[发明专利]铁道用车轴

说明书

提供具有优异疲劳极限和疲劳缺口系数的铁道用车轴，具有如下组成：以质量％计含有C：0.20～0.35％、Si：0.20～0.65％、Mn：0.40～1.20％、P：0.020％以下、S：0.020％以下、Cu：0～0.30％、Ni：0～0.30％、Cr：0～0.30％、Mo：0～0.08％、Al：0～0.100％、N：0.0200％以下、V：0～0.060％、以及Ti：0～0.020％、余量由Fe和杂质组成，满足式(1)和式(2)。0.58≤C+Si/8+Mn/5+Cu/10+Cr/4+V≤0.67(1)Si+0.9Cr≥0.50(2)，式(1)和式(2)中各元素符号代入对应元素含量(质量％)。

本申请是申请日为2015年2月25日、申请号为201580010223.9、发明名称为“铁道用车轴”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及铁道用车轴。

背景技术

铁道用车轴支撑着车辆的重量。进而，铁道用车轴在车辆每次通过(曲线通过)曲线状的轨道时，承受着由车轮与轨道的接触而产生的水平方向的力。即，车轮每转一次，铁道用车轴会反复承受旋转弯曲的应力。而且，曲线通过时，其弯曲应力的振幅变大。

对于这种铁道用车轴，要求有高的疲劳极限。特别是，车轴需要在其结构上设计与车轮、齿轮、轴承的配合部。已知：配合部受到由微到疲劳导致的损伤。另外，非配合部中不仅有由通常的疲劳导致的损伤，还有由飞石、腐蚀而产生伤痕、凹坑、以及由此导致疲劳极限降低的担心。

日本特开平6-33219号公报(专利文献1)、日本特开平10-8204号公报(专利文献2)、日本特开平10-8202号公报(专利文献3)、日本特开平11-279696号公报(专利文献4)、日本特开2001-206002号公报(专利文献5)、日本特开2000-73140号公报(专利文献6)中提出了疲劳极限优异的铁道用车轴。

专利文献1公开了如下内容。该文献的铁道用车轴进行了离子氮化处理。其结果，车轴中，与车轮的配合部具有：由10～20μm的Fe₄N(γ)相形成的表面化合物层；和其正下方的最高硬度以Hv计为280以上的扩散层。由此，专利文献1中记载了能够获得疲劳极限高的车轴。

专利文献2和专利文献3公开了如下内容。这些文献中公开的铁道用车轴以质量％计含有：C：0.3～0.48％、Si：0.05～1％、Mn：0.5～2％、Cr：0.5～1.5％、Mo：0.15～0.3％、Ni：0～2.4％。该车轴中，在配合车轮的表面部，维氏硬度为400以上的有效硬化层深度在1～4.5mm的范围内，其内部存在马氏体或贝氏体的区域。专利文献2和3中记载了上述铁道用车轴具有高的疲劳极限。

专利文献4公开了如下内容。该文献中公开的铁道用车轴以质量％计含有：C：0.3～0.48％、Si：0.05～1％、Mn：0.5～2％、Cr：0.5～1.5％、Mo：0.15～0.3％、以及Ni：0～2.4％。该车轴的配合部具有维氏硬度为400以上的硬化层，其内部具有回火马氏体或贝氏体的区域。该车轴中，硬化层的深度为5.0mm以上，且为配合部直径的10％以下。专利文献4中记载了上述铁道用车轴具有高微到疲劳极限。

专利文献5公开了如下内容。该文献中公开的铁道用车轴以质量％计含有：C：0.30～0.48％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.5～2.0％、Cr：0.5～1.5％、Mo：0.15～0.30％、Ni：0～2.4％。上述车轴的0.2％耐力为700～1200MPa。进而，上述车轴的配合部与圆角部两者的表层部具有通过按压加工或喷丸硬化处理而形成的硬化层。专利文献5中记载了上述铁道用车轴具有高微到疲劳极限。