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公開番号2025083858
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2023197496
出願日2023-11-21
発明の名称鉄道車輪
出願人日本製鉄株式会社
代理人アセンド弁理士法人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250526BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】優れた耐転動疲労損傷特性が得られる鉄道車輪を提供する。
【解決手段】本開示の鉄道車輪は、リム部と、ボス部と、リム部とボス部との間に配置され、リム部とボス部とにつながる板部とを備え、鉄道車輪の化学組成は、質量%で、C:0.65～0.84%、Si:0.10～1.00%、Mn:0.05～1.20%、P:0.050%以下、S:0.040%以下、N:0.0200%以下、及び、Sn:0.50%超～1.50%、を含有し、残部はFe及び不純物からなり、リム部のミクロ組織において、パーライト面積率が95.0%以上であり、式(1A)を満たす。
115.4×Sn+165.4×Mn≧100.0 (1A)
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
鉄道車輪であって、
リム部と、
ボス部と、
前記リム部と前記ボス部との間に配置され、前記リム部と前記ボス部とにつながる板部とを備え、
前記鉄道車輪の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．６５～０．８４％、
Ｓｉ：０．１０～１．００％、
Ｍｎ：０．０５～１．２０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０４０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び、
Ｓｎ：０．５０％超～１．５０％、を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記リム部のミクロ組織において、パーライト面積率が９５．０％以上であり、
式（１Ａ）を満たす、
鉄道車輪。
１１５．４×Ｓｎ＋１６５．４×Ｍｎ≧１００．０（１Ａ）
ここで、式（１Ａ）中の各元素記号には、前記化学組成中の対応する元素の質量％での含有量が代入される。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
鉄道車輪であって、
リム部と、
ボス部と、
前記リム部と前記ボス部との間に配置され、前記リム部と前記ボス部とにつながる板部とを備え、
前記鉄道車輪の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．６５～０．８４％、
Ｓｉ：０．１０～１．００％、
Ｍｎ：０．０５～１．２０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０４０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び、
Ｓｎ：０．５０％超～１．５０％、を含有し、
さらに、第１群～第４群からなる群から選択される１種以上を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
前記リム部のミクロ組織において、パーライト面積率が９５．０％以上であり、
式（１）を満たす、
鉄道車輪。
［第１群］
Ｃｕ：０．２０％以下、
Ｎｉ：０．２０％以下、
Ｍｏ：０．２０％以下、及び、
Ｃｒ：０．５０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第２群］
Ａｌ：０．０５０％以下、及び、
Ｎｂ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第３群］
Ｖ：０．１０％以下、及び、
Ｔｉ：０．０３０％以下、からなる群から選択される１種以上
［第４群］
Ｂ：０．００５０％以下
１１５．４×Ｓｎ＋８８６．９×Ｖ＋５０９．２×Ｍｏ＋１６５．４×Ｍｎ－１３２８０４０×Ｂ≧１００．０（１）
ここで、式（１）中の各元素記号には、前記化学組成中の対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
【請求項３】
請求項２に記載の鉄道車輪であって、
前記化学組成は、前記第１群を含有する、
鉄道車輪。
【請求項４】
請求項２に記載の鉄道車輪であって、
前記化学組成は、前記第２群を含有する、
鉄道車輪。
【請求項５】
請求項２に記載の鉄道車輪であって、
前記化学組成は、前記第３群を含有する、
鉄道車輪。
【請求項６】
請求項２に記載の鉄道車輪であって、
前記化学組成は、前記第４群を含有する、
鉄道車輪。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉄道車輪に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、線路を構成するレール上を走行する。鉄道車両は、複数の鉄道車輪を備える。鉄道車輪は、鉄道車両を支持し、レールと接触して、レール上を回転しながら移動する。そのため、鉄道車輪には、転がり接触による繰返し応力が負荷される。
【０００３】
繰返し応力の負荷によって鉄道車輪の踏面に転動疲労き裂が発生する場合がある。転動疲労き裂が進展すれば、踏面の一部が剥離するシェリングと呼ばれる損傷が発生する場合がある。シェリングが生じた鉄道車輪により鉄道車両がレール上を走行すれば、レールに対して衝撃荷重が負荷される。そのため、この衝撃荷重により、レールに損傷が発生する場合がある。シェリングが生じた鉄道車輪は、鉄道車両の乗り心地や騒音に影響する。したがって、鉄道車輪には転動疲労き裂を抑制することが求められる。以降の説明では、転動疲労き裂を抑制する特性を、「耐転動疲労損傷特性」という。
【０００４】
鉄道車輪の耐転動疲労損傷特性を高める技術が特許文献１（特開２００５－３５０７６９号公報）、及び、特許文献２（国際公開第２０１５／１９００８８号公報）に提案されている。
【０００５】
特許文献１に開示された鉄道車輪は、踏面部が、Ｃ：０．３５～０．５５質量％の、ビッカース硬さ３６０以上のベイナイト組織、焼もどしマルテンサイト組織、あるいは、ベイナイトと焼もどしマルテンサイトとの混合組織のいずれかからなる。この鉄道車輪では、踏面のミクロ組織をマルテンサイト組織、又は、マルテンサイトとベイナイトとの混合組織とすることにより、耐転動疲労損傷特性を高めている。
【０００６】
特許文献２に開示された鉄道車輪は、質量％で、Ｃ：０．６５～０．８４％、Ｓｉ：０．１～１．５％、Ｍｎ：０．０５～１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．００１～０．０８％、及び、Ｃｒ：０．０５～１．５％を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である。この鉄道車輪では、少なくとも踏面より深さ１５ｍｍ内部までの領域におけるミクロ組織がパーライト組織であり、少なくともパーライト組織のラメラ間隔が１５０ｎｍ以下である。この鉄道車輪では、ミクロ組織をパーライトとし、さらにパーライトラメラ間隔を小さくすることにより、耐転動疲労損傷特性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００５－３５０７６９号公報
国際公開第２０１５／１９００８８号公報
特許第７２３９０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に開示される鉄道車輪は、耐転動疲労損傷特性が得られる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２と異なる手段により、耐転動疲労損傷特性が得られてもよい。
【０００９】
本開示の目的は、優れた耐転動疲労損傷特性が得られる鉄道車輪を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示による鉄道車輪は、
リム部と、
ボス部と、
リム部とボス部との間に配置され、リム部とボス部とにつながる板部とを備え、
鉄道車輪の化学組成は、質量％で、
Ｃ：０．６５～０．８４％、
Ｓｉ：０．１０～１．００％、
Ｍｎ：０．０５～１．２０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０４０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び、
Ｓｎ：０．５０％超～１．５０％、を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
リム部のミクロ組織において、パーライト面積率が９５．０％以上であり、
式（１Ａ）を満たす。
１１５．４×Ｓｎ＋１６５．４×Ｍｎ≧１００．０（１Ａ）
ここで、式（１Ａ）中の各元素記号には、化学組成中の対応する元素の質量％での含有量が代入される。
（【００１１】以降は省略されています）

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