铁道用车轮
阅读：284发布：2020-05-13
专利汇可以提供铁道用车轮专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种耐 腐蚀 疲劳特性优异的 铁 道用 车轮 。本实施方式的铁道用车轮具有下述化学组成：以 质量 ％计，含有C：0.65～0.80％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～1.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：0.05～0.20％、Sn：0.005～0.50％、Al：0.010～0.050％、N：0.0020～0.015％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、Mo：0～0.20％、V：0～0.20％、Nb：0～0.030％、以及Ti：0～0.030％，余量由Fe和杂质组成。板部的基质组织由珠光体形成。，下面是铁道用车轮专利的具体信息内容。
1.一种铁道用车轮，其具有下述化学组成：
以质量％计，含有
C：0.65～0.80％、
Si：0.10～1.0％、
Mn：0.10～1.0％、
P：0.030％以下、
S：0.030％以下、
Cr：0.05～0.20％、
Sn：0.005～0.50％、
Al：0.010～0.050％、
N：0.0020～0.015％、
Cu：0～0.20％、
Ni：0～0.20％、
Mo：0～0.20％、
V：0～0.20％、
Nb：0～0.030％、以及
Ti：0～0.030％，
余量由Fe和杂质组成，
板部的基质组织由珠光体形成。
2.根据权利要求1所述的铁道用车轮，其含有选自由Cu：0.02～0.20％、和
Ni：0.02～0.20％组成的组中的1种以上。
3.根据权利要求1或2所述的铁道用车轮，其含有选自由Mo：0.005～0.20％、
V：0.005～0.20％、
Nb：0.010～0.030％、以及
Ti：0.010～0.030％组成的组中的1种或者2种以上。
铁道用车轮
技术领域
[0001] 本发明涉及一种车轮，更具体地涉及一种用于铁道车辆的铁道用车轮。
背景技术
[0002] 为了提高铁道运输的效率，一直以来在推进增加铁道车辆的装载重量和铁道车辆的高速化。结果，研究了由与轨道滚动接触导致的疲劳损伤的降低、耐磨耗性。
[0004] 专利文献1公开的车轮用钢以质量％计含有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％、以及S：0.04％以下，其中，式(1)所示的Fn1为34～43，并且式(2)所示的Fn2为25以下，余量由Fe和杂质组成。这里，式(1)为Fn1＝2.7+29.5C+2.9Si+6.9Mn+10.8Cr+30.3Mo+44.3V，式(2)为Fn2＝0.76×exp(0.05C)×exp(1.35Si)×exp(0.38Mn)×exp(0.77Cr)×exp(3.0Mo)×exp(4.6V)。
[0005] 专利文献2公开的铁道车辆用车轮以质量％计含有C：0.65～0.84％、Si：0.4～1.0％、Mn：0.50～1.40％、Cr：0.02～0.13％、S：0.04％以下、以及V：0.02～0.12％，其中，式(1)所示的Fn1为32～43，并且式(2)所示的Fn2为25，余量由Fe和杂质组成。这里，式(1)为Fn1＝2.7+29.5C+2.9Si+6.9Mn+10.8Cr+30.3Mo+44.3V，式(2)为Fn2＝exp(0.76)×exp(0.05C)×exp(1.35Si)×exp(0.38Mn)×exp(0.77Cr)×exp(3.0Mo)×exp(4.6V)。
[0006] 上述专利文献1和专利文献2中记载了，通过满足式(1)，铁道用车轮的耐磨耗性提高。
[0007] 但是，在铁道运输中，安装在铁道车辆上的车轮暴露于极其严重的腐蚀环境时，预测会发生腐蚀与疲劳相复合的腐蚀疲劳。腐蚀疲劳是指，在腐蚀环境中反复承受应力而产生的疲劳现象。具体地，铁道用车轮的板部暴露于腐蚀环境中时，会形成腐蚀坑，预测会发生以该腐蚀坑为产生裂纹的起点的疲劳现象。因此，用于铁道车辆的车轮也需要耐腐蚀疲劳特性。
[0008] 国际公开第2012/056785号(专利文献3)、国际公开第2013/111407号(专利文献4)和日本特开2008-274367号公报(专利文献5)中提出了提高钢的耐腐蚀性的技术。
[0009] 专利文献3公开的用于表面硬化的机械结构用钢以质量％计含有C：0.30～0.60％、Si：0.02～2.0％、Mn：0.35～1.5％、Al：0.001～0.5％、Cr：0.05～2.0％、Sn：0.001～1.0％、S：0.0001～0.021％、N：0.0030～0.0055％、Ni：0.01～2.0％、Cu：0.01～2.0％、P：
0.030％以下、以及O：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质组成，并且满足式(1)～式(3)。这里，式(1)为-0.19≤0.12×Sn+Cu-0.1×Ni≤0.15，式(2)为60≤Mn/S≤300，式(3)为Sn≥0.2×Cr。
0.030％以下、以及O：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质组成，并且满足式(1)～式(3)。这里，式(1)为-0.19≤0.12×Sn+Cu-0.1×Ni≤0.15，式(2)为60≤Mn/S≤300，式(3)为Sn≥0.2×Cr。
[0010] 专利文献4公开的表面硬化钢具有如下成分组成：以质量％计，含有C：0.05～0.45％、Si：0.01～1.0％、Mn：大于0％且为2.0％以下、Al：0.001～0.06％、N：0.002～
0.03％、S：大于0％且为0.1％以下、P：大于0％且为0.05％以下，还含有Mo、V、Nb、Cu、Ni、Cr以及Sn中的至少1种以上，和余量：Fe以及不可避免的杂质，并且满足式(1)～式(3)。这里，式(1)为Re＝(Ae/Ao)×100≤30％，式(2)为(Cmin、1/Co)≥0.95，式(3)为(Cmin、2/Co)≥
0.95。该表面硬化钢的宏观组织中，横截面包括等轴晶体区域和围绕该等轴晶体区域配置的柱状晶体区域。
0.03％、S：大于0％且为0.1％以下、P：大于0％且为0.05％以下，还含有Mo、V、Nb、Cu、Ni、Cr以及Sn中的至少1种以上，和余量：Fe以及不可避免的杂质，并且满足式(1)～式(3)。这里，式(1)为Re＝(Ae/Ao)×100≤30％，式(2)为(Cmin、1/Co)≥0.95，式(3)为(Cmin、2/Co)≥
0.95。该表面硬化钢的宏观组织中，横截面包括等轴晶体区域和围绕该等轴晶体区域配置的柱状晶体区域。
[0011] 专利文献5公开的螺栓用钢以质量％计含有C：0.15～0.6％、Si：0.05～0.5％、Mn和Cr：共计0.5～3.5％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cu：小于0.3％、Ni：小于1％、O：0.01％以下、以及Sn：0.05～0.50％，余量由Fe和杂质组成。进一步具有Cu/Sn比为1以下的组成。
[0012] 现有技术文献
[0013] 专利文献
[0014] 专利文献1：日本特开2012-107295号公报
[0015] 专利文献2：日本特开2013-231212号公报
[0016] 专利文献3：国际公开第2012/056785号
[0017] 专利文献4：国际公开第2013/111407号
[0018] 专利文献5：日本特开2008-274367号公报
发明内容
[0019] 发明要解决的问题
[0020] 上述专利文献3～专利文献5中记载了，通过含有Sn，钢的耐腐蚀性提高。但是，专利文献3～5中没有任何关于铁道用车轮和铁道用车轮的耐腐蚀疲劳特性的研究。因此，将专利文献3～专利文献5的技术用于铁道用车轮时，有强度不足，不能获得充分的腐蚀疲劳特性的情况。
[0021] 本发明的目的在于提供一种耐腐蚀疲劳特性优异的铁道用车轮。
[0022] 用于解决问题的方案
[0023] 本实施方式的铁道用车轮具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.65～0.80％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～1.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：0.05～0.20％、Sn：0.005～0.50％、Al：0.010～0.050％、N：0.0020～0.015％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、Mo：0～0.20％、V：0～0.20％、Nb：0～0.030％、以及Ti：0～0.030％，余量由Fe和杂质组成。
该铁道用车轮的板部的基质组织由珠光体形成。
该铁道用车轮的板部的基质组织由珠光体形成。
[0024] 发明的效果
[0026] 图1为示出Sn含量与腐蚀疲劳强度的关系的图。
[0027] 图2为铁道用车轮的主视图。
[0028] 图3为示出铁道用车轮的侧面的一部分的图。
[0029] 图4为腐蚀疲劳强度评价中使用的小野式旋转弯曲腐蚀疲劳试验片的主视图。
具体实施方式
[0030] 本发明人使用具有各种化学组成和显微组织的铁道用车轮，对铁道用车轮的耐腐蚀疲劳特性进行了调查和研究，并获得了如下见解。
[0031] 涂装前的半成品状态的铁道用车轮通过船舶进行海上运输时，铁道用车轮会暴露在水分(结露)、海水和飞来盐分中。此时，可能会在铁道用车轮上生成腐蚀坑。另外，铁道用车轮在涂装后使用。然后，在铁道用车轮的使用过程中，铁道用车轮的板部的涂装由于老化、与异物(石头等)的碰撞导致损耗、剥离，坯料的钢露出，被暴露在大气环境时(也包括存在飞来盐分的情况)，可能会在铁道用车轮上生成腐蚀坑。由于在这种情况下产生的腐蚀坑，耐腐蚀疲劳性可能会降低。
[0032] 为了防止这种铁道用车轮的腐蚀疲劳，提高钢在大气中、飞来盐分中的耐腐蚀性，抑制会成为发生疲劳裂纹的起点的深腐蚀坑的生成即可。为了提高钢的耐腐蚀性，含有大量的Cr和Ni以使其成为不锈钢是有效的。但是，含有Cr和Ni时，原料成本变高。进一步，制造性和强度降低。Cr在用于铁道用车轮的高碳钢中还会形成碳化物。因此，难以确保有助于耐腐蚀性的固溶Cr量。因此，含有大量Cr和Ni的钢不适用于铁道用车轮的用途。
[0033] 如上所述，为了提高耐腐蚀疲劳特性，重要的是抑制在铁道用车轮的板部生成深腐蚀坑。如果在铁道用车轮中含有Sn，则可以抑制盐水环境下的腐蚀和腐蚀坑的产生。其结果是能够提高钢的耐腐蚀疲劳特性。
[0034] 图1是示出Sn含量与腐蚀疲劳强度的关系的图。图1是通过后述实施例得到的。
[0035] 参照图1，如果含有Sn，则铁道用车轮的腐蚀疲劳强度显着提高。若Sn含量为0.005％以上，则腐蚀疲劳强度为400MPa以上，能够获得具有优异的耐腐蚀疲劳特性的铁道用车轮。
[0036] [关于基质组织]
[0037] 若铁道用车轮的板部的基质组织为珠光体，则能够获得韧性延性优异的铁道用车轮。Sn集中在奥氏体晶界。由马氏体和贝氏体等非珠光体组织形成的钢中，存在原奥氏体晶界。因此，容易沿着Sn集中的原奥氏体晶界发生破裂。结果导致钢的韧性延性降低。钢的基质组织为珠光体时，不存在原奥氏体晶界。因此，即使Sn集中在冷却前的原奥氏体晶界，由于冷却后的组织(珠光体)中不存在原奥氏体晶界，因此不会发生沿晶界的破坏。因此，可以抑制钢的韧性和延性降低。
[0038] 基于以上见解完成的本实施方式的铁道用车轮具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.65～0.80％、Si：0.10～1.0％、Mn：0.10～1.0％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：0.05～0.20％、Sn：0.005～0.50％、Al：0.010～0.050％、N：0.0020～0.015％、Cu：0～0.20％、Ni：0～0.20％、Mo：0～0.20％、V：0～0.20％、Nb：0～0.030％、以及Ti：0～0.030％，余量由Fe和杂质组成。该铁道用车轮的板部的基质组织由珠光体形成。
[0039] 上述化学组成以质量％计可以含有由Cu：0.02～0.20％和Ni：0.02～0.20％组成的组中的1种以上。
[0040] 上述化学组成以质量％计可以含有由Mo：0.005～0.20％、V：0.005～0.20％、Nb：0.010～0.030％、以及Ti：0.010～0.030％组成的组中的1种或者2种以上。
[0041] 以下，对本实施方式的铁道用车轮进行详细描述。关于元素的“％”，如果没有特别说明，就表示质量％。
[0042] [化学组成]
[0043] 本实施方式的铁道用车轮的化学组成含有以下元素。
[0044] C：0.65～0.80％
[0045] 碳(C)提高钢的强度，并且提高耐磨耗性和耐疲劳特性。如果C含量过低，则不能获得这些效果。另一方面，如果C含量过高，则钢的强度变得过高，精加工时的切削性降低。因此，C含量为0.65～0.80％。C含量的下限优选为0.67％，更优选为0.69％。C含量的上限优选为0.75％，更优选为0.73％。
[0046] Si：0.10～1.0％
[0047] 硅(Si)提高钢的强度。如果Si含量过低，则不能获得该效果。另一方面，如果Si含量过高，则钢的强度变得过高，精加工时的切削性降低。因此，Si含量为0.10～1.0％。Si含量的下限优选为0.15％，更优选为0.20％。Si含量的上限优选为0.90％，更优选为0.80％。
[0048] Mn：0.10～1.0％
[0049] 锰(Mn)通过细化珠光体组织的层片间隔来提高钢的强度。如果Mn含量过低，则不能获得该效果。另一方面，如果Mn含量过高，则会生成马氏体和贝氏体等非珠光体组织，因此精加工时的切削性和铁道用车轮制造工序中的成品率降低。因此，Mn含量为0.10～1.0％。Mn含量的下限优选为0.50％，更优选为0.55％。Mn含量的上限优选为0.90％，更优选为0.85％。
[0050] P：0.030％以下
[0051] 磷(P)是杂质。P在晶界处偏析从而降低钢的韧性。因此，P含量为0.030％以下。P含量的上限优选为0.025％，更优选为0.015％，进一步优选为0.012％。P含量优选尽可能低。
[0052] S：0.030％以下
[0053] 不可避免地含有硫(S)。S通过形成MnS来提高钢的切削性。另一方面，如果S含量过高，则形成粗大的硫化物夹杂物，钢的疲劳强度、韧性等车轮特性降低。因此，S含量为0.030％以下。S含量的上限优选为0.025％，更优选为0.012％，进一步优选为0.010％。用于提高切削性的S含量的优选下限为0.008％。
[0054] Cr：0.05～0.20％
[0055] 与Mn一样，铬(Cr)通过细化珠光体组织的层片间隔来提高钢的强度。如果Cr含量过低，则不能获得该效果。另一方面，如果Cr含量过高，则会生成马氏体和贝氏体等非珠光体组织，因此精加工时的切削性和车轮制造工序中的成品率降低。因此，Cr含量为0.05～0.20％。Cr含量的优选下限为0.07％。Cr含量的上限优选为0.18％，更优选为0.16％。
[0056] Sn：0.005～0.50％
[0057] 锡(Sn)提高钢的耐腐蚀性。进一步，Sn抑制会成为产生疲劳裂纹的起点的腐蚀坑的生成，提高车轮的耐腐蚀疲劳特性。如果Sn含量过低，则无法获得这些效果。另一方面，如果Sn含量过高，则钢的热延性降低，损害钢的制造性。因此，Sn含量为0.005～0.50％。Sn含量的下限优选为0.15％，更优选为0.20％。Sn含量的上限优选为0.40％，更优选为0.35％。
[0058] Al：0.010～0.050％
[0059] 铝(Al)即使在高温区域内也能形成稳定的氮化物。Al氮化物作为钉扎颗粒抑制淬火加热时奥氏体晶粒的粗大化，细化钢的组织。其结果是改善钢的强度与韧性延性之间的平衡。进一步，Al是在精炼时对钢进行脱氧有效的元素。另一方面，如果Al含量过高，则生成粗大的夹杂物导致韧性降低。因此，Al含量为0.010～0.050％。Al含量的下限优选为0.015％，更优选为0.020％。Al含量的上限优选为0.045％，更优选为0.040％。本说明书中提到的Al含量是指酸溶性Al(sol.Al)的含量。
[0060] N：0.0020～0.015％
[0061] 氮(N)即使在高温区域内也形成稳定的氮化物。氮化物作为钉扎颗粒抑制淬火加热时奥氏体晶粒的粗大化，细化钢的组织。另一方面，如果N含量过高，则生成粗大的夹杂物导致韧性降低。因此，N含量为0.0020～0.015％。N含量的下限优选为0.0030％。N含量的上限优选为0.0080％，更优选为0.0070％。
[0062] 本实施方式的铁道用车轮的化学组成的余量由Fe和杂质组成。这里，杂质是指，工业生产铁道用车轮时，从作为原料的矿石、废料或者制造环境等混入的物质，在不对本实施方式的铁道用车轮产生不利影响的范围内允许其存在。
[0063] [关于任意元素]
[0064] 上述铁道用车轮中还可以含有选自由Cu和Ni组成的组中的一种以上来替代Fe的一部分。这些元素均为任意元素，提高钢的淬火性，提高钢的强度。
[0065] Cu：0～0.20％
[0066] 铜(Cu)是任意元素，可以不含有。在含有的情况下，Cu会提高钢的强度。但是，如果Cu含量过高，则钢的热延性降低，制造性降低。因此，Cu含量为0～0.20％。Cu含量的下限优选为0.02％，更优选为0.04％。Cu含量的上限优选为0.15％，更优选为0.13％。
[0067] Ni：0～0.20％
[0068] 镍(Ni)是任意元素，可以不含有。在含有的情况下，Ni会提高钢的强度和韧性。但是，如果Ni含量过高，则原料成本变高。因此，Ni含量为0～0.20％。Ni含量的下限优选为0.02％，更优选为0.04％。Ni含量的上限优选为0.15％，更优选为0.13％。
[0069] 上述铁道用车轮还可以含有选自由Mo、V、Nb、以及Ti组成的组中的1种或者2种以上来替代Fe的一部分。这些元素均为任意元素，通过细化钢来提高钢的强度。
[0070] Mo：0～0.20％
[0071] 钼(Mo)是任意元素，可以不含有。在含有的情况下，Mo通过析出强化来提高钢的强度。进一步，与Mn和Cr一样，Mo细化珠光体组织的层片间隔从而提高钢的强度。但是，如果Mo含量过高，则会生成马氏体和贝氏体等非珠光体组织，精加工时的切削性和车轮制造工序中的成品率降低。因此，Mo含量为0～0.20％。Mo含量的下限优选为0.005％，更优选为0.008％。Mo含量的上限优选为0.15％，更优选为0.13％。
[0072] V：0～0.20％
[0073] 钒(V)是任意元素，可以不含有。在含有的情况下，V形成微细的碳化物，通过析出强化，提高钢的强度。但是，如果V含量过高，则会生成马氏体和贝氏体等非珠光体组织，精加工时的切削性和车轮制造工序中的成品率降低。因此，V含量为0～0.20％。V含量的下限优选为0.005％，更优选为0.007％。V含量的上限优选为0.15％，更优选为0.13％。
[0074] Nb：0～0.030％
[0075] 铌(Nb)是任意元素，可以不含有。在含有的情况下，Nb在高温区域形成氮化物和碳化物，从而细化钢的组织，提高钢的强度。但是，如果Nb含量过高，则钢的热延性降低，连续铸造时的制造性会降低。因此，Nb含量为0～0.030％。Nb含量的下限优选为0.010％，更优选为0.012％。Nb含量的优选上限为0.025％，更优选为0.022％。
[0076] Ti：0～0.030％
[0077] 钛(Ti)是任意元素，可以不含有。在含有的情况下，Ti在高温区域形成氮化物和碳化物，从而细化钢的组织，提高钢的强度。但是，如果Ti含量过高，则钢的韧性降低。因此，Ti含量为0～0.030％。Ti含量的下限优选为0.010％，更优选为0.012％。Ti含量的上限优选为0.025％，更优选为0.022％。
[0078] [关于基质组织]
[0079] 图2是本实施方式的铁道用车轮的主视图，图3是本实施方式的铁道用车轮的轮辋部附近部分的剖视图。参照图2和图3，铁道用车轮具备轮辋部1、板部2和轮毂部5。轮辋部1设置在铁道用车轮的外缘，其包括与轨道接触的踏面3。轮毂部5形成在铁道用车轮的中央部。在轮毂部5的中央形成有通孔，车轴被压入至该通孔中。
[0080] 板部2形成在轮辋部1和轮毂部5之间，并且与轮辋部1和轮毂部5连接。板部2的厚度比轮辋部1和轮毂部5的厚度薄。
[0081] 本实施方式的铁道用车轮的板部2的基质组织由珠光体形成。在本说明书中，基质组织由珠光体形成是指，在板部2的基质组织中，珠光体的面积率为95％以上。
[0082] 由马氏体和贝氏体等非珠光体组织形成的铁道用车轮如果含有Sn，则Sn集中在原奥氏体晶界处，铁道用车轮的机械性质降低。具体而言，韧性延性降低，容易破裂。如果铁道用车轮的板部2的基质组织为珠光体，则不存在原奥氏体晶界。因此，能够获得不易破裂且耐腐蚀疲劳特性优异的铁道用车轮。
[0083] 在基质组织中，过共析渗碳体降低钢的韧性。因此，在板部2中，过共析渗碳体的面积率优选低。
[0084] 需要说明的是，铁道用车轮的轮辋部1的基质组织，与板部2同样，由珠光体形成。也就是说，在轮辋部1的基质组织中，珠光体的面积率为95％以上。另一方面，在铁道用车轮的轮毂部5的基质组织中，珠光体的面积率为85％以上，先共析铁素体的面积率为15％以下。
[0085] 基质组织通过以下方法测定。从铁道用车轮(在板部2中，当板部2的厚度定义为t时，距离表面t/4深度的位置)采取样品。在采取的样品的表面上，以垂直于板部2的圆周方向的面为观察面。研磨观察面后，用3％硝酸乙醇(硝酸乙醇腐蚀液)对其进行蚀刻。用500倍光学显微镜观察被蚀刻后的观察面，生成任意五个视场的照相图像。
[0086] 在各视场中，珠光体、铁素体、贝氏体、马氏体等各相，每一相的对比度不同。因此，基于对比度来确定各相。在确定出的相中，求出各视场中的珠光体的面积(μm2)。将所有视场中的珠光体的面积之和相对于所有视场的总面积的比定义为珠光体的面积率(％)。珠光体的面积率的下限优选为95％，更优选为98％。
[0087] [制造方法]
[0088] 对上述铁道用车轮的制造方法的一例进行说明。
[0089] 本实施方式的铁道用车轮的制造方法具备：准备坯料的工序(准备工序)；将坯料成型为铁道用车轮的工序(成型工序)；和对成型后的铁道用车轮实施热处理的工序(热处理工序)。以下，对各工序进行说明。
[0090] [准备工序]
[0091] 使用电炉或者转炉制造具有上述化学组成的钢水。用钢水制造坯料。例如，通过连续铸造法制造铸坯。或者，通过铸锭法制造铸锭。对铸坯或铸锭实施初轧或热锻以制造钢坯作为坯料。坯料也可以是通过连续铸造法制造的铸坯。坯料的形状优选为圆柱状。
[0092] [成形工序]
[0093] 使用准备好的坯料，成型为铁道用车轮的中间品。沿垂直于长度方向的方向切割坯料。在垂直于切割面的方向上进行热加工以成型为圆盘状的形状。进一步，通过热加工，成型为铁道用车轮的中间品，使其具有车轮的粗糙形状。热加工例如为热锻、热轧等。由于中间品具有铁道用车轮的形状，因此具有踏面3和凸缘部4。
[0094] [热处理工序]
[0095] 在热处理工序中，对成型的铁道用车轮的中间品实施热处理。具体而言，对热加工后的高温的中间品的踏面3和凸缘部4实施热处理。热加工(热锻或热轧)后，可以对中间品进行再加热(再加热处理)，然后实施热处理。热处理工序包括淬火处理。淬火处理后，可以进行回火处理。由此，在轮辋部1的踏面3和凸缘部4中，能够确保在可通过切削加工去除的最表层的马氏体组织(淬火层)的下层为硬质的珠光体组织。
[0096] 淬火处理中，例如，可以适用利用冷却水的踏面淬火。对于淬火处理的冷却介质，只要能够获得适于所需组织的冷却速率，则没有特别限制。冷却介质例如为空气、雾、淡咸水(喷雾)、盐浴等。即使实施踏面淬火，冷却速率低于踏面3、凸缘部4的板部2的组织也会成为珠光体。
[0097] 对淬火后的中间品实施回火。在公知的温度和时间下进行回火就足够了。例如，回火温度为400～600℃，均热时间为60～180分钟。
[0098] 通过以上制造工序制造的铁道用车轮，在板部2中，珠光体的面积率为95％以上。因此，铁道用车轮的磨损量减少。进一步，即使含有Sn，也能够获得加工性优异、不易破裂、并且耐腐蚀疲劳特性优异的铁道用车轮。
[0099] 实施例
[0100] 通过连续铸造制造了具有表1所示化学组成的铸坯。铸坯的直径为453mm。使用铸坯，通过热锻成型为铁道用车轮。
[0101] [表1]
[0102]
[0103] 对成型后的铁道用车轮，在850℃下对踏面3和凸缘部4实施淬火。具体而言，对加热至850℃的铁道用车轮，一边旋转车轮一边从喷嘴喷水进行冷却(所谓的“踏面淬火”)。对淬火后的铁道用车轮的踏面3和凸缘部4进一步在450℃下实施回火。由于踏面3的最表层存在淬火层(作为过冷组织的马氏体和贝氏体)，因此对踏面3的最表层实施切削加工从而除去淬火层。通过以上工序，制造了试验编号1～17的铁道用车轮。
[0104] 铁道用车轮的形状如图2和图3所示。铁道用车轮的直径为1200mm，轮辋部1的宽度W3为125mm，轮辋部1的始于踏面3的厚度D3为65mm。
[0105] [显微组织观察试验]
[0106] 垂直于铁道用车轮的板部2的表面进行切割，从距离板部2的表面t/4深度的位置採取用于显微组织观察的样品。用树脂填充样品使上述板部2的切割面成为被检面，并进行镜面研磨。之后，通过上述方法进行显微组织观察。微观观察的结果是，在任意试验编号中，基质组织中的珠光体的面积率均为95％以上，显微组织基本上为珠光体。
[0107] [腐蚀疲劳强度试验]
[0108] 从各试验编号的铁道用车轮的板部2的图2和图3所示的位置切取图4所示的小野式旋转弯曲疲劳试验片10。以试验片的长度方向沿着车轮的圆周方向的方式切取试验片。
[0110] 对小野式旋转弯曲疲劳试验片10实施CCT(循环腐蚀试验，Cyclic Corrosion Testing)。为了防止由CCT导致的腐蚀的影响，对试验片的平行部以外的部分施以掩模。CCT的条件如下。首先，在35℃的气氛温度下喷雾5％NaCl溶液8小时。接着，将试验片在35℃、相对湿度60％的气氛中保持16小时。将喷雾工序和保持工序设定为一个循环，实施14个循环。
[0111] 对去除了掩模的试验片实施使用小野式旋转弯曲疲劳试验机的旋转弯曲疲劳试验。具体而言，在室温(25℃)的大气气氛中、转速3000rpm的对称循环交变条件下，实施根据JIS Z 2274(1974)的旋转弯曲疲劳试验。将重复次数N＝107次后仍未断裂的最高应力定义为腐蚀疲劳强度(MPa)。
[0112] [试验结果]
[0113] 将试验结果示于表1。
[0114] 参照表1，试验编号1～试验编号13以及试验编号17的铁道用车轮的化学组成是合适的，板部2的基质组织的珠光体面积率为95％以上。结果，腐蚀疲劳强度为400MPa以上，显示出优异的耐腐蚀疲劳特性。
[0115] 另一方面，在试验编号14～试验编号16中，Sn含量过低。因此，腐蚀疲劳强度小于400MPa，腐蚀疲劳强度低。
[0116] 以上对本发明的实施方式进行了说明。但是，上述实施方式仅是用于实施本发明的示例。因此，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内，可以适当地改变上述实施方式来实施。
[0117] 附图标记说明
[0118] 1 轮辋部
[0119] 2 板部
[0120] 3 踏面
[0121] 4 凸缘部
[0122] 5 轮毂部
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