生局部的过冷，则表层有时会局部地产生马氏体或贝氏体。因此，在 利用第1冷却装置2的强制冷却过程中，优选使用空气或喷雾。
[0123] 在利用第2冷却装置3的强制冷却过程中，头部11的表层已经结束了珠光体相 变，强制冷却的目的在于防止珠光体被回火而引起的硬度降低。因此，即使使用水也不会对 钢轨的头部11的耐磨耗性或韧性产生影响，可以使用冷却能力高的水。若使第2冷却装置 3中的冷却介质为空气，则由于空气的冷却能力低，因而用于实现上述冷却的设备大型，建 设费升高。为了防止设备的大型化，第2冷却装置3中使用的冷却介质优选为喷雾或水。
[0124] 另外，本实施方式中，利用头部温度计391、395测定头部11的表面温度，基于其表 面温度历程来控制冷却速度，但头部11的表面温度不是必须要测定的。例如，也可以通过 学习过去的操作实际成绩来控制冷却速度。具体地说，对于能够实现与强制冷却开始后的 各经过时间相符的冷却速度或升温速度的、来自冷却头的冷却介质的排出量、排出压力、温 度和水分量中的一种以上，可以预先将阶段性的或断续的调整值程序化，依此进行冷却介 质从冷却头的喷射的控制。
[0125] 另外，对利用以上说明的制造方法制造的钢轨的化学组成没有特别限定，下面示 出其一例。需要说明的是，在以下的说明中，只要没有特别声明，则表示钢坯的成分元素的 含量的"％"是指"质量％ (mass%)"。
[0126] (C的含量）
[0127] C(碳）的含量在0.70%以上0.85%以下的范围内。C是一种对珠光体钢轨重要 的元素，可形成渗碳体，提高硬度和强度，提高耐磨耗性。但是，C量小于0.70%时，这些效 果小，因而C量的下限为0. 70%。另一方面，C量的增加意味着渗碳体量的增加，虽然可期 待硬度和强度的上升，但延展性反而降低。另外，C量的增加会扩大y + 0温度范围，促进 焊接热影响部的软化。考虑到这些不良影响，C量的上限为0. 85%。
[0128] (Si的含量）
[0129] Si (硅）的含量在0.1 %以上1.5%以下的范围内。Si是出于下述目的而添加的： 对于钢轨材料作为脱氧材料以及增强珠光体组织。但是，Si量小于0.1%时，这些效果小， 因而Si量的下限为0. 1%。另一方面，Si量的增加会促进脱碳，促进钢轨的表面缺陷的生 成，因而Si量的上限为1.5%。优选Si的含量在0.2%以上1.3%以下的范围内。
[0130] (Mn 的含量）
[0131] Mn(锰）的含量在0.01%以上1.5%以下的范围内。Mn具有降低向珠光体的相 变温度、使珠光体片层间距致密的效果，因此是使钢轨内部也维持高硬度来说有效的元素。 但是，Mn量小于0. 01 %时，其效果小，因而Mn量的下限为0. 01 %。另一方面，若添加超过 1.5%的Mn，则使珠光体的平衡相变温度（TE)降低，同时容易发生马氏体相变。因此，Mn量 的上限为1. 5%。优选Mn的含量在0. 3%以上1. 3%以下的范围内。
[0132] (P的含量）
[0133]P(磷）的含量在0.001%以上0.035%以下的范围内。P的含量超过0.035%时，会 使韧性或延展性降低，因而P量的上限为0. 035%。优选P量的上限为0. 025%。另一方面， 若为了降低P量而进行特殊精炼等，则会引起熔炼成本升高，因而P量的下限为〇. 001 %。
[0134] (S的含量）
[0135] S(硫）的含量在0.0005%以上0.030%以下的范围内。S会形成在乳制方向伸展 的粗大的MnS，降低延展性或韧性，因而S量的上限为0. 030%。另一方面，若将S量抑制 为小于0. 0005 %，则会引起熔炼处理时间增加等熔炼成本的大幅上升，因而S量的下限为 0.0005%。优选S的含量在0.001 %以上0.015%以下的范围内。
[0136] (Cr 的含量）
[0137] Cr(铬）的含量在0. 1%以上2.0%以下的范围内。Cr使珠光体的平衡相变温 度（TE)升高，有助于珠光体片层间距的微细化，使硬度或强度升高。但是，为此需要添加 0. 1%以上，因而Cr量的下限为0. 1%。另一方面，若添加超过2.0%的Cr，则会增加焊接缺 陷的发生，同时增加淬火性，促进马氏体的生成。因此，Cr量的上限为2.0%。优选Cr的含 量在0. 2%以上1. 5%以下的范围内。
[0138]以上，对钢坯的化学组成进行了说明，但钢坯也可以除上述化学组成外根据需要 进一步含有以下的成分元素。
[0139] (Cu、Ni、Mo、V、Nb 的含量）
[0140] 关于Cu (铜）、Ni (镍）、Mo (钼）、V(钒）、Nb (铌），优选以下述含量含有选自这些 元素中的至少一种。
[0141] 含有Cu的情况下，其含量在1.0%以下的范围内。Cu是可通过固溶强化实现进 一步的高硬度化的元素。另外，对脱碳抑制也有效果。但是，为了期待这些效果，优选添加 0. 01 %以上。另一方面，若添加超过1. 0 %的Cu，在连续铸造时或乳制时表面容易产生裂 纹，因而Cu量的上限为1.0%。优选Cu的含量在0.05%以上0.6%以下的范围内。
[0142] 含有Ni的情况下，其含量在0. 5%以下的范围内。Ni是提高韧性或延展性的有效 元素。另外，是通过与Cu复合添加而抑制Cu裂纹的有效元素，因此在添加Cu的情况下，优 选添加Ni。为了表现出Ni的效果，Ni量优选为0.01%以上。另一方面，若添加超过1.0% 的Ni，会提高淬火性、促进马氏体的生成，因而Ni量的上限为1.0%。优选Ni的含量在 0. 05%以上0. 6%以下的范围内。
[0143] 含有Mo的情况下，其含量在0. 5%以下的范围内。Mo是对高强度化有效的元素。 但是，Mo量小于0. 01 %时，其效果小，因而Mo量优选为0. 01 %以上。另一方面，若添加超过 0. 5%的Mo,可提高淬火性，作为其效果会生成马氏体，因此会极度降低韧性和延展性。因 此，Mo量的上限为0.5%。优选Mo的含量在0.05%以上0.3%以下的范围内。
[0144] 含有V的情况下，其含量在0. 15%以下的范围内。V可形成VC或VN等而在铁素 体中微细地析出，是通过铁素体的析出强化而对高强度化有效的元素。另外，也可以作为氢 的捕获位点发挥功能，还能够期待抑制延迟断裂的效果。因此，优选添加0.001 %以上。另 一方面，若添加超过0. 15 %的V，则这些效果饱和，而且合金成本也大幅提高，因而V量的上 限为0. 15%。优选V的含量在0.005 %以上0. 12 %以下的范围内。
[0145] 含有Nb的情况下，其含量在0. 030%以下的范围内。Nb可提高奥氏体的未再结晶 温度，对乳制时向奥氏体中引入加工应变导致的珠光体团或块大小的微细化有效，是对提 高延展性和韧性而言有效的元素。但是，为了期待这些效果，优选添加0.001 %以上。另一 方面，若添加超过0. 030%的Nb，则在凝固过程中使Nb碳氮化物结晶，降低清净性，因而Nb 量的上限为0.030%。优选Nb的含量在0.003%以上0.025%以下的范围内。
[0146] (Ca、REM 的含量）
[0147] 关于Ca (钙）、REM (稀土金属），优选以下述含量含有选自这些元素中的至少一种。 SP，Ca或REM在凝固时与钢中的0 (氧）和S结合而形成粒状的硫氧化物，使延展性/韧性或 延迟断裂特性提高度。但是，为了期待这些效果，优选Ca为0. 0005%以上、REM为0. 005% 以上。另一方面，若过量添加Ca、REM，则清净性反而会降低。因此，在添加Ca和/或REM的 情况下，使Ca的含量在0. 010 %以下的范围内、REM的含量在0. 1 %以下的范围内。优选Ca 的含量在〇. 〇〇 10 %以上〇. 0070 %以下的范围内，REM的含量在0. 008 %以上0. 05 %以下的 范围内。
[0148] 以上示出了含量的成分以外的余部是Fe(铁）和不可避免的杂质。需要说明的是， 在不损害本发明的效果的范围内，并不拒绝含有上述以外的其它成分。若N(氮）的含量为 0. 015%以下则是允许的，若0的含量为0. 004%以下则是允许的。另外，由于A1N、TiN会 降低转动疲劳特性，因而优选将A1 (铝）的含量抑制为0. 003%以下，优选将Ti (钛）的含 量抑制为0.003%以下。
[0149](实施例）
[0150] 使用作为上述本发明的第1实施方式的钢轨的制造装置1(参照图1)来制造钢 轨。作为钢材，使用了碳的含量在0.70质量％~0.85质量％的范围内的共析系珠光体。改 变强制冷却开始后的10秒内、经过10秒后至升温开始时T A为止、相变中T A~T 8以及升温 结束时TB以后的冷却速度或升温速度，实际进行钢轨的强制冷却，在空气冷却至室温后，对 头部的组织和头部中心部的硬度（中心硬度）进行了评价（实施例1~实施例12和比较 例1~比较例8)。表1中示出实施例1~实施例12和比较例1~比较例8的冷却速度与 头部组织和中心硬度。
[0151] 【表1】
[0152]
[0153] (1)实施例1~实施例12
[0154] 实施例1~实施例12中，将在900°C结束了热乳的长条钢轨送入热处理装置3,利 用夹具37固定。并且，从头部的表面温度为750°C的状态起开始利用冷却头31、33、35进 行冷却介质喷射，进行图6的冷却控制处理，将头部表面的冷却速度控制在表1所示的发明 范围内。本实施例中，预先根据过去的操作实际成绩等来决定能够实现与强制冷却开始后 的各经过时间相符的冷却速度或升温速度的冷却介质的排出压力，依此来控制冷却介质从 头顶冷却头31和头侧冷却头33的喷射，从而控制冷却速度和升温速度。另外，冷却介质为 空气。此处，实施例7中的相变中的升温速度：-0. 5°C /秒相当于冷却速度：0. 5°C /秒，为 保温的状态。之后，在头部的表面温度达到450°C的时刻结束强制冷却。冷却结束后，将钢 轨从夹具37卸下并搬运至冷却床，空气冷却至常温。并且，将空气冷却至常温的样品（钢 轨）切断，进行了头部的组织观察和硬度试验。头部组织通过用SEM(扫描型电子显微镜） 观察样品的截面来进行评价。另外，关于头部的硬度试验，通过布氏硬度试验评价自头顶面 25mm的深度位置的硬度（HB)，将其作为中心硬度。
[0155]其结果，在将冷却速度或升温速度控制在发明范围内的实施例1~实施例12中， 所有情况下头部整体均形成微细的珠光体组织，中心硬度也达到了目标值HB370以上。
[0156] (2)比较例1~比较例8
[0157] 比较例1~比