JP2000104138A - 振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料 - Google Patents
振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料Info
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- JP2000104138A JP2000104138A JP27601398A JP27601398A JP2000104138A JP 2000104138 A JP2000104138 A JP 2000104138A JP 27601398 A JP27601398 A JP 27601398A JP 27601398 A JP27601398 A JP 27601398A JP 2000104138 A JP2000104138 A JP 2000104138A
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- iron material
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Abstract
(57)【要約】
【課題】振動減衰能と強度とが優れた鋳鉄材料を提供す
る。 【解決手段】鋳鉄材料は、パーライト系の基地組織に黒
鉛およびステダイトが分散しており、重量比でＰを０．
１〜０．５％含有し、ステダイトの面積率が１〜１１％
に規定されており、振動減衰能と強度とを両立してい
る。この鋳鉄材料によれば、対数減衰率δを１８×１０
-3以上、引張強度を１５０ＭＰａ以上にするのに有利で
あり、ブレーキ部品などの摺動部品に好適する。
る。 【解決手段】鋳鉄材料は、パーライト系の基地組織に黒
鉛およびステダイトが分散しており、重量比でＰを０．
１〜０．５％含有し、ステダイトの面積率が１〜１１％
に規定されており、振動減衰能と強度とを両立してい
る。この鋳鉄材料によれば、対数減衰率δを１８×１０
-3以上、引張強度を１５０ＭＰａ以上にするのに有利で
あり、ブレーキ部品などの摺動部品に好適する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動減衰能および強度
が優れた鋳鉄材料の改良に関する。本発明は、例えば、
自動車等の車両のブレーキ・ディスク・ロータ及びブレ
ーキ・ドラムといったブレーキ部品等の摺動部品のよう
に、振動減衰能および強度の双方が要請される装置構成
部品に適用される鋳鉄材料に利用できる。
が優れた鋳鉄材料の改良に関する。本発明は、例えば、
自動車等の車両のブレーキ・ディスク・ロータ及びブレ
ーキ・ドラムといったブレーキ部品等の摺動部品のよう
に、振動減衰能および強度の双方が要請される装置構成
部品に適用される鋳鉄材料に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】鋳鉄材料においては、振動減衰能と強度
とは相反する性質であり、振動減数能が高いと、一般的
に強度は充分ではなく、また強度が高いと、一般的に振
動減数能が充分ではないのが一般的である。従って鋳鉄
材料においては、振動減衰能と強度との両立は容易では
ない。
とは相反する性質であり、振動減数能が高いと、一般的
に強度は充分ではなく、また強度が高いと、一般的に振
動減数能が充分ではないのが一般的である。従って鋳鉄
材料においては、振動減衰能と強度との両立は容易では
ない。
【０００３】高い振動減衰能を得られる鋳鉄材料とし
て、例えば特開平３−１８８２３９号公報及び特開平５
−２１４４８０号公報に記載のものが知られている。こ
れら公報に記載の鋳鉄材料は、ＣＥ値：約４〜５重量％
の組成を有するものであり、熱処理を施すことによって
ブレーキ部品の必要強度を得たものである。
て、例えば特開平３−１８８２３９号公報及び特開平５
−２１４４８０号公報に記載のものが知られている。こ
れら公報に記載の鋳鉄材料は、ＣＥ値：約４〜５重量％
の組成を有するものであり、熱処理を施すことによって
ブレーキ部品の必要強度を得たものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の鋳鉄材料はその製造過程において、高周波焼き
入れが必要であったり、Ｍｏ添加などの多量の合金添加
で生じたアシキュラー（ベイナイト）組織により機械加
工性が劣り、加工費が多くかかるという問題がある。ま
た、例えばブレーキ部品のように製品によっては、その
使用環境により、取付け部の温度が５００℃を越えるこ
とがある。この場合には、熱処理組織およびアシキュラ
ー組織が変化し、強度が低下するという問題がある。従
って上記したこれらの鋳鉄材料は、振動減衰能と強度と
の双方を備えるには充分ではない。
報記載の鋳鉄材料はその製造過程において、高周波焼き
入れが必要であったり、Ｍｏ添加などの多量の合金添加
で生じたアシキュラー（ベイナイト）組織により機械加
工性が劣り、加工費が多くかかるという問題がある。ま
た、例えばブレーキ部品のように製品によっては、その
使用環境により、取付け部の温度が５００℃を越えるこ
とがある。この場合には、熱処理組織およびアシキュラ
ー組織が変化し、強度が低下するという問題がある。従
って上記したこれらの鋳鉄材料は、振動減衰能と強度と
の双方を備えるには充分ではない。
【０００５】本発明は、上記した実情に鑑みなされたも
のであり、振動減衰能と強度との双方が優れた鋳鉄材料
を提供することを課題とするものである。
のであり、振動減衰能と強度との双方が優れた鋳鉄材料
を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記した課題
のもとに鋳鉄材料について鋭意開発をすすめた。そし
て、ステダイトが黒鉛と近似した作用により振動減衰能
を発揮し易いことを知見し、Ｐを積極的に添加してステ
ダイトをパーライト系の基地組織に黒鉛とともに積極的
に分散させれば、鋳鉄材料の振動減衰能と強度との両立
に有利であることを知見し、試験で確認し、本発明に係
る鋳鉄材料を開発した。
のもとに鋳鉄材料について鋭意開発をすすめた。そし
て、ステダイトが黒鉛と近似した作用により振動減衰能
を発揮し易いことを知見し、Ｐを積極的に添加してステ
ダイトをパーライト系の基地組織に黒鉛とともに積極的
に分散させれば、鋳鉄材料の振動減衰能と強度との両立
に有利であることを知見し、試験で確認し、本発明に係
る鋳鉄材料を開発した。
【０００７】適量のステダイトを基地組織に黒鉛ととも
に生成させれば、強度と振動減衰能が優れた鋳鉄材料を
提供するのに有利である理由は、ステダイトは、黒鉛の
ように応力が集中しやすい突端をもち、しかも、ステダ
イトは黒鉛より高い強度をもち、振動減衰能の向上に有
利であることに起因していると推察される。すなわち請
求項１（以下第１様相の発明という）に係る振動減衰能
および強度が優れた鋳鉄材料は、パーライト系の基地組
織に黒鉛およびステダイトが分散しており、重量比でＰ
を０．１〜０．５％含有し、ステダイトの面積率が１〜
１１％に規定されていることを特徴とするものである。
に生成させれば、強度と振動減衰能が優れた鋳鉄材料を
提供するのに有利である理由は、ステダイトは、黒鉛の
ように応力が集中しやすい突端をもち、しかも、ステダ
イトは黒鉛より高い強度をもち、振動減衰能の向上に有
利であることに起因していると推察される。すなわち請
求項１（以下第１様相の発明という）に係る振動減衰能
および強度が優れた鋳鉄材料は、パーライト系の基地組
織に黒鉛およびステダイトが分散しており、重量比でＰ
を０．１〜０．５％含有し、ステダイトの面積率が１〜
１１％に規定されていることを特徴とするものである。
【０００８】この鋳鉄材料によれば、対数減衰率δを１
８×１０-3以上にするのに有利である。また、振動減衰
能および強度の双方を兼備させるべく、適量のステダイ
トを基地組織に黒鉛とともに生成させるためには、鋳鉄
材料の組成を調整することが重要である。
８×１０-3以上にするのに有利である。また、振動減衰
能および強度の双方を兼備させるべく、適量のステダイ
トを基地組織に黒鉛とともに生成させるためには、鋳鉄
材料の組成を調整することが重要である。
【０００９】すなわち請求項５（以下第２様相の発明と
いう）に係る振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料
は、重量比でＣ：３．５〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜
２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．２％、Ｐ：０．１〜０．
５％、Ｓ：０．０４〜０．１５％で、ＣＥ値が４．１〜
４．６％であり、残部は不純物を含む鉄からなり、パー
ライト系の基地組織に黒鉛およびステダイトが分散して
いる鋳鉄であって、対数減衰率δが１８×１０-3以上で
あり、引張強度が１５０ＭＰａ以上であることを特徴と
するものである。
いう）に係る振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料
は、重量比でＣ：３．５〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜
２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．２％、Ｐ：０．１〜０．
５％、Ｓ：０．０４〜０．１５％で、ＣＥ値が４．１〜
４．６％であり、残部は不純物を含む鉄からなり、パー
ライト系の基地組織に黒鉛およびステダイトが分散して
いる鋳鉄であって、対数減衰率δが１８×１０-3以上で
あり、引張強度が１５０ＭＰａ以上であることを特徴と
するものである。
【００１０】この鋳鉄材料によれば、重量比でＣｒ：
０．１〜０．４％、Ｃｕ：０．３〜０．８％、Ｓｎ：
０．０２〜０．０８％、Ｓｂ：０．０１〜０．０５％、
Ｖ：０．３〜０．５％、Ｍｏ：０．１〜０．３％のう
ち、単独添加または少なくとも２種添加できる。これに
より強度の確保に有利となる。この鋳鉄材料によれば、
引張強度が１８０ＭＰａ以上にするのに有利である。
０．１〜０．４％、Ｃｕ：０．３〜０．８％、Ｓｎ：
０．０２〜０．０８％、Ｓｂ：０．０１〜０．０５％、
Ｖ：０．３〜０．５％、Ｍｏ：０．１〜０．３％のう
ち、単独添加または少なくとも２種添加できる。これに
より強度の確保に有利となる。この鋳鉄材料によれば、
引張強度が１８０ＭＰａ以上にするのに有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】第１様相の発明に係る鋳鉄材料
は、パーライト系の基地組織に黒鉛およびステダイトが
分散している。代表的な黒鉛としては片状黒鉛（例えば
Ａ型黒鉛）、球状黒鉛がある。振動減衰能を一層確保す
るには、黒鉛長さ或いは黒鉛粒径（測定形式は後述に基
づく）は７０μｍ以上、８０μｍ以上にできる。更に、
ブレーキ部品等の摺動部品に本発明に係る鋳鉄材料が適
用される場合には、ブレーキ部品等の摺動部品に要求さ
れる減衰率、熱拡散性は、鋳鉄材料の黒鉛組織と深い関
係をもつ。この意味においても、黒鉛長さまたは黒鉛粒
径は７０μｍ以上、８０μｍ以上であることが好まし
い。
は、パーライト系の基地組織に黒鉛およびステダイトが
分散している。代表的な黒鉛としては片状黒鉛（例えば
Ａ型黒鉛）、球状黒鉛がある。振動減衰能を一層確保す
るには、黒鉛長さ或いは黒鉛粒径（測定形式は後述に基
づく）は７０μｍ以上、８０μｍ以上にできる。更に、
ブレーキ部品等の摺動部品に本発明に係る鋳鉄材料が適
用される場合には、ブレーキ部品等の摺動部品に要求さ
れる減衰率、熱拡散性は、鋳鉄材料の黒鉛組織と深い関
係をもつ。この意味においても、黒鉛長さまたは黒鉛粒
径は７０μｍ以上、８０μｍ以上であることが好まし
い。
【００１２】ステダイトはＦｅ−Ｃ−Ｐの三元共晶と従
来より考えられている。様相１の発明に係る鋳鉄材料に
よれば、ステダイトの面積率は１〜１１％に規定されて
いるが、この面積率は、鋳鉄材料に要請される振動減衰
能および強度、あるいは、鋳鉄材料の用途などによって
適宜変更できるものである。例えば、上記面積率は、下
限値が１．５％、２％、３％、４％と適宜変更でき、上
限値が１０％、８％、７％に変更できるが、これらに限
定されるものではない。ステダイトのサイズは一般的に
下限値が２０μｍにでき、上限値が３００μｍにできる
が、これらに限定されるものではない。
来より考えられている。様相１の発明に係る鋳鉄材料に
よれば、ステダイトの面積率は１〜１１％に規定されて
いるが、この面積率は、鋳鉄材料に要請される振動減衰
能および強度、あるいは、鋳鉄材料の用途などによって
適宜変更できるものである。例えば、上記面積率は、下
限値が１．５％、２％、３％、４％と適宜変更でき、上
限値が１０％、８％、７％に変更できるが、これらに限
定されるものではない。ステダイトのサイズは一般的に
下限値が２０μｍにでき、上限値が３００μｍにできる
が、これらに限定されるものではない。
【００１３】第１様相の発明に係る鋳鉄材料によれば、
重量比でＰを０．１〜０．５％含有している。Ｐはステ
ダイトの生成に寄与する。Ｐが０．１％未満では、ステ
ダイトの生成が少なく十分な振動減衰能が得られず、Ｐ
が０．５％を越えて添加すると硬質なステダイトが過剰
となり易く、機械加工性（被削性）を悪化させるため、
０．１〜０．５％とした。
重量比でＰを０．１〜０．５％含有している。Ｐはステ
ダイトの生成に寄与する。Ｐが０．１％未満では、ステ
ダイトの生成が少なく十分な振動減衰能が得られず、Ｐ
が０．５％を越えて添加すると硬質なステダイトが過剰
となり易く、機械加工性（被削性）を悪化させるため、
０．１〜０．５％とした。
【００１４】第１様相の発明、第２様相の発明に係る基
地組織はパーライト系である。パーライト系とは、オー
ルパーライトでも良く、あるいは、フェライト等の他の
組織がパーライトに混在していても良い意味である。フ
ェライト等の他の組織がパーライトに混在した場合に
は、フェライト等の他の組織の面積率は１０％以下、２
０％以下が好ましい。
地組織はパーライト系である。パーライト系とは、オー
ルパーライトでも良く、あるいは、フェライト等の他の
組織がパーライトに混在していても良い意味である。フ
ェライト等の他の組織がパーライトに混在した場合に
は、フェライト等の他の組織の面積率は１０％以下、２
０％以下が好ましい。
【００１５】第１様相の発明に係る鋳鉄材料によれば、
振動減衰能が高くなり、対数減衰率δを１８×１０-3以
上に設定するのに有利となり、また、引張強度を１５０
ＭＰａ以上に設定するのに有利となる。対数減衰率δが
１８×１０-3以上であれば、自動車等の車両用のブレー
キにおいて『ブレーキ鳴き』を大幅に低減できることが
知られている。そのため鋳鉄材料をブレーキ部品に適用
する場合には、対数減衰率δを１８×１０-3以上、２０
×１０-3以上にすることが好ましい。
振動減衰能が高くなり、対数減衰率δを１８×１０-3以
上に設定するのに有利となり、また、引張強度を１５０
ＭＰａ以上に設定するのに有利となる。対数減衰率δが
１８×１０-3以上であれば、自動車等の車両用のブレー
キにおいて『ブレーキ鳴き』を大幅に低減できることが
知られている。そのため鋳鉄材料をブレーキ部品に適用
する場合には、対数減衰率δを１８×１０-3以上、２０
×１０-3以上にすることが好ましい。
【００１６】第２様相の発明に係る振動減衰能および強
度が優れた鋳鉄材料は、重量比でＣ：３．５〜４．０
％、Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．２
％、Ｐ：０．１〜０．５％、Ｓ：０．０４〜０．１５％
で、ＣＥ値が４．１〜４．６％であり、残部は不純物を
含む鉄からなり、基地組織に黒鉛およびステダイトが分
散している鋳鉄であって、対数減衰率δが１８×１０-3
以上であり、引張強度が１５０ＭＰａ以上であることを
特徴とするものである。
度が優れた鋳鉄材料は、重量比でＣ：３．５〜４．０
％、Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．２
％、Ｐ：０．１〜０．５％、Ｓ：０．０４〜０．１５％
で、ＣＥ値が４．１〜４．６％であり、残部は不純物を
含む鉄からなり、基地組織に黒鉛およびステダイトが分
散している鋳鉄であって、対数減衰率δが１８×１０-3
以上であり、引張強度が１５０ＭＰａ以上であることを
特徴とするものである。
【００１７】第２様相の発明に係る鋳鉄材料によれば、
重量比でＣｒ：０．１〜０．４％、Ｃｕ：０．３〜０．
８％、Ｓｎ：０．０２〜０．０８％、Ｓｂ：０．０１〜
０．０５％、Ｖ：０．３〜０．５５％、Ｍｏ：０．１〜
０．３％のうち、単独添加または少なくとも２種以上添
加できる。これによりパーライト系の基地組織が強化さ
れ、強度の確保に有利となり、引張強度を１８０ＭＰａ
以上、１９０ＭＰａ以上に設定するのに有利となる。
重量比でＣｒ：０．１〜０．４％、Ｃｕ：０．３〜０．
８％、Ｓｎ：０．０２〜０．０８％、Ｓｂ：０．０１〜
０．０５％、Ｖ：０．３〜０．５５％、Ｍｏ：０．１〜
０．３％のうち、単独添加または少なくとも２種以上添
加できる。これによりパーライト系の基地組織が強化さ
れ、強度の確保に有利となり、引張強度を１８０ＭＰａ
以上、１９０ＭＰａ以上に設定するのに有利となる。
【００１８】第２様相の発明に係る鋳鉄材料は、Ｃ量、
Ｐ量、更には他の合金元素が適量であるため、パーライ
ト系の基地組織に黒鉛および適量のステダイトが分散し
ている。代表的な黒鉛は片状黒鉛（例えばＡ型黒鉛）、
球状黒鉛がある。黒鉛長さ或いは黒鉛粒径は７０μｍ以
上、８０μｍ以上にできる。黒鉛粒径が大きければ、振
動減衰能の確保に有利である。
Ｐ量、更には他の合金元素が適量であるため、パーライ
ト系の基地組織に黒鉛および適量のステダイトが分散し
ている。代表的な黒鉛は片状黒鉛（例えばＡ型黒鉛）、
球状黒鉛がある。黒鉛長さ或いは黒鉛粒径は７０μｍ以
上、８０μｍ以上にできる。黒鉛粒径が大きければ、振
動減衰能の確保に有利である。
【００１９】各合金元素の添加量の範囲限定理由は、以
下の通りである。Ｃは目的特性の一つである対数減衰率
（δ）の向上に有効であるが、その添加量が３．５％未
満ではその効果が十分でなく、４．０％を越えると引張
強度が低下し、十分な材質強度（例えば引張強度１５０
ＭＰａ）を得られなくなるため、３．５〜４．０％とし
た。
下の通りである。Ｃは目的特性の一つである対数減衰率
（δ）の向上に有効であるが、その添加量が３．５％未
満ではその効果が十分でなく、４．０％を越えると引張
強度が低下し、十分な材質強度（例えば引張強度１５０
ＭＰａ）を得られなくなるため、３．５〜４．０％とし
た。
【００２０】Ｓｉは黒鉛化傾向を有する元素でありＣと
基本的には同様の効果を示すが、１．５％未満では対数
減衰率（δ）の向上効果が十分でないばかりか、鋳鉄製
品の健全性を損なう可能性があり、２．５％を越えると
引張強度や圧縮強度が低下し、十分な材質強度（例えば
引張強度１５０ＭＰａ）を得られなくるため、１．５〜
２．５％とした。
基本的には同様の効果を示すが、１．５％未満では対数
減衰率（δ）の向上効果が十分でないばかりか、鋳鉄製
品の健全性を損なう可能性があり、２．５％を越えると
引張強度や圧縮強度が低下し、十分な材質強度（例えば
引張強度１５０ＭＰａ）を得られなくるため、１．５〜
２．５％とした。
【００２１】Ｍｎはパーライト化元素であることから、
引張強度や耐摩耗性を向上させるために添加するが、そ
の添加量が０．５％未満では効果が十分でなく、一方、
１．２％を越えると強度が向上しないばかりか、粒界へ
の偏析が増加し機械加工性（被削性）を悪化させるた
め、０．５〜１．２％とした。Ｐは溶湯の湯流れ性など
の鋳造性と関係するとともに、Ｆｅ，Ｃ,Ｐの三元共晶
であると考えられるステダイトを形成し、このステダイ
トが鋳鉄中の黒鉛と同様なメカニズムにより振動減衰能
を得られると考えられることから添加する。しかし、
０．１％未満ではステダイトの生成が少なく十分な振動
減衰能が得られず、０．５％を越えて添加すると硬質な
ステダイトが過剰となり易く、機械加工性（被削性）を
悪化させるため、０．１〜０．５％とした。
引張強度や耐摩耗性を向上させるために添加するが、そ
の添加量が０．５％未満では効果が十分でなく、一方、
１．２％を越えると強度が向上しないばかりか、粒界へ
の偏析が増加し機械加工性（被削性）を悪化させるた
め、０．５〜１．２％とした。Ｐは溶湯の湯流れ性など
の鋳造性と関係するとともに、Ｆｅ，Ｃ,Ｐの三元共晶
であると考えられるステダイトを形成し、このステダイ
トが鋳鉄中の黒鉛と同様なメカニズムにより振動減衰能
を得られると考えられることから添加する。しかし、
０．１％未満ではステダイトの生成が少なく十分な振動
減衰能が得られず、０．５％を越えて添加すると硬質な
ステダイトが過剰となり易く、機械加工性（被削性）を
悪化させるため、０．１〜０．５％とした。
【００２２】Ｓは良好な機械性質を得るのに有効なＡ型
黒鉛を晶出させて引張強度を向上するが、その添加量が
０．０４％未満では効果が十分でなく、一方、０．１５
％を越えて添加すると機械的性質を逆に損なうため、
０．０４〜０．１５％とした。ＣＥ値はＣ＋（１／３）
Ｓｉで示される値であり、炭素当量としてＣと同じ影響
を各特性に与えるもので、４．１％未満では十分な減衰
率が得られず、４．６％を越えると十分な強度が得られ
ないので４．１〜４．６％とした。
黒鉛を晶出させて引張強度を向上するが、その添加量が
０．０４％未満では効果が十分でなく、一方、０．１５
％を越えて添加すると機械的性質を逆に損なうため、
０．０４〜０．１５％とした。ＣＥ値はＣ＋（１／３）
Ｓｉで示される値であり、炭素当量としてＣと同じ影響
を各特性に与えるもので、４．１％未満では十分な減衰
率が得られず、４．６％を越えると十分な強度が得られ
ないので４．１〜４．６％とした。
【００２３】Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｖ、Ｍｏは一般
的にパーライト化促進元素と考えられており、様相１の
発明、様相２の発明に係る鋳鉄材料に対してこれらを添
加すると、鋳鉄材料の引張強度を向上させるのに有利と
なる。例えば平均２０ＭＰａ向上させ得る。これらの元
素の下限値未満では、充分な引張強度が得られにくい。
上限値を超えると、炭化物を生成したり、粒界偏析した
りして、鋳鉄材料の被削性が低下するおそれがあり、更
に、黒鉛組織に作用して対数減衰率を低下するおそれが
あるため、上記したように範囲を規定した。Ｃｒ、Ｃ
ｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｖ、Ｍｏは、単独で添加しても良い
し、少なくとも２種添加しても良い。
的にパーライト化促進元素と考えられており、様相１の
発明、様相２の発明に係る鋳鉄材料に対してこれらを添
加すると、鋳鉄材料の引張強度を向上させるのに有利と
なる。例えば平均２０ＭＰａ向上させ得る。これらの元
素の下限値未満では、充分な引張強度が得られにくい。
上限値を超えると、炭化物を生成したり、粒界偏析した
りして、鋳鉄材料の被削性が低下するおそれがあり、更
に、黒鉛組織に作用して対数減衰率を低下するおそれが
あるため、上記したように範囲を規定した。Ｃｒ、Ｃ
ｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｖ、Ｍｏは、単独で添加しても良い
し、少なくとも２種添加しても良い。
【００２４】第１様相の発明、第２様相の発明に係る鋳
鉄材料は、一般的には、変態を伴う熱処理を行うことな
く、鋳放しで使用される。但し、機械加工は適宜行い得
る。
鉄材料は、一般的には、変態を伴う熱処理を行うことな
く、鋳放しで使用される。但し、機械加工は適宜行い得
る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
本実施例では、重量２０ｋｇ溶解用の高周波溶解炉中を
用い、この溶解炉でＦＣ戻し材及び鋼屑を大気溶解して
溶湯を作製した。更に、加炭材、Ｆｅ−Ｍｎ合金，Ｆｅ
−Ｐ合金を溶湯に適宜添加した。更に、Ｆｅ−Ｓｉ合金
と黒鉛系接種剤とを取鍋中で１４８０℃で添加接種し、
これにより実施例１Ａ〜５Ａに係る溶湯を調整した。更
に比較例１Ａ〜３Ａに係る溶湯も調整した。
本実施例では、重量２０ｋｇ溶解用の高周波溶解炉中を
用い、この溶解炉でＦＣ戻し材及び鋼屑を大気溶解して
溶湯を作製した。更に、加炭材、Ｆｅ−Ｍｎ合金，Ｆｅ
−Ｐ合金を溶湯に適宜添加した。更に、Ｆｅ−Ｓｉ合金
と黒鉛系接種剤とを取鍋中で１４８０℃で添加接種し、
これにより実施例１Ａ〜５Ａに係る溶湯を調整した。更
に比較例１Ａ〜３Ａに係る溶湯も調整した。
【００２６】その溶湯で、化学組成分析用試験片を作製
するとともに、鋳放し直径３０ｍｍの供試材を鋳造し
て、引張強度試験片、対数減衰率測定用試験片をそれぞ
れ作製した。組成は蛍光Ｘ線分析装置及びＣ量計で分析
した。引張強度試験ではＪＩＳ８号試験片を用い、ＪＩ
Ｓ Ｚ−２２４１「金属引張試験法」に準じて測定し
た。対数減衰率測定試験では、図１に示すような対数減
衰率測定装置を用い、最大ひずみみ振幅が１００μｍと
なるように、試験片１０（サイズ：２０ｍｍ×２００ｍ
ｍ×４ｍｍ）を加振器１２により加振し、加振停止後に
即座に、加速度ピックアップ２０により減衰波形（図２
に例示）を得た。その減衰波形において、加振振幅に対
して１／３の振幅をもつ波形部位を基準振幅Ａ１とし、
基準振幅Ａ１からｎ個目の振幅Ａｎを求め、式１に基づ
いて対数減衰率δを算出した。
するとともに、鋳放し直径３０ｍｍの供試材を鋳造し
て、引張強度試験片、対数減衰率測定用試験片をそれぞ
れ作製した。組成は蛍光Ｘ線分析装置及びＣ量計で分析
した。引張強度試験ではＪＩＳ８号試験片を用い、ＪＩ
Ｓ Ｚ−２２４１「金属引張試験法」に準じて測定し
た。対数減衰率測定試験では、図１に示すような対数減
衰率測定装置を用い、最大ひずみみ振幅が１００μｍと
なるように、試験片１０（サイズ：２０ｍｍ×２００ｍ
ｍ×４ｍｍ）を加振器１２により加振し、加振停止後に
即座に、加速度ピックアップ２０により減衰波形（図２
に例示）を得た。その減衰波形において、加振振幅に対
して１／３の振幅をもつ波形部位を基準振幅Ａ１とし、
基準振幅Ａ１からｎ個目の振幅Ａｎを求め、式１に基づ
いて対数減衰率δを算出した。
【００２７】 式１…対数減衰率δ=（１／ｎ）×ｌｎ（Ａ１／Ａｎ） また黒鉛の長さは、画像解析装置を用い、連続した１つ
の黒鉛に当てはまる楕円の長径を黒鉛長さとし、その楕
円の長径が３０μｍに満たないものは除き、１ｍｍ2当
たりの黒鉛長さの平均値で求めた。上記した実施例１Ａ
〜４Ａの組成及び試験結果を、表１、表２に示す。同様
に比較例１Ａ〜３Ａについても、表１、表２に示す。
の黒鉛に当てはまる楕円の長径を黒鉛長さとし、その楕
円の長径が３０μｍに満たないものは除き、１ｍｍ2当
たりの黒鉛長さの平均値で求めた。上記した実施例１Ａ
〜４Ａの組成及び試験結果を、表１、表２に示す。同様
に比較例１Ａ〜３Ａについても、表１、表２に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】 実施例１Ａ〜４Ａはいずれも、組成が良好であり、更に
ステダイトの面積率が３〜１０％であった。この結果、
実施例１Ａ〜４Ａはいずれも、対数減衰率が１８×１０
-3以上であり、また引張強度を１５０ＭＰａ以上であ
り、振動減衰能および強度が共に両立できた。従って、
実施例１Ａ〜４Ａはブレーキ部品（ブレーキ・ディスク
・ロータ、ブレーキ・ドラム）等の摺動部品に使用する
のに適する。
ステダイトの面積率が３〜１０％であった。この結果、
実施例１Ａ〜４Ａはいずれも、対数減衰率が１８×１０
-3以上であり、また引張強度を１５０ＭＰａ以上であ
り、振動減衰能および強度が共に両立できた。従って、
実施例１Ａ〜４Ａはブレーキ部品（ブレーキ・ディスク
・ロータ、ブレーキ・ドラム）等の摺動部品に使用する
のに適する。
【００３０】比較例１Ａ〜３Ａは、Ｐ量、ステダイトが
少なく、振動減衰能と強度とを両立させるのに不利であ
る。すなわち、ＣおよびＰが低めの比較例１Ａは、引張
強度が良好であるものの、対数減衰率が良好ではない。
Ｐが低めでＳｉが多めの比較例２Ａは、減衰率が良好で
あるものの、引張強度が良好ではない。Ｐが低めでＣＥ
値が多めの比較例３Ａは、対数減衰率は良好であるが、
引張強度は良好ではない。
少なく、振動減衰能と強度とを両立させるのに不利であ
る。すなわち、ＣおよびＰが低めの比較例１Ａは、引張
強度が良好であるものの、対数減衰率が良好ではない。
Ｐが低めでＳｉが多めの比較例２Ａは、減衰率が良好で
あるものの、引張強度が良好ではない。Ｐが低めでＣＥ
値が多めの比較例３Ａは、対数減衰率は良好であるが、
引張強度は良好ではない。
【００３１】更に、一般的な鋳鉄材料を用い、黒鉛長さ
と鋳鉄材料の対数減衰率との関係を試験した。この試験
結果を図３に示す。図３から理解できるように、ひずみ
振幅が大きくなれば、対数減衰率が高くなる傾向があ
る。また、黒鉛長さが６９μｍのときよりも、９１μ
ｍ、９８μｍの方が、つまり、黒鉛長さが長いほうが鋳
鉄材料の対数減衰率が高くなる傾向がある。従って鋳鉄
材料の減衰能を確保するには、黒鉛長さは７０μｍを超
えるほうが好ましい。表３は上記した試験（図３）に使
用した試験片の組成（mass％=重量％）を示す。図４は
その組織写真をそれぞれ示す。図４から理解できるよう
に、パ−ライト基地に、細長い片状黒鉛が生成してい
る。
と鋳鉄材料の対数減衰率との関係を試験した。この試験
結果を図３に示す。図３から理解できるように、ひずみ
振幅が大きくなれば、対数減衰率が高くなる傾向があ
る。また、黒鉛長さが６９μｍのときよりも、９１μ
ｍ、９８μｍの方が、つまり、黒鉛長さが長いほうが鋳
鉄材料の対数減衰率が高くなる傾向がある。従って鋳鉄
材料の減衰能を確保するには、黒鉛長さは７０μｍを超
えるほうが好ましい。表３は上記した試験（図３）に使
用した試験片の組成（mass％=重量％）を示す。図４は
その組織写真をそれぞれ示す。図４から理解できるよう
に、パ−ライト基地に、細長い片状黒鉛が生成してい
る。
【００３２】
【表３】 また一般的な鋳鉄材料を用い、鋳鉄材料のＳ％（ｍａｓ
ｓ％=重量％）と鋳鉄材料の対数減衰率及び引張強度と
の関係を試験した。この試験結果を図５に示す。図５か
ら理解できるように、Ｓ％の増加につれて、図５の特性
線Ｍ１に示すように引張強度は向上するものの、特性線
Ｍ２に示すように対数減衰率が低下する傾向がある。
ｓ％=重量％）と鋳鉄材料の対数減衰率及び引張強度と
の関係を試験した。この試験結果を図５に示す。図５か
ら理解できるように、Ｓ％の増加につれて、図５の特性
線Ｍ１に示すように引張強度は向上するものの、特性線
Ｍ２に示すように対数減衰率が低下する傾向がある。
【００３３】従ってＳを添加しても、鋳鉄材料の減衰能
の向上にはあまり効果的ではないと考えられる。この試
験（図５）で用いた試験片の組成（mass％）を表４に示
す。
の向上にはあまり効果的ではないと考えられる。この試
験（図５）で用いた試験片の組成（mass％）を表４に示
す。
【００３４】
【表４】 また、フェライト基地において黒鉛平均長さが９１μｍ
のときの鋳鉄を用いて引張試験を行い、この鋳鉄に種々
の大きさの応力を作用させてひずみを生成したときにお
ける、ひずみ−応力の関係を求めた。これを図６に示
す。図６から理解できるように、この関係において、鋳
鉄材料はヒステリシスを示すことが分かる。しかも、作
用させる応力が大きくなるにつれて、図面上のヒステリ
シス面積が増加する傾向がある。
のときの鋳鉄を用いて引張試験を行い、この鋳鉄に種々
の大きさの応力を作用させてひずみを生成したときにお
ける、ひずみ−応力の関係を求めた。これを図６に示
す。図６から理解できるように、この関係において、鋳
鉄材料はヒステリシスを示すことが分かる。しかも、作
用させる応力が大きくなるにつれて、図面上のヒステリ
シス面積が増加する傾向がある。
【００３５】さて、図３に示すひずみ振幅と鋳鉄材料の
対数減衰率と関係をみれば、対数減衰率の大きさはひず
み振幅の大きさに影響を受け、ひずみ振幅依存性を示し
ている。このようなひずみ振幅依存性を示す材料とし
て、複合材料が従来より知られている。鋳鉄は、黒鉛と
鉄系基地との複合材料の１種であるとも考えられる。故
に、鋳鉄の減衰能が複合材の減衰能と同じ機構に基づく
とも推察される。
対数減衰率と関係をみれば、対数減衰率の大きさはひず
み振幅の大きさに影響を受け、ひずみ振幅依存性を示し
ている。このようなひずみ振幅依存性を示す材料とし
て、複合材料が従来より知られている。鋳鉄は、黒鉛と
鉄系基地との複合材料の１種であるとも考えられる。故
に、鋳鉄の減衰能が複合材の減衰能と同じ機構に基づく
とも推察される。
【００３６】そこで本発明者は、ひずみを与えた鋳鉄に
おいて微少な塑性変形を見るために図７に示す３点曲げ
試験装置を用いて、試験した。この試験では、鋳鉄材料
の組織観察が可能なように、鏡面研磨した鋳鉄片５０
（１０ｍｍ×８０ｍｍ×２ｍｍ）を用い、２個のローラ
１００で支持した鋳鉄片５０を１個のボルト１０３のボ
ルト端１０３により押圧し、３点により鋳鉄片５０に曲
げひずみを与えながら、ボルト１０３に対向する位置に
設けた光学顕微鏡１０５で組織の変化を観察した。
おいて微少な塑性変形を見るために図７に示す３点曲げ
試験装置を用いて、試験した。この試験では、鋳鉄材料
の組織観察が可能なように、鏡面研磨した鋳鉄片５０
（１０ｍｍ×８０ｍｍ×２ｍｍ）を用い、２個のローラ
１００で支持した鋳鉄片５０を１個のボルト１０３のボ
ルト端１０３により押圧し、３点により鋳鉄片５０に曲
げひずみを与えながら、ボルト１０３に対向する位置に
設けた光学顕微鏡１０５で組織の変化を観察した。
【００３７】図８は、黒鉛長さを1００μｍ、２００μ
ｍ、３００μｍに規定した鋳鉄材料を用い、図７に示す
３点曲げ試験装置において、ひずみ１０-3を鋳鉄材料に
与えたときの偏光組織写真である。この観察により、多
くの塑性変形を示すすべりが黒鉛の先端において確認さ
れた。またこれらのすべりは、黒鉛が長く大きくなるに
つれて強く明確に現れ、塑性変形が強く生じていること
が確認された。この塑性変形は黒鉛の先端における応力
集中に起因するものと考えられる。
ｍ、３００μｍに規定した鋳鉄材料を用い、図７に示す
３点曲げ試験装置において、ひずみ１０-3を鋳鉄材料に
与えたときの偏光組織写真である。この観察により、多
くの塑性変形を示すすべりが黒鉛の先端において確認さ
れた。またこれらのすべりは、黒鉛が長く大きくなるに
つれて強く明確に現れ、塑性変形が強く生じていること
が確認された。この塑性変形は黒鉛の先端における応力
集中に起因するものと考えられる。
【００３８】そこで本発明者は、高い強度と高い減衰率
との双方を発揮する鋳鉄材料を実現するためには、黒鉛
のように応力の集中しやすい突端を備え、且つ、黒鉛よ
り強度の高い第３物質相を、黒鉛とともに基地に積極的
に生じせしめれば良いことに着目した。そして本発明者
は、第３物質相の生成し易さ、加工性などを考慮すれ
ば、Ｐを積極的に添加してステダイトを黒鉛とともに分
散させることが有用であると考えた。そこで本発明者
は、様相１の発明のように、ステダイトを黒鉛とともに
基地組織に生成させるとともに、ステダイトの面積率を
規定した。
との双方を発揮する鋳鉄材料を実現するためには、黒鉛
のように応力の集中しやすい突端を備え、且つ、黒鉛よ
り強度の高い第３物質相を、黒鉛とともに基地に積極的
に生じせしめれば良いことに着目した。そして本発明者
は、第３物質相の生成し易さ、加工性などを考慮すれ
ば、Ｐを積極的に添加してステダイトを黒鉛とともに分
散させることが有用であると考えた。そこで本発明者
は、様相１の発明のように、ステダイトを黒鉛とともに
基地組織に生成させるとともに、ステダイトの面積率を
規定した。
【００３９】また、適量のステダイトを黒鉛とともに生
成しうる鋳鉄材料の組成（特にＣ量、Ｐ量）を得るべ
く、第２様相の発明に係る鋳鉄材料の組成を規定した。
更に鋳鉄材料のＰ％と鋳鉄材料の対数減衰率の関係を試
験した。この結果を図９に示す。図９から理解できるよ
うに、Ｐ％が増加するにつれて、つまり、ステダイトが
増加するにつれて、鋳鉄材料の対数減衰率が高くなるこ
とが確認された。更にＰ量を増加しても同様の傾向があ
った。
成しうる鋳鉄材料の組成（特にＣ量、Ｐ量）を得るべ
く、第２様相の発明に係る鋳鉄材料の組成を規定した。
更に鋳鉄材料のＰ％と鋳鉄材料の対数減衰率の関係を試
験した。この結果を図９に示す。図９から理解できるよ
うに、Ｐ％が増加するにつれて、つまり、ステダイトが
増加するにつれて、鋳鉄材料の対数減衰率が高くなるこ
とが確認された。更にＰ量を増加しても同様の傾向があ
った。
【００４０】図１０は実施例４Ａに係る顕微鏡組織写真
を示す。この写真によれば、パーライト系の基地にステ
ダイト（面積率：７％）が生成している。 （他の実施例）以下、本発明の他の実施例を説明する。
この実施例１Ｂ〜３Ｂは、前記した実施例１Ａ〜４Ａと
基本的には同様であり、基本的には同様の作用効果を奏
する。
を示す。この写真によれば、パーライト系の基地にステ
ダイト（面積率：７％）が生成している。 （他の実施例）以下、本発明の他の実施例を説明する。
この実施例１Ｂ〜３Ｂは、前記した実施例１Ａ〜４Ａと
基本的には同様であり、基本的には同様の作用効果を奏
する。
【００４１】この実施例１Ｂ〜３Ｂにおいても同様な手
順で試験片を形成した。ただし、この場合には、溶解し
た溶湯に、加炭材、Ｆｅ−Ｍｎ，Ｆｅ−Ｐを添加する他
に、Ｆｅ−Ｃｒ合金，Ｆｅ−Ｍｏ合金，銅屑、金属錫粒
を添加した。さらに前記実施例と同様に、Ｆｅ−Ｓｉ合
金と黒鉛系接種剤を取鍋中において１４８０℃で添加接
種して溶湯を調整した。
順で試験片を形成した。ただし、この場合には、溶解し
た溶湯に、加炭材、Ｆｅ−Ｍｎ，Ｆｅ−Ｐを添加する他
に、Ｆｅ−Ｃｒ合金，Ｆｅ−Ｍｏ合金，銅屑、金属錫粒
を添加した。さらに前記実施例と同様に、Ｆｅ−Ｓｉ合
金と黒鉛系接種剤を取鍋中において１４８０℃で添加接
種して溶湯を調整した。
【００４２】この溶湯で、前述同様に各種試験片を作製
し、試験を行った。組成は蛍光Ｘ線分析装置及びＣ量計
で分析した。引張強度はＪＩＳ８号Ｃ試験片を用い、Ｊ
ＩＳＺ ２２４１「金属引張試験法」に準じて測定し
た。対数減衰率は、前述同様に、図１に示す装置を用
い、最大ひずみ振幅が１００μｍとなるように加振し、
振幅停止後即座に減衰波形を得た。その減衰波形に基づ
いて、前述同様に対数減衰率δを算出した。また黒鉛の
長さは、画像解析装置を用い連続した１つの黒鉛に当て
はまる楕円の長径を黒鉛長さとし、その楕円の長径が３
０μｍに満たないものは除いて、１ｍｍ2当たりの平均
値である。
し、試験を行った。組成は蛍光Ｘ線分析装置及びＣ量計
で分析した。引張強度はＪＩＳ８号Ｃ試験片を用い、Ｊ
ＩＳＺ ２２４１「金属引張試験法」に準じて測定し
た。対数減衰率は、前述同様に、図１に示す装置を用
い、最大ひずみ振幅が１００μｍとなるように加振し、
振幅停止後即座に減衰波形を得た。その減衰波形に基づ
いて、前述同様に対数減衰率δを算出した。また黒鉛の
長さは、画像解析装置を用い連続した１つの黒鉛に当て
はまる楕円の長径を黒鉛長さとし、その楕円の長径が３
０μｍに満たないものは除いて、１ｍｍ2当たりの平均
値である。
【００４３】本実施例の組成及び各試験結果を表５、表
６に示す。表６に示すように、実施例１Ｂ〜３Ｂはいず
れもＰ量が多く、ステダイトの面積率が２〜６％であ
り、従って対数減衰率が１８×１０-3以上であり、また
引張強度が１８０ＭＰａ以上であり、振動減衰能および
強度を両立させている。比較例１Ｂ,２Ｂは、Ｐ量及び
ステダイトの面積率が少なく、対数減衰率と強度とを両
立しているものではない。
６に示す。表６に示すように、実施例１Ｂ〜３Ｂはいず
れもＰ量が多く、ステダイトの面積率が２〜６％であ
り、従って対数減衰率が１８×１０-3以上であり、また
引張強度が１８０ＭＰａ以上であり、振動減衰能および
強度を両立させている。比較例１Ｂ,２Ｂは、Ｐ量及び
ステダイトの面積率が少なく、対数減衰率と強度とを両
立しているものではない。
【００４４】
【表５】
【００４５】
【表６】
【００４６】
【発明の効果】本発明に係る鋳鉄材料によれば、振動減
衰能および強度を両立させるのに有利である。
衰能および強度を両立させるのに有利である。
【図１】対数減衰率測定装置を示す構成図である。
【図２】対数減衰率の算出方法を示す構成図である。
【図３】各黒鉛長さにおける最大ひずみ振幅と対数減衰
率との関係を示すグラフである。
率との関係を示すグラフである。
【図４】試験片の顕微鏡組織を示す写真図である。
【図５】Ｓ量と対数減衰率および引張強度との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】ひずみと応力との関係を示すグラフである。
【図７】３点曲げ試験装置の構成図である。
【図８】３点曲げによるひずみ付加時の鋳鉄組織を示す
顕微鏡写真図である。
顕微鏡写真図である。
【図９】Ｐ量と対数減衰率との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図１０】ステダイト含有鋳鉄材料の組織を示す顕微鏡
写真図である。
写真図である。
図中、１０は試験片、１２は加振器を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１２月３日（１９９８．１２．
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
Claims (7)
- 【請求項１】パーライト系の基地組織に黒鉛およびステ
ダイトが分散しており、重量比でＰを０．１〜０．５％
含有し、ステダイトの面積率が１〜１１％に規定されて
いることを特徴とする振動減衰能および強度が優れた鋳
鉄材料。 - 【請求項２】請求項１において、対数減衰率δが１８×
１０-3以上であることを特徴とする振動減衰能および強
度が優れた鋳鉄材料。 - 【請求項３】請求項１または２において、引張強度が１
５０ＭＰａ以上であることを特徴とする振動減衰能およ
び強度が優れた鋳鉄材料。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、引張強
度が１８０ＭＰａ以上であることを特徴とする振動減衰
能および強度が優れた鋳鉄材料。 - 【請求項５】重量比でＣ：３．５〜４．０％、Ｓｉ：
１．５〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．２％、Ｐ：０．
１〜０．５％、Ｓ：０．０４〜０．１５％で、ＣＥ値が
４．１〜４．６％であり、残部は不純物を含む鉄からな
り、パーライト系基地組織に黒鉛およびステダイトが分
散している鋳鉄であって、 対数減衰率δが１８×１０-3以上であり、引張強度が１
５０ＭＰａ以上であることを特徴とする振動減衰能およ
び強度が優れた鋳鉄材料。 - 【請求項６】請求項５において、重量比でＣｒ：０．１
〜０．４％、Ｃｕ：０．３〜０．８％、Ｓｎ：０．０２
〜０．０８％、Ｓｂ：０．０１〜０．０５％、Ｖ：０．
３〜０．５％、Ｍｏ：０．１〜０．３％のうち、単独添
加または少なくとも２種添加されていることを特徴とす
る振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料。 - 【請求項７】請求項５または６において、引張強度が１
８０ＭＰａ以上であることを特徴とする振動減衰能およ
び強度が優れた鋳鉄材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27601398A JP2000104138A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27601398A JP2000104138A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000104138A true JP2000104138A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17563578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27601398A Pending JP2000104138A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 振動減衰能および強度が優れた鋳鉄材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000104138A (ja) |
Cited By (13)
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-
1998
- 1998-09-29 JP JP27601398A patent/JP2000104138A/ja active Pending
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