JP6615255B2 - Disc brake rotor for automobile - Google Patents

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Description

本発明は、ディスクブレーキロータに関し、特に、加工性及び耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼製自動車用ディスクブレーキロータに関する。   The present invention relates to a disc brake rotor, and more particularly to a martensitic stainless steel automobile disc brake rotor having excellent workability and corrosion resistance.

従来、自動車用ディスクブレーキロータには鋳鉄が使用されてきた。その理由は、ディスクブレーキロータがパッドと接触、摩擦して発熱する際に、その発熱に対して十分な強度を維持する必要があるためである。しかしながら、鋳鉄製ディスクブレーキロータは耐食性が低いので使用中に発銹するという問題があり、しかもディスクブレーキロータがタイヤのホイール内に位置していることから、この問題は認識し辛かった。   Conventionally, cast iron has been used for an automotive disc brake rotor. The reason is that when the disc brake rotor generates heat due to contact and friction with the pad, it is necessary to maintain sufficient strength against the generated heat. However, the cast iron disc brake rotor has a problem that it is spoiled during use due to its low corrosion resistance, and the disc brake rotor is located in the wheel of the tire, so this problem has been difficult to recognize.

これに対し、二輪車用のブレーキディスクロータは、目に触れ易いことから外観の意匠性が優先されるため、当該ロータには、耐銹性に優れ、かつ、強度が高いマルテンサイト系ステンレス鋼が用いられてきた。   On the other hand, since the brake disc rotor for motorcycles is easy to touch the eyes, the design of the appearance is given priority. Therefore, the rotor is made of martensitic stainless steel having excellent weather resistance and high strength. Has been used.

近年、自動車が電動化され、電気自動車やハイブリッド車が増加する状況下では、自動車への回生ブレーキの搭載が促進されている。このため、自動車のディスクブレーキに対して制動性能に関する負荷が低減し、これまで使用できないと考えられていたマルテンサイト系ステンレス鋼が使用される環境が整ってきた。   In recent years, with the increasing number of electric vehicles and hybrid vehicles, the use of regenerative brakes in vehicles has been promoted. For this reason, the load regarding braking performance is reduced with respect to the disc brakes of automobiles, and an environment in which martensitic stainless steel, which has been considered to be unusable, has been used.

また、自動車のデザインの変化に伴い、ディスクブレーキロータが容易に目に触れる車種が多くなってきていることから、ディスクロータの発銹も視認可能となりつつある。このため、発銹性の低いマルテンサイト系ステンレス鋼がロータの材料として注目されている。   In addition, with the change in the design of automobiles, the number of vehicle types in which the disc brake rotor can easily be seen has increased, and the occurrence of the disc rotor is becoming visible. For this reason, martensitic stainless steel with low rustability has attracted attention as a material for the rotor.

しかしながら、自動車用ディスクブレーキロータは、上述のとおり、タイヤのホイール内に位置することから、図1に示すハット形状を必要とする場合が多い。このような場合、材料に極めて優れた加工性が要求されるが、マルテンサイト系ステンレス鋼は高強度であるため、加工性に乏しいという問題がある。   However, since the disc brake rotor for automobiles is located in the wheel of the tire as described above, the hat shape shown in FIG. 1 is often required. In such a case, extremely excellent workability is required for the material. However, since martensitic stainless steel has high strength, there is a problem that the workability is poor.

高強度材の加工法の1つにホットスタンプと呼ばれる手法がある。この手法は素材を高温に加熱した状態でプレス加工を行い、その後金型内で急冷して、所望形状の部材を得る手法である。この手法によれば、寸法精度を高くすることができるだけでなく、金型内での急冷中にマルテンサイトを生成させることができるので、所望形状の部材の強度を高めることも可能となる。つまり、ホットスタンプは、マルテンサイト系ステンレス鋼の加工に適した手法である。   One method for processing high-strength materials is a technique called hot stamping. This technique is a technique in which a material having a desired shape is obtained by performing press working in a state where the material is heated to a high temperature and then rapidly cooling in a mold. According to this method, not only the dimensional accuracy can be increased, but also martensite can be generated during the rapid cooling in the mold, so that the strength of the member having a desired shape can be increased. That is, hot stamping is a technique suitable for processing martensitic stainless steel.

また、一体型でなく、ハット部とつば部を分割した形態のディスクブレーキロータも多く存在する。このような形態のロータでは、摺動部であるつば部の加工性への要求は低減される。この部分のみマルテンサイト系ステンレス鋼を用いることも可能である。   There are also many disc brake rotors that are not integrated and have a hat part and a collar part. In the rotor of such a form, the request | requirement with respect to the workability of the collar part which is a sliding part is reduced. It is also possible to use martensitic stainless steel only for this part.

しかしながら、マルテンサイト系ステンレス鋼を自動車ディスクブレーキロータに適用する場合には、板厚がある程度大きいことから、その焼入れ後の靱性が低くなる。このため、部品製造時及び使用時の衝撃による破損、又は、焼入れ後の加工時の加工面の割れなどが発生するおそれがある。   However, when martensitic stainless steel is applied to an automobile disc brake rotor, the plate thickness is somewhat large, so that the toughness after quenching is low. For this reason, there is a possibility that damage due to an impact at the time of component manufacture and use or cracking of the processed surface during processing after quenching may occur.

特許文献1には、マルテンサイト系Cr含有鋼を用いるとともに、ホットスタンプを採用して製造した、自動車用ディスクブレーキロータが開示されている。   Patent Literature 1 discloses a disc brake rotor for automobiles that uses martensitic Cr-containing steel and is manufactured by employing a hot stamp.

特開2016−117925号公報JP, 2006-117925, A 特開2016−65301号公報JP-A-2006-65301

第3版 鉄鋼便覧 IV鉄鋼材料、試験・分析、P.3273rd Edition Steel Handbook IV Steel Materials, Testing / Analysis, p. 327

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、鋼の成分が広範であり、しかも自動車用ディスクブレーキロータに必要な特性(例えば、靭性、強度、及び耐食性)についての言及が十分になされていない。また、特許文献1には、焼入れ後の靱性についての開示もなされていない。   However, the technology disclosed in Patent Document 1 has a wide range of steel components and does not sufficiently refer to the characteristics (for example, toughness, strength, and corrosion resistance) required for the disk brake rotor for automobiles. Patent Document 1 does not disclose toughness after quenching.

以上から、従来、所定の成分や組織を有する素材と、自動車用ディスクブレーキロータに必要な特性との関係を明確に示した文献はなく、換言すれば、靭性、強度、及び耐食性に優れ、自動車用ディスクブレーキロータに適した材料はなかったといえる。   As described above, there is no literature that clearly shows the relationship between a material having a predetermined component or structure and the characteristics required for an automobile disc brake rotor. In other words, it has excellent toughness, strength, and corrosion resistance. It can be said that there was no material suitable for the disc brake rotor.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要な特性(靭性、強度、及び耐食性)を発現することのできるディスクブレーキロータを提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the disk brake rotor which can express a required characteristic (toughness, intensity | strength, and corrosion resistance).

本発明者らは、自動車用ディスクブレーキロータへの、マルテンサイト系ステンレス鋼の適用を検討してきた。その中で、本発明者らは、部品製造時及び使用時の衝撃による破損、又は、焼入れ後の加工時における加工面の割れが起こり得ることに気付いた。このことは、焼入れ後の靱性が低いことに起因するものであり、さらに、ロータの組織が、マルテンサイトのみ、或いはマルテンサイト及びフェライトとなっている場合は、組織が粗大であり靱性が乏しく、割れ易いことに起因するものである。   The present inventors have examined the application of martensitic stainless steel to a disc brake rotor for automobiles. Among them, the present inventors have noticed that breakage due to impact during parts manufacture and use, or cracks in the machined surface during machining after quenching can occur. This is due to the low toughness after quenching, and when the structure of the rotor is only martensite or martensite and ferrite, the structure is coarse and poor toughness. This is because it is easy to break.

上記破損や割れ等を改善することを検討した結果、本発明者らは、焼入れ時の高温状態で炭窒化物を一部残存させることにより組織の粗大化を抑制できることを見出した。具体的には、本発明者らは、この高温状態で残存させた炭窒化物をホットスタンプ後も残存させること、換言すれば、ロータ材の組織を、マルテンサイト及び炭窒化物を含む組織、或いは、マルテンサイト、フェライト、及び炭窒化物を含む組織とすることが重要であるとの知見を得た。   As a result of investigating improving the above-described damage and cracks, the present inventors have found that the coarsening of the structure can be suppressed by leaving a part of the carbonitride in a high temperature state during quenching. Specifically, the inventors left the carbonitride left in this high temperature state after hot stamping, in other words, the structure of the rotor material, a structure containing martensite and carbonitride, Or the knowledge that it was important to set it as the structure | tissue containing a martensite, a ferrite, and a carbonitride was acquired.

本発明者らは、以上の知見に加えて、十分な強度と耐食性を有する成分範囲を定め、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は上記の知見に基づきなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。   In addition to the above knowledge, the present inventors have determined a component range having sufficient strength and corrosion resistance, and have completed the present invention. That is, the present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.

[1]マルテンサイト及び炭窒化物を含み、フェライトを任意選択的に含む組織である、ことを特徴とするディスクブレーキロータ。   [1] A disc brake rotor characterized by having a structure containing martensite and carbonitride and optionally containing ferrite.

[2]上記炭窒化物が、質量%で、0.02%〜2%である、上記[1]に記載のディスクブレーキロータ。   [2] The disc brake rotor according to [1], wherein the carbonitride is 0.02% to 2% by mass.

[3]質量%で、
C:0.02〜0.10%、
N:0.01〜0.10%、
Si:0.05〜1.0%、
Mn:0.5〜1.5%、
P:0.040%以下、
S:0.015%以下、
Ni:0.01〜2.0%
Cr:10.5〜16.0%、
Cu:0.01〜1.0%
V:0.01%〜0.50%、及び
Al:0.001〜0.010%
を含有し、残部がFe及び不可避不純物であり、
下記式(1)で表わされる熱間時の相バランス指標γpが70〜120である、上記[1]又は[2]に記載のディスクブレーキロータ。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn−11.5Cr−11.5Si−52Al−12Mo−47Nb−7Sn−49Ti−48Zr−49V+189 ・・・ 式(1)
[3] By mass%,
C: 0.02-0.10%,
N: 0.01-0.10%
Si: 0.05 to 1.0%,
Mn: 0.5 to 1.5%
P: 0.040% or less,
S: 0.015% or less,
Ni: 0.01 to 2.0%
Cr: 10.5 to 16.0%,
Cu: 0.01 to 1.0%
V: 0.01% to 0.50%, and Al: 0.001 to 0.010%
And the balance is Fe and inevitable impurities,
The disc brake rotor according to the above [1] or [2], wherein the hot phase balance index γp represented by the following formula (1) is 70 to 120.
γp = 420C + 470N + 23Ni + 9Cu + 7Mn-11.5Cr-11.5Si-52Al-12Mo-47Nb-7Sn-49Ti-48Zr-49V + 189 (1)

[4]さらに、質量%で、
Mo:0.01〜1.0%、
Sn:0.003〜0.10%、
Nb:0.001〜0.30%、
Ti:0.05%以下、
B:0.0002〜0.0050%
の少なくとも1種を含有する、上記[3]に記載のディスクブレーキロータ。
[4] Furthermore, in mass%,
Mo: 0.01 to 1.0%,
Sn: 0.003-0.10%,
Nb: 0.001 to 0.30%,
Ti: 0.05% or less,
B: 0.0002 to 0.0050%
The disc brake rotor according to [3] above, which contains at least one of the following.

[5]板厚が4〜10mmである、上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載のディスクブレーキロータ。   [5] The disc brake rotor according to any one of [1] to [4], wherein the plate thickness is 4 to 10 mm.

[6]自動車のディスクブレーキロータとして用いられる、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載のディスクブレーキロータ。   [6] The disc brake rotor according to any one of [1] to [5], which is used as a disc brake rotor of an automobile.

[7]マルテンサイト系ステンレス鋼からなる、上記[1]〜[6]のいずれか1つに記載のディスクブレーキロータ。   [7] The disc brake rotor according to any one of [1] to [6], which is made of martensitic stainless steel.

本発明に係るディスクブレーキロータでは、所定の組織を有している。このため、本発明に係るディスクブレーキロータよれば、必要な特性(靭性、強度、及び耐食性)が発現される。   The disc brake rotor according to the present invention has a predetermined structure. For this reason, the disk brake rotor according to the present invention exhibits necessary characteristics (toughness, strength, and corrosion resistance).

図1は、ハット形状の自動車用ディスクブレーキロータを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a hat-shaped automotive disc brake rotor.

以下に、本発明に係るディスクブレーキロータの実施形態について、詳述する。   Hereinafter, embodiments of the disc brake rotor according to the present invention will be described in detail.

<ディスクブレーキロータ>
本実施形態のディスクブレーキロータは、自動車用ディスクブレーキロータに適した、優れた特性(靭性、強度、及び耐食性等)を得るために、少なくとも組織を最適化したものである。
<Disc brake rotor>
The disc brake rotor of the present embodiment has at least a structure optimized in order to obtain excellent characteristics (toughness, strength, corrosion resistance, etc.) suitable for a disc brake rotor for automobiles.

[化学成分]
まず、ディスクブレーキロータとして適した組織を得るための組成を限定した理由について説明する。なお、組成についての%の表記は、特に断りのない場合は、質量%を意味する。
[Chemical composition]
First, the reason for limiting the composition for obtaining a structure suitable as a disc brake rotor will be described. In addition, the description of% about a composition means the mass% unless there is particular notice.

C:0.02〜0.10%
Cは、焼入れ後所定の硬さを得るために必須な元素であり、所定の硬度レベルになるようにNと組み合わせて添加する。0.02%未満であると、十分なマルテンサイト相が生成せず、強度が不足して好ましくない。0.10%を超えると、強度が高くなり過ぎ、ブレーキ鳴きが起こり易くなるため好ましくない。Cの好ましい範囲は、0.03〜0.08%である。なお、ブレーキ鳴きとは、ブレーキシステムに含まれるパッドとロータとの間で発生する摩擦力が原因で振動が起こる現象をいう。
C: 0.02-0.10%
C is an essential element for obtaining a predetermined hardness after quenching, and is added in combination with N so as to obtain a predetermined hardness level. If it is less than 0.02%, a sufficient martensite phase is not generated, and the strength is insufficient, which is not preferable. If it exceeds 0.10%, the strength becomes too high and brake noise tends to occur, which is not preferable. A preferable range of C is 0.03 to 0.08%. The brake squeal is a phenomenon in which vibration occurs due to a frictional force generated between a pad and a rotor included in the brake system.

N:0.01〜0.10%
Nは、Cと同様に焼入れ後に所定の硬度を得るために必須の元素であり、所定の硬度レベルになるようにCと組み合わせて添加する。また、耐食性向上にも効果がある。0.01%未満であると、十分なマルテンサイト相が生成せず、強度が不足して好ましくない。0.10%を超えると、強度が高くなり過ぎ、ブレーキ鳴きが起こり易くなるため好ましくない。Nの好ましい範囲は、0.03〜0.07%である。
N: 0.01-0.10%
N is an essential element for obtaining a predetermined hardness after quenching in the same manner as C, and is added in combination with C so as to obtain a predetermined hardness level. It is also effective in improving corrosion resistance. If it is less than 0.01%, a sufficient martensite phase is not generated, and the strength is insufficient, which is not preferable. If it exceeds 0.10%, the strength becomes too high and brake noise tends to occur, which is not preferable. A preferable range of N is 0.03 to 0.07%.

Si:0.05%〜1.0%
Siは、溶解精錬時に脱酸のために必要である他、焼入れ熱処理時に酸化スケール生成を抑制するためにも有用であり、その効果は0.05%以上で発現する。但し、Siは溶銑等の原料から混入するため、過度な低下はコスト増に繋がる。このため、0.20%以上にすることが好ましい。また、過度なSiの添加はオーステナイト単相温度域を狭くし、焼入れ安定性を損ねるために1.0%以下とする。なお、オーステナイト安定化元素の添加量を低減しコストを下げるためには0.6%以下にすることが好ましい。
Si: 0.05% to 1.0%
In addition to being necessary for deoxidation during melting and refining, Si is also useful for suppressing the formation of oxide scale during quenching heat treatment, and the effect is manifested at 0.05% or more. However, since Si is mixed from raw materials such as hot metal, excessive reduction leads to an increase in cost. For this reason, it is preferable to make it 0.20% or more. Further, excessive addition of Si narrows the austenite single-phase temperature range and impairs quenching stability, so the content is made 1.0% or less. In addition, in order to reduce the addition amount of an austenite stabilization element and to reduce cost, it is preferable to make it 0.6% or less.

Mn:0.5%〜1.5%
Mnは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、オーステナイト単相域を拡大し焼入れ性の向上に寄与する。その効果は0.5%以上で明確に現れる。但し、安定して焼入れ性を確保するためには、1.1%以上にすることが好ましい。また、過度なMnの添加は焼入れ加熱時の酸化スケールの生成を促進し、その後の研磨負荷を増加させるため、1.5%以下とした。なお、MnS等の粒化物に起因する耐食性の低下も考慮すると1.3%以下にすることが好ましい。
Mn: 0.5% to 1.5%
Mn is an element added as a deoxidizer, and contributes to improving the hardenability by expanding the austenite single phase region. The effect appears clearly at 0.5% or more. However, in order to ensure hardenability stably, it is preferable to make it 1.1% or more. In addition, excessive addition of Mn promotes the generation of oxide scale during quenching heating and increases the subsequent polishing load. In consideration of a decrease in corrosion resistance due to granulated materials such as MnS, the content is preferably 1.3% or less.

P:0.040%以下
Pは原料である溶銑やフェロクロム等の主原料中に不純物として含まれる元素である。Pは熱延焼鈍板の靭性に対しては有害な元素であるため、0.040%以下とする。さらに好ましくは0.030%以下である。過度な低減は高純度原料の使用を必須にするなど、コストの増加に繋がるため、好ましくは、Pの下限は0.010%である。
P: 0.040% or less P is an element contained as an impurity in main raw materials such as hot metal and ferrochrome. Since P is an element harmful to the toughness of the hot-rolled annealed sheet, it is set to 0.040% or less. More preferably, it is 0.030% or less. Since excessive reduction leads to an increase in cost, such as making it necessary to use a high-purity raw material, the lower limit of P is preferably 0.010%.

S:0.015%以下
Sは、硫化物系介在物を形成し、鋼材の一般的な耐食性(全面腐食や孔食)を劣化させる。また、Sは、熱間加工性を低下させ、具体的には熱延鋼板の耳割れを発生させ易くする。このため、その含有量の上限は低いほうが好ましく、0.015%とする。また、Sの含有量は少ないほど耐食性は良好となるが、低S化には脱硫負荷が増大し、製造コストが増大するので、その下限を0.001%とするのが好ましい。なお、Sのさらに好ましい範囲は0.002〜0.008%である。なお、耳割れとは、圧延板の縁において起こる現象であって、材料が圧延板の幅方向に流れるために延伸が不足し、圧延方向の張力が生じて縁が割れる現象を意味する。
S: 0.015% or less S forms sulfide inclusions and degrades the general corrosion resistance (entire corrosion and pitting corrosion) of steel materials. Moreover, S reduces hot workability, specifically, makes it easy to generate an ear crack in a hot-rolled steel sheet. For this reason, the upper limit of the content is preferably as low as 0.015%. Further, the smaller the S content, the better the corrosion resistance. However, since the desulfurization load increases and the production cost increases for lowering the S content, the lower limit is preferably made 0.001%. Note that a more preferable range of S is 0.002 to 0.008%. Note that the edge cracking is a phenomenon that occurs at the edge of the rolled plate, and the material flows in the width direction of the rolled plate, so that stretching is insufficient, and tension in the rolling direction is generated to break the edge.

Ni:0.01%〜2.0%
Niは孔食の進展抑制に有効な元素であり、その効果は0.01%以上の添加で安定して発揮されるため下限を0.01%とする。一方、多量の添加は、熱延焼鈍鋼板において固溶強化によるプレス成形性の低下を招くおそれがあるとともに高価な元素であるため、その上限を2.0%とする。Niの好ましい範囲は、0.01〜1.0%である。
Ni: 0.01% to 2.0%
Ni is an element effective for suppressing the progress of pitting corrosion, and its effect is stably exhibited by addition of 0.01% or more, so the lower limit is made 0.01%. On the other hand, addition of a large amount may cause a decrease in press formability due to solid solution strengthening in the hot-rolled annealed steel sheet and is an expensive element, so the upper limit is made 2.0%. A preferable range of Ni is 0.01 to 1.0%.

Cr:10.5%〜16.0%
Crは、本実施形態において、耐酸化性や耐食性確保のために必須な元素である。具体的には、熱延鋼板中に粒界に生成したCr炭窒化物は、焼入れの高温保持時に結晶粒の粗大化を抑制する効果も有する。10.5%未満では、十分な耐銹性等が得られない。一方、16.0%超ではマルテンサイトの生成が乏しくなり、十分な強度が得られなくなる。Crのさらに好ましい範囲は、11.0〜15.5%である。
Cr: 10.5% to 16.0%
In the present embodiment, Cr is an essential element for securing oxidation resistance and corrosion resistance. Specifically, the Cr carbonitride generated at the grain boundary in the hot-rolled steel sheet also has an effect of suppressing the coarsening of crystal grains when kept at a high temperature during quenching. If it is less than 10.5%, sufficient weather resistance and the like cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 16.0%, the formation of martensite becomes poor and sufficient strength cannot be obtained. A more preferable range of Cr is 11.0 to 15.5%.

Cu:0.01%〜1.0%
Cuは、δフェライトを含むマルテンサイト組織の耐食性向上に有効であり、その効果は0.01%以上で発現する。また、Cuはオーステナイト安定化元素として焼入れ性の向上のために積極的な添加が行われる場合もある。これに対し、過度な添加は熱間加工性の低下や、原料コストの増加に繋がるために1.0%以下とする。酸性雨による発銹などを考慮すると下限を0.02%以上にすることが好ましい。Cuの上限値のさらに好ましい値は0.50%である。
Cu: 0.01% to 1.0%
Cu is effective in improving the corrosion resistance of the martensite structure containing δ ferrite, and the effect is manifested at 0.01% or more. Further, Cu may be positively added as an austenite stabilizing element to improve hardenability. On the other hand, excessive addition leads to a decrease in hot workability and an increase in raw material cost. In consideration of the occurrence of acid rain and the like, the lower limit is preferably 0.02% or more. A more preferable value of the upper limit value of Cu is 0.50%.

V:0.01%〜0.50%
Vは、フェライト系ステンレス鋼の合金原料に不純物として混入し、精錬工程における除去が困難であるため、一般的に0.01〜0.10%の範囲で含有される。0.01%未満とすると製鋼コストの上昇を招く。また、Vは、微細な炭窒化物を形成し、ブレーキディスクの耐磨耗性を向上させる他、耐食性の向上にも効果を有するため、必要に応じて、意図的な添加も行われる元素である。その効果は0.02%以上の添加で安定して発現するため、下限を0.02%とすることが好ましい。一方、過剰に添加すると、析出物の粗大化を招くおそれがあるため、また、粒界のCr窒化物を減少させ過ぎると粒界が粗大化しやすくなり、いずれも焼入れ後の靭性が低下させてしまうため、上限を0.50%とする。その結果、焼入れ後の靭性が低下してしまうため、上限を0.50%とする。なお、製造コストや製造性を考慮すると、0.03%〜0.2%とすることが好ましい。
V: 0.01% to 0.50%
V is generally contained in the range of 0.01 to 0.10% because it is mixed as an impurity in the ferritic stainless steel alloy raw material and is difficult to remove in the refining process. If it is less than 0.01%, an increase in steelmaking cost is caused. V is an element that forms fine carbonitrides and improves the wear resistance of brake discs, and also has an effect of improving corrosion resistance. is there. Since the effect is stably manifested by addition of 0.02% or more, the lower limit is preferably 0.02%. On the other hand, if excessively added, there is a risk of causing coarsening of precipitates. Also, if the Cr nitride at the grain boundary is excessively reduced, the grain boundary is likely to become coarser, both of which reduce the toughness after quenching. Therefore, the upper limit is made 0.50%. As a result, the toughness after quenching decreases, so the upper limit is made 0.50%. In view of manufacturing cost and manufacturability, 0.03% to 0.2% is preferable.

Al:0.001%〜0.010%
Alは、脱酸元素として添加される他、耐酸化性を向上させる元素である。その効果は0.001%以上で得られる。一方、過剰の添加は大型の酸化物系介在物を形成し易くする。本実施形態では母相の耐銹性をコスト低減のためにぎりぎりまで低減しているため、介在物の存在が耐銹性に大きく影響する。介在物が発銹起点となり易くなるためである。このような状況下では、介在物を小さく、また少なくするため、Alの上限を0.010%とする。Al含有量は低下させるほど好ましく、脱酸及びコストの兼ね合いから、0.003%以下とすることが好ましい。もちろん、Alは含有しなくてもよい。なお、ここでいうAlの含有量はT.Alを意味する。
Al: 0.001% to 0.010%
In addition to being added as a deoxidizing element, Al is an element that improves oxidation resistance. The effect is obtained at 0.001% or more. On the other hand, excessive addition facilitates the formation of large oxide inclusions. In this embodiment, since the weather resistance of the parent phase is reduced to the limit for cost reduction, the presence of inclusions greatly affects the weather resistance. This is because inclusions tend to be starting points. Under such circumstances, the upper limit of Al is made 0.010% in order to make inclusions small and small. The Al content is preferably as low as possible, and is preferably 0.003% or less from the viewpoint of deoxidation and cost. Of course, Al may not be contained. In addition, the content of Al here is T.I. Means Al.

本実施形態では、上述した各元素に加えて、耐銹性、耐熱性、熱間加工性等を向上させるために、以下の元素の少なくとも1種を含有することができる。   In the present embodiment, in addition to each element described above, at least one of the following elements can be contained in order to improve weather resistance, heat resistance, hot workability, and the like.

Mo:0.01%〜1.0%
Moは、δフェライトを含むマルテンサイト組織の耐食性向上に有効であり、その効果は0.01%以上で発現する。Moは、焼入れ性の向上及び焼入れ後の耐熱性向上にも有効なため、0.02%以上とすることがより好ましい。鋼を焼入れし次いで焼戻しすると、硬度低下が起こるが、ここで、焼入れ後の耐食性とは、その低下代が小さい度合を意味し、「焼戻し軟化抵抗」とも呼ばれる。ブレーキディスクは焼入れて使用されるが、使用時のブレーキングでの抵抗発熱によりディスク材は加熱される。そのため、焼戻し軟化抵抗は重要である。Moはフェライト相の安定化元素であり、過度の添加は、オーステナイト単相温度域を狭くすることで焼入れ特性を損ねるため、その上限を1.0%とすることが好ましい。なお、Moのより好ましい上限は0.8%である。
Mo: 0.01% to 1.0%
Mo is effective in improving the corrosion resistance of the martensite structure containing δ ferrite, and the effect is manifested at 0.01% or more. Since Mo is effective for improving hardenability and improving heat resistance after quenching, it is more preferably 0.02% or more. When the steel is quenched and then tempered, the hardness decreases. Here, the corrosion resistance after quenching means the degree of a small reduction margin and is also called “temper softening resistance”. Brake discs are hardened and used, but the disc material is heated by resistance heat generated by braking during use. Therefore, temper softening resistance is important. Mo is a stabilizing element of the ferrite phase, and excessive addition impairs the quenching characteristics by narrowing the austenite single phase temperature range, so the upper limit is preferably made 1.0%. A more preferable upper limit of Mo is 0.8%.

Sn:0.003%〜0.10%
Snは焼入れ後の耐食性向上に有効な元素であり、0.003%以上が好ましく、必要に応じて0.02%以上添加することがより好ましい。但し、過度な添加は熱延時の耳割れを促進するため0.10%以下にすることが好ましく、0.05%以下にすることがより好ましい。
Sn: 0.003% to 0.10%
Sn is an element effective for improving the corrosion resistance after quenching, and is preferably 0.003% or more, and more preferably 0.02% or more if necessary. However, excessive addition promotes ear cracking during hot rolling, so it is preferably made 0.10% or less, more preferably 0.05% or less.

Nb:0.001%〜0.30%
Nbは、炭窒化物を形成することでステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素であり、0.001%以上が好ましい。さらに、Nbは焼入れ後の耐熱性を大きく向上させる元素であることを考慮すると、0.05%以上とすることがより好ましい。ここで、耐熱性とは、焼入れ後、熱を受けたときの軟化し難さを意味し、「焼戻し軟化抵抗」とも呼ばれる。しかしながら、Nbを過剰に添加した場合、ブレーキディスクにおいては、NbNを形成することで、靭性の低下やブレーキ鳴きの原因になるため、好ましくなく、0.30%を上限とし、より好ましくは0.20%を上限とする。
Nb: 0.001% to 0.30%
Nb is an element that suppresses deterioration of sensitization and corrosion resistance due to precipitation of chromium carbonitride in stainless steel by forming carbonitride, and is preferably 0.001% or more. Furthermore, considering that Nb is an element that greatly improves the heat resistance after quenching, 0.05% or more is more preferable. Here, the heat resistance means difficulty in softening when subjected to heat after quenching, and is also referred to as “temper softening resistance”. However, when Nb is added excessively, formation of NbN in the brake disk causes a reduction in toughness and brake squeal, which is not preferable. The upper limit is 20%.

Ti:0.05%以下
Tiは、ブレーキディスクにおいては、大きいTiNを形成することで、靭性の低下やブレーキ鳴きの原因になるため、その上限は0.05%以下とすることが好ましい。また、冬季の靭性を考慮すると0.01%以下にすることがより好ましい。但し、炭窒化物を形成することで、ステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素であるため、0.001%以上とすることがより好ましく、0.005%以上とすることがさらに好ましい。
Ti: 0.05% or less Ti forms a large TiN in the brake disk, which causes a decrease in toughness and brake squeal. Therefore, the upper limit is preferably 0.05% or less. Further, considering the toughness in winter, it is more preferable to make it 0.01% or less. However, since it is an element that suppresses deterioration of sensitization and corrosion resistance due to precipitation of chromium carbonitride in stainless steel by forming carbonitride, it is more preferably 0.001% or more, 0.005 % Or more is more preferable.

B:0.0002%〜0.0050%
Bは、熱間加工性の向上に有効な元素であり、その効果は0.0002%以上で発現するため、0.0002%以上添加してもよい。より広い温度域における熱間加工性を向上させるためには、0.0010%以上とすることがさらに好ましい。一方、過度な添加は硼化物と炭化物の複合析出により焼入れ性を損ねるため、0.0050%を上限とすることが好ましい。耐食性も考慮すると0.0025%以下とすることがさらに好ましい。
B: 0.0002% to 0.0050%
B is an element effective for improving hot workability, and the effect is manifested at 0.0002% or more, so 0.0002% or more may be added. In order to improve the hot workability in a wider temperature range, the content is more preferably 0.0010% or more. On the other hand, excessive addition impairs the hardenability due to the combined precipitation of boride and carbide, so 0.0050% is preferable as the upper limit. Considering corrosion resistance, it is more preferable to set it to 0.0025% or less.

以上説明した各元素の他にも、本実施形態のディスクブレーキロータは、残部としてFeと不可避的不純物含む。ここで、不可避的不純物とは、ディスクブレーキロータを工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ又は製造環境などから混入するものを指す。また、不可避的不純物としては、一般的な不純物元素である前述のP、S、Vの他に、Zn、Pb、Se、Sb、Ga、Ta、Ca、Mg、Zr、等が挙げられ、これらの元素は可能な限り低減することが好ましい。   In addition to the elements described above, the disc brake rotor of this embodiment includes Fe and inevitable impurities as the balance. Here, the inevitable impurities refer to impurities mixed from ores, scraps, or production environments as raw materials when the disc brake rotor is industrially manufactured. Inevitable impurities include Zn, Pb, Se, Sb, Ga, Ta, Ca, Mg, Zr, etc., in addition to the aforementioned P, S, and V, which are general impurity elements. These elements are preferably reduced as much as possible.

一方、これらの元素は、本発明の課題を解決する限度において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Zn≦100ppm、Pb≦100ppm、Se≦100ppm、Sb≦500ppm、Ga≦500ppm、Ta≦500ppm、Ca≦120ppm、Mg≦120ppm、Zr≦120ppmの少なくとも1種を含有してもよい。   On the other hand, the content ratio of these elements is controlled within the limits to solve the problems of the present invention, and if necessary, Zn ≦ 100 ppm, Pb ≦ 100 ppm, Se ≦ 100 ppm, Sb ≦ 500 ppm, Ga ≦ 500 ppm, Ta ≦ 500 ppm, Ca ≦ 120 ppm, Mg ≦ 120 ppm, Zr ≦ 120 ppm may be contained.

[組織]
γp:70〜120
本実施形態のディスクブレーキロータは、マルテンサイト系ステンレス鋼からなる。マルテンサイト(以下、M)を得るためには、高温でオーステナイト(以下、γ)を生成する必要がある。また、マルテンサイトの量は添加成分により決まるため、各元素を相互に調整し、バランスを取る必要がある。
[Organization]
γp: 70 to 120
The disc brake rotor of this embodiment is made of martensitic stainless steel. In order to obtain martensite (hereinafter referred to as M), it is necessary to generate austenite (hereinafter referred to as γ) at a high temperature. In addition, since the amount of martensite is determined by the additive component, it is necessary to balance each element by adjusting each other.

この相バランスを示す指標が下記式(2)で表されるγpである。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn−11.5Cr−11.5Si−52Al−12Mo−47Nb−7Sn−49Ti−48Zr−49V+189 ・・・ 式(2)
An index indicating the phase balance is γp represented by the following formula (2).
γp = 420C + 470N + 23Ni + 9Cu + 7Mn-11.5Cr-11.5Si-52Al-12Mo-47Nb-7Sn-49Ti-48Zr-49V + 189 (2)

本実施形態では、γpが70〜120であることを要する。70未満であると高温で生成するγが少なくなり、焼入れ後のMが少なくなり、必要な硬さが得られない。これに対し、γpが120を超えると、γを焼入れしてもマルテンサイト変態が起こらず、安定γが過度に多くなってマルテンサイトが過度に少なくなり、必要な硬さが得られない。γpは90〜120であることがより好適である。   In the present embodiment, γp needs to be 70 to 120. If it is less than 70, γ generated at high temperature decreases, M after quenching decreases, and the required hardness cannot be obtained. On the other hand, when γp exceeds 120, martensite transformation does not occur even when γ is quenched, the stable γ is excessively increased, the martensite is excessively decreased, and the required hardness cannot be obtained. γp is more preferably 90 to 120.

具体的な金属組織:マルテンサイト及び炭窒化物(任意選択的にフェライト)
本実施形態のディスクブレーキロータの金属組織は、マルテンサイト及び炭窒化物を含み、フェライトを任意選択的に含む組織である。なお、体積%で、オーステナイトが1%未満存在していることは許容される。
Specific metal structure: martensite and carbonitride (optionally ferrite)
The metal structure of the disc brake rotor of the present embodiment is a structure containing martensite and carbonitride and optionally containing ferrite. In addition, it is permissible that austenite is present in less than 1% by volume.

金属組織は、王水系の薬品でエッチングした後、光学顕微鏡で観察することにより、各組織を区別できる。より詳細に観察する必要がある場合は、特許文献2に示されているような、村上試薬を用いたエッチング後のミクロ組織観察法やEBSD(Electron Backscatering Diffraction)法を用いて観察することもできる。   Each metal structure can be distinguished by etching with aqua regia chemicals and then observing with an optical microscope. When it is necessary to observe in more detail, it is also possible to observe using a microstructure observation method after etching using Murakami reagent or an EBSD (Electron Backscatering Diffraction) method as shown in Patent Document 2. .

マルテンサイト及び炭窒化物を含み、オーステナイトが1%未満であることで、組織を微細とすることができ、ひいては、靱性を高めることができる。   By containing martensite and carbonitride and austenite being less than 1%, the structure can be made finer, and as a result, toughness can be increased.

本実施形態のディスクブレーキロータの組織について、特に炭素窒化物を含むメリットは、以下の理由による。即ち、焼入れ時の高温状態において、炭窒化物が存在している場合、結晶粒の粗大化を抑制でき、かつ、高温状態で残存させた炭窒化物により変態後の組織も微細化できるため、靱性に優れたロータを得ることができる。特に、ホットスタンプ工法において、高温に曝されている時間が長い場合、炭窒化物が存在しているとより効果的である。   Regarding the structure of the disc brake rotor of the present embodiment, the merit including carbon nitride in particular is as follows. That is, when carbonitride is present in a high temperature state at the time of quenching, the coarsening of crystal grains can be suppressed, and the structure after transformation can be refined by the carbonitride left in the high temperature state, A rotor having excellent toughness can be obtained. In particular, in the hot stamping method, when the time of exposure to high temperature is long, it is more effective if carbonitride is present.

炭窒化物は、質量%で、0.02%〜2%であることが好ましい。炭窒化物が0.02%未満であると、結晶粒粗大化抑制効果が発現せず、2%超であると、靱性がやや低下するばかりでなく、固溶C及びNが少なくなり、マルテンサイトの硬さが低下し、強度がやや低下するため好ましくない。   Carbonitride is preferably 0.02% to 2% by mass. If the carbonitride is less than 0.02%, the effect of suppressing grain coarsening is not exhibited, and if it exceeds 2%, not only the toughness is lowered but also solid solution C and N are reduced. It is not preferable because the hardness of the site is lowered and the strength is slightly lowered.

炭窒化物の量は、一般的な抽出残さ法により求めることができる。本実施形態では、非特許文献1に記載されている手法に準拠し、鋼板を電解により一定量溶解した溶液をフィルターでろ過し、残った残さを定量し、溶解量との比から残さ率を求める手法を採用することができる。そして、本実施形態では、残さはほぼ炭窒化物と考え、残さの量を炭窒化物量と定義する。   The amount of carbonitride can be determined by a general extraction residue method. In the present embodiment, in accordance with the technique described in Non-Patent Document 1, a solution in which a certain amount of steel sheet is dissolved by electrolysis is filtered through a filter, the remaining residue is quantified, and the residual rate is calculated from the ratio with the dissolved amount. The desired method can be adopted. In this embodiment, the residue is considered to be almost carbonitride, and the amount of residue is defined as the amount of carbonitride.

[ロータの板厚]
本実施形態のディスクブレーキロータにおいては、板厚が4〜10mmであることが好ましい。ロータの板厚が4mm以下では自動車ディスクロータとして薄すぎ、10mmを超えると厚すぎてブレーキシステム全体が大きくなりすぎるため好ましくない。ディスクブレーキロータのさらに好ましい板厚は、4〜8mmである。
[Rotor thickness]
In the disc brake rotor of the present embodiment, the plate thickness is preferably 4 to 10 mm. If the rotor plate thickness is 4 mm or less, it is too thin as an automobile disk rotor, and if it exceeds 10 mm, it is too thick and the entire brake system becomes too large. A more preferable plate thickness of the disc brake rotor is 4 to 8 mm.

以上に示す本実施形態のディスクブレーキロータでは、少なくとも所定の組織を有している。このため、本実施形態に係るディスクブレーキロータによれば、必要な特性(靭性、強度、及び耐食性)を発現することができる。   The disc brake rotor of the present embodiment described above has at least a predetermined structure. For this reason, according to the disc brake rotor which concerns on this embodiment, required characteristics (toughness, intensity | strength, and corrosion resistance) can be expressed.

<ディスクブレーキロータの製造方法>
次に、本実施形態のディスクブレーキロータの製造方法について詳述する。
<Method of manufacturing disc brake rotor>
Next, the manufacturing method of the disc brake rotor of this embodiment will be described in detail.

[マルテンサイト系ステンレス鋼板の準備工程]
まず、上述の組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼板を用意する。具体的には、通常用いられる工程、即ち、溶解・鋳造、熱延、熱延板焼鈍の各工程を経て鋼板を製造することができる。ここで、熱延板焼鈍は省略してもよい。また、最終工程として、ショットブラスト、又は酸洗によるスケールを除去を採用することもできる。
[Preparation process of martensitic stainless steel sheet]
First, a martensitic stainless steel sheet having the above composition is prepared. Specifically, a steel sheet can be produced through processes usually used, that is, melting / casting, hot rolling, and hot-rolled sheet annealing. Here, the hot-rolled sheet annealing may be omitted. Moreover, removal of the scale by shot blasting or pickling can be employed as the final step.

ロータに用いられる鋼板の板厚は4〜9mmとすることが好ましい。4mm未満では熱延鋼板として製造することが困難である一方、9mm超ではブレーキシステム全体が大きくなり過ぎるため好ましくない。   The plate thickness of the steel plate used for the rotor is preferably 4 to 9 mm. If it is less than 4 mm, it is difficult to produce a hot-rolled steel sheet. On the other hand, if it exceeds 9 mm, the entire brake system becomes too large.

[鋼板を高温に曝す工程]
次に、所定のマルテンサイト系ステンレス鋼板を、950℃以上1150℃以下の高温に1sec以上30min以下の時間曝す。この工程では、鋼板の組織を、フェライト相+炭窒化物から、オーステナイト相+炭窒化物とする。なお、オーステナイト相+炭窒化物に加えて、一部フェライト相が残っていてもよい。
[Process of exposing steel sheet to high temperature]
Next, the predetermined martensitic stainless steel sheet is exposed to a high temperature of 950 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower for a time of 1 second or longer and 30 minutes or shorter. In this step, the structure of the steel sheet is changed from ferrite phase + carbonitride to austenite phase + carbonitride. In addition to the austenite phase + carbonitride, a part of the ferrite phase may remain.

鋼板を曝す温度が950℃未満では、オーステナイト相が少なく、焼入れ後の硬さが低くなる一方、1150℃超では、加熱時のオーステナイト相の結晶粒が大きくなり過ぎ、焼入れ後の靱性等が低下するだけでなく、マルテンサイト変態を起こさない安定オーステナイト相も生成されるため焼入れ後の硬さも低下する。同様に、鋼板を曝す時間が、1sec未満であれば、オーステナイト相が少なく、焼入れ後の硬さが低くなる一方、30min超では、加熱時のオーステナイト相の結晶粒が大きくなり過ぎ、焼入れ後の靱性等が低下するだけでなく、マルテンサイト変態を起こさない安定オーステナイト相も生成されるため焼入れ後の硬さも低下する。なお、所定のマルテンサイト系ステンレス鋼板を、1000℃以上1110℃以下の高温に1min以上20min以下の時間曝すことがより好ましい。   When the temperature at which the steel plate is exposed is less than 950 ° C., the austenite phase is small and the hardness after quenching is low. On the other hand, when it exceeds 1150 ° C., the crystal grains of the austenite phase during heating become too large and the toughness after quenching decreases. In addition, since a stable austenite phase that does not cause martensitic transformation is also generated, the hardness after quenching decreases. Similarly, if the exposure time of the steel sheet is less than 1 sec, the austenite phase is small and the hardness after quenching is low, whereas if it exceeds 30 min, the austenite phase crystal grains during heating become too large, Not only the toughness and the like are lowered, but also a stable austenite phase that does not cause martensitic transformation is generated, so that the hardness after quenching is also lowered. More preferably, the predetermined martensitic stainless steel sheet is exposed to a high temperature of 1000 ° C. or higher and 1110 ° C. or lower for a time of 1 minute or longer and 20 minutes or shorter.

鋼板を高温に曝す、その温度及び時間の組み合わせについては、温度及び時間のそれぞれが上記範囲であればよいが、比較的低温を選択する場合は比較的長時間を選択し、また比較的高温を選択する場合は比較的短時間を選択することが、焼入れ後の硬さと靭性の双方をバランスよく得る上で好ましい。   As for the combination of temperature and time at which the steel plate is exposed to a high temperature, the temperature and time may be within the above ranges, but if a relatively low temperature is selected, select a relatively long time, and set a relatively high temperature. When selecting, it is preferable to select a relatively short time in order to obtain a good balance between hardness and toughness after quenching.

[プレス加工により所定形状に加工する工程]
その後、鋼板をプレス加工により所定形状に加工する。プレス加工は、その開始時の温度を800℃以上とすることが、マルテンサイト変態を十分に生じさせるという点で好ましい。なお、プレス加工に関するその他の諸条件について特に限定されない。このようにして、所定形状の中間体を得る。
[Process to process into a predetermined shape by pressing]
Thereafter, the steel plate is processed into a predetermined shape by pressing. In the press working, it is preferable that the temperature at the start is 800 ° C. or higher from the viewpoint of sufficiently causing martensitic transformation. In addition, it does not specifically limit about other various conditions regarding press work. In this way, an intermediate body having a predetermined shape is obtained.

[プレス加工により所定形状に加工した中間体を冷却する工程]
さらに、プレス加工で用いた金型をそのまま使用することで、プレス加工により得られた中間体を、当該金型中でそのまま冷却し、ディスクブレーキロータを得る。この過程で、オーステナイトがマルテンサイトに変態し、強度が向上する。このマルテンサイト変態後にも、ロータに、一部の残留オーステナイトが存在することがあるが、ロータとなった時点でのミクロ組織は、基本的にはマルテンサイト+炭窒化物か、或いは、マルテンサイト+炭窒化物+フェライトのいずれかであればよい。但し、残留オーステナイトが極少量(ロータ表面から板厚の1/2の深さの面で測定した場合に、面積率で5%以下)存在していることは許容される。また、炭窒化物がなくなると、粒界のピン止め効果がなくなり、高温におけるオーステナイトの粒成長が著しくなり、粗大化するため、好ましくない。
[Step of cooling the intermediate processed into a predetermined shape by pressing]
Furthermore, by using the die used in the press working as it is, the intermediate body obtained by the press working is cooled as it is in the die to obtain a disc brake rotor. In this process, austenite is transformed into martensite and the strength is improved. Even after this martensitic transformation, some residual austenite may exist in the rotor, but the microstructure at the time of becoming the rotor is basically martensite + carbonitride, or martensite. Any of + carbonitride + ferrite may be used. However, it is permissible for the residual austenite to be present in an extremely small amount (5% or less in terms of area ratio when measured from the rotor surface at a depth half the plate thickness). Further, if carbonitride is eliminated, the grain boundary pinning effect is lost, and the austenite grain growth at high temperatures becomes remarkable and coarse, which is not preferable.

冷却速度については、10℃/min〜100℃/sとすることが好ましい。焼入れ条件に関しては、炭窒化物の量との相関が重要であり、焼入れ後の炭窒化物の量を抽出残渣法によって測定し、質量%で0.02%〜2%となるように焼入れ条件を定めることが、靱性に優れたロータを得られる点で好ましい。なお、焼入れについては、本実施形態における形態の他、熱間プレスと焼入れを組み合わせたホットスタンプ工法を採用することもできる。   The cooling rate is preferably 10 ° C./min to 100 ° C./s. Regarding the quenching condition, the correlation with the amount of carbonitride is important, and the quenching condition is such that the amount of carbonitride after quenching is measured by the extraction residue method and is 0.02% to 2% in mass%. Is preferable in that a rotor having excellent toughness can be obtained. In addition, about hardening, the hot stamping method which combined hot press and hardening other than the form in this embodiment is also employable.

本実施形態のディスクブレーキロータの製造方法では、プレス加工後少なくとも200℃まで冷却する。これにより、マルテンサイト変態が生じ、ロータが必要な硬度を得ることができる。この効果をさらに高めるためには、室温まで冷却することが好ましい。   In the manufacturing method of the disc brake rotor of this embodiment, it cools to at least 200 degreeC after press work. Thereby, martensitic transformation occurs, and the rotor can obtain the required hardness. In order to further enhance this effect, it is preferable to cool to room temperature.

以下に、本願の実施例を示し、本願発明の効果を実証する。   Examples of the present application will be shown below to demonstrate the effects of the present invention.

<実施例1>
[ロータの作製]
表1に示す各成分の鋼A1〜A24、及び鋼a1〜a18を50kgインゴットに溶製し、熱延し、厚さ4〜9mmの熱延板を得た。その後、850℃、10hの箱焼鈍を行い、硫酸酸洗して熱延鋼板B1〜B24、及び熱延鋼板b1〜b18を得た。なお、表1中、式(2)γpとは、上述した式(2)におけるγpの値である。
<Example 1>
[Production of rotor]
Steel A1 to A24 of each component shown in Table 1 and steels a1 to a18 were melted in a 50 kg ingot and hot-rolled to obtain a hot-rolled sheet having a thickness of 4 to 9 mm. Then, box annealing of 850 degreeC and 10 hours was performed, and it washed with sulfuric acid, and obtained hot-rolled steel plates B1-B24 and hot-rolled steel plates b1-b18. In Table 1, equation (2) γp is the value of γp in equation (2) described above.

Figure 0006615255
Figure 0006615255

その後、熱延鋼板B1〜B24、及び熱延鋼板b1〜b18のそれぞれについて、ハット部とフランジ部に分割されるディスクロータに用いられる、フランジ部に相当する外径100mm、内径50mmのリング状のサンプルC1〜C24、及びサンプルc1〜c18を打ち抜いた。   Thereafter, for each of the hot-rolled steel plates B1 to B24 and the hot-rolled steel plates b1 to b18, a ring-shaped member having an outer diameter of 100 mm and an inner diameter of 50 mm used for a disk rotor divided into a hat portion and a flange portion. Samples C1 to C24 and samples c1 to c18 were punched out.

最後に、これらのサンプルの中から、サンプルC1(A1鋼を使用)とサンプルC2(A2鋼を使用)に対し、表2に示すように焼入れ条件を変えて金型焼入れを実施した。そして、焼入れ後のサンプルに対して、表面及び端面を研削して、図2に示すロータD1〜D8及びロータd1〜d8を作製した。   Finally, among these samples, mold quenching was performed on sample C1 (using A1 steel) and sample C2 (using A2 steel) by changing the quenching conditions as shown in Table 2. And the surface and end surface were ground with respect to the sample after hardening, and the rotors D1-D8 and the rotors d1-d8 shown in FIG. 2 were produced.

Figure 0006615255
Figure 0006615255

[ロータの組織、炭窒化物量(抽出残渣)、及び機械的特性の評価]
次に、これらのロータD1〜D8及びロータd1〜d8のそれぞれについて、組織観察を行うとともに、炭窒化物量(抽出残渣に関する)を測定し、さらに、機械的特性(靭性、硬さ、及び耐食性)について評価し、これらの結果を基に総合評価を行った。
[Evaluation of rotor structure, carbonitride content (extraction residue), and mechanical properties]
Next, for each of the rotors D1 to D8 and the rotors d1 to d8, the structure is observed, the amount of carbonitride (related to the extraction residue) is measured, and further, mechanical properties (toughness, hardness, and corrosion resistance) are measured. Was evaluated, and comprehensive evaluation was performed based on these results.

(組織)
組織については、王水でエッチングを行った後、光学顕微鏡にて観察を行い、フェライト、マルテンサイト、炭窒化物、オーステナイトの存在有無を確認した。そして、マルテンサイト及び炭窒化物を含む組織である場合、或いは、マルテンサイト、炭窒化物及びフェライトを含む組織である場合を、本発明内とし、その他の場合を本発明外とした。その結果を表3に示す。
(Organization)
About the structure | tissue, after etching with aqua regia, it observed with the optical microscope, and confirmed presence or absence of a ferrite, a martensite, a carbonitride, and austenite. And the case where it is a structure | tissue containing a martensite and a carbonitride, or the case where it is a structure | tissue containing a martensite, a carbonitride, and a ferrite was made into this invention, and the other case was made outside this invention. The results are shown in Table 3.

(炭窒化物量)
抽出残渣用のサンプルから、電解にて抽出残渣を採取し、炭窒化物の量を評価した。炭窒化物の量が0.02%〜2%の場合を本発明内とし、それ以外の場合を本発明外とした。その結果を表3に併記する。
(Carbonitride content)
The extraction residue was collected by electrolysis from the sample for extraction residue, and the amount of carbonitride was evaluated. The case where the amount of carbonitride was 0.02% to 2% was included in the present invention, and the other cases were excluded from the present invention. The results are also shown in Table 3.

(靭性)
靱性については、JIS Z 2242に準拠したシャルピー衝撃試験を行った。試料は、板厚に深さ2mmのVノッチを刻んだサブサイズ試験片を用いた。試験片の破壊に要したエネルギーが10J/cm以上の場合を優、5J/cm以上10J/cm未満の場合を良とする一方、5J/cm未満の場合を不良とした。その結果を表3に併記する。なお、本明細書において、優及び良は合格であり、不可は不合格である。
(Toughness)
About toughness, the Charpy impact test based on JISZ2242 was done. As the sample, a sub-size test piece in which a V notch having a depth of 2 mm was cut into the plate thickness was used. The case where the energy required for breaking the test piece was 10 J / cm 2 or more was good, and the case where it was 5 J / cm 2 or more and less than 10 J / cm 2 was good, while the case where it was less than 5 J / cm 2 was judged as bad. The results are also shown in Table 3. In the present specification, “excellent” and “good” are acceptable and “impossible” is unacceptable.

(硬さ)
強度の指標として、JIS Z 2245に準拠したロックウェルCスケール(HRC)試験による硬さ測定を行い、30以上40以下の場合を優、25以上30未満の場合を良とした。これに対し、25未満は使用時の変形が大きくなりすぎるため好ましくなく、また40を超えると使用時のブレーキの鳴きが大きくなるため好ましくないのでいずれも不可とした。その結果を表3に併記する。
(Hardness)
As an index of strength, hardness was measured by a Rockwell C scale (HRC) test in accordance with JIS Z 2245, and the case of 30 to 40 was excellent, and the case of 25 to 30 was good. On the other hand, if it is less than 25, it is not preferable because the deformation at the time of use becomes too large, and if it exceeds 40, it is not preferable because the noise of the brake at the time of use becomes large. The results are also shown in Table 3.

(耐食性)
耐食性については、JIS Z 2371に準拠した塩水噴霧試験(SST)を24h実施し、発銹なしを優、流れさび発生5個以下を良とする一方、流れさび発生5個超を不可とした。その結果を表3に併記する。
(Corrosion resistance)
As for corrosion resistance, a salt spray test (SST) based on JIS Z 2371 was carried out for 24 hours, and no rusting was observed and 5 or less flow rusts were evaluated as good, while more than 5 flow rusts were not permitted. The results are also shown in Table 3.

そして、以上の評価結果(靭性、硬さ、及び耐食性)を総合的に勘案して、ロータD1〜D8及びロータd1〜d8のそれぞれについて、総合評価を行った。その結果を表3に併記する。   And comprehensive evaluation was performed about each of rotor D1-D8 and rotor d1-d8 in consideration of the above evaluation results (toughness, hardness, and corrosion resistance) comprehensively. The results are also shown in Table 3.

Figure 0006615255
Figure 0006615255

表1〜3から明らかなように、所定組織を有しているロータD1〜D8については、必要な特性(靭性、強度、及び耐食性)が発現されていることが判る。これに対し、所定組織を有していないロータd1〜d8については、必要な特性(靭性、強度、及び耐食性)のうちの少なくとも1つが発現されていないことが判る。   As is apparent from Tables 1 to 3, it can be seen that the necessary characteristics (toughness, strength, and corrosion resistance) are expressed in the rotors D1 to D8 having a predetermined structure. On the other hand, it can be seen that at least one of the necessary characteristics (toughness, strength, and corrosion resistance) is not expressed in the rotors d1 to d8 that do not have the predetermined structure.

<実施例2>
実施例1において得たサンプルC1〜C24、及びサンプルc1〜c1のそれぞれについて、1000〜1050℃、5〜30sec保持後、金型焼入れを行い、その後、実施例1と同様に表面及び端面を研削して、ロータE1〜E24及びロータe1〜e18を作製した。そして、これらのロータE1〜E24及びロータe1〜e18に対して、実施例1と同様の評価試験を行った。その結果を表4に示す。なお、表4の備考欄については、e4はSi不足のため脱酸不足であり、e11及びe12はNi、Cuが過剰に添加されているため、γが多量に存在した。
<Example 2>
About each of samples C1-C24 and samples c1-c1 obtained in Example 1, after holding at 1000 to 1050 ° C. for 5 to 30 seconds, mold quenching was performed, and then the surface and end face were ground in the same manner as in Example 1. Thus, rotors E1 to E24 and rotors e1 to e18 were produced. And the evaluation test similar to Example 1 was done with respect to these rotors E1-E24 and rotors e1-e18. The results are shown in Table 4. In the remarks column of Table 4, e4 was deficient due to insufficient Si, and e11 and e12 had a large amount of γ because Ni and Cu were added excessively.

Figure 0006615255
Figure 0006615255

表1、4から明らかなように、所定の組織を有しているロータE1〜E24、並びに、e1、e3〜e10、e13、及びe15〜e18については、必要な特性(靭性、強度、及び耐食性)が発現されていることが判る。これに対し、所定の組織を有していないロータe2、e11、e12、及びe14については、必要な特性(靭性、強度、及び耐食性)のうちの少なくとも1つが発現されていないことが判る。   As is apparent from Tables 1 and 4, the rotors E1 to E24 having a predetermined structure, and e1, e3 to e10, e13, and e15 to e18 have necessary characteristics (toughness, strength, and corrosion resistance). ) Is expressed. On the other hand, for the rotors e2, e11, e12, and e14 that do not have a predetermined structure, it can be seen that at least one of the necessary characteristics (toughness, strength, and corrosion resistance) is not expressed.

Claims (4)

質量%で、
C:0.02〜0.10%、
N:0.01〜0.10%、
Si:0.05〜1.0%、
Mn:0.5〜1.5%、
P:0.040%以下、
S:0.015%以下、
Ni:0.01〜0.20
Cr:10.5〜16.0%、
Cu:0.01〜0.50
V:0.01%〜0.50%、及び
Al:0.001〜0.010%
を含有し、残部がFe及び不可避不純物であり、
下記式(1)で表わされる熱間時の相バランス指標γpが70〜120であり、
マルテンサイト及び炭窒化物を含み、フェライトを任意選択的に含む組織であり、
前記炭窒化物が、質量で、0.02〜2%であり、
板厚が4〜10mmである、自動車用ディスクブレーキロータ。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn−11.5Cr−11.5Si−52Al−12Mo−47Nb−7Sn−49Ti−49V+189 ・・・ 式(1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、当該元素の含有量が代入される。
% By mass
C: 0.02-0.10%,
N: 0.01-0.10%
Si: 0.05 to 1.0%,
Mn: 0.5 to 1.5%
P: 0.040% or less,
S: 0.015% or less,
Ni: 0.01 to 0.20 %
Cr: 10.5 to 16.0%,
Cu: 0.01 to 0.50 %
V: 0.01% to 0.50%, and Al: 0.001 to 0.010%
And the balance is Fe and inevitable impurities,
Phase balance index γp is 70-120 der during hot represented by the following formula (1) is,
A structure containing martensite and carbonitrides and optionally containing ferrite;
The carbonitride is 0.02 to 2% by mass,
A disc brake rotor for automobiles having a plate thickness of 4 to 10 mm .
γp = 420C + 470N + 23Ni + 9Cu + 7Mn-11.5Cr-11.5Si-52Al-12Mo-47Nb-7Sn-49 Ti- 49V + 189 (1)
Here, the content of the element is substituted for each element symbol in the formula (1).
さらに、質量%で、
Mo:0.05〜1.0%、
Sn:0.003〜0.10%、
Nb:0.010.10%、
Ti:0.005〜0.05%、
B:0.0002〜0.0050%
の少なくとも1種を含有する、請求項1に記載の自動車用ディスクブレーキロータ。
Furthermore, in mass%,
Mo: 0.05 to 1.0%,
Sn: 0.003-0.10%,
Nb: 0.01 to 0.10 %,
Ti: 0.005 to 0.05 %,
B: 0.0002 to 0.0050%
The automobile disc brake rotor according to claim 1, comprising at least one of the following.
自動車のディスクブレーキロータとして用いられる、請求項1又は2に記載の自動車用ディスクブレーキロータ。 The disk brake rotor for automobiles according to claim 1 or 2 , which is used as a disk brake rotor for automobiles . マルテンサイト系ステンレス鋼からなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の自動車用ディスクブレーキロータ。 The disc brake rotor for automobiles according to any one of claims 1 to 3 , wherein the disc brake rotor is made of martensitic stainless steel.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3950969A4 (en) * 2019-03-28 2023-04-19 NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation Ferritic stainless steel sheet for automobile brake disk rotors, automobile brake disk rotor, and hot-stamped article for automobile brake disk rotors
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3491030B2 (en) * 2000-10-18 2004-01-26 住友金属工業株式会社 Stainless steel for disk shakers
JP4073844B2 (en) * 2003-07-31 2008-04-09 新日鐵住金ステンレス株式会社 Stainless steel for motorcycle brake disc
JP4496908B2 (en) * 2003-10-08 2010-07-07 Jfeスチール株式会社 Brake disc excellent in tempering softening resistance and manufacturing method thereof
JP4308622B2 (en) * 2003-10-21 2009-08-05 Jfeスチール株式会社 Brake disc excellent in tempering softening resistance and manufacturing method thereof
JP4569360B2 (en) * 2005-04-06 2010-10-27 Jfeスチール株式会社 Brake disc with excellent temper softening resistance and toughness
JP5200332B2 (en) * 2005-04-21 2013-06-05 Jfeスチール株式会社 Brake disc with high resistance to temper softening
US7442443B2 (en) * 2005-05-31 2008-10-28 Goodrich Corporation Chromium-nickel stainless steel alloy article having oxide coating formed from the base metal suitable for brake apparatus
KR101126151B1 (en) * 2006-10-05 2012-03-23 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Brake disk excellent in temper softening resistance and toughness
JP6786418B2 (en) * 2016-03-17 2020-11-18 日鉄ステンレス株式会社 Martensitic stainless steel for brake discs and brake discs
JP6275767B2 (en) * 2016-04-27 2018-02-07 新日鐵住金ステンレス株式会社 Martensitic stainless cold-rolled steel sheet for bicycle disc brake rotor with excellent hardenability and method for producing the same

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