(57)【要約】パーライト構造（図６）を有しかつ０．６０〜１．０重量％の炭素と、１．１〜３．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．０５０重量％のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼を使用して製造される、マルテンサイト変態従ってスポーリングに対する耐性を有する鉄道用ホイール。このような鋼に、０．５０〜１．０重量％のクロムを添加することにより、スポーリング耐性を更に改善できる。【選択図】図６
2004520480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーライト構造を有しかつケイ素を含有する鋼で作られた鉄道用ホイールにおいて、前記ケイ素の濃度は、（時間をＸ軸にとりかつ温度をＹ軸にとった連続冷却変態曲線のグラフにおける）鋼のパーライト出発曲線Ｐｓのノーズ領域を、Ｙ軸（時間ゼロの点）に向けて充分に変位させるのに充分な濃度であり、冷却曲線が鋼のマルテンサイト出発温度曲線Ｍｓまで下降する前に、前記出発曲線Ｐｓは、スキッドの後に出発曲線Ｐｓの上方にあるオーステナイト領域内の一点から下降する前記冷却曲線と出合うように構成された鉄道用ホイール。
【請求項２】
前記鋼のケイ素含有量は、１．１〜３．０重量％であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項３】
前記鋼の炭素含有量は、０．６０〜１．０重量％であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項４】
前記鋼のマンガン含有量は、０．４５〜０．８５重量％であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項５】
前記鋼の硫黄含有量は、０．０５重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項６】
前記鋼のリン含有量は、０．０５重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項７】
前記鋼が更に、０．５〜１．０重量％のクロムを含有していることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項８】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、１．１〜２．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．０５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項９】
前記鋼の炭素含有量は０．６７〜０．７７重量％であることを特徴とする請求項８記載の鉄道用ホイール。
【請求項１０】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．８５重量％であることを特徴とする請求項８記載の鉄道用ホイール。
【請求項１１】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．０重量％であることを特徴とする請求項８記載の鉄道用ホイール。
【請求項１２】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、２．０〜３．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．０５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項１３】
前記鋼の炭素含有量は０．６０〜０．８５重量％であることを特徴とする請求項１２記載の鉄道用ホイール。
【請求項１４】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．８５重量％であることを特徴とする請求項１２記載の鉄道用ホイール。
【請求項１５】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．５重量％であることを特徴とする請求項１２記載の鉄道用ホイール。
【請求項１６】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、１．１〜２．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．５０〜１．０重量％のクロムと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項１７】
前記鋼の炭素含有量は０．６７〜０．７７重量％であることを特徴とする請求項１６記載の鉄道用ホイール。
【請求項１８】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．７５重量％であることを特徴とする請求項１６記載の鉄道用ホイール。
【請求項１９】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．０重量％であることを特徴とする請求項１６記載の鉄道用ホイール。
【請求項２０】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、２．０〜３．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．５０〜１．０重量％のクロムと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項２１】
前記鋼の炭素含有量は０．６７〜０．７７重量％であることを特徴とする請求項２０記載の鉄道用ホイール。
【請求項２２】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．７５重量％であることを特徴とする請求項２０記載の鉄道用ホイール。
【請求項２３】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．５重量％であることを特徴とする請求項２０記載の鉄道用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
１．発明の分野  本発明は、広くは、鉄道用鋼ホイールに関し、より詳しくは、このようなホイールのトレッド領域および／またはフランジ領域を構成する鋼のマルテンサイト変態により引起されるスポーリング（剥離）に耐えるように配合された鉄道用鋼ホイールに関する。これらのホイール領域におけるスポーリングは、幾つかの問題を引起す。例えば、ホイールトレッドのスポーリングは、ホイール自体に、平らなスポットおよび「非真円（ｏｕｔ−ｏｆ−ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ）」の品質をもたらす。また、鉄道用ホイールにスポーリングが生じると、表面クラックがスポーリング領域から伝播し易くなり、また、特にスポーリング領域が転がり接触疲労を受けるときは、マルテンサイト鋼の小片がホイールから離脱する。これらのホイール欠陥はまた、ホイール／レールの動的な力を増大させて、レールの破壊およびトラックの急速劣化等の重大なダメージを引起す。
【０００２】
【背景技術】
２．従来技術の説明  鉄道用鋼ホイールは、通常の使用の結果としても摩耗する。鉄道用鋼ホイールはまた、スポーリングの結果として、補修から早期に除外される。スポーリングは、制動時に列車のホイールがスキッド（滑走）するときに発生する熱により引起される金属学的変態の結果として、鉄道用ホイールのトレッド領域および／またはフランジ領域に生じる。実際に、これらのスキッドにより、１３００°Ｆ（７０４．４℃）以上の温度に局部的に加熱される。これらの高温により、このようなホイールのトレッド領域および／またはフランジ領域の鋼の小スポットに金属学的変態が形成される。これらのスポットは、冷却されるとマルテンサイトに変態する。この結果生じる脆性材料には、次に、クラックが生じて離脱する。更にいえば、スポーリングは、鉄道用ホイールが「通常」受ける摩耗に加えて生じるのである。
【０００３】
鉄道産業は、そのホイールの通常の摩耗／スポーリングを３つの一般的な方法で対処している。すなわち、（１）トレッド表面およびフランジ表面を機械加工すること、（２）ホイールを削り取ること、および（３）改善された金属学的特性を、鉄道ホイールを形成している鋼に付与することである。鉄道用ホイールの計画的機械加工および非計画的機械加工に関する限り、鉄道用ホイールの通常の摩耗／スポーリングは或る安全性と関係しているので、これらの事柄は政府が定める法規の問題である。米国では、例えば、連邦鉄道公社（「ＦＲＡ」）は、鉄道用ホイールの輪郭の種々の部分の寸法に関する種々の法規を公布している。これらの多くの法規は、鉄道用ホイールのフランジの高さおよび幅に関するものである。
【０００４】
例えば、これらの法規は、新しい（または新しく機械加工された）ホイールフランジが１６／１６インチ（すなわち、１インチ）の高さおよび２１／１６インチ（すなわち、１・５／１６インチ）の幅をもつことを要求している。鉄道用ホイールのフランジの高さ（該ホイールのトレッド表面のクラウンから測定した高さ）が２４／１６インチ（すなわち、１・１／２インチ）に到達した場合、またはホイールのフランジの幅が１５／１６インチに到達した場合には、鉄道用ホイールはＦＲＡ法規違反であるとみなされる。ホイールがこれらの摩耗状態のいずれかに到達した場合には、必要寸法に機械加工するか、削り取らなくてはならない。鉄道用ホイールのメインテナンス技術分野の当業者ならば、摩耗したホイールにこれらの寸法を達成するには、多量のホイール金属が機械加工により除去され、従って「無駄」である。この無駄は、ホイールの有効寿命に非常に直接的な関係を有している。従って、このような無駄を最小にするための多くの機械加工方法が用いられている。例えば米国特許第４，１３４，３１４号および第４，７１１，１４６号には、鉄道用ホイールのトレッドおよびフランジの材料の無駄を最小にして、ホイールを法規に合致したものとする幾つかのホイール輪郭修正機械加工技術が教示されている。
【０００５】
理想的には、鉄道用ホイールが作られる鋼は、少なくとも２つの一般的特性について高いレベルを有している。鉄道用ホイールは、高い耐摩耗性、および高いヒートクラック耐性をもたなくてはならない。残念なことに、これらの２つの特性は、特に、強力な制動時に発生される熱に曝される鉄道用ホイールの場合には、或る正反対の金属学的特徴を有している。第一の金属学的問題は、耐摩耗性を高めるには鋼の硬度を高めなくてはならないために生じる。残念なことに、鋼の硬度を高くすると、通常、スポーリング耐性が低下される。一方、鋼のスポーリング耐性を高めると、通常、鋼の硬度が低下し、従って耐摩耗性が低下する。また、これらの両特性（耐摩耗性およびスポーリング耐性）は、鋼に耐摩耗性を付与するパーライト構造を大幅に犠牲にすることなく達成されなくてはならない。
【０００６】
概略的にいえば、高い硬度は、鋼の配合に或る合金元素を（或る濃度で）添加することにより得られる。例えば、耐摩耗性をより望ましい特性としたい場合には、約０．６５〜１．０重量％の範囲の炭素含有量を有する高炭素鋼が用いられる。このような鋼は特に硬く、従って特に耐摩耗性に優れている。しかしながら、このような鋼が特にスポーリング耐性に優れているわけではない。
【０００７】
スポーリング耐性が失われる理由の少なくとも一部は、一般に、高硬度を得るための合金構造をもつこれらの鉄道用ホイールの鋼にはマルテンサイト結晶構造（またはベイナイト結晶構造）が一層作られ易いという事実による。これらのマルテンサイト結晶構造は、鉄道用ホイールの滑りが生じる制動状況でホイールのトレッド領域およびフランジ領域に摩擦熱が伝達されるときに作られる。このような熱は、しばしば、トレッド／フランジの鋼の「ホットスポット」として知られているこれらの局部的領域の温度を、オーステナイト形成レベルまで上昇させるのに充分なものとなる。その後、鉄道用ホイールの残部はヒートシンクとして機能するので、ホットスポットの温度がマルテンサイト形成レベルまで急速に低下する。かくして、制動時には、トレッドおよび／またはフランジの局部領域の鋼が急速加熱および急速冷却されるため、これらの局部領域はパーライトからオーステナイトへ、更にマルテンサイトへと変態する。
【０００８】
スポーリング耐性の観点から全体的硬度対ヒートクラック耐性を考察して、スポーリング耐性の品質を鉄道用ホイールに付与するという特定目的で、他の合金材料（および／または炭素のように一般的に用いられている或る合金材料の他の濃度）が或る鋼配合に添加される。例えば、約０．４５〜０．５５重量％の範囲の炭素含有量をもつ中炭素鋼は、前掲の０．６５〜０．８５重量％の炭素濃度をもつより硬い鋼よりもスポーリング耐性が小さいことが証明されている。また、他の多くの合金材料（および／または濃度の異なる同じ合金材料、例えば上記の異なる炭素濃度）は、許容できないほど低い耐摩耗性をもつ傾向を有することが判明している。かくして、この耐摩耗性対スポーリング耐性の問題は、鉄道用ホイールの有効寿命を延ばす工業的試みを多年に亘って妨げてきた或るジレンマ品質を有することである。
【０００９】
また、この技術分野の当業者ならば、スポーリングは耐摩耗性対ヒートクラック耐性のジレンマのより解決し難い性質をもつことが証明されていることが理解されよう。これは、一般に、通常の摩耗は或る程度予測でき、かつ事実上緩やかなものであるという事実からいえることである。これに対し、発熱ホイールのスキッドは比較的予測し難い。更に悪いことには、スポーリングによって、事実上非常に直接的でかつ苛酷なダメージが生じ易い。それにも拘らず、従来技術の殆どの鉄道用ホイールの鋼組成は、耐摩耗性を高くするという鉄道業界の要望を満たす方向に向かう傾向があり、一方、ホイールのスキッドにより引起されるヒートクラックによるスポーリングが、（１）前傾のホイールフランジの寸法条件を満たす予定ベースで鉄道用ホイールのトレッド領域およびフランジ領域を物理的に機械加工することにより、または（２）苛酷にスポーリングされたホイールを、「必要」とされるベースで機械加工することにより、または（３）ホイールを単に削り取ることにより対処されることが「静かに」認められている。
【００１０】
特許明細書には、耐摩耗性対ヒートクラック耐性のジレンマに対処する鉄道業界の試みを或る程度反映しているものがある。例えば米国特許第５，５３３，７７０号（以下、「’７７０特許」という）には、特に硬い（従って、特に耐摩耗性に優れた）鉄道用ホイールを作る或る鋼配合が教示されている。これらの配合は、炭素対クロム対ニッケルの特定比により特徴付けられる。これらはまた、ケイ素含有量についての特定上方閾値と、リンおよび硫黄についての低い上方閾値とにより特徴付けられる。これらの鋼として、重量％で次の組成をもつものが開示されている。
炭素            ０．３８０〜０．４２０
ケイ素          ≦０．２５０
マンガン        ０．４００〜０．６００
リン            ≦０．０１２
硫黄            ≦０．００５
クロム          １．０００〜１．５００
モリブデン      ０．３００〜０．６００
ニッケル        ０．７００〜１．２００
アルミニウム    ０．０１５〜０．０４０
窒素            ≦０．００８
【００１１】
これらの鋼配合物はまた、これらの硬度を更に向上させるため、引続き、これらの全体的製造中に或る物理的コンディショニングを受ける。例えば、これらの鋼配合物は、（１）８５０〜９００℃での硬化、（２）約２０℃の室温での焼入れ、（３）６００〜６８０℃での焼鈍、および（４）約２０℃の室温での徐冷を受ける。これらの全ての物理的ステップは、鋼の耐摩耗性を高めるために行なわれる。残念なことに、これらの配合物および冷却手順は、これらの配合物から作られるホイールに、特に優れたヒートクラック耐性を付与しない。
【００１２】
同様に日本国特開昭５７−１４３４６５（以下、「日本国特開昭’４６５」と呼ぶ）には、微細パーライト構造をもつ耐摩耗性鉄道用ホイール鋼が開示されている。この鋼は、０．５５〜０．８０％Ｃ、０．４０〜１．２％Ｓｉ、０．６０〜１．２％Ｍｎ、０．２０〜０．７０％Ｃｒを有し、残余は鉄（および微量の不純物）である。得られる鋼の焼入れ性は非常に高い。しかしながら、この場合にも、このような鋼は、強力制動状況時のマルテンサイト変態の結果としてヒートクラックが生じ易いことが証明されている。
【００１３】
米国特許第５，８９９，５１６号（以下、「’５１６特許」と呼ぶ）は、本発明の開示に特に関連が深い。なぜならば、’５１６特許は、上記日本国特開昭’４６５に開示された鋼に付随するヒートクラックの問題を解決すると同時に、このような鋼に良好な焼入れ性を付与するように特別設計された鋼から作られた鉄道用ホイールを開示しているからである。’５１６特許に開示された鋼は、次の組成、すなわち、
炭素        ０．４〜０．７５％
ケイ素      ０．４〜０．９５％
マンガン    ０．６〜１．２％
クロム      ０．２％より少量
リン        ０．０３％以下
硫黄        ０．０３％以下
を有している。
【００１４】
また、これらの鋼から作られる鉄道用ホイールを作るのに使用される製造方法は、非常に特殊な或る焼入れ作業を有している。これらの焼入れ作業は、鋼の冷却曲線が鋼のマルテンサイト形成状態に降下する前に、鉄道用ホイールのトレッド領域の鋼が冷却することを阻止するために行なわれる。実際に、これらの焼入れ作業は、冷却曲線がこれらの鋼組成に付随するパーライト変態状態に下降する前に鋼が冷却されることを阻止する。ホイールの製造中にこの鋼が冷却されることが阻止される結果として、スチールにマルテンサイト変態またはベイナイト変態を生じさせることなく、特に微細なパーライト構造が鋼に付与される。’５１６特許はまた、冷却曲線が鋼のパーライト変態領域を通過した後で、かつ鋼のマルテンサイト変態領域に下降する前に、冷却作業を阻止することを教示している。かくして、’５１６特許により教示された鋼は微細パーライト構造を有し、これらの鋼およびこれらの鋼から作られるホイールの製造時に遭遇する虞れのあるマルテンサイト変態状態を首尾良く回避する。しかしながら、残念なことに、強力な制動状態により発生される熱により引起される多くのマルテンサイト変態状態は、’５１６特許に開示されたマルテンサイト変態状態のように高度に制御された製造方法で回避できるマルテンサイト変態状態とは異なるものである。
【００１５】
しかしながら、強力制動状況から生じるマルテンサイト変態に対する大きい抵抗性を有する鉄道用ホイールを製造する本件出願人に係る方法を詮索する前に、広くは鋼の変態、より詳しくはマルテンサイト変態に関する幾つかの一般的な観察を行なうことが有効であろう。製鋼技術分野の当業者ならば、オーステナイト構造をもつ鋼は、該オーステナイト鋼の急速冷却の結果として、オーステナイト構造をもつ鋼がマルテンサイト構造をもつ鋼に変態するときにマルテンサイト変態が生じることが理解されよう。また、ここで、マルテンサイトは、その金属学的構造が事実上パーライトである鋼からは直接的に作ることができないことを強調しておく。次に、本発明者は、オーステナイトからのマルテンサイト変態は化学的組成物の全ての変化を包含するものではないことに注目している。すなわち、核生成の後にマルテンサイト変態生成物が成長することはない。それどころか、小さい個別の親オーステナイト固溶体は、非常に急激にマルテンサイト結晶構造に変化する。実際に、鉄−ニッケル合金におけるマルテンサイトの単一板の形成時間は、約７×１０−５秒である。このような非常に短い変態時間は、本件出願人の発明概念にかなりの関係を有している。従って、本件特許明細書の開示の以下の部分では、これらの短いマルテンサイト変態時間に関してより詳細に説明する。
【００１６】
しかしながら、差し当たり、マルテンサイトに関する他の幾つかの観察も取り上げておく。例えば、マルテンサイト変態は、鋼が冷却されているときにのみ進行する（すなわち、鋼が冷却するにつれて、ますます多くの個別体積の親オーステナイト固溶体が変態する）。冷却が中断されるとマルテンサイト変態が停止することに留意すべきである。かくして、マルテンサイト変態は時間とは無関係で、その進行は温度の低下にのみ関係している。また、ここで、用語Ｍｓはマルテンサイト形成の出発温度に使用され、同様に、用語Ｍｆはマルテンサイト変態の完了温度を表すことにも留意されたい。温度が低下するにつれて形成されるマルテンサイトの量は一定でないことにも留意すべきである（すなわち、最初に作られるマルテンサイト結晶単位の数は小さく、温度が低下し続けると急速に増大するが、最終的には再び減少する）。
【００１７】
製鋼技術分野の当業者ならば、関連する下記事項も理解されよう。
（１）オーステナイトは、溶体中に炭素を含有する「ガンマ」と呼ばれる鉄の同素形態である。オーステナイトは、７２３℃以下に冷却されたときに他の種々の生成物（マルテンサイトを含む）に変態する。これらの他の生成物の性質は、オーステナイトの冷却速度に基くところが大きい。
（２）フェライト（事実上は純鉄）は、鋼の炭素含有量が０．８３％まで増大すると、約７２３℃まで徐々に低下される、存在の上限を有している。
（３）セメンタイトおよび炭化鉄（Ｆｅ３Ｃ）は、オーステナイトが冷却するときに沈殿される生成物の１つである。
（４）パーライトは、フェライトとセメンタイトとの積層構造からなる共析晶である。パーライトは、冷却時のオーステナイトの変態により形成される。パーライトの積層構造の微細度は、殆どが冷却速度により決定される。パーライト中のフェライトとセメンタイトとの積層構造は、耐摩耗性の強く望まれる品質を作り出す。
【００１８】
【発明の開示】
かくして、マルテンサイト変態について多くのことが知られているけれども、このような変態は、強力制動の結果として鉄道用ホイールのトレッド／領域のスポーリングによる鉄道用ホイールの大きな急速摩耗の原因となっている。従って、本発明の目的は、マルテンサイト変態状態を回避できるようにすることにより、スポーリング耐性を高めた鉄道用ホイールの構造を提供することにある。
【００１９】
本件出願人は、耐摩耗性対ヒートクラック耐性の「ジレンマ」は、鉄道用ホイールのスキッドの後で、連続冷却変態曲線が鋼のマルテンサイト形成温度状態に出合う前（例えば、前記曲線が鋼のマルテンサイト出発温度曲線Ｍｓに出合う前）に、ホットスポット鋼の冷却が、変位したパーライト形成領域の少なくとも或る部分と出合う程度まで、パーライト形成領域が左方（すなわち、連続冷却変態曲線のＹ軸すなわち温度軸に向かう方向）に向かって変位されている鋼を使用することにより対処できる。このような冷却曲線の経路は、Ｘ軸とＹ軸とを入れ替えた場合には変化することは明らかであろう。しかしながら、この技術分野では、このようなグラフでは時間をＸ軸にとり、温度をＹ軸にとることが慣用されている。従って、本願明細書の全開示を通して、この慣習に従って説明する。
【００２０】
また、本件出願人は、制動状態の下でパーライト鋼がオーステナイトに変態する傾向は、本発明に開示する鋼配合中に或るレベルのケイ素を含有させることにより軽減できることを見出している。傾向は、本件出願人に係る鋼配合に、或るレベルのクロムを添加することにより更に軽減できる。
【００２１】
それはそれとして、本件出願人は、パーライト構造を有し、０．６０〜１．０重量％の炭素濃度および特に高いケイ素濃度（１．１〜３．０重量％）をもつ或る鉄道用ホイール鋼は、連続冷却変態曲線の左方に大きく変位された、広くはパーライト形成領域、より詳しくはパーライト出発曲線Ｐｓを呈することを見出している。これらの曲線は、約１／２秒以下、多くの場合は約１／１０秒以下（約１／１００秒以下の短いこともある）の時間で、オーステナイト形成温度から３００℃より低い温度（２００℃より低いこともある）まで下降する冷却曲線に出合うであろう。本願に開示する鋼は、マンガンのような他の或る合金成分を含有量するのが好ましい。本件出願人に係る鋼の残部は、もちろん、鉄および、一般に鋼中に普通に見られる種々の微量不純物である。しかしながら、本願に開示する本発明の好ましい実施形態に係る鋼は、０．０５重量％以下の硫黄および０．０５重量％以下のリンを含有する。
【００２２】
パーライト微細構造を有しかつ０．６０〜０．７７重量％の炭素、１．１〜３．０重量％のケイ素、０．４５〜０．８５重量％のマンガン、０．０５重量％以下の硫黄および０．０５重量％以下のリン（鋼の残部は鉄、および寄生不純物（ｉｎｃｉｄｅｎｔａｌ ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ）すなわち微量不純物である）を含有する鋼配合は、マルテンサイト形成に対する特別な抵抗を有する鉄道用ホイールを作る。炭素濃度が約０．６７〜０．７７重量％である配合は特に好ましい。このような鋼は、特に鉄道用ホイールのスキッドに関連する短い加熱時間および冷却時間では、パーライトがオーステナイト変態を受ける傾向は小さい。
【００２３】
０．６０〜０．７７重量％の炭素、１．１〜３．０重量％のケイ素、０．４５〜０．８５重量％のマンガン、０．５０〜１．０重量％のクロム、０．０５０重量％以下の硫黄および０．０５０重量％以下のリン（鋼の残部は鉄、および寄生すなわち微量不純物である）を含有するパーライト鋼は、マルテンサイト形成に対する抵抗性が更に大きい。また、これらのパーライト鋼は、パーライトがオーステナイト変態を受ける傾向も小さい（すなわち、クロム成分を含有しない鋼に比べて小さい）。しかしながら、これらのパーライト鋼は、クロム生成物のコストのため、製造コストは幾分高いものとなる。
【００２４】
本件出願人に係る鋼のケイ素についての１．１〜３．０重量％の範囲内では、用いられる他の合金材料の濃度に基いて、少なくとも３組の好ましい範囲がある。例えば、１．１〜２．０重量％、１．３〜２．５重量％および２．０〜３．０重量％のケイ素濃度は、他の合金材料の濃度範囲、例えば０．６０〜０．７７重量％の間で選択された炭素濃度、０．４５〜０．８５重量％の間で選択されたマンガン濃度、および０．５〜１．０重量％の間で選択されたクロム濃度に基いて、本発明の実施に特に有効な鋼を作ることができる。
【００２５】
’５１６特許の教示は、本件出願人に係る合金成分の濃度の使用に付随する金属学的概念および技術的暗示を理解するための有効な出発点である。従って、’５１６特許の教示は本願に援用する。実際に、本願の図１は、’５１６特許の図１Ａの複製である。同様に、実際に、本願の図２は、’５１６特許の図１Ｂの複製である。図１は、数ある合金成分のうち０．２５％のケイ素濃度をもつ鋼の連続冷却変態曲線を示すグラフである。このグラフは、この鋼のパーライト変態出発曲線Ｐｓと、パーライト変態完了曲線Ｐｆと、ベイナイト変態出発曲線Ｂｓと、ベイナイト変態完了曲線Ｂｆと、マルテンサイト変態出発曲線Ｍｓと、冷却曲線Ａとの間の種々の関係を示している。この冷却曲線Ａは、グラフの左上コーナから出発している。この位置は、比較的高い温度および比較的短い時間に相当する。冷却曲線Ａの左上コーナの出発点は、パーライト変態出発曲線Ｐｓより上方にあるので、曲線Ａの左上端部は、オーステナイト領域の始点であると考えることができる。時間の経過につれて、冷却曲線Ａは、全体的に右方かつ下方に進行する。冷却曲線Ａは、最初に、パーライト変態出発曲線Ｐｓおよびパーライト変態完了曲線Ｐｆにより境界が定められた、グラフのパーライト形成領域を通る。ＰｓおよびＰｆを通る冷却曲線Ａの下降は、目的生成物である鋼がパーライト結晶構造にあることを意味している。
【００２６】
しかしながら、図１に示す冷却曲線Ａは、この鋼の製造中に生じる状態から得られることに留意することが重要である。曲線Ａは、必ずしも、鉄道用ホイールの使用中、より詳しくは、強力制動状態で生じるホイールスキッドにより発生される状態を示すものではない。換言すれば、図１の曲線Ａの下降は、スキッドする鉄道用ホイールのホットスポットが昇温する時間よりもかなり長い時間（図１の曲線Ａの右方への変位により表される）をかけて行なわれ、次に降温する。
【００２７】
図２には、第一冷却曲線Ａ（図１の曲線Ａと同じ曲線）と、’５１６特許に開示された焼入れ方法によりこの鋼の冷却を阻止した結果を示す第二冷却曲線Ｂ（破線で示す）とが示されている。図２の連続冷却変態曲線のグラフを得た鋼は、この鋼が、数ある他の合金成分の中で、１．０％のケイ素濃度を有している点で図１の鋼とは異なっている（図１の鋼のケイ素濃度は０．２５％である）。数ある方法の中で、このようにケイ素濃度を高くすることにより、通常、冷却曲線Ａは、パーライト鋼形成領域（「滑らかな」曲線ＰｓおよびＰｆにより境界が定められる領域）を通るのではなく、ベイナイト鋼形成領域（「波型」曲線ＢｓおよびＢｆにより境界がさだめられる領域）を通るようになる。図２に示す１．０％のケイ素濃度はまた、マルテンサイト変態出発曲線Ｍｓを更に右方（図１におけるその位置との対比）に延長させる。かくして、冷却曲線ＡはＭｓ曲線に進入し、引続きこのグラフのマルテンサイト形成領域内に入る。これらは、両方とも好ましくない結果である。なぜならば、ベイナイト結晶構造またはマルテンサイト結晶構造のいずれの構造をもつ鋼でも、パーライト結晶構造をもつ鋼に比べて、非常にスポーリングを生じ易いからである。
【００２８】
図２にはまた、’５１６特許により教示された焼入れ作業によって、いかにして冷却曲線Ｂが、ベイナイト領域（Ｂｓ−Ｂｆ領域）およびマルテンサイト領域（Ｍｓ以下の領域）を回避するかが示されている。ベイナイト領域およびマルテンサイト領域は、鋼の冷却曲線が図２で右方に変位されるようにして鋼の焼入れを行なうことにより回避される。右方へのこの変位は、冷却曲線Ｂにより示されている。冷却曲線Ｂは、パーライト鋼形成領域Ｐｓ−Ｐｆを通り（図２の冷却曲線Ａのようにベイナイト鋼形成領域Ｂｓ−Ｂｆを通るのではない）、次に、この１．０％ケイ素鋼に関連する右方に延長されたマルテンサイト変態曲線Ｍｓの右方を通る。
【００２９】
また、図２の破線Ｂを形成する焼入れ作業により、冷却時間が、冷却曲線Ａに関連する冷却時間に比べて延長される。換言すれば、冷却曲線Ｂは、冷却曲線Ａに比べ、Ｘ軸（時間軸）上で、はるか右方に位置している。焼入れにより誘起される曲線Ｂの右方へのこの変位（マルテンサイト変態曲線Ｍｓを回避できる程度の変位、すなわち前記曲線の右方への降下）は、高度に制御された製造作業により行なわれる。
【００３０】
しかしながら、当業者ならば、例えば強力制動作用の結果として鉄道用ホイールがスキッドすると、該ホイールが初めに作られたパーライト鋼（積層フェライト／セメンタイト系）は、局部的ホットスポット領域が非常に急速に加熱される。これらのホットスポットの大きさは、一般に、ほぼ、１０米セント硬貨のサイズから２５米セント硬貨のサイズである。このようなホットスポットの温度は、しばしば、鋼を、その最初のパーライト結晶構造からオーステナイト結晶構造に変態させるのに充分なほど高くなる。
【００３１】
この加熱は、１秒以下の短い時間で生じ、実際には、１／１０００秒以下の時間で生じる。更に悪いことに、これらのホットスポットは、まさしく急速（この場合にも、１秒以下の時間、ときには１／１０秒以下の時間）に冷えてしまう。この急速な冷却は、このようなホットスポット以外のホイールの残部がホットスポットで発生した熱に対するヒートシンクとして作用するという事実から生じる。従って、ホットスポットの鋼は、非常に急速に加熱され、次に非常に急速に冷却される。
【００３２】
図３は、スキッド状態において、ホットスポットが加熱され、次に冷却されるときの速度および温度を概略的に示すグラフである。このグラフは、学会誌Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｇａｉｎｓｔ Ｆａｔｉｇｕｅ（Ｓｈｅｆｆｉｅｌｄ、英国、１９９７年３月、発行ＡＡ Ｂａｌｋｏｍａ， Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ， オランダ、編集 Ｊ． Ｈ． Ｂａｙｒｏｎ， Ｒ． Ａ． Ｓｍｉｔｈ， Ｔ． Ｃ． ＬｉｎｄｌｏｏｍおよびＢ． Ｔｏｍｋｉｎｓ）のＫ． Ｊ． Ｓａｗｌｅｙ著「鉄道用ホイールの滑りによるダメージ（Ｒａｉｌｗａｙ Ｗｈｅｅｌ Ｓｌｉｄｅ Ｄａｍａｇｅ）」という名称の論文の第６７９ページに掲示されたグラフを改作したものである。この論文は本願に援用する。より詳しくは、図３は、ＢＲ Ｍａｒｋ ＩＩＩ客車（ホイール荷重４２，０００Ｎ）が、４０ｍ／秒の速度で０．５秒間滑るスキッドでの鉄道用ホイールのホットスポット領域における計算による温度上昇および温度下降を示すものである。この計算では、接触パッチが０．０１ｍ×０．０１ｍの表面寸法と、０．０７５のホイール／レール接着（０．０９ｇの最大制動要求条件下）とを有するものと仮定した。このグラフは、ホットスポットの鋼は極めて急速に温度上昇できることを示している。例えば図３において、ホットスポットの鋼の温度は、滑り開始から約５ミリ秒以内でほぼその最高レベルに到達する。このホットスポットの鋼の冷えも極めて短時間に行なわれる。例えば、曲線が、いかに急速に約１２００℃から約４００℃まで下降するかに注目されたい。要するに、これらの冷却状態は、高温（例えば８００〜１２００℃）により作られたオーステナイトを、マルテンサイト構造をもつ鋼に変態させるのに充分なものである。
【００３３】
これらの加熱状態および冷却状態はまた、図２に示した連続冷却変態曲線のグラフに関連付けることができる。このため、図４には、本願の図２（これは’特許から得たものである）に示した連続冷却変態曲線に匹敵する連続冷却変態曲線が示されている。しかしながら、図４には、ホイールのスキッドの結果として鉄道用ホイールのホットスポットに生じる温度（例えば図３に示されたような温度）が、図４に点Ｘとして概略的に示す高いレベルまで上昇したところが示されている。この点Ｘは、約８５０〜１２００℃の温度にほぼ一致する。従ってこの点Ｘは、鋼のＰｓ曲線より上方に位置するグラフのオーステナイト領域内にある。図４は、温度上昇が非常に短時間（例えば、１／１０秒）で行なわれることを示している。破線すなわち冷却曲線Ｔは、点Ｘから時間軸（すなわちＸ軸）に向かって下降している。この温度低下は非常に短時間（例えば、１／１０秒以下）に行なわれる。かくして、これらの条件下では、冷却曲線Ｔは、点Ｘから事実上垂直に下降して、マルテンサイト出発温度曲線Ｍｓを通る。従ってこれらの条件下では、ホットスポット領域にある鋼の少なくとも幾分かは、マルテンサイト結晶構造になる。マルテンサイト結晶構造はパーライト構造をもつ鋼に比べて非常にスポーリングし易いため、この場合も好ましくないものである。
【００３４】
従って図４には、金属学的結果が図１および図２に示すような焼入れ作業に関連する冷却時間に比べて、いかに短時間でホットスポットを形成し次に冷えるかを示している。かくして、鉄道用ホイールのホットスポット領域の鋼は、非常に短時間でオーステナイト形成温度に加熱され、次にこれも非常に短時間でマルテンサイト形成温度まで低下されるので、ヒートクラック耐性の問題に一層有効に対処するには、’５１６特許に開示された鋼配合物以外の鋼配合物が必要となることは明白である。換言すれば、’５１６特許に教示された製鋼方法および焼入れ方法は、鋼の硬度を犠牲にすることなくヒートクラックを防止するためのものであるとはいえ、加熱／冷却過程が図２の曲線Ｂに関連する時間よりかなり短い時間で行なわれる場合には、これらの配合物および方法の目的は、少なくとも一部が否定されるであろう。また、冷却曲線Ａに対して冷却曲線Ｂが右方に変位しているため、図２の曲線Ｂの右方へのこの変位に関連する時間はより長くなり、スキッドするホイールのホットスポットが温度上昇しかつ低下する時間に比べてかなり長くなることにも留意すべきである。図３にはまた、鋼が約１２０℃に加熱され、次に約１秒間で約４００℃に低下される滑り試験の結果が示されている。これに対し、図１および図２は、本件出願人の鋼に係る冷却曲線Ｔの右側に遠く離れて位置する蓋然性が最も大きい冷却曲線Ａ、Ｂを作る焼入れ作業の状況で作られたものである。
【００３５】
【発明を実施するための最良の形態】
図５は、Ｃ級ホイール鋼の連続冷却変態曲線を示すグラフである。このグラフは、書物「Ａｔｌａｓ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉａｇｒａｍｓ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｔｅｅｌｓ」に見られる図面を改作したものである。この特定の鋼は０．７５％の炭素と、０．３３％のケイ素と、０．７０％のマンガンと、０．０１７％のリンと、０．０１６％の硫黄とを含有している。Ｐｓ曲線のノーズ領域Ｎは、冷却曲線Ｔよりかなり右方に位置している。従って、冷却曲線Ｔは、中断されない態様で鋼のマルテンサイト形成領域へと下降している。
【００３６】
図６は、本発明の教示に従って作られた鋼の連続冷却変態曲線を示すグラフである。数ある他の合金成分のうち、この鋼は、１．１重量％のケイ素濃度をもつことに留意すべきである。このため、Ｐｓ曲線の「ノーズ」領域Ｎは、ホットスポットの鋼の冷却曲線Ｔがマルテンサイト形成温度（例えば図６のＭｓ曲線により示すように約２５０℃）まで下降する前に、前記冷却曲線Ｔと出合うように、充分左方に変位されている。
【００３７】
前述のように、マルテンサイトを作るには、鋼は、オーステナイト結晶物質からマルテンサイト結晶物質に変態しなければならない。パーライトからマルテンサイトへの変態は通常は生じない。かくして、本件出願人に係るパーライト出発曲線Ｐｓが冷却曲線Ｔに出合うほど、図６において左方に変位していることは、下降する冷却曲線Ｔが鋼のマルテンサイト結晶構造状態に到達する前（すなわち、冷却曲線Ｔがマルテンサイト出発曲線Ｍｓおよびこの下の領域に到達する前）にパーライト構造になることを意味する。かくして、この鋼は、冷却曲線Ｔがマルテンサイト出発曲線Ｍｓへと下降するときに、パーライト出発曲線Ｐｓの少なくとも何らかの領域（例えばノーズ領域Ｎ）と出合う結果として、或る程度はパーライト構造となる。ここでパーライト構造になってしまうと、鋼は、温度が低下してもマルテンサイトには変態しない。なぜならば、マルテンサイトはオーステナイトからの変態によってのみ形成されるからである。繰り返していうが、マルテンサイトは、パーライトからの変態によっては形成されないのである。
【００３８】
このことは、全パーライト形成領域Ｐｓ−Ｐｆが鋼の冷却曲線Ｔより充分左方に変位されている鋼の場合には一層良く当てはまる。かくして、マルテンサイトはオーステナイトからのみ形成される（パーライトからは形成されない）ので、本件出願人に係る鋼は、鋼がその通常の温度すなわちスキッド前の温度に戻るときに冷却曲線Ｔが下降を続けてもマルテンサイト構造の形成を妨げる。実際に、本願に開示するマルテンサイト変態を妨げる鋼は、鉄道用ホイールのスキッド状態で残存している加熱および冷却時間よりも短くなる傾向を有する時間内（例えば、１秒以下、多くの場合には１／１０秒以下の時間内）で、これらのオーステナイトをパーライト変態させる。
【００３９】
本件出願人は、パーライト形成領域（すなわち、ＰｓとＰｆとの間の領域）が冷却曲線Ｔに出合うのに充分なほど左方に変位させること（図６参照）、または更に好ましくは冷却曲線Ｔに進入するほど左方に変位させること（図７参照）は、異常なほど高濃度のケイ素を含有する配合の鋼により達成できることを見出している。ケイ素濃度は、１．１〜３．０重量％が好ましい。この１．１〜３．０重量％のケイ素濃度は、０．６０〜０．７７重量％の炭素濃度を有する鋼において特に好ましい。例えば、図６は、０．６０〜０．７７重量％の炭素濃度を有する鋼に１．１重量％のケイ素濃度を用いることによるＰｓ−Ｐｆ領域の変位度合いを概略的に示し、図７は、０．６０〜０．７７重量％の炭素鋼での２．０重量％のケイ素濃度により形成される変位度合いを示す。
【００４０】
図７は、ＰｓとＰｆとの間のパーライト領域が、冷却曲線Ｔの左方に充分に変位されている状況を示す。図６と図７とを比較すると、本件出願人に係る比較的高濃度（すなわち、１．１〜３．０％）のケイ素の使用によって、マルテンサイト領域の右端が、１．１〜３．０％の範囲内でケイ素濃度が高くなるにつれて一層右方に変位する傾向があることが判明する。しかしながら、本件出願人に係るＰｓ曲線は、冷却曲線Ｔと出合いおよび／または冷却曲線Ｔに進入するので、Ｍｓ曲線の右方への変位とは大きな関係はない。これは、ひとたび冷却曲線ＴがＰｓ曲線で示されるパーライト形成状態に出合うとパーライトが形成されるという事実から言えることである。その後、パーライトからマルテンサイトへの変態は生じない。
【００４１】
図８には、本願に開示の鋼配合物に１．１〜３．０重量％のケイ素を添加することから生じる効果が概略的に示されている。図８にはまた、本願に開示の鋼配合物に０．５〜１．０重量％のクロムを添加することの効果が概略的に示されている。より詳しくは、図８は、鋼が急速に加熱されると、パーライトからオーステナイトへの変態は非常に高い温度で生じる。例えば図８において、０．７重量％の炭素鋼についての連続加熱変態曲線Ｈは、１０２秒（１００秒）で加熱されると約７５６℃（すなわち、図８の点１）でパーライト−オーステナイト変態を行なうことを示す。１０秒間加熱されるときは、この転移は約７９０℃で行なわれる。１秒間の加熱では、転移は約８６２℃で行なわれる。かくして、加熱時間が短いほど、パーライト−オーステナイト転移温度は高くなる。
【００４２】
本件出願人は、このような鋼配合物に１．１〜３．０重量％のケイ素を添加すると、変態曲線が上方かつ左方に変位することを見出した。この変位は、図８において破線Ｉで概略的に示されている。かくして、本発明が関連する比較的短い時間（例えば１秒間）では、鋼配合物中に１．１〜３．０重量％のケイ素が存在すると、変態温度がより高い温度に上昇する傾向を有する。かくして、ホイールのスキッドにより作られる多くの加熱状態では、パーライトからオーステナイトが形成される傾向は低くなる。
【００４３】
本件出願人に係る鋼配合物中にクロムが存在すると、鋼配合物の変態温度が、より高くかつ左方に変位される。この付加変位が図８に破線Ｊで示されている。この効果は累積的である。かくして、ケイ素およびクロムの両者が鋼の連続変態曲線をますます短時間で上方かつ左方に変位させると、パーライト−オーステナイト変態は生じ難くなる。かくして、高濃度のケイ素の使用に加えて０．５〜１．０％のクロムを使用することの累積的効果は、加熱および冷却が非常に急速（例えば、１秒以下）に生じる前述のスキッド状態では、鉄道用ホイールにかなり大きい値をもたらす。
【００４４】
金属学的特性を改善するため、本願に開示する配合物を有する鋼の製造時に該鋼の種々の物理的処理を行なうことができることを理解すべきである。このような物理的作業として、焼入れ、熱間加工、冷間加工等がある。また、本発明をその或る特定実施形態について詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得ることも理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
０．２５％のケイ素を含む鋼の連続冷却変態曲線を示すグラフである。
【図２】
鋼のケイ素濃度を図１の０．２５％レベルから１．０％レベルに上昇させることによる効果を示す連続冷却変態曲線を示すグラフである。
【図３】
ホイールスキッドから生じる鉄道用ホイールのホットスポットの温度の上昇および低下を示すグラフである。
【図４】
図２の曲線Ｂに暗示された時間に比べて非常に短い時間で、オーステナイト生成温度Ｘからマルテンサイト形成状態（例えば、曲線ＭＳ以下）まで低下する冷却曲線Ｔを示す連続冷却変態曲線を示すグラフでる。
【図５】
０．７５％Ｃ、０．３３％Ｓｉ、０．７０％Ｍｎ、０．０１７％Ｐおよび０．０１６％Ｓを含有するＣ級ホイール鋼の連続冷却変態曲線を示すグラフである。
【図６】
本願で説明する鋼のパーライト出発曲線Ｐｓのノーズ領域Ｎが鋼の冷却曲線Ｔに出合う程度まで、図５の位置と比べて左方に変位したパーライト出発曲線Ｐｓを示す連続冷却変態曲線を示すグラフである。
【図７】
本願で説明する鋼のパーライト形成領域Ｐｓ−ＰｆがグラフのＹ軸（すなわち温度軸）に近接する程度まで、図５の位置に比べてＴ曲線の左方に変位したパーライト形成領域Ｐｓ−Ｐｆを示す連続冷却変態曲線を示すグラフである。
【図８】
（１）代表的鋼配合物に１．１〜３．０重量％のケイ素を添加したこと、および（２）前記鋼配合物に０．５〜１．０重量％のクロムを添加したことの結果としての、連続加熱変更態様曲線の２つの別々の上方変位を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年2月20日(2002.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーライト構造を有しかつケイ素を含有する鋼で作られた鉄道用ホイールにおいて、前記ケイ素の濃度は、（時間をＸ軸にとりかつ温度をＹ軸にとった連続冷却変態曲線のグラフにおける）鋼のパーライト出発曲線Ｐｓのノーズ領域を、Ｙ軸（時間ゼロの点）に向けて充分に変位させるのに充分な濃度であり、冷却曲線が鋼のマルテンサイト出発温度曲線Ｍｓまで下降する前に、前記出発曲線Ｐｓは、スキッドの後に出発曲線Ｐｓの上方にあるオーステナイト領域内の一点から下降する前記冷却曲線と出合うように構成された鉄道用ホイール。
【請求項２】
前記鋼のケイ素含有量は、１．１〜３．０重量％であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項３】
前記鋼の炭素含有量は、０．６０〜１．０重量％であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項４】
前記鋼のマンガン含有量は、０．４５〜０．８５重量％であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項５】
前記鋼の硫黄含有量は、０．０５重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項６】
前記鋼のリン含有量は、０．０５重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項７】
前記鋼が更に、０．５〜１．０重量％のクロムを含有していることを特徴とする請求項１記載の鉄道用ホイール。
【請求項８】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、１．１〜２．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．０５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項９】
前記鋼の炭素含有量は０．６７〜０．７７重量％であることを特徴とする請求項８記載の鉄道用ホイール。
【請求項１０】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．８５重量％であることを特徴とする請求項８記載の鉄道用ホイール。
【請求項１１】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．０重量％であることを特徴とする請求項８記載の鉄道用ホイール。
【請求項１２】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、２．０〜３．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．０５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項１３】
前記鋼の炭素含有量は０．６７〜０．７７重量％であることを特徴とする請求項１２記載の鉄道用ホイール。
【請求項１４】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．８５重量％であることを特徴とする請求項１２記載の鉄道用ホイール。
【請求項１５】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．５重量％であることを特徴とする請求項１２記載の鉄道用ホイール。
【請求項１６】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、１．１〜２．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．５０〜１．０重量％のクロムと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項１７】
前記鋼の炭素含有量は０．６７〜０．７７重量％であることを特徴とする請求項１６記載の鉄道用ホイール。
【請求項１８】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．７５重量％であることを特徴とする請求項１６記載の鉄道用ホイール。
【請求項１９】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．０重量％であることを特徴とする請求項１６記載の鉄道用ホイール。
【請求項２０】
パーライト構造を有しかつ０．６０〜０．８５重量％の炭素と、２．０〜３．０重量％のケイ素と、０．４５〜０．８５重量％のマンガンと、０．５０〜１．０重量％のクロムと、０．０５０重量％以下の硫黄と、０．０５０重量％以下のリンとを含有し、残部は鉄および寄生不純物である鋼で作られることを特徴とする鉄道用ホイール。
【請求項２１】
前記鋼の炭素含有量は０．６７〜０．７７重量％であることを特徴とする請求項２０記載の鉄道用ホイール。
【請求項２２】
前記鋼のマンガン含有量は０．６０〜０．７５重量％であることを特徴とする請求項２０記載の鉄道用ホイール。
【請求項２３】
前記前記鋼のケイ素含有量は１．３〜２．５重量％であることを特徴とする請求項２０記載の鉄道用ホイール。
【国際調査報告】
2004520480.tif 000055