JPH01252755A - 車両用合金鋳鉄制輪子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は車両用合金鋳鉄制輪子に関し、特にたとえば
気動車２客車１機関車および貨車などの鉄道車両のブレ
ーキ装置に用いられる、車両用合金鋳鉄制輪子に関する
。

（従来技術） 従来、鉄道車両用鋳鉄制輪子の材料として、片状黒鉛と
パーライトとからなる普通鋳鉄が用いられていた。普通
鋳鉄からなる制輪子の特徴は、湿潤条件下でも摩擦係数
が安定しており、車両踏面への悪影響が少ないことであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、普通鋳鉄からなる制輪子は、高速域での
摩擦係数が低くて制動距離が長くなることおよび摩耗し
やすくて寿命が短いことがその欠点として挙げられる。

すなわち、車両が高速化しまた経費低減の要求が高まる
中、制輪子の摩擦係数が低いと制動距離が伸びてしまう
という問題があり、また、制輪子の耐摩耗性が低いと現
場保守に経費がかかるなどの問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、高速域での摩擦
係数が高くかつ耐摩耗性に優れた、車両用合金鋳鉄制輪
子を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 第１の発明は、Ｃを２．７〜３．５重量％、Ｓｉを１．
２〜２．５重量％、Ｍｎを１．１〜３゜０重量％、Ｐ）
ｆ：Ｏ，ｉ〜０．５重量％、Ｓを０゜０５〜０．Ｉ５重
量％、Ｃｕを０．５〜１．５重量％、Ｃｒを１．１〜２
．１重量％およびＭｏを０．２〜１．０重量％含む、車
両用合金鋳鉄制輪子である。

第２の発明は、Ｃを２．７〜３．５重量％、Ｓｉを１．
２〜２．５重量％、Ｍｎを１．１〜３゜０重量％、Ｐを
０．１〜０．５重量％、Ｓを０゜０５〜０．１５重量％
、Ｃｕを０．５〜１．５重量％、Ｃｒを１．１〜２．１
重量％およびＭｏを０．２〜１．０重量％含み、さらに
、０，２〜１．０重量％のＮｉおよび０．０５〜０．２
０重量％のＢのうち少なくとも一方を含む、車両用合金
鋳鉄制輪子である。

次に、この発明を構成する各元素の作用および含有量の
限定理由について説明する。

Ｍｎ（マンガン）は、基地パーライトｆｆｉを増加させ
、炭化物の形成を促し、耐摩耗性を付与する。

特に、ｍ織中に分散するマンガン系炭化物は、高速域で
の摩擦係数を高め耐摩耗性の向上に大きな役割をもつ、
そして、Ｍｎの含有量が少なくなりすぎれば、組織中に
マンガン系炭化物がほとんど形成されず高速域での摩擦
係数の向上は顕著なものではなく、かつ、耐摩耗性は従
来のものと同じ程度となる。そのため、Ｍｎの含有量を
１．１重量％以上とした。一方、Ｍｎの含有量が３．０
重量％を越えると、マンガン系炭化物の量が多すぎて硬
くなりすぎ、車輪に摩損、撰傷などの悪影響をおよぼす
。この点も考慮した結果、Ｍｎの含有量を１．１〜３．
０重量％とじた。

Ｃｒ（クロム）は、それを１．１〜２．１重量％含有す
ることによって、マンガン系炭化物を高温で安定化し、
高温域での制動時による高温加熱に止るマンガン系炭化
物の分解を防ぎ、高温域での摩擦係数を安定に維持する
効果がある。また、Ｃｒを１．１〜２．１重量％含有す
ることによって、基地を強靭化することができ、制輪子
の制動動作中の加熱冷却時に生じる体積膨張、収縮の繰
り返しによって起こる熱亀裂を抑制する効果がある。そ
れに対して、Ｃｒの含有量が少なくなりすぎれば、その
ような効果の程度は著しくない。また、Ｃｒの含有量が
多くなりすぎれば、Ｆｅ−Ｃｒの炭化物が形成されて脆
くなり、強度、靭性に悪影響をおよぼす。

Ｐ（リン）を０．１〜０．５重量％含有することによっ
て、組織中に溶融温度が約９５０℃のステダイトが形成
される。そして、高速域からの制動時にステダイトが溶
融することによって、制輪子に、車輪踏面へのなじみや
すさが与えられる。

しかしながら、Ｐの含有量が０．１重量％未満では、ス
テダイトの形成に十分ではない。また、Ｐの含を量が０
．５重量％を越えれば、靭性の低下、熱亀裂の発生を促
す。

Ｍｏ（モリブデン）を０．２〜１．０重量％含有するこ
とによって、高温における組織を安定化させ、特に、高
温での機械的性質の改善に効果がある。

Ｃｕ（銅）を０．５〜１．５重量％含有することによっ
て、黒鉛が均一に分散され、基地パーライトが緻密にな
り引張強さが向上する。

また、Ｃ（炭素）、　　Ｓｔ　　（けい素）およびＳ（
硫黄）は、上記の各成分の特徴を生かし制輪子として調
和のとれた材料とするために、それぞれの含有量を２．
７〜３．５重量％、１，２〜２．５重量％および０．０
５〜０．１５重量％の範囲に限定した。

なお、Ｎｉ　　にッケル）を０．２〜１．０重量％含有
すれば、基地パーライトが緻密になり、高温強さやクリ
ープ強さが向上される。

また、Ｂ（ボロン）を０．０５〜０．２０重量％含有す
れば、黒鉛組織が微細化され、基地パーライトが緻密に
なり機械的性質が改善される。

（発明の効果） この発明によれば、高速域での摩擦係数が高くかつ耐摩
耗性に優れた、車両用合金鋳鉄制輪子が得られる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう
。

（実施例） まず、別表１に示す化学成分を含みかつ残部がＦｅから
なる各材料で、車両用合金鋳鉄制輪子を作り、それらを
試料番号θ〜１５の試料とした。

この場合、試料番号Ｏの試料については、その成分を従
来の普通鋳鉄と同じ成分にした。したがって、試料番号
０の試料は従来例となる。

また、試料番号１の試料については、ＭｎおよびＣｒの
含有量をこの発明の範囲より少なくした。

試料番号２の試料については、Ｍｎの含有量をこの発明
の範囲より少なくし、Ｃｒの含有量をこの発明の範囲よ
り多くした。試料番号１４の試料については、Ｍｎの含
有量をこの発明の範囲より多くし、Ｃｒの含有量をこの
発明の範囲より少なくした。さらに、試料番号１５の試
料については、ＭｎおよびＣｒの含有量をこの発明の範
囲より多くした。すなわち、試料番号１，２．１４およ
び１５の試料は、この発明の範囲外の比較例である。

そして、試料番号Ｏ〜１５の試料について、それぞれ、
引張強さ（ｋｇｆ／ｍ”）および硬さ（ＨＢ）の機械的
性質を調べた。

さらに、それらの試料について、それぞれ、実物大の慣
性制動試験機で摩擦摩耗試験を行って、摩擦係数および
摩耗量を調べた。なお、この実物大の慣性制動試験機の
試験条件としては、車輪直径を８６０１１とし、慣性重
量を６．３６ｔｏｎとし、制輪子を押し付ける力を’ｌ
、５Ｘ２ｔｏｎとした。

これらの結果を別表２に示した。なお、摩擦係数につい
ては、ブレーキをかけ始めるときの速度を３５．６５，
９５．１１０および１２５　ｋｍ／ｈとして、それぞれ
５回ずつ測定しそれらの平均値で示した。

この結果より、この発明の範囲外である試料番号１の試
料では、その摩耗量が多いことがわかる。

従来例となる試料番号０の試料では、その摩耗量がさら
に多いことがわかる。また、この発明の範囲外である試
料番号２，１４および１５の試料では、いずれも、引張
強さが小さくて強度、靭性が劣り、かつ、硬くなりすぎ
て車輪に損傷などの悪影響を与えることがわかる。

それに対して、この発明の範囲内である試料番号３〜１
３の試料では、いずれも、引張強さが２５　（ｋ　ｇ　
ｆ　／ｎ＋”　）以上であって鋳鉄制輪子の引張強さと
して満足でき、硬さ（ＨＢ）が３５３以下であって車輪
に損傷などの悪影響を与えないことがわかる。しかも、
この発明の範囲内である試料番号３〜１３の試料では、
いずれも、従来例となる試料番号Ｏの試料に比べて、摩
擦係数が大きくて摩擦性能が優れ、かつ、摩耗量が１／
４〜１１５程度に少なくなって耐摩耗性に優れているこ
とがわかる。

以上のように、この発明にがかる制輪子は、従来の制輪
子に比べて、高速域での摩擦係数が高くかつ耐摩耗性に
優れ、車両の高速化および経費低減に対応した制輪子で
あることがわかる。

なお、制輪子の材料となるＦｅとしては、高純度のＦｅ
を用いることが好ましいが、不純物が混在するＦｅが用
いられてもよい。

特許出願人　上田ブレーキ株式会社 代理人　弁理士　岡　１）　全　啓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｃを２．７〜３．５重量％、Ｓｉを１．２〜２．５
   重量％、Ｍｎを１．１〜３．０重量％、Ｐを０．１〜０
   ．５重量％、Ｓを０．０５〜０．１５重量％、Ｃｕを０
   ．５〜１．５重量％、Ｃｒを１．１〜２．１重量％およ
   びＭｏを０．２〜１．０重量％含む、車両用合金鋳鉄制
   輪子。 ２　Ｃを２．７〜３．５重量％、Ｓｉを１．２〜２．５
   重量％、Ｍｎを１．１〜３．０重量％、Ｐを０．１〜０
   ．５重量％、Ｓを０．０５〜０．１５重量％、Ｃｕを０
   ．５〜１．５重量％、Ｃｒを１．１〜２．１重量％およ
   びＭｏを０．２〜１．０重量％含み、さらに、 ０．２〜１．０重量％のＮｉおよび０．０５〜０．２０
   重量％のＢのうち少なくとも一方を含む、車両用合金鋳
   鉄制輪子。