JPH101736A - ディスクブレーキ用ロータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型トラックに適用できる高特性低コストの
ディスクブレーキ用ロータ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明においては熱伝導率、減衰率を向
上させると共にヤング率を低下させて、耐熱亀裂性を向
上する観点から、Ｃ含有量を３．７％以上とするため、
ＭｎとＣｒとの含有量の総和αを重量比で０．５％≦α
≦１．５％に管理することによりディスクブレーキ用ロ
ータの鋳造工程におけるチル化を防止しつつ、強度レベ
ルを確保することができ、０．５％未満の範囲でＭｎが
含まれる原材料のＭｎ量に応じて、ＭｎとＣｒとの含有
量の総和αを決定する観点からＣｒ量を決定するように
することにより、鋳造工程におけるチル化を防止するた
めの管理を簡易にし、全体として製造コストを低減する
ことができる。

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
レーキ用ロータ及びその製造方法に関し、特に大型トラ
ック用に最適なディスクブレーキ用ロータ及びその製造
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ディスクブレーキは、車輪と一体になっ
て回転するロータの両面に摩擦材を押し付けて制動力を
発生させる要素であり、押し付ける圧力に対して直線的
に制動力が増加するため安定した制動が得られる。一般
に、乗用車用のディスクブレーキ用ロータとしては、
（ＪＩＳ）ＦＣ２００、ＦＣ２５０の片状黒鉛からなる
普通鋳鉄が主として用いられている。近年、乗用車が高
性能、高出力になるに従い、ディスクブレーキ用ロータ
についても耐熱亀裂性、耐摩耗性、耐食性などの特性の
向上が要求されてきている。 【０００３】例えば特公昭６１−１７９００号公報に
は、重量比率で、炭素当量（ＣＥ値）：３．８〜４．５
％の範囲で、Ｃ：２．８〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜
３．０％、Ｍｎ：０．３〜１．２％、Ｐ：０．２０％以
下、Ｓ：０．０６〜０．２５％、Ｃｕ：０．１５〜３．
５％、Ｃｒ：０．０５〜０．５％、Ｎｉ：０．０５〜
０．５％、残部Ｆｅおよび不可避不純物の組成からな
り、各種腐食環境下における錆層の成長を遅らせ、また
錆層の酸化増量を抑制し、さらに錆層の層状剥離抵抗性
を向上することで、例えばディスクブレーキ等の構成材
料として有効であるとする耐食性鋳鉄の開示がある。 【０００４】また、特公平８−３２９４４号公報には、
重量比率で、Ｃ：３．５〜３．７％、Ｓｉ：１．４０〜
１．７２％、Ｍｎ：０．５〜０．８％、Ｍｏ：０．４〜
１．２％、Ｔｉ：０．０５〜０．１０％、Ｖ：０．０２
〜０．３５％、Ｃｅ：０．０１〜０．０５％、Ｃｕ：
０．２０〜２．０％、Ｃｒ：０．０５〜１．０％を含
み、残部Ｆｅおよび不可避不純物の組成を有する片状黒
鉛鋳鉄からなり、耐熱亀裂性、制動性、耐摩耗性および
強度に優れるというディスクブレーキ用ロータの開示が
ある。 【０００５】更に、特開平７−２１６４９５号公報に
は、Ｃ：３．５０〜３．９０％、Ｓｉ：１．６０〜２．
５０％、Ｍｎ：０．７０〜１．１０％、Ｐ：０．０５％
未満、Ｓ：０．０６〜０．１２％、Ｃｕ：０．６〜１．
１０％、Ｃｒ：０．４０〜０．８０％、Ｍｏ：０．２０
〜０．５０％、残部Ｆｅおよび不可避不純物、ＣＥ値を
４．１〜４．７５として、凝固速度を制御することによ
り、取付部をＡ型黒鉛、Ｄ型黒鉛および粒状黒鉛のうち
の一種または組み合わせ、摺動部を長いＡ型黒鉛とＣ型
黒鉛の混合組織として、耐熱亀裂性、室温強度、熱伝導
率に優れるという自動車用のディスクブレーキ用ロータ
の開示がある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】現在、最大積載量が４
０００ｋｇを超える大型トラックなどは、大きな制動力
を要するので、車輪とともに回転するドラムブレーキ
に、ブレーキシューに貼り付けた摩擦材を押し付けて、
ドラムの回転を摩擦力で止める方式が一般に採用されて
いる。 【０００７】しかし近年、大型トラックにおいても軽量
化の要求に応えるための対策としてディスクブレーキの
採用が検討されている。大型トラックにディスクブレー
キを採用する場合には、乗用車に比較してディスクブレ
ーキ用ロータの表面温度が高くなる等の苛酷な条件で使
用されこととなるため、高い耐熱亀裂性と耐摩耗性が必
要となる。この耐熱亀裂性と耐摩耗性等の特性を向上す
るべく、鋳造過程及びその後の熱処理過程等の製造工程
を高度に管理しかつ複雑な手法をとることは、真に適切
な技術的な解決とはならない。 【０００８】本発明は以上の従来技術における課題に鑑
みてなされたものであって、製造工程における熱処理等
の工程を特に複雑にすることなく、低コストに耐熱亀裂
性、耐摩耗性等の特性を向上し、さらに鋳造工程におけ
るチル化を防止するための管理を簡易にし、製造コスト
を低減し、しかも高価な諸原料の使用量を節約すること
ができ、特には大型トラックに適用できるディスクブレ
ーキ用ロータ及びその製造方法、すなわち高特性低コス
トのディスクブレーキ用ロータ及びその製造方法を提供
することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、ブレーキ
が繰り返し使用される際の耐摩耗性を備え、また求めら
れる減衰能を有するディスクブレーキ用ロータを比較的
安価に製造するためには、片状黒鉛鋳鉄が有利であると
の知見を得ている。 【００１０】さらに本発明者等は、かかる片状黒鉛鋳鉄
が持つ特性に注目して種々研究し、以下の知見を得、か
かる知見に基づき本発明に想到した。すなわち、ディス
クブレーキ用ロータの耐熱亀裂性を向上するためには熱
伝導性を向上すると共にヤング率を低くする必要があ
り、そのためには含有炭素量を多くする必要がある。し
かし、含有炭素量を多くしたときには強度低下が生じる
という問題がある。そこでこの強度低下を低減すると共
に成長性の増大を抑制するためにＣｒを添加する。しか
しながらＣｒの添加量を増すと鋳造時にチル（共晶セメ
ンタイト）を生成し、機械加工性が劣化する。この鋳造
工程におけるチル化を防止するための管理を簡易にし、
製造コストを低減して特には大型トラックのディスクブ
レーキ用ロータを低コストに製造するには、Ｃｒの含有
量、さらにはＭｎとＣｒの含有量を総合的に管理する必
要がある。 【００１１】前記課題を解決するため、請求項１に記載
のディスクブレーキ用ロータは、重量比でＭｎ含有量が
０．５％未満であり、０．５％を超え１．５％以下のＣ
ｒを含む片状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とする。 【００１２】前記課題を解決するため、請求項２に記載
のディスクブレーキ用ロータは、ＭｎとＣｒとの含有量
の総和αが重量比で０．５％≦α≦１．５％に管理され
てなる片状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とする。 【００１３】前記課題を解決するため、請求項３に記載
のディスクブレーキ用ロータは、重量比で、Ｃ：３．７
〜４．２％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％
未満、Ｃｒ：０．５％を超え１．５％以下、Ｃｕ：２．
０％以下を含む片状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とす
る。 【００１４】前記課題を解決するため、請求項４に記載
のディスクブレーキ用ロータは、重量比で、Ｃ：３．８
〜４．１％、Ｓｉ：２．０〜２．７％、Ｍｎ：０．２〜
０．４％、Ｃｒ：０．５５〜１．０％、Ｃｕ：０．５〜
１．５％である片状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とす
る。 【００１５】前記課題を解決するため、請求項５に記載
のディスクブレーキ用ロータは、請求項１〜請求項４の
何れか一に記載のディスクブレーキ用ロータにおいて、
重量比で、０．５％を超え３．０％以下のＮｉを含むこ
とを特徴とする。 【００１６】前記課題を解決するため、請求項６に記載
のディスクブレーキ用ロータは、請求項１〜請求項４の
何れか一に記載のディスクブレーキ用ロータにおいて、
重量比で、０．５％を超え２．０％以下のＮｉを含むこ
とを特徴とする。 【００１７】前記課題を解決するため、請求項８に記載
のディスクブレーキ用ロータは、請求項１〜請求項７の
何れか一に記載のディスクブレーキ用ロータにおいて、
大型トラック用であることを特徴とする。 【００１９】前記課題を解決するため、請求項９に記載
のディスクブレーキ用ロータの製造方法は、片状黒鉛鋳
鉄からなるディスクブレーキ用ロータの製造方法におい
て、原材料のＭｎ量に応じてＣｒ量を管理し、ＭｎとＣ
ｒとの含有量の総和αが、０．５％≦α≦１．５％（重
量比）となるように管理することを特徴とする。 【００２０】前記課題を解決するため、請求項１０に記
載のディスクブレーキ用ロータの製造方法は、請求項９
に記載のディスクブレーキ用ロータの製造方法におい
て、ディスクブレーキ用ロータが大型トラック用ディス
クブレーキ用ロータであることを特徴とする。 【００２１】以下、本発明のディスクブレーキ用ロータ
の組成と各成分範囲の限定理由につき説明する。 【００２２】（１）Ｃ（炭素）：３．７〜４．２％、好
ましくはＣ：３．７５〜４．１％ Ｃは、鋳鉄の熱伝導率、減衰率を向上させると共にヤン
グ率を低下させる有効成分であり、耐熱亀裂性を向上
し、望ましい黒鉛を析出させるため、少なくとも３．７
％以上の含有が必要である。一方、４．２％を越えて含
有すると、溶湯の流動性が低下して鋳造性を悪くすると
ともに、粗大な黒鉛が晶出し、強度が低下する。従っ
て、Ｃ：３．７〜４．２％とする。好ましくは、Ｃ：
３．８〜４．１％とする。 【００２３】（２）Ｓｉ（珪素）：１．５〜３．０％、
好ましくは、Ｓｉ：２．０〜２．７％、 Ｓｉは、良好な片状黒鉛を析出させ、製造工程を複雑化
することなく安価に製造して、良好な耐摩耗性を実現す
るために、少なくとも１．５％以上含有させるのが良
い。一方、Ｓｉを３．０％を越えて含有させると、過剰
なＳｉが鋳鉄の基地組織中に固溶して、何等特性の向上
には寄与しない。従って、Ｓｉ：１．５〜３．０％とす
る。好ましくは、Ｓｉ：２．０〜２．７％、より好まし
くは、Ｓｉ：２．１〜２．５％である。 【００２４】（３）Ｍｎ（マンガン）：０．５％未満、
好ましくは、０．２〜０．４％ Ｍｎは、一般に知られているように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る。Ｍｎが０．５％
以上では鋳造工程におけるチル化を防止するための管理
が複雑となり、製造コストが上昇すると共にオーステナ
イト変態温度が低下するため望ましくない。Ｍｎの含有
量を０．２％未満にするためには、一般にそのための原
材料管理若しくは原料処理が必要となり、そのために製
造コストが上昇する。しかし、Ｍｎの含有量を０．２％
以上とする場合には用いることのできる原材料の範囲が
極めて広くなり、またその程度であれば鋳造工程におけ
るチル化を防止するための管理が複雑になるという問題
も生じない。かかる観点から好ましくは、Ｍｎ：０．２
〜０．４％とする。 【００２５】（４）Ｃｒ（クロム）：０．５％を超え
１．５％以下、好ましくは、Ｃｒ：０．５５〜１．０
％、最も好ましくはＣｒ：０．７５〜１．０％ Ｃｒは、ディスクブレーキ用ロータが作動して加熱され
たときの基地組織のフェライト化を抑制し、フェライト
化による熱膨張変形を抑える。また、硬度を高くする成
分であり、０．５％を超えて含有させることにより、製
造工程における熱処理等の工程を特に複雑にすることな
く、低コストに硬度を向上することができる。一方、Ｃ
ｒを１．５％を越えて含有させると、鋳造工程における
チル化を防止するための管理が複雑となり、製造コスト
が上昇する。従って、Ｃｒ：０．５％を超え１．５％以
下とする。好ましくは、Ｃｒ：０．５５〜１．０％、さ
らに好ましくは０．７５〜１．０％とする。 【００２６】（５）ＭｎとＣｒとの含有量の総和α：
０．５％以上、１．５％以下 Ｃｒは、前述したようにディスクブレーキ用ロータが作
動して加熱されたときの基地組織のフェライト化を抑制
し、フェライト化による熱膨張変形を抑えることにより
耐熱亀裂性を向上させ、また、硬度を高くするという積
極的機能を有する反面、限度を越えて含有させた場合に
は、鋳造工程におけるチル化を防止するための管理が複
雑となり、製造コストが上昇するという消極的機能を有
する。同時にＭｎも限度を超えて含有された場合には、
鋳造工程におけるチル化を防止するための管理が複雑と
なり、製造コストが上昇する。 【００２７】したがって、Ｃｒ若しくはＭｎ夫々の含有
量を個別に検討することによってはディスクブレーキ用
ロータの鋳造工程におけるチル化を防止するための管理
を簡易にし、製造コストの上昇を抑制することはでき
ず、Ｃｒ及びＭｎの含有量を総合的に検討しなければな
らない。特に本発明においては熱伝導率、減衰率を向上
させると共にヤング率を低下させて、耐熱亀裂性を向上
する観点から、Ｃ含有量を３．７％以上とするため、高
炭素化による強度低下が生じる。そこで本発明において
は、Ｃｒ及びＭｎの含有量を総合的に検討した結果とし
て、ＭｎとＣｒとの含有量の総和αを重量比で０．５％
≦α≦１．５％に管理することとした。その様にするこ
とによりディスクブレーキ用ロータの鋳造工程における
チル化を防止しつつ、強度レベルを確保することができ
る。 【００２８】特に、ディスクブレーキ用ロータの原材料
に含まれるＭｎの含有量は必ずしも一定せず、これを
０．２％未満にするためには、一般にそのための原材料
管理若しくは原料処理が必要となり、そのために製造コ
ストが上昇する。しかし、Ｍｎの含有量を単に０．５％
未満に管理することは困難ではなく、その様に管理する
場合には用いることのできる原材料の範囲が極めて広く
なる。したがって、０．５％未満の範囲でＭｎが含まれ
る原材料のＭｎ量に応じて、ＭｎとＣｒとの含有量の総
和αを決定する観点からＣｒ量を決定するようにするこ
とにより、鋳造工程におけるチル化を防止するための管
理を簡易にし、全体として製造コストを低減することが
できる。 【００２９】（６）Ｃｕ（銅）：２．０％以下、好まし
くは、Ｃｕ：０．５〜１．５％ Ｃｕは、Ｃｒ、Ｍｎと同様に鋳鉄の基地組織におけるパ
ーライト安定化元素であり、ディスクブレーキ用ロータ
としての必要な強度を、製造工程における熱処理等のプ
ロセスを複雑化することなく低コストに達成するため
に、２．０％以下含有させる。一方、２．０％を越える
と、靱性、特に伸びの低下を防ぐための製造工程におけ
る熱処理等のプロセスが複雑化し高コスト化する。従っ
て、２．０％以下とする。好ましくは、０．５〜１．５
％とする。 【００３０】（７）Ｎｉ（ニッケル）：０．５％を超え
３．０％以下、好ましくは、Ｎｉ：０．５％を超え２．
０％以下 Ｎｉはパーライト基地のフェライト中に固溶して基地を
強化する。したがって、基地を強化するための熱処理等
の製造工程を簡易にし、製造コストを低減する為に必要
に応じてＮｉを含有させる。特に本発明においては熱伝
導率、減衰率を向上させると共にヤング率を低下させ
て、耐熱亀裂性を向上する観点から、Ｃ含有量を３．７
％以上としており、高炭素化による強度の低下を補完し
て、強度向上のための工程管理を簡易にして、製造コス
トを低減することが重要な課題となる。Ｎｉの含有量が
０．５％未満では基地を強化するための熱処理等の製造
工程が複雑化し、一方、３．０％を越えて含有させても
基地を強化するための熱処理等の製造工程をより簡易化
する効果は飽和して、Ｎｉそれ自体が高価なものである
から、かえって高価格となり不利益である。従って、Ｎ
ｉ：０．５を超え３．０％以下とする。好ましくは、Ｎ
ｉ：０．５％を超え２．０％以下とする。 【００３１】（８）Ｐ（リン）：０．０５％以下 Ｐは多量に含有するとリン共晶組織（ステダイト）を生
じ、機械加工性が低下する。このため、Ｐ：０．０５％
以下とする。 【００３２】（９）Ｓ（硫黄）：０．０８〜０．１２％ Ｓは、強度を確保するための熱処理等の製造工程を簡易
にするうえで少なくとも０．０８％以上含有させること
が望ましい。特に本発明においては熱伝導率、減衰率を
向上させると共にヤング率を低下させて、耐熱亀裂性を
向上する観点から、Ｃ含有量を３．７％以上としてお
り、高炭素化による強度の低下を補完して、強度向上の
ための工程管理を簡易にして、製造コストを低減するこ
とが重要な課題となる。しかし、Ｓを０．１２％を越え
て含有させると強度確保のための熱処理等の製造工程が
逆に複雑化し、製造コストが高くなる。従って、Ｓ：
０．０８〜０．１２％とする。 【００３２】 【発明の実施の形態】実施例１ 表１に示す組成（ただし、不可避的不純物は省略する）
のディスクブレーキ用ロータを鋳造した。 【００３３】 【表１】 【００３４】 【表２】【００３５】得られた鋳造材の鋳放し試験片について引
張強さ、熱伝導率、９００℃×１０サイクル加熱後での
膨張率およびビッカース硬さを調べた。その結果を表２
に示す。また、加熱試験後の金属組織を調べた。図１に
実施例１−１のディスクブレーキ用ロータの金属組織顕
微鏡写真を、図２に比較例１のディスクブレーキ用ロー
タの金属組織顕微鏡写真を、図３に比較例２のディスク
ブレーキ用ロータの金属組織顕微鏡写真を示す。 【００３６】表２に示されるように本発明の実施例１−
１〜実施例１−３のディスクブレーキ用ロータによれ
ば、鋳放しの状態で２１５ＭＰａ以上の引張強さと、４
６Ｗ/ｍ・Ｋ以上の熱伝導率が得られており、この諸特性
は明らかに比較例１のディスクブレーキ用ロータよりも
優れる。しかも実施例１−１〜実施例１−３のディスク
ブレーキ用ロータは９００℃×１０サイクル加熱後の硬
度がビッカース硬さで３３０Ｈｖ以上である。これに対
し比較例１のディスクブレーキ用ロータは９００℃×１
０サイクル加熱後の硬度がビッカース硬さで１５０Ｈｖ
であり、明らかに硬度が低下していることがわかる。し
かも特筆するべきは、実施例１−１〜実施例１−３のデ
ィスクブレーキ用ロータは９００℃×１０サイクル加熱
後の膨張率が０．２５％以下であるのに対し、比較例１
のディスクブレーキ用ロータは９００℃×１０サイクル
加熱後の膨張率が１．３５％にも達するという事実であ
る。このように実施例１−１〜３のディスクブレーキ用
ロータでは９００℃×１０サイクル加熱後の硬度低下、
すなわち軟化の程度が極めて小さく、しかも膨張変形の
程度も極めて小さいのに対し、比較例１のディスクブレ
ーキ用ロータでは、９００℃×１０サイクル加熱後の軟
化及び膨張変形が顕著である。これは、図１に示す実施
例１−１〜３のものではフェライトの発生はないのに対
し、図２に示す比較例１のディスクブレーキ用ロータで
は、フェライトの発生が認められることと符合する。こ
れは比較例１のディスクブレーキ用ロータはＣｒ含有量
が０．５％未満の０．０２％であり、Ｃｒにより基地組
織のフェライト化が抑制されないことによる。 【００３７】すなわち、実施例１−１〜実施例１−３に
示すディスクブレーキ用ロータでは９００℃×１０サイ
クル加熱後にもフェライトの発生はなく、したがってフ
ェライトの発生に起因する軟化及び膨張変形もなく、そ
の点で大型トラック用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。これに対し、比較例１のデ
ィスクブレーキ用ロータでは、９００℃×１０サイクル
加熱後にはフェライトの発生が認められ、フェライトの
発生に起因する軟化及び膨張変形が生じている。したが
って大型トラックのディスクブレーキ用ロータとしては
性能が不十分である。 【００３８】また表２に示されるように比較例２のＣｒ
含有量が１．６％であるディスクブレーキ用ロータは、
引張強さが２９１ＭＰａであり、熱伝導率が４６Ｗ/ｍ・
Ｋであって、本発明の実施例１−１〜実施例１−３のデ
ィスクブレーキ用ロータに比べ、引張強さ、熱伝導率共
に優れる。しかも実施例１−１〜実施例１−３のディス
クブレーキ用ロータは９００℃×１０サイクル加熱後の
硬度がビッカース硬さで３９０Ｈｖ以下であり、これに
対し比較例２のディスクブレーキ用ロータは９００℃×
１０サイクル加熱後の硬度がビッカース硬さで４４０Ｈ
ｖであり、特に顕著な硬度低下があるとは認められな
い。しかも実施例１−１〜実施例１−３のディスクブレ
ーキ用ロータは９００℃×１０サイクル加熱後の膨張率
が０．２０％以上であるのに対し、比較例２のディスク
ブレーキ用ロータは９００℃×１０サイクル加熱後の膨
張率が０．０８％であり、比較例２のディスクブレーキ
用ロータ材は実施例１−１〜実施例１−３のディスクブ
レーキ用ロータに比べ膨張変形も極めて少ない。このよ
うに比較例２のディスクブレーキ用ロータでは９００℃
×１０サイクル加熱後の硬度低下、すなわち軟化の程度
が極めて小さく、しかも膨張変形の程度も極めて小さい
のは、比較例２のディスクブレーキ用ロータはＣｒ含有
量が１．６％にも達し、Ｃｒにより基地組織のフェライ
ト化が強く抑制されることに起因する。 【００３９】しかしながら、図３に示す比較例２のディ
スクブレーキ用ロータの鋳放し試験片の金属組織顕微鏡
写真ではチル組織の発生が認められる。かかるチル組織
の存在によりディスクブレーキ用ロータが脆くなること
は明らかであり、加工が極めて困難になり、これを解消
するためには鋳造後に複雑な工程の熱処理を行うか、あ
るいはチル化を防止するために極めて高度に管理された
鋳造工程を採用せざるを得ず、そのために高コスト化す
るという事態は避けられない。したがってその点で比較
例２に示すディスクブレーキ用ロータは高特性邸コスト
のディスクブレーキ用ロータを提供するという本発明の
趣旨に反し採用できない。 【００４０】このように比較例２のディスクブレーキ用
ロータの鋳放し試験片の金属組織顕微鏡写真でチル組織
の発生が認められるのは、比較例２のディスクブレーキ
用ロータは１．６０％のＣｒを含有するのみならず、
０．２９％のＭｎを含有し、ＭｎとＣｒとの含有量の総
和αが１．８９％にも達することに起因する。 【００４１】次ぎに表１に示す実施例１−１〜実施例１
−３のディスクブレーキ用ロータと比較例３〜５のディ
スクブレーキ用ロータの鋳放し試験片につきＣ含有量
と、熱伝導率、ヤング率および減衰率の関係について調
査した。その結果を、図４にＣ含有量と熱伝導率の関係
として、図５にＣ含有量と減衰率およびヤング率の関係
として示す。 【００４２】図４のＣ含有量と熱伝導率の関係図から、
Ｃ含有量の増加とともに熱伝導率が増加し、比較例３の
ものと実施例１−１〜実施例１−３のディスクブレーキ
用ロータでは、熱伝導率に顕著な差異があることが分か
る。 【００４３】また図５のＣ含有量と減衰率およびヤング
率の関係図から、Ｃ含有量の増加に従い減衰率が向上
し、Ｃ：３．７％未満から減衰能の低下の変化の傾きが
急になり、一方、ヤング率も、Ｃ：３．７％未満で高く
なる変化の傾きが急になる。比較例３のものと実施例１
−１〜実施例１−３のディスクブレーキ用ロータでは、
減衰能及びヤング率に顕著な差異があることが分かる。 【００４４】一方Ｃを４．２％を越えて含有した比較例
４，５のものは、溶湯の流動性が低く、鋳造性が良好で
はなかった。このようにＣを４．２％を越えて含有する
と溶湯の流動性が低下して鋳造性が悪くなるため製造コ
ストが上昇する。以上の熱伝導率、減衰率、ヤング率な
どの検討結果及び鋳造時の溶湯の流動性すなわち鋳造性
の悪化による製造コストの上昇を防ぐ観点を総合し、Ｃ
含有量は３．７〜４．２％である。 【００４５】次に、表３に示す組成で本発明実施例及び
比較例のディスクブレーキ用ロータの鋳放し試験片を作
成し引張試験を行いＣｒ含有量と引張強さの関係を調べ
た。その引張試験の結果を図６に示す。 【００４６】 【表３】 【００４７】図６から、Ｃｒ含有量が０．５％を超え増
加するに従い引張強さが向上するのがわかる。一方、組
織観察の結果によると、Ｃｒ含有量が１．５％を超える
とチル組織が増加する。 【００４８】次ぎに、実施例２−１〜実施例２−４及び
比較例６，７の鋳造後の鋳放し試験片につき、加熱冷却
を繰り返したときの組織の変化（成長性）、および硬さ
の変化を以下の２種類の加熱試験により調べた。 １．「９００℃×１０サイクル」試験 大型トラックが、高速走行から停止まで数多くブレーキ
を繰り返すことを想定して、常温より９００℃まで３０
秒で昇温して１０秒保持後、５００℃まで４００秒で冷
却する加熱冷却を１０サイクル行う（「９００℃×１０
サイクル」として示す） ２．「７００℃×１ｈ」試験 大型トラックが、坂道の下りで連続してブレーキを作動
させたことを想定して、７００℃で１時間加熱する
（「７００℃×１ｈ」として示す）。以上の各試験後の
Ｃｒ含有量と、膨張率［（加熱後の伸び／加熱前の長
さ）×１００（％）］および硬さとの関係を調べた。そ
の結果を、図７にＣｒ含有量と膨張率との関係図、図８
にＣｒ含有量とビッカース硬さ（Ｈｖ）との関係図とし
て示す。 【００４９】図７から、９００℃×１０サイクル加熱、
および７００℃×１ｈ加熱何れの試験片においても、Ｃ
ｒ含有量の増加に従いフェライト化による膨張の程度は
低くなり、いわゆる成長性が低下することがわかる。し
かし、Ｃｒ含有量が１．５％を越えるとそれ以上の膨張
率の低下は見られず、Ｃｒを含有することによる成長の
抑制が飽和することが分かる。また７００℃×１ｈ加熱
では、Ｃｒ含有量が０．５％を超えると膨張率がほぼ０
％近くになり、Ｃｒ含有量が０．７５％を超えても膨張
率の低下の効果は見られず、Ｃｒを含有することによる
成長の抑制は飽和する。 【００５０】また、図８ から、９００℃×１０サイク
ル加熱後、および７００℃×１ｈ加熱後ともに、Ｃｒ含
有量が０．５％以下では、ビッカース硬さ（Ｈｖ）が加
熱前のビッカース硬さ（Ｈｖ３３０）より顕著に低下し
ている。一方、Ｃｒ含有量が０．５％、特には０．７５
％を超えると、９００℃×１０ｈサイクル加熱後では、
加熱後のビッカース硬さが加熱前より若干高くなるとい
う変化が認められ、７００℃×１ｈ加熱後では、加熱前
のビッカース硬さと加熱後のビッカース硬さとほとんど
変化がない。以上の結果からＣｒ含有量を適切に選択す
ることによって、硬さの低下を抑えて耐摩耗性を向上で
きることがわかる。図８に示されるように硬さ変化を確
実に無くすという観点からはＣｒは０．５５％特には
０．７５％以上とするのがよい。 【００５１】以上の鋳造後の鋳放し試験片におけるＣｒ
含有量と諸特性との関係を以下に整理する。 １．Ｃｒ含有量が０．５％を超え増加するに従い引張強
さが向上する。 ２．Ｃｒ含有量が１．５％を超えるとチル組織が増加す
る。 ３．９００℃×１０サイクル加熱、および７００℃×１
ｈ加熱ともにＣｒ含有量の増加に従い成長性は低下す
る。 ４．９００℃×１０サイクル加熱、および７００℃×１
ｈ加熱ともにＣｒ含有量が１．５％を越えると成長性の
低下は見られない。 ５．７００℃×１ｈ加熱では、Ｃｒ含有量が０．５％を
超えると膨張率がほぼ０％近くになり、Ｃｒ含有量が１
％を超えても膨張率の低下の効果は見られない。 【００５２】６．９００℃×１０サイクル加熱後、およ
び７００℃×１ｈ加熱後ともに、Ｃｒ含有量が０．５％
以下では、ビッカース硬さ（Ｈｖ）が加熱前のビッカー
ス硬さ（Ｈｖ３３０）より低下する。 ７．Ｃｒ含有量が０．５％を超えると、９００℃×１０
ｈサイクル加熱では、加熱後のビッカース硬さが加熱前
より若干高くなり、７００℃×１ｈ加熱後では、加熱後
のビッカース硬さが加熱前とほとんど変化がない。 ８．Ｃｒ含有量が０．７５％を超えると、９００℃×１
０ｈサイクル加熱では、加熱後のビッカース硬さが加熱
前より若干高くなり、７００℃×１ｈ加熱後では、加熱
後のビッカース硬さが加熱前とほとんど変化がない。 【００５３】以上のことから、製造工程における熱処理
等の工程を特に複雑にすることなく、低コストに耐熱亀
裂性、耐摩耗性等の特性を向上し、さらに鋳造工程にお
けるチル化を防止するための管理を簡易にし、製造コス
トを低減し、しかもＣｒそれ自体が高価なものであるこ
とからその使用量を節約するという総合的な観点からＣ
ｒ含有量は０．５を超え１．５％以下とするのが良く、
特に各種熱影響を確実に排除すると共に必要以上のＣｒ
の使用を避けて使用量を節約するという観点からは、
０．５５〜１．０％とするのが好ましく、特には０．７
５〜１．０％とするのがよいことがわかる。 【００５４】実施例３ 次に、表４に示す組成で本発明実施例及び比較例のディ
スクブレーキ用ロータの鋳放し試験片を作成し、引張試
験を行ってＮｉ含有量と引張強さの関係を調べた。その
引張試験の結果を図９に示す。 【表４】【００５５】図９に示されるようにＮｉを含有しない比
較例８のディスクブレーキ用ロータと０．５％以上のＮ
ｉを含有する実施例４−１から実施例４−４のディスク
ブレーキ用ロータでは引張強さに２０ＭＰａ以上の差異
が生じることが分かる。またＮｉ含有量が増加するに従
い引張強さが向上する事実も認められる。したがって以
上の結果から、Ｎｉ含有量が０．５％未満では、２２０
ＭＰａ以上の引張強さを確保するために引張強さを改善
することを目的とした熱処理等を行う必要が生じて、そ
の結果として製造プロセスが複雑化して高コスト化する
ことが分かる。一方Ｎｉ含有量が２．０％を超えると、
２６０ＭＰａ以上もの強度となり、ディスクブレーキ用
ロータ材として求められる強度を超え、Ｎｉそれ自体が
非常に高価なものである点を考慮すると、高特性低コス
トの大型トラック用のディスクブレーキ用ロータ材を得
るという本発明の目的を達成するためにはオーバークオ
リティであるという問題が生じる。したがってＮｉ（ニ
ッケル）は０．５％を超え３．０％以下、好ましくは、
０．５％を超え２．０％以下とするのがよい。 【００５６】なお、以上の本発明の各実施例に関する説
明は、実施例の各ディスクブレーキ用ロータに関して、
その鋳造後の鋳放し状態における特性につき説明するも
のであって、その製造工程においてチル化防止管理、熱
処理等が行われた後の特性を直接に説明するものではな
い。しかしながら、本発明のディスクブレーキ用ロータ
が、製造工程における熱処理等の工程を特に複雑にする
ことなく、低コストに耐熱亀裂性、耐摩耗性等の特性を
向上し、さらに鋳造工程におけるチル化を防止するため
の管理を簡易にし、製造コストを低減し、しかも高価な
諸原料の使用量を節約することができる鋳造材であるこ
とは、本発明の目的が高特性低コストのディスクブレー
キ用ロータ及びその製造方法を提供する点にある以上、
この目的を達成する重要な因子となる。 【００５７】 【発明の効果】以上詳細に説明のとおり、本発明のディ
スクブレーキ用ロータは、重量比でＭｎ含有量が０．５
％未満であり、０．５％を超え１．５％以下のＣｒを含
む片状黒鉛鋳鉄からなり、あるいはまた更にＭｎとＣｒ
との含有量の総和αが重量比で０．５％≦α≦１．５％
に管理されてなる片状黒鉛鋳鉄からなるので、３．７％
以上のＣを含有する高炭素鋳鉄とすることにより、製造
工程における熱処理等の工程を特に複雑にすることな
く、低コストに耐熱亀裂性、耐摩耗性等の特性を向上
し、さらに鋳造工程におけるチル化を防止するための管
理を簡易にし、製造コストを低減し、しかも高価な諸原
料の使用量を節約することができる。 【００５８】かかる本発明のディスクブレーキ用ロータ
は、特に乗用車と比較して使用条件の過酷な大型トラッ
ク用に適し、それのみでなく、中・小型トラックや乗用
車などに適用しても優れた効果を奏する。 【００５９】また本発明のディスクブレーキ用ロータの
製造方法は、片状黒鉛鋳鉄からなるディスクブレーキ用
ロータの製造方法において、原材料のＭｎ量に応じてＣ
ｒ量を管理し、ＭｎとＣｒとの含有量の総和αが、０．
５％≦α≦１．５％（重量比）となるように管理するこ
ととしたので、３．７％以上のＣを含有する高炭素鋳鉄
からなる耐熱亀裂性、耐摩耗性等の特性の優れたディス
クブレーキ用ロータを製造工程におけるチル化防止管理
や熱処理等の工程を特に複雑にすることなく、低コスト
に製造することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 実施例１−１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２】 比較例１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３】 比較例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。 【図４】 Ｃ含有量と熱伝導率の関係を示す図である。 【図５】 Ｃ含有量と、減衰率およびヤング率の関係を
示す図である。 【図６】 Ｃｒ含有量と引張強さの関係を示す図であ
る。 【図７】 Ｃｒ含有量と加熱冷却繰り返し後の膨張率の
関係を示す図である。 【図８】 Ｃｒ含有量と加熱冷却繰り返し後のビッカー
ス硬さの関係を示す図である。 【図９】 Ｎｉ含有量と引張強さの関係を示す図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 重量比でＭｎ含有量が０．５％未満であ
   り、０．５％を超え１．５％以下のＣｒを含む片状黒鉛
   鋳鉄からなることを特徴とするディスクブレーキ用ロー
   タ。 【請求項２】 ＭｎとＣｒとの含有量の総和αが重量比
   で ０．５％≦α≦１．５％ に管理されてなる片状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とす
   るディスクブレーキ用ロータ。 【請求項３】 重量比で、Ｃ：３．７〜４．２％、Ｓ
   ｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｃｒ：
   ０．５％を超え１．５％以下、Ｃｕ：２．０％以下を含
   む片状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とするディスクブレ
   ーキ用ロータ。 【請求項４】 重量比で、Ｃ：３．８〜４．１％、Ｓ
   ｉ：２．０〜２．７％、Ｍｎ：０．２〜０．４％、Ｃ
   ｒ：０．５５〜１．０％、Ｃｕ：０．５〜１．５％であ
   る片状黒鉛鋳鉄からなることを特徴とするディスクブレ
   ーキ用ロータ。 【請求項５】 重量比で、０．５％を超え３．０％以下
   のＮｉを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４の何
   れか一に記載のディスクブレーキ用ロータ。 【請求項６】 重量比で、０．５％を超え２．０％以下
   のＮｉを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４に記
   載のディスクブレーキ用ロータ。 【請求項８】 大型トラック用であることを特徴とする
   請求項１乃至請求項７いずれか１に記載のディスクブレ
   ーキ用ロータ。 【請求項９】 片状黒鉛鋳鉄からなるディスクブレーキ
   用ロータの製造方法において、原材料のＭｎ量に応じて
   Ｃｒ量を管理し、ＭｎとＣｒとの含有量の総和αが、
   ０．５％≦α≦１．５％（重量比）となるように管理す
   ることを特徴とするディスクブレーキ用ロータの製造方
   法。 【請求項１０】 ディスクブレーキ用ロータが大型トラ
   ック用ディスクブレーキ用ロータであることを特徴とす
   る請求項９記載のディスクブレーキ用ロータの製造方
   法。