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公開番号2025083859
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2023197497
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】優れた耐摩耗性が得られ、さらに焼入れ層を抑制でき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:0.05～0.80%、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(1)を満たす。
Sn/Mn≧2.0 (1)
【選択図】図1
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：０．０５～０．８０％、
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（１）を満たす、
鉄道車輪。
Ｓｎ／Ｍｎ≧２．０（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。
続きを表示（約 1,300 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：０．０５～０．８０％、
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
Ｓｎ／Ｍｎ≧２．０（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。
【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。
【請求項７】
請求項１に記載の鉄道車輪であって、
式（２Ａ）を満たす、
鉄道車輪。
１１５．４×Ｓｎ＋１６５．４×Ｍｎ≧１００．０（２Ａ）
ここで、式（２Ａ）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。
【請求項８】
請求項２～請求項６のいずれか１項に記載の鉄道車輪であって、
式（２）を満たす、
鉄道車輪。
１１５．４×Ｓｎ＋８８６．９×Ｖ＋５０９．２×Ｍｏ＋１６５．４×Ｍｎ－１３２８０４０×Ｂ≧１００．０（２）
ここで、式（２）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。

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 1,400 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、鉄道車輪は、レールとの接触により摩耗する。最近、鉄道輸送の高効率化を目的として、鉄道車両への積載重量の増加、及び、鉄道車両の高速化が進められている。その結果、鉄道車輪の耐摩耗性の向上が求められている。
【０００３】
鉄道車輪の製造方法の一例は次のとおりである。鋼片を熱間加工して鉄道車輪形状の中間品を成形する。成形された中間品に対して、熱処理（踏面焼入れ）を実施する。踏面焼入れでは、中間品を加熱した後、中間品のリム部（リム部の特に踏面及びフランジ部）を急冷する。これにより、踏面の表層部分のマトリクス組織には、耐摩耗性が高い微細パーライトが生成する。
【０００４】
しかしながら、踏面焼入れ後の踏面の表層部分には、微細パーライトの上層に、焼入れ層が生成される。焼入れ層はマルテンサイトからなる硬質の層、又は、マルテンサイト及びベイナイトからなる硬質の層である。鉄道車輪の使用中において、焼入れ層は摩耗しやすい。そのため、踏面焼入れ後、踏面の最表層に生成された焼入れ層を切削加工で除去して、微細パーライトを踏面に露出させる。以上の工程により、鉄道車輪が製造される。
【０００５】
上記焼入れ層が深く生成されると、焼入れ層の切削加工において切削量が多くなり、歩留まりが悪くなる場合がある。さらに、切削加工の時間が増加する場合もある。したがって、焼入れ層の生成を抑制する技術が求められる。
【０００６】
鉄道車輪の耐摩耗性が得られ、焼入れ層の生成を抑制する技術が、特許文献１（国際公開第２０２１－１９３８０８号公報）に提案されている。
【０００７】
特許文献１に開示された鉄道車輪は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．８０～１．１５％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．１０～１．２０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．００５～０．１９０％、Ｎ：０．０２００％以下、Ｎｂ：０．００５～０．０５０％、Ｃｒ：０～０．２５％、Ｖ：０～０．１２％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなり、リム部のミクロ組織において、初析セメンタイト面積率が０．１～１．５％であり、パーライト面積率が９５．０％以上であり、式（１）（１００Ｎｂ／（Ｃ＋０．５Ｓｉ＋０．８Ｍｎ＋１５Ａｌ＋４０Ｃｒ＋１０Ｖ）≧０．０７０）を満たす。この鉄道車輪では、上記化学組成を満たし、さらに式（１）を満たすことにより、耐摩耗性が得られ、踏面焼入れ工程で生成する焼入れ層を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０２１－１９３８０８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】
【０００９】
特許文献１に開示される鉄道車輪は、耐摩耗性が得られ、さらに焼入れ層を抑制する。しかしながら、特許文献１と異なる手段により、耐摩耗性が得られ、さらに焼入れ層を抑制してもよい。
【００１０】
本開示の目的は、優れた耐摩耗性が得られ、さらに焼入れ層を抑制でき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】
（【００１１】以降は省略されています）

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