レールにはどのような種類の鋼が使用されていますか?

レール鋼は軟鋼ではなく特殊な材質です

レールは、車輪荷重を支え、列車を案内し、走行面を提供する熱間圧延鋼片です。レールは、各車輪の下に 1 ギガパスカルを超える接触圧力と、年間数百万回の荷重サイクルにさらされながらこれを行います。{0}通常の構造用鋼はこの任務に耐えられません。摩耗に対しては柔らかすぎ、転がり接触応力に対しては疲労に弱すぎます。したがって、レール鋼は、一般に炭素含有量が 0.60 ～ 0.82 パーセントの範囲にある高炭素鋼であり、フェライトとセメンタイトの微細なラメラが交互に並んだパーライト組織を持っています。パーライトは、耐摩耗性のための高い硬度と、亀裂の伝播を阻止する適切な靭性という重要な組み合わせを提供します。炭素含有量はレール鋼の方が建築用鋼より明らかに上位にあり、炭素、マンガン、シリコンが 0.1% ごとにレールの摩耗率、疲労強度、溶接性が変化するため、その組成は厳密に管理されています。

主要な標準システム全体にわたるグレード化学

レールのグレードは購入国の標準システムによって定義され、同じ公称レールが複数の国のバージョンに存在する可能性があります。以下の表は、広く取引されているグレードとその代表的な炭素およびマンガンの範囲をまとめたものです。

2つの家族が目立ちます。 U- シリーズのグレードは中国のレール鋼です。U71Mn が主力で、U75V は高速ラインでの強度を高めるためにバナジウムを添加し、クロムとバナジウムのグレードは重量物輸送や非常に高い硬度の要求に応えます。- EN 13674-1 ファミリでは、名前に硬度または強度を含む R 指定が使用されています。R260 が標準グレードで、R350HT や R370CrHT などのヘッド硬化グレードは、厳しい摩耗条件に対応して表面硬度を 350 ～ 390 HBW の範囲に押し上げます。

熱処理された合金レール

摩耗要求が普通のパーライトグレードで実現できる限界を超える場合、答えは頭部硬化か合金、またはその両方です。ヘッド硬化は、圧延後のレール ヘッドのインライン熱処理です。ヘッドは急速に冷却され、R350HT などのグレードで表面硬度 350 ～ 390 HBW の微細なパーライトが形成されます。一方、ウェブとベースはより強靱で溶接しやすい構造を維持します。-これにより、磨耗が発生する箇所に正確に硬度が集中し、レールの残りの部分が成形可能および溶接可能に保たれます。そのため、頭{6}}硬化されたレールが重い輸送ラインや厳しい曲線で優勢となるのです。-合金化は並行して行われます。バナジウムとクロムはパーライトを精製して強度を高め、ニオブの微量合金化は靭性を向上させます。-現在登場しているクロム-モリブデンやベイナイトレールなど、最も重いラインで使用される非常に高強度のグレードは、硬度と靱性をパーライトの限界を超えていますが、依然として同じ規格の枠組みによって指定されており、引張強さ、表面と中心の硬度、衝撃エネルギー、疲労挙動などの同じ試験によって検証されています。

ライトレールとクレーンレール

すべてのレールが幹線レールであるわけではありません。鉱山の運搬、軽工業用軌道、仮設ラインに使用される 8 ～ 30 kg/m の軽量レールは、低速で軸重が低く、経済性や機械加工性よりも耐摩耗性が重視されるため、55Q や Q235 などのより柔らかいグレードで GB/T 11264 に圧延されます。クレーン レール、QU シリーズ QU70 から QU120 は、ガントリーおよび天井クレーン トラックで使用されます。これらは、クレーンの平坦な車輪用に設計された幅広の平らなヘッドを備えたクレーン レール仕様に合わせて圧延され、中国の QU レールは一般に U71Mn で供給され、硬度と真直度の要件は幹線の実務ではなくクレーン レール規格によって設定されています。調達においては区別が重要です。本線の R260 レールは、プロファイル、硬度、固定システムが異なるため、クレーン トラックや鉱山軌道に単純に置き換えることはできません。

プロジェクトのグレードの選択

グレードの選択は、名前の表からではなく、プロジェクトの標準から始まります。制御入力は、軸重、年間トン数、最高速度、カーブの厳しさ、気候です。年間トン数が多く、急な曲線を伴う重量輸送ラインでは、疲労ではなく摩耗によってレールの寿命が決まるため、最高硬度グレードのヘッド-硬化またはクロム-が選択されます。高速旅客路線では、表面品質要件が厳格化され、中国の U75V やヨーロッパの R260 など、高い耐疲労性と一貫した硬度を備えたグレードが選択されます。従来の混合交通路には、標準グレードの R260 または U71Mn が適切に対応します。{10}低温領域ラインでは、最低使用温度での衝撃エネルギー要件が追加されます。また、腐食環境では、合金化またはコーティングの要件が追加される場合があります。-どのような場合でも、購入者はプロファイル、グレード、および管理基準（たとえば、GB/T 2585 に対する 60 kg/m U75V または EN 13674-1 に対する 60E1 R260 など）を明記し、納入された化学的および機械的値がグレードの制限に対してチェックできるように、ミル テスト証明書を要求する必要があります。

よくある質問

Q1: レール鋼はただの高炭素鋼ですか?

これは炭素を 0.60 ～ 0.82% 含む高炭素鋼ですが、マンガン、シリコン、残留物も管理され、正確なプロファイルに圧延され、硬度、引張強度、疲労がテストされます。グレードと規格によって材料が定義されます。

Q2：R260とR350HTの違いは何ですか？

R260 は、最小引張強度が 880 MPa の標準パーライトグレードです。 R350HT は同じファミリーですが、ヘッド-は重輸送や高磨耗用途向けに 350 ～ 390 HBW の表面硬度に硬化されています。{7}}

Q3: U71Mn の U は何を意味しますか?

接頭語の U は、レール鋼の中国語の呼称です。 U71Mn は、GB/T 2585 に準拠して、0.65 ～ 0.76 パーセントの炭素と 1.10 ～ 1.40 パーセントのマンガンを含むマンガン レール鋼です。

Q4: ヘッド-硬化レールがカーブで使用されるのはなぜですか?

曲線は摩耗率が最も高くなるためです。ヘッド硬化により、走行面に正確に 350 ～ 390 HBW の硬度が与えられ、同じ曲線上の標準グレードと比較してレールの寿命が数倍に延長されます。

Q5：クレーンレールは鉄道路線でも使用できますか？

いいえ。クレーン レールは異なるヘッド プロファイル、硬度、固定システムを備えており、平らなクレーン ホイールと低速用に設計されています。鉄道路線には、鉄道プロファイルと管理基準のグレードが必要です。

Q6: 納品されたグレードはどのように確認されますか?

熱価を含むミルテスト証明書、取鍋分析、機械的テスト、および規格のグレード制限に対する化学的チェックによって行われます。レールヘッドの硬さは出荷時にポータブルテスターで確認できます。