[其他]能夠防止失穩斷裂擴展的耐磨鋼軌

無效

• 申請號: 86106894
• 申請日: 1986-10-23
• 公開（公告）號: CN86106894A
• 公開（公告）日: 1987-04-29
• 發明（設計）人: 福田耕三;和田典巳;永橋新一;齋藤義郎;上田正博;田中稔
• 申請（專利權）人: 日本鋼管株式會社
• 主分類號: E01B5/02
• 分類號: E01B5/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王彥斌

本發明涉及一種在鐵路轉彎部分使用的高強度耐磨鋼軌，特別是一種能夠防止失穩斷裂擴展的高質量耐磨鋼軌。

鋼軌斷裂常常引起嚴重的交遍事故。引起斷裂的原因其中有：由于鋼軌與車輪接觸造成的剪切損傷、鋼軌接頭裂紋，剎車在鋼軌上引起的裂紋、大的氧化物和深度表面缺陷。當鋼軌使用時間過長時，由于疲勞，在鋼軌各個部分存在的各種裂紋導致了橫向或縱向缺陷。這種缺陷隨著時間的延長而擴展。最終，達到特定的斷裂韌性值（例如：由ASTM（即美國標準實驗方法）E399所規定的K_IC值）。結果，產生迅速的失穩斷裂，從而鋼軌裂斷。在造成大量傷亡的脫軌事故中，當檢查含有在氣體切割時產生裂紋的耐磨合金鋼鋼軌的端部時，發現由于車輪引起的沖擊負荷所導致的失穩斷裂擴展，如圖5所示，在鋼軌10的軌腰11上沿縱向超過10米。這樣的裂紋向軌頭12或軌底13擴展，從而導致了意外的斷裂。

用于防止這些缺陷的現有技術耐磨鋼軌中，與車輪接觸的軌頭12的耐磨性是由具有比普通鋼軌有更高強度的細珠光體組織來實現的。

雖然這種細珠光體組織具有極好的耐磨性，但是它很脆，所以它阻止產生失穩斷裂的可能性小。為此，當使用這種鋼軌時，必需時時防止表面缺陷和內部缺陷在這種缺陷有可能產生的部分形成，在失穩斷裂發生前，必需用超聲波探傷器定期地檢查這種缺陷，以發現并除掉缺陷部分。

雖然采取了各種措施，例如：增加對由疲勞引起的失穩斷裂的抗力，對特殊部位產生的缺陷（如：軌腰和軌底）的抗力、以及增加探測缺陷的成功率，但這些措施不總是有效的。在任何情況下，都必需時時注意缺陷的形成和失穩破壞性裂紋的擴展。否則這種缺陷的產生及其擴展是不可避免的。

因此，本發明的目的之一是提供一種能夠防止失穩裂紋擴展的耐磨鋼軌。

本發明的更為具體的目的是提供一種具有高耐磨性和高強度的細珠光體組織的，并能用于鐵路轉彎處的鋼軌。

本發明的另一目的是提供一種能夠防止疲勞裂紋向軌頭和軌腰擴展的鋼軌，從而防止重大事故發生。

按照本發明，提供的耐磨鋼軌含碳0.50～0.85%（重量百分比），含硅0.10～1.0%（重量百分比），含錳0.50～1.50%（重量百分比），含磷少于0.035%（重量百分比），含硫少于0.035%（重量百分比），含鋁0.050%（重量百分比），其余為鐵和雜質，鋼軌的軌腰為回火貝式體組織并具有高韌性，鋼軌的軌頭為高強度的細珠光體組織。

由于含碳量高于0.5%（重量百分比），所以具有耐磨性。當硅含量增加到0.10%（重量百分比）以上時和錳含量增加到0.50%（重量百分比）以上時，能夠改善強度。當選用的含碳量低于0.85%（重量百分比）和選用的含硅量低于1.00%（重量百分比）時，能夠防止降低塑性。當選用的磷和硫含量分別為0.03%（重量百分比）時，能夠防止塑性和韌性變差。當選用的錳含量低于1.50%（重量百分比）時，能避免可焊性變差。此外，當選用的鋁低于0.050%（重量百分比）時，能防止耐疲勞性變差。

軌腰為高韌性的回火貝氏體組織或回火馬氏體組織或回火貝氏體-馬氏體混合組織的地方，能夠有效地防止失穩斷裂的擴展。另外，由于軌頭有高強度的細珠光體組織，能夠增加鋼軌的耐磨性。

在附圖中：

圖1為鋼軌的橫斷面視圖;

圖2是帶有切口的鋼軌彎曲試驗試樣的透視圖;

圖3為沿著切口所取鋼軌的局部斷面視圖;

圖4為示出水平斷裂試驗試樣的軌腰側視圖;

圖5是鋼軌的透視圖，顯示了試驗試樣從中取出的部分;

圖6為示出軌腰水平斷裂試驗方法的透視圖。

現已發現，由于疲勞引起的軌頭或軌腰上的水平裂紋擴展能造成重大事故。特別是軌腰產生的裂紋向軌頭和軌底擴展并造成重大事故，例如：軌頭折斷。所以，給予軌腰一種能夠阻止失穩破壞性裂紋高速擴展的能力是很重要的。為了給予軌腰一種能夠阻止失穩破壞性裂紋高速擴展的能力，我們已通過各種改變鋼軌的成份和組織的辦法進行了很多研究并發現金屬組織，特別是由回火貝氏體組織，回火馬氏體組織以及它們的混合組織構成的金屬組織表現出極好的這種能力，還發現耐磨鋼軌的軌腰采用這些組織比珠光體組織或回火珠光體組織要好的多。我們準備的試驗鋼軌，其軌頭由具有高強度的細珠光體組織組成，其軌腰由回火貝氏體組織或回火馬氏體組織或混合的回火貝氏體和回火馬氏體組織組成，旨在進行鋼軌斷裂試驗。試驗的結果表明，這些試驗鋼軌阻止失穩破壞性裂紋擴展的能力得到顯著改善，從而防止了鋼軌破裂或斷裂。

限制鋼軌化學成份的理由如下：