JPS62174388A - Disk rotor and its production - Google Patents

Disk rotor and its production

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Publication number
JPS62174388A
JPS62174388A JP1658886A JP1658886A JPS62174388A JP S62174388 A JPS62174388 A JP S62174388A JP 1658886 A JP1658886 A JP 1658886A JP 1658886 A JP1658886 A JP 1658886A JP S62174388 A JPS62174388 A JP S62174388A
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JP
Japan
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cast iron
disc rotor
alloy
pearlite
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP1658886A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Kanazawa
孝明 金沢
Joji Miyake
譲治 三宅
Tsugi Koyamahara
小山原 嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP1658886A priority Critical patent/JPS62174388A/en
Publication of JPS62174388A publication Critical patent/JPS62174388A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the wear resistance and heat resistance of the sliding surface of a disk rotor by disposing a metal (alloy) having a high tendency to form carbide on the sliding surface and irradiating high-density energy thereto, then subjecting the surface to the heat treatment under specific conditions. CONSTITUTION:The metallic element such as Cr or Mo or the alloy thereof having the higher tendency to form the carbide than Fe is disposed to the place of a cast iron disk rotor to be formed as the sliding surface. The high density energy is then irradiated thereto to quickly melt and quickly resolidify the metal or the alloy and to form the chilled alloy layer with 0.2-10wt% concn. of the above-mentioned metallic element. The chilled alloy layer is heated to the A1 transformation point or above and the solidus phase temp. or below and is then cooled. The alloyed cast iron layer of 250-400 HV hardness in which the base is pearlite or consists essentially of pearlite, the residual cementite exists at 2-15% and the lumped graphite is crystallized is formed to >=0.2mm depth. The disk rotor having the resistance to heat and wear and excellent workability and rust preventiveness is obtd. by the above-mentioned method.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車等のディスクブレーキに使用される鋳
鉄製のディスクロータ(ブレーキディスク)およびその
製造方法に関し、特にそのディスクロータの摺動面の耐
摩耗性および耐熱性の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a cast iron disc rotor (brake disc) used in disc brakes of automobiles, etc., and a method for manufacturing the same, and particularly to a method for manufacturing the disc rotor. This relates to improvements in properties and heat resistance.

従来の技術 自動車等のブレーキとしては従来からディスクブレーキ
が多用されている。このディスクブレーキの構成部品の
一つとして、ブレーキパッドが押付けられて制動力が与
えられる円板状の部品であるディスクロータがある。こ
のディスクロータはその回転状態からパッドが押付けら
れる部品でおるため、耐摩耗性が高いことが要求され、
またパッドとの摩擦熱により高温となることから耐熱性
も優れていることが必要とされている。このようなディ
スクロータとしては、従来から鋳鉄製のものが知られて
おり、そのディスクロータ用鋳鉄材料としてはJIS 
FC20鋳鉄が使用されている。
2. Description of the Related Art Disc brakes have been widely used as brakes for automobiles and the like. One of the components of this disc brake is a disc rotor, which is a disc-shaped part against which brake pads are pressed to apply braking force. Since this disc rotor is a component against which the pads are pressed due to its rotating state, it is required to have high wear resistance.
In addition, it is required to have excellent heat resistance since it becomes high temperature due to frictional heat with the pad. As such disc rotors, those made of cast iron have been known for a long time, and the cast iron material for disc rotors is JIS
FC20 cast iron is used.

発明が解決すべき問題点 前述のようにディスクロータは摩擦熱によって高温とな
るが、鋳鉄製ディスクロータにおいてもその鋳鉄のA1
変態点近くの温度に達することがあり、その場合従来の
FC20鋳鉄では表面近くのパーライトが分解して硬さ
が低下し、耐摩耗性も低下してしまうことがあった。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, disc rotors become high in temperature due to frictional heat, but even in cast iron disc rotors, the A1
Temperatures may reach near the transformation point, and in this case, in conventional FC20 cast iron, pearlite near the surface decomposes, resulting in a decrease in hardness and a decrease in wear resistance.

このような問題を解決するためたには、FC20鋳鉄に
Cr、MO等を0.3〜0.5%程度添力0してパーラ
イト組織の安定化を図ることか考えられるが、このよう
な合金元素を添加した場合鋳鉄溶湯の鋳造性が著しく悪
化し、鋳造作業に困難をもたらず問題が必る。また一方
、ディスクロータの摺動面に高炭素Fe−Cr等の耐摩
耗性に浸れた合金を溶射することも考えられるが、この
場合溶射層の密着性に問題がおり、長期間の使用により
溶射層が剥離したりガタが生じたりする欠点がおる。ざ
らに従来のFC20鋳鉄製のディスクロータでは耐錆性
にも問題があった。
In order to solve this problem, it may be possible to stabilize the pearlite structure by adding 0.3 to 0.5% of Cr, MO, etc. to FC20 cast iron. When alloying elements are added, the castability of the molten cast iron deteriorates significantly, causing difficulties in casting operations and inevitably causing problems. On the other hand, it is also possible to thermally spray a wear-resistant alloy such as high carbon Fe-Cr on the sliding surface of the disc rotor, but in this case there is a problem with the adhesion of the thermally sprayed layer, and after long-term use, The disadvantage is that the sprayed layer may peel off or become loose. Additionally, the conventional FC20 cast iron disc rotor had problems with its rust resistance.

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、上
述のような諸問題を招くことなく、摺動面の耐摩耗性、
耐熱性を向上させたディスクロータおよびその製造方法
を提供することを目的とするものである。
This invention was made against the background of the above-mentioned circumstances, and it is possible to improve the wear resistance of the sliding surface without causing the above-mentioned problems.
The object of the present invention is to provide a disc rotor with improved heat resistance and a method for manufacturing the same.

問題点を解決するための手段 この発明のディスクロータは、本体が鋳鉄からなり、か
つ摺動面に、Feよりも炭化物形成傾向が高い金属元素
の1種または2種以上が合計で0.1〜10重量%含有
された合金化鋳鉄層が0.2#以上の深さにわたって形
成されており、しかもその合金化鋳鉄層は、基地をパー
ライトもしくはパーライト主体とするとともに2〜15
%の残留セメンタイトが存在しかつ塊状黒鉛が晶出した
組織からなる硬さHv 250〜400の層とされてい
ることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems The disc rotor of the present invention has a main body made of cast iron, and a sliding surface containing one or more metal elements having a higher tendency to form carbides than Fe in a total amount of 0.1. An alloyed cast iron layer containing ~10% by weight is formed over a depth of 0.2# or more, and the alloyed cast iron layer has pearlite or pearlite as a base and contains 2~15% by weight.
% of residual cementite is present, and the layer has a hardness of Hv 250 to 400 and is composed of a structure in which massive graphite is crystallized.

またこの発明のディスクロータ製造方法は、鋳鉄を原料
としてディスクロータ本体を鋳造した後、そのディスク
ロータ本体の摺動面となるべき部位の表面に、Feより
も炭化物形成傾向が高い金属元素の1種または2種以上
もしくはそれらの合金またはそれらの1種または2種以
上と鉄との合金を配置し、その上から高密度エネルギを
照射して急速溶融−急速再凝固させることにより、前記
金属元素の1種または2種以上の合計濃度が0.2〜1
0重徂%となるように前記金属元素が鋳鉄に合金化され
かつチル化された合金層を形成し、次いでそのチル化合
金層をA1変態点以上固相線温度未満の温度域に加熱し
た後冷却する熱処理を施して、基地をパーライトもしく
はパーライト主体とするとともに2〜15%の残留セメ
ンタイトが存在しかつ塊状黒鉛が晶出した組織からなる
硬さHv 250〜400の合金化鋳鉄層を0.2#以
上の深さにわたって形成することを特徴とするものでお
る。
In addition, in the disc rotor manufacturing method of the present invention, after casting a disc rotor body using cast iron as a raw material, a metal element having a higher tendency to form carbides than Fe is added to the surface of a portion of the disc rotor body that is to become a sliding surface. A seed, two or more species, an alloy thereof, or an alloy of one or two or more thereof and iron is placed, and high-density energy is irradiated from above to cause rapid melting and rapid resolidification of the metal element. The total concentration of one or more of the following is 0.2 to 1.
The metal element was alloyed with cast iron to form a chilled alloy layer so that the metal element was 0% by weight, and then the chilled alloy layer was heated to a temperature range above the A1 transformation point and below the solidus temperature. A post-cooling heat treatment is performed to form an alloyed cast iron layer with a hardness of Hv 250-400 consisting of pearlite or pearlite-based base, 2-15% residual cementite, and crystallized massive graphite. It is characterized by being formed over a depth of .2# or more.

イ乍  用 ディスクロータの本体となる鋳鉄としては、鋳造性、加
工性およびコストの面から、JIS FC20、FC2
5などの普通鋳鉄が好ましいが、低合金鋳鉄なども用い
ることかできる。またこれらに脱該のために微量のCe
、Mg等を添加した鋳鉄を用いることもてきる。
The cast iron that forms the main body of the disc rotor for
Normal cast iron such as No. 5 is preferable, but low alloy cast iron or the like may also be used. In addition, a trace amount of Ce is added to these for decomposition.
, Mg, etc. can also be added to cast iron.

この発明では、上)ホのような普通鋳鉄等からなる鋳鉄
製ディスクロータのうち、特に耐19粍性か要求される
部位、すなわちブレーキパッドに対する摺動面となるべ
ぎ部位に、後述するような合金化鋳鉄層が0.2m以上
の深さにわたって形成される。
In this invention, among the cast iron disc rotors made of ordinary cast iron, etc. as shown in (a) above, the parts that are particularly required to be 19mm resistant, that is, the parts that become the sliding surfaces for the brake pads, are made as described below. A layer of alloyed cast iron is formed over a depth of 0.2 m or more.

この合金化鋳鉄層は、成分的には本体の鋳鉄成分のほか
、特に炭化物形成傾向がFeよりも高い金属元素、すな
わちOr、Mo、W、Ta、Nb、■、T1、Zrある
いはMn等の金属元素の1種または2種以上が0.2〜
10重量%の範囲内で含有するものでおる。またその合
金化鋳鉄層の組織は、基地としてのパーライト(もしく
はパーライト主体の組織)と、2〜15%の残留セメン
タイ1〜と、塊状の晶出黒鉛とからなるものとされ、そ
の硬さがHv 250〜400の範囲内とされている。
In addition to the cast iron component of the main body, this alloyed cast iron layer contains metal elements that have a higher tendency to form carbides than Fe, such as Or, Mo, W, Ta, Nb, ■, T1, Zr, or Mn. One or more metal elements are 0.2~
The content shall be within the range of 10% by weight. The structure of the alloyed cast iron layer is said to consist of pearlite (or pearlite-based structure) as a base, 2 to 15% residual cementite, and bulk crystallized graphite, and its hardness is It is said to be within the range of Hv 250-400.

前述のようにCr、MO等の炭化物形成傾向が高い金属
元素か含有されることによって、摺動面の合金化鋳鉄層
は、その組織中の残留セメンタイトおよびパーライトを
構成しているセメンタイトが強化・安定化され、これら
を添加しない場合と比較して耐摩耗性および耐熱性が著
しく改善される。すなわち、使用時の摩擦熱によって摺
動面がA1変態点近くの温度となってもセメンタイトが
分解せず、したがって耐摩耗性が低下しないのである。
As mentioned above, by containing metal elements with a high tendency to form carbides, such as Cr and MO, the alloyed cast iron layer on the sliding surface is strengthened by residual cementite in its structure and cementite constituting pearlite. stabilized, and the wear resistance and heat resistance are significantly improved compared to the case without these additions. That is, even if the sliding surface reaches a temperature close to the A1 transformation point due to frictional heat during use, the cementite does not decompose, and therefore the wear resistance does not deteriorate.

ここで、合金化鋳鉄層におけるCr、MO等の炭化物形
成元素の含有量が0.2重量%未満ではセメンタイトを
強化して耐摩耗性、耐熱性を向上させる効果が充分に得
られず、一方10重量%を越えれば最終的に前述のよう
な硬さ、粗織に調整することか困難となるから、炭化物
形成元素の含有量は0.2〜10重量%の範囲内とした
。なおこの範囲内でも特に0.5〜3.0重量%の範囲
内が好ましい。
Here, if the content of carbide-forming elements such as Cr and MO in the alloyed cast iron layer is less than 0.2% by weight, the effect of strengthening cementite and improving wear resistance and heat resistance cannot be sufficiently obtained; If it exceeds 10% by weight, it becomes difficult to finally adjust the hardness and coarse weave as described above, so the content of the carbide-forming element was set within the range of 0.2 to 10% by weight. Note that within this range, a range of 0.5 to 3.0% by weight is particularly preferable.

また合金化鋳鉄層の金属組織に関しては、炭化物形成元
素の合金化と併せて、特に前述のような組織とすること
によって、耐摩耗性が優れると同時に摺動相手となるブ
レーキパッドに対する攻撃性(相手摩耗性)も小ざくで
き、しかも加工性も良好となり、ざらに靭性面でも有利
となって欠けが生じにくくなる。
Regarding the metallographic structure of the alloyed cast iron layer, in addition to alloying the carbide-forming elements, by creating the above-mentioned structure, it has excellent wear resistance and at the same time is less aggressive to the brake pad that is the sliding partner. Abrasion resistance) can be reduced, and workability is also improved, which is advantageous in terms of toughness and chipping is less likely to occur.

すなわち、先ず基地組織のパーライト自体がフェライト
基地の場合よりも耐摩耗性の点で有利であり、その基地
組織中に残留セメンタイトが存在していることによって
ざらに耐摩耗性が向上しているのである。ここで残留セ
メンタイトが2%未満では充分な耐摩耗性が確保できな
い。一方残留セメンタイト量が増大すれば耐摩耗性のみ
の点からは有利であるが、相手パッドの摩耗が大きくな
り、また加工性も低下する。本発明者等の実験によれば
ディスクロータ摺動面の耐摩耗性を確保しつつ相手パッ
ドの摩耗を小さくしかつ艮好な加工性を得るためには、
残留セメンタイト最が10%以下であることが必要であ
ることが判明しており、したがって残留セメンタイト量
は2〜10%の範囲内とした。一方組織中に晶出する黒
鉛は、その形状が塊状て必ることによって、普通鋳鉄の
如き片状黒鉛の場合と比較して靭性面で有利となり、摺
動面の欠けを防止することができる。
In other words, first of all, the pearlite base structure itself has an advantage in wear resistance compared to the ferrite base structure, and the presence of residual cementite in the base structure significantly improves the wear resistance. be. Here, if the residual cementite is less than 2%, sufficient wear resistance cannot be ensured. On the other hand, if the amount of residual cementite increases, it is advantageous only from the viewpoint of wear resistance, but the wear of the mating pad increases and the workability also decreases. According to experiments conducted by the inventors, in order to ensure the wear resistance of the disc rotor sliding surface, reduce the wear of the mating pad, and obtain excellent workability,
It has been found that it is necessary that the amount of residual cementite is 10% or less, and therefore the amount of residual cementite is set within the range of 2 to 10%. On the other hand, graphite that crystallizes in the structure has an advantage in terms of toughness compared to flake graphite such as ordinary cast iron because its shape is lumpy, and it can prevent chipping of the sliding surface. .

ざらに合金化鋳鉄層の硬さに関しては、H\L 250
木)菌では因8面の耐摩耗性を確保できず、一方11v
400を越えれば相手パッドの摩耗が過大となり、また
加工性も低下するから、Hv 250〜400の範囲内
とする必要がある。
Regarding the hardness of the rough alloyed cast iron layer, H\L 250
Wood) Bacteria cannot ensure the wear resistance of the 8th surface, while the 11v
If the Hv exceeds 400, the mating pad will be excessively worn and the workability will also deteriorate, so it is necessary to keep the Hv within the range of 250 to 400.

上述のような成分、組織、硬さを荷する合金化鋳鉄層の
深さが0.2mでは充分な耐摩耗性、耐熱性が確保でき
ず、したがってその深さは0−2t71j!1以上とす
ることか必要でおる。
If the depth of the alloyed cast iron layer, which has the above-mentioned components, structure, and hardness, is 0.2 m, sufficient wear resistance and heat resistance cannot be ensured, so the depth is 0-2t71j! It is necessary to set it to 1 or more.

以上のように、所定量のOr、MO等の炭化物形成元素
を合金化した、所定の組織、所定の硬さ、所定の深さを
有する合金化鋳鉄層を摺動面に形成しておくことによっ
て、ディスクロータ摺動面自体の耐摩耗性の確保と相手
パッドの摩耗防止、加工性の確保、欠けの防止、おにび
耐熱性(待に使用時の摩擦熱によるセメンタイトの分解
に起因する耐摩耗性の低下防止)の確保を同時に図るこ
とができたのである。
As described above, an alloyed cast iron layer having a predetermined structure, a predetermined hardness, and a predetermined depth, which is alloyed with a predetermined amount of carbide-forming elements such as Or and MO, is formed on the sliding surface. This ensures the wear resistance of the disc rotor sliding surface itself, prevents wear of the mating pad, ensures workability, prevents chipping, and heat resistance (due to decomposition of cementite due to frictional heat during use). At the same time, we were able to ensure the prevention of wear resistance (deterioration of wear resistance).

なおディスクロータは耐錆性も優れていることが好まし
く、待に耐錆性が強く要求される場合には、前述のよう
な炭化物形成元素のうちでもQrまたはCrと他の元素
の組合せを用いることが望ましい。この場合には合金鋳
鉄層の耐錆性も顕著に改善される。
It is preferable that the disc rotor also has excellent rust resistance, and if rust resistance is strongly required, a combination of Qr or Cr and other elements among the carbide-forming elements mentioned above may be used. This is desirable. In this case, the rust resistance of the alloyed cast iron layer is also significantly improved.

次に前述のような合金化鋳鉄層を有するディスクロータ
の製造方法、すなわち第2発明について説明する。
Next, a method for manufacturing a disc rotor having an alloyed cast iron layer as described above, that is, a second invention will be described.

先ずディスクロータ本体の製造法としては、前述のよう
な普通鋳鉄等の鋳鉄材料を原材料として、砂型鋳造等の
通常の鋳造法により鋳造すれば良い。
First, the disc rotor body may be manufactured by casting using a cast iron material such as the above-mentioned ordinary cast iron as a raw material by a normal casting method such as sand casting.

得られたディスクロータ本体に対しては、先ず高密度エ
ネルギ源を用いて、Cr、Mo、W、Ta、Nb、V、
Ti、ZriるいはMn等の炭化物形成元素の合金化処
理を行なう。すなわち、ディスクロータ本体における特
に耐摩耗性、耐熱性が要求されるI習動面の表面に、前
述のような炭化物形成元素の1種または2種以上もしく
はそれらの合金、あるいはそれらの1種以上とFeとの
合金を配置し、その上からレーザ、電子ビーム、プラズ
マアーク、TIGアーク等の高密度エネルギを照射する
ことにより、表面に配置されたCr、MO専の炭化物形
成元素やそれらを含む合金とその下側の鋳鉄母材表面層
とを瞬時に急速溶融させて鋳鉄に対しCr、MO等の炭
化物形成元素を合金化し、続いてそのエネルギ照射位置
の移動もしくは照射停止によりその溶融した合金層を瞬
時に急速凝固させる。ここで、高密度エネルギの照射に
より溶融した部分はディスクロータ全体の質量に比べれ
ば格段に小さい質量でめるから、高密度エネルギ照射位
置の移動もしくは照射停止によってディスクロータ母材
側への熱移動により溶融した合金層は瞬時に)疑固し、
チル化された合金層となる。
First, using a high-density energy source, the obtained disc rotor body was treated with Cr, Mo, W, Ta, Nb, V,
Alloying treatment of carbide-forming elements such as Ti, Zri, or Mn is performed. That is, one or more of the above-mentioned carbide-forming elements, an alloy thereof, or one or more of these is applied to the surface of the driving surface of the disc rotor body, which requires particularly wear resistance and heat resistance. By irradiating high-density energy such as a laser, electron beam, plasma arc, or TIG arc onto the alloy, Cr, MO-specific carbide-forming elements, and other elements containing them are placed on the surface. The alloy and the surface layer of the cast iron base material underneath are instantly and rapidly melted to alloy the cast iron with carbide-forming elements such as Cr and MO, and then the molten alloy is melted by moving the energy irradiation position or stopping the irradiation. Rapidly solidifies the layer instantly. Here, the mass of the part melted by high-density energy irradiation is much smaller than the mass of the entire disc rotor, so by moving the high-density energy irradiation position or stopping the irradiation, heat transfer to the disc rotor base material side can be achieved. The molten alloy layer instantly solidifies),
It becomes a chilled alloy layer.

なお、Or、MO等の炭化物形成元素やそれらを含む合
金をディスクロータの摺動面に配置するための具体的手
法としては、例えばそれらの粉末、圧粉体、薄板等を載
置または溶射したりあるいはスラリーとして塗布したり
、ざらには必要部位に溝を加工してその中に充填したり
すれば良い。
Specific methods for disposing carbide-forming elements such as Or and MO or alloys containing them on the sliding surface of the disc rotor include, for example, placing or thermal spraying their powders, compacts, thin plates, etc. Alternatively, it can be applied as a slurry, or it can be roughly formed into grooves in the necessary areas and filled into the grooves.

上述のように高密度加熱エネルギを用いた合金化処理の
ままでは、合金層はいわゆるチル鋳鉄組織が形成されて
おり、これは硬さHv 550以上で、セメンタイト+
1〜ル−スタイト+マルテンサイ1へ組織を呈している
。このようなチル鋳鉄組織では、硬さが高過ぎるため相
手パッドを著しく摩耗させ、また脆いため欠けが生じや
すく、ざらには加工自体も困難であるから、そのままで
ディスクロータの摺動面に使用するには支障がある。そ
こで合金化処理の後に、チル鋳鉄組織の合金層を、前j
ボの硬さ、組織に調整するための熱処理を行なう。この
熱処理はA1変態点以上、固相線温度未満の温度域で加
熱保持して、黒鉛化およびセメンタイトの一部分解・凝
集を行ない、これに続く冷却過程でバーライ1〜を安定
に残ずものである。この熱処理における加熱時間は数分
〜数10分であれば良いが、具体的に最適な温度、時間
は合金化した炭化物形成元素の種類、Mなどによっても
異なる。すなわち炭化物形成元素の添加量が多かったり
、添加した合金元素の炭化物形成傾向が特に強かったり
(例えばTi、 Zr、 Nbなと)の場合には、高温
で長時間加熱しなければならない。また冷却条件も合金
化した炭化物形成元素の量や種類などによって異なるが
、通常は空冷とすれば良い。
As mentioned above, when alloyed using high-density heating energy, a so-called chilled cast iron structure is formed in the alloy layer, which has a hardness of Hv 550 or more and is composed of cementite +
It shows a structure from 1 to roostite+martenthiae 1. This type of chilled cast iron structure is too hard, causing significant wear on the mating pad, and is brittle, easily chipping, and is even difficult to process, so it is used as is for the sliding surface of disc rotors. There are obstacles to doing so. Therefore, after the alloying process, the alloy layer of the chilled cast iron structure is
Heat treatment is performed to adjust the hardness and structure of the material. This heat treatment involves heating and holding in a temperature range above the A1 transformation point and below the solidus temperature to graphitize and partially decompose and agglomerate cementite, and in the subsequent cooling process Barley 1~ remains stable. be. The heating time in this heat treatment may range from several minutes to several tens of minutes, but the specific optimum temperature and time vary depending on the type of carbide-forming element alloyed, M, etc. That is, when a large amount of carbide-forming elements are added, or when the alloying elements added have a particularly strong tendency to form carbides (for example, Ti, Zr, Nb, etc.), heating must be carried out at high temperatures for long periods of time. Cooling conditions also vary depending on the amount and type of alloyed carbide-forming elements, but air cooling is usually sufficient.

なお以上の加熱処理においては、チル化合金層の部分の
みを加熱する局部加熱、例えば高周波誘導加熱や火炎加
熱(バーナ1′J口熱)等を用いても、おるいはまたデ
ィスクロータ全体を7JD熱する炉中加熱を用いても良
い。
In addition, in the above heat treatment, even if local heating that heats only the chilled alloy layer, such as high frequency induction heating or flame heating (burner 1'J mouth heat), the entire disc rotor is heated. Furnace heating for 7 JD may also be used.

以上のように、高密度エネルギを用いた合金化処理によ
り表面層にCr、MO等の炭化物形成元素と鋳鉄とのチ
ル化合金層を形成した後、熱処理を施すことによって、
前述のような組織、硬さを有する合金鋳鉄層を1と動面
に形成することができる。
As described above, by forming a chilled alloy layer of cast iron and carbide-forming elements such as Cr and MO on the surface layer by alloying treatment using high-density energy, and then applying heat treatment,
An alloyed cast iron layer having the structure and hardness as described above can be formed on the moving surface.

なお前)ホの熱処理後は、適宜研削加工、研磨加工等の
薇械加工を行なって最終的にディスクロータ製品に仕上
げれば良い。
After the heat treatment described in (a)) and (e), machining processes such as grinding and polishing may be performed as needed to finally produce a disc rotor product.

実施例 第1図にこの発明の実施例によるディスクロータ1の慨
要を示す。第1・図において2はディスクロータ本体、
3はその摺動面に形成された合金化鋳鉄層である。この
ようなディスクロータを製造した例を次の[第1実施例
]、[第2実施例]、[第3実施例]に示す。
Embodiment FIG. 1 shows the outline of a disc rotor 1 according to an embodiment of the present invention. In the first figure, 2 is the disc rotor body,
3 is an alloyed cast iron layer formed on the sliding surface. Examples of manufacturing such disc rotors are shown in the following [First Example], [Second Example], and [Third Example].

[第1実施例コ まずJIS FC2Ql鉄にブローホール発生を防止す
る目的でCeをo、 oi重量%添加した溶湯を用いて
、砂型鋳造により外径25 Q7g4のディスクロータ
本体を鋳造した。得られたディスクロータ本体の摺動面
に、MOを0.1.媚、甲にプラズマ溶射した。
[First Example] First, a disc rotor main body having an outer diameter of 25 Q7 g4 was cast by sand casting using a molten JIS FC2Ql iron to which o, oi weight percent of Ce was added for the purpose of preventing blowholes. MO was applied to the sliding surface of the obtained disc rotor body in an amount of 0.1. Plasma sprayed on the instep.

次いでMO溶射層の上からパルスTIGアークによる高
密度エネルギを照射し、合金化処理を行なった。このT
IGアークによる合金化処理は、処理部にシールドガス
としてアルゴンガスを151/min流し、ディスロー
タ本体を毎分178回転させつつTIGアークトーチを
6rIvr1/SeOの速度で半径方向に往1閃移動さ
せて行なった。なおTIGアークのベース電流は70A
 、ピーク電流は100Aとした。
Next, high-density energy by pulsed TIG arc was irradiated from above the MO sprayed layer to perform alloying treatment. This T
In the alloying process using the IG arc, argon gas was flowed into the treatment section as a shield gas at 151/min, and the TIG arc torch was moved once in the radial direction at a speed of 6rIvr1/SeO while rotating the disrotor body at 178 revolutions per minute. I did it. The base current of TIG arc is 70A.
, the peak current was 100A.

このように合金化処理を行なった後、ディスクロータ全
体を窒素雰囲気炉中で1000’Cx 5分加熱した後
空冷する熱処理を行なった。その後仕上げカロTを施し
た。
After performing the alloying treatment in this manner, a heat treatment was performed in which the entire disc rotor was heated in a nitrogen atmosphere furnace at 1000'Cx for 5 minutes and then air cooled. Afterwards, a finishing touch was applied.

この第1実施例によって、摺動面に1.3#の深さにわ
たってM O合金化鋳鉄層が形成されたディスクロータ
が得られた。その合金化鋳鉄層の金属組織写真を第2図
に示す。この場合の合金化鋳鉄層の組織は、パーライト
+10%残留セメンタイト十塊状黒鉛となっており、ま
たMo濃度は1.2重量%で、硬さHvは195であっ
た。
According to this first example, a disc rotor was obtained in which an MO alloyed cast iron layer was formed on the sliding surface to a depth of 1.3#. A photograph of the metallographic structure of the alloyed cast iron layer is shown in Fig. 2. The structure of the alloyed cast iron layer in this case was pearlite + 10% residual cementite and decadal graphite, the Mo concentration was 1.2% by weight, and the hardness Hv was 195.

[第2実施例1 前記第1寅WFp、 filにおけるM oの代りにC
rを用い、そのCrをディスクロータ本体の1渇動面に
0 、2 、tn、tn厚で溶射した点以外は、第1芙
用例と同じ方法、同じ条件でディスクロータを製造した
[Second Embodiment 1 C instead of Mo in the first tiger WFp, fil
A disc rotor was manufactured using the same method and under the same conditions as the first example, except that Cr was sprayed onto one drying surface of the disc rotor body in thicknesses of 0, 2, tn, and tn.

この第2実施例によって、摺動面に1.5簡の深さにわ
たってOr合金化鋳鉄層が形成されたディスクロータか
得られた。その合金化鋳鉄層の組織は、パーライト+9
%残留セメンタイト+塊状黒鉛となっており、またCr
濃度は1,9重量%、硬さHvは235でめった。
By this second example, a disc rotor was obtained in which an Or alloyed cast iron layer was formed on the sliding surface to a depth of 1.5 cm. The structure of the alloyed cast iron layer is pearlite +9
% residual cementite + massive graphite, and Cr
The concentration was 1.9% by weight, and the hardness Hv was 235.

[第3実施例] 第1実施例におけるMO代りに丁1を用いた点、および
合金化処理後の熱処理の加熱を1000’CX 30分
とした点以外は第1実施例と同じ方法、条件でディスク
ロータを製造した。
[Third Example] The same method and conditions as in the first example, except that 1 was used instead of MO in the first example, and the heat treatment after the alloying treatment was heated at 1000'CX for 30 minutes. manufactured disc rotors.

この第3実施例によって、摺動面に1.3簡の深さにわ
たってTi合金化鋳鉄層が形成されたディスクロータが
得られた。その合金化鋳鉄13の組織は、パーライト+
15%残留セメンタイトナ塊状黒鉛となっており、また
下i濃度は1.1重量%でめった。
By this third example, a disc rotor was obtained in which a Ti alloyed cast iron layer was formed on the sliding surface to a depth of 1.3 cm. The structure of the alloyed cast iron 13 is pearlite +
The residual cementite toner mass graphite was 15%, and the lower i concentration was 1.1% by weight.

以上の第1寅施例、第2実施例、第3実施例により得ら
れた各ディスクロータ、および比較伺として合金化処理
および熱処理を行なわないJIS FC20鋳鉄製のデ
ィスクロータについて、耐久試験(摩耗試験)、耐錆性
評価試験、および摩擦係数測定試験(効力試験)を行な
った。これらの各試験の条件および結果を以下に示す。
Endurance tests (wear and tear) were conducted on the disc rotors obtained in the first, second and third examples above, as well as a disc rotor made of JIS FC20 cast iron that was not subjected to alloying treatment or heat treatment. test), rust resistance evaluation test, and friction coefficient measurement test (efficacy test). The conditions and results of each of these tests are shown below.

[耐久試験] 各ディスクロータを用いて減速度0.3Gにて50Km
/hrからOKm/hrに減速・制動する試験を、ブレ
ーキ温度50’Cにて1000回繰返した。そして各デ
ィスクロータ摺動面の摩耗量を調べたところ、第3図に
示す結果が1qられた。第3図から、この発明の各実施
例によるディスクロータが、無処理の比較材ディスクロ
ータよりも洛段に耐摩耗性か優れていることか判る。
[Durability test] 50km at deceleration of 0.3G using each disc rotor
The test of decelerating and braking from /hr to OKm/hr was repeated 1000 times at a brake temperature of 50'C. When the amount of wear on the sliding surface of each disc rotor was investigated, the results shown in FIG. 3 were 1q. From FIG. 3, it can be seen that the disc rotors according to the embodiments of the present invention have significantly better wear resistance than the untreated comparative disc rotors.

[耐錆性評価試験] 各ディスクロータに対し、5%t= 73< ’fi霧
試験を50°C×15時間行ない、摺動面の表面8び率
を測定した。その結果第4図に示す結果が得られた。第
4図から、この発明の実施例によるディスクロータは、
いずれも無処理の比較材ディスクロータと比較して耐錆
性が贋れており、特にCrを合金化した第2実施例のデ
ィスクロータの耐錆性か著しく優れていることが判る。
[Rust Resistance Evaluation Test] A 5% t=73<'fi fog test was conducted for each disc rotor at 50°C for 15 hours, and the surface 8 ratio of the sliding surface was measured. As a result, the results shown in FIG. 4 were obtained. From FIG. 4, the disc rotor according to the embodiment of the present invention is
It can be seen that all of the disc rotors have poor rust resistance compared to the untreated comparative disc rotor, and in particular, the disc rotor of the second example alloyed with Cr has significantly superior rust resistance.

[摩擦係数測定試験(効力試験)] 各ディスクロータの相手材としてセラミック系ブレーキ
パッドを用い、前述の耐久試験終了後、速度1100N
/hrから減速度0.3Gで制動覆る試験を行ない、@
歴係数を調べた。その結果、この発明の各実施例による
ディスクロータ摺動面の摩毘係数はいずれもμ= OJ
5程度で市って、熱処理の比較材ディスクロータの摩擦
係数と;よぼ問等でおり、したがって合金化による効力
の低下も将にないことが判明した。
[Friction coefficient measurement test (effectiveness test)] Ceramic brake pads were used as the mating material for each disc rotor, and after the aforementioned durability test, the speed was 1100N.
/hr to perform a braking test with a deceleration of 0.3G, @
The history coefficient was investigated. As a result, the friction coefficient of the disc rotor sliding surface according to each embodiment of the present invention is μ= OJ
It was found that the coefficient of friction was about 5, which was comparable to that of the heat-treated comparative disk rotor, and therefore, it was found that there was no decrease in effectiveness due to alloying.

発明の効果 この発明の鋳鉄製ディスクロータ(ま、1占動面の耐摩
耗1生か曖れると同時に、♀涼熱の高温によるセメンタ
イトの分解に起因する耐摩耗性の低下が防止できて耐熱
性か優れてあり、しかも相手パッドに対する攻撃性も特
に大きくなく、かつ加工性が良好でまた欠けも防止され
、ざらには耐錆性も良好であって、ディスクブレーキ用
のディスクロータとして恒めて優れた性能を有するもの
でめる。
Effects of the Invention The cast iron disc rotor of this invention (well, 1) wear resistance of the operating surface 1. At the same time, it is possible to prevent a decrease in wear resistance caused by the decomposition of cementite due to high temperatures in cool heat, and it has good heat resistance. Moreover, it is not particularly aggressive against the opponent pad, has good workability, prevents chipping, and has good rust resistance, making it a long-established disc rotor for disc brakes. Use products with excellent performance.

またこの発明の鋳鉄製ディスクロータは、不休部分は普
通鋳鉄などの鋳造性、nロエ性に優れた鋳鉄を用いるこ
とができるため、鋳造性や加工性を損わずかつコスト的
にも特に不利とはならない。そしてまたこの発明のディ
スクロータ製造方法によれば、上述のように優れた性能
を有するディスクロータを実際的に提供することができ
る。
In addition, in the cast iron disc rotor of the present invention, cast iron with excellent castability and low-emission properties such as ordinary cast iron can be used for the non-operating parts, so it is particularly disadvantageous in terms of cost as well as impairing castability and workability. Must not be. Furthermore, according to the disc rotor manufacturing method of the present invention, a disc rotor having excellent performance as described above can be practically provided.

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

第1図はこの発明の実施例によるディスクロータを示す
略解的な断面図、第2図は第1実施例により得られたデ
ィスクロータの合金化鋳鉄層の金属断面組織写真(40
0倍)、第3図は各実施例によるディスクロータおよび
比較材ディスクロータの耐久試験結果(摺動面摩耗M)
を示すグラフ、第4図は各実施例によるディスクロータ
および比較材ディスクロータの耐錆性評価試験結果(表
面錆率)を示すグラフて市る。 1・・・ディスクロータ、 2・・・ディスクロータ本
体、3・・・合金化鋳鉄層。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a disc rotor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a photograph (40
Figure 3 shows the durability test results (sliding surface wear M) of the disc rotor according to each example and the comparative disc rotor.
FIG. 4 is a graph showing the rust resistance evaluation test results (surface rust rate) of the disc rotors according to each example and the comparative disc rotor. 1... Disc rotor, 2... Disc rotor body, 3... Alloyed cast iron layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)本体が鋳鉄からなり、かつ摺動面に、Feよりも
炭化物形成傾向が高い金属元素の1種または2種以上が
合計で0.1〜10重量%含有された合金化鋳鉄層が0
.2mm以上の深さにわたって形成されており、しかも
その合金化鋳鉄層は、基地をパーライトもしくはパーラ
イト主体とするとともに2〜15%の残留セメンタイト
が存在しかつ塊状黒鉛が晶出した組織からなる硬さHv
250〜400の層とされていることを特徴とするディ
スクロータ。
(1) The main body is made of cast iron, and the sliding surface has an alloyed cast iron layer containing a total of 0.1 to 10% by weight of one or more metal elements that have a higher tendency to form carbides than Fe. 0
.. It is formed over a depth of 2 mm or more, and the alloyed cast iron layer has a hardness that consists of pearlite or pearlite-based base, 2 to 15% residual cementite, and crystallized massive graphite. Hv
A disc rotor characterized by having 250 to 400 layers.
(2)鋳鉄を原料としてディスクロータ本体を鋳造した
後、そのディスクロータ本体の摺動面となるべき部位の
表面に、Feよりも炭化物形成傾向が高い金属元素の1
種または2種以上もしくはそれらの合金またはそれらの
1種または2種以上と鉄との合金を配置し、その上から
高密度エネルギを照射して急速溶融−急速再凝固させる
ことにより、前記金属元素の1種または2種以上の合計
濃度が0.2〜10重量%となるように前記金属元素が
鋳鉄に合金化されかつチル化された合金層を形成し、次
いでそのチル化合金層をA_1変態点以上固相線温度未
満の温度域に加熱した後冷却する熱処理を施して、基地
をパーライトもしくはパーライト主体とするとともに2
〜15%の残留セメンタイトが存在しかつ塊状黒鉛が晶
出した組織からなる硬さHv250〜400の合金化鋳
鉄層を0.2mm以上の深さにわたって形成することを
特徴とするディスクロータおよびその製造方法。
(2) After casting a disc rotor body using cast iron as a raw material, a metal element with a higher tendency to form carbides than Fe is added to the surface of the portion of the disc rotor body that is to become the sliding surface.
A seed, two or more species, an alloy thereof, or an alloy of one or two or more thereof and iron is placed, and high-density energy is irradiated from above to cause rapid melting and rapid resolidification of the metal element. The metal elements are alloyed with cast iron so that the total concentration of one or more of them is 0.2 to 10% by weight to form a chilled alloy layer, and then the chilled alloy layer is A_1. Heat treatment is performed by heating to a temperature range above the transformation point and below the solidus temperature, and then cooling to make the base pearlite or mainly pearlite.
A disc rotor characterized by forming an alloyed cast iron layer having a hardness of 250 to 400 Hv and having a structure in which ~15% residual cementite exists and crystallized massive graphite is formed over a depth of 0.2 mm or more, and its production. Method.
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