JP2676456B2 - Brake disc material manufacturing method - Google Patents

Brake disc material manufacturing method

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JP2676456B2
JP2676456B2 JP4223253A JP22325392A JP2676456B2 JP 2676456 B2 JP2676456 B2 JP 2676456B2 JP 4223253 A JP4223253 A JP 4223253A JP 22325392 A JP22325392 A JP 22325392A JP 2676456 B2 JP2676456 B2 JP 2676456B2
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mold
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brake disc
temperature
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紀仁 小松
春樹 日野
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Kawasaki Jukogyo KK
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は、耐摩耗性及び耐熱亀
裂性に優れたブレーキディスク材の製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a brake disc material having excellent wear resistance and heat crack resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、鉄道車両等のブレーキディスク材
としては、片状黒鉛鋳鉄が用いられており、耐摩耗性等
を向上させるために、下記に挙げるように、鋳鉄製ブレ
ーキディスク材に各種合金元素を添加したものや、熱処
理をした鋳鉄製ブレーキディスク材が知られている。 (1) 特公昭59−22780号公報には、鋳鉄にM
o,Cu,Ni等を含有させて677℃以上(760℃
近傍)で型ばらしを行い、大部分をマルテンサイト組織
とベイナイト組織とすることによって、硬さを上昇させ
(ブリネル硬度HB:302〜415)、耐摩耗性を向
上させた耐摩耗性鋳鉄からなる車両制動系部材が記載さ
れている。しかし、高温で型ばらしする点においては本
発明と類似しているが、型ばらし温度が異なり、化学組
成範囲及び歪取り焼鈍等も異なっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, flake graphite cast iron has been used as a brake disc material for railway vehicles and the like, and in order to improve wear resistance and the like, various types of cast iron brake disc materials are listed below. It is known that the alloy disk is added and a heat-treated cast iron brake disc material is used. (1) Japanese Patent Publication No. 59-22780 discloses that cast iron has M
o, Cu, Ni, etc. are contained and 677 ° C or higher (760 ° C
It is made of wear-resistant cast iron with increased hardness (Brinell hardness HB: 302 to 415) and improved wear resistance by performing mold release in the vicinity) and making most of it a martensite structure and a bainite structure. A vehicle braking system member is described. However, although it is similar to the present invention in that it is released from the mold at a high temperature, the mold release temperature is different, and the chemical composition range and strain relief annealing are also different.

【0003】(2) 特開昭60−157528号公報
には、Ni:7〜20%,Cr,Cu:1〜5%等を添
加してオーステナイト組織又はベイナイト組織とし、耐
食性を改善した自動二輪車等の車両用ブレーキディスク
が記載されている。しかし、本発明とは、Ni,Cr,
Cu等の添加量が異なっている。 (3) 特開昭64−62412号公報には、特定の組
成の片状黒鉛鋳鉄をオーステンパー処理し、ベイナイト
組織とした車両用ブレーキディスク材が記載されてい
る。しかし、合金元素を添加せずに熱処理してベイナイ
ト組織としたもので、この点において本発明と異なって
いる。 (4) 特開昭61−153256号公報には、特定組
成の片状黒鉛鋳鉄で、基地がベイナイト組織のブレーキ
シュー用鋳鉄が記載されている。しかし、これは合金元
素を添加しないベイナイト組織の鋳鉄で、ベイナイト化
する具体的な手段(方法)の記述はない。
(2) Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-157528 discloses a motorcycle in which Ni: 7 to 20%, Cr, Cu: 1 to 5% or the like is added to form an austenite structure or bainite structure to improve corrosion resistance. Brake discs for vehicles such as However, the present invention means that Ni, Cr,
The addition amount of Cu and the like is different. (3) Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-62412 discloses a vehicle brake disc material having a bainite structure obtained by subjecting flake graphite cast iron having a specific composition to an austempering treatment. However, this is different from the present invention in that it is a bainite structure obtained by heat treatment without adding any alloying element. (4) JP-A-61-153256 describes a flake graphite cast iron having a specific composition and a cast iron for brake shoes having a bainite structure as a base. However, this is cast iron having a bainite structure to which no alloying element is added, and there is no description of a specific means (method) for forming bainite.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】 前記の特公昭59−
22780号公報に記載された、Mo,Cu,Ni等を
含有させて大部分をマルテンサイトとベイナイトとした
車両制動系部材は、強度及び耐摩耗性は向上するもの
の、耐熱亀裂性に対しては特性が必ずしも良くない。ま
た、この公報記載の耐摩耗性鋳鉄においては、耐摩耗性
を重視して硬さをHB302〜415と上昇させている
が、硬さがHB300以上となると、現状の車両用ライ
ニングでは0.3以上の摩擦係数を達成することが困難
で、ブレーキディスク材としての使用には適していな
い。さらに硬さが高いために加工性が著しく損なわれ
る。また、合金元素(Mo,Cu,Ni等)を添加しな
いで片状黒鉛鋳鉄をベイナイト組織とする方法は、オー
ステンパー処理という熱処理を改めて実施する必要があ
り、余分な工程が増えてコストも高くなる。本発明は上
記の諸点に鑑みなされたもので、耐摩耗性と同時に耐熱
亀裂性を賦与せしめたブレーキディスク材の製造方法を
提供することを目的とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
The vehicle braking system member described in Japanese Patent No. 22780, which contains Mo, Cu, Ni, and the like and contains mostly martensite and bainite, has improved strength and wear resistance, but is resistant to heat cracking. The characteristics are not always good. Further, in the wear-resistant cast iron described in this publication, the hardness is increased to HB302 to 415 with an emphasis on wear resistance, but when the hardness is HB300 or more, the current vehicle lining has a hardness of 0.3. Since it is difficult to achieve the above friction coefficient, it is not suitable for use as a brake disc material. Further, since the hardness is high, the workability is significantly impaired. In addition, the method of forming the flake graphite cast iron into a bainite structure without adding alloy elements (Mo, Cu, Ni, etc.) requires a new heat treatment called austempering, which increases the number of extra steps and increases the cost. Become. The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a brake disc material that is endowed with heat resistance and crack resistance at the same time.

【0005】[0005]

【0006】上記の目的を達成するために、本発明のブ
レーキディスク材の製造方法は、化学組成が、C:3.
3〜3.7重量%,Si:1.3〜2.4重量%,M
n:0.6〜1.1重量%,P:0.16重量%以下,
S:0.12重量%以下,残部が実質的にFeからなる
片状黒鉛鋳鉄に、Ni:1.0〜3.0重量%及びM
o:0.2〜0.6重量%を含有させ、さらに、Cr:
0.1〜0.3重量%を含有させた溶湯を、適切な冷却
能力を持つ鋳型及びその型ばらし条件を選定し、冷却速
度を調節して鋳造するとともに、鋳造後の温度及び時間
を管理して型ばらしすることにより、基地組織を制御
し、ついで、歪取り焼鈍を行うことを特徴としている。
本発明のブレーキディスク材の他の製造方法は、化学組
成が、C:3.3〜3.7重量%,Si:1.3〜2.
4重量%,Mn:0.6〜1.1重量%,P:0.16
重量%以下,S:0.12重量%以下,残部が実質的に
Feからなる片状黒鉛鋳鉄に、Ni:1.0〜3.0重
量%及びMo:0.2〜0.6重量%を含有させ、さら
に、Cu:0.3〜0.7重量%及びCr:0.1〜
0.3重量%を含有させた溶湯を、適切な冷却能力を持
つ鋳型及びその型ばらし条件を選定し、冷却速度を調節
して鋳造するとともに、鋳造後の温度及び時間を管理し
型ばらしすることにより、基地組織を制御し、つい
で、歪取り焼鈍を行うことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the method for producing a brake disc material of the present invention has a chemical composition of C: 3.
3 to 3.7% by weight, Si: 1.3 to 2.4% by weight, M
n: 0.6 to 1.1% by weight, P: 0.16% by weight or less,
S: 0.12 wt% or less, with the balance being flake graphite cast iron consisting essentially of Fe, Ni: 1.0-3.0 wt% and M
O: 0.2-0.6 wt% is contained , and further Cr:
For the molten metal containing 0.1 to 0.3% by weight , select the mold with appropriate cooling capacity and the conditions for releasing the mold, and set the cooling speed.
Temperature and time after casting while adjusting the degree of casting
It is characterized in that the matrix structure is controlled by managing and removing the mold, and then strain relief annealing is performed.
In another manufacturing method of the brake disc material of the present invention, the chemical composition is C: 3.3 to 3.7% by weight, Si: 1.3 to 2.
4% by weight, Mn: 0.6 to 1.1% by weight, P: 0.16
Weight% or less, S: 0.12% by weight or less, and the balance of flake graphite cast iron consisting essentially of Fe, Ni: 1.0 to 3.0% by weight and Mo: 0.2 to 0.6% by weight In addition, Cu: 0.3 to 0.7 wt% and Cr: 0.1
For the molten metal containing 0.3 % by weight , the cooling rate is adjusted by selecting the mold with appropriate cooling capacity and the conditions for releasing the mold.
And casting , and controlling the temperature and time after casting.
It is characterized in that the matrix structure is controlled by removing the mold and then strain relief annealing is performed.

【0007】本発明のブレーキディスク材のさらに他の
製造方法は、化学組成が、C:3.3〜3.7重量%,
Si:1.3〜2.4重量%,Mn:0.6〜1.1重
量%,P:0.16重量%以下,S:0.12重量%以
下,残部が実質的にFeからなる片状黒鉛鋳鉄に、N
i:1.0〜3.0重量%及びMo:0.2〜0.6重
量%を含有させ、さらに、V:0.10〜0.20重量
%及びCr:0.1〜0.3重量%を含有させた溶湯
を、適切な冷却能力を持つ鋳型及びその型ばらし条件を
選定し、冷却速度を調節して鋳造するとともに、鋳造後
の温度及び時間を管理して型ばらしすることにより、基
地組織を制御し、ついで、歪取り焼鈍を行うことを特徴
としている。上記の製造方法において、基地組織を制御
する工程として、冷却能力の高い鋳型で鋳造を行い、鋳
造したブレーキディスク材の温度が770〜950℃、
望ましくは800〜900℃のときに型ばらしを行っ
て、基地組織をマルテンサイト組織としたり、又は、基
地組織を制御する工程として、冷却能力の低い鋳型で鋳
造を行い、鋳型中で室温付近まで保持した後に型ばらし
を行って、基地組織をパーライト組織としたりする。す
なわち、適切な冷却能を有する鋳型を選定し、鋳造後の
型ばらし条件(型ばらし時間、冷却方法など)の制御を
行うのである。
Still another method for producing the brake disc material of the present invention has a chemical composition of C: 3.3 to 3.7% by weight,
Si: 1.3 to 2.4% by weight, Mn: 0.6 to 1.1% by weight, P: 0.16% by weight or less, S: 0.12% by weight or less, and the balance being substantially Fe. Flake graphite cast iron, N
i: 1.0 to 3.0% by weight and Mo: 0.2 to 0.6% by weight, and V: 0.10 to 0.20% by weight and Cr: 0.1 to 0.3% by weight. After casting the molten metal containing wt %, after selecting the mold with appropriate cooling capacity and the conditions for releasing the mold , adjusting the cooling rate and casting
It is characterized in that the matrix structure is controlled by controlling the temperature and time of the above and releasing the mold, and then the strain relief annealing is performed. In the above manufacturing method, as a step of controlling the matrix structure, casting is performed in a mold having a high cooling capacity, and the temperature of the cast brake disc material is 770 to 950 ° C.
Desirably, when the temperature is 800 to 900 ° C., mold release is performed to make the matrix structure a martensite structure, or as a step of controlling the matrix structure, casting is performed with a mold having a low cooling capacity, and the temperature is kept in the mold up to around room temperature. After holding, the mold release is performed to make the base structure a pearlite structure. That is, a mold having an appropriate cooling capacity is selected, and the mold releasing conditions after casting (mold releasing time, cooling method, etc.) are controlled.

【0008】上記のように、耐熱亀裂特性及び耐摩耗性
を改善するために、Ni,Mo,Cr,V,Cu)等
の合金元素を添加し、適切な冷却能を持つ鋳型及びその
型ばらし条件を選定し、冷却速度を調節して鋳造すると
ともに、鋳造後の温度及び時間を管理することによっ
て、基地組織をマルテンサイト組織あるいはパーライト
組織等任意に制御できるようにしている。そして、基地
組織の具体的な制御方法としては、 (1) 冷却速度を早くしてマルテンサイト組織とした
い場合には、例えば生型自動造形ライン等の冷却能の高
い鋳型で鋳造を行うと同時に、鋳造したブレーキディス
ク材の温度が770〜950℃、望ましくは800℃〜
900℃と高い時点で型ばらしを行う。鋳造物の温度が
770℃未満の時に型ばらしを行うと、本鋳鉄のA1変
態温度以下もしくは変態温度の極近傍での型ばらしとな
り、所定の金属組織が得られないという不都合があり、
一方、鋳造物の温度が950℃を越える時に型ばらしを
行うと、鋳造物に余分な残留応力が発生したり、高温で
の作業になるため、作業性が若干悪くなるという不都合
がある。 (2) 冷却速度を遅くしてパーライト組織としたい場
合には、例えばフラン鋳型等の冷却能の低い鋳型で鋳造
を行うと同時に、鋳型中で室温付近まで保持した後に型
ばらしを行う。
As described above, in order to improve the heat crack resistance and wear resistance, alloy elements such as Ni, Mo , Cr, ( V, Cu) are added, and a mold having an appropriate cooling ability and a mold thereof are provided. select a mold shakeout conditions, casting then by adjusting the cooling rate
In both cases, by controlling the temperature and time after casting, the matrix structure can be arbitrarily controlled such as martensite structure or pearlite structure. Then, as a concrete control method of the base structure, (1) When it is desired to increase the cooling rate to obtain a martensite structure, for example, at the same time when casting is performed with a mold having a high cooling capacity such as a green automatic molding line. , The temperature of the cast brake disc material is 770 to 950 ° C, preferably 800 ° C to
The mold is removed at a high temperature of 900 ° C. If the cast product is unmolded when the temperature is lower than 770 ° C., the cast iron is unmolded at or below the A1 transformation temperature of the cast iron or in the very vicinity of the transformation temperature, and there is a disadvantage that a predetermined metal structure cannot be obtained.
On the other hand, if the mold is unmolded when the temperature of the casting exceeds 950 ° C., extra residual stress is generated in the casting, and the work is performed at a high temperature, so that workability is slightly deteriorated. (2) When it is desired to reduce the cooling rate to form a pearlite structure, casting is performed in a mold having a low cooling capacity such as a furan mold, and at the same time, the mold is unmolded after being kept at around room temperature.

【0009】基地組織をマルテンサイト組織とする場合
には、ブレーキ性能(適正な摩擦係数の保持)及び耐摩
耗性等を考慮し、その後の歪取り焼鈍温度を通常の温度
(550℃程度)より高く(640℃程度)して、ソル
バイト(焼戻しマルテンサイト)組織とし、硬さ及び機
械的特性を適正な状態に調整して所定のディスク材が得
られるようにする。基地組織をソルバイト組織とした場
合、つぎのような特性がある。 (1) 硬さはHB190〜230程度で適切な摩擦係
数と耐摩耗性が得られる。 (2) 引張強さが30kgf /mm2 程度あり通常の片状
黒鉛鋳鉄より強度が高い。 (3) 高強度の割にはヤング率が1.0×10 kgf
/mm2 程度と低く、使用時の発生熱応力が小さくなり、
耐熱亀裂性に優れている。 また、基地組織をパーライト組織とした場合には、従来
と同様な通常の歪取り焼鈍(熱処理温度は550℃程
度)でディスク材として供用できる。
When the matrix structure is a martensite structure, the subsequent strain relief annealing temperature should be higher than the normal temperature (about 550 ° C.) in consideration of braking performance (holding an appropriate friction coefficient) and wear resistance. The sorbite (tempered martensite) structure is raised to a high temperature (about 640 ° C.), and hardness and mechanical properties are adjusted to appropriate states so that a predetermined disk material can be obtained. When the base organization is a solvite organization, it has the following characteristics. (1) The hardness is about HB190 to 230, and an appropriate friction coefficient and wear resistance can be obtained. (2) The tensile strength is about 30 kgf / mm 2, which is higher than ordinary flake graphite cast iron. (3) Young's modulus is 1.0 × 10 kgf for high strength
/ Mm 2 and low, the thermal stress generated during use is small,
Excellent heat crack resistance. Further, when the matrix structure is a pearlite structure, it can be used as a disk material by the usual ordinary strain relief annealing (heat treatment temperature is about 550 ° C.).

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を挙げる。 実施例1 CO2 鋳型(けい砂にけい酸ソーダを混ぜて造型し、こ
れにCO2 ガスを通気して硬化させた鋳型)に鋳造した
直径30mmの丸棒試験片で熱処理条件と金属組織との関
係を検討した。試験片の化学成分を表1に示す。
Examples of the present invention will be described below. Example 1 A CO 2 mold (a mold in which silica silicate was mixed with sodium silicate for molding and CO 2 gas was aerated to cure the mold) was used to cast a round bar test piece having a diameter of 30 mm. Examined the relationship. Table 1 shows the chemical composition of the test piece.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】上記の丸棒試験片を表2に示す〜の熱
処理条件及び冷却速度で処理し、硬さ(ブリネル硬度
(HB)を測定した。結果は表2に示す如くであった。
なお、硬さは3回測定し、それらの平均値を示してい
る。また、〜の供試材の金属組織の顕微鏡写真(倍
率500倍)を図1〜図6に示す。
The round bar test pieces were treated under the heat treatment conditions and cooling rates shown in Table 2 to measure the hardness (Brinell hardness (HB). The results are shown in Table 2.
The hardness is measured three times, and the average value thereof is shown. Further, FIGS. 1 to 6 show micrographs (magnification: 500 times) of the metal structures of the sample materials of to.

【0013】[0013]

【表2】 [Table 2]

【0014】実施例2 生型自動造形ラインで試作したブレーキディスクより採
取した試験片でテストした。試験片の化学成分を表3に
示す。
Example 2 Tests were carried out on a test piece taken from a brake disc prototyped on a green automatic molding line. Table 3 shows the chemical composition of the test piece.

【0015】[0015]

【表3】 [Table 3]

【0016】また、供試材として、生型自動造形ライン
で試作した実体ディスクより切り出したものを用い、鋳
造1時間後に型ばらしを行ない、試験片を切り出し、6
40℃で歪取り焼鈍(炉冷)して材質を調査した。ミク
ロ組織はソルバイト(焼戻しマルテンサイト)組織であ
った。また、引張試験結果は表4に示す如くであった。
Further, as a test material, a material disc cut out from a prototype disk produced on a green automatic forming line was used, and after 1 hour of casting, the mold was released, and a test piece was cut out.
The material was investigated by strain relief annealing (furnace cooling) at 40 ° C. The microstructure was a sorbite (tempered martensite) structure. The tensile test results were as shown in Table 4.

【0017】[0017]

【表4】 [Table 4]

【0018】実施例3 生型自動造形ラインで試作した実体ブレーキディスク
(形状はキハ型)を試験片としてテストを行った。化学
成分は表5の通りであった。
Example 3 A test was carried out by using a real brake disc (having a shape of KIHA) prototyped on a raw automatic molding line as a test piece. The chemical composition is shown in Table 5.

【0019】[0019]

【表5】 [Table 5]

【0020】また、供試材として、 生型自動造形ライ
ンで試作した実体ディスク(形状はキハ型)を用い、鋳
造1時間後に型ばらしを行ない、640℃で歪み取り焼
鈍(炉冷)した。ミクロ組織はソルバイト(焼戻しマル
テンサイト組織)であった。また、機械的性質として、
ブレーキディスク引張試験結果(試験数8本)は表6の
如くであり、ディスク断面の硬さは表7の如くであっ
た。なお、ディスク断面の摺動壁の硬さはHB217〜
231(平均HB225)であった。
Further, as a sample material, a solid disk (shape is Kiha type) prototyped in a green automatic forming line was used, and after 1 hour of casting, the mold was released and strain relief annealing (furnace cooling) was performed at 640 ° C. The microstructure was sorbite (tempered martensite structure). Also, as a mechanical property,
The results of the brake disc tensile test (8 tests) are shown in Table 6, and the hardness of the disc cross section is shown in Table 7. The hardness of the sliding wall of the disk cross section is HB217-
231 (average HB225).

【0021】[0021]

【表6】 [Table 6]

【0022】[0022]

【表7】 [Table 7]

【0023】また、比較材としてのFC(ねずみ鋳鉄
(FC280))、FCM−A(合金ねずみ鋳鉄)、試
験片及び実体ディスクについて、引張強さ、硬さ及びヤ
ング率を測定した。結果は図7、図8及び図9に示す如
くであった。図7から明らかなように、引張強さ〔σB
(kgf /mm )〕は比較材では約25.0であるが、本
発明のものでは約30.0になっていることがわかる。
また、図9から明らかなように、ヤング率〔E(×10
4 kgf /mm2 )〕は比較材では約1.15であるが、本
発明のものでは約1.00になっていることがわかる。
また、耐熱亀裂係数(K)は数式1で表わされるが、こ
の値からみて、30〜40%の耐熱亀裂性改善が期待さ
れる。
The tensile strength, hardness and Young's modulus of FC (gray cast iron (FC280)), FCM-A (alloy gray cast iron), test pieces and actual discs as comparative materials were measured. The results were as shown in FIGS. 7, 8 and 9. As is clear from FIG. 7, the tensile strength [σ B
(Kgf / mm 2)] is about 25.0 for the comparative material, but about 30.0 for the present invention.
Further, as is clear from FIG. 9, Young's modulus [E (× 10
4 kgf / mm 2 )] is about 1.15 for the comparative material, but is about 1.00 for the invention.
Further, the thermal cracking coefficient (K) is expressed by Equation 1, and from this value, it is expected that the thermal cracking resistance will be improved by 30 to 40%.

【0024】[0024]

【数1】 (Equation 1)

【0025】実施例4 フラン鋳型で試作したブレーキディスク(キハ型ディス
ク)を供試材としてテストを行った。化学成分は表8の
通りであった。
Example 4 A test was carried out using a brake disc (Kiha type disc) prototyped with a Flan mold as a test material. The chemical composition is shown in Table 8.

【0026】[0026]

【表8】 [Table 8]

【0027】この供試材はA型片状黒鉛で、オールパー
ライト組織であった。また、鋳造24時間後に型ばらし
を行ない、550℃で歪取り焼鈍(炉冷)した。ブレー
キディスク引張試験結果は表9の如くであり、ディスク
断面の硬さは表10の如くであった。なお、ディスク断
面の摺動壁の幅方向の硬さはHB207〜217(平均
HB211)であった。
This test material was an A-type flake graphite and had an all-perlite structure. Further, after 24 hours of casting, the mold was removed and strain relief annealing (furnace cooling) was performed at 550 ° C. The results of the brake disc tensile test are shown in Table 9, and the hardness of the disc cross section is shown in Table 10. The hardness of the sliding wall in the cross section of the disk in the width direction was HB207 to 217 (average HB211).

【0028】[0028]

【表9】 [Table 9]

【0029】[0029]

【表10】 [Table 10]

【0030】実施例5 フラン鋳型で試作したブレーキディスク(205系ディ
スク)を供試材としてテストを行った。化学成分は表1
1の通りであった。
Example 5 A test was carried out using a brake disc (205 type disc) prototyped with a furan mold as a test material. Table 1 shows the chemical composition
1

【0031】[0031]

【表11】 [Table 11]

【0032】この供試材はA型片状黒鉛で、オールパー
ライト組織であった。また、鋳造24時間後に型ばらし
を行ない、550℃で歪取り焼鈍(炉冷)した。ブレー
キディスク引張試験結果は表12の如くであり、ディス
ク断面の硬さは表13の如くであった。なお、摺動壁の
硬さはHB187〜201(平均HB192)であっ
た。
This test material was A-type flake graphite and had an all-perlite structure. Further, after 24 hours of casting, the mold was removed and strain relief annealing (furnace cooling) was performed at 550 ° C. The results of the brake disc tensile test are shown in Table 12, and the hardness of the disc cross section is shown in Table 13. The hardness of the sliding wall was HB187 to 201 (average HB192).

【0033】[0033]

【表12】 [Table 12]

【0034】[0034]

【表13】 [Table 13]

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 片状黒鉛鋳鉄に、Ni及びMo、さらには、
r、Cu及びCr、あるいはV及びCrを添加すること
により、耐摩耗性及び耐熱亀裂性を改善することができ
る。 (2) 適切な冷却能を有する鋳型を選定し、鋳造後の
型ばらし条件(型ばらし時間、冷却方法など)の制御を
行い、組織制御工程を選択することにより、基地組織を
マルテンサイト組織又はパーライト組織等任意に制御す
ることができ、このため、品質が安定し、目標とするブ
レーキ性能(摩擦係数、ブレーキ時のディスクの温度、
耐摩耗性、耐熱亀裂性等)が安定的に得られる。
As described above, the present invention has the following effects. (1) Flake graphite cast iron with Ni and Mo, and further C
By adding r, Cu and Cr, or V and Cr, wear resistance and heat crack resistance can be improved. (2) By selecting a mold having an appropriate cooling capacity, controlling the mold release conditions after casting (mold release time, cooling method, etc.), and selecting the microstructure control step, the base structure is martensite structure or It can be controlled arbitrarily such as pearlite structure. Therefore, the quality is stable and the target braking performance (friction coefficient, disc temperature during braking,
Wear resistance, heat crack resistance, etc.) can be stably obtained.

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

【図1】実施例1における熱処理条件の場合の供試材
の金属組織を示す顕微鏡写真(倍率500倍)である。
FIG. 1 is a micrograph (magnification: 500 times) showing a metal structure of a test material under heat treatment conditions in Example 1.

【図2】実施例1における熱処理条件の場合の供試材
のミクロ組織を示す顕微鏡写真(倍率500倍)であ
る。
2 is a micrograph (magnification: 500 times) showing a microstructure of a test material under heat treatment conditions in Example 1. FIG.

【図3】実施例1における熱処理条件の場合の供試材
のミクロ組織を示す顕微鏡写真(倍率500倍)であ
る。
FIG. 3 is a micrograph (magnification: 500 times) showing a microstructure of a test material under heat treatment conditions in Example 1.

【図4】実施例1における熱処理条件の場合の供試材
のミクロ組織を示す顕微鏡写真(倍率500倍)であ
る。
FIG. 4 is a micrograph (magnification: 500 times) showing a microstructure of a test material under heat treatment conditions in Example 1.

【図5】実施例1における熱処理条件の場合の供試材
のミクロ組織を示す顕微鏡写真(倍率500倍)であ
る。
5 is a micrograph (magnification: 500 times) showing a microstructure of a test material under heat treatment conditions in Example 1. FIG.

【図6】実施例1における熱処理条件の場合の供試材
のミクロ組織を示す顕微鏡写真(倍率500倍)であ
る。
FIG. 6 is a micrograph (magnification: 500 times) showing a microstructure of a test material under heat treatment conditions in Example 1.

【図7】実施例3において、比較材、試験片及び実体デ
ィスクについて引張強さを測定した結果を示すグラフで
ある。
FIG. 7 is a graph showing the results of measuring tensile strengths of a comparative material, a test piece and a physical disk in Example 3.

【図8】実施例3において、比較材、試験片及び実体デ
ィスクについて硬さを測定した結果を示すグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing the results of measuring the hardness of a comparative material, a test piece, and a physical disk in Example 3.

【図9】実施例3において、比較材、試験片及び実体デ
ィスクについてヤング率を測定した結果を示すグラフで
ある。
9 is a graph showing the results of measuring Young's modulus of a comparative material, a test piece, and a physical disk in Example 3. FIG.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 化学組成が、C:3.3〜3.7重量
%,Si:1.3〜2.4重量%,Mn:0.6〜1.
1重量%,P:0.16重量%以下,S:0.12重量
%以下,残部が実質的にFeからなる片状黒鉛鋳鉄に、
Ni:1.0〜3.0重量%及びMo:0.2〜0.6
重量%を含有させ、さらに、Cr:0.1〜0.3重量
%を含有させた溶湯を、適切な冷却能力を持つ鋳型及び
その型ばらし条件を選定し、冷却速度を調節して鋳造
るとともに、鋳造後の温度及び時間を管理して型ばらし
することにより、基地組織を制御し、ついで、歪取り焼
鈍を行うことを特徴とするブレーキディスク材の製造方
法。
1. The chemical composition of C: 3.3 to 3.7% by weight, Si: 1.3 to 2.4% by weight, Mn: 0.6 to 1.
1% by weight, P: 0.16% by weight or less, S: 0.12% by weight or less, and flake graphite cast iron whose balance is substantially Fe,
Ni: 1.0-3.0 wt% and Mo: 0.2-0.6
% By weight , and Cr: 0.1 to 0.3 weight
% Of molten metal is cast by adjusting the cooling rate by selecting the mold with appropriate cooling capacity and the conditions for releasing the mold .
In addition, by controlling the temperature and time after casting and releasing the mold, the matrix structure is controlled, and then strain relief annealing is performed.
【請求項2】 化学組成が、C:3.3〜3.7重量
%,Si:1.3〜2.4重量%,Mn:0.6〜1.
1重量%,P:0.16重量%以下,S:0.12重量
%以下,残部が実質的にFeからなる片状黒鉛鋳鉄に、
Ni:1.0〜3.0重量%及びMo:0.2〜0.6
重量%を含有させ、さらに、Cu:0.3〜0.7重量
%及びCr:0.1〜0.3重量%を含有させた溶湯
を、適切な冷却能力を持つ鋳型及びその型ばらし条件を
選定し、冷却速度を調節して鋳造するとともに、鋳造後
の温度及び時間を管理して型ばらしすることにより、基
地組織を制御し、ついで、歪取り焼鈍を行うことを特徴
とするブレーキディスク材の製造方法。
2. The chemical composition is C: 3.3 to 3.7% by weight, Si: 1.3 to 2.4% by weight, Mn: 0.6 to 1.
1% by weight, P: 0.16% by weight or less, S: 0.12% by weight or less, and flake graphite cast iron whose balance is substantially Fe,
Ni: 1.0-3.0 wt% and Mo: 0.2-0.6
By weight, and a molten metal containing Cu: 0.3 to 0.7% by weight and Cr: 0.1 to 0.3 % by weight, a mold having an appropriate cooling capacity, and conditions for releasing the mold. After casting , adjusting the cooling rate and casting
A method for producing a brake disc material, which comprises controlling the matrix structure by controlling the temperature and time of the step (3) to release the mold, and then performing stress relief annealing.
【請求項3】 化学組成が、C:3.3〜3.7重量
%,Si:1.3〜2.4重量%,Mn:0.6〜1.
1重量%,P:0.16重量%以下,S:0.12重量
%以下,残部が実質的にFeからなる片状黒鉛鋳鉄に、
Ni:1.0〜3.0重量%及びMo:0.2〜0.6
重量%を含有させ、さらに、V:0.10〜0.20重
量%及びCr:0.1〜0.3重量%を含有させた溶湯
を、適切な冷却能力を持つ鋳型及びその型ばらし条件を
選定し、冷却速度を調節して鋳造するとともに、鋳造後
の温度及び時間を管理して型ばらしすることにより、基
地組織を制御し、ついで、歪取り焼鈍を行うことを特徴
とするブレーキディスク材の製造方法。
3. The chemical composition is C: 3.3 to 3.7% by weight, Si: 1.3 to 2.4% by weight, Mn: 0.6 to 1.
1% by weight, P: 0.16% by weight or less, S: 0.12% by weight or less, and flake graphite cast iron whose balance is substantially Fe,
Ni: 1.0-3.0 wt% and Mo: 0.2-0.6
Wt%, and further, V: 0.10 to 0.20 wt% and Cr: 0.1 to 0.3 wt % of a molten metal, a mold having an appropriate cooling capacity, and conditions for releasing the mold. After casting , adjusting the cooling rate and casting
A method for producing a brake disc material, which comprises controlling the matrix structure by controlling the temperature and time of the step (3) to release the mold, and then performing stress relief annealing.
【請求項4】 基地組織を制御する工程が、冷却能力の
高い鋳型で鋳造を行い、鋳造したブレーキディスク材の
温度が770〜950℃のときに型ばらしを行って、基
地組織をマルテンサイト組織とする工程であることを特
徴とする請求項1、2又は3記載のブレーキディスク材
の製造方法。
4. The step of controlling the matrix structure is carried out by casting with a mold having a high cooling capacity, and when the temperature of the cast brake disc material is 770 to 950 ° C., the mold is released to make the matrix structure a martensite structure. The method of manufacturing a brake disc material according to claim 1, 2 or 3, wherein
【請求項5】 基地組織を制御する工程が、冷却能力の
低い鋳型で鋳造を行い、鋳型中で室温付近まで保持した
後に型ばらしを行って、基地組織をパーライト組織とす
る工程であることを特徴とする請求項1、2又は3記載
のブレーキディスク材の製造方法。
5. The step of controlling the matrix structure is a step of casting in a mold having a low cooling capacity, holding the mold in the mold to a temperature close to room temperature, and then releasing the mold to make the matrix structure a pearlite structure. The method for manufacturing a brake disc material according to claim 1, 2 or 3, characterized in that.
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