r>[0024]在第二步骤中，温度优选地保持在450-525?，并且产生对于使用性能而言重要的铁素体含量，特别是针状铁素体含量，其为5-15体积％，尤其为8-13体积％，尤其为约10体积％。所述温度的维持优选地通过将轨道部件在第二步骤期间维持在从冷却剂中取出的位置处来实现。
[0025]在第三步骤中，为了必须限制铁素体含量而实施进一步的受控冷却，以致形成上和下贝氏体结构的混合物(多相-贝氏体)。形成贝氏体的温度范围优选在450-525?和280-350°C之间，即轨道部件的轨头在贝氏体形成阶段中从450-525°C冷却至280-350°C。第三步骤优选地持续50-100 S，特别是约70 S0在贝氏体形成阶段中，如果轨道部件优选地仅以轨头浸渍到冷却剂中，这是足够的。
[0026]在随后第四步骤中使轨道部件的温度保持在优选的280_350°C的情况下，取决于温度情况，该轨道部件的硬度这时是最终确定的，其中应避免低于马氏体开始温度(通常约280°C)，因为在该温度范围内可能产生多种马氏体的脆性的结构成分。优选地通过循环的轨头浸渍，即轨道部件循环地浸渍到冷却剂中和从冷却剂中取出，在第四步骤期间维持温度。
[0027]因为贝氏体相形成的温度范围和马氏体开始温度取决于各个钢的合金元素和其含量，必须事前对于各个钢而言准确地确定第一温度的值和第二温度的值。在受控冷却期间连续地测量钢轨温度，其中冷却阶段和维持阶段在达到各个温度阀值时开始或者结束。因为钢轨的表面温度可以跨轨道部件的全长而变化，但是冷却对于整个轨道部件而言统一进行，因此优选地这样实施，即在多个分布在轨道部件长度上的测量点处检测温度，并且得出用于控制所述的受控冷却的温度平均值。
[0028]在贝氏体形成阶段中，奥氏体尽可能地完全转变为贝氏体。这出现在低于珠光体形成的温度直至马氏体开始温度时，并且既在等温也在连续冷却的情况下。通过奥氏体缓慢地倒逆，以晶界或者晶格缺陷为起点形成碳严重过饱和的具有体心立方(kubisch-raumzentriert)晶格的铁素体-晶体。碳由于在体心立方晶格中的较高的扩散速度，以球形或者椭圆形的碳渗体晶体的形式在铁素体晶粒中析出。同样地，碳可以扩散到奥氏体区域中并且形成碳化物。
[0029]在本发明的范围内，在第三步骤和第四步骤期间进行冷却以及维持温度，以致形成多相-贝氏体。在第一分步骤期间，以比第二分步骤中小的冷却速度进行连续的冷却，其中温度突然下降直至达到第二温度。在第一分步骤期间，主要产生上贝氏体。在突然冷却之后，在第四步骤中维持在第二温度，从而在此产生下贝氏体。在此，在第四步骤期间维持第二温度的时间长度确定下贝氏体形成的程度。
[0030]上贝氏体由排列成束(in Paketen)的针状铁素体组成。在各个铁素体针之间，存在或多或少连续的由碳化物构成的平行于针轴的薄膜。相反地，下贝氏体由铁素体片形成，在其中碳化物以相对于针轴60°的角度形成。
[0031]在受控冷却期间，借助液体的冷却剂使该冷却剂经历淬火过程的三个阶段。在第一阶段蒸汽薄膜阶段中，在轨头表面上的温度如此得高，以致冷却剂快速蒸发并且形成较薄的隔离的蒸汽薄膜(莱顿弗罗斯特效应)。该蒸汽薄膜阶段尤其非常强烈地取决于冷却剂的蒸汽形成热、例如氧化皮或者化学组成的轨道部件表面性质和冷却池的形状。在第二阶段沸腾阶段中，冷却剂与轨头的热表面直接接触，并且立即沸腾，由此产生高的冷却速度。当轨道部件的表面温度下降至冷却剂的沸点时，第三阶段对流阶段开始。在所述范围内，冷却速度基本上受冷却剂的流动速度影响。
[0032]在根据本发明设置的受控冷却的情况下，冷却剂在第一步骤中优选地出现在蒸汽薄膜阶段中。优选地进一步这样实施，即在第三步骤期间控制冷却，以致使冷却剂在轨头表面上首先形成蒸汽薄膜，并且随后在表面上沸腾。因此，从蒸汽薄膜阶段过渡到沸腾阶段。在此，该蒸汽薄膜阶段持续以上所提及的在其中主要形成上贝氏体的第一分步骤的时间长度。在达到沸腾阶段之后，温度突然下降至第二温度，即至优选的280-350°C。
[0033]从蒸汽薄膜阶段过渡到沸腾阶段通常是相对不受控和自发的。因为跨轨道部件全长的钢轨温度承受一定的生产所致的温度波动，存在从蒸汽薄膜阶段至沸腾阶段的过渡在不同的轨道部件长度范围内在不同的时间点发生的问题。这可能导致跨轨道部件全长形成不均匀的结构，并且因此可能导致不均匀的材料性能。为了跨钢轨全长统一从蒸汽薄膜阶段至沸腾阶段过渡的时间点，优选的方法方式设置，在第三步骤期间将破坏薄膜的气态压力剂，例如氮气沿着轨道部件全长传输到轨头上，以破坏沿着轨道部件全长的蒸汽薄膜并且引发沸腾阶段。
[0034]特别地，可以这样实施，即在第三步骤期间沿着轨道部件全长来监测冷却剂的状态，并且一旦在轨道部件长度的部分区域中确定沸腾阶段第一次出现，就将破坏薄膜的气态压力剂传输到轨头上。
[0035]优选地，所述的破坏薄膜的气态压力剂在第三步骤开始之后约20-100 S，特别是约50 s传输到轨头上。
[0036]根据本发明的另一方面，提供用以实施上述方法的装置，其包含符合轨道部件长度的可以用冷却剂填充的冷却池；用于轨道部件的升降装置，以将轨道部件浸渍到冷却池中和从其中抬升；测量轨道部件温度的温度测量装置；压力剂产生工具，通过其将压力剂导入到冷却剂中；调节冷却剂温度的工具；和控制装置，向其中输入温度测量装置的测量值，其与升降装置共同作用以控制升降过程，与工具共同作用以根据温度测量值调节冷却剂的温度，并且还与压力剂产生工具共同作用。
[0037]优选地，设置传感器以检测在所述轨头表面上沸腾的冷却剂，其传感器测量值传输到所述控制装置中，以根据该传感器测量值而触发(ansteuern)所述压力剂产生工具。特别地，设置多个传感器以检测在轨头表面上沸腾的冷却剂，该传感器跨冷却池的长度而分布。
[0038]优选地，将多个传感器的传感器测量值输入到控制装置中，其中一旦至少一个传感器在轨头表面上确定沸腾的冷却剂，该控制装置就触发所述压力剂产生工具。
[0039]有利地设置该控制装置以进行受控冷却，其包括在第一步骤中加速冷却直至达到能够形成铁素体的第一温度；在第二步骤中维持第一温度，以导致铁素体形成；在第三步骤中在能够形成多相-贝氏体的温度范围内进一步冷却直至第二温度；和在第四步骤中维持第二温度。
[0040]特别地，可以设置该控制装置，以将轨头温度在第一步骤中以2_5°C /s的冷却速度减小至450-525°C的第一温度，将轨头温度在第二步骤中维持在第一温度，和将轨头温度在第三步骤期间优选地经过50-100 S，特别是约70 s减小至280-350°C的第二温度。
[0041]优选地设置该控制装置，以在第三步骤期间触发压力剂产生工具。
[0042]以下借助实施例进一步阐述本发明。
[0043]具有以下近似分析的低合金钢借助热轧制形成为具有标准钢轨外形的行驶钢轨:
0.49重量%的C 0.36重量%的Si
1.11重量％的Mn 0.53重量％的Cr 0.136重量%的V 0.0085重量%的Mo 0.02重量％的P
0.02重量％的S 0.1重量%的Ni ο
[0044]在离开轧机机座之后，具有轧制热的钢轨直接经受受控的冷却。该受控的冷却以下借助在图1中所示的时间-温度-转变图来阐述，其中用I标示的线表示冷却曲线。冷却过程在790°C的温度下开始。在第一步骤中，钢轨跨其全长和以其整个横截面浸渍到由水构成的冷却浴中，并且设为4°C/s的冷却速度。在约75 s后，该轨头的表面温度测得490°C，从而达到点2，并且将该钢轨从冷却浴中取出以维持温度约30 s的时间，由此实现针状铁素体的形成。在达到点3时，将钢轨再次浸渍到冷却浴中直至冷却至点4。在点4时，确定在轨头表面上的冷却水开始沸腾，并且使该轨头用压缩空气冲击，以穿破围绕着轨头的蒸汽薄膜，和跨钢轨全长而引发沸腾阶段。引发沸腾阶段导致轨头温度的突然下降，其中在达到315°C的温度(点5)时停止冷却。通过循环的轨头浸渍，所述温度维持一定的时间长。维持时间的长度决定了多相-贝氏体结构的组成，其出现在以下的实施例中。
[0045]实施例1
在第一实施例中，具有以下近似分析的低合金钢借助热轧制形成为具有标准钢轨外形的行驶钢轨:
0.49重量%的C
0.36重量%的Si
1.11重量％的Mn 0.53重量％的Cr 0.136重量%的V 0.0085重量%的Mo 0.02重量％的P
0.02重量％的S 0.1重量%的Ni ο
[0046]通过上述受控的冷却，在轨头中获得以下结构:
约10体积％针状铁素体，
约74体积％上贝氏体，
约16体积％下贝氏体，
<I体积％马氏体-剩余奥氏体。
[0047]该组织结构示于图2中。
[0048]由于较高含量的上贝氏体，实现比在以下第二实施例中小的轨头硬度。测量以下材料性能。
硬度:347 HB 抗拉强度:1162 MPa 0.2% 屈服点:977 MPa 断裂伸长率:14.4%
缺口冲击测试:
在 +20°C 下测试:110 J/cm2 在 _20°C下测试:95 J/cm2 裂纹扩展da/dN:
在 Δ K=1 [MPa V m]下测试:8.9 [m/Gc]
在 ΔΚ=13.5[MPa V m]下测试:15.8[m/Gc],
其中m/Gc =米/千兆周耐