【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔発明の技術分野〕
本発明はデイスクブレーキ用ロータ材料、さら
に詳細には耐摩耗性に優れ、かつ耐ヒートラツク
性に優れたデイスクブレーキ用ロータ材料に関す
るものである。
〔発明の技術的背景〕
輸送用車両の制動装置は、ドラムブレーキとデ
イスクブレーキに大別され、主として小型車はデ
イスクブレーキ、大型車はドラムブレーキが多く
採用されている。
このように大型車にデイスクブレーキが使用さ
れにくい大きな理由の一つとして、デイスクブレ
ーキのロータに負荷される力が小型車に比較して
著しく大きいことが上げられる。すなわち、大型
車のロータは制動時、特に高速よりの制動時に摩
擦によつて摺動面が非常な高温になり、ロータに
ヒートクラツクが発生しやすく、また摩耗も激し
いからである。
従来、大型車のデイスクブレーキのロータ材料
として鋳鉄（FC−25など）を使用しているが、
前述のように高負荷がかかることより、耐ヒート
クラツク性、耐摩耗性に欠け、耐久性がないとい
う欠点があつた。
このような鋳鉄製のロータの耐ヒートクラツク
性および耐摩耗性を向上させるために、C0.03〜
1.00％、Cr1.2〜20％、Mo0.1〜１％を含む鋳鋼製
のロータ材料が開発されている。（特開昭60−
230961号公報）。この材料は、耐ヒートクラツク
性および耐摩耗性に優れ、良好なロータ材料であ
るが、Cr、Moなどの高価な金属を使用している
ため、コスト高になるという欠点があつた。
また、一般の機械構造用高強度鋳鋼品として、
Ｃ：0.30〜0.55％、Si：0.30〜0.80％、Mn：
1.00〜1.60％、Ｖ：0.07〜0.25％であつて
CE＝Ｃ＋Mn／６＋Cr＋Mo＋Ｖ／５＋Ni＋Cu／15
として、CE値0.6以上の化学成分を有する鋳鋼が
開発されている（特開昭59−226114号公報）。こ
の鋳鋼によれば、耐ヒートクラツク性は、ほぼ満
足できる値を有しているが、一方、耐摩耗性は著
しく劣り、実質的にロータ材料としては、使用困
難という欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、
良好な耐ヒートクラツク性と耐摩耗性を有し、し
かも安価なデイスクブレーキ用ロータ材料を提供
することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明の目的を達成するため、本発明によるデ
イスクブレーキ用ロータ材料は、Ｃ：0.30〜0.55
％、Si：0.30〜0.80％、Mn：1.00〜1.60％、Ｖ：
0.5〜1.00％であつて、
CE＝Ｃ＋Mn／６＋Cr＋Mo＋Ｖ／５＋Ni＋Cu／15
として、CE値0.6以上の化学成分を有する鋳鋼で
あることを特徴としている。
本発明によれば、前述の高強度鋳鋼にＶを多く
添加することによつて、耐摩耗性が優れ、かつ耐
ヒートクラツク性の良好なデイスクブレーキ用ロ
ータ材料となるという利点がある。
〔発明の具体的説明〕
本発明によるデイスクブレーキ用ロータ材料
は、まず、前述のように、Ｃ：0.30〜0.55％、
Si：0.30〜0.80％、Mn：1.00〜1.60％、Ｖ：0.5〜
1.00％を含んでいる。
前述の成分のうち、Ｃはロータ材料の引張強さ
を高め、さらにＶ、Crなどと炭化物を形成する
ことによりマトリツクスの強化を図るうえで必要
な成分であるが、0.30％未満では強度が不足し、
0.55％を超えると炭化物の過剰な析出により必要
以上に硬度が高くなる。
また、Siは脱酸剤として、またマトリツクスの
フエライトを強化するために添加され、その添加
量が0.30％未満であると、脱酸、強度確保の面で
問題を生じ、一方、0.80％を超えると靱性が低下
し、また被切削性も低下する。
Mnは脱硫剤、脱酸剤として、またフエライト
強化により強度向上のために有効な成分であり、
1.00％未満であると強度が不足する虞があり、ま
た1.60％を超えると、被切削性が著しく低下する
虞がある。
Ｖは耐摩耗性向上のために添加され、その添加
量が0.5％未満であると、耐摩耗性の向上が充分
ではなく、また1.00％を超えると、コスト高にな
るとともに、機能上添加の意味がない。
また、本発明によるデイスクブレーキ用ロータ
材料の炭素当量値（CE）は、
CE＝Ｃ＋Mn／６＋Cr＋Mo＋Ｖ／５＋Ni＋Cu／15
として、CE値0.6以上である。このCE値が0.6未
満であると、所定の機械的性質を有するロータ材
料が得られないからである。
また、このうCrは、本発明において特に添加
する必要がないが、添加する場合は0.30％以下で
あるのがよい。また、上記Mo、Ni、Alなどを添
加することもできるが、これらの成分は必ずしも
必須ではない。Alを添加する場合には、0.02〜
0.08％であるのがよい。Alは脱酸剤として添加さ
れることがあるが、0.02％未満であると、脱酸効
果がなく、また0.08％を超えるとAlNが析出し、
VNの析出を阻害するからである。
不可避的な不純物として、Ｐ、Ｓがあるが、こ
れはそれぞれ0.04％、0.10％以下であるのが好ま
しい。
このようなロータ材料を製造する場合、以上の
ような成分の合金鋳鋼を870〜1100℃の温度範囲
で焼きならし、冷却速度５〜100℃／分で冷却す
る。
この焼きならし処理は、所定の機械的性質をえ
るために行われ、焼きならし温度は、Ｃ量に応じ
て完全にオーステナイト領域になるように、その
下限を定めた。一方、上限は耐ヒートクラツク性
を考慮したものである。
また、焼きならし処理後の冷却は、前述のよう
に５〜100℃／分の冷却速度で行われる。これは
充分にＶの炭窒化物を析出させるためであるが、
通常、この冷却速度は空冷によつて充分達成可能
である。
〔実施例〕
C0.38％、Si0.53％、Mn1.35％、P0.011％、
S0.019％、V0.78％、残部Feの本発明によるデイ
スクブレーキ用ロータ材料を製造し、耐摩耗性、
耐ヒートクラツク性、およびブレーキの効き（摩
擦係数）を測定した。
前記耐ヒートクラツク性の試験は、車速130
Km／ｈより90Km／ｈへの制動を繰り返し、ロータ
に貫通亀裂を生じたときの回数を測定することに
より行つた。試験前のロータ温度は250℃であつ
た。
また耐摩耗性は耐ヒートクラツク性と同条件で
制動を繰り返し、1800回制動を行つた後のロータ
の摩耗（mm）を測定することによつて行つた。
さらに、ブレーキの効きは、車速95Km／ｈより
停止するまでの制動を100回繰り返した後の摩擦
係数を測定することにより行つた。このときのロ
ータ温度は100℃であつた。
結果を下記の第１表に、比較例とともに示す。
比較例１は通常の鋳鉄（FC−25）、比較例２は特
開昭60−230961号の鋳鋼、比較例３は特開昭59−
226114号公報記載の鋳鋼より製造されたロータの
試験結果である。
[Technical Field of the Invention] The present invention relates to a rotor material for a disc brake, and more particularly to a rotor material for a disc brake that has excellent wear resistance and heat rack resistance. [Technical Background of the Invention] Braking devices for transportation vehicles are broadly classified into drum brakes and disc brakes, and disc brakes are mainly used for small cars, and drum brakes are often used for large cars. One of the major reasons why disc brakes are difficult to use on large vehicles is that the force applied to the rotor of a disc brake is significantly greater than that on a small vehicle. That is, when braking, especially at high speeds, the sliding surface of the rotor of a large vehicle becomes extremely hot due to friction, which tends to cause heat cracks in the rotor and causes severe wear. Conventionally, cast iron (FC-25, etc.) has been used as the rotor material for disc brakes on large vehicles.
As mentioned above, due to the high load applied, it lacks heat crack resistance, abrasion resistance, and durability. In order to improve the heat crack resistance and wear resistance of such cast iron rotors, C0.03 ~
Cast steel rotor materials containing 1.00%, 1.2-20% Cr, and 0.1-1% Mo have been developed. (Unexamined Japanese Patent Publication 1986-
Publication No. 230961). This material has excellent heat crack resistance and wear resistance and is a good rotor material, but it has the disadvantage of high cost because it uses expensive metals such as Cr and Mo. In addition, as high-strength cast steel products for general machine structures, C: 0.30-0.55%, Si: 0.30-0.80%, Mn:
Cast steel has been developed that has a chemical composition of 1.00 to 1.60%, V: 0.07 to 0.25%, and a CE value of 0.6 or more, where CE = C + Mn / 6 + Cr + Mo + V / 5 + Ni + Cu / 15 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-226114). . According to this cast steel, the heat crack resistance has a substantially satisfactory value, but on the other hand, the wear resistance is extremely poor, and it has the disadvantage that it is practically difficult to use as a rotor material. [Object of the invention] The present invention has been made in view of the above points,
The object of the present invention is to provide a disc brake rotor material that has good heat crack resistance and wear resistance and is inexpensive. [Summary of the Invention] In order to achieve the object of the present invention, a rotor material for a disc brake according to the present invention has a C: 0.30 to 0.55.
%, Si: 0.30-0.80%, Mn: 1.00-1.60%, V:
The cast steel is characterized by having a chemical composition of 0.5 to 1.00% and a CE value of 0.6 or more, where CE=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15. According to the present invention, by adding a large amount of V to the above-mentioned high-strength cast steel, there is an advantage that it becomes a rotor material for a disc brake that has excellent wear resistance and good heat crack resistance. [Detailed Description of the Invention] The disc brake rotor material according to the present invention first contains C: 0.30 to 0.55%,
Si: 0.30~0.80%, Mn: 1.00~1.60%, V: 0.5~
Contains 1.00%. Among the above-mentioned components, C is a necessary component to increase the tensile strength of the rotor material and to strengthen the matrix by forming carbides with V, Cr, etc., but if it is less than 0.30%, the strength is insufficient. death,
If it exceeds 0.55%, the hardness will become higher than necessary due to excessive precipitation of carbides. In addition, Si is added as a deoxidizing agent and to strengthen the ferrite of the matrix, and if the amount added is less than 0.30%, problems will occur in terms of deoxidizing and ensuring strength, while if it exceeds 0.80% This reduces toughness and machinability. Mn is an effective component as a desulfurizing agent and deoxidizing agent, and for improving strength by reinforcing ferrite.
If it is less than 1.00%, there is a possibility that the strength will be insufficient, and if it exceeds 1.60%, there is a possibility that the machinability will be significantly reduced. V is added to improve wear resistance. If the amount added is less than 0.5%, the improvement in wear resistance will not be sufficient, and if it exceeds 1.00%, the cost will increase and the functional effect of the addition will be reduced. has no meaning. Further, the carbon equivalent value (CE) of the disc brake rotor material according to the present invention is as follows: CE=C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15, and the CE value is 0.6 or more. This is because if this CE value is less than 0.6, a rotor material having predetermined mechanical properties cannot be obtained. Furthermore, although it is not necessary to particularly add Cr in the present invention, if it is added, it is preferably 0.30% or less. Further, the above-mentioned Mo, Ni, Al, etc. can also be added, but these components are not necessarily essential. When adding Al, 0.02~
A good value is 0.08%. Al is sometimes added as a deoxidizing agent, but if it is less than 0.02%, it has no deoxidizing effect, and if it exceeds 0.08%, AlN will precipitate.
This is because it inhibits the precipitation of VN. Unavoidable impurities include P and S, which are preferably at most 0.04% and 0.10%, respectively. When manufacturing such a rotor material, alloy cast steel having the above components is normalized at a temperature range of 870 to 1100°C and cooled at a cooling rate of 5 to 100°C/min. This normalizing treatment was performed in order to obtain predetermined mechanical properties, and the lower limit of the normalizing temperature was determined depending on the amount of C so that the steel would be completely in the austenite region. On the other hand, the upper limit is set in consideration of heat crack resistance. Further, cooling after the normalizing treatment is performed at a cooling rate of 5 to 100° C./min as described above. This is to sufficiently precipitate V carbonitride, but
Usually, this cooling rate is sufficiently achievable by air cooling. [Example] C0.38%, Si0.53%, Mn1.35%, P0.011%,
A rotor material for disc brakes according to the present invention with S0.019%, V0.78%, and the balance Fe is produced, and has wear resistance,
Heat crack resistance and brake effectiveness (friction coefficient) were measured. The heat crack resistance test was conducted at a vehicle speed of 130
This was done by repeating braking from Km/h to 90 Km/h and measuring the number of times a through crack occurred in the rotor. The rotor temperature before the test was 250°C. Wear resistance was determined by repeating braking under the same conditions as heat crack resistance and measuring rotor wear (mm) after 1800 brakings. Furthermore, the effectiveness of the brake was determined by measuring the coefficient of friction after braking was repeated 100 times from a vehicle speed of 95 km/h to a stop. The rotor temperature at this time was 100°C. The results are shown in Table 1 below along with comparative examples.
Comparative Example 1 is ordinary cast iron (FC-25), Comparative Example 2 is cast steel of JP-A-60-230961, and Comparative Example 3 is JP-A-59-230961.
These are test results for a rotor manufactured from cast steel described in Publication No. 226114.
【表】【table】
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
以上説明したように、本発明によるデイスクブ
レーキ用ロータ材料によれば、良好な耐ヒートク
ラツク性、耐摩耗性および摩擦係数を有し、しか
も高価な成分をあまり添加していないため、安価
であるという利点がある。
As explained above, the rotor material for disc brakes according to the present invention has good heat crack resistance, wear resistance, and friction coefficient, and is inexpensive because it does not contain many expensive components. There are advantages.