一种车轮用钢，其具有下述化学组成：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%，[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]，剩余部分由Fe和杂质组成，P≤0.05%、Cu≤0.20%、Ni≤0.20%。该车轮用钢，其耐磨耗性、耐转动疲劳性和耐散裂性的平衡优异，能够使车轮具备长的寿命。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及车轮用钢，具体而言，涉及耐磨耗性、耐转动疲劳性和耐散裂性优异的作为铁路用高硬度车轮的原材料合适的车轮用钢。散裂指的是，由于紧急制动等而车轮的被加热骤冷的部分相变为被称为白色层的脆的马氏体、以该白色层作为起点进行龟裂、脆性断裂而剥离的现象。有时也被称为“热龟裂
技术介绍
近年，随着世界性的行驶距离的增加和装载负荷的增加，寻求具有比以往更长的寿命的铁路用车轮(以下也称为“车轮”)。车轮的损伤原因主要存在(i)磨耗、(ii)转动疲劳和(iii)散裂这三种现象，特别是近年由于行驶距离的增加伴随的磨耗以及装载负荷的增加伴随的转动疲劳而损伤的车轮增加。转动疲劳有时被称为“剥落(shelling)”。由散裂形成的龟裂有时也被称为“剥落”，但是本说明书中，将由于白色层的形成所导致的龟裂的产生定义为“散裂”。经验上已知耐磨耗性及耐转动疲劳性与耐散裂性为相反的性质。急需开发耐磨耗性、耐转动疲劳性和耐散裂性的平衡优异、可以对车轮赋予长寿命的车轮用钢。例如专利文献I 7中公开了关于车轮的技术。专利文献I中公开了含有V的“高韧性铁路车轮用钢”。专利文献2中公开了耐磨耗性、耐裂纹损伤性和耐热龟裂性优异的“用于铁路车辆的车轮定位的轮辋或一体车轮”。专利文献3中公开了通过降低C的含量，并且踏面部形成贝氏体组织、回火马氏体组织、或贝氏体与回火马氏体的混合组织，从而兼具了耐剥落性和作为耐热龟裂性的耐扁疤剥离性的“铁路车辆用车轮”。专利文献4中公开了将C含量提高到0.85 1.20%的“耐磨耗性和耐热龟裂性优异的高碳铁路车辆用车轮”。专利文献5中公开了 “耐磨耗性和耐热龟裂性优异的铁路车辆用车轮”及其制造方法，该车轮的特征在于，其为由下述化学组成的钢构成的一体型的铁路车辆用车轮:含有C:0.4 0.75%、S1:0.4 0.95%、Mn:0.6 1.2%、Cr:0 不足 0.2%、P:0.03% 以下及 S:0.03%以下，剩余部分为Fe和杂质，从车轮踏面的表面直至至少深度50mm为止的区域由珠光体组织形成。专利文献6和专利文献7中分别公开了通过含有0.01 0.12%和0.009 0.013%的Nb而高强度化、耐转动疲劳性和耐散裂性得到提高的“铁路车轮用钢”。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭50-104717号公报专利文献2:日本特开2001-158940号公报专利文献3:日本特开2005-350769号公报专利文献4:日本特开2004-315928号公报专利文献5:日本特开平9-202937号公报专利文献6:美国专利第7559999号公报专利文献7:美国专利第7591909号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献I中公开的钢，由于C的含量低、为0.50 0.60%,因此硬度低。因此，该钢不具有充分的耐转动疲劳性，不能应对近年的装载负荷的增加。专利文献2中公开的钢，由于C的含量低、为0.45 0.55%，因此硬度低。因此，该钢也不具有充分的耐转动疲劳性，不能应对近年的装载负荷的增加。专利文献3中公开的车轮，其踏面部由贝氏体组织、回火马氏体组织、或贝氏体和回火马氏体的混合组织形成。因此，尽管强度高，但是与踏面部由珠光体组织形成的情况相比耐磨耗性低，难以得到通用货车用车轮材料以上的耐磨耗性。即，与加工硬化特性优异、进而随着磨耗的进行表现出其薄层以平行于表面的方式再排列的特性的珠光体组织相比，对于贝氏体组织和回火马氏体组织而言，磨耗量增多(例如参照山本定弘:“組織制御1二 J:石鋼O耐摩耗性向上技術-溶接性&備λ &耐摩耗鋼A組織制御技術(《通过控制组织来提高钢的耐磨耗性的技术-具备焊接性的耐磨耗钢的组织控制技术_》)、第161.162次西山纪念技术讲座、平成8年、日本钢铁协会编、p.221)。专利文献4中公开的车轮的原材料钢，难以适用于通过被称为“踏面淬火法”的车轮独特的处理制造的车轮。作为车轮的一例，附图说明图1表示“一体车轮”的示意图。车轮的情况下，对整体进行加热后，为了对轮辋部赋予压缩残余应力，实施从车轮的外周冷却轮辋部的热处理。该冷却处理在轮辋部附近骤冷，但是轮毂部的冷却速度慢。因此，利用踏面淬火法对该文献中记载的车轮的原材料钢进行热处理时，在轮毂部的奥氏体晶界有可能析出过共析渗碳体。过共析渗碳体发挥与粗大夹杂物相同的作用，而使韧性和疲劳寿命极度降低(例如参照村上敬宜:“微小欠陥i介在物O影響”(微小缺陷和夹杂物的影响)(2004)、P.182[养贤堂])。专利文献5中公开的车轮，其硬度有可能不充分。因此，未必可以应对近年的装载负荷的增加。专利文献6中公开的铁路车轮用钢中含有0.20 0.30%的大量的Mo。因此，容易产生贝氏体组织或伪珠光体组织这种耐磨耗性低的组织，难以得到良好的耐磨耗性。而且，上述钢中必须含有0.01 0.12%的Nb。在含有Nb的钢中有可能形成粗大的夹杂物，其与上述过共析渗碳体同样地使韧性和疲劳寿命极度降低。专利文献7中公开的铁路车轮用钢也必须含有0.009 0.013%的Nb。如上所述，在含有Nb的钢中有可能形成粗大的夹杂物，其与过共析渗碳体同样地使韧性和疲劳寿命极度降低。本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供耐磨耗性、耐转动疲劳性和耐散裂性的平衡优异，能够使车轮具备长寿命的车轮用钢。用于解决问题的方案本专利技术人等对耐磨耗性、耐转动疲劳性和耐散裂性进行了各种研究，结果判明下述(a) (C)的事项。(a)对于耐磨耗性而言，使钢材的组织形成珠光体组织，并且硬度越高则耐磨耗性越闻。(b)对于耐转动疲劳性而言，不取决于组织，硬度越高则耐转动疲劳性越高。(C)对于耐散裂性而言，淬火性越低则耐散裂性越高。由此，本专利技术人等得到下述结论:为了解决前述问题，开发通过踏面淬火得到珠光体组织，而且硬度高、淬火性低的钢即可。以下通过本专利技术人等研究的内容的一例进行具体说明。本专利技术人等通过热处理条件与实际车轮的踏面淬火类似的末端淬火试验(以下称为“末端淬透性试验”)，评价各元素对硬度和淬火性的影响。首先以实验室规模利用真空熔化炉将具有表I所示化学组成的钢I 24熔化而制作钢徒。接着，对于各钢，通过热锻由钢锭制作直径35mm的圆棒、直径160mm的圆棒和直径70mm的圆棒。进而，对于钢1，为了制作后述的转动疲劳试验的“钢轨试验片”，也制作直径220mm的圆棒。需要说明的是，表I中的钢I相当于美国铁路协会(AAR、Association ofAmerican Railroads)的 M-107/M-207 标准中的 “Class C” 的铁路车轮用钢。表本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.18 JP 2010-2574401.一种车轮用钢，其特征在于，其具有下述化学组成:按质量％计含有c:0.65 0.84%,Si:0.02 1.00%、Μη:0.50 1.90%,Cr:0.02 0.50%,V:0.02 0.20% 和 S:0.04%以下，并且下述式(I)所示的Fnl为34 43、且式⑵所示的Fn2为25以下，剩余部分由Fe和杂质组成，杂质中的P、Cu和Ni分别为P:0.05%以下、Cu:0.20%以下和N1:0.20%以下，Fnl=2.7 + 29.5XC + 2.9XSi + 6.9X...
【专利技术属性】
技术研发人员：山本雄一郎，竹下幸辉，加藤孝宪，桐山健太郎，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：
国别省市：
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