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鉄道用車輪の表面処理方法及び鉄道用レールの表面処理方法

国内特許コード P07A011113
整理番号 /NO31049
掲載日 2007年11月2日
出願番号 特願2004-229090
公開番号 特開2006-044486
登録番号 特許第4349580号
出願日 平成16年8月5日(2004.8.5)
公開日 平成18年2月16日(2006.2.16)
登録日 平成21年7月31日(2009.7.31)
発明者
  • 松井 元英
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
発明の名称 鉄道用車輪の表面処理方法及び鉄道用レールの表面処理方法
発明の概要 【課題】 摩擦係数や摩耗を減少させて安全性と乗り心地を改善し保守コストを減少させることができる鉄道用部材とその表面処理方法を提供する。
【解決手段】 車輪Wは、摩擦抵抗を受けるフランジ面W2が表面処理された鉄道用車輪であり、フランジ面W2は急曲線のレールの頭側面と回転接触する接触面である。窒化処理層1は、フランジ面W2を窒化処理して形成した部分であり、フランジ面W2の表層に窒素を拡散浸透させる窒化処理によって硬質の窒化層が形成されている。拡散層1aは、フランジ面W2に窒素を拡散させて形成した部分であり、反応層1bは鉄系金属である車輪Wと窒素とを熱化学反応させて形成した部分である。気孔層1cは、フランジ面W2を窒化処理して形成された部分であり、気孔層1cには表面に開口部1dを有する多数の微細な空隙部1eが形成されており、潤滑剤がこの開口部1dから空隙部1e内に含浸されている。
【選択図】 図2
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】図7は、鉄道車両が急曲線を通過するときの鉄道用車輪と鉄道用レールとの状態を示す平面図である。図8は、図7のVIII部分を拡大して示す正面図である。 図7及び図8に示す車輪Wは、レールRと回転接触する鉄道用部材であり、レールRの頭頂面(頭部上面)R1と接触して摩擦抵抗を受ける踏面W1と、鉄道車両が急曲線を通過するときに外軌側のレールRの頭側面R2と接触して摩擦抵抗を受けるフランジ面W2とを備えている。レールRは、車輪Wを案内する鉄道用部材であり、車輪Wを直接支持する頭頂面R1と、この頭頂面R1と連続する頭側面R2とを備えている。このような鉄道用車輪及び鉄道用レールは、鉄道の基幹部品であるため、これらの材料には安全性と保守コストの削減とが求められている。図7及び図8に示すように、矢印方向に鉄道車両が急曲線を通過すると、フランジ面W2と頭側面R2との間に横圧Qが作用してこれらが激しく高面圧で高滑り接触を起こす。このため、フランジ面W2及び頭側面R2は、摩耗の激しい場所となり、このような摩耗が進行すると踏面W1及び頭頂面R1の形状が変化し、安全性や乗り心地が低下するとともに保守コストが増加する。このため、従来の鉄道用車輪では、レールの頭頂面と接触する踏面をガス浸炭焼き入れ処理した後に焼戻し処理している(例えば、特許文献1参照)。また、従来の鉄道用レールでは、車輪と接触する頭頂面を高温に加熱して熱処理した後に、オーステナイト域温度から所定の冷却速度で所定の温度まで冷却しその後放冷することによって製造されている(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平5-42801号公報
【特許文献2】特開平9-316598号公報
産業上の利用分野 この発明は、摩擦抵抗を受ける接触面が表面処理された鉄道用部材、及び摩擦抵抗を受ける接触面を表面処理する鉄道用部材の表面処理方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 急曲線の鉄道用レールの頭側面と回転接触して摩擦抵抗を受ける鉄道用車輪のフランジ面を表面処理する鉄道用車輪の表面処理方法であって、 前記フランジ面を窒化処理して窒化処理層を形成する窒化処理工程と、 前記窒化処理層の気孔層に潤滑剤を含浸させる潤滑剤含浸工程を含み、 前記窒化処理工程は、アンモニアガス、窒素ガス又はこれらの混合ガスの雰囲気中で500~525°Cで50~100時間保持して前記窒化処理層を形成する工程であること、 を特徴とする鉄道用車輪の表面処理方法。
【請求項2】 急曲線で鉄道用車輪のフランジ面と接触して摩擦抵抗を受ける鉄道用レールの頭側面を表面処理する鉄道用レールの表面処理方法であって、 前記頭側面を窒化処理して窒化処理層を形成する窒化処理工程と、 前記窒化処理層の気孔層に潤滑剤を含浸させる潤滑剤含浸工程を含み、 前記窒化処理工程は、アンモニアガス、窒素ガス又はこれらの混合ガスの雰囲気中で500~525°Cで50~100時間保持して前記窒化処理層を形成する工程であること、 を特徴とする鉄道用レールの表面処理方法。
産業区分
  • 自動車
  • 冶金、熱処理
  • 表面処理
  • 鉄道
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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