铁道用车轮制造技术

本发明专利技术提供一种耐腐蚀疲劳特性优异的铁道用车轮。本实施方式的铁道用车轮具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.65～0.80％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～1.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：0.05～0.20％、Sn：0.005～0.50％、Al：0.010～0.050％、N：0.0020～0.015％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、Mo：0～0.20％、V：0～0.20％、Nb：0～0.030％、以及Ti：0～0.030％，余量由Fe和杂质组成。板部的基质组织由珠光体形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁道用车轮
本专利技术涉及一种车轮，更具体地涉及一种用于铁道车辆的铁道用车轮。
技术介绍
为了提高铁道运输的效率，一直以来在推进增加铁道车辆的装载重量和铁道车辆的高速化。结果，研究了由与轨道滚动接触导致的疲劳损伤的降低、耐磨耗性。在日本特开2012-107295号公报(专利文献1)和日本特开2013-231212号公报(专利文献2)中已经提出了提高铁道用车轮的耐磨耗性的技术。专利文献1公开的车轮用钢以质量％计含有C：0.65～0.84％、Si：0.02～1.00％、Mn：0.50～1.90％、Cr：0.02～0.50％、V：0.02～0.20％、以及S：0.04％以下，其中，式(1)所示的Fn1为34～43，并且式(2)所示的Fn2为25以下，余量由Fe和杂质组成。这里，式(1)为Fn1＝2.7+29.5C+2.9Si+6.9Mn+10.8Cr+30.3Mo+44.3V，式(2)为Fn2＝0.76×exp(0.05C)×exp(1.35Si)×exp(0.38Mn)×exp(0.77Cr)×exp(3.0Mo)×exp(4.6V)。专利文献2公开的铁道车辆用车轮以质量％计含有C：0.65～0.84％、Si：0.4～1.0％、Mn：0.50～1.40％、Cr：0.02～0.13％、S：0.04％以下、以及V：0.02～0.12％，其中，式(1)所示的Fn1为32～43，并且式(2)所示的Fn2为25，余量由Fe和杂质组成。这里，式(1)为Fn1＝2.7+29.5C+2.9Si+6.9Mn+10.8Cr+30.3Mo+44.3V，式(2)为Fn2＝exp(0.76)×exp(0.05C)×exp(1.35Si)×exp(0.38Mn)×exp(0.77Cr)×exp(3.0Mo)×exp(4.6V)。上述专利文献1和专利文献2中记载了，通过满足式(1)，铁道用车轮的耐磨耗性提高。但是，在铁道运输中，安装在铁道车辆上的车轮暴露于极其严重的腐蚀环境时，预测会发生腐蚀与疲劳相复合的腐蚀疲劳。腐蚀疲劳是指，在腐蚀环境中反复承受应力而产生的疲劳现象。具体地，铁道用车轮的板部暴露于腐蚀环境中时，会形成腐蚀坑，预测会发生以该腐蚀坑为产生裂纹的起点的疲劳现象。因此，用于铁道车辆的车轮也需要耐腐蚀疲劳特性。国际公开第2012/056785号(专利文献3)、国际公开第2013/111407号(专利文献4)和日本特开2008-274367号公报(专利文献5)中提出了提高钢的耐腐蚀性的技术。专利文献3公开的用于表面硬化的机械结构用钢以质量％计含有C：0.30～0.60％、Si：0.02～2.0％、Mn：0.35～1.5％、Al：0.001～0.5％、Cr：0.05～2.0％、Sn：0.001～1.0％、S：0.0001～0.021％、N：0.0030～0.0055％、Ni：0.01～2.0％、Cu：0.01～2.0％、P：0.030％以下、以及O：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质组成，并且满足式(1)～式(3)。这里，式(1)为-0.19≤0.12×Sn+Cu-0.1×Ni≤0.15，式(2)为60≤Mn/S≤300，式(3)为Sn≥0.2×Cr。专利文献4公开的表面硬化钢具有如下成分组成：以质量％计，含有C：0.05～0.45％、Si：0.01～1.0％、Mn：大于0％且为2.0％以下、Al：0.001～0.06％、N：0.002～0.03％、S：大于0％且为0.1％以下、P：大于0％且为0.05％以下，还含有Mo、V、Nb、Cu、Ni、Cr以及Sn中的至少1种以上，和余量：Fe以及不可避免的杂质，并且满足式(1)～式(3)。这里，式(1)为Re＝(Ae/Ao)×100≤30％，式(2)为(Cmin、1/Co)≥0.95，式(3)为(Cmin、2/Co)≥0.95。该表面硬化钢的宏观组织中，横截面包括等轴晶体区域和围绕该等轴晶体区域配置的柱状晶体区域。专利文献5公开的螺栓用钢以质量％计含有C：0.15～0.6％、Si：0.05～0.5％、Mn和Cr：共计0.5～3.5％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cu：小于0.3％、Ni：小于1％、O：0.01％以下、以及Sn：0.05～0.50％，余量由Fe和杂质组成。进一步具有Cu/Sn比为1以下的组成。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-107295号公报专利文献2：日本特开2013-231212号公报专利文献3：国际公开第2012/056785号专利文献4：国际公开第2013/111407号专利文献5：日本特开2008-274367号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题上述专利文献3～专利文献5中记载了，通过含有Sn，钢的耐腐蚀性提高。但是，专利文献3～5中没有任何关于铁道用车轮和铁道用车轮的耐腐蚀疲劳特性的研究。因此，将专利文献3～专利文献5的技术用于铁道用车轮时，有强度不足，不能获得充分的腐蚀疲劳特性的情况。本专利技术的目的在于提供一种耐腐蚀疲劳特性优异的铁道用车轮。用于解决问题的方案本实施方式的铁道用车轮具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.65～0.80％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～1.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：0.05～0.20％、Sn：0.005～0.50％、Al：0.010～0.050％、N：0.0020～0.015％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、Mo：0～0.20％、V：0～0.20％、Nb：0～0.030％、以及Ti：0～0.030％，余量由Fe和杂质组成。该铁道用车轮的板部的基质组织由珠光体形成。专利技术的效果本实施方式的铁道用车轮，其耐腐蚀疲劳特性优异。附图说明图1为示出Sn含量与腐蚀疲劳强度的关系的图。图2为铁道用车轮的主视图。图3为示出铁道用车轮的侧面的一部分的图。图4为腐蚀疲劳强度评价中使用的小野式旋转弯曲腐蚀疲劳试验片的主视图。具体实施方式本专利技术人使用具有各种化学组成和显微组织的铁道用车轮，对铁道用车轮的耐腐蚀疲劳特性进行了调查和研究，并获得了如下见解。涂装前的半成品状态的铁道用车轮通过船舶进行海上运输时，铁道用车轮会暴露在水分(结露)、海水和飞来盐分中。此时，可能会在铁道用车轮上生成腐蚀坑。另外，铁道用车轮在涂装后使用。然后，在铁道用车轮的使用过程中，铁道用车轮的板部的涂装由于老化、与异物(石头等)的碰撞导致损耗、剥离，坯料的钢露出，被暴露在大气环境时(也包括存在飞来盐分的情况)，可能会在铁道用车轮上生成腐蚀坑。由于在这种情况下产生的腐蚀坑，耐腐蚀疲劳性可能会降低。为了防止这种铁道用车轮的腐蚀疲劳，提高钢在大气中、飞来盐分中的耐腐蚀性，抑制会成为发生疲劳裂纹的起点的深腐蚀坑的生成即可。为了提高钢的耐腐蚀性，含有大量的Cr和Ni以使其成为不锈钢是有效的。但是，含有Cr和Ni时，原料成本变高。进一步，制造性和强度降低。Cr在用于铁道用车轮的高碳钢中还会形成碳化物。因此，难以确保有助于耐腐蚀性的固溶Cr量。因此，含有大量Cr和Ni的钢不适用于铁道用车轮的用途。如上所述，为了提高耐腐蚀疲劳特性，重要的是抑制在铁道用车轮的板部生成深腐蚀坑。如果在铁道用车轮中含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁道用车轮，其具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.65～0.80％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～1.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：0.05～0.20％、Sn：0.005～0.50％、Al：0.010～0.050％、N：0.0020～0.015％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、Mo：0～0.20％、V：0～0.20％、Nb：0～0.030％、以及Ti：0～0.030％，余量由Fe和杂质组成，板部的基质组织由珠光体形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.02 JP 2016-0399291.一种铁道用车轮，其具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.65～0.80％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～1.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：0.05～0.20％、Sn：0.005～0.50％、Al：0.010～0.050％、N：0.0020～0.015％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、Mo：0～0.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保田学，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP