[发明专利]车轮用钢

说明书

技术领域

本发明涉及车轮用钢，详细而言，涉及适宜作为耐磨耗性、耐滚动疲劳性以及耐剥落性优异的铁道用高硬度车轮的原材料的车轮用钢。

所谓剥落，是指由于紧急制动等导致车轮被加热骤冷的部分相变为称作白色层的脆马氏体，并以该白色层为起点发展裂纹、脆性破坏，从而剥离的现象。有时也称为“热裂纹”。

背景技术

近年来，伴随世界性的移动距离的增加以及载重荷重的增加，与以往相比增加谋求具有长寿命的铁道用车轮(以下也称为“车轮”)。

车轮的损伤要素主要有：(i)磨耗、(ii)滚动疲劳以及(iii)剥落这三个现象，特别是近年来，伴随移动距离的增加的磨耗以及伴随载重荷重的增加的滚动疲劳而导致损伤的车轮正在增加。滚动疲劳有时称为“剥离(shelling)”。由剥落形成的裂纹有时也称为“剥离”，本说明书中，将由白色层的形成引起的裂纹的产生定义为“剥落”。

伴随制动时车轮温度上升所产生的高温滚动疲劳(Thermal mechanical shelling，以下称为“TMS”)初步认为是车轮损伤的原因。与之相伴，谋求确保高温强度的车轮。例如在AAR(Association of American Railroads)的Class-D规格中，规定538℃(1000°F)下的屈服强度YS为345MPa以上。

最近为了抑制车轮踏面的裂纹产生，谋求确保最低限的延展性，在各国存在各种规定。例如，俄罗斯GOST10791Grade3规格中为8％以上、中国TB/T2708CL60规格中为10％以上、欧州EN13262ER9规格中为12％以上、AAR的Class-D规格中伸长率El为14％以上等。

经验上已知耐磨耗性以及耐滚动疲劳性与耐剥落性为相反的性质。当务之急是开发出耐磨耗性、耐滚动疲劳性以及耐剥落性的平衡优异且进一步兼具高温强度与高延展性的、能够赋予车轮长寿命的车轮用钢。

例如，专利文献1～11中公开了关于车轮的技术。

专利文献1中公开了添加V的“高韧性铁道车轮用钢”。

专利文献2中公开了耐磨耗性、耐裂损性以及耐热裂纹性优异的“用于铁道车辆的轮组的轮圈(rim)或一体车轮”。

专利文献3中公开了降低C的含量且踏面部制成贝氏体组织、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耐剥离性与作为耐热裂纹性的耐平坦剥离性的“铁道车辆用车轮”。

专利文献4中公开了将C的含量提高至0.85～1.20％的“耐磨耗性以及耐热裂纹性优异的高碳铁道车辆用车轮”。

专利文献5中公开了一种“耐磨耗性以及耐热龟裂性优异的铁道车辆用车轮”及其制造方法，其特征在于，其为由含有C：0.4～0.75％、Si：0.4～0.95％、Mn：0.6～1.2％、Cr：0～不足0.2％、P：0.03％以下以及S：0.03％以下且余量包含Fe以及杂质的化学组成的钢而构成的一体型的铁道车辆用车轮，至少距车轮踏面的表面深度为50mm的区域包含珠光体组织。

专利文献6以及专利文献7中分别公开了通过含有0.01～0.12％以及0.009～0.013％的Nb从而高强度化且提高耐滚动疲劳性以及耐剥落性的“铁道车轮用钢”。

专利文献8中公开了含有V或Nb的车轮用钢。根据该发明，可以在非调质下确保耐滚动疲劳特性。

专利文献9中公开了使用利用Ti脱氧将珠光体颗粒微细化的钢的高强度导轨。根据该发明，可以提高延展性以及韧性。

专利文献10中公开了规定氧化铝簇(Alumina Cluster)的尺寸，从而提高耐滚动疲劳特性的材料。

专利文献11中公开了增加Si、Cr以及Mo量从而提高高温强度的、耐TMS性高的车轮用钢。

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

专利文献8：日本特开昭57-143469号公报

专利文献9：日本特开平6-279927号公报

专利文献10：日本特开平6-279918号公报

专利文献11：美国专利第6783610号公报