国鉄D51形蒸気機関車
当時、日本の統治下にあった台湾の総督府鉄道向けに1939年から1944年にかけ32両 (D51 1 - 32) が製造されたもので、形態的には1 - 27が標準形に、28 - 32が戦時形に属する。このグループは、日本国有鉄道籍を有したことはない。製造の状況は次のとおりである。
1939年度(3両) 川崎車輛:D51 4 - 6(製造番号2218 - 2220)
1940年度(3両) 汽車製造:D51 1 - 3(製造番号1888 - 1890)
1941年(12両) 川崎車輛:D51 7 - 18(製造番号2416・2463 - 2470・2591 - 2593)
1942年(6両) 汽車製造:D51 19 - 24(製造番号2231 - 2233・2262 - 2264)
1943年(3両) 日立製作所:D51 25 - 27(製造番号1737 - 1739)
1944年(5両、戦時形) 日立製作所:D51 28 - 32(製造番号1674 - 1678)
このうち、戦時形のD51 28 - 32は制海権喪失で発送できず、一時的な措置として国有鉄道が借り入れ、D51 1162 - 1166として使用された。
04mが連続する)、国内の鉄道路線の中でも自然条件と運転の条件が厳しい過酷な状況でも実用に耐え、昭和41年1966年の新線に切り替わるまで使われた。大型機の使用されなかった四国線で勾配区間の輸送力増強に力闘するなどの実績もある。後述の旧狩勝線や人吉機関区のように本来ならば急勾配専用機が必要な区間で運用された。 最終的に、運転に関わる立場からも普通の人々にも「力強い」というイメージを残し「デゴイチはきつい坂を登っていても、絶対に止まることはないから安心しろ」と機関士に評価されるようになった。 なお、本形式については戦時中以降、輸送力増強を図って動軸重の引き上げが許容され、フロントデッキなどにコンクリート塊の死重を搭載することで空転癖の改善が実現を見ている。
その後1938年6月竣工の101号機以降はこの仕様で新製され、この姿が広くD51のイメージとして流布することとなった。
なお、このグループでは一部に台枠が圧延鋼板をくりぬいた棒台枠ではなく、D51 354 - 359・403 - 405など、鋳鋼製台枠を採用したものが存在する他、1943年度製造分以降では、除煙板やナンバープレート、テンダーの石炭庫側板を木材で代用し、また煙室前部上方と煙室扉上部の丸みを省略するなど、金属資源節約と各部工程の簡略化が順次推し進められ、準戦時形と呼ぶべき仕様に移行した。戦後はこれらも徐々に標準形と同等の仕様となるように改修が行われている。
つまり国鉄当局は、貨物用機関車のボイラーを旅客用機関車に転用すればよい、というデ・グロートの助言をこれ幸いと言質にとって、戦前から監督官庁としてその手口を知悉していたこの策を講じた。また、このプランは仕掛状態で宙に浮いていたC57形未成車の部材、ひいては突然の予算凍結で困窮を強いられたメーカー各社の救済という意味合いもあり、33両といういかにも中途半端な製造両数も仕掛部材の残数に由来する。
さらに、1960年には地方線区への転用のため6両に軸重軽減の改造が施され、新形式のD61形となっている。
個別の改造機として注目すべきは、1956年11月の運転業務研究会発表資料として軸重可変機構を付与された、奈良機関区所属のD51 65である。当時の奈良機関区は中在家信号場前後に加太越えの難所を擁す関西本線を担当しており、重量級列車の機関車運用には困難を伴い、特に上り勾配での牽き出し時に重心移動で空転が発生しやすい本形式は、その改善が望まれていた。D51 65での改造は、この問題を解決するために提案されたもので、第4動軸後部の主台枠に空気シリンダーを取り付け、第4動軸と従台車を結ぶ釣り合い梁(イコライザー)の支点位置を移動させて軸重バランスを変え、これにより動軸重を通常の13.96tと15.46tに切り替え可能とするものである。この軸重可変機構は、上り勾配や出発時における空転抑止に加え、撒砂量の減少により軌道保守の負担軽減にも資するという特徴を有し、さらに単純に甲線規格対応の強力機を導入する場合とは異なり、上り勾配区間や駅構内などの必要な区間のみを軌道強化すればよく、本形式の運用線区に制約を加えるものではない、というメリットもあった。
全国の幹線・亜幹線に普及し、至る所でその姿は見られた。ただし、四国では土讃本線限定で使用された。貨物用のため地味な存在だったが、中央本線(中央東線・中央西線とも)や函館本線の“山線”区間(長万部 - 小樽間)などのように急勾配区間の多い路線では、急行をはじめとする優等列車を含む旅客列車の牽引に使われることも多く、羽越本線などのような平坦路線でも旅客列車牽引に使われた例があった。D51形は軸重が大きいため、多くは東海道本線や山陽本線、東北本線などの幹線の貨物列車を中心に牽引した。中にはお召し列車を牽引した車両や、先述のD51 65のように新鶴見操車場や吹田操車場などの基幹ヤードでハンプ押上げ用として使用された車両もある。
運転・保守両面では一部勾配線(後述)を除き概ね好評を博し、全国的に鉄道車両の保守状態が劣悪だった第二次世界大戦終結直後でも、本形式は9割を超える車両が稼働状態にあったといわれる。また、本形式以前の機関車は乗務員が慣れるまでの評価が低いものが多かったが、本形式は予想以上の好評で迎えられ、一番扱いやすい機関車であったとの証言も残っている。
しかし、勾配での重量貨物列車牽引においては、出力の増大と入線範囲拡大を目的とした動軸重の減少、それに車体長短縮などの設計上の無理に起因する不適切な動軸重配分によって、上り勾配での牽き出し時に生じる重心移動で空転しやすい傾向があり、勾配線では基本となったD50形の方が有利な局面が多々存在した。
ゆったりした運転台を持つD50形に比べ乗務員の労働環境として劣悪で、「D50形では広い運転台の片隅に置いておいた弁当が傷むことはなかったが、狭いD51形の運転台では置いておいた弁当が(ボイラーの熱で)腐ることがあった」といった証言が残されているらしいが、D50とD51の乗務員用ツールボックスは座席下にあるため信憑性に疑問が残る。また、D50の運転室はボイラーとの重なりが多いため火室が大きく張り出しており実際に作業できる面積は見かけほど差がなく、本機ではボイラーの熱を避けるため必要最低限の広さとしていた。D51やD52の乗務に慣れると、D50は機器や配管の位置が極めて乱雑な上に運転台が広いため操作に手惑い落ち着かないとの回想もあった。第1動軸から順に軸重が14.99 t・14.80 t・14.79 t・14.21 tと第1動軸を重く第4動軸を軽く配分してあり、牽き出し時に重心が後へ移動することで各動軸の軸重が平均化されるため空転が発生しにくい設計だったD50形と比較して動軸の重量配分に明らかな不備があり、動軸重が第1動軸から順に13.17 t・14.30 t・14.23 t・14.30 tで列車牽き出し時などの過荷重状態で第1動軸の軸重が低下し額面上の性能向上にもかかわらず空転が頻発する傾向が強かったため、乗務員の評価は良くなかったとされる。
1943年度(163両) 日本車輌製造(33両):D51 740 - 747・846・847・916・917・1063 - 1083(製造番号1182 - 1187・1215 - 1220・1229 - 1249) 川崎車輛(40両):D51 768 - 772・843 - 845・918 - 949(製造番号2866 - 2873・2892 - 2901・2908 - 2917・2953 - 2964) 汽車製造(15両):D51 786 - 790・866 - 875(製造番号2326 - 2330・2355 - 2364) 三菱重工業(35両):D51 804 - 818・896 - 915(製造番号373 - 387・399 - 418) 浜松工機部(12両):D51 827 - 830・848 - 852・861 - 863(製造番号77 - 88) 鷹取工機部(15両):D51 836 - 842・853 - 860(製造番号44 - 58) 日立製作所(13両):D51 876 - 888(製造番号1814 - 1826)
1944年度(146両) 日立製作所(19両):D51 889 - 895・1051 - 1062(製造番号1827 - 1837・1886 - 1888・1890・1889・1891 - 1893) 三菱重工業(50両):D51 1001 - 1050(製造番号419 - 468) 日本車輌製造(46両):D51 1084 - 1129(製造番号1272 - 1289・1291 - 1318) 川崎車輛(31両):D51 1130 - 1160(製造番号3008 - 3011・3013 - 3024・3026 - 3028・3030 - 3042)