BR112019020038A2

BR112019020038A2 - roda ferroviária e método para produção de roda ferroviária

Info

Publication number: BR112019020038A2
Application number: BR112019020038A
Authority: BR
Inventors: Kubota Manabu; Maejima Taketo
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2020-04-28
Also published as: CN110462069B; JPWO2018181862A1; WO2018181862A1; JP6485604B2; CN110462069A; EP3608429A1; AU2018246551A1; UA123978C2; AU2018246551B9; US20200102623A1; CA3057052A1; US11761053B2; EP3608429A4; AU2018246551B2

Abstract

uma roda ferroviária na qual a formação de cementita próeutetóide é suprimida é produzida de forma estável. após o aquecimento de um produto intermediário que contenha, em % em massa, c: 0,80 a 1,15% a uma temperatura não inferior ao ponto de transformação acm, o produto intermediário é resfriado de modo que a taxa de resfriamento (ºc/seg) no intervalo de 800 a 500 ºc satisfaz as seguintes condições: superfície que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange: não mais que fn1 definido pela fórmula (1), taxa de resfriamento em uma região na qual a taxa de resfriamento é mais lenta: não menos que fn2 definido pela fórmula (1), e superfície da banda de rodagem e do flange: não inferior a fn2: fn1 = -5,0+exp(5,651-1,427xc-1,280xsi-0,7723xmn-1,815xcr-1,519xal-7,798xv)...(1) fn2 = 0,515+exp(-24,816+24,121xc+1,210xsi+0,529xmn+2,458xcr-15,116xal-5,116xv)...(2)

Description

RODA FERROVIÁRIA E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE RODA FERROVIÁRIA

CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção refere-se a uma roda ferroviária e um método para produzir uma roda ferroviária.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA [0002] Um veículo ferroviário viaja em um trilho que constitui uma ferrovia. Um veículo ferroviário inclui uma pluralidade de rodas ferroviárias. A roda ferroviária suporta o veículo mantendo contato com o trilho e se move sobre o trilho enquanto ele gira. A roda ferroviária se desgasta devido ao contato com o trilho. Com o objetivo de aumentar a eficiência do transporte ferroviário, foram feitas tentativas para aumentar o peso de carga no veículo ferroviário e aumentar a velocidade do veículo ferroviário. Como resultado, há uma demanda por melhorias na resistência ao desgaste das rodas ferroviárias usadas para um veículo ferroviário.

[0003] Tecnologias para melhorar a resistência ao desgaste de uma roda ferroviária foram propostas na Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 09202937 (Literatura Patentária 1), Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2012-107295 (Literatura Patentária 2), Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2013 -231212 (Literatura Patentária 3) e Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2004-315928 (Literatura Patentária 4).

[0004] A roda ferroviária divulgada na Literatura Patentária 1 consiste em, em % em massa, C: 0,4 a 0,75%, Si: 0,4 a 0,95%, Mn: 0,6 a 1,2%, Cr: 0 a 0,2% ou menos, P: 0,03% ou menos, e S: 0,03% ou menos, com o balanço sendo Fe e outras impurezas inevitáveis. Nesta roda ferroviária, uma região da superfície da banda de rodagem da roda até uma profundidade de pelo menos 50 mm é composta por uma estrutura perlítica. O método de produção de uma roda ferroviária da Literatura Patentária 1 inclui uma etapa de resfriamento na qual a a banda de rodagem da roda é resfriada, na condição de que uma curva de resfriamento da banda de rodagem da roda passe por uma região de formação de

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2/49 perlita em uma curva de transformação de resfriamento contínuo e resida no lado de longa duração da curva de transformação da martensita.

[0005] O aço da roda divulgado na Literatura Patentária 2 tem uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,65 a 0,84%, Si: 0,02 a 1,00%, Mn: 0,50 a 1,90%, Cr: 0,02 a 0,50%, V: 0,02 a 0,20%, e S: 0,04% ou menos, com o balanço sendo Fe e impurezas, em que P < 0,05%, Cu < 0,20% e Ni < 0,20%. A composição química satisfaz ainda as seguintes fórmulas relacionais:

[34 < 2,7+29,5xC+2,9xSi+6,9xMn+10,8xCr+30,3xMo+44,3xV < 43] e [0,76xexp(0,05xC)xexp(1,35xSi)xexp(0,38xMn)xexp(0,77xCr)xexp(3 ,0xMo)xexp(4,6xV) < 25]

A Literatura Patentária 2 afirma que o aço para rodas ferroviárias atinge excelente resistência ao desgaste, resistência à fadiga ao rolamento e resistência à fragmentação, satisfazendo a composição química e as fórmulas descritas acima.

[0006] A roda ferroviária divulgada na Literatura Patentária 3 consiste em, em % em massa, C: 0,65 a 0,84%, Si: 0,4 a 1,0%, Mn: 0,50 a 1,40%, Cr: 0,02 a 0,13%, S: 0,04% ou menos, V: 0,02 a 0,12%, com o balanço sendo Fe e impurezas, em que Fn1 definido pela Fórmula (1) é 32 a 43, e Fn2 definido pela Fórmula (2) é 25 ou menos. Onde, a Fórmula (1) é

Fn1=2,7+29,5C+2,9Si+6,9Mn+10,8Cr+30,3Mo+44,3V, e Fórmula (2) é

Fn2=exp(0,76)xexp(0,05C)xexp(1,35Si)xexp(0,38Mn)xexp(0,77Cr)xexp(3,0 Mo)xexp(4,6V)

A Literatura Patentária 3 declara que o aço para roda ferroviária atinge excelente resistência ao desgaste, resistência à fadiga de laminação e resistência à fragmentação quando possui a composição química descrita acima, e Fn1 e Fn2 atendem ao intervalo descrito acima.

[0007] A roda de veículo ferroviário divulgada na Literatura Patentária 4 é uma roda de veículo ferroviário integrada composta de aço contendo uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,85 a 1,20%, Si: 0,05 a 2,00%, Mn: 0,05 a 2,00% e, conforme necessário, uma quantidade

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3/49 predeterminada de um ou mais elementos selecionados de Cr, Mo, V, Nb, B, Co, Cu, Ni, Ti, Mg, Ca, Al, Zr e N, com a balança sendo Fe e outras impurezas inevitáveis, em que pelo menos parte da banda de rodagem e/ou a superfície da flange da roda tem uma estrutura perlítica. A Literatura Patentária 4 declara que a vida útil da roda do veículo ferroviário depende da quantidade de desgaste do piso e da superfície do flange (parágrafo [0002] da Literatura Patentária 4) e ainda depende de uma trinca na banda de rodagem e na superfície do flange que é causada pelo aumento do valor calorífico quando o freio é aplicado em uma ferrovia de alta velocidade. EIA também afirma que, quando a roda do veículo ferroviário tem a configuração descrita acima, é possível suprimir o desgaste e a trinca térmica da banda de rodagem e da superfície do flange.

LISTA DE CITAÇÕES

LITERATURA PATENTÁRIA [0008] Literatura Patentária 1: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 09-202937

Literatura Patentária 2: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 201 ΣΙ 07295

Literatura Patentária 3: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2013231212

Literatura Patentária 4: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2004315928

LITERATURA NÃO PATENTÁRIA [0009] Literatura Não Patentária 1: F. Wever et al., Zur Frage der Warmebehandlung der Stable auf Grund ihrer Zeit-Temperatur-UmwandlungsSchaubilder, Stahl u Eisen, 74 (1954), p749 to 761

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO [0010] Nas rodas ferroviárias divulgadas nas Literaturas Patentárias 1, 2 e 3 descritas acima, a resistência ao desgaste da roda ferroviária é melhorada por conter ativamente V. No entanto, quando as rodas ferroviárias dessas literaturas

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4/49 são aplicadas a uma ferrovia de carga para a qual são necessários o aumento do peso da carga e aumento de velocidade, não é possível obter resistência suficiente ao desgaste.

[0011] Por outro lado, a roda ferroviária divulgada na Literatura Patentária 4 é feita de aço hipereutetóide no qual o teor de C é aumentado em contraste com as Literaturas Patentárias 1, 2 e 3. Quando esta roda ferroviária é aplicada a uma ferrovia de carga para a qual é necessário aumentar o peso de carga e aumentar a velocidade, potencialmente é possível obter resistência suficiente ao desgaste.

[0012] Enquanto isso, a roda ferroviária é produzida da seguinte maneira. Um tarugo é submetido a trabalho a quente para formar um produto intermediário com a forma de roda ferroviária. O produto intermediário formado é submetido a tratamento térmico (têmpera da banda de rodagem). Na têmpera da banda de rodagem, depois que o produto intermediário é aquecido, a água de resfriamento é pulverizada na banda de rodagem e no flange do produto intermediário para resfhálo rapidamente. Observe que, enquanto a banda de rodagem e o flange são resfriados rapidamente, uma parte do cubo (saliência) e uma parte da tela são deixadas em resfriamento. Em consequência disto, é formada perlita fina que possui alta resistência ao desgaste na estrutura da matriz de uma camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e em uma porção próxima à superfície do flange.

[0013] No entanto, na camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e na parte da superfície próxima do flange após a têmpera da banda de rodagem, uma camada composta de martensita e/ou bainita é ainda formada em uma camada acima da perlita fina. A seguir, a camada que é composta de martensita e/ou bainita formada na camada externa da banda de rodagem e na camada externa da flange por resfriamento rápido da banda de rodagem e da flange após tratamento térmico é denominada neste documento de camada temperada. Quando uma roda ferroviária é usada com uma camada temperada na camada externa da banda de rodagem e na camada externa do flange, é provável que a camada temperada se desgaste durante o uso da roda ferroviária. Por esse motivo,

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5/49 em um processo de produção tradicional de uma roda ferroviária, uma camada temperada formada na camada externa da banda de rodagem e a camada externa do flange é removida por corte para fazer com que perlita fina seja exposta às superfícies da banda de rodagem e o flange para o produto intermediário da roda ferroviária após a têmpera da banda de rodagem. Pelo processo de produção descrito acima, é produzida uma roda ferroviária convencional.

[0014] No entanto, foi constatado a partir de uma investigação dos presentes inventores que, quando a roda ferroviária é um aço hipereutetóide, como um da Literatura Patentária 4, a resistência da parte do cubo e da parte da tela pode deteriorar-se no método de produção convencional de uma roda ferroviária. Em uma roda ferroviária convencional, embora a estrutura da banda de rodagem e do flange da parte do aro tenham sido investigadas com o objetivo de prolongar a vida útil da roda ferroviária, não houve nenhuma investigação feita com foco na estrutura da parte do cubo e na parte da roda ferroviária.

[0015] É um objetivo da presente invenção fornecer uma roda ferroviária e um método para a produção de uma roda ferroviária que permita a produção estável de uma roda ferroviária de um aço hipereutetóide com excelente tenacidade. SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0016] Um método para produzir uma roda ferroviária de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui uma etapa de aquecimento e uma etapa de resfriamento. Na etapa de aquecimento, um produto intermediário da roda ferroviária que tem uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,80 a 1,15%, Si: 1,00% ou menos, Mn: 0,10 a 1,25%, P: 0,050% ou menos, S: 0,030% ou menos, Al: 0,025 a 0,650%, N: 0,0030 a 0,0200%, Cr: 0 a 0,60% e V: 0 a 0,12%, com o balanço sendo Fe e impurezas, e inclui uma parte do cubo, uma parte do aro com banda de rodagem e um flange e uma parte da tela disposta entre a parte do cubo e a parte do aro é aquecida a não menos que o ponto de transformação Acm (°C) Na etapa de resfriamento, o produto intermediário é resfriado de modo que: a taxa de resfriamento em um intervalo de 800 a 500°C na superfície que não seja a banda de rodagem e a superfície da flange no produto

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6/49 intermediário não exceda Fn1 °C/seg que é definido pela Fórmula (1); a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C em uma região na qual a taxa de resfriamento é mais lenta no produto intermediário não é menor que Fn2 °C/s que é definido pela Fórmula (2); e a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na banda de rodagem e a superfície do flange não é inferior a Fn2 °C/seg:

Fn1 = -5,0+exp(5,651-1,427xC-1,280xSi-0,7723xMn-1,815xCr1,519xAI-7,798xV)...(1)

Fn2 = 0,515+exp(-24,816+24,121xC+1,210xSi+0,529xMn+2,458xCr15,116xAI-5,116xV)...(2) onde, cada símbolo do elemento nas Fórmulas (1) e (2) é substituído pelo teor (% em massa) do elemento correspondente.

[0017] Uma roda de aço de acordo com a presente modalidade possui uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,80 a 1,15%, Si: 1,00% ou menos, Mn: 0,10 a 1,25%, P: 0,050% ou menos, S: 0,030% ou menos, Al: 0,025 a 0,650%, N: 0,0030 a 0,0200%, Cr: 0 a 0,60% e V: 0 a 0,12%, com o balanço sendo Fe e impurezas, e inclui uma parte do cubo, uma parte do aro com uma banda de rodagem e um flange e uma parte da tela disposta entre a parte do cubo e a parte do aro. Na microestrutura da parte do cubo, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμητ Na microestrutura da parte de tela, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμητ Na microestrutura da parte do aro, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμητ

Quantidade de cementita próeutetóide (peças/100 μρη) = soma total do número de peças de cementita próeutetóide que se cruzam com duas linhas diagonais em um campo visual quadrado de 200 μρη x 200 μρη/(5. 66 x 100 μρη) (A)

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

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7/49 [0018] O método para produzir uma roda ferroviária de acordo com a presente modalidade permite a produção estável de uma roda ferroviária de um aço hipereutetóide com excelente tenacidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0019] [FIG. 1] A FIG. 1 é uma vista em seção transversal em paralelo com o eixo central de uma roda ferroviária.

[FIG. 2] A FIG. 2 é um diagrama que ilustra uma relação entre a dureza Vickers de uma roda ferroviária e a quantidade de desgaste da roda ferroviária com base no resultado de um teste de desgaste tipo Nishihara.

[FIG. 3] A FIG. 3 é um diagrama esquemático do teste de desgaste tipo Nishihara.

[FIG. 4] A FIG. 4 é um diagrama que ilustra as relações entre o teor de C, a taxa de resfriamento e a camada temperada e a cementita próeutetóide com base nos resultados de um teste de tratamento térmico simulando um tratamento térmico durante o processo de produção de uma roda ferroviária.

[FIG. 5] A FIG. 5 é um diagrama que ilustra as relações entre o teor de Si, a taxa de resfriamento e a camada temperada e a cementita próeutetóide com base nos resultados de um teste de tratamento térmico simulando um tratamento térmico durante o processo de produção de uma roda ferroviária.

[FIG. 6] A FIG. 6 é um diagrama que ilustra as relações entre o teor de Mn, a taxa de resfriamento e a camada temperara e a cementita próeutetóide com base nos resultados de um teste de tratamento térmico, assumindo um tratamento térmico durante o processo de produção de uma roda ferroviária.

[FIG. 7] A FIG. 7 é um diagrama que ilustra as relações entre o teor de Cr, a taxa de resfriamento e a camada temperada e a cementita próeutetóide com base nos resultados de um teste de tratamento térmico assumindo um tratamento térmico durante o processo de produção de uma roda ferroviária.

[FIG. 8] A FIG. 8 é um diagrama que ilustra as relações entre o teor de Al, a taxa de resfriamento e a camada temperada e a cementita próeutetóide com base nos resultados de um teste de tratamento térmico assumindo um tratamento

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8/49 térmico durante o processo de produção de uma roda ferroviária.

[FIG. 9] A FIG. 9 é um diagrama que ilustra as relações entre o teor de V, a taxa de resfriamento e a camada temperara e a cementita próeutetóide com base nos resultados de um teste de tratamento térmico, assumindo um tratamento térmico durante o processo de produção de uma roda ferroviária.

[FIG. 10] A FIG. 10 é um diagrama esquemático que ilustra um exemplo de um aparelho de resfriamento que é usado no método para produzir uma roda ferroviária de acordo com a presente modalidade.

[FIG. 11] A FIG. 11 é um diagrama esquemático para ilustrar um método de medição da quantidade de cementita próeutetóide.

[FIG. 12] A FIG. 12 é um diagrama que ilustra uma distribuição HRC de dureza Rockwell (curva de Jominy) para distâncias a partir da extremidade de resfriamento a água da amostra de teste de Jominy obtida do teste de têmpera final de Jominy no Exemplo.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES [0020] [Configuração da roda ferroviária]

A FIG. 1 é uma vista em seção transversal incluindo um eixo central de uma roda ferroviária de acordo com a presente modalidade. Referindo-se à FIG. 1, uma roda ferroviária 1 tem uma forma de disco e inclui uma parte de cubo 2, uma parte de banda 3 e uma parte de aro 4. A parte do cubo 2 tem uma forma cilíndrica e está disposta na parte do meio da roda ferroviária 1. A parte do cubo 2 tem um furo de passagem 21. O eixo central do furo de passagem 21 corresponde ao eixo central da roda ferroviária 1. Um eixo não mostrado é inserido no furo de passagem 21. Uma espessura T2 da parte do cubo 2 é maior que uma espessura T3 da parte da tela 3. A parte do aro 4 é formada em uma parte do bordo na circunferência externa da roda ferroviária 1. A parte do aro 4 inclui uma banda de rodagem 41 e um flange 42. A banda de rodagem (41) é obtida no flange (42). As superfícies da banda de rodagem 41 e do flange 42 estão em contato com a superfície do trilho enquanto a roda ferroviária 1 está sendo usada. Uma espessura T4 da parte do aro 4 é maior que a espessura T3 da parte da tela 3. A parte de tela 3 é disposta

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9/49 entre a parte do cubo 2 e a parte do aro 4. A parte da borda circunferencial interna da parte da tela 3 está ligada à parte do cubo 2 e a parte da borda da circunferência externa da parte da tela 3 está ligada à parte do aro 4. A espessura T3 da parte da tela 3 é menor que a espessura T2 da parte do cubo 2 e a espessura T4 da parte 5 do aro 4.

[0021] Os presentes inventores estudaram o métodO para melhorar a resistência ao desgaste em uma roda ferroviária. Em consequência disto, os presentes inventores obtiveram os seguintes resultados.

[0022] [Melhoria na resistência ao desgaste devido ao aumento do teor de 10 C]

A FIG. 2 é um diagrama que ilustra uma relação entre a dureza Vickers de uma roda ferroviária e a quantidade de desgaste da roda ferroviária com base no resultado de um teste de desgaste tipo Nishihara. A FIG. 2 é obtido a partir da seguinte experiência. Uma barra redonda com um diâmetro de 40 mm foi 15 produzida a partir de cada um dos lingotes com composições químicas mostradas na Tabela 1.

[0023] [Tabela 1]

TABELA 1

N° do Aço	Composição Química (unidade é % em massa; o balanço sendo Fe e Impurezas)
C	Si	Mn	S	Al	N	P	Cr	V
1	0,84	0,30	0,81	0,002	0,032	0,003 8	0,001	-	-
2	0,93	0,29	0,80	0,002	0,032	0,004 2	0,001	-	-
3	1,00	0,30	0,80	0,002	0,034	0,004 0	0,001	-	-
4	1,09	0,30	0,79	0,002	0,036	0,004 0	0,001	-	-
21	0,79	0,29	0,81	0,002	0,035	0,003 0	0,001	0,10	-

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22	0,76	0,29	0,79	0,001	0,034	0,002 6	0,001	0,08	0,028
23	0,75	0,29	0,80	0,002	0,034	0,003 3	0,001	0,10	0,058
24	0,75	0,29	0,80	0,002	0,034	0,003 2	0,001	0,10	0,097
25	0,78	0,75	0,82	0,002	0,036	0,003 8	0,001	0,10	-
26	0,75	0,77	0,79	0,001	0,038	0,003 4	0,001	0,09	0,028
27	0,77	0,77	0,81	0,001	0,033	0,003 2	0,001	0,10	0,058
28	0,76	0,76	0,82	0,001	0,036	0,002 7	0,001	0,10	0,096

[0024] Uma amostra de teste bruta (correspondente a um produto intermediário da roda ferroviária) de forma anular com um diâmetro de 32 mm e uma largura de 10 mm foi feita a partir da barra redonda.

[0025] A amostra de teste bruta foi sujeita a têmpera, que simulou a têmpera da banda de rodagem em uma roda ferroviária. Especificamente, a amostra de teste bruta de cada número de aço foi mantida a uma temperatura de tratamento térmico de 950°C durante 20 minutos. Após o tempo de espera para formar uma fina estrutura perlita, a amostra de teste bruta foi retirada do forno para ser imersa em um banho de sal de 550°C. O tempo de imersão no banho de sal foi de 7 10 minutos. Após 7 minutos da imersão da amostra de teste no banho de sal, a amostra de teste foi retirada do banho de sal e deixada esfriar até a temperatura normal (25°C) Para simular o revenimento durante a produção de uma roda, cada amostra de teste bruta depois de deixada esfriar foi mantida a uma temperatura de tratamento térmico de 450°C durante 3 horas. Após a amostra de teste bruta ter 15 sido mantida a uma temperatura de tratamento térmico de 450°C durante 3 horas, a amostra de teste bruta foi deixada esfriar até a temperatura normal (25°C)

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11/49 [0026] Depois de deixar esfriar, a amostra de teste bruta foi cortada em sua superfície periférica externa para fazer uma amostra de teste de roda 100 (correspondente a uma roda ferroviária) com uma forma cilíndrica mostrada na FIG.

3. A amostra de teste de roda 100 tinha um diâmetro D100 de 29,39 mm e uma largura W100 de 8 mm.

[0027] Além disso, o Aço N° 29 mostrado na Tabela 2 foi preparado como um material de trilho.

[0028] [Tabela 2]

TABELA 2

N° do Aço	Composição Química (unidade é % em massa; o balanço sendo Fe e Impurezas)
C	Si	Mn	P	s	Cr	V
29	0,99	0,51	0,71	0,011	0,008	0,22	-

[0029] Uma amostra de teste de trilho 200 de forma anular mostrada na FIG.

foi feita a partir do material de trilho do Aço N° 29. A amostra de teste de trilho

200 tinha um diâmetro D200 de 30,0 mm e uma largura W200 de 5 mm.

[0030] A estrutura metálica em uma posição da amostra de teste de roda 100 a uma profundidade de 2 a 3 mm da superfície periférica externa em direção ao eixo central foi observada usando um microscópio óptico com uma ampliação de 500. Da mesma forma, a estrutura metálica na posição da amostra de teste de trilho 200 a uma profundidade de 2 a 3 mm da superfície periférica externa em direção ao eixo central foi observada usando um microscópio óptico com uma ampliação de 500. Como resultado da observação estrutural, a estrutura de qualquer uma das amostras de teste de roda 100 dos Aços N° 1 a 4, 21 a 28 era de uma fase única de perlita, e a estrutura da amostras de teste de trilho 200 também era de uma fase única de perlita.

[0031] Além disso, na amostra de teste de roda 100, na mesma posição da observação de estrutura, ou seja, em uma posição de 2 a 3 mm de profundidade da superfície periférica externa em direção ao eixo central, foi realizado um teste de dureza Vickers em conformidade com a norma J IS Z2244 (2009). As forças de teste foram todas 2,9421 N. Da mesma forma, na amostra de teste de trilho 200,

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12/49 na mesma posição da observação estrutural, ou seja, em uma posição a uma profundidade de 2 a 3 mm da superfície periférica externa em direção ao eixo central, foi realizado um teste de dureza Vickers conforme a norma JIS Z2244 (2009). A força de teste foi de 2,9421 N. Como resultado, a dureza Vickers (HV) da amostra de teste de trilho 200 foi de 430.

[0032] Um centro de largura da superfície periférica externa da amostra de teste de roda 100 e um centro de largura da superfície periférica externa da amostra de teste de trilho 200 foram colocados em contato um com o outro, e o teste de desgaste foi realizado girando mutuamente a amostra de teste de roda 100 e a amostra de teste de trilho 200 enquanto estão encostadas uma na outra a uma força de 900 MPa. A velocidade de rotação da amostra de teste de roda 100 foi de 800 rpm e a velocidade de rotação da amostra de teste de trilho 200 foi de 775 rpm. Portanto, uma taxa de deslizamento entre a amostra de teste de roda 100 e a amostra de teste de trilho 200 foi de 1,1%. Depois que a amostra de teste de roda 100 foi girada em 500.000 rotações, foi determinada a massa (g) da amostra de teste de roda 100 após o teste. Então, foi determinada a diferença entre a massa (g) da amostra de teste de roda 100 antes do teste, que foi medida antes do teste e a massa (g) da amostra de teste de roda 100 após o teste, e essa diferença de massa dividida por 50 foi definida como a quantidade de desgaste da roda (g/10.000 rot.). Observe que quatro das amostras de teste de roda 100 foram preparadas para cada número de aço e o mesmo teste foi realizado 4 vezes para cada número de aço usando essas amostras de teste. Um valor médio das quantidades de desgaste das amostras de teste de roda 100 que foram obtidas nos quatro tempos de teste foi calculado como a quantidade de desgaste da roda ferroviária de cada número de aço. A dureza Vickers e a quantidade de desgaste da amostra de teste de roda 100 obtidas em cada número de aço foram usadas para criar a FIG. 2.

[0033] O símbolo O” na FIG. 2 indica um resultado de teste pelo uso de aços isentos de V, em que o teor de Si é aproximadamente constante em cerca de 0,3% e o teor de C varia de 0,8 a 1,1% (doravante mencionado como aços

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13/49 hipereutetóides livres de V). O símbolo O” indica os resultados dos testes pelo uso de aços nos quais o teor de C está dentro de um intervalo de 0,75 a 0,79%, o teor de Si é aproximadamente constante a cerca de 0,3% e o teor de V varia de 0 a 0,1% (doravante mencionados como aços hipereutetóides de baixo teor de Si e com teor variável de V). O símbolo Δ” indica os resultados dos testes pelo uso de aços nos quais o teor de C está dentro de um intervalo de 0,75 a 0,79%, o teor de Si é aproximadamente constante a cerca de 0,8% e o teor de V varia de 0 a cerca de 0,1% (doravante mencionado como aços hipereutetóides de alto teor de Si e teor variável de V). Um numeral ao lado de cada símbolo na FIG. 2 indica um número de aço da Tabela 1.

[0034] Referindo-se à FIG. 2, à medida que o teor de V aumentava, a dureza Vickers da roda aumentava nos aços hipereutetóides de baixo teor de Si e teor variável de V (símbolo O). Especificamente, à medida que o teor de V aumentava isento de V (Aço 21) para 0,028% (Aço 22), 0,058% (Aço 23) e 0,097% (Aço 24), a dureza Vickers aumentava. No entanto, a dureza Vickers permaneceu em tomo de 350 HV e a quantidade de desgaste diminuiu apenas para cerca de 0,015 g/10000 rev. Por outro lado, nos aços hipereutetóides de alto teor de Si e teor variável de V (símbolo Δ), à medida que o teor em V aumentava isento de V (Aço 25) para 0,028% (Aço 26), 0,058% (Aço 27) e 0,096% (Aço 28), a dureza Vickers da roda aumentava para cerca de 380 HV. No entanto, embora a dureza Vickers tenha aumentado, a quantidade de desgaste da roda permaneceu constante em cerca de 0,015 g/10000 rev. e não houve mais redução.

[0035] Em contraste, nos aços hipereutetóides isentos de V (símbolo O), à medida que o teor de C aumentava de 0,84% (Aço 1) para 0,93% (Aço 2), 1,00% (Aço 3) e 1,09% (Aço 4), a dureza Vickers aumentava. Além disso, à medida que a dureza Vickers aumentava, a quantidade de desgaste diminuiu para cerca de 0,010 g/10000 rev.

[0036] Como resultado descrito acima, em um aço para roda ferroviária, a resistência ao desgaste usada como roda ferroviária é melhorada quando a dureza é aumentada com o aumento do teor de C mais do que quando a dureza aumenta

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14/49 com o aumento do teor de V, mesmo que a mesma dureza seja obtidaa. Embora esta razão não esteja clara, os seguintes assuntos são considerados. A banda de rodagem da roda ferroviária utilizada está sujeita a força externa (carga) do trilho. Por essa força externa, a cementita na perlita na camada externa imediatamente abaixo do piso é triturada e a dureza é aumentada ainda mais pelo reforço da dispersão. Além disso, o carbono da cementita fina triturada dissolve-se de forma supersaturada em ferrita na perlita, aumentando assim a dureza da camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem pelo fortalecimento da solução sólida.

[0037] Aumentar o teor de C no aço resultará no aumento da fração volumétrica de cementita em perlita. Além disso, é mais provável que a perlita forme lamelas mais finas. Nesse caso, a resistência ao desgaste de uma roda ferroviária será aprimorada pelo mecanismo descrito acima. Em contraste, quando V está contido no aço, a dureza do aço é aumentada pelo endurecimento por precipitação do carbonitreto de V. Nesta ocasião, como o carbonitreto de V é formado na ferrita, aumenta principalmente a dureza da ferrita. Ou seja, a contenção de V não afeta significativamente o refinamento da perlita. Por esse motivo, embora a resistência ao desgaste possa ser melhorada em certa medida pelo confinamento de V, ela não pode ser aprimorada tão alto quanto pelo fortalecimento da dispersão pela cementita triturado e pelo fortalecimento de C por solução sólida.

[0038] Portanto, mesmo que a mesma dureza seja obtida em um aço de roda ferroviária, é possível melhorar a resistência ao desgaste aumentando o teor de C do que contendo V.

[0039] Com base nos resultados das investigações descritas até o momento, os presentes inventores contemplaram que, na composição química da roda ferroviária, um aço hipereutetóide consistindo em % em massa de C: 0,80 a 1,15%, Si: 1,00% ou menos, Mn: 0,10 a 1,25%, P: 0,050% ou menos, S: 0,030% ou menos, Al: 0,025 a 0,650%, N: 0,0030 a 0,0200%, Cr: 0 a 0,60% e V: 0 a 0,12%, sendo o balanço Fe e impurezas preferenciais para melhorar a resistência ao desgaste.

[0040] [Supressão da formação de cementita próeutetóide]

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Como descrito até agora, uma roda ferroviária é produzida submetendo um produto intermediário da roda ferroviária ao tratamento térmico (resfriamento da banda de rodagem). A resistência ao desgaste é necessária para a banda de rodagem e o flange, que podem ser colocados em contato com um trilho, em uma roda ferroviária. Portanto, no tratamento térmico do produto intermediário em um processo de produção convencional de uma roda ferroviária, um meio de resfriamento (água ou fluido misto de água e ar) é pulverizado sobre a banda de rodagem e o flange da parte do aro do produto intermediário da roda ferroviária para resfriar rapidamente a banda de rodagem e o flange para formar uma estrutura de perlita fina em uma camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e em uma camada externa do flange. Por outro lado, em um tratamento térmico convencional, a superfície de uma roda ferroviária que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange (a superfície da parte do cubo, a superfície da parte da tela e a face lateral da parte do aro) são resfriadas sem ser pulverizadas com um meio de resfriamento. Isso ocorre porque, como descrito acima, a resistência ao desgaste é necessária para a banda de rodagem e a superfície do flange da parte do aro e a resistência ao desgaste não são necessárias para a superfície que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange de uma roda ferroviária (as superfícies da parte do cubo e da parte da tela e a face lateral da parte do aro).

[0041] No caso de um aço hipoeutetóide e um aço eutetóide no qual o teor de C é baixo como em uma roda ferroviária convencional, não é provável que seja formada uma cementita próeutetóide. Contudo, no caso de um aço hipereutetóide em que o teor de C seja igual ou superior a 0,80%, como na composição química descrita acima, a investigação dos presentes inventores revelou pela primeira vez que, se uma roda ferroviária é produzida por um método de produção convencional, a cementita próeutetóide pode ser formada dentro da roda ferroviária, sendo provável que a cementita próeutetóide seja formada na parte do cubo e na parte da tela, que convencionalmente foram resfriadas na têmpera da banda de rodagem. A cementita próeutetóide deteriora a resistência. Portanto, em uma roda ferroviária

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16/49 feita de aço hipereutetóide no qual o teor de C é de 0,80% ou mais, é preferencial suprimir a formação de cementita próeutetóide, não apenas na parte do aro, mas também na parte do cubo e na parte de tela.

[0042] Além disso, a camada temperada que é formada na camada externa de um produto intermediário de uma roda ferroviária no momento do tratamento térmico também deteriora a resistência da roda ferroviária quando é mantida como está na roda ferroviária sem ser removida por corte. Por esse motivo, na outra superfície que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange na qual a camada temperada é removida por corte (superfícies da parte do cubo e da parte da tela e face lateral da parte do aro), é preferencial que a formação de cementita próeutetóide seja suprimida e, além disso, a formação de camada temperada também pode ser suprimida.

[0043] Por conseguinte, os presentes inventores fizeram estudos e investigações sobre um método de suprimir a cementita próeutetóide, não apenas na parte do aro, incluindo a banda de rodagem e o flange, mas também na parte da tela e na parte do cubo no processo de produção de uma roda ferroviária . Em consequência disto, os presentes inventores obtiveram os seguintes resultados.

[0044] FIGS. 4 a 9 são diagramas, cada um ilustrando relações entre o teor de cada elemento em aço (FIG. 4: Teor de C, a FIG. 5: Teor de Si, a FIG. 6: Teor de Mn, a FIG. 7: Teor de Cr, a FIG. 8: Teor de Al, e FIG. 9: Teor de V), com base nos resultados de um teste de tratamento térmico que simula um tratamento térmico durante o processo de produção de uma roda ferroviária, a taxa média de resfriamento (°C/seg) no intervalo de 800 a 500°C, e a camada temperada e a cementita próeutetóide.

[0045] A FIG. 4 é criada com base nos resultados obtidos por um teste de têmpera final de Jominy a ser descrito abaixo, usando uma pluralidade de amostras (Aço No. 1, 2, 3, 4 na Tabela 3 a serem descritas abaixo) nas quais o teor de C é variado. A FIG. 5 é criado com base nos resultados obtidos pelo teste de têmpera final de Jominy usando uma pluralidade de amostras (Aos N° 5, 3, 6 na Tabela 3 a serem descritas abaixo) nas quais o teor de Si é variado. A FIG. 6 é criado com

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17/49 base nos resultados obtidos pelo teste de têmpera final de Jominy usando uma pluralidade de amostras (Aço N° 7, 3, 8 na Tabela 3 a serem descritas abaixo) nas quais o teor de Mn é variado. A FIG. 7 é criado com base nos resultados obtidos pelo teste de têmpera final de Jominy usando uma pluralidade de amostras (Aço N° 3, 9, 10, 11 na Tabela 3 a serem descritas abaixo) nas quais o teor de Cr é variado. A FIG. 8 é criado com base nos resultados obtidos pelo teste de têmpera final de Jominy usando uma pluralidade de amostras (Aço N° 3, 12, 13, 14, 15, 16 na Tabela 3 a serem descritas abaixo) nas quais o teorr de Al é variado. A FIG. 9 é criado com base nos resultados obtidos pelo teste de têmpera final de Jominy usando uma pluralidade de amostras (Aço N° 3, 17, 18 na Tabela 3 a serem descritas abaixo) nas quais o teor de V é variado.

[0046] O símbolo ·” na FIGS. 4 a 9 indica que uma camada temperada (martensita e/ou bainita) foi formada. O símbolo O” indica que nenhuma camada temperada é formada, a microestrutura é substancialmente composta de perlita, a quantidade de cementita próeutetóide na microestrutura não é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ, e substancialmente não está presente nenhuma cementita próeutetóide. O símbolo x” indica que nenhuma camada temperada é formada na microestrutura, a microestrutura é substancialmente composta de perlita, a quantidade de cementita próeutetóide é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ e cementita próeutetóide é formada na microestrutura. Onde, a expressão a microestrutura é composta substancialmente por perlita significa que a fração da área de perlita na microestrutura é de 95% ou mais. Além disso, o método de medição da quantidade de cementita próeutetóide (peças/ΙΟΟμΓΠ) será descrito mais adiante.

[0047] Referindo-se à FIG. 4, confirma-se que quando a taxa de resfriamento é muito rápida, uma camada temperada é formada. Aqui, na presente descrição, uma taxa máxima de resfriamento na qual perlita é formada na estrutura e nenhuma camada temperada será formada (a taxa de resfriamento no limite entre os símbolos “·” e “O” na FIG. 4) é definida como uma taxa de resfriamento crítico de perlita. Nas FIGS. 4 a 9, a taxa de resfriamento crítico de perlita é mostrada por uma linha pontilhada. Referindo-se à FIG. 4, à medida que o teor de C aumenta, a

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18/49 taxa de resfriamento crítico de perlita diminui. Referindo-se à FIG. 5, à medida que o teor de Si aumenta, a taxa de resfriamento crítico de perlita diminui. Referindose à FIG. 6, à medida que o teor de Mn aumenta, a taxa de resfriamento crítico de perlita diminui. Referindo-se à FIG. 7, à medida que o teor de Cr aumenta, a taxa de resfriamento crítico de perlita diminui. Referindo-se à FIG. 8, à medida que o teor de Al aumenta, a taxa de resfriamento crítico de perlita diminui. Referindo-se à FIG. 9, à medida que o teor de V aumenta, a taxa de resfriamento crítico de perlita diminui. Ou seja, com referência às FIGS. 4 a 9, todos dentre C, Si, Mn, Cr, Al e V têm o efeito de diminuir a taxa de resfriamento crítico de perlita.

[0048] Por outro lado, quando a taxa de resfriamento é muito lenta, a cementita próeutetóide pode ser formada na estrutura. Referindo-se à FIG. 4, se o teor de C aumentar, a cementita próeutetóide é formada mesmo que a taxa de resfriamento seja rápida.

[0049] Aqui, uma taxa de resfriamento máxima na qual a cementita próeutetóide é formada em uma quantidade superior a 1,0 peças/1 ΟΟμΓΠ (uma taxa de resfriamento no limite entre os símbolos “O” e “x” na figura) é definida como uma taxa de resfriamento crítico de cementita próeutetóide. A taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide é mostrada por uma linha sólida nas FIGS. 4 a 9.

[0050] Na FIG. 4, à medida que o teor de C aumenta, a taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide aumenta. Da mesma forma, na FIG. 5, embora não seja notável como em C, à medida que o teor de Si aumenta, a taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide aumenta. Na FIG. 7, embora não seja tão notável como em C, à medida que o teor de Cr aumenta, a taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide aumenta. Além disso, fazendo referência às FIGS. 6 e 9, mesmo se o teor de Mn ou o teor de V aumentar, a taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide não muda muito. Por outro lado, com referência à FIG. 8, se o teor de Al aumenta, a taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide diminui notavelmente.

[0051] Portanto, em relação à taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide, C tem o efeito de aumentar a taxa de resfriamento crítico da cementita

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19/49 próeutetóide e Al tem o efeito de diminuir a taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide.

[0052] Com base nos resultados descritos até o momento, os presentes inventores investigaram ainda mais as relações entre a taxa de resfriamento crítico da perlita e a taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide e o teor de C, teor de Si, teor de Mn, teor de Cr, teor de Al, teor de Al e o teor de V. Como resultado, eles descobriram que quando uma roda ferroviária feita de aço hipereutetóide com a composição química descrita acima é produzida, no resfriamento de um produto intermediário da roda ferroviária após tratamento térmico a uma temperatura não inferior ao ponto de transformação Acm durante o processo de produção, se a taxa de resfriamento (°C/seg) no intervalo de 800 a 500°C não é mais do que Fn1, que é um índice da taxa de resfriamento crítico da perlita e definido pela Fórmula (1), a formação de uma camada temperada pode ser suprimida. Eles também descobriram que, se a taxa de resfriamento não for menor que Fn2, que é um índice da taxa de resfriamento crítico da cementita próeutetóide e definida pela Fórmula (2), a formação de cementita próeutetóide pode ser suprimida:

Fn1 = -5,0+exp(5,651-1,427xC-1,280xSi-0,7723xMn-1,815xCr1,519xAI-7,798xV)...(1)

Fn2 = 0,515+exp(-24,816+24,121xC+1,210xSi+0,529xMn+2,458xCr15,116xAI-5,116xV)...(2) onde, cada símbolo do elemento nas Fórmulas (1) e (2) é substituído pelo teor (% em massa) do elemento correspondente. Observe que 800 a 500°C é um intervalo de temperatura na qual perlita e cementita próeutectóide são formadas.

[0053] O método para produzir uma roda ferroviária de acordo com a presente modalidade, que foi concluída com base nas descobertas descritas até agora, inclui uma etapa de aquecimento e uma etapa de resfriamento. Na etapa de aquecimento, um produto intermediário da roda ferroviária que tem uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,80 a 1,15%, Si: 1,00%

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20/49 ou menos, Mn: 0,10 a 1,25%, P: 0,050% ou menos, S: 0,030% ou menos, Al: 0,025 a 0,650%, N: 0,0030 a 0,0200%, Cr: 0 a 0,60% e V: 0 a 0,12%, com o balanço sendo Fe e impurezas, e inclui uma parte do cubo, uma parte do aro com banda de rodagem e um flange e uma parte da tela disposta entre a parte do cubo e a parte do aro é aquecida a não menos que o ponto de transformação Acm. Na etapa de resfriamento, o produto intermediário é resfriado. Na etapa de resfriamento, o produto intermediário é resfriado de modo que: a taxa de resfriamento em um intervalo de 800 a 500°C na superfície do produto intermediário da roda ferroviária que não a banda de rodagem e a superfície do flange não exceda Fn1 °C/seg que é definido pela Fórmula (1); a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C em uma região na qual a taxa de resfriamento é mais lenta no produto intermediário da roda ferroviária não é inferior a Fn2 °C/seg que é definido pela Fórmula (2); e a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C no piso e na superfície da flange do produto intermediário da roda ferroviária não é inferior a Fn2 °C/s:

Fn1 = -5,0+exp(5,651-1,427xC-1,280xSi-0,7723xMn-1,815xCr1,519xAI-7,798xV)...(1)

[0054] Além disso, na etapa de resfriamento descrita acima, o produto intermediário pode ser resfriado de modo que a taxa de resfriamento esteja entre 800 e 500°C na banda de rodagem e a superfície do flange não é inferior a Fn2 °C/seg e não inferior a 5°C/seg, e não mais que 200°C/seg.

[0055] A composição química do produto intermediário da roda ferroviária descrita acima pode conter um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em Cr: 0,02 a 0,60% e V: 0,02 a 0,12%.

[0056] Uma roda de aço de acordo com a presente modalidade possui uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,80 a 1,15%, Si: 1,00% ou menos, Mn: 0,10 a 1,25%, P: 0,050% ou menos, S: 0,030% ou menos, Al: 0,025

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21/49 a 0,650%, N: 0,0030 a 0,0200%, Cr: 0 a 0,60% e V: 0 a 0,12%, com o balanço sendo Fe e impurezas, e inclui uma parte do cubo, uma parte do aro com uma banda de rodagem e um flange e uma parte da tela disposta entre a parte do cubo e a parte do aro. Na microestrutura da parte do cubo, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμητ Na microestrutura da parte de tela, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμητ Na microestrutura da parte do aro, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμητ

Quantidade de cementita próeutetóide (peças/100 μρη) = soma total do número de peças de cementita próeutetóide que se cruzam com duas linhas diagonais em um campo visual quadrado de 200 μρη x 200 μρη/(5,66 x 100 μρη) (A) [0057] A composição química do produto intermediário pode conter um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em Cr: 0,02 a 0,60% e V: 0,02 a 0,12%.

[0058] A seguir, a roda ferroviária e o método para produzir uma roda ferroviária de acordo com a presente modalidade serão descritos em detalhes. O símbolo % em relação aos elementos significa, salvo indicação em contrário, % em massa.

[0059] [Composição química da roda ferroviária]

A roda ferroviária da presente modalidade tem uma forma que inclui uma parte de cubo 2, uma parte de tela 3 e uma parte de aro 4 incluindo uma banda de rodagem 41 e um flange 42, como mostrado na FIG. 1. A composição química da roda ferroviária da presente modalidade contém os seguintes elementos.

[0060] C: 0,80 a 1,15%

O carbono (C) aumenta a dureza do aço e aumenta a resistência ao desgaste. Se o teor de C for muito baixo, esses efeitos não podem ser obtidos.

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Por outro lado, se o teor de C for muito alto, a cementita próeutetóide precipita nos limites dos grãos de austenita prévios, e a ductilidade, a tenacidade e a vida útil em fadiga do aço se deterioram. Portanto, o teor de C é de 0,80 a 1,15%. O limite inferior do teor de C é preferencialmente 0,85%, mais preferencialmente 0,86%, ainda mais preferencialmente 0,87% e ainda mais preferencialmente 0,90%. O limite superior do teor de C é de preferência 1,05%, e mais preferencialmente, 1,00%.

[0061] Si: 1,00% ou menos

O silício (Si) é inevitavelmente contido. Ou seja, o teor de Si é superior a 0%. A solução sólida de Si fortalece a ferrita, aumentando assim a dureza do aço. No entanto, se o teor de Si for muito alto, é provável que seja formada uma cementita próeutetóide. Além disso, se o teor de Si for muito alto, a temperabilidade do aço se toma muito alta e é provável que a martensita seja formada. Além disso, a têmpera pode ser causada pelo calor de atrito gerado entre a roda e a pastilha de freio enquanto é usado como roda ferroviária, deteriorando assim a resistência à trinca do aço. Portanto, o teor de Si é definido para não mais de 1,00%. O limite superior do teor de Si é preferencialmente 0,80%, mais preferencialmente 0,65%, ainda preferencialmente 0,45% e ainda preferencialmente 0,35%. O limite inferior do teor de Si é, de preferência, 0,01 %, mais preferencialmente, 0,05% e, ainda mais preferencialmente, 0,20%.

[0062] Mn: 0,10 a 1,25%

A solução sólida de manganês (Mn) fortalece a ferrita para aumentar a dureza do aço. O Mn forma ainda mais o MnS para melhorar a usinabilidade do aço. Se o teor de Mn for muito baixo, esses efeitos não podem ser obtidos. Por outro lado, se o teor de Mn for muito alto, a temperabilidade do aço se toma muito alta e é provável que a martensita seja formada. Além disso, a têmpera é causada pelo calor de atrito gerado entre a roda e a pastilha de freio durante o uso como roda ferroviária, e a resistência à trincamento do aço pode se deteriorar. Portanto, o teor de Mn é de 0,10 a 1,25%. O limite inferior do teor de Mn é de preferência 0,50%, mais preferencialmente 0,60%, e ainda mais preferencialmente é 0,70%. O

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23/49 limite superior do teor de Mn é de preferência 1,00%, e mais preferencialmente 0,82%.

[0063] P: 0,050% ou menos

O fósforo (P) é uma impureza inevitavelmente contida. Ou seja, o teor de P é superior a 0%. P segrega nas bordas dos grãos para deteriorar a tenacidade do aço. Portanto, o teor de P é 0,050% ou menos. O limite superior do teor de P é de preferência 0,030%, e mais preferencialmente 0,020%. O teor de P é de preferência tão baixo quanto possível. No entanto, reduzir excessivamente o teor de P resultará em aumento excessivo no custo de refino. Portanto, ao levar em consideração a fabricação industrial comum, o limite inferior do teor de P é de preferência 0,0001%, mais preferencialmente é 0,0005%.

[0064] S: 0,030% ou menos

O enxofre (S) é inevitavelmente contido. Ou seja, o teor de S é superior a 0%. Quando S está ativamente contido, S forma MnS, melhorando assim a usinabilidade do aço. No entanto, S deteriora a tenacidade do aço. Portanto, o teor de S é de 0,030% ou menos. O limite superior do teor de S é de preferência 0,020%. O limite inferior do teor de S para obter os efeitos da usinabilidade aprimorada é de preferência 0,001% e mais preferencialmente 0,005%.

[0065] Al: 0,025 a 0,650%

O alumínio (Al) suprime a formação de cementita próeutetóide na composição química, na qual o teor de C é 0,80% ou mais, de uma roda ferroviária da presente modalidade, melhorando assim a tenacidade do aço. Além disso, Al combina-se com N para formar AIN e refina o grão de cristal. Como resultado do refino do grão de cristal, a tenacidade do aço é aprimorada. Esses efeitos não podem ser obtidos se o teor de Al for muito baixo. Por outro lado, se o teor de Al for muito alto, as inclusões grossas não metálicas aumentam, deteriorando a tenacidade do aço. Portanto, o teor de Al é de 0,025 a 0,650%. O limite inferior do teor de Al é de preferência 0,030%, mais preferencialmente 0,040%, e ainda mais preferencialmente é 0,050%. O limite superior do teor de Al é preferencialmente 0,450%, mais preferencialmente 0,350%, ainda mais preferencialmente 0,250% e

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24/49 ainda mais preferencialmente 0,115%. 0 teor de Al como utilizado neste documento significa o teor de Al solúvel em ácido (sol. Al).

[0066] N: 0,0030 a 0,0200%

O nitrogênio (N) combina-se com o Al para formar o AIN e refinar os grãos de cristal. À medida que os grãos de cristal são refinados, a tenacidade do aço é aprimorada. Se um teor de N for muito baixo, o efeito não poderá ser obtido. Por outro lado, se o teor de N for muito alto, o efeito é saturado. Portanto, o teor de N é de 0,0030 a 0,0200%. O limite inferior do teor de N é de preferência 0,0035%, e mais preferencialmente 0,0040%. O limite superior do teor de N é de preferência 0,0100%, e mais preferencialmente 0,0080%.

[0067] O balanço da composição química da roda ferroviária de acordo com a presente modalidade consiste em Fe e impurezas. Onde, uma impureza significa um elemento que é introduzido a partir de minérios e refugos como matéria-prima ou de um ambiente de produção, etc., quando a roda ferroviária descrita acima é produzida industrialmente, e que é permitida dentro de um intervalo que não afeta adversamente a roda ferroviária da presente modalidade.

[0068] A composição química da roda ferroviária de acordo com a presente modalidade também pode conter um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em Cr e V no lugar de parte de Fe.

[0069] Cr: 0 a 0,60%

O Cromo (Cr) é um elemento opcional e pode não estar contido. Ou seja, o teor de Cr pode ser 0%. Quando contido, o Cr diminui o espaçamento lamelar da perlita, aumentando significativamente a dureza da perlita. No entanto, se o teor de Cr for muito alto, é mais provável que seja formada a cementita próeutetóide. Além disso, se o conteúdo de Cr for muito alto, a temperabilidade melhora e a martensita é mais provável de ser formada. Portanto, o teor de Cr é de 0 a 0,60%. O limite superior do teor de Cr é de preferência 0,30%, de preferência 0,25%, e mais preferencialmente 0,10%. O limite inferior preferencial do teor de Cr para obter o efeito de reduzir o espaçamento lamelar da perlita é de 0,02%.

[0070] V: 0 a 0,12%

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O Vanádio (V) é um elemento opcional e pode não estar contido. Ou seja, o teor de V pode ser 0%. Quando contido, V forma carboneto, nitreto e carbonitreto, desse modo fortalecendo o aço da precipitação. Como resultado, a dureza da roda ferroviária é significativamente aumentada para aumentar ainda mais a resistência ao desgaste. No entanto, se o teor de V for muito alto, a temperabilidade se toma alta e a espessura da camada temperada após a têmpera da banda de rodagem aumenta excessivamente. Portanto, o teor de V é de 0 a 0,12%. O limite superior do teor de V é de preferência 0,09%. O limite inferior do teor de V é de preferência 0,02%, e mais preferencialmente 0,03%.

[0071] [Método de produção da roda ferroviária]

Um exemplo do método de produção da roda ferroviária descrito acima será descrito. O método para produzir uma roda ferroviária de acordo com a presente modalidade inclui um processo de tratamento térmico. O processo de tratamento térmico inclui uma etapa de aquecimento e uma etapa de resfriamento.

[0072] [Etapa de aquecimento]

Na etapa de aquecimento, em primeiro lugar, é preparado um produto intermediário que tem a composição química descrita acima e tem uma forma bruta de uma roda ferroviária, incluindo uma parte do cubo, uma parte da tela e uma parte da aro. O produto intermediário é produzido, por exemplo, da seguinte maneira.

[0073] Aços fundidos com a composição química descrita acima são produzidos usando um forno elétrico ou um conversor. Os materiais de partida são produzidos usando os aços fundidos. Por exemplo, uma peça fundida é produzida por, por exemplo, um método de fundição contínua. Alternativamente, um lingote é produzido por um processo de fabricação de lingotes. A peça fundida ou o lingote são submetidos a forjamento a quente ou a quente para produzir um tarugo como matéria-prima. A matéria-prima pode ser uma peça fundida produzida por um processo de fundição contínua. A forma do material de partida é preferencialmente cilíndrica.

[0074] Utilizando o material de partida preparado, é formado o produto intermediário descrito acima. A matéria-prima é cortada em uma direção

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26/49 perpendicular à direção longitudinal. A matéria do corte é submetida a trabalho a quente em uma direção perpendicular à superfície de corte para formar uma forma de disco. Por ainda ser submetido a trabalho a quente, o produto intermediário da roda ferroviária é formado de modo a ter uma forma bruta da roda. No trabalho a quente, por exemplo, o forjamento a quente é realizado e, posteriormente, a laminação a quente (laminação da roda) é executada conforme necessário. Pelo processo descrito até agora, o produto intermediário é produzido.

[0075] O produto intermediário produzido é aquecido. Especificamente, o produto intermediário é aquecido a não menos do que o ponto de transformação Acm (°C). Por exemplo, o produto intermediário é carregado em um forno de aquecimento para ser aquecido a uma temperatura (temperatura de têmpera) não inferior ao ponto de transformação Acm. A taxa de aquecimento e o tempo de espera na temperatura de resfriamento podem ser selecionados a partir de condições bem conhecidas. Embora o ponto de transformação Acm varia de acordo com a composição química do aço, a temperatura de resfriamento é, por exemplo, de 850 a1000°C.

[0076] [Etapa de resfriamento]

O produto intermediário aquecido é submetido a uma etapa de resfriamento. Por esta etapa de resfriamento, as microestruturas da camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e a camada externa do flange no produto intermediário de uma roda ferroviária são transformadas em estrutura perlita fina com alta resistência ao desgaste. Na camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e na camada externa do flange, uma certa quantidade de camada temperada (uma camada composta de martensita e/ou bainita) pode ser formada na camada acima da perlita fina. Nesse caso, a camada temperada é removida por corte na etapa subsequente. Por outro lado, a formação de camada temperada na microestrutura é suprimida na superfície que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange do produto intermediário. Então, a microestrutura é composta substancialmente de estrutura de perlita (a fração da área da perlita é de 95% ou mais). Aqui, a superfície que não seja a banda de rodagem e a

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27/49 superfície do flange do produto intermediário significa a superfície da parte de tela, a superfície da parte do cubo e a superfície da parte do aro que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange. O motivo para suprimir a formação de uma camada temperada na superfície que não seja a banda de rodagem e a superfície da flange do produto intermediário é que é difícil cortar a camada temperada formada na superfície que não seja a banda de rodagem e a superfície da flange do produto intermediário.

[0077] Além disso, a formação de cementita próeutetóide é suprimida em qualquer região do produto intermediário. Ou seja, no produto intermediário da roda ferroviária com a composição química descrita acima, que é um aço hipereutetóide, a formação de cementita próeutetóide é suprimida não apenas na parte do aro, mas também na parte da tela e na parte do cubo. Suprimindo a formação da camada temperda e também suprimindo a formação de cementita próeutetóide em todas as microestruturas da parte do aro, exceto a banda de rodagem e o flange, a parte de tela e a parte do cubo, é possível suprimir a deterioração da tenacidade para uma roda ferroviária com a composição química descrita acima, que é um aço hipereutetóide.

[0078] Especificamente, o produto intermediário à temperatura de resfriamento descrita acima é resfriado de maneira a satisfazer todos os itens (A) a (C) a seguir.

(A) O produto intermediário é resfriado de modo que a taxa de resfriamento varia de 800 a 500°C na superfície do produto intermediário que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange, ou seja, a superfície da parte do cubo, a superfície da parte da tela e a face lateral da parte do aro (a superfície da parte do aro que não é a banda de rodagem e a superfície do flange) não exceda Fn1 °C/seg.

(B) O produto intermediário é resfriado de modo que a taxa de resfriamento em uma região onde a taxa de resfriamento varia de 800 a 500°C é o mais lento no produto intermediário, ou seja, uma região em que a taxa de resfriamento é mais lenta no interior da parte do cubo, no interior da parte da banda

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28/49 e no interior da parte do aro (doravante denominada como região mais lenta ) não é menor que Fn2 °C/seg.

(C) O produto intermediário é resfriado de modo que a taxa de resfriamento esteja entre 800 e 500°C na banda de rodagem e a superfície do flange no produto intermediário não é inferior a Fn2 °C/seg.

[0079] Se a taxa de resfriamento for menor que Fn2 °C/s na banda de rodagem e na superfície do flange, a cementita próeutetóide precipitará na banda de rodagem e em uma porção próxima à superfície do flange na parte do aro. Portanto, a taxa de resfriamento é configurada para não menos que Fn2 °C/seg na banda de rodagem e na superfície do flange.

[0080] Observe que o limite superior da taxa de resfriamento na banda de rodagem e na superfície do flange não será particularmente limitado. No entanto, se a taxa de resfriamento na banda de rodagem e na superfície do flange for muito rápida, a espessura da camada temperada que será formada aumenta e um intervalo a ser removido na etapa de corte aumenta. Portanto, o limite superior da taxa de resfriamento na banda de rodagem e na superfície do flange é de preferência 200°C/seg. Além disso, a taxa de resfriamento na banda de rodagem e na superfície do flange é preferencialmente não inferior a Fn2 °C/seg e não inferior a 5°C/seg. Nesse caso, as estruturas de perlita na camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e da camada externa do flange são refinadas ainda mais, sendo possível obter uma excelente resistência ao desgaste.

[0081] Aqui, a razão pela qual a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C” ser especificada é que esse intervalo de temperatura é um intervalo de temperatura no qual ocorre a transformação de perlita e também um intervalo de temperatura no qual a cementita próeutetóide é formada. A frase taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C” significa uma taxa média de resfriamento (°C/s) no intervalo de 800 a 500°C em cada região do produto intermediário de uma roda ferroviária.

[0082] As taxas de resfriamento na superfície e no interior do produto intermediário diferem dependendo da forma do produto intermediário (ou seja, roda

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29/49 ferroviária) e do método de resfriamento. A mudança de temperatura da superfície (ou seja, taxa de resfriamento em cada parte) do produto intermediário durante o resfriamento pode ser identificada usando um instrumento de medição de distribuição de calor representado por um dispositivo termográfico. Portanto, a taxa de resfriamento da região mais lenta também pode ser identificada pelo instrumento de medição da distribuição de calor.

[0083] Por exemplo, as mudanças de temperatura de cada área (região) do produto intermediário são identificadas pelo método a seguir. A FIG. 10 é uma vista lateral de um aparelho de resfriamento 10 a ser usado na etapa de resfriamento. Referindo-se à FIG. 10, o aparelho de resfriamento 10 inclui um aparelho rotativo tendo um eixo rotativo e uma pluralidade de bocais de resfriamento 12 a 14. A pluralidade de bocais de resfriamento 12 a 14 inclui um ou mais bocais de resfriamento de banda de rodagem 14, um ou mais bocais de resfriamento de partes de tela 13 e um ou mais bocais de resfriamento de partes de cubo 12. Um ou mais bocais de arrefecimento da banda de rodagem 14 são dispostos em tomo do eixo rotativo como convencionalmente. Uma porta de bocal do bocal de resfriamento da banda de rodagem 14 é disposta de modo a ficar de frente para a banda de rodagem 41 do produto intermediário. A porta de bocal do bocal de resfriamento da banda de rodagem 14 pode ser disposta de modo a ficar de frente para a superfície do flange 42 do produto intermediário. Um ou mais bocais de resfriamento de partes da tela 13 estão dispostos de modo que a porta do bocal fique voltada para a superfície da parte da tela 3. Um ou mais bocais de resfriamento de partes do cubo 12 são dispostos de modo que a porta do bocal fique voltada para a superfície da parte do cubo 2.

[0084] O bocal de resfriamento da banda de rodagem 14 pulveriza o meio de resfriamento a partir da porta do bocal para resfriar principalmente a banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42 da parte do aro 4. O bocal de resfriamento de parte da tela 13 pulveriza o meio de resfriamento a partir da porta do bocal para resfriar principalmente a parte da tela 3. O bocal de resfriamento partes do cubo pulveriza o meio de resfriamento a partir da porta do bocal para resfriar

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30/49 principalmente a parte do cubo 2. O bocal de resfriamento da banda de rodagem 14 pode resfriar não apenas a banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42 da parte do aro 4, mas também resfriar pelo menos uma parte da parte da tela 3. O bocal de resfriamento de partes da tela 13 pode esfriar não apenas a parte de tela 3, mas também esfriar pelo menos uma parte da parte de aro 4 e/ou pelo menos uma parte da parte de cubo 2. O bocal de resfriamento de partes do cubo 12 pode esfriar não apenas a parte do cubo 2, mas também esfriar pelo menos uma parte da parte de tela 3. A disposição e os números dos bocais de resfriamento da banda de rodagem 14, dos bocais de resfriamento de partes da tela 13 e dos bocais de resfriamento de partes do cubo 12 na FIG. 10 são exemplos e não se limitarão a estes. A configuração da pluralidade de bocais de resfriamento do aparelho de resfriamento não será particularmente limitada, desde que eles possam executar o resfriamento satisfazendo os itens (A) a (C) supracitados na etapa de resfriamento.

[0085] O meio de resfriamento descrito acima não será particularmente limitado, desde que seja possível obter uma taxa de resfriamento adequada para uma estrutura desejada. Exemplos do meio de resfriamento podem incluir água, ar, névoa, vapor (pulverização) e similares.

[0086] O aparelho de resfriamento 10 inclui ainda um ou mais dispositivos termográficos (instrumento de medição de distribuição de calor por infravermelho) 20. Os dispositivos termográficos 20 são dispostos de modo que a temperatura da superfície superior, a temperatura da superfície inferior, a temperatura da superfície lateral do produto intermediário e a temperatura interna do produto intermediário possam ser medidas com o produto intermediário da roda ferroviária sendo montado no aparelho de resfriamento 10. A disposição e o número dos dispositivos termográficos 20 na FIG. 10 são exemplos e não se limitarão a estes. Na FIG. 10, a pluralidade de dispositivos termográficos 20 está disposta de modo que a distribuição de temperatura da banda de rodagem 41, a superfície do flange 42, a superfície da parte do aro 4 que não seja a banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42 (por exemplo, o face lateral da parte do aro 4), a superfície da parte da tela 3 e a superfície da parte do cubo 2 podem ser medidas.

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31/49 [0087] Por exemplo, um produto intermediário de amostra (uma amostra que é para fins de medição de temperatura e tem a mesma forma e a mesma composição que o produto intermediário de uma roda ferroviária que fornece um produto real), que foi aquecido até pelo menos o ponto de transformação Acm, é disposto no aparelho de resfriamento 10. O meio de resfriamento é pulverizado do bocal de resfriamento 12 a 14, enquanto o produto intermediário da amostra é girado pelo aparelho rotativo 11, iniciando assim o resfriamento. Durante o resfriamento, as mudanças na distribuição de temperatura do produto intermediário da amostra são medidas pela pluralidade de dispositivos termográficos 20.

[0088] A pluralidade de dispositivos termográficos 20 está conectada a um analisador de distribuição de temperatura que não é mostrado. O analisador de distribuição de temperatura inclui, por exemplo, um computador e um programa de análise de distribuição de temperatura armazenado em uma memória no computador. Como resultado do programa de análise de distribuição de temperatura ser executado por uma CPU, o analisador de distribuição de temperatura analisa tridimensionalmente a mudança de temperatura por unidade de tempo de cada região (incluindo a região interna do produto intermediário da amostra) do produto intermediário da amostra. O analisador de distribuição de temperatura pode executar a análise por um método conhecido, usando um programa de análise de condução térmica bem conhecido, que utiliza um MEF (método dos elementos finitos) tridimensional.

[0089] O produto intermediário da amostra é resfriado (resfriado rapidamente) até a temperatura normal para identificar as mudanças de temperatura de cada região do produto intermediário da amostra. Então, com base no resultado das mudanças de temperatura, é identificada uma região (região mais lenta) na qual a taxa de resfriamento varia de 800 a 500°C no produto intermediário da amostra é o mais lento.

[0090] A taxa de resfriamento do produto intermediário da amostra é ajustada pelo aparelho de resfriamento 10 de modo que: a taxa de resfriamento esteja entre 800 e 500°C na superfície que não seja a banda de rodagem 41 e na superfície do

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32/49 flange 42, ou seja, a superfície da parte do cubo 2, a superfície da parte da tela 3 e a superfície da parte do aro 4 que não seja a banda de rodagem 41 e o flange 42 na região do produto intermediário da amostra medido pelo dispositivo termográfico 20 não é superior a Fn1 °C/seg; a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na região mais lenta identificada no produto intermediário da amostra pela análise tridimensional não é inferior a Fn2 °C/seg; e a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na banda de rodagem 41 e na superfície do flange 42 do produto intermediário de amostra medido pelo dispositivo termográfico 20 não é inferior a Fn2 °C/seg. Especificamente, as taxas de resfriamento são ajustadas ajustando a vazão de cada meio de resfriamento para o bocal de resfriamento da banda de rodagem 14, o bocal de resfriamento de partes da tela 13 e o bocal de resfriamento de partes de cubo 12; e selecionando bocais de resfriamento a serem utilizados a partir da pluralidade de bocais de resfriamento da banda de rodagem 14, os bocais de resfriamento de partes de tela 13 e os bocais de resfriamento de partes do cubo 12, que são dispostos no aparelho de resfriamento 10. Após o ajuste, o resfriamento é realizado no produto intermediário para um produto final, que é aquecido a uma temperatura não inferior ao ponto de transformação Acm, no lugar do produto intermediário da amostra, usando o aparelho de resfriamento 10. De preferência, a taxa de resfriamento do produto intermediário da amostra é ajustada pelo aparelho de resfriamento 10, de modo que: a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na superfície que não seja a banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42 não é superior a Fn1 °C/seg; a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na região mais lenta identificada no produto intermediário da amostra pela análise tridimensional não é inferior a Fn2 °C/seg; e a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42 no produto intermediário da amostra medido pelo dispositivo termográfico 20 não é inferior a Fn2 °C/seg e não inferior a 5°C/seg, e não mais que 200°C/seg.

[0091] Na etapa de resfriamento, tomando a taxa de resfriamento da banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42 do produto intermediário não inferior a 5°C/seg, perlita fina é formada na porção próxima da superfície imediatamente

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33/49 abaixo da banda de rodagem 41 e na porção próxima da superfície do flange 42. O teor de C de uma roda ferroviária da presente modalidade é tão alto quanto 0,80 a 1,15%. Por esse motivo, a resistência ao desgaste da perlita fina é aprimorada. Além disso, ao resfriar o produto intermediário, de modo que as taxas de resfriamento da banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42 não sejam inferiores a Fn2 °C/seg, a formação de cementita próeutetóide será suprimida na banda de rodagem 41 e também na superfície do flange 42.

[0092] Além disso, o produto intermediário é resfriado de modo que a taxa de resfriamento não seja superior a Fn1 °C/seg na superfície que não seja a banda de rodagem 41 e na superfície do flange 42 (a superfície da parte do cubo 2, a superfície de parte da tela 3 e a superfície da parte do aro 4 que não seja a banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42). Como resultado, a formação de camada temperada na superfície que não seja a banda de rodagem 41 e o flange 42 é suprimida. Além disso, o produto intermediário é resfriado de modo que a taxa de resfriamento na região mais lenta entre as regiões da parte do cubo 2, da parte de tela 3 e da parte do aro 4 não seja menor que Fn2 °C/seg. Como resultado, a formação de cementita próeutetóide será suprimida. Ou seja, na etapa de resfriamento acima descrita, o resfriamento é facilitado em outras partes que não a banda de rodagem 41 e o flange 42 (a parte do cubo 2, a parte da tela 3 e a face lateral da parte do aro 4) além da banda de rodagem 41 e o flange 42. Pelas etapas descritas até agora, a etapa de resfriamento é realizada. A temperatura do produto intermediário após a etapa de resfriamento será, por exemplo, a temperatura normal (25°C) No entanto, a temperatura do produto intermediário após a etapa de resfriamento não será particularmente limitada, desde que não seja superior a 500°C.

[0093] [Etapa de têmpera]

O produto intermediário após a etapa de resfriamento é submetido a revenimento, conforme necessário. A têmpera pode ser realizada a uma temperatura e tempo conhecidos. A temperatura de revenimento não é superior ao ponto de transformação Ad. A temperatura de revenimento é, por exemplo, 400 a

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600°C, e o tempo de espera na temperatura de revenimento é, por exemplo, 60 a 180 minutos. No entanto, a temperatura de revenimento e o tempo de espera não serão limitados a estes. O revenimento pode não ser realizado.

[0094] [Etapa de corte]

Embora perlita fina seja formada na camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem 41 e na camada externa do flange 42 do produto intermediário após o processo de tratamento térmico (etapa de aquecimento e etapa de resfriamento), uma camada temperada pode ser formada na camada acima da perlita fina. Em uso em uma roda ferroviária, a camada temperada apresenta baixa resistência ao desgaste. Portanto, na presente etapa, as camadas temperadas na camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem 41 e a camada externa do flange 42 são removidas por corte. O corte pode ser realizado por um método bem conhecido.

[0095] Observe que, no método de produção da presente modalidade, é improvável que uma camada temperada seja formada em outras superfícies além da banda de rodagem 41 e na superfície do flange 42 (a superfície da parte do cubo 2, a superfície da parte da tela 3, e a superfície da parte do aro 4 que não seja a banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42). Por esse motivo, no método para produzir uma roda ferroviária da presente modalidade, mesmo que não apenas a parte do aro 4 do produto intermediário da roda ferroviária, mas também a parte da tela 3 e a parte do cubo 2 sejam resfriadas, não é necessário cortar as superfícies (a superfície da parte do cubo 2, a superfície da parte da tela 3 e a face lateral da parte do aro 4) que não seja a banda de rodagem 41 e a superfície do flange 42.

[0096] Pelas etapas descritas acima, é produzida uma roda ferroviária da presente modalidade. Quando uma roda ferroviária é produzida pelo método de produção da presente modalidade, mesmo sendo uma roda ferroviária usando um aço hipereutetóide, a formação de cementita próeutetóide que causa deterioração da tenacidade é suprimida nas regiões da parte de tela 3 e a parte do cubo 2. Além disso, mesmo que seja uma roda ferroviária usando um aço hipereutetóide, a

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35/49 formação de uma camada temperada que causa deterioração da tenacidade pode ser suprimida nas regiões da parte da tela 3 e na parte do cubo 2. Observe que a formação de cementita próeutetóide também é suprimida na parte do aro 4.

[0097] [Estrutura da roda ferroviária]

A microestrutura de uma roda ferroviária produzida pelo método de produção descrito acima é a seguinte. A estrutura da camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e a porção próxima da superfície do flange é uma estrutura de perlita. A quantidade de cementita próeutetóide não é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ. A microestrutura da parte do cubo, a parte da tela e uma parte da parte do aro que não seja a banda de rodagem e o flange é substancialmente composta por perlita. Ou seja, a fração da área de perlita é de 95% ou mais. Além disso, a quantidade de cementita próeutetóide não é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ.

[0098] Mais especificamente, em uma roda ferroviária de um aço hipereutetóide com a composição química descrita acima, na microestrutura da parte do cubo, a fração da área de perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide não é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ. E na microestrutura da parte de tela, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide não é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ. Além disso, na microestrutura da parte do aro, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide não é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ. Onde, a quantidade de cementita próeutetóide é definida pela Fórmula (A).

Quantidade de cementita próeutetóide (peças/ΙΟΟμΓΠ) = soma total do número de peças de cementita próeutetóide que se cruzam com duas linhas diagonais em um campo visual quadrado de 200 μρη x 200 μΓη/(5. 66 x 100 μΓη) (A) [0099] Aqui, a microestrutura pode ser observada pelo seguinte método. Uma amostra para observação da microestrutura é retirada de cada parte (parte do cubo, parte de tela e parte do aro) de uma roda ferroviária em uma posição a uma profundidade de mais de 5 mm da superfície. A superfície de observação de cada

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36/49 amostra é espelhada por polimento mecânico. Depois disso, a superfície de observação é gravada com uma solução mista de ácido pícrico e hidróxido de sódio. Uma imagem fotográfica é produzida para qualquer campo visual (200 μρπ x 200 μΓη) na superfície de observação após a gravação usando um microscópio óptico com uma ampliação de 500. Uma vez que, na superfície de observação, a cementita próeutetóide que é formada em um limite de grão da austenita prévio exibe uma cor preta, é identificado se a cementita próeutetóide foi ou não formada.

[0100] Como mostrado na FIG. 11, duas linhas diagonais 101 são desenhadas em um campo visual quadrado 100 de 200 μρπ x 200 μητ Em seguida, é determinada uma soma total do número de peças de cementita próeutetóide que se cruzam com essas duas linhas diagonais 101. Conforme definido pela Fórmula (1), a quantidade de cementita próeutetóide por 100 μρπ (peças/ΙΟΟμΓη) é determinado dividindo o número total determinado de peças de cementita próeutetóide por um comprimento total das duas linhas diagonais 101 (5,66x100 μΠΊ) [0101] Se a quantidade de cementita próeutetóide não for superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓη, a formação de cementita próeutetóide é suficientemente suprimida.

[0102] Em seguida, a mesma superfície de observação é novamente espelhada por polimento mecânico e, em seguida, é condicionada por solução NITAL (solução mista de ácido níthco e etanol). Uma imagem fotográfica é produzida para qualquer campo visual (200 μρπ x 200 μΓη) na superfície de observação após a gravação usando um microscópio óptico com uma ampliação de 500. Ferrita, bainita, martensita e perlita têm contrastes diferentes. Portanto, com base no contraste, a camada temperada e a perlita na superfície de observação são identificadas. A fração da área de perlita é determinada com base em uma área total da perlita identificada e na área da superfície de observação.

[0103] Numa roda ferroviária produzida pelo método de produção descrito acima, a microestrutura da parte do aro, incluindo o piso e o flange, na qual a fração da área da perlita é igual ou superior a 95%, é substancialmente composta por perlita. E a quantidade de cementita próeutetóide não é superior a 1,0

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37/49 peças/100pm. Portanto, a roda ferroviária é excelente em resistência ao desgaste. Além disso, as microestruturas da parte do cubo, da parte de tela e da porção da parte do aro que não a banda de rodagem e o flange da roda ferroviária são substancialmente compostas por perlita. Em seguida, nas microestruturas da parte do cubo, da parte da tela e da porção da parte do aro que não seja a banda de rodagem e o flange, a quantidade de cementita próeutetóide não é superior a 1,0 peças/100pm respectivamente. Portanto, a roda ferroviária de acordo com a presente modalidade é excelente em resistência, mesmo que tenha uma composição química para se tornar um aço hipereutetóide.

[0104] Observe que imediatamente após a etapa de resfriamento, como descrito acima, a roda ferroviária pode incluir uma camada temperada na camada externa imediatamente abaixo da banda de rodagem e na camada externa do flange da parte do aro. No entanto, antes da roda ferroviária ser usada, a camada temperada é removida pelo corte descrito acima. Como resultado, as microestruturas da banda de rodagem e a superfície do flange da parte do aro são substancialmente compostas por perlita.

[Exemplo 1] [0105]

Foram produzidos aços fundidos do Aço N° 1 a 18 com composições químicas mostradas na Tabela 3.

[0106] [Tabela 3]

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TABELA 3

N° do Aço	Composição Química (unidade é % em massa; o balanço sendo Fe e Impurezas)	Temperatur a Acm (°C)	Fn1	Fn2	Observaçõ es
C	Si	Mn	P	s	Al	N	Cr	V
1	0,84	0,30	0,81	0,00 1	0,00 2	0,03 2	0,003 8	0,00	0,00	768	24,8	0,5	A invenção
2	0,93	0,29	0,80	0,00 1	0,00 2	0,03 2	0,004 2	0,00	0,00	802	21,7	0,6	A invenção
3	1,00	0,30	0,80	0,00 1	0,00 2	0,03 4	0,004 0	0,00	0,00	828	18,8	1,2	A invenção
4	1,09	0,30	0,79	0,00 1	0,00 2	0,03 6	0,004 0	0,00	0,00	860	16,0	6,1	A invenção
5	1,02	0,05	0,81	0,00 2	0,00 1	0,03 1	0,004 2	0,00	0,00	829	26,8	1,3	A invenção
6	1,03	0,89	0,80	0,00 1	0,00 2	0,03 6	0,004 0	0,00	0,00	854	5,7	3,2	A invenção
7	1,04	0,29	0,40	0,00 2	0,00 1	0,03 0	0,005 6	0,00	0,00	842	26,2	2,0	A invenção
8	1,02	0,31	1,23	0,00 2	0,00 1	0,03 0	0,005 8	0,00	0,00	836	11,5	1,9	A invenção
9	1,05	0,29	0,79	0,00 1	0,00 1	0,03 3	0,003 0	0,11	0,00	853	13,6	3,4	A invenção
10	1,03	0,29	0,78	0,00 1	0,00 1	0,03 4	0,003 4	0,21	0,00	852	11,0	2,7	A invenção
11	1,02	0,28	0,79	0,00 1	0,00 1	0,03 3	0,003 6	0,51	0,00	868	4,5	4,2	A invenção
12	1,03	0,29	0,79	0,00 1	0,00 1	0,06 3	0,004 1	0,00	0,00	838	17,3	1,4	A invenção
13	1,03	0,29	0,80	0,00 1	0,00 1	0,10 0	0,004 4	0,00	0,00	836	15,9	1,0	A invenção

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14	1,03	0,29	0,80	0,00 1	0,00 1	0,20 0	0,004 6	0,00	832	13,0	0,6	A invenção
15	1,00	0,29	0,81	0,00 1	0,00 2	0,30 0	0,003 4	0,00	817	11,0	0,5	A invenção
16	1,00	0,30	0,80	0,00 1	0,00 2	0,61 0	0,003 4	0,00	804	4,9	0,5	A invenção
17	1,03	0,29	0,80	0,00 2	0,00 1	0,02 9	0,004 8	0,03	843	13,4	1,7	A invenção
18	1,03	0,29	0,80	0,00 2	0,00 1	0,02 6	0,004 7	0,09	842	6,6	1,5	A invenção

[0107] Um lingote redondo (um formato de cone truncado com um diâmetro de face superior de 107 mm, um diâmetro de face inferior de 97 mm e uma altura de 230 mm) foi produzido por um processo de fabricação de lingotes usando o aço fundido descrito acima. Depois de ser aquecido a 1250°C, o lingote foi submetido a forjamento a quente no intervalo de temperatura de 850 a 1100°C para produzir uma barra redonda para roda ferroviária, com um diâmetro de 40 mm.

[0108] [Teste de têmpera final de Jominy]

Uma amostra de teste de Jominy com um diâmetro de 25 mm e um comprimento de 100 mm foi feita a partir de uma barra redonda com um diâmetro de 40 mm de cada um dos Aços N° 1 a 18. Especificamente, uma barra redonda com um diâmetro de 40 mm foi processada em uma barra de aço com um diâmetro de 25 mm por processo de torneamento. Depois disso, a barra redonda foi cortada no comprimento de 100 mm para fazer uma amostra de teste de Jominy.

[0109] Simulando o processo de tratamento térmico (etapa de aquecimento e etapa de resfriamento) no processo de produção de uma roda ferroviária, o teste de têmpera final de Jominy em conformidade com a norma JIS G0561 (2011) foi realizado usando a amostra de teste de Jominy. Especificamente, uma amostra de teste de Jominy foi mantida em um forno de 950°C, que é a temperatura não inferior ao ponto de transformação Acm, na atmosfera durante 30 minutos, para que a estrutura da amostra de Jominy se transformasse em fase única de austenita. Em seguida, foi realizada a têmpera final (resfriamento a água). Especificamente, a

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40/49 água foi pulverizada para esfriar uma extremidade da amostra de teste de Jominy. Após o resfriamento com água, uma face lateral da amostra de teste de Jominy que foi submetida a resfriamento a água foi polida mecanicamente e um teste de dureza Rockwell (HRC) usando a escala C em conformidade com a norma JIS Z 2245 (2011) foi realizado a partir de uma extremidade (extremidade de resfriamento à agua) em um espaçamento constante na direção axial para obter a distribuição da HRC. O espaçamento de medição da HRC foi disposto em um passo de 1,0 mm para uma posição de 15 mm a partir da extremidade de resfriamento a água, e em um passo de 2,5 mm em uma posição de não menos de 15 mm a partir da extremidade de resfriamento a água.

[0110] Um exemplo de distribuição de HRC obtida é mostrado na FIG. 12. A FIG. 12 mostra os resultados dos Aços N° 1 a 4. Referindo-se à FIG. 12, uma curva de Jominy foi categorizada, com referência à dureza na extremidade de resfriamento a água da amostra de teste, em uma região A na qual a dureza diminui rapidamente à medida que a distância da extremidade de resfriamento a água aumenta e uma região “B” que está localizada mais distante da extremidade de resfriamento a água do que a região A e em que a dureza diminui mais gradualmente do que na região A em relação à distância da extremidade de resfriamento a água. Como resultado da observação da estrutura, a região A correspondeu a uma camada temperada composta de martensita e/ou bainita. A região B era uma estrutura composta substancialmente por perlita. Uma profundidade de camada temperada foi determinada com base na distribuição de HRC, como mostrado na FIG. 12.

[0111] [Observação da microestrutura]

A observação da microestrutura a cada distância da extremidade do resfriamento de água foi realizada da seguinte maneira. Com uma superfície de medição na face lateral da amostra, onde a medição de HRC foi realizada a cada distância da extremidade de resfriamento à água da amostra de teste de Jominy, como superfície de observação, a superfície de observação foi espelhada por polimento mecânico e, posteriormente, foi gravada com uma solução mista de ácido

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41/49 pítrico e hidróxido de sódio. Uma imagem fotográfica é produzida para qualquer campo visual (200 μρπ x 200 μΓη) na superfície de observação após a gravação usando um microscópio óptico com uma ampliação de 500. Como a cementita próeutetóide, formada em um limite de grão de austenita prévio, exibia uma cor preta na superfície de observação, foi possível identificar se a cementita próeutectóide foi ou não formada.

[0112] Como mostrado na FIG. 11, duas linhas diagonais 101 foram desenhadas em um campo visual quadrado 100 de 200 μρπ x 200 μητ Em seguida, foi determinado o número de peças de cementita próeutetóide que se cruzavam com as duas linhas diagonais 101. Dividindo o número total determinado de peças de cementita próeutetóide por um comprimento total (5,66x100 μΓη) das duas linhas diagonais 101, a quantidade de cementita próeutetóide por 100 μΓη (peças/ΙΟΟμΓη) foi determinado. Ou seja, a quantidade de cementita próeutetóide foi definida com base na Fórmula (A).

[0113] Se a quantidade de cementita próeutetóide não for superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓη, foi determinado que a formação de cementita próeutetóide foi suprimida. Os valores numéricos listados correspondentes à distância da extremidade do resfriamento a água de cada número de aço na Tabela 4 indicam a quantidade de cementita próeutetóide (peças/ΙΟΟμΓη) Por exemplo, o valor (0,5) da taxa de resfriamento 13.1 °C/seg (distância de 13 mm da extremidade do resfriamento a água) do Teste N° 4 significa que, na amostra de teste do Teste N° 4, a quantidade de cementita próeutetóide em uma posição a uma distância de 13 mm na direção axial da extremidade de resfriamento a água era de 0,5 peças/ΙΟΟμΓη.

[0114]

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42/49 [Tabela 4]

TABELA 4

	Teste de têmpera final de Jominy	Teste de Formaster	Fn1	Fn2	Observações
Distâncias a partir da extremidade de resfriament o à água (mm)	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	17, 5	20	22, 5	25	27, 5	30	32, 5	35	37, 5	40
Taxa de resfriament 0 (°C/sec)	14 8	85, 7	59, 4	42, 4	33, 5	27, 4	22, 9	19, 5	16, 9	14, 8	13, 1	11, 7	10, 5	8,3	6,8	5,7	4,8	4,2	3,7	3,2	2,9	2,6	2,4	1,0	0,1
N° do Aç 0	1	•	•	•	•	•	O	III	III	Ο	III	III	III	III	III	III	III	111	III	III	HI	lil	III	HI	III	O	24,8	0,5	A invenção
2	•	•	•	•	•	•	•	III	ο	III	III	III	III	III	III	III	III	lil	III	III	III	III	III	lil 111	1, 6	21,7	0,6	A invenção
3	•	•	•	•	•	•	•	•	III	III	III	III	III	III	III	III	III	Hill	lil	Hi	lil	III	III 111	2, 4	4, 8	18,8	1,2	A invenção

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43/49

4

•

ο

III

0,5

III

0,3

III

in III

0,8

2, 1

2,4

1, 6

1,6

2, 9

3,5

3, 2

6, 1

5, 1

16, 0

6, 1

A invenção

5

•

III

ο

III

Ο

III

111

HI

III

o

2, 1

3, 5

26, 8

1, 3

A invenção

6

•

o

HI

III

111

III

0, 5

0,5

1, 1

3, 7

3, 2

5,7

3, 2

A invenção

7

•

III

ο

III

Ο

III

ill

III

o

2, 1

2, 9

26, 2

2, 0

A invenção

8

•

ο

III

Hi

III

Hi

o

3, 2

-

11, 5

1, 9

A invenção

9

•

ο

III

ο

III

ill

III

o

2, 4

2, 9

13, 6

3, 4

A invenção

10

•

ο

III

HI

III III

HU

III III

0,8

1, 3

4, 0

11, 0

2, 7

A invenção

11

•

o

III

1, 1

1,3

1, 3

1,3

1, 3

3, 5

4,5

4, 2

A invenção

12

•

ο

111

III

0

III

0

III

0

2, 9

17, 3

1, 4

A invenção

13

•

ο

III

0

III

0

III

HI

III

111

III

0

2, 7

2, 9

15, 9

1, 0

A invenção

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44/49

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45/49 [0115] Em seguida, a mesma superfície de observação é novamente espelhada por polimento mecânico e, em seguida, é condicionada por solução NITAL (solução mista de ácido nítrico e etanol). Uma imagem fotográfica foi produzida para qualquer campo visual (200 μρη x 200 μΓη) na superfície de observação após a gravação usando um microscópio óptico com uma ampliação de 500. Ferrita, bainita, martensita e perlita têm contrastes diferentes. Portanto, com base no contraste, uma camada temperada e a perlita na superfície de observação foram identificadas. A fração da área de perlita foi determinada com base em uma área total da perlita identificada e na área da superfície de observação.

[0116] Observe que a relação entre a distância da extremidade de resfriamento à água durante o teste de têmpera final de Jominy e o tempo de resfriamento de 800 a 500°C é mostrado experimentalmente em dados da literatura (F. Wever et al., Zur Frage der Warmebehandlung der Stahle auf Grund ihrer ZeitTemperatur-Umwandlungs-Schaubilder, Stahl u Eisen, 74 (1954), p749 to 761). Com base nesses dados da literatura, uma distância da extremidade do resfriamento de água foi convertida em uma taxa média de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C em cada posição. A taxa de resfriamento de água é mostrada correspondendo à distância da extremidade do resfriamento à água na Tabela 4.

[0117] [Teste de Form aster]

Utilizando a amostra de teste de Jominy descrita acima, foi realizado um teste de resfriamento contínuo a uma taxa de resfriamento baixa, que não pode ser reproduzida pelo teste de têmpera final de Jominy. Um testador Formaster fabricado pela Fuji Electronic Industrial Co., Ltd foi usado para o tratamento térmico. Uma amostra de teste com um diâmetro de 3 mm e um comprimento de 10 mm foi preparada a partir de uma barra redonda com um diâmetro de 40 mm para cada um dos Aço N° 1 a 18. A amostra foi mantida em 950°C durante 5 minutos. Depois disso, a amostra foi resfriada a uma taxa de resfriamento constante de 1,0°C/seg. Para a amostra de teste após o resfriamento, a quantidade de cementita próeutetóide (peças/ΙΟΟμΓη) foi calculado pelo método descrito acima.

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46/49 [0118] Para número de aço em que a cementita próeutetóide não foi confirmada a uma taxa de resfriamento de 1,0°C/seg, um teste de tratamento térmico de resfriamento contínuo a 0,1°C/seg foi ainda conduzido separadamente e a quantidade de cementita próeutetóide foi determinada pelo mesmo método descrito acima.

[0119] [Resultados do Teste]

Os resultados são mostrados na Tabela 4. Na tabela 4, o símbolo ·” na coluna correspondente à distância da extremidade do resfriamento a água indica que a estrutura a essa distância era uma camada temperada (martensita e/ou bainita). Além disso, o símbolo O” na coluna correspondente à distância da extremidade do resfriamento a água indica que a estrutura a essa distância era substancialmente composta de perlita (a fração da área da perlita era igual ou superior a 95%), nenhuma martensita ou bainita foi confirmada e nenhuma cementita próeutetóide também foi confirmada. O valor numérico na coluna correspondente à distância da extremidade do resfriamento a água mostra que a estrutura é composta substancialmente por perlita (a fração da área da perlita é igual ou superior a 95%) e indica o número de peças de cementita próeutetóide por 100 pm a essa distância. Além disso, em cada número de aço da Tabela 4, um intervalo na qual a taxa de resfriamento (°C/seg) não é mais que Fn1 definido pela Fórmula (1) e não menos que Fn2 definido pela Fórmula (2) foi colorido em cinza. Referindo-se à Tabela 4, em um intervalo de taxa de resfriamento colorida em cinza, nenhuma camada temperada foi formada e a quantidade de cementita próeutetóide não foi superior a 1,0 peças/100pm.

[0120] Referindo-se às Tabelas 3 e 4, quando a taxa de resfriamento não era menor que Fn2 em qualquer número de aço, a quantidade de cementita próeutetóide se tornou não mais do que 1,0 peças/100pm mesmo se o aço fosse um aço hipereutetóide com um teor de C de 0,80 a 1,15%, suprimindo assim a formação de cementita próeutetóide. Por esse motivo, esperava-se que tenacidade suficiente fosse garantida em uma roda ferroviária. Além disso, se a taxa de resfriamento não fosse superior a Fn1, a formação de uma camada temperada era

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47/49 suprimida. Por esse motivo, esperava-se que tenacidade suficiente fosse garantida em uma roda ferroviária. Portanto, verificou-se que, se o produto intermediário é resfriado de modo que: a taxa de resfriamento esteja entre 800 e 500°C na superfície do produto intermediário que não seja a banda de rodagem e a superfície do flange, que é a superfície da parte do cubo, a superfície da parte da tela e a face lateral da parte do aro (a superfície da parte do aro que não a banda de rodagem e a superfície da flange) não exceda Fn1 °C/seg; a taxa de resfriamento em uma região onde a taxa de resfriamento varia de 800 a 500°C é a mais lenta no produto intermediário, ou seja, uma região em que a taxa de resfriamento é mais lenta no interior da part do cubo, no interior da parte da tela e no interior da parte do aro (doravante mencionada como região mais lenta ) não é menor que Fn2 °C/s; a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na banda de rodagem e a superfície da flange do produto intermediário não é inferior a Fn2 °C/seg, a fração da área de perlita será de 95% ou mais em qualquer parte do cubo, parte da tela e parte do aro, e a quantidade de cementita próeutetóide não será superior a 1,0 peças/1 ΟΟμΓη na roda ferroviária produzida para que a formação da camada temperada possa ser suprimida nas superfícies da parte do cubo e da parte da tela.

[Exemplo 2] [0121]

Relação entre a quantidade de cementita próeutetóide e o valor do impacto de Charpy (J/cm²) foi investigada usando uma barra redonda com um diâmetro de 40 mm de Aço N° 9 na Tabela 3. Quatro barras redondas de Aço N° 9 foram realizadas em 950°C durante 30 minutos e depois resfriadas a uma taxa de resfriamento mostrada na Tabela 5. A taxa de resfriamento foi ajustada imergindo a barra redonda em um banho de sal de várias temperaturas.

[0122] [Tabela 5]

TABELA 5

N° do	taxa de resfriamento	Fn1	Fn2	Quantidade de	Valores de
Aço					impacto
	(°C/S)			cementita
					de

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				próeutetóide (peças/μηΊ)	Charpy (J/cm²)
9-1	3,86	13,6	3,4	0,53	23,3
9-2	0,88	13,6	3,4	2,67	19,0
9-3	0,50	13,6	3,4	2,40	17,8
9-4	0,35	13,6	3,4	3,20	15,0

[0123] [Observação da microestrutura]

Uma amostra para observação da microestrutura foi retirada da parte central de uma barra redonda de cada número de teste (9-1 a 9-4) após o resfriamento. A superfície de observação da amostra era um plano perpendicular ao eixo central da barra redonda. A superfície de observação foi espelhada por polimento mecânico e, em seguida, a superfície de observação foi condicionada com uma solução mista de ácido pítrico e hidróxido de sódio. Uma imagem fotográfica foi produzida para qualquer campo visual (200 μΓΠ x 200 μΓη) na superfície de observação após a gravação usando um microscópio óptico com uma ampliação de 500. Como a cementita próeutetóide, formada em um limite de grão de austenita prévio, exibia uma cor preta na superfície de observação, foi possível identificar se a cementita próeutectóide foi ou não formada. Além disso, a fração da área de perlita foi determinada pelo mesmo método que no Exemplo 1. Como resultado, em qualquer número de teste, a fração da área perlita era de 95% ou mais.

[0124] Como mostrado na FIG. 11, duas linhas diagonais 101 foram desenhadas em um campo visual quadrado 100 de 200 μΓη x 200 μΓη. Em seguida, é determinada uma soma total do número de peças de cementita próeutetóide que se cruzam com essas duas linhas diagonais 101. Dividindo o número total determinado de peças de cementita próeutetóide por um comprimento total (5,66x100 μΓη) das duas linhas diagonais 101, a quantidade de cementita próeutetóide por 100 μΓη (peças/ΙΟΟμΓη) foi determinado. Ou seja, a quantidade de cementita próeutetóide foi definida com base na Fórmula (A).

[0125] [Teste de impacto de Charpy]

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Uma amostra de teste de Charpy (10 mm x 10 mm x 55 mm) foi feita a partir de uma barra redonda de cada número de teste (9-1 a 9-4). O eixo central de uma amostra de teste de Charpy corresponde ao eixo central da barra redonda. Utilizando as amostras de teste de Charpy, foi realizado um teste de impacto Charpy em conformidade com a norma J IS Z 2242 (2005) à temperatura ambiente (25°C) [0126] [Resultados do Teste]

Os resultados dos testes são mostrados na Tabela 5. Referindo-se à Tabela 5, quando a taxa de resfriamento não era menor que Fn2 (3.4) (Aço N° 9-

1), a quantidade de cementita próeutetóide não era maior que 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ. Por esse motivo, o valor do impacto de Charpy foi tão alto quanto não inferior a 20,0 J/cm² e, portanto, foi obtida tenacidade suficiente. Por outro lado, quando a taxa de resfriamento era menor que Fn2 (Aço N° 9-2 a 9-4), o valor de impacto de Charpy era menor que 20,0 J/cm².

[0127] As modalidades da presente invenção foram descritas até agora. No entanto, as modalidades descritas acima são meros exemplos para a prática da presente invenção. Portanto, a presente invenção não será limitada às modalidades descritas acima e a presente invenção pode ser praticada modificando adequadamente as modalidades descritas acima dentro de um intervalo que não se afaste do seu espírito.

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA [0128] 1 Roda ferroviária

Parte do cubo

Parte da tela

Parte do aro

Aparelho de resfriamento

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para produzir uma roda ferroviária que compreende:

uma etapa de aquecimento do aquecimento de um produto intermediário de uma roda ferroviária a uma temperatura não inferior ao ponto de transformação Acm, caracterizado pelo fato de que o produto intermediário possui uma composição química que consiste, em % em massa,

C: 0,80 a 1,15%,

Si: 1,00% ou menos,

Mn: 0,10 a 1,25%,

P: 0,050% ou menos,

S: 0,030% ou menos,

Al: 0,025 a 0,650%,

N: 0,0030 a 0,0200%,

Cr: 0 a 0.60%, e

V: 0 a 0,12% com o balanço sendo Fe e impurezas, e inclui uma parte do cubo, uma parte do aro incluindo uma banda de rodagem e um flange, e uma parte de tela disposta entre a parte do cubo e a parte do aro; e uma etapa de resfriamento de resfriamento do produto intermediário aquecido, em que na etapa de resfriamento, o produto intermediário é resfriado de modo que: a taxa de resfriamento em um intervalo de 800 a 500°C na superfície do produto intermediário que não seja a banda de rodagem e a superfície da flange não exceda Fn1 °C/seg que é definido pela Fórmula (1); a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C em uma região na qual a taxa de resfriamento é mais lenta no produto intermediário não é menor que Fn2 °C/seg que é definido pela Fórmula (2); e a taxa de resfriamento no intervalo de 800 a 500°C na banda de rodagem e

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2/3 a superfície do flange não é inferior a Fn2 °C/seg:

Fn1 = -5,0+exp(5,651-1,427xC-1,280xSi-0,7723xMn-1,815xCr1,519xAI-7,798xV)...(1)

Fn2 = 0,515+exp(-24,816+24,121xC+1,210xSi+0,529xMn+2,458xCr15,116xAI-5,116xV)...(2) onde, cada símbolo do elemento nas Fórmulas (1) e (2) é substituído pelo teor (% em massa) do elemento correspondente.

2. Método para produzir uma roda ferroviária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda na etapa de resfriamento, o produto intermediário é resfriado de modo que a taxa de resfriamento em um intervalo de 800 a 500°C na banda de rodagem e a superfície do flange não é inferior a Fn2 °C/seg e não é inferior a 5°C/seg e não mais de 200°C/seg.
3. Método para produzir uma roda ferroviária, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a composição química contem um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em:

Cr: 0,02 a 0,60%, e

V: 0,02 a 0,12%.
4. Roda ferroviária que compreende uma composição química que consiste em, em % em massa,

C: 0,80 a 1,15%,

Si: 1,00% ou menos,

Mn: 0,10 a 1,25%,

P: 0,050% ou menos,

S: 0,030% ou menos,

Al: 0,025 a 0,650%,

N: 0,0030 a 0,0200%,

Cr: 0 a 0.60%, e

V: 0 a 0,12% com o balanço sendo Fe e impurezas, a roda

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3/3 ferroviária compreendendo:

uma parte do cubo, uma parte do aro incluindo uma banda de rodagem e um flange, e uma parte de tela disposta entre a parte do cubo e a parte do aro; caracterizada pelo fato de que na microestrutura da parte do cubo, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/ΙΟΟμΓΠ, na microestrutura da parte de tela, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμτη, e na microestrutura da parte do aro, a fração da área da perlita é de 95% ou mais, e a quantidade de cementita próeutetóide definida pela Fórmula (A) não é superior a 1,0 peças/1 ΟΟμητ

Quantidade de cementita próeutetóide (peças/1 ΟΟμτη) = soma total do número de peças de cementita próeutetóide que se cruzam com duas linhas diagonais em um campo visual quadrado de 200 μτη x 200 μτη/(5. 66 x 100 μτη) (A)
5. Roda ferroviária, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a composição química contem um ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em,

Cr: 0,02 a 0,60%, e

V: 0,02 a 0,12%.