铁路车轮制造技术

本发明专利技术提供即使C含量高达0.80％以上也具有优异韧性的铁路车轮。本实施方式的铁路车轮的化学组成以质量％计为C：0.80～1.60％、Si：1.00％以下、Mn：0.10～1.25％、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Al：0.010～0.650％、N：0.0030～0.0200％、且余量为Fe和杂质，在铁路车轮的板部的微观组织中，珠光体的面积率为85.0％以上，先共析渗碳体的面积率为0.90～15.00％，式(1)的先共析渗碳体的宽度W的平均值小于0.70μm。W＝1/2×(P/2‑((P/2)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁路车轮
本专利技术涉及铁路车轮。
技术介绍
铁路车辆在构成线路的轨道上行驶。铁路车辆具备多个铁路车轮。铁路车轮支撑车辆，与轨道接触，边旋转边在轨道上移动。铁路车轮因与轨道的接触而磨损。最近，为了铁路运输的高效率化，正在推进在铁路车辆上的装载重量的增加和铁路车辆的高速化。结果，需要提高铁路车轮的耐磨性。提高铁路车轮的耐磨性的技术在日本特开平9-202937号公报(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)、日本特开2004-315928号公报(专利文献4)中有提出。专利文献1中公开的铁路车轮以质量％计含有C：0.4～0.75％、Si：0.4～0.95％、Mn：0.6～1.2％、Cr：0～小于0.2％、P：小于0.03％、S：0.03％以下，余量为Fe和其它不可避免的杂质。在该铁路车轮中，从车轮踏面部的表面到至少深度50mm为止的区域由珠光体组织形成。专利文献1的铁路车轮的制造方法包括：在车轮踏面部的冷却曲线通过连续冷却相变曲线图中的珠光体生成区域且与马氏体相变曲线相比位于长时间侧的条件下将车轮踏面部冷却的淬火工序。专利文献2中公开的车轮用钢具有如下化学组成：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％、S≤0.04％、P≤0.05％、Cu≤0.20％、Ni≤0.20％，且余量为Fe和杂质。该化学组成进一步满足下述关系式。〔34≤2.7+29.5×C+2.9×Si+6.9×Mn+10.8×Cr+30.3×Mo+44.3×V≤43〕且〔0.76×exp(0.05×C)×exp(1.35×Si)×exp(0.38×Mn)×exp(0.77×Cr)×exp(3.0×Mo)×exp(4.6×V)≤25〕。专利文献2中记载了如下内容：该车辆用钢通过满足上述化学组成和上述式，使得耐磨性、耐滚动疲劳特性、抗火花性优异。专利文献3中公开的车轮用钢以质量％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、V：0.02～0.12％，由式(1)定义的Fn1为32～43且式(2)所示的Fn2为25以下，余量为Fe和杂质。在此，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)。专利文献3中记载了如下内容：该车轮用钢通过具有上述化学组成，且Fn1和Fn2满足上述范围，使得耐磨性、耐滚动疲劳特性、抗火花性优异。专利文献4中公开的铁路车辆用车轮为由含有下述化学成分的钢构成的一体型的铁路车辆用车轮：以质量％计含有C：0.85～1.20％、Si：0.10～2.00％、Mn：0.05～2.00％，根据需要而进一步含有规定量的Cr、Mo、V、Nb、B、Co、Cu、Ni、Ti、Mg、Ca、Al、Zr和N中的1种或2种以上，余量为Fe和其它不可避免的杂质；车轮的踏面和/或轮缘面的至少一部分为珠光体组织。专利文献4中记载了如下内容：铁路车辆用车轮的寿命取决于踏面和轮缘面的磨损量(专利文献4的第[0002]段)，进而，取决于在高速铁路中伴随刹车时的发热量增大而产生的踏面和轮缘面处的热龟裂。并且还记载了如下内容：铁路车辆用车轮通过具有上述构成，能够提供踏面和轮缘面的耐磨性和抑制热龟裂。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-202937号公报专利文献2：日本特开2012-107295号公报专利文献3：日本特开2013-231212号公报专利文献4：日本特开2004-315928号公报非专利文献非专利文献1：NutalNetal.，“IMAGEANALYSISOFPEARLITESPHEROIDIZATIONBASEDONTHEMORPHOLOGICALCHARACTERIZATIONOFCEMENTITEPARTICLES”，ImagaAnalStereol2010；29：91-98
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1中提出的铁路车轮为了在具有适度的淬透性的同时具有可得到珠光体组织的性质，将Cr含量控制得较低，且含有适量的Si。然而，专利文献1记载的铁路车轮的C含量为0.4～0.75％，该车轮由所谓的亚共析钢形成。因此，耐磨性的提高是有限的。专利文献2和专利文献3中提出的车轮用钢通过在C含量为0.65～0.84％的钢中含有V来强化珠光体组织，提高耐磨性。然而，专利文献2和3中提出的车轮用钢也由所谓的亚共析钢形成。因此，仅凭借含有V，耐磨性的提高是有限的。另一方面，专利文献4中提出的铁路车辆用车轮通过使用提高了C含量的过共析钢来提高耐磨性。另一方面，铁路车轮的制造方法的一个例子如下。对钢片进行热加工而成形铁路车轮形状的中间品。对所成形的中间品实施热处理(踏面淬火)。在踏面淬火中，将中间品加热后对中间品的踏面和轮缘部进行急冷。由此，在踏面的表层部分的基体组织中生成耐磨性高的微细珠光体。然而，在踏面淬火后的踏面的表层部分，会在微细珠光体的上层形成由马氏体形成(或由马氏体和贝氏体形成)的淬火层。在铁路车轮的使用中，淬火层容易磨损。因此，踏面淬火后，会通过切削加工去除在踏面的最表层形成的淬火层，使微细珠光体在踏面露出。通过以上工序来制造铁路车轮。如上所述，由过共析钢形成的铁路车辆用车轮的耐磨性优异。然而，判明在使用过共析钢按上述制造方法制造铁路车轮的情况下，与亚共析钢不同，容易在铁路车轮内、例如铁路车轮的板部和/或轮毂部生成先共析渗碳体。先共析渗碳体会降低钢的韧性。尤其是，与轮毂部和轮辋部相比，板部的厚度薄。因此，由先共析渗碳体导致的韧性降低有可能导致板部、尤其是车轮的裂纹损伤。本专利技术的目的在于提供即使C含量高达0.80％以上也具有优异韧性的铁路车轮。用于解决问题的方案基于本专利技术的铁路车轮具备：轮辋部；轮毂部；以及板部，其配置在前述轮辋部与前述轮毂部之间，且连接前述轮辋部和前述轮毂部，前述铁路车轮的化学组成以质量％计为：C：0.80～1.60％、Si：1.00％以下、Mn：0.10～1.25％、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Al：0.010～0.650％、N：0.0030～0.0200％、Cr：0～0.60％、V：0～0.12％、且余量为Fe和杂质，在前述铁路车轮的前述板部的微观组织中，珠光体的面积率为85.0％以上，先共析渗碳体的面积率为0.90～15.00％，且由式(1)定义的前述先共析渗碳体的宽度W的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路车轮，其具备：/n轮辋部；/n轮毂部；以及/n板部，其配置在所述轮辋部与所述轮毂部之间，且连接所述轮辋部和所述轮毂部，/n所述铁路车轮的化学组成以质量％计为：/nC：0.80～1.60％、/nSi：1.00％以下、/nMn：0.10～1.25％、/nP：0.050％以下、/nS：0.030％以下、/nAl：0.010～0.650％、/nN：0.0030～0.0200％、/nCr：0～0.60％、/nV：0～0.12％、且/n余量为Fe和杂质，/n在所述铁路车轮的所述板部的微观组织中，珠光体的面积率为85.0％以上，先共析渗碳体的面积率为0.90～15.00％，且由式(1)定义的所述先共析渗碳体的宽度W的平均值为0.95μm以下，/nW＝1/2×(P/2-((P/2)

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 JP 2018-183041;20190717 JP 2019-1323031.一种铁路车轮，其具备：
轮辋部；
轮毂部；以及
板部，其配置在所述轮辋部与所述轮毂部之间，且连接所述轮辋部和所述轮毂部，
所述铁路车轮的化学组成以质量％计为：
C：0.80～1.60％、
Si：1.00％以下、
Mn：0.10～1.25％、
P：0.050％以下、
S：0.030％以下、
Al：0.010～0.650％、
N：0.0030～0.0200％、
Cr：0～0.60％、
V：0～0.12％、且
余量为Fe和杂质，
在所述铁路车轮的所述板部的微观组织中，珠光体的面积率为85.0％以上，先共析渗碳体的面积率为0.90～15.00％，且由式(1)定义的所述先共析渗碳体的宽度W的平均值为0.95μm以下，
W＝1/2×(P/2-((P/2)2-4A)1/2)(1)
在此，式(1)中的A为所述先共析渗碳体的面积(μm2)，P为所述先共析渗碳体的外周长(μm)。


2.根据权利要求1所述的铁路车轮，其中，进一步地，
在所述铁路车轮的所述轮毂部的微观组织中，珠光体的面积率为85.0％以上，所述先共析渗碳体的面积率为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：前岛健人，久保田学，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP