[发明专利]铸铁和制动部件

说明书

技术领域

本发明涉及适合用于车辆等的制动装置的铸铁和制动部件，特别涉及通过具备高比热来实现制动盘的轻量化的技术。

背景技术

汽车或机动双轮车等的制动装置具备与车轮一起旋转的制动盘和可抵压制动盘的制动衬块。对于制动盘，为了抑制所产生的摩擦热导致的性能下降而要求高导热率。作为以低成本实现这样的要求的材料，以往使用片状石墨铸铁、CV石墨铸铁或球状石墨铸铁。由于石墨为热的优良导体，因而尤其是片状石墨铸铁通过增大石墨长度能够提高导热率。

作为铸铁相关的现有技术文献有如下文献。专利文献1的记载涉及耐腐蚀性铸铁，其碳当量为3.8～4.5％的范围，包含C：2.8～4％、Si：1.5～3.0％、Mn：0.3～1.2％、P：0.2％以下、S：0.06～0.25％、Cu：0.15～3.5％以及余量：Fe和不可避免的杂质，改变Cu的含量抑制了生锈。

专利文献2的记载涉及盘式制动器用盘，其包含C：2.8～3.8％、Si：1.8～3.4％、Mn：0.5～1.0％、S：0.02～0.1％、Cr：0.1～1.5％、Mo：0.1～1.0％、Ni：0.1～1.2％、Ce：0.01～0.05％、Cu：0.1～1.2％、余量：Fe和不可避免的杂质，通过利用Ce进行高强度化以提高耐热裂纹性。

专利文献3的记载涉及具有滑动部和轮毂安装部的由单一熔液得到的铸造制一体结构的制动部件，其包含C：3.5～3.90％、Si：2.3～3.0％、Mn：0.7～1.1％、P：＜0.05％、S：0.08～0.012％、Cu：0.7～1.2％、余量：铁和不可避免的杂质，CE值为4.3～4.7、拉伸强度为15～20kgf/mm²、衰减能力为12×10^-3～20×10^-3，对轮毂安装孔内表面实施了高频淬火使硬度达到HRB90～105。

专利文献4的记载涉及高导热耐腐蚀铸铁，其碳当量为4～5％的范围，包含C：3～4.5％、Si：1.5～3.0％、Mn：0.5～1.5％、P：0.2％以下、S：0.06～0.25％、Cu：0.15～3.5％、Ca：0.02～0.1％、Al：0.02～0.1％、余量：铁和不可避免的杂质，通过使组织中生成针状石墨，提高了高导热性和耐腐蚀性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭59-011653

专利文献2：日本特开2002-105581

专利文献3：日本特开平5-214480

专利文献4：日本特开平7-3380

发明内容

发明所要解决的问题

需要说明的是，近年来随着对温室效应气体的排放管制，对于汽车等运输装置越来越期望轻量化，而制动盘为铸铁块而成为相当程度的重量物，尤其强烈地期望其轻量化。利用制动盘和制动衬块的制动伴随着将动能转化为热能的作用，制动盘吸收热能并在停止后放出热能。如果制动盘的导热率高，则可以迅速地放出热能。另外，如果制动盘的比热高，则积蓄热能的能力高，可以抑制吸收热能时的温度上升。因此，如果制动盘的比热高，则可以使制动盘小型化。

然而，现实情况是着眼于提高比热的铸铁开发现今尚未进行。本发明是鉴于这样的情况而完成的，本发明的目的在于提供铸铁和制动部件，该铸铁具有高比热，由此可以实现制动部件的轻量化等。

用于解决问题的手段

本发明人为了使制动盘轻量化而反复进行研究，结果得出结论，为了得到对温室效应气体的排出抑制效果，需要至少600J/kg/K以上的比热。并且，为了得到这样的比热反复进行了深入研究。

铸铁由铁素体、渗碳体、石墨和其他微量的夹杂物构成。对其中重量百分率最大的铁素体的高比热化进行了研究。对各种可在铁素体中固溶并具有提高比热效果的元素进行了考察，结果发现Si的效果最好，并且其能够不形成碳化物且容易地固溶于铁素体中。

在铸铁中添加3.5％以上Si时Si的效果可显著表现。Si在铸铁中主要富集在铁素体中，在铁素体中的重量百分率会达到4％以上。据称在该浓度的情况下，在平衡状态会析出Fe₃Si，但基于X射线衍射的分析结果为，在通常的制造条件下几乎检测不到Fe₃Si。即可以认为不形成规则结构而不规则且过饱和地固溶的Si提高了铁素体的比热。