JPH09111393A - ディスクブレーキ用ロータ材 - Google Patents

ディスクブレーキ用ロータ材

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JPH09111393A
JPH09111393A JP27284395A JP27284395A JPH09111393A JP H09111393 A JPH09111393 A JP H09111393A JP 27284395 A JP27284395 A JP 27284395A JP 27284395 A JP27284395 A JP 27284395A JP H09111393 A JPH09111393 A JP H09111393A
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JP
Japan
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rotor material
disc brake
less
cast iron
graphite
Prior art date
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JP27284395A
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English (en)
Inventor
Kensuke Tejima
健介 手島
Katsuhiko Kojo
勝彦 古城
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱亀裂性と耐摩耗性が要求されるトラック
のディスクブレーキ用ロータ材を提供する。 【解決手段】 重量比で、C3.60〜4.20%、S
i2.05〜2.70%、Mn0.15〜0.5%、P
0.050%以下、S0.030%以下、Cr0.2〜
1.0%、Cu0.75〜1.5%、Mg0.016〜
0.025%を含み、残部Feおよび不可避的不純物の
コンパクト・バーミキュラ黒鉛鋳鉄から成るディスクブ
レーキ用ロータ材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車のディスクブ
レーキ用ロータ材に関するもので、とくにトラック用に
最適なディスクブレーキ用ロータ材に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】自動車の乗用車のディスクブレーキ用ロ
ータ材としては、片状黒鉛鋳鉄であるJISのFC25
0材が用いられているが、トラックのディスクブレーキ
用ロータ材としては、より高い耐熱亀裂性や耐摩耗性が
必要となり、トラック用としての鋳鉄製のディスクブレ
ーキ用ロータ材の実用化は行われていない。
【0003】ディスクブレーキ用ロータ材の耐熱亀裂性
や耐摩耗性の向上を狙ったものとして、特開平2ー13
8438号公報には、高C、低Siの片状黒鉛鋳鉄にM
o、Ti、V、Ce、Cu、Cr等を含有したものが開
示されている。また、特公平5ー73817号公報に
は、自動車用としてのCV(コンパクト・バーミキュ
ラ)黒鉛鋳鉄製のブレーキドラム材が開示されている。
更に、特公平6ー17700号には、高速の鉄道車両用
としてフェライト率を60〜70%と高くし、熱拡散性
を良くし、球状黒鉛とCV黒鉛の混在組織としたコンパ
クト・バーミキュラ鋳鉄製のブレーキディスク材が開示
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トラッ
クのディスクブレーキ用ロータは乗用車に比してロータ
材の表面温度が高くなる等の苛酷な条件で使用されるた
め、FC250材では強度や伸びが不足し耐熱亀裂性に
ついては不十分であった。上記特開平2ー138438
号公報に開示されるロータ材では、特性向上を狙って各
種元素が含有されているが、片状黒鉛を分散した基地組
織の鋳鉄材であり、トラック用としては強度や伸びがま
だ不十分である。また、特公平5ー73817号公報や
特公平6ー17700号公報では、自動車や鉄道車両用
のコンパクト・バーミキュラ黒鉛鋳鉄製ブレーキ材が開
示されているが、トラックのディスクブレーキ用ロータ
材としては適正な組成と成分範囲になっておらず性能と
しては不十分であった。
【0005】本発明は、上記課題を解決し、厳しい耐熱
亀裂性と耐摩耗性が要求されるトラックのディスクブレ
ーキ用ロータ材を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決するために種々検討し、片状黒鉛鋳鉄と球状黒鉛
鋳鉄のそれぞれが持つ特性に注目し、コンパクト・バー
ミキュラ鋳鉄についてトラックのディスクブレーキ用ロ
ータ材の性能に適する適正な組成と成分範囲を究明し本
発明に想到した。
【0007】即ち、上記目的を達成するための本第1の
発明のディスクブレーキ用ロータ材は、重量比で、C
3.60〜4.20%、Si2.05〜2.70%、M
n0.15〜0.5%、P0.050%以下、S0.0
30%以下、Cr0.2〜1.0%、Cu0.75〜
1.5%、Mg0.016〜0.025%を含み、残部
Feおよび不可避的不純物のコンパクト・バーミキュラ
黒鉛鋳鉄から成ることを特徴としている。
【0008】次に、本第2の発明のディスクブレーキ用
ロータ材は、重量比で、C3.60〜4.20%、Si
2.05〜2.70%、Mn0.15〜0.5%、P
0.050%以下、S0.030%以下、Cr0.2〜
1.0%、Ti0.05〜0.30%、Cu0.75〜
1.5%、Mg0.016〜0.025%を含み、残部
Feおよび不可避的不純物のコンパクト・バーミキュラ
黒鉛鋳鉄から成ることを特徴とする。
【0009】更に、本第3の発明のディスクブレーキ用
ロータ材は、より好ましい成分範囲として、C3.75
〜4.10%、Si2.15〜2.50%、Mn0.2
〜0.4%、Cr0.40〜0.80%であることを特
徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明のディスクブレーキ
用ロータ材の組成と各成分範囲の限定理由について述べ
る。
【0011】(1)C(炭素):3.60〜4.20
%、好ましくは、C:3.75〜4.10% Cは鋳鉄の熱伝導率を向上させる成分であり、望ましい
黒鉛を晶出させるため、少なくとも3.60%以上の含
有が必要である。しかし、4.20%を越えて含有する
と、粗大な黒鉛が晶出し強度低下し、耐熱亀裂性が損な
われる。従って、Cは3.60〜4.20%とし、好ま
しくは、潤滑性の向上を考慮し3.75〜4.10%と
する。
【0012】(2)Si(珪素):2.05〜2.70
%、好ましくは、2.15〜2.50% Siは片状黒鉛を晶出させ、良好な耐摩耗性を得るた
め、少なくとも2.05%以上の含有が必要である。し
かし、2.70%を越えて含有すると、鋳鉄の基地組織
中に固溶し、熱伝導率を低下させる。従って、Siは
2.05〜2.70%とし、好ましくは、チル組織を生
成させないためにも2.15〜2.50%とする。
【0013】(3)Mn(マンガン):0.15〜0.
5%、好ましくは、0.2〜0.4% Mnはパーライト形成元素であると同時にチル化促進元
素であり、0.5%を越えるとチルが発生しやすくな
る。またオーステナイト変態温度が低下するため望まし
くない。またMnを0.15%以下にするためには原材
料を選択する必要がありコスト高となる。Crもチル化
促進元素であり、MnとCrとが共存する条件下ではM
nは0.4%以下とするのが好ましい。
【0014】(4)P(リン):0.050%以下 Pは多量に含有すると脆くなるので、0.050%以下
とする。
【0015】(5)S(硫黄):0.030%以下 Sは多量に含有すると黒鉛の球状化が阻害され強度が低
下するので、0.030%以下とする。
【0016】(6)Cr(クロム):0.2〜1.0
%、好ましくは、0.40〜0.80% Crは基地のフェライト化を抑制し、熱膨張を抑えるこ
とにより耐熱亀裂性を向上させる成分であり、少なくと
も0.2%以上の含有が必要である。しかし、1.0%
を越えて含有すると、熱伝導率が低下したり、チル組織
が発生する。従って、Crは0.2〜1.0%とし、好
ましくは、0.40〜0.80%とする。
【0017】(7)Ti(チタン):0.05〜0.3
0% Tiは含有されると炭化物粒子を形成し耐摩耗性を向上
させ、パッドの目詰まりを防止する成分であり、少なく
とも0.05%以上の含有が必要である。しかし、0.
30%を越えて含有すると黒鉛が微細化し、耐摩耗性の
効果が薄れる。従って、Tiは0.05〜0.30%と
する。
【0018】(8)Cu(銅):0.75〜1.5% Cuはパーライト形成元素であり、0.75%以下では
十分なパーライト量を確保できない。また、1.5%を
越えると、靱性、特に伸びが低下する。
【0019】(9)Mg(マグネシウム):0.010
〜0.030% Mgは黒鉛の形状に影響を与える成分であり、コンパク
ト・バーミキュラ鋳鉄の望ましい基地組織とするため
に、少なくとも0.016%以上の含有が必要である。
しかし、0.025%を越えて含有すると、球状黒鉛が
多くなり潤滑性が低下する。従って、Mgは0.016
〜0.025%とする。
【実施例】以下、本実施例を説明する。本実施例に用い
たディスクブレーキ用ロータ材の組成を比較のロータ材
の組成と共に、その最終化学成分(ただし、残部Feお
よび不可避的不純物を除く)を表1に示し、その鋳放し
材の引張強さと伸びの値を表2に示す。また、No.
2、6、9の金属ミクロ組織を示す金属顕微鏡写真(1
00倍)を、それぞれ図1、図2および図3に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】 硬さ 引張強さ 伸び (Hv) (N/mm2) (%) 実施例No.1 255 490 4.0 実施例 2 287 675 2.3 実施例 3 262 690 3.9 実施例 4 243 603 3.1 実施例 5 309 556 2.6 比較例 6 224 198 0.9 比較例 7 267 376 0.7 比較例 8 305 129 1.8 比較例 9 251 885 6.6
【0022】表2から明らかなように、本発明による実
施例No.1〜5は、比較例No.6〜9と比較して、
引張強さと伸びが大幅に向上しており、耐熱亀裂性が改
善されていることがわかる。実施例No.1〜5の硬さ
は、それぞれ荷重1Kgのビッカース硬さHvで243
〜309であり、耐摩耗性が高い。
【0023】上記実施例No.2と比較例No.6につ
いて、加熱冷却を繰り返したときの組織の変化(成長
性)を調べるため、常温より900℃まで30秒で昇温
し、10秒保持後500℃まで400秒で冷却する加熱
冷却を10サイクル行った。その結果、本発明による実
施例No.2の膨張率が+0.05%であるのに対し、
比較例No.6は+0.50%でありフェライト量が増
加し、硬さが試験前のHv224からHv196に軟化
し、図4に示すようにフェライトが生じており、トラッ
クのディスクブレーキ用ロータ材としては性能が不十分
である。一方、実施例No.2は図5に示されるようにフ
ェライトは生じず軟化も見られないことからトラックの
ディスクブレーキ用ロータとして十分な性能を有してい
る。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明のディスクブレーキ
用ロータ材は、適正な組成と成分範囲が規定されたコン
パクト・バーミキュラ黒鉛鋳鉄から成るものであり、耐
熱亀裂性と耐摩耗性に優れたものであり、トラックのデ
ィスクブレーキ用ロータ材として有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例No.2の金属ミクロ組織を示す金属顕
微鏡写真(100倍)である。
【図2】比較例No.6の金属ミクロ組織を示す金属顕
微鏡写真(100倍)である。
【図3】比較例No.9の金属ミクロ組織を示す金属顕
微鏡写真(100倍)である。
【図4】比較例No.6の加熱冷却繰り返し後の金属ミ
クロ組織を示す金属顕微鏡写真(400倍)である。
【図5】 比較例No.2の加熱冷却繰り返し後の金属ミ
クロ組織を示す金属顕微鏡写真(×400倍)である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で、C3.60〜4.20%、S
    i2.05〜2.70%、Mn0.15〜0.5%、P
    0.050%以下、S0.030%以下、Cr0.2〜
    1.0%、Cu0.75〜1.5%、Mg0.016〜
    0.025%を含み、残部Feおよび不可避的不純物の
    コンパクト・バーミキュラ黒鉛鋳鉄から成ることを特徴
    とするディスクブレーキ用ロータ材。
  2. 【請求項2】 重量比で、C3.60〜4.20%、S
    i2.05〜2.70%、Mn0.15〜0.5%、P
    0.050%以下、S0.030%以下、Cr0.2〜
    1.0%、Ti0.05〜0.30%、Cu0.75〜
    1.5%、Mg0.016〜0.025%を含み、残部
    Feおよび不可避的不純物のコンパクト・バーミキュラ
    黒鉛鋳鉄から成ることを特徴とするディスクブレーキ用
    ロータ材。
  3. 【請求項3】 重量比で、C3.75〜4.10%、S
    i2.15〜2.50%、Mn0.2〜0.4%、Cr
    0.40〜0.80%である請求項1または2に記載の
    ディスクブレーキ用ロータ材。
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