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JPH0358826B2 - - Google Patents
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JPH0358826B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0358826B2
JPH0358826B2 JP59073747A JP7374784A JPH0358826B2 JP H0358826 B2 JPH0358826 B2 JP H0358826B2 JP 59073747 A JP59073747 A JP 59073747A JP 7374784 A JP7374784 A JP 7374784A JP H0358826 B2 JPH0358826 B2 JP H0358826B2
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JP
Japan
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graphite
pearlite
amount
inoculant
molten metal
Prior art date
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Application number
JP59073747A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60215737A (en
Inventor
Katsuro Takazawa
Hiroshi Nanba
Takakazu Nakamura
Haruki Hino
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Railway Technical Research Institute
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
Kawasaki Jukogyo KK
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Publication date
Application filed by Railway Technical Research Institute, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Railway Technical Research Institute
Priority to JP7374784A priority Critical patent/JPS60215737A/en
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、耐疲労強度および耐熱き裂性を改善
した車両用ブレーキデイスク材の鋳造方法に関す
るものである。 (従来の技術) 車両用ブレーキデイスク材は、列車の制動を効
果的に行なうため、従来、摩擦係数の安定性、耐
摩耗性など摩擦特性を主体とした材の選定が行な
われており、かかる材料としては片状黒鉛鋳鉄が
多く使われてきている。しかし、近年の列車高速
化に伴つてブレーキのエネルギー負坦率が大きく
増加してきており、その結果、従来材では強度面
あるいは熱き裂の発生という面で十分な特性が得
られず、摺動面の使用限度まで使用する前に部材
の交換を余儀無くされていることが多い。 これに対し、耐熱き裂性の改善を図つたフエラ
イト系黒鉛鋳鉄も知られているが、この材料はフ
エライト量が多く、疲労強度の点で必ずしも満足
できる特性を得るに至つていない。 また、特開昭57−134537号公報には、黒鉛の球
状化率を50%以下にするバーミキユラ黒鉛鋳鉄に
おいて、基地組織をパーライト化することによつ
て耐摩耗性を向上せしめるという技術が記載され
ている。すなわち、それは、パーライト安定化元
素を添加する方法、鋳造物品全体を熱処理する方
法、鋳造物品の表面にのみ高周波による熱処理を
施す方法である。 また、球状黒鉛鋳鉄におけるパーライト安定化
元素としては、MnがCuが知られている。この場
合、Mnの含有量は、0.2〜0.4重量%程度が通常
であるが、パーライト安定化のためには0.6〜0.8
重量%程度とされる。一方、Cuの含有量は、単
独で加える場合、0.2〜0.5重量%程度である(新
版鉄鋼技術講座第5巻「鋼鋳物・鋳鉄鋳物」第
270頁(社)日本鉄鋼協会編昭和54年5月30日(株)
地人書館発行)。 (発明が解決しようとする課題) しかし、上記公報にも記載されているように、
パーライト安定化元素を添加する方法では、パー
ライト化のために高価な元素を多量に添加する必
要があるとともに、鋳性が切削性が低下する問題
がある。また、鋳造物品全体の熱処理によるパー
ライト化の場合は、多量の熱エネルギーを必要と
し、コスト高になる不具合がある。 また、上記鋳造物品表面の熱処理による場合、
表面部のみしか硬化せしめることができず(その
硬化深さは比較的浅い)、他はフエライト主体の
組織になる。従つて、高速車両用ブレーキデイス
クのようにエネルギー負坦率の大きいものに、当
該方法を適用しても、デイスク構造体としての必
要な強度を確保することが難しく、さらには、黒
鉛の存在による焼き割れや熱処理時の変形の問題
もある。 さらに、基地のパーライト化のために接種を行
なうことも考えられるが、接種剤としてCu−Sn
系のものを使用しても、Mnの含有量が0.2〜0.4
重量%程度であれば、接種剤量として0.5重量%
程度が必要になる。 すなわち、本発明の課題は、上述の如き問題を
生ずることなく、黒鉛形状を改善し、かつ、基地
組織を適当に制御して、優れたブレーキ性能を確
保しながら、耐疲労強度を向上させ、かつ、熱き
裂の進展を著しく遅らせることができる車両用ブ
レーキデイスク材の鋳造方法を提供することにあ
る。 (課題を解決するための手段) 本発明は、このような課題に対して、溶湯への
CV化剤の添加によるCV化処理によつて黒鉛の球
状化率を制御する一方、接種と注湯後の型ばらし
条件の制御によつて基地組織のパーライト化を図
るものであり、その場合に、パーライト安定化元
素を含有した溶湯を利用することにより、少量の
パーライト安定化接種剤でパーライト化が図れる
ようにするとともに、この接種剤に黒鉛化促進元
素を利用することにより、チル化を防止しながら
パーライト化を図れるようにしようとするもので
ある。 すなわち、そのための具体的な手段は、球状黒
鉛とCV黒鉛とが混在した鋳鉄よりなる車両用ブ
レーキデイスク材の鋳造方法であつて、Mnをパ
ーライト安定化元素として0.6〜0.99重量%含有
する溶湯に、CV化剤を添加して黒鉛の球状化率
をNIK法による判定で30〜60%とするCV化処理
と、Cu−Sn−Si−Fe系接種剤を添加する接種処
理とを行ない、注湯後の型ばらし時間を制御する
ことにより、フエライト率が50%以下のパーライ
ト組織の基地にして、耐疲労強度および耐熱き裂
性を高めることを特徴とするものである。 上記鋳造方法において、溶湯へのCV化剤の添
加によるCV化処理により、黒鉛の球状化率を
NIK法よる判定で30〜60%とした、球状黒鉛と
CV黒鉛の混在組織を得るのは以下の理由による。 すなわち、車両用ブレーキデイスク材に優れた
ブレーキ性能(摩擦特性)を確保しつつ、その耐
疲労強度と耐熱き裂性とを向上せしめるためであ
る。この場合、CV黒鉛によつて摩擦係数の安定
性、耐摩耗性が確保されるとともに、黒鉛の球状
化によつて耐疲労強度が向上し、また、この球状
化した黒鉛が熱応力の集中を緩和して熱き裂の発
生を抑制し、さらに、熱き裂の進展を遅くする作
用を呈することになる。 上記黒鉛の球状化率の限定理由は、球状化率が
30%未満では、耐疲労強度が従来の片状黒鉛鋳鉄
製のものと大差なく、黒鉛球状化による耐疲労強
度向上が充分に期待できず、また、球状化率が60
%を越えると、上記耐疲労強度の向上は図れるも
のの、摩擦係数が低下して良好なブレーキ性能を
確保することができないことにある。 また、基地組織中のフエライト率を50%以下と
するのは、フエライト率を抑えてパーライト組織
が多くでるようにして、摩擦耗性および疲労強度
の低下を防止するためである。すなわち、上記フ
エライト率の限定理由は、50%を越えると熱伝導
率が良くなつて熱き裂の防止という点では有利に
なるものの、摩擦耗性および耐疲労強度が低下
し、所期の目的を充分に達成できないことにあ
る。従つて、この場合、フエライト率はブレーキ
デイスク材に適用するパツド材との関係でコント
ロールすればよい。 (作 用) <各要素の作用> −溶湯の調整− 本発明においては、溶湯〇のMn量を多くして
いる。すなわち、上記Mn量は、通常はS(黒鉛
化阻害元素)の害を除く程度、例えば0.3重量%
強あればよいのであるが、本発明においてはその
量を0.6〜0.99重量%と多くしているため、基地
組織のパーライトの安定化を図ることができる。 この場合、Mn量が0.6重量%未満であれば上記
パーライト安定化の効果を充分に得ることができ
ず、また、0.99重量%を越えるようなMn量では
チル化の弊害が大きくなるとともに、コスト的に
も不利になる。 −接種剤− 接種剤中のCuとSnとは、パーライト安定化元
素であり、基地組織のパーライト化に寄与する。 また、接種剤中のCuとSiとは、黒鉛化促進元
素であり、黒鉛組織の制御に寄与するとともに、
基地組織のチル化を抑制する。 接種剤中のFeは、上記Siと合金化されるもの
であり、黒鉛化反応の制御に役立つ。 −型ばらし時間の制御− 注湯から型ばらしまでの置時間、つまり型ばら
し時間を制御することにより、基地組織のパーラ
イト量を調整することができる。すなわち、上記
型ばらし時間を短くすることにより、パーライト
量を増やすことができる。 <各要素の結付きによる作用> −接種剤量の低減− 本発明においては、溶湯の調整、接種剤の選定
及び型ばらし条件の制御により、基地組織中にフ
エライト量を抑えてパーライト組織が多くでるよ
うにしている。この場合、基地組織のパーライト
化にあたつて、単に接種を行つているのではな
く、パーライト安定化元素としてMnを多量に含
有した溶湯を利用するとともに、注湯後の型ばら
し条件の制御をも併用しているから、接種剤の添
加量を少なくすることができるものである。 すなわち、上述の如く、Mnがパーライトの安
定化に寄与することと、注湯後の型ばらし時間の
制御によつてパーライト化が図れることとによ
り、接種剤量を例えば0.04重量%程度にまでも下
げることができる。従つて、従来のMn量が少な
い溶湯の場合の接種剤量0.5重量%と比較すれば
明らかなように、本発明によるときは、接種剤量
を従来のものの1/10程度まで減らすことができ
るものであり、これにより、接種剤が多いことに
よる鋳造欠陥の発生を防止することができ、鋳造
性が良くなるものである。 −基地組織のチル化防止− 上記パーライト安定化用の接種剤としてCuを
用いたのは、これが黒鉛化促進機能をも有する点
に着目したためである。 すなわち、上述の如く、Mnはパーライトの安
定化に寄与するのであるが、その量が多すぎると
チル化を招き易くなる。 これに対して、上記Cuはパーライト安定化元
素であるとともに、黒鉛化促進元素であるから、
もう1つの黒鉛化促進化元素であるSiと相俟つ
て、上記基地組織のチル化を防止するものであ
る。 −切削性の向上− そして、このように、溶湯の含有成分である
Mnと接種剤のCu,Snとにより基地組織のパーラ
イト化を図りながら、上記接種剤のCuとSiとに
よりチル化を防止することができるから、切削性
もよくなるものである。 また、上記切削性に関して、上記黒鉛について
は、球状黒鉛とCV黒鉛の混在組織であつて、黒
鉛の球状化率が30〜60%であるから、切削性に悪
影響を及ぼすことはなく、また、基地にはフエラ
イトが混在しているから、そのことも切削性の点
では有利になつてくる。 (発明の効果) 従つて、本発明によれば、溶湯のCV化処理に
より、球状化率をNIK法よる判定で30〜60%に
制御して球状黒鉛とCV黒鉛の混在組織を得ると
ともに、Mnをパーライト安定化元素として含有
する溶湯を用い、Cu−Sn−Si−Fe系接種剤によ
る接種処理と型ばらし条件の制御とより、チル化
を抑えながら、少量の接種剤によりパーライト化
を図り、フエライト率が50%以下のパーライト組
織の基地を得ることができる。よつて、鋳性及び
切削性を損なうことなく、優れたブレーキ性能を
確保しつつ、耐疲労強度、熱き裂伝播抵抗性およ
び摩擦耗性の向上を図ることができるという優れ
た効果が得られる。 (実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。 実施例 1 本実施例のブレーキデイスク材は第1表の化学
組成の溶湯を処理して得ている。同表中、割合は
重量%で示されている。
(Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for casting a brake disc material for a vehicle with improved fatigue strength and thermal cracking resistance. (Prior art) In order to effectively brake trains, materials for vehicle brake discs have traditionally been selected based on friction properties such as stability of friction coefficient and wear resistance. Flake graphite cast iron has been widely used as a material. However, as train speeds have increased in recent years, the negative energy rate of brakes has increased significantly, and as a result, conventional materials do not have sufficient properties in terms of strength or thermal cracking, and the sliding surface In many cases, components must be replaced before they are used to their maximum capacity. On the other hand, ferritic graphite cast iron with improved heat cracking resistance is also known, but this material has a large amount of ferrite and has not necessarily achieved satisfactory properties in terms of fatigue strength. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 134537/1983 describes a technique for improving wear resistance by changing the base structure to pearlite in vermicular graphite cast iron in which the spheroidization rate of graphite is reduced to 50% or less. ing. Namely, these are a method of adding pearlite stabilizing elements, a method of heat treating the entire cast article, and a method of subjecting only the surface of the cast article to heat treatment by high frequency. Furthermore, Mn and Cu are known as pearlite stabilizing elements in spheroidal graphite cast iron. In this case, the Mn content is usually about 0.2 to 0.4% by weight, but for pearlite stabilization it is 0.6 to 0.8%.
It is said to be about % by weight. On the other hand, the content of Cu is about 0.2 to 0.5% by weight when added alone (New Edition Steel Technology Course Volume 5 "Steel Castings/Cast Iron Castings")
270 pages Edited by Japan Iron and Steel Institute, May 30, 1978 Co., Ltd.
Published by Jijin Shokan). (Problem to be solved by the invention) However, as stated in the above publication,
In the method of adding a pearlite stabilizing element, it is necessary to add a large amount of an expensive element to form pearlite, and there is a problem that castability and machinability are reduced. Furthermore, in the case of pearlitizing the entire cast article by heat treatment, a large amount of thermal energy is required, resulting in an increase in cost. In addition, in the case of heat treatment of the surface of the cast article,
Only the surface portion can be hardened (the hardening depth is relatively shallow), and the rest becomes a ferrite-based structure. Therefore, even if this method is applied to brake discs for high-speed vehicles, which have a large energy negative rate, it is difficult to secure the necessary strength as a disc structure, and furthermore, the presence of graphite causes burnout. There are also problems with cracking and deformation during heat treatment. Furthermore, it is possible to inoculate the base to make pearlite, but Cu-Sn is used as an inoculant.
Even if a type of material is used, the Mn content is 0.2 to 0.4.
If it is about 0.5% by weight, the amount of inoculum is 0.5% by weight.
degree is required. In other words, the object of the present invention is to improve the graphite shape and appropriately control the base structure without causing the above-mentioned problems, and to improve the fatigue strength while ensuring excellent braking performance. Another object of the present invention is to provide a method for casting a brake disc material for a vehicle, which can significantly slow down the growth of thermal cracks. (Means for Solving the Problems) The present invention solves these problems by providing a solution to the molten metal.
While the spheroidization rate of graphite is controlled through CV treatment by adding a CV agent, the base structure is made into pearlite by controlling the mold release conditions after inoculation and pouring. By using a molten metal containing a pearlite stabilizing element, it is possible to achieve pearlite formation with a small amount of pearlite stabilizing inoculant, and by using a graphitization promoting element in this inoculant, chilling is prevented. The aim is to make it possible to produce pearlite at the same time. That is, the specific means for this purpose is a method for casting vehicle brake disc materials made of cast iron containing a mixture of spheroidal graphite and CV graphite, in which a molten metal containing 0.6 to 0.99% by weight of Mn as a pearlite stabilizing element is used. , a CV treatment in which a CV agent was added to increase the spheroidization rate of graphite to 30 to 60% as determined by the NIK method, and an inoculation treatment in which a Cu-Sn-Si-Fe-based inoculant was added. By controlling the demolding time after hot water, a pearlite structure base with a ferrite ratio of 50% or less is created, which improves fatigue strength and heat cracking resistance. In the above casting method, the spheroidization rate of graphite is reduced by CV treatment by adding a CV agent to the molten metal.
Spheroidal graphite and 30-60% determined by NIK method
The reason why a CV graphite mixed structure is obtained is as follows. That is, the purpose is to ensure excellent braking performance (frictional properties) in the vehicle brake disc material while improving its fatigue strength and heat cracking resistance. In this case, the CV graphite ensures stability of the friction coefficient and wear resistance, and the spheroidization of the graphite improves fatigue resistance. It has the effect of relaxing, suppressing the occurrence of thermal cracks, and further slowing down the growth of thermal cracks. The reason for the limitation on the spheroidization rate of graphite is that the spheroidization rate is
If it is less than 30%, the fatigue strength is not much different from that of conventional flake graphite cast iron, and a sufficient improvement in fatigue strength due to graphite spheroidization cannot be expected, and the spheroidization rate is 60%.
%, although the above-mentioned fatigue strength can be improved, the friction coefficient decreases and good braking performance cannot be ensured. Furthermore, the reason why the ferrite ratio in the matrix structure is set to 50% or less is to suppress the ferrite ratio so that a large amount of pearlite structure appears, thereby preventing a decrease in friction wear resistance and fatigue strength. In other words, the reason for limiting the ferrite ratio is that if it exceeds 50%, the thermal conductivity improves and it is advantageous in terms of preventing thermal cracking, but the friction wear resistance and fatigue strength decrease, making it difficult to achieve the intended purpose. It lies in not being able to achieve enough. Therefore, in this case, the ferrite ratio may be controlled in relation to the pad material applied to the brake disc material. (Function) <Function of each element> - Adjustment of molten metal - In the present invention, the amount of Mn in molten metal ○ is increased. In other words, the amount of Mn is usually set to a level that eliminates the harmful effects of S (graphitization inhibiting element), for example, 0.3% by weight.
It would be good if it were strong, but in the present invention, the amount is increased to 0.6 to 0.99% by weight, so that the pearlite of the matrix structure can be stabilized. In this case, if the amount of Mn is less than 0.6% by weight, the pearlite stabilizing effect described above cannot be obtained sufficiently, and if the amount of Mn exceeds 0.99% by weight, the adverse effects of chilling will increase and the cost will increase. It will also be disadvantageous. - Inoculant - Cu and Sn in the inoculant are pearlite stabilizing elements and contribute to pearlite formation of the matrix structure. In addition, Cu and Si in the inoculant are elements that promote graphitization and contribute to controlling the graphite structure.
Suppresses base tissue chilling. Fe in the inoculant is alloyed with the above-mentioned Si and is useful for controlling the graphitization reaction. - Control of demolding time - The amount of pearlite in the matrix structure can be adjusted by controlling the standing time from pouring to demolding, that is, the demolding time. That is, by shortening the demolding time, the amount of pearlite can be increased. <Actions due to the binding of each element> - Reduction in the amount of inoculant - In the present invention, by adjusting the molten metal, selecting the inoculant, and controlling the mold release conditions, the amount of ferrite in the base structure is suppressed and the pearlite structure is increased. I try to appear. In this case, when converting the base structure into pearlite, instead of simply inoculating the base structure, a molten metal containing a large amount of Mn as a pearlite stabilizing element is used, and the mold breaking conditions after pouring are controlled. Since it is also used in combination, the amount of inoculant added can be reduced. That is, as mentioned above, Mn contributes to stabilizing pearlite, and pearlite formation can be achieved by controlling the mold release time after pouring, so the amount of inoculum can be reduced to, for example, 0.04% by weight. Can be lowered. Therefore, when compared with the conventional inoculant amount of 0.5% by weight for molten metal with a small amount of Mn, when the present invention is used, the inoculant amount can be reduced to about 1/10 of the conventional method. This makes it possible to prevent casting defects caused by too much inoculant and improve castability. - Prevention of Chilling of Base Structure - The reason for using Cu as the inoculant for stabilizing pearlite is that it also has the function of promoting graphitization. That is, as mentioned above, Mn contributes to stabilizing pearlite, but if its amount is too large, it tends to cause chilling. On the other hand, since Cu is a pearlite stabilizing element and a graphitization promoting element,
Together with Si, which is another graphitization promoting element, it prevents the base structure from being chilled. -Improved machinability- And in this way, the components contained in the molten metal
Mn and the inoculants Cu and Sn can transform the base structure into pearlite, while the inoculants Cu and Si can prevent chilling, resulting in improved machinability. Regarding the machinability, the graphite has a mixed structure of spheroidal graphite and CV graphite, and the spheroidization rate of graphite is 30 to 60%, so it does not have a negative effect on machinability. Since ferrite is mixed in the base, this is also advantageous in terms of machinability. (Effects of the Invention) Therefore, according to the present invention, the spheroidization rate is controlled to 30 to 60% as determined by the NIK method by CV treatment of the molten metal, and a mixed structure of spheroidal graphite and CV graphite is obtained. Using a molten metal containing Mn as a pearlite stabilizing element, by inoculating with a Cu-Sn-Si-Fe-based inoculant and controlling the mold release conditions, we can suppress chilling and achieve pearlite with a small amount of inoculant. , it is possible to obtain a pearlite structure base with a ferrite rate of 50% or less. Therefore, excellent effects can be obtained in that fatigue strength, thermal crack propagation resistance, and friction wear resistance can be improved while ensuring excellent braking performance without impairing castability and machinability. (Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. Example 1 The brake disc material of this example was obtained by processing molten metal having the chemical composition shown in Table 1. In the same table, the proportions are shown in % by weight.

【表】 すなわち、本実施例においては、Mn量が0.99
%の溶湯を用い、溶湯の処理として、15Ca−
3Mg系CV化剤によるCV化処理と、25Cu−18Sn
−Si−Feの接種剤による接種処理を行ない、注
湯後に1時間ほどおいて型ばらしを行なつた。こ
の場合、上記CV化剤の溶湯への添加量は0.6重量
%、接種剤量は0.04重量%である。 この鋳造により得られたブレーキデイスク材の
金属組織は第1図に顕微鏡写真(100倍)で示さ
れている。このブレーキデイスク材の黒鉛の球状
化率はNIK法による判定で50%、フエライト率
は5%以下であり、写真からCV黒鉛と球状黒鉛
の混在組織となつていることがわかる。 ここで、NIK法とは、予め顕微鏡写真にあら
われる黒鉛の形状から球状化の度合をランク付け
してなる評価表(ランクは片状黒鉛を0、略円形
の黒鉛を1として0〜1の範囲で設定されてい
る。)に基いて、顕微鏡写真の所定範囲内にある
各ランクの黒鉛数を求め、その黒鉛数に各ランク
の球状化度合(係数)を乗じたものの総和を求め
て球状化率を判定する方法である。この判定法は
日本鋳物協会が規定している。 一方、フエライト率は金属の断面にエツチング
処理を施して、顕微鏡観察により全視野中のフエ
ライト組織(エツチングにより白くなつている)
の面積率を求めて判定した。 本実施例の場合、CV化剤の添加量を0.6重量%
とすることにより黒鉛の球状化率が50%になるよ
うにしたが、この球状化率はCV化剤の添加量、
種類等を調整することにより、さらには黒鉛促進
元素としてCuとSiとを含む接種剤量の調整によ
り所望の値に制御することができるものである。 また、上記溶湯中のSは0.014重量%であり、
そのSによる黒鉛化阻害(チル化の害)の影響を
除くに必要なMnは一般には1.7×S%+0.3%で
あるが、本実施例ではこれを0.99%と多くしてい
る。従つて、この過剰のMnは炭化物を生成して
セメンタイトと複炭化物を作り、パーライトを安
定化にする作用を呈する。 そして、接種剤のうちのCu及びSnはパーライ
ト安定化元素であるが、上述の如くMnがパーラ
イトの安定化に寄与するから、このCu及びSnを
含む接種剤の添加量を少なくすることができるも
のである。さらに、フエライト率、従つてパーラ
イトの量を型ばらし条件(型ばらし時間)によつ
て制御するようにしているから、上記接種剤の添
加量を少なくすることができるものである。因
に、上記型ばらし時間が長くなるとフエライト量
は多くなる。 そうして、上記Cuはパーライト安定化元素で
あるとともに、黒鉛化促進元素でもあるから、接
種剤のうちのもう1つの黒鉛化促進元素であるSi
と相俟つて、基地組織のチル化をより有効に防止
することができるものである。 次に、本実施例のブレーキデイスク材(FCV
50)と、第2図に示す従来の片状黒鉛鋳鉄
(FC28)製のブレーキデイスク材とについて、
ブレーキ性能および耐疲労強度を試験に基いて比
較する。 ブレーキ性能試は、初速度(制動直前の速度)
と平均摩擦係数との関係、および初速度とブレー
キ距離との関係をみるもので、試験結果は第3図
に示されている。同図の特性図から、ブレーキ性
能に関しては、本実施例材(FCV50)と従来
材(FC28)とではほとんど差がないというこ
とがわかる。 一方、耐疲労強度試験は、試験片温度が300℃
と500℃において、2分間に1サイクルの割合で
引張り圧縮により試験片に所定の歪率となる荷重
をかけ、次いで荷重を除去するという疲労を加
え、試験片の破断に至るサイクル数をみるもの
で、試験結果は第4図に示されている。同図の特
性図から、300℃および500℃のいずれにおいて
も、本実施例材(FCV50)の方が従来材(FC
28)よりも耐疲労強度が優れている点が明瞭に
読みとれる。 従つて、上記第3図および第4図から、本実施
例のものでは、ブレーキ性能を従来材と同程度に
しつつ、耐疲労強度を大きく向上できることがわ
かる。 さらに、熱き裂を発生させる耐久試験を別途行
なつたところ、本実施例材は従来材に比べてその
耐久性が向上し、寿命が2割ほど長くなることが
確認できた。 実施例 2 本実施例のブレーキデイスク材は、第2表に示
す化学組成の溶湯を実施例1と同様に処理して得
た。同表の割合は重量%で示されている。
[Table] In other words, in this example, the Mn amount is 0.99
% of molten metal, 15Ca-
CV treatment with 3Mg-based CV agent and 25Cu−18Sn
- Inoculation treatment with an inoculant of Si--Fe was carried out, and after pouring, the mold was removed for about 1 hour. In this case, the amount of the CV agent added to the molten metal is 0.6% by weight, and the amount of inoculant is 0.04% by weight. The metal structure of the brake disc material obtained by this casting is shown in FIG. 1 as a micrograph (100x magnification). The graphite spheroidization rate of this brake disc material was determined by the NIK method to be 50%, and the ferrite rate was less than 5%, and the photograph shows that it has a mixed structure of CV graphite and spheroidal graphite. Here, the NIK method is an evaluation table that ranks the degree of spheroidization based on the shape of graphite that appears in a micrograph (rank ranges from 0 to 1, with flaky graphite being 0 and approximately circular graphite being 1). ), calculate the number of graphite in each rank within a predetermined range of the micrograph, and calculate the sum of the graphite numbers multiplied by the degree of spheroidization (coefficient) of each rank. This is a method of determining the rate. This determination method is stipulated by the Japan Foundry Association. On the other hand, the ferrite ratio can be determined by etching the cross section of the metal and observing it under a microscope.
Judgment was made by calculating the area ratio. In the case of this example, the amount of CV agent added was 0.6% by weight.
By doing this, the spheroidization rate of graphite was made to be 50%, but this spheroidization rate depends on the amount of CV agent added,
It can be controlled to a desired value by adjusting the type, etc., and further by adjusting the amount of inoculant containing Cu and Si as graphite promoting elements. Further, S in the above molten metal is 0.014% by weight,
Generally, the amount of Mn required to eliminate the influence of graphitization inhibition (harmful chilling) caused by S is 1.7×S%+0.3%, but in this example, this is increased to 0.99%. Therefore, this excess Mn generates carbides to form double carbides with cementite, and has the effect of stabilizing pearlite. Cu and Sn in the inoculant are pearlite stabilizing elements, but as mentioned above, Mn contributes to stabilizing pearlite, so the amount of inoculant containing Cu and Sn can be reduced. It is something. Furthermore, since the ferrite rate, and therefore the amount of pearlite, is controlled by the demolding conditions (the demolding time), the amount of the inoculant added can be reduced. Incidentally, as the demolding time increases, the amount of ferrite increases. Since Cu is a pearlite-stabilizing element and also a graphitization-promoting element, Si, which is another graphitization-promoting element in the inoculant,
Together with this, it is possible to more effectively prevent the base tissue from being chilled. Next, the brake disc material of this example (FCV
50) and the conventional brake disc material made of flake graphite cast iron (FC28) shown in Fig. 2.
Brake performance and fatigue strength are compared based on tests. Brake performance test is based on initial speed (speed just before braking)
The test results are shown in Figure 3, which examines the relationship between the average coefficient of friction and the initial speed and the braking distance. From the characteristic diagram in the figure, it can be seen that there is almost no difference in brake performance between the material of this example (FCV50) and the conventional material (FC28). On the other hand, in the fatigue strength test, the specimen temperature was 300℃.
At 500°C, a load is applied to the test piece to achieve a predetermined strain rate by tensile compression at a rate of 1 cycle per 2 minutes, and then the load is removed to determine the number of cycles until the test piece breaks. The test results are shown in Figure 4. From the characteristic diagram in the same figure, the material of this example (FCV50) is better than the conventional material (FCV50) at both 300℃ and 500℃.
It can be clearly seen that the fatigue strength is superior to that of 28). Therefore, from FIGS. 3 and 4 above, it can be seen that in this example, the brake performance can be made comparable to that of the conventional material, while the fatigue strength can be greatly improved. Furthermore, when a separate durability test was conducted to generate thermal cracks, it was confirmed that the material of this example had improved durability and a lifespan of about 20% longer than conventional materials. Example 2 The brake disc material of this example was obtained by treating molten metal having the chemical composition shown in Table 2 in the same manner as in Example 1. The percentages in the table are expressed in % by weight.

【表】 黒鉛の球状化率は実施例1の割合と同様にして
50%程度とし、フエライト率は型ばらし条件をか
えることにより、10%,30%,50%のものをそれ
ぞれ得た。 この場合、上記各フエライト率の型ばらし時間
は次の通りである。 フエライト率 型ばらし時間 10% 1〜2時間 30% 12時間 50% 24時間 本実施例のフエライト率の異なる3種のブレー
キデイスク材(FCV材)と、従来材(FC28)
とについて、ライニング材の材質を変えて摩擦性
能試験を行なつたところ、第3表に示す結果が得
られた。試験速度は15.5m/secである。表中、
合成系RD−18は、金属粉末、黒鉛、ゴムおよ
びフエノールレジン(ベース材)からなり、焼結
系AI−1632は、SiO2・Al2O3、Bi、黒鉛お
よび青銅(ベース材)からなる。また、ライニン
グ材摩耗量は2個の平均である。
[Table] The spheroidization rate of graphite was the same as that in Example 1.
By changing the mold release conditions, ferrite percentages of 10%, 30%, and 50% were obtained. In this case, the demolding time for each of the above ferrite ratios is as follows. Ferrite rate Demolding time 10% 1 to 2 hours 30% 12 hours 50% 24 hours Three types of brake disc materials (FCV materials) with different ferrite rates in this example and conventional material (FC28)
When friction performance tests were conducted using different lining materials, the results shown in Table 3 were obtained. The test speed is 15.5m/sec. In the table,
Synthetic type RD-18 consists of metal powder, graphite, rubber, and phenol resin (base material), and sintered type AI-1632 consists of SiO 2 Al 2 O 3 , Bi, graphite, and bronze (base material). . Moreover, the wear amount of the lining material is the average of two pieces.

【表】 第3表において、本実施例のデイスク材
(FCV材)は、フエライト率10〜50%においてい
ずれも従来材(FC28)よりも摩耗量が少なく、
また、相手材であるライニング材の摩耗量も本実
施例のものが少なくなつており、また、平均摩擦
係数は本実施例と従来例で差はほとんどなく、フ
エライト率が10〜50%の範囲で十分に良好なブレ
ーキ性能が得られることがわかる。
[Table] In Table 3, the disk material of this example (FCV material) has less wear than the conventional material (FC28) at a ferrite ratio of 10 to 50%.
In addition, the wear amount of the lining material, which is the mating material, is less in this example, and there is almost no difference in the average friction coefficient between this example and the conventional example, and the ferrite ratio is in the range of 10 to 50%. It can be seen that sufficiently good braking performance can be obtained.

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

第1図は本発明にかかるデイスクブレーキ材の
金属組織を示す顕微鏡写真、第2図は従来のデイ
スクブレーキ材の金属組織を示す顕微鏡写真、第
3図は本発明と従来例とのブレーキ性能を比較し
て示すグラフ図、第4図は本発明と従来例との耐
疲労強度を比較して示すグラフ図である。
Fig. 1 is a micrograph showing the metallographic structure of the disc brake material according to the present invention, Fig. 2 is a photomicrograph showing the metallographic structure of the conventional disc brake material, and Fig. 3 shows the braking performance of the present invention and the conventional example. Fig. 4 is a graph showing a comparison of the fatigue strength of the present invention and a conventional example.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 球状黒鉛とCV黒鉛とが混在した鋳鉄よりな
る車両用ブレーキデイスク材の鋳造方法であつ
て、Mnをパーライト安定化元素として0.6〜0.99
重量%含有する溶湯に、CV化剤を添加して黒鉛
の球状化率をNIK法による判定で30〜60%とす
るCV化処理と、Cu−Sn−Si−Fe系接種剤を添
加する接種処理とを行ない、注湯後の型ばらし時
間を制御することにより、フエライト率が50%以
下のパーライト組織の基地にして、耐疲労強度お
よび耐熱き裂性を高めることを特徴とする車両用
ブレーキデイスク材の鋳造方法。
1. A method for casting a vehicle brake disc material made of cast iron containing a mixture of spheroidal graphite and CV graphite, in which Mn is a pearlite stabilizing element of 0.6 to 0.99.
CV treatment in which a CV agent is added to the molten metal containing % by weight to make the graphite spheroidization rate 30 to 60% as determined by the NIK method, and inoculation in which a Cu-Sn-Si-Fe based inoculant is added. A brake for a vehicle characterized by increasing fatigue strength and heat cracking resistance by forming a base of a pearlite structure with a ferrite ratio of 50% or less by performing a treatment and controlling the demolding time after pouring. Casting method for disc material.
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