[发明专利]铁路用车轴

说明书

本发明提供可轻量化并且具有优异的疲劳极限的铁路用车轴。本公开提供的铁路用车轴(1)中，中央平行部(3)和一对嵌合部(2)的基材部(BM)的化学组成以质量％计包含：C：0.30～0.42％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.40～1.20％，P：0.020％以下，S：0.040％以下，N：0.0200％以下，O：0.0040％以下，Ca：0～0.0010％，和，作为剩余部分的Fe和杂质。嵌合部(2)的直径D_W相对于中央平行部(3)的直径D_A的比D_W/D_A为1.10～1.30。嵌合部硬化层(2H)的深度C_W为2.5mm～0.10×D_W(mm)。嵌合部硬化层(2H)的深度C_W相对于中央平行部的硬化层(3)的深度C_A的比即C_W/C_A为0.34～0.93。

技术领域

本发明涉及车轴，更详细地涉及铁路车辆中使用的铁路用车轴。

背景技术

铁路用车轴中，铁路用车轮压入嵌合部。并且，在使用中，铁路用车轴支撑铁路车辆的重量。具体而言，以使得铁路用车轮的凸台部的孔径低于铁路用车轴的嵌合部的直径的方式，设置铁路用车轴的嵌合部处的拧紧余量。铁路用车轴，在铁路车辆通过曲线状的轨道(曲线通过)时，会受到铁路用车轮与轨道的接触带来的水平方向的力。即，曲线通过时，铁路用车轴会在铁路用车轮每次旋转时反复受到旋转弯曲应力。并且，曲线通过时该弯曲应力的振幅增大。

如上所述，铁路用车轴中，压入铁路用车轮的嵌合部相对于铁路用车轮的凸台部的孔具有接触表面压力。因此，铁路用车轮的嵌合部中，有时会因与铁路用车轮的接触，而反复发生细微的打滑。下文中，将因铁路用车轮的嵌合部和铁路用车轮的接触导致的细微的打滑称为微动。铁路用车轴的嵌合部中，已知有时会因微动而受到损伤(下文中，也称为“微动疲劳”)。

为了抑制这样的微动疲劳，有时对铁路用车轴的所述嵌合部实施高频淬火。嵌合部的表层中，经过了高频淬火的区域中硬度升高。因此，嵌合部的表层中，将通过高频淬火而硬度升高了的区域称为“硬化层”。硬化层中产生压缩残留应力。通过硬化层产生的压缩残留应力抑制微动导致的裂口。即，通过高频淬火形成的铁路用车轴的硬化层能够抑制铁路用车轴的微动疲劳。

日本特开平10-8202号公报(专利文献1)、日本特开平11-279696号公报(专利文献2)、日本特开2000-73140号公报(专利文献3)中公开了，实施高频淬火而抑制嵌合部中的微动疲劳的铁路用车轴。

专利文献1中公开的铁路用车轴以质量％计包含：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，嵌合车轮的表面部中，维氏硬度为400以上的有效硬化层深度为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1中记载了：所述铁路用车轴具有较高的疲劳极限。

专利文献2中公开的铁路用车轴以质量％包含：C：0.3～0.48％，Si：0.05～1％，Mn：0.5～2％，Cr：0.5～1.5％，Mo：0.15～0.3％，和，Ni：0～2.4％。该铁路用车轴的嵌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。该铁路用车轴中，硬化层的深度为5.0mm以上并且为嵌合部直径的10％以下。专利文献2中记载了：所述铁路用车轴具有较高的微动疲劳极限。

专利文献3中公开的铁路用车轴以质量％计包含：C：0.3～0.48％，Si：0.05～1％，Mn：0.5～2％，Cr：0～1.5％，Mo：0～0.3％，Ni：0～2.4％。该车轴的嵌合端部及其周边区域具有维氏硬度为400以上的硬化层。硬化层的厚度(K)相对于嵌合部直径(D)的(K/D)为0.005～0.05。硬化层的上侧部分含有0.02～2％的B。专利文献3中记载了：所述铁路用车轴具有优异的疲劳极限。

现有技术文献