破壞特性沒有大的影響，但當(dāng)為以上時，由于長，因而對耐延遲破壞特性的影響變大，因此，通過控制長邊尺寸為1/xm以上的A類夾雜物的個數(shù)，與以往的亞共析、共析和過共析型珠光體系鋼軌相比，耐延遲破壞特性提高。而且，發(fā)現(xiàn)通過限制成為耐延遲破壞特性原因的鋼中氫量，耐延遲破壞特性進一步提高。本發(fā)明基于上述見解，將鋼軌中的成分規(guī)定在特定的范圍內(nèi)，并進行控制，使軌頭部的長度方向的截面上長邊的最大尺寸為250/xm以下、并且l/mi以上、250/mi以下尺寸的A類夾雜物在每lmr^被檢測面積上的存在少于25個，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)拉伸強度為1200MPa以上、并且具有優(yōu)良的耐延遲破壞特性的珠光體系鋼軌。另外，除此之外，通過使鋼中氫量在2ppm以下，耐延遲破壞特性進一步提高。根據(jù)本發(fā)明，拉伸強度為1200MPa以上，并控制鋼中的A類夾雜物的長邊尺寸和個數(shù)，由此能不實施花費成本的強冷拉加工而使耐延遲破壞特性提高，因此能提供廉價且耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌。另外，本發(fā)明的鋼軌通過使成分組成最佳化、特別是控制鋼軌中C類夾雜物的長邊尺寸以及規(guī)定的長邊尺寸的C類夾雜物的個數(shù)，與以往的亞共析(hypoeutectoid)、共析(eutectoid)和過共析(hypereutectoid)型珠光體系組織構(gòu)成的鋼軌相比，耐延遲破壞特性提高。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供賦予大軸重鐵路的鋼軌長壽命(prolongationofraillife)、防止鐵路事故(preventionofrailwayaccidents)的優(yōu)良特性，即強度高且耐延遲破壞特性及耐疲勞損傷性優(yōu)良的鋼軌，在產(chǎn)業(yè)上也帶來有效的效果。以下具體地說明本發(fā)明。首先，說明化學(xué)成分。本發(fā)明的鋼軌，以質(zhì)量％計，含有C:0.6~1.0%、Si:0.1~1.5%、Mn:0.4~2.0%、P:0.035。/o以下、S:0.0005~0.010%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。而且，根據(jù)需要，還含有選自V:0.5。/。以下、&:1.5%以下、Cu:iyo以下、Ni:l。/。以下、Nb:0.05。/。以下、Mo:l。/。以下和W:l。/o以下中的1種或2種以上。另外，鋼中氫量以質(zhì)量標準計優(yōu)選在2ppm以下。C:0.6~1.0%C在珠光體組織中形成滲碳體(cementite)，是用于確保鋼軌的強度的必須元素，強度隨著其添加量的增加而提高。C含量小于0.6。/。時，難以得到比以往的熱處理型(heattreatmenttype)珠光體鋼軌優(yōu)良的強度。另一方面，當(dāng)大于1.0%時，熱壓后相變時初生滲碳體(primarycementite)在奧氏體晶界(austenitegrainboundary)產(chǎn)生，延遲破壞特性顯著下降。因此，使C含量為0.6~1.0%。而且，優(yōu)選C含量為0.6~0.9%。.Si:0.1~1.5%Si是作為脫氧劑(deoxidizingagent)添加的元素，因此需要含有0.1%以上。而且，Si由于向珠光體中鐵素體(ferrite)的固溶強化，具有使強度提高的效果，因而積極地添加。但是，Si的量如果超過1.5。/。，則由于Si具有的與氧的高結(jié)合力(bondingforce),產(chǎn)生大量氧化物類夾雜物，耐延遲破壞特性下降。因此，使Si含量為0.11.5。/。。優(yōu)選使Si含量為0.2-1.2%。更優(yōu)選使Si含量為0.2~0.9%。Mn:0.4~2.0%Mn由于使珠光體相變溫度(pearlitetransformationtemperature)降低而使珠光體組織(pearliticstructure)的層片間距(lamellaespacing)變小，是賦予鋼軌高強度、高延展性的元素。但是，其含量小于0.4%時，不能得到充分的效果，超過2.0%時，由于鋼的顯微偏析，容易產(chǎn)生馬氏體組織(martensiticstructure),熱處理和熔接時發(fā)生固化(hardening)、變脆(embrittlement)，材質(zhì)變差。因此，使Mn含量為0.4~2.0%。更優(yōu)選使Mn含量為0.4~1.5%?！?0.035%以下超過0.035。/。含有P使延展性變差。因此，使P量為0.035%以下。更優(yōu)選使P含量為0.020%以下。-3:0.0005~0.010%以下S主要以A類夾雜物的形態(tài)在鋼中存在，但其含量超過0.010%時，該夾雜物量顯著增加，產(chǎn)生粗大的夾雜物(roughandlargeinclusion),因此導(dǎo)致耐延遲破壞特性下降。另一方面，小于0.0005%時，導(dǎo)致鋼軌鋼的成本增加。因此，使S含量為0.0005~0.010%。更優(yōu)選使S含量為0.00050.008%以下。進一步優(yōu)選使S含量為0.0005~0.006%以下。以上為基本成分，但還可以含有以下的元素?！?amp;:0.0010~0.010%以下Ca是控制本發(fā)明中C類夾雜物的形態(tài)、C類夾雜物的個數(shù)，特別是使鋼軌鋼的耐延遲破壞特性提高的重要元素。其含量小于0.0010%時，不能得到提高耐延遲破壞特性的效果。而且，超過0.010%時，鋼軌鋼的清潔性(cleanliness)下降，導(dǎo)致鋼軌的耐疲勞損傷性下降。因此，使Ca量為0.0010-0.010%以下。優(yōu)選使Ca含量為0.0010~0.008%以下。-0(氧):0.004%以下對于添加O(氧)，優(yōu)選為0.004%以下。O有時形成氧化物類夾雜物而使鋼軌的耐疲勞損傷性下降。SP，O的含量超過0.004%時，氧化物類夾雜物粗大化，耐疲勞損傷性下降。更優(yōu)選使O含量為0.002%以下。-ACR(原子濃度比(AtomicConcentrationratio)):0.05以上、1.20以下關(guān)于上述基本成分Ca和S以及O，優(yōu)選由下式(l)定義的ACR為0.05以上、1.20以下。1[%Cg〗-{0.18+130[%c"]}[%0〗.....(D—1.25在此，[%Ca]:Ca含量(質(zhì)量。/。)[%0]:0含量(質(zhì)量％)[%s]:s含量(質(zhì)量y。)11上述ACR是進行C類夾雜物控制時的一個標準，但其值小于0.05時，不能進行后述有效的c類夾雜物形態(tài)控制，耐延遲破壞特性下降。另一方面，大于1.20時，對耐延遲破壞特性基本沒有影響，但由于C類夾雜物大量產(chǎn)生，因此鋼軌鋼的耐疲勞損傷性下降。因此，特別是添加Ca時，優(yōu)選使ACR為0.05以上、1.20以下。更優(yōu)選使ACR為1.0以下。-￥:0.5%以下V在壓制時和壓制后以碳氮化物(carbonitride)析出，發(fā)揮作為氫的捕捉點(trapsite)的功能，耐延遲破壞特性提高，因此根據(jù)需要添加。為了得到該效果，V含量優(yōu)選為0.005%以上。但是，若添加超過0.5%，則粗大的碳氮化物大量析出，因而導(dǎo)致延遲破壞特性下降。因此，添加V時，使其添加量為0.5%以下?！?":1.5%以下Cr是由于固溶強化而實現(xiàn)高強度的元素，根據(jù)需要添加。為了得到該效果，Cr含量優(yōu)選為0.2%以上。但是，其含量超過1.5%時，淬火性提高，產(chǎn)生馬氏體，延展性下降。因此，添加Cr時，使其含量為1.5%以下。'Cu:l。/。以下Cu與Cr同樣，是由于固溶強化(solidsolutionhardening)而實現(xiàn)高強度的元素，根據(jù)需要添加。為了得到該效果，Cu含量優(yōu)選為0.005%以上。但是，其含量超過1%時，產(chǎn)生Qi裂紋。但是，添加Cu時，優(yōu)選使其含量為1%以下。-^:1%以下Ni是不使延展性變差而實現(xiàn)高強度的元素，根據(jù)需要添加。而且，由于與Cu復(fù)合添加能控制Cu裂紋，因此優(yōu)選在添加Cu時也添加Ni。為了得到該效果，Ni含量優(yōu)選為0.005%以上。但是，其含量超過1%時，淬火性提高，產(chǎn)生馬氏體，延展性下降。因此，添加Ni時，使其含量為1%以下。-!^):0.05%以下Nb在壓制時和壓制后以碳氮化物析出，發(fā)揮作為氫的捕捉點的功能，延遲破壞特性提高，因此根據(jù)需要添加。為了得到該效果，Nb含量優(yōu)選為0.005%以上。但是，若超過0.05%添加，則粗大的碳氮化物大量析出，因而導(dǎo)致延遲破壞特性下降。因此，添加Nb時，使其含量為0.05%以下。更優(yōu)選為0.03%以下。.Mo:l"7。以下、W:l。/。以下Mo、W在壓制時和壓制后以碳化物析出，發(fā)揮作為氫的捕捉點的功能，延遲破壞特性提高，而且由于固溶強化而能實現(xiàn)高強度，因此根據(jù)需要添加。為了得到該效果，優(yōu)選Mo、W含量各自為0.005%以上。但是，若Mo以超過l。/。添加、且W以超過l。/。添加，則產(chǎn)生馬氏體，延展性下降。因此，添加Mo時使其含量為1%以下，添加W時使其含量為1%以下。更優(yōu)選Mo為0.25%以下、W為0.50。/。以下。-鋼中氧量2ppm以下氫是成為延遲破壞原因的元素。鋼中氫量超過2ppm時，大量的氫堆積在夾雜物界面(boundaryofinclusion)上，容易產(chǎn)生延遲破壞。因此，優(yōu)選將鋼中氫量限制在2ppm以下。另外，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。在次，作為雜質(zhì)，可以列舉P、N、O等，P的上限值如上所述能容許為0.035%，N的上限值能容許為0.005%,O的上限值能容許為0.004%。另外，本發(fā)明中，能容許作為雜質(zhì)混入的Al和Ti的上限值分別達到0.0010%。特別是，Al和Ti形成氧化物，鋼中的夾雜物量增加，導(dǎo)致耐延遲破壞特性下降。而且，由于導(dǎo)致作為鋼軌基本特性的耐疲勞損傷性下降，因此必須控制Al和Ti分別在0.0010%以下。下面說明拉伸強度、A類夾雜物和C類夾雜物的尺寸以及個數(shù)。在此，A類夾雜物和C類夾雜物是由JISG0555附錄1定義的夾雜物。-拉伸強度1200MPa以上拉伸強度小于1200MPa時，鋼軌的耐延遲破壞特性良好，但得不到與以往的珠光體系鋼軌同等的耐磨損性(wearresistance)、耐疲勞損傷性。因此，使拉伸強度為1200MPa以上。-A類夾雜物的尺寸軌頭部的長度方向的截面上A類夾雜物長邊的最大尺寸為250/rni以下如果A類夾雜物的長度尺寸超過250Mm，則鋼軌中產(chǎn)生粗大的夾雜物，因而耐延遲破壞特性下降。因此，鋼軌中的A類夾雜物優(yōu)選的長邊的最大尺寸是軌頭部長度方向的截面上的長邊尺寸為250/rni以下。在此，將A類夾雜物長邊的最大尺寸限制在250Mm以下是指，通過光學(xué)顯微鏡以500倍對50mm2的視野進行觀察，測定所有每個A類夾雜物的長邊尺寸時，長邊尺寸最大的在250/mi以下。在此，對于后述的實施例，A類夾雜物的長邊尺寸與疲勞損傷性的提高率的關(guān)系如圖7中整理所示，A類夾雜物的長邊的最大尺寸為250/mi以下時，鋼軌的延遲破壞敏感性提高率為10%以上。因此，本發(fā)明中，將A類夾雜物的長邊的最大尺寸限制在250Mm以下。-A類夾雜物的個數(shù)軌頭部的長度方向截面上長邊尺寸為以上、250/rni以下的夾雜物在每lmn^被檢測面積上少于25個若長邊尺寸為I/mi以上、250Mm以下的A類夾雜物的個數(shù)在每lmr^上為25個以上，則粗大的A類夾雜物增加，鋼軌的耐延遲破壞特性顯著下降。因此，軌頭部長度方向的截面上的長邊尺寸為Mm以上、250/rni以下的A類夾雜物在每lmn^被檢測面積上少于25個。優(yōu)選在每lnm^被檢測面積上少于20個，更優(yōu)選在每lmm2被檢測面積上少于6個。鋼軌中的A類夾雜物的尺寸小于lpm時，A類夾雜物球狀化，即使在鋼中存在，耐延遲破壞特性也不下降。本發(fā)明中，使lMm以上、250Mm以下尺寸的A類夾雜物的個數(shù)是特定的。接著，重要的是在鋼軌的至少軌頭部控制C類夾雜物的形態(tài)以及量。在此，C類夾雜物是由JISG0555附錄1定義的夾雜物，在本發(fā)明中，作為評價C類夾雜物的量和形態(tài)的夾雜物使用。C類夾雜物的尺寸軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為50Mm以下首先，由于鋼軌的耐疲勞損傷性顯著下降，因此C類夾雜物的長邊尺寸超過50/mi的C類夾雜物的C類夾雜物的長邊尺寸必須控制在50/mi以下。在此，所謂將C類夾雜物的長邊尺寸控制在50Mm以下是指，通過光學(xué)顯微鏡以500倍對50mm2的視野進行觀察，測定長邊尺寸為0.5Mm的所有C類夾雜物的長邊尺寸時，長邊尺寸最大的在50/xm以下。在此，對于后述的實施例，C類夾雜物的長邊尺寸與疲勞損傷性的提高率的關(guān)系如圖10中整理所示，C類夾雜物的最大長邊尺寸為50/m!以下時，能確保鋼軌的疲勞損傷性與以往材料同等或在其之上。因此，本發(fā)明中，將C類夾雜物的長邊的最大尺寸限制在50/xm以下。-C類夾雜物的個數(shù)軌頭部的長度方向截面上長邊尺寸為1/mi以上、50/mi以下的夾雜物在每lmn^被檢測面積上為0.2個以上、10個以下而且在軌頭部的長度方向截面上，將C類夾雜物的長邊尺寸為以上、50Mm以下的夾雜物在每lmn^被檢測面積上控制為0.2個以上、IO個以下。gp，C類夾雜物的長邊尺寸小于1/xm的C類夾雜物由于球狀化而對耐延遲破壞特性沒有影響。反之，C類夾雜物的長邊尺寸為lMm以上的C類夾雜物賦予耐延遲破壞特性。這樣的對耐延遲破壞特性提高有貢獻的長邊尺寸為1/rni以上的C類夾雜物在每lrrn^被檢測面積上必須為0.2個以上。在此，對于后述的實施例，C類夾雜物的長邊尺寸為lpim以上的C類夾雜物的個數(shù)與延遲破壞敏感性的提高率的關(guān)系如圖IIA中整理所示，在每lmm4皮檢測面積上為0.2個以上時，該提高率達到10%以上(參考圖IIA)。而且，若上述個數(shù)超過10個，則耐疲勞損傷性被阻礙，所以控制在10個以下(參考圖IIB)。在此，C類夾雜物的長邊的最大尺寸和長邊尺寸為l;mi以上、50/mi以下的C類夾雜物的個數(shù)的測定，通過光學(xué)顯微鏡以500倍對50mn^的視野進行觀察，測定所有每個C類夾雜物的長邊尺寸，從而求得。接著，說明本發(fā)明的珠光體組織系鋼軌的制造方法。本發(fā)明的鋼軌，在轉(zhuǎn)爐(steelconverter)或電爐(electricheatingfurnace)中熔煉鋼，根據(jù)需要經(jīng)過脫氣(degasification)等二次精煉(secondaryrefining),將鋼的成分組成調(diào)整到上述范圍內(nèi)，然后，例如通過連鑄(continuouscasting(process))帝!j成初軋鋼坯(bloom)。該連鑄后的初軋鋼坯，裝入緩冷箱(slowcoolingbox),以0.5°C/s以下的冷卻速度用40150小時進行冷卻處理。通過該緩冷(slowcooling),能使鋼中的氫量為2ppm以下。然后，將冷卻處理后的初軋鋼坯在加熱爐中加熱至1200~1350°C，進行熱壓，制成鋼軌。此時，優(yōu)選在軋制結(jié)束溫度為900~1000°C、軋制后的冷卻速度為rc/s以上、5°C/s以下的條件下進行。下面，說明本發(fā)明中規(guī)定的A類夾雜物和C類夾雜物的長邊尺寸和規(guī)定尺寸的夾雜物的個數(shù)、以及鋼中氫量的測定方法、延遲破壞特性敏感性和耐延遲破壞特性的評價方法。A類夾雜物的尺寸測定(dimensionalmeasurement)和個數(shù)測定將用于顯微鏡(microscope)觀察的試驗片以距軌頭部表層12.7mm深度位置、距鋼軌寬度方向中央5mm位置為起點，如圖1所示以12.7mmxl9.lmm的鋼軌長度方向截面為觀察面采集樣品，在被檢測面上進行鏡面精加工(mirrorfinish)。將該試驗片中央部的5mmxl0mm(被檢測面積50mm2)的范圍在顯微鏡倍率(magnifyingpowerofamicroscope)500倍下，用非蝕刻法(no-etching)觀察硫化物類非金屬夾雜物(sulfidenonmetallicinclusion),測定所有每個A類夾雜物的長邊尺寸。而且，在相同被檢測面積內(nèi)求出A類夾雜物的長邊的最大尺寸。另外，測定長邊尺寸為以上、250/nn以下的A類夾雜物的個數(shù)。將該個數(shù)換算成每lmm2的A類夾雜物個數(shù)。C類夾雜物的尺寸測定和個數(shù)測定將用于顯微鏡觀察的試驗片以距軌頭部表層12.7mm深度位置、距鋼軌寬度方向中央5mm位置為起點，如圖l所示以12.7mmxl9.lmm的鋼軌長度方向截面為觀察面釆集樣品，在被檢測面上進行鏡面精加工。將該試驗片中央部的5mmxl0mm(被檢測面積50mm"的范圍在顯微鏡倍率500倍下，用非蝕刻法觀察C類夾雜物，測定所有每個C類夾雜物的長邊尺寸。將該長邊尺寸作為C類夾雜物的長度。而且，在相同被檢測面積內(nèi)求出C類夾雜物的長邊的最大尺寸。另外，測定長邊尺寸為1/im以上、50Mm以下的C類夾雜物的個數(shù)，將其換算成每lmir^的夾雜物個數(shù)。-鋼中氫量的測定以距軌頭部表層25.4mm、距頭側(cè)部25.4mm位置為中心(圖2)，采集軌頭部的長度方向上截面積5mmx5mm、長度100mm的試驗片，根據(jù)惰性氣體溶解法(inertgasfusionmethod)-熱傳遞法(heattransfermethodXJISZ2614)進行鋼中氫量的測定。-延遲破壞試驗以距軌頭部表層25.4mm位置為中心(圖3)，得到圖4所示尺寸的試驗片。采集的試驗片對螺桿部(screwsection)、R部以外進行17▽▽▽(threetrianglemark)進行精加工(finish),對平行部進行砂紙研磨直到其達到#600。將該試驗片裝在SSRT(SlowStrainRateTechnique)試驗裝置上，在25。C、大氣中，以應(yīng)變速度(strainrate)為3.3X10—6/s的應(yīng)變速度進行SSRT試驗，得到試驗片在大氣中的拉伸率Ec。另外，與在大氣中的拉伸率E。的試驗一樣，將該試驗片裝在SSRT試驗裝置上，在25°C、20%硫氰酸銨水溶液(20%ammoniumthiocyanate(NH4SCN)solution)中，以3.3X10力s的應(yīng)變速度進行SSRT試驗，得到試驗片在水溶液中的拉伸率E1Q成為評價延遲破壞特性的指標的延遲破壞敏感性(DF)通過將如上測得的Eo、的值代入DF=100X(1-E^Eo)而算出。另外，延遲破壞特性的評價以現(xiàn)用的C量0.68%的熱處理型珠光體鋼的延遲破壞特性為基準，延遲破壞敏感性提高率為10%以上時，判定耐延遲破壞特性提高。-拉伸試驗以距軌頭部表層12.7mm、距頭側(cè)部12.7mm位置(圖5)為中心軸，采集ASTME8-04中記載的直徑12.7mm(0.5英寸)的圓柱試件(roundtestbar),以標距(gaugelength)25.4mm(1英寸)進行拉伸試驗。-耐疲勞損傷試驗?zāi)推趽p傷性的評價通過使用西原式磨損試驗機(Nishiharatyperollingcontacttestmachine)模擬(simulate)實際的鋼軌與車輪的接觸條件(conditionofrailandwheelcontact)而進行評價。關(guān)于耐疲勞損傷性，以軌頭部表層2mm位置為起點(圖8)，以曲率半徑(curvatureradius)為15mm的曲面(curvedsurface)為接角蟲面(contactface),采集直徑為30mm的西原式磨損試驗片(圖9)，在接觸壓力(contactpressure)為2.2GPa、滑動系數(shù)(slipratio)為-20。/。以及油潤滑(oillubrication)的條件下進行試驗，每25000次觀察試驗片表面，將產(chǎn)生0.5mm以上的裂紋(crack)的時刻的旋轉(zhuǎn)次數(shù)(numberofrotations)作為疲勞損傷壽命。以下對本發(fā)明的實施例進行具體的說明。實施例實施例1將具有表1所示化學(xué)成分的鋼No.l-l~l-7加熱到1250°C，進行熱壓并在90(TC結(jié)束軋制，然后以2'C/s的冷卻速度進行冷卻，制造鋼軌No.l-l~l-7。對于該鋼軌No.l-ll-7，通過上述方法，測定A類夾雜物長邊的最大尺寸和長邊尺寸為1250/mi的A類夾雜物的個數(shù)、以及鋼中氫量，進而評價拉伸強度、延遲破壞敏感性和延遲破壞敏感性提高率。而且，延遲破壞敏感性提高率的評價以由現(xiàn)用的C量0.68%的熱處理型珠光體鋼即鋼No.l-l制造的鋼軌No.l-l的延遲破壞敏感性為基準，延遲破壞敏感性比鋼軌No.l-l提高10%以上時，判定耐延遲破壞特性提高。例如，求出鋼No.l-2的延遲破壞敏感性提高率為(85.0-84.2)/85.0X100=0.9%。而且，鋼軌No.l-l使用鋼No.l-l制造，鋼軌No.l-2使用鋼No.l-2制造，同樣，鋼軌No.l-3l-7分別使用對應(yīng)的鋼制造。上述試驗結(jié)果如表2所述。而且，圖6是以S量為橫軸、以長邊尺寸為1250/mi的A類夾雜物個數(shù)以及延遲破壞敏感性提高率為縱軸來表示它們的關(guān)系的曲線圖，表示長邊尺寸為l~250|tmi的A類夾雜物個數(shù)的增減以及相對于作為以往材料的鋼軌No.l-l的延遲破壞敏感性的增減。另外，圖7是以S量為橫軸、以A類夾雜物長邊的最大尺寸以及延遲破壞敏感性提高率為縱軸來表示它們的關(guān)系的曲線圖，表示A類夾雜物長邊的最大尺寸的增減以及相對于作為以往材料的鋼軌No.l-l的延遲破壞敏感性的增減。如圖6和圖7所示，可知使長邊尺寸為1250/mi的A類夾雜物個數(shù)在每lmn^被檢測面積上少于20個、使A類夾雜物長邊的最大尺寸為250/mi以下的本發(fā)明材料鋼軌No.l-4l-7，與以往材料鋼軌No.l-l相比，延遲破壞敏感性提高率為10%以上。由此可以確認，本發(fā)明材料鋼軌No.l-4~l-7如表2所示，具有拉伸強度為1200MPa以上的高強度、并且具有優(yōu)良的延遲破壞特性。實施例2將具有表3所示化學(xué)組成的鋼No.2-l2-15加熱到1250°C，進行熱壓并在90(TC結(jié)束軋制，然后以2'C/s的冷卻速度進行冷卻，制造鋼軌No.2-l2-15。對于該鋼軌No.2-l~2-15，與實施例1同樣，測定A類夾雜物長邊的最大尺寸和長邊尺寸為l~250/mi的A類夾雜物的個數(shù)、以及鋼中氫量，進而評價延遲破壞敏感性和延遲破壞敏感性提高率。而且，延遲破壞敏感性提高率的評價以由現(xiàn)用的C量0.68%的熱處理型珠光體鋼即鋼No.2-l制造的鋼軌No.2-l的延遲破壞敏感性為基準，延遲破壞敏感性提高量比鋼軌No.2-l提高10%以上時，判定耐延遲破壞特性提髙。而且，鋼軌No.2-l使用鋼No.2-l制造，鋼軌No.2-2使用鋼No.2-2制造，同樣，鋼軌No.2-32-15分別使用對應(yīng)的鋼制造。上述結(jié)果如表4所述。由該結(jié)果可知，本發(fā)明材料鋼軌No.2-72-13將C、Si、Mn、P、S的組成控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，還以適當(dāng)范圍含有選自V、Cr、Cu、Ni、Nb、Mo、W的1種或2種以上的成分，并將A類夾雜物長邊的最大尺寸和長邊尺寸為l~250/xm的A類夾雜物個數(shù)、以及鋼中氫量和作為雜質(zhì)的Al、Ti含量控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，由此，與比較材料鋼軌No.2-l2-6和2-14、2-15相比，能使鋼軌的耐延遲破壞特性提高。由此可以確認，本發(fā)明材料鋼軌No.2-72-13如表4所示，具有拉伸強度為1200MPa以上的高強度、并且具有優(yōu)良的耐延遲破壞特性。實施例3由調(diào)整為表5所示成分組成的鋼水通過連鑄制作初軋鋼坯，將連鑄后的初軋鋼坯裝入緩冷箱40150小時，實施緩冷卻。接著，將初軋鋼坯加熱到125(TC，然后以結(jié)束溫度為900。C進行熱壓，之后以2。C/s進行冷卻，制造珠光體鋼軌。對于這樣得到的鋼軌，測定夾雜物量、鋼中氫量，同時評價拉伸強度、延遲破壞特性和耐疲勞損傷性。其測定和評價的結(jié)果如表6所示。如表6所示，本發(fā)明的鋼軌A-4~A-7與比較例的鋼軌A-3相比，將C、Si、Mn、S、Ca和O的組成控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，并且將C類夾雜物長邊的最大尺寸和長邊尺寸為l~50Mm的C類夾雜物個數(shù)控制在一定范圍，能使鋼軌的耐疲勞損傷性不下降、耐延遲破壞特性提高(圖10和圖11A、IIB)。而且，A-l、A-2和A-8是本發(fā)明，但長邊尺寸為150/mi的C類夾雜物個數(shù)、長邊的最大尺寸或(l)式脫離本發(fā)明的優(yōu)選范圍，因此與本發(fā)明材料A-4A-7相比，耐延遲破壞特性差。實施例4由調(diào)整為表7所示成分組成的鋼水通過連鑄制作初軋鋼坯，對連鑄后的初軋鋼坯在表8所示的條件下實施冷卻處理。接著，將初軋鋼坯加熱到125(TC，然后以結(jié)束溫度為900。C進行熱壓，之后以2。C/s進行冷卻，制造鋼軌。對于這樣得到的鋼軌，根據(jù)上述，測定夾雜物量、鋼中氫量，同時評價拉伸強度、延遲破壞特性和耐疲勞損傷性。其測定和評價的結(jié)果如表8所示。如表8所示，本發(fā)明的鋼軌B-8B-14和B-16與比較例的鋼軌B-2B-7相比，將C、Si、Mn、S、Ca和0的組成控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，還以適當(dāng)范圍含有選自V、Cr、Nb、Cu、Ni、Mo和W中的1種或2種以上的成分，并且將C類夾雜物長邊的最大尺寸和長邊尺寸為150/mi的C類夾雜物個數(shù)控制在一定范圍，能使鋼軌的耐疲勞損傷性不下降、耐延遲破壞特性提高。另外，B-15是相對于B-16而言鋼中氫量高的發(fā)明例。如B-15那樣雖然是本發(fā)明但鋼中氫量在一定范圍之外(超過2ppm)時，延遲破壞特性下降，因此將鋼中氫量控制在一定范圍。特別是能使耐延遲破壞特性進一步提高。另外，如B-17或B-18那樣，雜質(zhì)A1、Ti含量在適當(dāng)范圍之外時，耐延遲破壞特性和耐疲勞損傷性下降，因此將A1、Ti含量控制在一定范圍，能不使耐疲勞損傷性下降并提高耐延遲破壞特性。而且，B-l雖然是本發(fā)明，但長邊尺寸為150/xm的C類夾雜物個數(shù)、長邊的最大尺寸或(l)式脫離本發(fā)明的優(yōu)選范圍，因此與本發(fā)明材料B-8B-16相比，耐延遲破壞特性差。本發(fā)明提供賦予大軸重鐵路的鋼軌長壽命、防止鐵路事故的優(yōu)良特性的鋼軌，在產(chǎn)業(yè)上也帶來有益的效果。表1(質(zhì)量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表3(質(zhì)量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表5<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>0細60.00100.00100.00100.05本發(fā)明材料表6<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表7<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>表8<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>權(quán)利要求1.一種耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其以質(zhì)量％計，含有C0.6～1.0％、Si0.1～1.5％、Mn0.4～2.0％、P0.035％以下、S0.0005～0.010％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，拉伸強度為1200MPa以上，并且至少軌頭部的長度方向的截面上A類夾雜物的長邊尺寸為250μm以下，且該軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為1μm以上、250μm以下尺寸的A類夾雜物在每1mm2被檢測面積上的存在少于25個。2.如權(quán)利要求1所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，以質(zhì)量％計，還含有Ca:0.0010.010。/。以下，至少軌頭部的C類夾雜物的長邊尺寸為50Mm以下，并且該軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為1/rni以上、50Mm以下的C類夾雜物在每lmn^被檢測面積上為0.2個以上、IO個以下。3.如權(quán)利要求1或2所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，控制所述成分組成中的O為0.004%以下。4.如權(quán)利要求2或3所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，所述成分組成中，由下式(l)定義的ACR為0.05以上、1.20以下，在此，ACR:原子濃度比[%Ca]:Ca質(zhì)量。/。含量[%0]:0質(zhì)量％含量[%S]:S質(zhì)量。/。含量。5.如權(quán)利要求14中任一項所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，所述成分組成中，氫量為2質(zhì)量ppm以下。6.如權(quán)利要求1~5中任一項所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有選自V:0.5%以下、Cr:1.5。/。以下、01:1.0%以下、Ni:1.0。/o以下、Nb:0.05。/。以下、Mo:1.0。/。以下和W:1.0。/。以下中的1種或2種以上。7.—種耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其特征在于，以質(zhì)量％計，含有C:0.6~1.0%、Si:0.2~1.2%、Mn:0.4~1.5%、P:0.035%以下、S:0.0005~0.010%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，拉伸強度為1200MPa以上，并且至少軌頭部的長度方向的截面上A類夾雜物的長邊尺寸為250/im以下，且該軌頭部上lpm以上、250/mi以下尺寸的A類夾雜物在每lmn^被檢測面積上的存在少于25個。8.如權(quán)利要求1或7所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其特征在于，以質(zhì)量％計，還含有選自V:0.5。/。以下、Cr:1.5%以下、Cu:iy。以下、Ni:l。/。以下、Nb:0.05。/o以下、Mo:0.5。/。以下、W:l%以下中的l種或2種以上。9.一種耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其特征在于，具有如下成分組成以質(zhì)量％計，含有C:0.6。/。以上、1.0%以下、Si:0.1%以上、1.5%以下、Mn:0.4。/。以上、2.0%以下、P:0.035。/。以下、S:0.0100%以下和Ca:0.0010。/。以上、0.010%以下，余量實質(zhì)上由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；拉伸強度為1200MPa以上，至少軌頭部的長度方向的截面上C類夾雜物的長邊尺寸為50/mi以下，并且該軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為1/mi以上、50/mi以下的C類夾雜物在每lmn^被檢測面積上為0.2個以上、IO個以下。10.如權(quán)利要求9所述的耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌，其中，控制所述成分組成中的0為0.002%以下。全文摘要本發(fā)明提供廉價、拉伸強度為1200MPa以上且耐延遲破壞特性優(yōu)良的高強度珠光體系鋼軌。具體而言，其以質(zhì)量％計，含有C0.6～1.0％、Si0.1～1.5％、Mn0.4～2.0％、P0.035％以下、S0.0005～0.010％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，拉伸強度為1200MPa以上，并且至少軌頭部的長度方向的截面上A類夾雜物的長邊尺寸為250μm以下，且該軌頭部的長度方向的截面上長邊尺寸為1μm以上、250μm以下尺寸的A類夾雜物在每1mm²被檢測面積上的存在少于25個。文檔編號C21D8/00GK101405419SQ20078000937公開日2009年4月8日申請日期2007年3月16日優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日發(fā)明者木村達己,本莊稔,鈴木伸一,鹿內(nèi)伸夫申請人:杰富意鋼鐵株式會社