JP2000337410A - Rotor for disc brake - Google Patents

Rotor for disc brake

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JP2000337410A
JP2000337410A JP11144159A JP14415999A JP2000337410A JP 2000337410 A JP2000337410 A JP 2000337410A JP 11144159 A JP11144159 A JP 11144159A JP 14415999 A JP14415999 A JP 14415999A JP 2000337410 A JP2000337410 A JP 2000337410A
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JP
Japan
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rotor
temperature
diffusion layer
nitrogen diffusion
nitrogen
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JP11144159A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Matsui
慶雅 松井
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Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor for a disc brake decreased in cost and having high friction resistance. SOLUTION: After gas soft nitrating treatment is applied on a material formed of JIS FC250 formed through sand mold casting finished in a rotor shape, the material is heated and held at temperature higher than an A1 transformation point and lower than an eutectic temperature and by causing isothermal transformation of a nitrogen diffusion layer formed through nitriding and a matrix through holding of it in a heat bath at a given temperature, a rigid nitrogen compound layer is formed on the surface of the rotor. Further, since the nitrogen diffusion layer at the lower layer of the nitrogen compound layer and the matrix are brought into a bainitic texture high in hardness, wear resistance of a rotor is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両等に制
動力を与えるのに好適に用いられるディスクブレーキ用
ロータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor for a disc brake which is suitably used for applying a braking force to a vehicle or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の自動車用のディスクブレーキは、
JIS(日本工業規格) FC200あるいはFC25
0等の普通鋳鉄ロータを用いるのが主流である。また、
特開昭51−27828号に記載されたように、普通鋼
または窒化鋼で形成したディスクブレーキ用ロータに窒
化処理を施し、耐食性及び耐摩耗性を向上させるといっ
た方法が知られている。
2. Description of the Related Art Conventional automobile disk brakes are:
JIS (Japanese Industrial Standard) FC200 or FC25
It is the mainstream to use a normal cast iron rotor such as 0. Also,
As described in JP-A-51-27828, a method is known in which a rotor for a disc brake made of ordinary steel or nitrided steel is subjected to nitriding treatment to improve corrosion resistance and wear resistance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディス
クブレーキの高性能化、軽量化の観点から摩擦材に焼結
金属系材料を用いる動きがあるが、焼結金属系の摩擦材
は通常用いられるレジン系の摩擦材よりも硬質で摩擦係
数が高いため、摩擦材のロータ攻撃性が高くなり、従来
の普通鋳鉄ロータでは耐摩耗性が低く対応できない。
However, there has been a movement to use a sintered metal-based material as a friction material from the viewpoint of improving the performance and reducing the weight of a disc brake, but the sintered metal-based friction material is generally used in a resin. Since the friction material is harder and has a higher friction coefficient than the friction material of the system, the aggressiveness of the friction material to the rotor increases, and the conventional ordinary cast iron rotor cannot cope with the low wear resistance.

【0004】また、特開昭51−27828号に記載さ
れたように、普通鋼または窒化鋼で形成したディスクブ
レーキ用ロータに窒化処理を施したものは、2輪車用デ
ィスクブレーキのようにロータが1枚板の単純形状であ
る場合には成形が簡単であるため有効であるものの、4
輪車用ディスクブレーキ等のロータのように複数枚の板
の間に冷却用の空洞及びフィンを有するなど複雑形状で
ある場合には、普通鋼または窒化鋼をロータ形状に成形
すること自体が難しいために、加工コストが高くなって
しまう。
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-28828, a disk brake rotor made of ordinary steel or nitrided steel and subjected to nitriding treatment has a rotor like a motorcycle disk brake. Is effective because simple molding is possible when
In the case of a complicated shape such as having a cooling cavity and fins between a plurality of plates such as a rotor for a wheel brake for a wheel brake, etc., it is difficult to form ordinary steel or nitrided steel into a rotor shape itself. However, the processing cost increases.

【0005】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、ロータ形状への成形が簡単でかつ高い耐摩耗性を有
するディスクブレーキ用ロータを提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a disk brake rotor which can be easily formed into a rotor shape and has high wear resistance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、鋳鉄からなる
成形体を窒化処理した後、鋳鉄のA1変態点以上共晶温
度以下に加熱保持し、その後所定の温度の熱浴中に焼入
れ保持して、窒化により生じた窒素拡散層及び母材を等
温変態させたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a molded article made of cast iron is subjected to nitriding treatment, and then heated and maintained at a temperature between the A1 transformation point and the eutectic temperature of the cast iron, and then quenched and held in a heat bath at a predetermined temperature. Then, the nitrogen diffusion layer and the base material generated by the nitriding are subjected to isothermal transformation.

【0007】このようにしたことにより、窒化処理によ
って表面に窒素化合物層、その下に窒素拡散層が形成さ
れ、その後鋳鉄のA1変態点以上共晶温度以下の温度に
加熱保持してから所定の温度の熱浴中に焼入れ保持する
ことによって窒素拡散層及び母材を等温変態させて基地
組織をベイナイト組織に変態する。
In this manner, a nitriding treatment forms a nitrogen compound layer on the surface and a nitrogen diffusion layer therebelow, and then heats and maintains the cast iron at a temperature from the A1 transformation point to the eutectic temperature and then to a predetermined temperature. By quenching and holding in a heat bath at a temperature, the nitrogen diffusion layer and the base material are isothermally transformed to transform the matrix structure into a bainite structure.

【0008】また、請求項2の発明は、鋳鉄からなる成
形体を窒化処理した後、窒素拡散層のA1変態点以上鋳
鉄のA1変態点未満に加熱保持し、その後所定の温度の
熱浴中に焼入れ保持して、窒化により生じた窒素拡散層
を等温変態させたことを特徴とする。
Further, according to a second aspect of the present invention, after a molded body made of cast iron is subjected to nitriding treatment, it is heated and held at a temperature not lower than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron, and then heated in a heat bath at a predetermined temperature. And a nitrogen diffusion layer formed by nitriding is transformed by isothermal transformation.

【0009】このようにしたことにより、窒化処理によ
って表面に窒素化合物層、その下に窒素拡散層が形成さ
れ、その後窒素拡散層のA1変態点以上鋳鉄のA1変態
点未満の温度に加熱保持することにより窒素拡散層のみ
をオーステナイト組織化し、その後所定の温度の熱浴中
に焼入れ保持することによって窒素拡散層のみを等温変
態させて基地組織をベイナイト組織に変態させる。
[0009] With this configuration, a nitrogen compound layer is formed on the surface and a nitrogen diffusion layer is formed therebelow by the nitriding treatment. Thereafter, the nitrogen diffusion layer is heated and maintained at a temperature not lower than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron. Thus, only the nitrogen diffusion layer is transformed into an austenitic structure, and then quenched and held in a heat bath at a predetermined temperature, thereby isothermally transforming only the nitrogen diffusion layer to transform the base structure into a bainite structure.

【0010】また、請求項3の発明は、鋳鉄からなる成
形体を窒化処理した後、窒素拡散層のA1変態点以上鋳
鉄のA1変態点未満に加熱保持し、その後マルテンサイ
ト変態開始点以上の温度の熱浴中に焼入れ保持してから
冷却し、窒化により生じた窒素拡散層をマルテンサイト
変態させたことを特徴とする。
[0010] Further, according to the invention of claim 3, after nitriding a molded body made of cast iron, it is heated and held at a temperature not lower than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron, and then at a temperature not lower than the martensitic transformation start point. It is characterized by quenching and holding in a heat bath at a temperature and then cooling to transform the nitrogen diffusion layer formed by nitriding into martensite.

【0011】このようにしたことにより、窒化処理によ
って表面に窒素化合物層、その下に窒素拡散層が形成さ
れ、その後窒素拡散層のA1変態点以上鋳鉄のA1変態
点未満の温度に加熱保持することにより窒素拡散層のみ
をオーステナイト組織化し、その後マルテンサイト変態
開始点以上の温度の熱浴中に焼入れ保持してから空冷す
ることによって窒素拡散層のみをマルテンサイト組織化
する。
[0011] With this configuration, a nitrogen compound layer is formed on the surface and a nitrogen diffusion layer is formed below the nitrogen compound layer by the nitriding treatment. Thereafter, the nitrogen diffusion layer is heated and maintained at a temperature not less than the A1 transformation point of the cast iron and less than the A1 transformation point of the cast iron. Thus, only the nitrogen diffusion layer is austenite-structured, then quenched and held in a heat bath at a temperature equal to or higher than the martensitic transformation start point, and air-cooled to form only the nitrogen diffusion layer with a martensite structure.

【0012】また、請求項4の発明は、鋳鉄からなる成
形体を窒化処理した後、窒素拡散層のA1変態点以上共
晶温度以下に加熱保持し、その後マルテンサイト変態開
始点以上の温度の熱浴中に焼入れ保持してから冷却し、
窒化により生じた窒素拡散層をマルテンサイト変態さ
せ、所定温度に加熱・保持することによって酸化・焼き
戻したことを特徴とする。
Further, according to the invention of claim 4, after the molded body made of cast iron is nitrided, the nitrogen diffusion layer is heated and maintained at a temperature from the A1 transformation point to a eutectic temperature, and then a temperature at a temperature not less than the martensitic transformation start point. After quenching in a heat bath and cooling,
The nitrogen diffusion layer generated by nitriding is transformed into martensite, and is oxidized and tempered by heating and maintaining it at a predetermined temperature.

【0013】このように構成したことにより、窒化処理
によって表面に窒素化合物層、その下に窒素拡散層が形
成され、その後窒素拡散層のA1変態点以上共晶温度以
下の温度に加熱保持してから所定の温度の熱浴中に焼入
れ保持することによって窒素拡散層のみまたは窒素拡散
層及び母材を等温変態させて基地組織をオーステナイト
組織化し、その後マルテンサイト変態開始点以上の温度
の熱浴中に焼入れ保持してから空冷することによって窒
素拡散層のみまたは窒素拡散層及び母材をマルテンサイ
ト組織化する。さらに、所定温度に加熱・保持すること
によって酸化・焼き戻すことによって、窒素化合物層の
表面に酸化物(Fe3O4)層が形成され、かつ、マルテ
ンサイト組織となっている窒素拡散層のみまたは窒素拡
散層及び母材が焼戻しされる。
According to this structure, a nitrogen compound layer is formed on the surface by the nitriding treatment, and a nitrogen diffusion layer is formed under the nitrogen compound layer. Thereafter, the nitrogen diffusion layer is heated and held at a temperature from the A1 transformation point to the eutectic temperature and below the eutectic temperature. From the quenching and holding in a heat bath at a predetermined temperature, only the nitrogen diffusion layer or the nitrogen diffusion layer and the base material are isothermally transformed to form an austenite structure of the base structure, and then in a heat bath at a temperature equal to or higher than the martensite transformation start point. By quenching and holding, and air cooling, only the nitrogen diffusion layer or the nitrogen diffusion layer and the base material are formed into a martensite structure. Further, the oxide (Fe3 O4) layer is formed on the surface of the nitrogen compound layer by oxidizing and tempering by heating and holding at a predetermined temperature, and only the nitrogen diffusion layer having a martensite structure or the nitrogen diffusion layer is formed. The layers and the base material are tempered.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例1,実施例
2,実施例3,実施例4を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments 1, 2, 3, and 4 of the present invention will be described below.

【0015】[0015]

【実施例1】本実施例は4輪の自動車のディスクブレー
キ用ロータ(以下、ロータ)の製造に本発明を適用した
ものである。
Embodiment 1 In this embodiment, the present invention is applied to the manufacture of a rotor for a disc brake of a four-wheeled automobile (hereinafter referred to as a rotor).

【0016】まず、砂型鋳造により作成したJIS F
C250製素材に必要な加工を加えてロータとして所定
の形状、寸法及び表面粗さに仕上げた。続いて、炭化水
素系溶剤を使用した真空洗浄機にて洗浄を行い、ロータ
表面に付着した研削油剤を除去した後、このロータを図
1に示す熱処理サイクルに従って処理する。
First, JIS F prepared by sand casting is used.
The C250 material was processed to the required shape, dimensions and surface roughness by adding necessary processing. Subsequently, the rotor is cleaned with a vacuum cleaner using a hydrocarbon-based solvent to remove the grinding oil adhering to the rotor surface, and then the rotor is treated according to the heat treatment cycle shown in FIG.

【0017】(1)ガス軟窒化処理 まず、ロータを窒化処理を行う炉に挿入し、窒化処理温
度まで昇温する。このとき、ロータが熱の影響によって
酸化等を起こさないように、炉内の雰囲気を不活性ガス
である窒素にしておく。その後、炉内をアンモニア(N
H3):窒素(N2):二酸化炭素(CO2)=60:3
7:3の雰囲気に設定し、処理温度:T1=590℃、
処理時間:t1=4.0hの条件でガス軟窒化する。こ
れによりロータは、表面に形成された窒素化合物層(主
にFe3N)、該窒素化合物層の下に形成された窒素拡
散層、さらに該窒素拡散層の下の母材という構成とな
る。このときの窒素化合物層の窒素含有量は8〜10w
t%、窒素拡散層中の窒素含有量は1〜5wt%であ
る。
(1) Gas soft nitriding treatment First, the rotor is inserted into a furnace for performing nitriding treatment, and the temperature is raised to the nitriding treatment temperature. At this time, the atmosphere in the furnace is set to nitrogen, which is an inert gas, so that the rotor is not oxidized by the influence of heat. Then, ammonia (N
H3): Nitrogen (N2): Carbon dioxide (CO2) = 60: 3
7: 3 atmosphere, processing temperature: T1 = 590 ° C.
Processing time: gas nitrocarburizing under the condition of t1 = 4.0 h. Thus, the rotor has a structure in which a nitrogen compound layer (mainly Fe3N) formed on the surface, a nitrogen diffusion layer formed below the nitrogen compound layer, and a base material below the nitrogen diffusion layer. At this time, the nitrogen content of the nitrogen compound layer is 8 to 10 w.
t%, and the nitrogen content in the nitrogen diffusion layer is 1 to 5 wt%.

【0018】(2)窒素拡散層及び母材のオーステナイ
ト組織化 ガス軟窒化処理を施したロータを処理温度:T2=85
0℃、処理時間t2=20minで加熱保持すると、図
2の鉄−窒素系状態図からわかるように、表面に形成さ
れている窒素化合物層(窒素含有量:8〜10wt%)
は温度が850℃に変化してもFe3N(ε)組織のま
ま変化しないが、窒素拡散層の素地組織の全体もしくは
一部がオーステナイト化する。
(2) Austenite organization of the nitrogen diffusion layer and the base material The gas nitrocarburized rotor is treated at a processing temperature of T2 = 85.
When heated and maintained at 0 ° C. for a processing time of t2 = 20 min, as can be seen from the iron-nitrogen system phase diagram of FIG. 2, a nitrogen compound layer formed on the surface (nitrogen content: 8 to 10 wt%)
Although the Fe3N (ε) structure does not change even if the temperature changes to 850 ° C., the whole or a part of the base structure of the nitrogen diffusion layer becomes austenite.

【0019】さらに、窒素拡散層の下の母材の基地組織
は、普通鋳鉄の炭素含有量が3〜4wt%前後であるた
め、図3の鉄−炭素系状態図から明らかなように、オー
ステナイト(γ)組織に変態する。
Further, the base structure of the base metal under the nitrogen diffusion layer has a carbon content of about 3 to 4% by weight of ordinary cast iron. Therefore, as is clear from the iron-carbon phase diagram of FIG. (Γ) Transform into tissue.

【0020】なお、鋳鉄は実際には鉄と炭素の合金に、
珪素,マンガン,リン,硫黄,その他の元素が含まれた
複雑な合金であるが、基本的には最大固溶限炭素量以上
の炭素を含む鉄−炭素系を構成していると考えられるた
め、ここでは、便宜上図3に示す鉄−炭素系状態図を用
いて説明を行っている。
Incidentally, cast iron is actually an alloy of iron and carbon,
Although it is a complex alloy containing silicon, manganese, phosphorus, sulfur, and other elements, it is considered that it basically constitutes an iron-carbon system containing carbon in excess of the maximum solid solubility carbon amount. Here, the description is given using the iron-carbon system phase diagram shown in FIG. 3 for convenience.

【0021】(3)オーステンパ処理 次に、窒素拡散層及び母材の基地組織がオーステナイト
化したロータを、浴温:T3=300℃のNaNO3−
KNO3溶融塩の浴中で処理時間:t3=30minの
条件で熱浴焼入れすると、表面に形成されている窒素化
合物層(窒素含有量:8〜10wt%)はFe3N
(ε)組織のまま変化せずに、窒素拡散層及び母材の基
地組織であるオーステナイト組織は図4の等温変態線図
に示されるようにベイナイトに変態する。本実施例で
は、ベイナイト変態を起こす温度のうち比較的低い温度
に属する300℃で等温変態させているため、針状の下
部ベイナイトが形成される。
(3) Austempering Next, the rotor in which the nitrogen diffusion layer and the base material of the base material have been austenitized is subjected to NaNO 3 − bath temperature: T3 = 300 ° C.
When quenching in a bath of KNO3 molten salt under the condition of treatment time: t3 = 30 min, the nitrogen compound layer (nitrogen content: 8 to 10 wt%) formed on the surface becomes Fe3N.
(Ε) Without changing the structure, the austenite structure, which is the base structure of the nitrogen diffusion layer and the base material, transforms to bainite as shown in the isothermal transformation diagram of FIG. In the present embodiment, since the isothermal transformation is performed at 300 ° C., which is a relatively low temperature among the temperatures at which the bainite transformation occurs, a needle-like lower bainite is formed.

【0022】(4)空冷及び研削 窒素拡散層及び母材の基地組織がベイナイト組織化した
ロータを空冷し、その後研削することで所定の表面粗さ
となるように仕上げる。
(4) Air Cooling and Grinding The rotor in which the base structure of the nitrogen diffusion layer and the base material is bainite-structured is air-cooled and then ground to finish to a predetermined surface roughness.

【0023】上記(1)〜(4)の工程によって出来上
がった実施例1のロータと、下記の比較例1、比較例2
とを後述の(A)顕微鏡観察試験、(B)断面硬さ試
験、(C)耐食性試験、(D)摩耗試験に供した。
The rotor of Example 1 completed by the above steps (1) to (4) and the following Comparative Examples 1 and 2
Were subjected to (A) a microscopic observation test, (B) a cross-sectional hardness test, (C) a corrosion resistance test, and (D) a wear test.

【0024】比較例1は、JIS FC250製の素材
を所定の形状・寸法に加工後、研削により表面仕上げを
行った従来のディスクブレーキ用ロータである。
Comparative Example 1 is a conventional disk brake rotor in which a material made of JIS FC250 is processed into a predetermined shape and dimensions, and then the surface is finished by grinding.

【0025】比較例2は、JIS FC250製の素材
を所定の形状・寸法に加工後、実施例の(1)ガス軟窒
化処理を施し、その後油中冷却を行ってから研削により
表面仕上げを行ったロータであり、前記の特開昭51−
27828号にも見られるように一般的に鉄素材の表面
硬度を向上させるために行われる窒化処理を行っただけ
のものである。
In Comparative Example 2, a material made of JIS FC250 was processed into a predetermined shape and dimensions, then subjected to the gas nitrocarburizing treatment of the example, and then cooled in oil, and then subjected to surface finishing by grinding. Rotor as described in
As shown in Japanese Patent No. 27828, the steel is simply subjected to a nitriding treatment generally performed to improve the surface hardness of the iron material.

【0026】(A)顕微鏡観察試験 被検鏡面を鏡面仕上げした後、腐食液(5%ナイタル
液)で腐食した。その結果、比較例1は全てがパーライ
ト素地中に片状黒鉛が晶出した通常の組織であるが、実
施例及び比較例2のものの最表層には約15μm厚さの
化合物層及び窒素拡散層が形成されていた。また、実施
例については窒素拡散層及びその下部の母材にベイナイ
ト組織が生じており、ベイナイト組織中に片状黒鉛が分
布した組織となっていた。
(A) Microscope Observation Test After the mirror surface of the test specimen was mirror-finished, it was corroded with a corrosive liquid (5% nital liquid). As a result, Comparative Example 1 had a normal structure in which flake graphite was crystallized in the pearlite base material, but the outermost layers of Examples and Comparative Example 2 had a compound layer and a nitrogen diffusion layer having a thickness of about 15 μm. Was formed. Further, in the example, a bainite structure was formed in the nitrogen diffusion layer and the base material thereunder, and the structure was such that flaky graphite was distributed in the bainite structure.

【0027】(B)断面硬さ試験 ビッカース硬度計を用いて荷重100gfの条件で行
い、表面から深部への硬さの分布を求め、図6に示し
た。比較例1は、全体が均一なJIS FC250製で
あるため、表面からの距離に関らず硬度は一定である。
比較例2は窒素化合物層では高硬度であり、窒素拡散層
でも窒素化合物層に近い部分では高度を保っているが、
母材に近づくに従って比較例1とほぼ変わらない硬度に
まで低下する。実施例1では、比較例2と同様に窒素化
合物層、窒素拡散層、母材を表面からの距離が大きくな
るに従って硬度は小さくなっているが、比較例2と比べ
て特に窒素拡散層及び母材での硬度が高くなっているこ
とがわかる。
(B) Cross-sectional hardness test The hardness distribution from the surface to the deep portion was determined using a Vickers hardness tester under a load of 100 gf, and the results are shown in FIG. In Comparative Example 1, the hardness is constant irrespective of the distance from the surface because the whole is made of JIS FC250 which is uniform.
Comparative Example 2 has a high hardness in the nitrogen compound layer and maintains a high level in the nitrogen diffusion layer even in a portion close to the nitrogen compound layer.
The hardness decreases to almost the same as that of Comparative Example 1 as approaching the base material. In Example 1, the hardness decreased as the distance from the surface of the nitrogen compound layer, the nitrogen diffusion layer, and the base material increased as in Comparative Example 2. It can be seen that the hardness of the material is high.

【0028】(C)耐食性試験 JIS Z2371 塩水噴霧試験に基づいて耐食性試
験を行い、供試材としてのロータそれぞれについて、腐
食面積率からレイティングナンバ(JIS H850
2)を求め、表1にその結果を示した。比較例1に比べ
て比較例2及び実施例のロータが耐食性に優れ、また、
実施例が、比較例2と等しいレイティングナンバを示し
たことから、(2)オーステナイト組織化、(3)オー
ステンパを行っても耐食性を低下させないことが分か
る。
(C) Corrosion resistance test A corrosion resistance test was carried out based on JIS Z2371 salt spray test, and for each rotor as a test material, a rating number (JIS H850)
2) was determined, and the results are shown in Table 1. Compared with Comparative Example 1, the rotors of Comparative Example 2 and Example have excellent corrosion resistance, and
Since the example showed the same rating number as that of the comparative example 2, it can be seen that the corrosion resistance does not decrease even if (2) austenite organization and (3) austempering are performed.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】(D)ダイナモ試験 JASO(自動車規格)C406 乗用車ブレーキ装置
ダイナモメータ試験方法に基づいてロータの摩耗を確認
する。今回の試験には、銅系焼結合金の摩擦材(焼結金
属性摩擦材)の摩擦パッドを用いて行い、この結果を表
2に示した。比較例1に比べて比較例2及び実施例のロ
ータが耐摩耗性に優れていることが分かる。ただし、今
回の試験では、比較例2及び実施例のロータの摩耗がほ
ぼ窒素化合物層で留まっているため、耐摩耗性の差が見
られなかったが、比較例2では窒素拡散層が、鉄に窒素
が固溶した状態となっているため鋳鉄(比較例1のロー
タの素材)より耐摩耗性に優れるものの硬質のベイナイ
ト組織化した実施例の窒素拡散層に比べると耐摩耗性に
劣り、また、比較例2では母材部分が比較例1と同様の
鋳鉄であるため比較例1のロータと等しい耐摩耗性しか
有していないのに比べて実施例では母材部分が硬質のベ
イナイト組織化しているため、耐摩耗性に優れている。
(D) Dynamo test JASO (automobile standard) C406 Passenger car brake device The wear of the rotor is confirmed based on a dynamometer test method. This test was performed using a friction pad made of a copper-based sintered alloy friction material (sintered metallic friction material), and the results are shown in Table 2. It can be seen that the rotors of Comparative Example 2 and Example are superior to Comparative Example 1 in wear resistance. However, in this test, no difference was observed in the wear resistance between the rotors of Comparative Example 2 and the Example because the wear of the rotor was almost stopped at the nitrogen compound layer. Has a higher wear resistance than cast iron (material of the rotor of Comparative Example 1) because of the solid solution state of nitrogen, but is inferior in wear resistance to the nitrogen diffusion layer of the hard bainite-structured embodiment, Further, in the comparative example 2, the base material portion is the same cast iron as that of the comparative example 1 and thus has only the same wear resistance as the rotor of the comparative example 1. It has excellent wear resistance.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】つまり、比較例2ではこの後摩耗が窒素拡
散層及び母材部分に達すると急激に耐摩耗性が低下する
のに対して窒素拡散層及び母材がベイナイト組織化して
いる実施例では摩耗が窒素拡散層さらに母材と進行して
も耐摩耗性が急激に低下することはない。
That is, in the comparative example 2, when the wear reaches the nitrogen diffusion layer and the base material portion, the wear resistance is rapidly reduced. On the other hand, in the example in which the nitrogen diffusion layer and the base material have a bainite structure, Even if the abrasion proceeds with the nitrogen diffusion layer and the base material, the abrasion resistance does not decrease rapidly.

【0033】上記(A)〜(D)の試験の結果、実施例
のロータは、比較例1に見られる普通鋳鉄からなる従来
のロータに対して耐食性及び耐摩耗性に優れ、また、比
較例2に見られる普通鋳鉄をガス軟窒化処理しただけの
ロータに対しても耐食性を低下させることなくさらに耐
摩耗性が向上していることがわかる。
As a result of the above tests (A) to (D), the rotor of the example is superior in corrosion resistance and wear resistance to the conventional rotor made of plain cast iron found in comparative example 1, and the comparative example It can be seen that the wear resistance is further improved without lowering the corrosion resistance even for the rotor obtained by subjecting ordinary cast iron to gas nitrocarburizing as shown in FIG.

【0034】なお、上記実施例では、(1)ガス軟窒化
処理の処理温度:T1を590℃としているが、処理温
度はこれに限られるものではない。しかし、図7に示す
該軟窒化処理時の処理温度と、窒化された鋳鉄を腐食さ
せたときのレイティングナンバのグラフから、T1が5
90℃を超えると耐食性が低下してしまうことが明らか
である。また、T1が低くなると処理時間が長くなって
しまう(例えば、T1=570℃のときにはT1=59
0℃のときの1.5〜2倍の処理時間が必要となる)た
め、耐食性の向上と処理時間の短縮を図るために、
(1)ガス軟窒化処理の処理温度:T1は580〜59
0℃程度が望ましい。
In the above embodiment, the treatment temperature (T1) of the gas nitrocarburizing treatment is set at 590 ° C., but the treatment temperature is not limited to this. However, from the graph of the treatment temperature during the nitrocarburizing treatment and the rating number when corroding the nitrided cast iron shown in FIG.
It is apparent that when the temperature exceeds 90 ° C., the corrosion resistance decreases. In addition, when T1 becomes lower, the processing time becomes longer (for example, when T1 = 570 ° C., T1 = 59).
(It requires 1.5 to 2 times as much processing time as at 0 ° C.) Therefore, in order to improve the corrosion resistance and shorten the processing time,
(1) Gas nitrocarburizing treatment temperature: T1 is 580 to 59
About 0 ° C. is desirable.

【0035】また、上記実施例では、(2)オーステナ
イト組織化の処理温度:T2を850℃としているが、
窒素拡散層及び母材の基地組織が共にオーステナイト組
織となる温度であれば、これに限られるものではない。
図2の鉄−窒素系状態図から窒素拡散層の基地組織がオ
ーステナイト組織に変態するには、T2が590℃以上
でなければならない。また、母材がオーステナイト組織
に変態するには、T2が図3の鉄−炭素系状態図のオー
ステナイト(γ)+黒鉛の領域でなければならない。こ
こで、母材となる鋳鉄にも色々な種類があるが、どの鋳
鉄でも炭素含有料はほぼ2.0%以上であるため、鋳鉄
(母材)がオーステナイト組織に変態するには、T2が
A1変態点以上でかつ共晶温度以下でなければならな
い。従って、(2)オーステナイト組織化の処理温度:
T2は、A1変態点≦T2≦共晶温度でなければならな
い。
In the above embodiment, the treatment temperature (T2) for austenite structuring is set to 850 ° C.
The temperature is not limited to this as long as the temperature at which both the nitrogen diffusion layer and the base material of the base material have an austenitic structure.
From the iron-nitrogen phase diagram of FIG. 2, T2 must be 590 ° C. or higher in order for the base structure of the nitrogen diffusion layer to transform into an austenitic structure. In addition, in order for the base material to transform into an austenitic structure, T2 must be in the region of austenite (γ) + graphite in the iron-carbon phase diagram of FIG. Here, there are various types of cast iron as a base material, but the carbon content is almost 2.0% or more in any cast iron. Therefore, in order for the cast iron (base material) to be transformed into an austenitic structure, T2 is required. It must be above the A1 transformation point and below the eutectic temperature. Therefore, (2) austenite structure processing temperature:
T2 must satisfy A1 transformation point ≦ T2 ≦ eutectic temperature.

【0036】また、上記実施例では、(3)オーステン
パの際の浴温:T3を300℃、処理時間:t3を30
minとしているが、これらに限られるものではない。
ただし、図4の等温変態線図に示されるように、T3
は、ベイナイト組織に変態するMs点(マルテンサイト
変態開始点)以上でかつ等温変態線のnoseの温度以
下でなければならず、また、t3はT3のときの変態開
始から変態終了までの時間以上でなければならない。こ
のとき、T3が比較的高いと羽毛状で硬度はやや劣るが
靭性に優れた上部ベイナイトが形成され、T3が比較的
低いと針状で靭性はやや劣るが硬度に優れた下部ベイナ
イトが形成される。
In the above embodiment, (3) bath temperature during austempering: T3 at 300 ° C., and processing time: t3 at 30
Although it is set to min, it is not limited to these.
However, as shown in the isothermal transformation diagram of FIG.
Must be not less than the Ms point (martensite transformation start point) for transforming to bainite structure and not more than the nose temperature of the isothermal transformation line, and t3 is not less than the time from the start of transformation at T3 to the end of transformation. Must. At this time, if T3 is relatively high, feather-like upper bainite which is slightly inferior in hardness but excellent in toughness is formed, and if T3 is relatively low, lower bainite which is acicular and slightly inferior in toughness but excellent in hardness is formed. You.

【0037】また、上記実施例では、熱浴にNaNO3
−KNO3を用いているが、他の組織の溶融塩を使用し
ても良く、浴温を変化させることによってベイナイト組
織の硬度や靭性を変えることができる。従って、オース
テンパの際の熱浴の組成や、浴温及び処理時間を適宜選
択することによって、窒素拡散層及び母材の硬度や靭性
を変化させることができる。
Further, in the above embodiment, NaNO 3 was added to the heat bath.
Although -KNO3 is used, a molten salt having another structure may be used, and the hardness and toughness of the bainite structure can be changed by changing the bath temperature. Therefore, the hardness and toughness of the nitrogen diffusion layer and the base material can be changed by appropriately selecting the composition of the heat bath at the time of austempering, the bath temperature and the treatment time.

【0038】さらに、上記実施例では、炉内の温度及び
雰囲気と熱浴の温度との管理のみを連続して行う簡単で
エネルギー効率のよい処理を行うことができる。
Further, in the above embodiment, it is possible to perform a simple and energy-efficient process for continuously controlling only the temperature and atmosphere in the furnace and the temperature of the heat bath.

【0039】なお、本実施例では自動車のディスクブレ
ーキ用ロータとして説明しているが、量販品であるため
に低コストであることが望まれる自動車のディスクブレ
ーキに用いることはもちろん、高速鉄道用のディスクブ
レーキ等に用いても、低コストで耐摩耗性が高いディス
クブレーキを提供することができるものである。
In this embodiment, the rotor is described as a disk brake rotor for an automobile. However, it is used not only for a disk brake for an automobile which is desired to be low-cost because it is a mass-market product, but also for a high-speed railway. Even if it is used for a disc brake or the like, it is possible to provide a disc brake having high wear resistance at low cost.

【0040】[0040]

【実施例2】実施例2のロータを図1に示す熱処理サイ
クルに従って処理する。ただし、(1)ガス軟窒化処理
及については実施例1と同一なため、説明を省略する。
Embodiment 2 The rotor of Embodiment 2 is treated according to the heat treatment cycle shown in FIG. However, (1) the gas nitrocarburizing treatment is the same as that in the first embodiment, and the description is omitted.

【0041】(5)窒素拡散層のオーステナイト組織化 (1)のガス軟窒化処理を施したロータを、同一炉内に
おいて雰囲気を窒素に置換しながら昇温し、処理温度:
T4=650℃、処理時間t4=20minで加熱保持
すると、図2の鉄−窒素系状態図からわかるように、表
面に形成されている窒素化合物層(窒素含有量:8〜1
0wt%)は温度が650℃に変化してもFe3
(ε)組織のまま変化しないが、窒素拡散層の素地組織
の全体もしくは一部がオーステナイト化する。
(5) Austenite Organization of Nitrogen Diffusion Layer The rotor subjected to the gas nitrocarburizing treatment of (1) was heated in the same furnace while replacing the atmosphere with nitrogen.
When heating and holding at T4 = 650 ° C. and processing time t4 = 20 min, as can be seen from the iron-nitrogen system phase diagram of FIG. 2, the nitrogen compound layer (nitrogen content: 8 to 1) formed on the surface
0 wt%) is Fe 3 N even if the temperature changes to 650 ° C.
(Ε) The structure does not change, but the whole or a part of the base structure of the nitrogen diffusion layer is austenitized.

【0042】さらに、窒素拡散層の下の母材の基地組織
は、図3の鉄−炭素系状態図から明らかなように、65
0℃では組織変化を起こすことはない。
Further, the matrix structure of the base material under the nitrogen diffusion layer is 65%, as is clear from the iron-carbon phase diagram of FIG.
At 0 ° C., no structural change occurs.

【0043】(6)焼入れ処理 次に、窒素拡散層の基地組織がオーステナイト化したロ
ータを、浴温:T3=300℃のNaNO3−KNO3
融塩浴中で処理時間:t3=30minの条件で熱浴焼
入れすると、表面に形成されている窒素化合物層(窒素
含有量:8〜10wt%)はFe3N(ε)組織のまま
変化せずに、窒素拡散層の基地組織であるオーステナイ
ト組織は図4の等温変態線図に示されるようにベイナイ
トに変態する。
(6) Quenching Next, the rotor in which the base structure of the nitrogen diffusion layer was austenitized was treated in a NaNO 3 -KNO 3 molten salt bath at a bath temperature of T3 = 300 ° C. for a treatment time of t3 = 30 min. In a heat bath quenching, the nitrogen compound layer (nitrogen content: 8 to 10 wt%) formed on the surface does not change as Fe 3 N (ε) structure, and the austenite structure which is the base structure of the nitrogen diffusion layer. Transforms into bainite as shown in the isothermal transformation diagram of FIG.

【0044】(7)空冷及び研削 窒素拡散層の基地組織がベイナイト組織化したロータを
空冷し、その後研削することで所定の表面粗さとなるよ
うに仕上げる。
(7) Air Cooling and Grinding The rotor in which the base structure of the nitrogen diffusion layer is bainite-structured is air-cooled and then ground to finish to a predetermined surface roughness.

【0045】上記(1),(5)〜(7)の工程によっ
て出来上がった実施例2のロータは、母材がベイナイト
組織化していないのみで、窒素化合物層及び窒素拡散層
は実施例1と同様であるため、母材の耐摩耗性は実施例
1のロータに比べて劣っているが、それ以外は実施例1
のロータを同様の効果を奏する。
The rotor of Example 2 completed by the steps (1), (5) to (7) has only a bainite-free base material, and has a nitrogen compound layer and a nitrogen diffusion layer similar to those of Example 1. For the same reason, the wear resistance of the base material is inferior to that of the rotor of the first embodiment, but otherwise,
The same effect can be obtained with the rotor described above.

【0046】また、実施例2では、(5)オーステナイ
ト組織化の処理温度:T5を650℃としているが、窒
素拡散層の基地組織がオーステナイト組織となる温度で
あれば、これに限られるものではない。図2の鉄−窒素
系状態図から窒素拡散層の基地組織がオーステナイト組
織に変態するには、T4が590℃以上(窒素拡散層の
A1変態点)でなければならない。また、母材がオース
テナイト組織に変態しないようにするには、T4が母材
(鋳鉄)のA1変態点未満でなければならない。従っ
て、(2)オーステナイト組織化の処理温度:T4は、
窒素拡散層のA1変態点≦T4<母材のA1変態点でな
ければならない。
In the second embodiment, (5) the processing temperature for austenite organization: T5 is set at 650 ° C. However, the temperature is not limited to this as long as the base structure of the nitrogen diffusion layer becomes an austenite structure. Absent. In order for the matrix structure of the nitrogen diffusion layer to transform to the austenitic structure from the iron-nitrogen system diagram of FIG. 2, T4 must be 590 ° C. or higher (A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer). Further, in order to prevent the base material from transforming into an austenitic structure, T4 must be lower than the A1 transformation point of the base material (cast iron). Therefore, (2) Austenite structure processing temperature: T4 is:
A1 transformation point of nitrogen diffusion layer ≦ T4 <A1 transformation point of base metal must be satisfied.

【0047】[0047]

【実施例3】実施例3のロータを図5に示す熱処理サイ
クルに従って処理する。ただし、(1)ガス軟窒化処理
は実施例1と同様、また、(5)窒素拡散層のオーステ
ナイト組織化については実施例2と同様なため、説明を
省略する。
Embodiment 3 The rotor of Embodiment 3 is treated according to the heat treatment cycle shown in FIG. However, (1) gas nitrocarburizing treatment is the same as in the first embodiment, and (5) austenite organization of the nitrogen diffusion layer is the same as in the second embodiment.

【0048】(8)焼入れ処理 (1)のガス軟窒化処理の後(5)の窒素拡散層のオー
ステナイト組織化を行い、窒素拡散層の基地組織がオー
ステナイト化したロータを、浴温:T5=180℃のシ
リコンオイル浴中で処理時間:t5=10minの条件
で熱浴焼入れすることにより、ロータの温度を均一化さ
せる。これはその後の空冷時に、マルテンサイト変態開
始点からマルテンサイト変態終了点までの温度変化を緩
やかにし、急激な温度変化による割れ等を防止するため
である。
(8) Quenching treatment After the gas nitrocarburizing treatment of (1), the nitrogen diffusion layer is austenite-structured in (5), and the rotor in which the matrix structure of the nitrogen diffusion layer is austenitized is heated to a bath temperature: T5 = The temperature of the rotor is made uniform by quenching in a silicon oil bath at 180 ° C. for a processing time of t5 = 10 min. This is to make the temperature change from the martensitic transformation start point to the martensitic transformation end point gradual at the time of the subsequent air cooling, thereby preventing cracking or the like due to a rapid temperature change.

【0049】なお、このときの浴温及び処理時間T5
は、マルテンサイト変態点以上の温度でベイナイト変態
が開始しない時間内とする必要がある。
At this time, the bath temperature and the processing time T5
Must be within a time during which bainite transformation does not start at a temperature equal to or higher than the martensitic transformation point.

【0050】(9)空冷及び研削 熱浴中で温度が均一となるまで保持したロータを、熱浴
から引き上げ空冷することにより、ロータはマルテンサ
イト変態開始点以下の温度となってオーステナイト組織
となっている窒素拡散層のマルテンサイト変態が開始
し、さらに温度が下がりマルテンサイト変態終了点まで
下がることにより窒素拡散層は完全にマルテンサイト組
織となる。
(9) Air Cooling and Grinding The rotor held in the heat bath until the temperature becomes uniform is pulled out of the heat bath and air-cooled, so that the rotor has a temperature below the martensitic transformation start point and has an austenitic structure. When the martensitic transformation of the nitrogen diffusion layer starts, and the temperature further decreases to the martensitic transformation end point, the nitrogen diffusion layer completely has a martensitic structure.

【0051】窒素拡散層の基地組織がマルテンサイト組
織化したロータを研削することで所定の表面粗さとなる
ように仕上げる。
The rotor having a nitrogen diffusion layer having a matrix structure of martensite is ground to finish the surface to a predetermined surface roughness.

【0052】上記(1),(5),(8),(9)の工
程によって出来上がった実施例3のロータは、従来の普
通鋳鉄素材からなるロータに比べて、窒素化合物層によ
る耐食性及び耐摩耗性の向上を図ることができる。
The rotor of the third embodiment completed by the steps (1), (5), (8) and (9) has a higher corrosion resistance and resistance to nitrogen compound layers than the conventional rotor made of ordinary cast iron. Abrasion can be improved.

【0053】また、従来の普通鋳鉄素材のロータに、硬
度を高くして耐摩耗性を向上させるために窒化処理を行
っただけの場合に比べても、実施例3のロータは、窒素
拡散層をマルテンサイト組織化することで硬度を高めて
いるため、表面の窒素化合物層以上に摩耗が進行した場
合に急激に耐摩耗性が低下するといったことがない。さ
らに、実施例3の用ロータは、母材の基地組織を変化さ
せずに窒素拡散層のみをマルテンサイト組織化している
ため、母材まで靭性に劣るマルテンサイト組織化させて
ロータ全体が脆くなってしまうことを防止している。
The rotor of the third embodiment has a nitrogen diffusion layer even when compared to a conventional plain cast iron rotor in which only a nitriding treatment is performed to increase hardness and improve wear resistance. Is made to have a martensite structure to increase the hardness, so that when the wear progresses beyond the nitrogen compound layer on the surface, the wear resistance does not suddenly decrease. Further, in the rotor for Example 3, since only the nitrogen diffusion layer has a martensite structure without changing the matrix structure of the base material, the entire rotor becomes brittle by forming a martensite structure having poor toughness up to the base material. To prevent it from happening.

【0054】また、実施例3のロータは、鋳鉄を用いて
いるために鋳造によって複雑なロータ形状への成形が簡
単にでき、普通鋼または窒化鋼を成形する特開昭51−
27828号のロータに比べても処理コストを低くする
ことができる。
Also, since the rotor of the third embodiment uses cast iron, it can be easily formed into a complicated rotor shape by casting, and is formed of ordinary steel or nitrided steel.
The processing cost can be reduced as compared with the 27828 rotor.

【0055】さらに、実施例3では、炉内の温度及び雰
囲気と熱浴の温度との管理のみを連続して行う簡単でエ
ネルギー効率のよい処理を行うことができる。
Further, in the third embodiment, it is possible to perform a simple and energy-efficient process for continuously controlling only the temperature and atmosphere in the furnace and the temperature of the heat bath.

【0056】なお、実施例3では自動車のディスクブレ
ーキ用ロータとして説明しているが、量販品であるため
に低コストであることが望まれる自動車のディスクブレ
ーキに用いることはもちろん、高速鉄道用のディスクブ
レーキ等に用いても、低コストで耐摩耗性が高いディス
クブレーキを提供することができるものである。
Although the third embodiment is described as a rotor for a disc brake of an automobile, it is used for a disc brake of an automobile which is desired to be inexpensive because it is a mass-produced product. Even if it is used for a disc brake or the like, it is possible to provide a disc brake having high wear resistance at low cost.

【0057】[0057]

【実施例4】実施例4のロータを図8に示す熱処理サイ
クルに従って処理する。ただし、(1)ガス軟窒化処理
と(2)窒素拡散層及び母材のオーステナイト組織化に
ついては実施例1と同様、また、(8)焼入れ処理につ
いては実施例3と同様なため説明を省略する。
Embodiment 4 The rotor of Embodiment 4 is treated according to the heat treatment cycle shown in FIG. However, (1) gas nitrocarburizing treatment and (2) austenite organization of the nitrogen diffusion layer and the base material are the same as those in Example 1, and (8) quenching treatment is the same as that in Example 3, so description thereof will be omitted. I do.

【0058】(10)空冷 熱浴中で温度が均一となるまで保持したロータを、熱浴
から引き上げ空冷することにより、ロータはマルテンサ
イト変態開始点以下の温度となってオーステナイト組織
となっている窒素拡散層及び母材のマルテンサイト変態
が開始し、さらに温度が下がりマルテンサイト変態終了
点まで下がることにより窒素拡散層及び母材は完全にマ
ルテンサイト組織となる。
(10) Air cooling The rotor held in the heat bath until the temperature becomes uniform is pulled out of the heat bath and air-cooled, so that the rotor has a temperature below the martensitic transformation start point and has an austenitic structure. When the martensitic transformation of the nitrogen diffusion layer and the base material starts, and the temperature further decreases to the martensitic transformation end point, the nitrogen diffusion layer and the base material completely have a martensitic structure.

【0059】(11)酸化・焼戻し処理 窒素拡散層及び母材がマルテンサイト組織化したロータ
は真空洗浄を行って油分や汚れを除去した後、水蒸気中
で処理温度:T6=480℃、処理時間:t6=40m
inで酸化・焼戻しを行う。これにより、窒素化合物層
の表面には厚さ3〜4μmの酸化物(Fe3O4)層が形
成されるとともに、マルテンサイト組織化した窒素拡散
層及び母材が焼戻され、トルースタイト組織化となる。
(11) Oxidation / Tempering Treatment The rotor in which the nitrogen diffusion layer and the base material have a martensite structure is subjected to vacuum cleaning to remove oil and dirt, and then treated in steam at a treatment temperature of T6 = 480 ° C. : T6 = 40m
Perform oxidation and tempering in. As a result, an oxide (Fe3 O4) layer having a thickness of 3 to 4 .mu.m is formed on the surface of the nitrogen compound layer, and the martensite-structured nitrogen diffusion layer and the base material are tempered to form a troostite structure. .

【0060】水蒸気中で酸化処理を行うときには、処理
温度が450℃以下では酸化反応の進行が遅くなってし
まい、550℃以上では酸化反応が急速になり酸化物層
が不均一となって酸化物層のムラや剥離が生じたり、赤
錆と言われるFe2O3が生じ組織的に不均一となる。し
たがって、処理温度が450〜500℃が望ましい。
When the oxidation treatment is performed in steam, the oxidation reaction proceeds slowly at a treatment temperature of 450 ° C. or lower, and the oxidation reaction becomes rapid and the oxide layer becomes non-uniform at 550 ° C. Layer unevenness or peeling occurs, or Fe2 O3 called red rust occurs, resulting in non-uniform organization. Therefore, the processing temperature is desirably 450 to 500C.

【0061】また、処理温度が400〜500℃ではト
ルースタイト、500〜600℃ではソルバイトとなる
が、いずれもマルテンサイトよりやや硬度が低下するも
のの靭性に優れているため、いずれの組織としてもよ
い。しかし、ここでは焼戻しと酸化処理を同時に行う様
に設定しているため、酸化処理の温度に合わせたため、
トルースタイト組織となっている。
Further, when the treatment temperature is 400 to 500 ° C., it becomes troostite, and when it is 500 to 600 ° C., it becomes sorbite. However, although the hardness is slightly lower than that of martensite, it is excellent in toughness, and any structure may be used. . However, here, the tempering and the oxidation treatment are set to be performed at the same time.
It has a troostite structure.

【0062】(12)空冷及び研削 酸化・焼戻し処理したロータを空冷し、その後研削する
ことで所定の表面粗さとなるように仕上げる。
(12) Air Cooling and Grinding The oxidized and tempered rotor is air cooled and then ground to finish to a predetermined surface roughness.

【0063】上記(1),(2),(10)〜(12)
の工程によって出来上がった実施例4のロータと、前記
の比較例1、比較例2とを前述の(C)耐食性試験、
(D)摩耗試験に供した。
The above (1), (2), (10) to (12)
The rotor of Example 4 completed by the above process and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to the corrosion resistance test (C) described above.
(D) It was subjected to a wear test.

【0064】(C)耐食性試験 JIS Z2371 塩水噴霧試験に基づいて耐食性試
験を行い、供試材としてのロータそれぞれについて、腐
食面積率からレイティングナンバ(JIS H850
2)を求め、表3にその結果を示した。比較例1及び比
較例2に比べて実施例のロータが耐食性に優れているこ
とが分かる。
(C) Corrosion resistance test A corrosion resistance test was performed based on JIS Z2371 salt spray test, and for each rotor as a test material, the rating number (JIS H850)
2) was determined, and the results are shown in Table 3. It can be seen that the rotors of the examples have better corrosion resistance than the comparative examples 1 and 2.

【0065】[0065]

【表3】 [Table 3]

【0066】上記(1),(2),(10)〜(12)
の工程によって出来上がった実施例4のロータは、従来
の普通鋳鉄素材からなるロータや窒化処理を行っただけ
のロータに比べて、酸化物層によって耐食性及び耐磨耗
性が向上する。
The above (1), (2), (10) to (12)
The rotor of Example 4 completed by the above process has improved corrosion resistance and abrasion resistance due to the oxide layer, compared to a conventional rotor made of ordinary cast iron material or a rotor that has just been subjected to nitriding treatment.

【0067】また、実施例4のロータは、窒素拡散層及
び母材をトルースタイト組織化することで硬度を高めて
いるため、表面の酸化物層及び窒素化合物層以上に摩耗
が進行した場合に急激に耐摩耗性が低下するといったこ
とがなく、さらに耐食性にも優れている。
Further, in the rotor of Example 4, the hardness is increased by forming the nitrogen diffusion layer and the base material into a troostite structure, so that when the wear proceeds more than the oxide layer and the nitrogen compound layer on the surface. The abrasion resistance does not suddenly decrease and the corrosion resistance is also excellent.

【0068】さらに、実施例4の用ロータは、実施例3
のロータと異なり、靭性に劣るマルテンサイト組織を焼
き戻して靭性にも優れたトルースタイト組織化させてい
るためロータ全体が脆くなってしまうことがない。
Further, the rotor for the fourth embodiment is similar to that of the third embodiment.
Unlike the rotor described above, the martensite structure having poor toughness is tempered to form a troostite structure having excellent toughness, so that the entire rotor does not become brittle.

【0069】また、実施例4のロータは、鋳鉄を用いて
いるために鋳造によって複雑なロータ形状への成形が簡
単にでき、普通鋼または窒化鋼を成形する特開昭51−
27828号のロータに比べても処理コストを低くする
ことができる。
Further, since the rotor of Example 4 is made of cast iron, it can be easily formed into a complicated rotor shape by casting, and is formed of ordinary steel or nitrided steel.
The processing cost can be reduced as compared with the 27828 rotor.

【0070】さらに、実施例4では、炉内の温度及び雰
囲気と熱浴の温度との管理のみを連続して行う簡単でエ
ネルギー効率のよい処理を行うことができ、また、酸化
処理と焼戻し処理とを同時に行うことができる。
Further, in the fourth embodiment, a simple and energy-efficient treatment for continuously controlling only the temperature and atmosphere in the furnace and the temperature of the heat bath can be performed. And can be performed simultaneously.

【0071】なお、実施例4では、オーステナイト組織
化を処理温度:T2=850℃(鋳鉄のA1変態点以上
共晶温度以下)で行っているため、窒素拡散層及び母材
がオーステナイト化し最終的にトルースタイト組織化し
ているが、処理温度を窒素拡散層のA1変態点以上鋳鉄
のA1変態点未満で行うことで窒素拡散層のみをオース
テナイト化し最終的にトルースタイト組織やソルバイト
組織に焼戻ししても良い。この場合は、母材の硬度は向
上しないが、窒素拡散層の硬度及び靭性が向上する。
In Example 4, the austenite structure was formed at a processing temperature of T2 = 850 ° C. (between the A1 transformation point of the cast iron and the eutectic temperature), so that the nitrogen diffusion layer and the base metal were austenitized and finally formed. Although the treatment temperature is higher than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron, only the nitrogen diffusion layer is austenitized and finally tempered to a troostite structure or sorbite structure. Is also good. In this case, the hardness of the base material does not improve, but the hardness and toughness of the nitrogen diffusion layer improve.

【0072】また、実施例4では、酸化・焼戻し処理を
水蒸気中で行っているため、均一な酸化層を形成するこ
とができるが、空気中や炭酸ガス中でも酸化層を形成す
ることができる。
In the fourth embodiment, since the oxidation / tempering treatment is performed in steam, a uniform oxide layer can be formed. However, the oxide layer can be formed in air or carbon dioxide.

【0073】また、実施例4では、自動車のディスクブ
レーキ用ロータとして説明しているが、量販品であるた
めに低コストであることが望まれる自動車のディスクブ
レーキに用いることはもちろん、高速鉄道用のディスク
ブレーキ等に用いても、低コストで耐摩耗性が高いディ
スクブレーキを提供することができるものである。
In the fourth embodiment, the rotor is used as a disc brake rotor for an automobile. However, the rotor is used for a disc brake of an automobile which is desired to be inexpensive because it is a mass-market product. It is possible to provide a low-cost, highly wear-resistant disk brake even when used for such a disk brake.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明のディスクブレーキ用ロータは、
鋳鉄からなる成形体を窒化処理した後、鋳鉄のA1変態
点以上共晶温度以下の温度に加熱保持してから所定の温
度の熱浴中に焼入れ保持することによって表面に窒素化
合物層、該窒素化合物層の下の基地組織がベイナイト組
織化した窒素拡散層及び母材から構成されるものである
ため、従来の普通鋳鉄素材からなるロータに比べて耐食
性及び耐摩耗性を向上できる。
The rotor for a disc brake of the present invention has the following features.
After nitriding the molded body made of cast iron, the cast iron is heated and maintained at a temperature from the A1 transformation point to the eutectic temperature and then quenched and held in a heat bath at a predetermined temperature to form a nitrogen compound layer on the surface. Since the base structure below the compound layer is composed of a nitrogen diffusion layer having a bainite structure and a base material, corrosion resistance and wear resistance can be improved as compared with a conventional rotor made of ordinary cast iron material.

【0075】また、従来の普通鋳鉄素材のロータに、硬
度を高くして耐摩耗性を向上させるために窒化処理を行
っただけの場合に比べても、本発明のロータは、窒素拡
散層及び母材部分をベイナイト組織化することで硬度を
高めているため、表面の窒素化合物層以上に摩耗が進行
した場合に急激に耐摩耗性が低下するといったことがな
い。
The rotor of the present invention also has a nitrogen diffusion layer and a nitrogen diffusion layer in comparison with a conventional plain cast iron rotor in which only a nitriding treatment is performed to increase hardness and improve wear resistance. Since the hardness is increased by forming the base material portion into a bainite structure, abrasion resistance does not suddenly decrease when abrasion progresses beyond the nitrogen compound layer on the surface.

【0076】また、本発明のディスクブレーキ用ロータ
は、鋳鉄を用いているために鋳造によって複雑なロータ
形状への成形が簡単にでき、普通鋼または窒化鋼を成形
する特開昭51−27828号のロータに比べても処理
コストを低くすることができる。
Further, since the rotor for a disc brake of the present invention uses cast iron, it can be easily formed into a complicated rotor shape by casting, and is disclosed in JP-A-51-27828 in which ordinary steel or nitrided steel is formed. The processing cost can be reduced as compared with the case of the rotor described above.

【0077】また、請求項2の発明のディスクブレーキ
用ロータは、鋳鉄からなる成形体を窒化処理した後、窒
素拡散層のA1変態点以上鋳鉄のA1変態点未満に加熱
保持し、その後所定の温度の熱浴中に焼入れ保持して、
窒化により生じた窒素拡散層を等温変態させることによ
って表面に窒素化合物層、該窒素化合物層の下の基地組
織がベイナイト組織化した窒素拡散層、鋳鉄素材の母材
から構成されるものであるため、従来の普通鋳鉄素材か
らなるロータに比べて、窒素化合物層による耐食性及び
耐摩耗性の向上を図ることができる。
Further, in the rotor for a disc brake according to the second aspect of the present invention, after the molded body made of cast iron is nitrided, the rotor is heated and maintained at a temperature not lower than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron. Quenching and holding in a temperature bath,
The nitrogen diffusion layer formed by nitriding is composed of a nitrogen compound layer on the surface by isothermal transformation, a nitrogen diffusion layer having a bainite-structured base structure under the nitrogen compound layer, and a base material of cast iron material. In addition, compared with a conventional rotor made of ordinary cast iron material, the corrosion resistance and wear resistance of the nitrogen compound layer can be improved.

【0078】また、従来の普通鋳鉄素材のロータに、硬
度を高くして耐摩耗性を向上させるために窒化処理を行
っただけの場合に比べても、本発明のロータは、窒素拡
散層をベイナイト組織化することで硬度を高めているた
め、表面の窒素化合物層以上に摩耗が進行した場合に急
激に耐摩耗性が低下するといったことがない。
The rotor of the present invention has a nitrogen diffusion layer even when compared to a conventional plain cast iron rotor in which only a nitriding treatment is performed to increase hardness and improve wear resistance. Since the hardness is increased by forming a bainite structure, abrasion resistance does not suddenly decrease when abrasion progresses beyond the nitrogen compound layer on the surface.

【0079】また、本発明のディスクブレーキ用ロータ
は、鋳鉄を用いているために鋳造によって複雑なロータ
形状への成形が簡単にでき、普通鋼または窒化鋼を成形
する特開昭51−27828号のロータに比べても処理
コストを低くすることができる。
Further, since the rotor for a disc brake of the present invention uses cast iron, it can be easily formed into a complicated rotor shape by casting, and is disclosed in JP-A-51-27828 in which ordinary steel or nitrided steel is formed. The processing cost can be reduced as compared with the case of the rotor described above.

【0080】また、請求項3の発明のディスクブレーキ
用ロータは、鋳鉄からなる成形体を窒化処理した後、窒
素拡散層のA1変態点以上鋳鉄のA1変態点未満に加熱
保持し、その後マルテンサイト変態開始点以上の温度の
熱浴中に焼入れ保持してから冷却し、窒化により生じた
窒素拡散層をマルテンサイト変態させることによって表
面に窒素化合物層、該窒素化合物層の下の基地組織がマ
ルテンサイト組織化した窒素拡散層、鋳鉄素材の母材か
ら構成されるものであるため、従来の普通鋳鉄素材から
なるロータに比べて、窒素化合物層による耐食性及び耐
摩耗性の向上を図ることができる。
In the rotor for a disc brake according to the third aspect of the present invention, after the molded body made of cast iron is nitrided, the rotor is heated and held at a temperature not lower than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron. After quenching and holding in a heat bath at a temperature equal to or higher than the transformation start point, cooling is performed, and the nitrogen diffusion layer formed by nitriding is transformed into martensite to form a nitrogen compound layer on the surface and a base structure below the nitrogen compound layer becomes martensite. Since it is composed of a nitrogen diffusion layer with a site organization and a base material of cast iron material, it is possible to improve the corrosion resistance and wear resistance by the nitrogen compound layer as compared with a conventional rotor made of ordinary cast iron material. .

【0081】また、従来の普通鋳鉄素材のロータに、硬
度を高くして耐摩耗性を向上させるために窒化処理を行
っただけの場合に比べても、本発明のロータは、窒素拡
散層をマルテンサイト組織化することで硬度を高めてい
るため、表面の窒素化合物層以上に摩耗が進行した場合
に急激に耐摩耗性が低下するといったことがない。
The rotor of the present invention has a nitrogen diffusion layer even when compared to a conventional plain cast iron rotor in which only a nitriding treatment is performed to increase hardness and improve wear resistance. Since the hardness is increased by forming a martensite structure, abrasion resistance does not suddenly decrease when abrasion progresses beyond the nitrogen compound layer on the surface.

【0082】また、マルテンサイト組織はベイナイト組
織よりも耐摩耗性に優れるため、請求項1,2の発明の
ディスクブレーキ用ロータよりも窒素拡散層における耐
摩耗性に優れている。
Since the martensite structure is more excellent in wear resistance than the bainite structure, the wear resistance in the nitrogen diffusion layer is better than the disk brake rotor according to the first and second aspects of the present invention.

【0083】さらに、本発明のディスクブレーキ用ロー
タは、母材の基地組織を変化させずに窒素拡散層のみを
マルテンサイト組織化しているため、母材まで靭性に劣
るマルテンサイト組織化させてロータ全体が脆くなって
しまうことを防止している。また、本発明のディスクブ
レーキ用ロータは、鋳鉄を用いているために鋳造によっ
て複雑なロータ形状への成形が簡単にでき、普通鋼また
は窒化鋼を成形する特開昭51−27828号のロータ
に比べても処理コストを低くすることができる。
Further, in the disk brake rotor of the present invention, since only the nitrogen diffusion layer is formed into a martensite structure without changing the base structure of the base material, the rotor is formed by forming a martensite structure having poor toughness down to the base material. This prevents the whole from becoming brittle. In addition, the rotor for a disc brake of the present invention can be easily formed into a complicated rotor shape by casting because cast iron is used, and the rotor of Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-28828 for forming ordinary steel or nitrided steel can be used. Compared with this, the processing cost can be reduced.

【0084】また、請求項4の発明のディスクブレーキ
用ロータは、鋳鉄からなる成形体を窒化処理した後、窒
素拡散層のA1変態点以上共晶温度未満に加熱保持し、
その後マルテンサイト変態開始点以上の温度の熱浴中に
焼入れ保持してから冷却し、窒化により生じた窒素拡散
層のみをまたは窒素拡散層及び母材をマルテンサイト変
態させ、所定温度に過熱・保持することによって酸化物
層、該酸化物層の下に窒素化合物層、該窒素化合物層の
下の基地組織がマルテンサイトを焼戻した窒素拡散層、
鋳鉄素材の母材またはマルテンサイトを焼戻した母材か
ら構成されるものであるため、従来の普通鋳鉄素材から
なるロータや窒化処理を行っただけのロータに比べて、
酸化物層によって耐食性及び耐磨耗性が向上する。
Further, in the rotor for a disc brake according to the invention of claim 4, after the molded body made of cast iron is nitrided, the nitrogen diffusion layer is heated and held at a temperature not lower than the eutectic temperature or higher than the A1 transformation point,
After that, it is quenched and held in a heat bath at a temperature equal to or higher than the martensitic transformation start point and then cooled, and only the nitrogen diffusion layer formed by nitriding or the nitrogen diffusion layer and the base material are martensite transformed and heated and maintained at a predetermined temperature. Oxide layer, a nitrogen compound layer below the oxide layer, a nitrogen diffusion layer in which the base structure under the nitrogen compound layer has tempered martensite,
Because it is composed of a base material of cast iron material or a base material tempered martensite, compared to a conventional rotor made of ordinary cast iron material or a rotor that has just been nitrided,
The oxide layer improves corrosion resistance and abrasion resistance.

【0085】また、従来の普通鋳鉄素材のロータに、硬
度を高くして耐摩耗性を向上させるために窒化処理を行
っただけの場合に比べても、本発明のロータは、窒素拡
散層をマルテンサイトを焼戻しすることで硬度を高めて
いるため、表面の窒素化合物層以上に摩耗が進行した場
合に急激に耐摩耗性が低下するといったことがなく、さ
らに耐食性にも優れている。
The rotor of the present invention has a nitrogen diffusion layer even when compared to a conventional plain cast iron rotor in which only a nitriding treatment is performed to increase hardness and improve wear resistance. Since the hardness is increased by tempering martensite, the abrasion resistance does not suddenly decrease when abrasion progresses beyond the nitrogen compound layer on the surface, and the corrosion resistance is also excellent.

【0086】また、マルテンサイトを焼き戻した組織は
マルテンサイト組織よりも靭性に優れるため、請求項3
の発明のディスクブレーキ用ロータの脆いといった欠点
を克服することができる。したがって、母材部分もマル
テンサイト組織化し焼戻しをして硬度を上げることが可
能となった。
In addition, the structure obtained by tempering martensite is superior in toughness to the structure of martensite.
The disadvantages of the invention, such as the brittleness of the disk brake rotor, can be overcome. Therefore, it became possible to increase the hardness by forming a martensite structure in the base material portion and performing tempering.

【0087】また、本発明のディスクブレーキ用ロータ
は、鋳鉄を用いているために鋳造によって複雑なロータ
形状への成形が簡単にでき、普通鋼または窒化鋼を成形
する特開昭51−27828号のロータに比べても処理
コストを低くすることができる。
Further, since the rotor for a disc brake of the present invention uses cast iron, it can be easily formed into a complicated rotor shape by casting, and is disclosed in JP-A-51-27828 in which ordinary steel or nitrided steel is formed. The processing cost can be reduced as compared with the case of the rotor described above.

【0088】さらに、本発明のディスクブレーキ用ロー
タは、炉内の温度及び雰囲気と熱浴の温度との管理のみ
を連続して行う簡単でエネルギー効率のよい処理を行う
ことができ、また、酸化処理と焼戻し処理とを同時に行
うことができる。
Further, the disk brake rotor according to the present invention can perform a simple and energy-efficient treatment for continuously controlling only the temperature in the furnace and the atmosphere and the temperature of the heat bath, The treatment and the tempering treatment can be performed simultaneously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1、実施例2のロータの処理温
度の経時変化を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a change over time of a processing temperature of a rotor according to Examples 1 and 2 of the present invention.

【図2】鉄−窒素系状態図である。FIG. 2 is an iron-nitrogen system phase diagram.

【図3】鉄−炭素系状態図である。FIG. 3 is an iron-carbon system phase diagram.

【図4】炭素鋼の等温変態線図である。FIG. 4 is an isothermal transformation diagram of carbon steel.

【図5】本発明の実施例3のロータの処理温度の経時変
化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a change over time of a processing temperature of a rotor according to a third embodiment of the present invention.

【図6】実施例1のロータと比較例1及び比較例2のロ
ータとの断面硬さ試験の結果を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the results of a cross-sectional hardness test of the rotor of Example 1 and the rotors of Comparative Examples 1 and 2.

【図7】ガス軟窒化処理の処理温度を異ならせたときの
耐食性の変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a change in corrosion resistance when a gas nitrocarburizing treatment temperature is changed.

【図8】本発明の実施例4のロータの処理温度の経時変
化を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a change over time of a processing temperature of a rotor according to a fourth embodiment of the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋳鉄からなる成形体を窒化処理した
後、鋳鉄のA1変態点以上共晶温度以下に加熱保持し、
その後所定の温度の熱浴中に焼入れ保持して、窒化によ
り生じた窒素拡散層及び母材を等温変態させたことを特
徴とするディスクブレーキ用ロータ。
Claims 1. After nitriding a molded product made of cast iron, the cast iron is heated and held at a temperature from the A1 transformation point to a eutectic temperature,
A rotor for a disc brake, wherein the rotor is quenched and held in a heat bath at a predetermined temperature to transform a nitrogen diffusion layer and a base material generated by nitriding at an isothermal temperature.
【請求項2】 鋳鉄からなる成形体を窒化処理した
後、窒素拡散層のA1変態点以上鋳鉄のA1変態点未満
に加熱保持し、その後所定の温度の熱浴中に焼入れ保持
して、窒化により生じた窒素拡散層を等温変態させたこ
とを特徴とするディスクブレーキ用ロータ。
2. After nitriding a molded body made of cast iron, the body is heated and maintained at a temperature not lower than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron, and then quenched and held in a heat bath at a predetermined temperature. A rotor for a disc brake, characterized by isothermally transforming a nitrogen diffusion layer generated by the above.
【請求項3】 鋳鉄からなる成形体を窒化処理した
後、窒素拡散層のA1変態点以上鋳鉄のA1変態点未満
に加熱保持し、その後マルテンサイト変態開始点以上の
温度の熱浴中に焼入れ保持してから冷却し、窒化により
生じた窒素拡散層をマルテンサイト変態させたことを特
徴とするディスクブレーキ用ロータ。
3. A molded body made of cast iron is subjected to a nitriding treatment, and then heated and held at a temperature not lower than the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer and less than the A1 transformation point of the cast iron, and then quenched in a heat bath at a temperature not lower than the martensitic transformation start point. A rotor for a disc brake, wherein the rotor is cooled after holding, and a nitrogen diffusion layer generated by nitriding is transformed into martensite.
【請求項4】 鋳鉄からなる成形体を窒化処理した
後、窒素拡散層のA1変態点以上共晶温度以下に加熱保
持し、その後マルテンサイト変態開始点以上の温度の熱
浴中に焼入れ保持してから冷却し、窒化により生じた窒
素拡散層をマルテンサイト変態させ、所定温度に加熱・
保持することによって酸化・焼き戻したことを特徴とす
るディスクブレーキ用ロータ。
4. A molded body made of cast iron is nitrided, heated and maintained at a temperature from the A1 transformation point of the nitrogen diffusion layer to a eutectic temperature, and then quenched and held in a heat bath at a temperature at or above the martensitic transformation start point. After cooling, the nitrogen diffusion layer generated by nitriding is transformed into martensite and heated to a predetermined temperature.
A disc brake rotor characterized by being oxidized and tempered by holding.
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