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日本國鐵C62型蒸汽機車（日語：国鉄C62形蒸気機関車／こくてつC62がたじょうききかんしゃ Kokutetsu C62gata jyōkikikansha），是日本國有鐵道的一種幹線客運煤水車式蒸汽機車。
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本型機車共計49台，全部在1948年至1949年期間製造完成。這些機車起初是以D52型蒸汽機車的改造車名義製造，各製造廠生產情況如下：日立製作所21台、川崎車輛（現川崎重工業）15台、汽車製造13台。由於本型機車的牽引力以及重量，其多被用於牽引東海道本線、吳線、山陽本線等幹線上走行的優等列車，其亦是全日本最大最強的客運蒸氣機車，暱稱為「シロクニ」（Shirokuni,「C62」的片假名發音）。另外，其也作為松本零士的漫畫作品《銀河鉄道999》當中出現的主要列車「999號」的牽引機車原型而廣為人知。
第二次世界大戰期間，日本國鐵（時隸屬於運輸省）擁有大量D51型蒸汽機車和D52型蒸汽機車，這些機車作為貨運蒸汽機車，當時用於運輸戰時貨物。然而隨着戰爭結束導致的軍事運輸停辦和工業生產下降，貨運需求暴跌，因此大多數貨運機車成為了冗餘。在另一方面，由於生活物資需要購買、且需要從戰區及殖民地進行復員及撤軍工作，在此影響落客運需求驟增，讓早在戰爭期間停產的客運蒸汽機車在運用上更是捉襟見肘。[1]
這種情況在幹線上尤為嚴重，作為大型客運蒸汽機車的C57型蒸汽機車、C59型蒸汽機車在倉促增備後仍不能滿足需求。另外，作為機車燃料的煤炭因其品質有所下降，致使機車的性能也有所下滑。為彌補這些問題，日本鐵路當局決定繼續製造更大、性能更強的重型客運機車。然而由於盟軍司令部的政策以及日本國內物資奇缺的現狀，新造機車變得尤為困難。
聽取了盟軍軍官的建議後，日本鐵路當局注目於部分冗餘的貨運機車，以「改造」的名義利用這些機車的鍋爐改造成為客運機車，鍋爐以外的部分沿用客運蒸汽機車C57和C59的設計，這便是本型的由來。實施改造的目的之一是挽救生產C57和C59（戰後型）而訂購的部件材料，這些部材因日本國內財政困難，機車訂單取消而閒置。在此之外，通過切割鑄造底架強行容納的2軸從動轉向架的設計，以及本型機車只生產了49台這種比上不足比下有餘的數量，也是因為延用了C57和C59的部材導致的。另外，由於這些機車使用的D52型鍋爐都是在戰時生產，在性能上並不可靠，因此除了一些早期的報廢機車，其餘機車在後來換成了新造的鍋爐。
至於坊間所傳關於盟軍出台通貨膨脹抑制政策（道奇路線）的指示，已經是本型機車與C61型登場後的1949年（昭和24年）2月的事情，因此不存在聯繫。
因此，D51型改造成為了C61型，D52型改造成為了C62型。具體來看，C61的使用定位與C57類同，屬於乙級路綫規格的機車；C62的改造則是旨在代替C59型在特別甲級路綫上牽引特急列車以及急行列車。
| 形式 | 改造後 | 改造前 | 製造所 | 製造編號 | 落成日 | 除籍日 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| C62型蒸汽機車 | C62 1 | D52 74 | 日立製作所 | 1921 | 1948年1月17日 | 1967年7月14日 |
| C62 2 | D52 455 | 1930 | 1948年5月20日 | 1979年3月28日 | ||
| C62 3 | D52 458 | 1931 | 1948年6月18日 | 1976年3月19日 | ||
| C62 4 | D52 399 | 1932 | 1948年6月30日 | 1960年1月27日 | ||
| C62 5 | D52 349 | 1933 | 1948年7月20日 | 1968年2月15日 | ||
| C62 6 | D52 461 | 1934 | 1948年7月31日 | 1966年10月17日 | ||
| C62 7 | D52 464 | 1955 | 1948年8月25日 | 1966年1月20日 | ||
| C62 8 | D52 446 | 1956 | 1948年8月29日 | 1964年3月30日 | ||
| C62 9 | D52 121 | 1957 | 1948年9月6日 | 1966年1月20日 | ||
| C62 10 | D52 119 | 1958 | 1948年9月23日 | 1967年11月24日 | ||
| C62 11 | D52 150 | 1959 | 1948年10月6日 | 1966年1月20日 | ||
| C62 12 | D52 445 | 1796 | 1948年10月23日 | 1967年9月20日 | ||
| C62 13 | D52 447 | 1797 | 1948年11月20日 | 1966年10月17日 | ||
| C62 14 | D52 145 | 1798 | 1948年11月30日 | 1967年12月14日 | ||
| C62 15 | D52 112 | 1799 | 1948年12月15日 | 1971年11月24日 | ||
| C62 16 | D52 127 | 1800 | 1948年12月22日 | 1971年11月24日 | ||
| C62 17 | D52 69 | 1801 | 1948年12月30日 | 1971年3月8日 | ||
| C62 18 | D52 375 | 1802 | 1949年1月26日 | 1968年5月2日 | ||
| C62 19 | D52 407 | 1803 | 1949年3月6日 | 1964年11月14日 | ||
| C62 20 | D52 25 | 1804 | 1949年3月14日 | 1964年11月14日 | ||
| C62 21 | D52 77 | 1805 | 1949年3月20日 | 1962年2月2日 | ||
| C62 22 | D52 22 | 川崎車輛 | 3155 | 1948年8月20日 | 1967年11月24日 | |
| C62 23 | D52 23 | 3156 | 1948年8月31日 | 1970年11月28日 | ||
| C62 24[注 1] | D52 106 D52 233 |
3157 | 1948年9月24日 | 1967年11月24日 | ||
| C62 25 | D52 226 | 3158 | 1948年9月30日 | 1968年5月23日 | ||
| C62 26 | D52 46 | 3159 | 1948年10月8日 | 1966年9月8日 | ||
| C62 27 | D52 49 | 3160 | 1948年10月16日 | 1968年2月20日 | ||
| C62 28 | D52 151 | 3161 | 1948年10月21日 | 1966年10月17日 | ||
| C62 29 | D52 85 | 3162 | 1948年10月28日 | 1967年7月15日 | ||
| C62 30 | D52 152 | 3163 | 1948年11月11日 | 1968年10月18日 | ||
| C62 31 | D52 227 | 3164 | 1948年11月18日 | 1967年10月21日 | ||
| C62 32 | D52 147 | 3165 | 1948年11月24日 | 1971年6月26日 | ||
| C62 33 | D52 82 | 3166 | 1948年11月30日 | 1967年10月21日 | ||
| C62 34 | D52 230 | 3167 | 1948年12月18日 | 1968年2月15日 | ||
| C62 35 | D52 93 | 3168 | 1948年12月26日 | 1965年10月22日 | ||
| C62 36 | D52 231 | 3169 | 1948年11月12日 | 1966年12月1日 | ||
| C62 37 | D52 358 | 汽車製造 | 2450 | 1948年9月18日 | 1970年11月28日 | |
| C62 38 | D52 374 | 2564 | 1948年9月29日 | 1967年11月24日 | ||
| C62 39 | D52 141 | 2565 | 1948年10月6日 | 1967年11月24日 | ||
| C62 40 | D52 367 | 2566 | 1948年10月15日 | 1967年5月25日 | ||
| C62 41 | D52 352 | 2567 | 1948年10月23日 | 1970年3月14日 | ||
| C62 42 | D52 357 | 2568 | 1948年11月12日 | 1964年3月30日 | ||
| C62 43 | D52 345 | 2569 | 1948年11月30日 | 1967年10月21日 | ||
| C62 44 | D52 356 | 2570 | 1948年12月26日 | 1971年6月26日 | ||
| C62 45 | D52 353 | 2571 | 1949年3月8日 | 1967年11月24日 | ||
| C62 46 | D52 26 | 2572 | 1948年3月21日 | 1969年9月24日 | ||
| C62 47 | D52 366 | 2573 | 1948年3月31日 | 1969年3月31日 | ||
| C62 48 | D52 380 | 2574 | 1949年4月8日 | 1969年9月24日 | ||
| C62 49 | D52 104 | 2575 | 1949年4月20日 | 1968年6月13日 |
機車全長21.48米（含煤水車）、總重145.17噸，走行部與C59為基礎，動輪直徑為1750毫米，與C59同為日本最大的機車動輪。軸配置因既有2C1（2對導輪-3對動輪-1對從輪，即4-6-2）式車輪配置（即「太平洋」型，參見勝利型蒸汽機車）超出了特別甲級路綫承載的軸重上限（16.08噸），因此改為2C2（2對導輪-3對動輪-2對從輪，即4-6-4）式車輪配置（即「哈德孫」型）以縮減軸重。還有8台機車（C62-19~21及45~49）以輕軸重型式製造，即從輪轉向架的支點有變[注 2]導輪轉向架彈簧個數從16個增加到了17個，彈簧係數的變化使得軸重可以縮減至甲級路綫的14.9噸[注 3][1]。另外還有一些業已完工的機車在配屬機務段變更期間也實施了輕軸重化，數量與前述8台合計26台。這些輕軸重型機車運用於白河站以南的東北本線以及仙台站以南的常磐線上，另外在末期，受路綫電氣化影響，餘下的通常型改造為了輕軸重型，改運用於有輕軸重型需要的函館本線上。在閥動裝置上使用國鐵慣例的華爾夏特閥動裝置（即華式閥[2]:124），但標準裝備了回動機。
有一種說法是輕軸重型為防止空轉，在氣缸內裝有氣缸套藉此壓縮內徑。但早期輕軸重型改造後的機車並沒有內徑壓縮，1953年（昭和28年）發行的《鐵道技術發達史》當中，除了軸重變更之外沒有提及別的。另外最初轉配函館本線運用的C62-3也僅僅進行了輕軸重化工程，而且在其它轉配機車裏沒有內徑壓縮的記錄，司機也沒有在使用感上感到不同的記錄。出現這種說法被認為或許是將同為D52形改造而來的D62形的例子混為一談。
由於本型機車使用了庫存閒置的部材，考慮到夾具以及生產線，因此本型與C59型一道指定日立製作所笠戶工廠（計21台，C62-1~21）以及川崎車輛兵庫工廠（計15台，C62-22~36）製造。此後，由於車輛需求變化，汽車製造大阪製作所的C61型訂單取消，又追加指定該廠製造（計13台，C62-37~49），此包含有作為彌補訂單取消的救濟補償之意。是以，由於擔當作為原型車的C62-1~4之生產任務，日立製作所反響強烈，因此日立的量產機車以及川崎的量產機車皆準此反映製造。與之相對，汽車製造所擔當的C62-37及以後的機車在設計上基本與C62-36及以前的機車相通，但同時在汽包、砂箱蓋及氣門裝置有所調整，還融入參加了C59型設計的高田隆雄等該社技術團隊的美學設計，因此它擁有與日立及川崎所製造的車截然不同、具有強烈個性的外觀。
至於鍋爐，因為其是自D52形改造而來，在爐胴尺寸上與之相同，煙管長5,000毫米，且附有燃燒室。
機後所連結的煤水車形式與當初C59型（戰後型）所用相同，為全焊接構造的船底形車體、可裝載煤塊10噸及水22噸的10-22形。在C62-2~4中，作為測試，將作為舊滿鐵使用的部材改用，裝載了自動加煤機，並隨後取得了很好的成績。因此，日本國鐵・汽車製造・大發工業共同開發，將動力部安裝至機車，故C62-5及以後的機車將配備自動加煤機制式化、煤水車變更為10-22S形（S代表Stoker，即加煤機）。但是、初期製造的部分由於自動加煤機完成較晚、在未搭載的情況下便開始在籍運用。[3]所謂自動加煤機、乃是先以螺旋杆將煤槽中的煤炭送往分配台，再沿着分配台導棱，利用蒸汽將其均勻吹入火室的機械裝置[2]:93。
另外，本型車由於裝載了自動加煤機使得駕駛室變高，在乘務員中也存在着「腦袋恨不得要卡天井裏了」的言論[3]。
在使用加煤器的前提下，本型所定的燃燒率為600kg/m2，此時最大馬力為1,620PS，僅次於其母型D52形的1,660PS，為日本國內歷代第二。另外在動輪周馬力方面，本型相較於C59型，達到了壓倒性的1.2倍以上高馬力。相對於C59型，C62型額定值的負載更低，並且具有更好的鍋爐效率。實際上，在新造開始後立即實施於山陽本線糸崎（絲崎）至八本松區間的性能比較實驗中，相比於在鍋爐未搭載燃燒室的長煙管戰前型C59型，在同一條件下煤炭消耗量取得了節約20%以上的好成績。
本型號的49台機車在剛出廠之時大多就近配屬於對應的機務段（機關區，下文皆以機關區示意）。其原因似乎在於因完工不久自動加煤機的研製尚未完成，許多機車並未立即配備；另外還可以在交付後找出設計中存在的缺陷，及讓負責運用的乘務員及各機務人員的熟練掌握機車的使用及整備。
具體來說，日立生產的21台機車裏，除了配屬濱松機關區的C62-6以及配屬於宇都宮機關區的3台後期輕軸重型機車（C62-19~21）外，餘下17台機車分屬於岡山以西的各機關區；川崎生產的15台機車裏，除了配屬濱松機關區的C62-28以外，其餘14台機車分屬於下關至梅小路間東海道及山陽本線的各機關區；汽車製造生產的13台機車裏，除了配屬尾久機關區的5台後期輕軸重型機車（C62-45~49）外，其餘8台分散配屬岡山、宮原、梅小路三所機關區。
原型41台機車起初分屬於靜岡、濱松、梅小路、宮原、姬路第二、岡山、絲崎、廣島第二、下關機關區，並開始同東海道本線與山陽本線上既有的C59型一道共同運用。具體情況如下：
當初戰爭結束帶來的經濟困難仍在持續，因此這些列車多充當長編組急行及普通列車的本務機車。後為強化東北本線及常磐線的輸送能力，待至1949年（昭和24年）6月，初期製造批次當中的11台機車（C62-7 ~11、22~24、37~39[注 4]）在改造為輕軸重型後轉配至尾久、宇都宮、白河、水戶機關區[1][5]。
隨着1950年（昭和25年）10月1日的運行圖調整（以下簡稱為調圖），東京至大阪間走行的特急列車「燕（日語：燕／つばめ Tsubame）」、「鳩（日語：鳩／はと Hato）」的運行時長縮短至8小時，相較於之前縮短了1小時。就此也需要對既有的運行曲線以及列車的換算輛數重新斟酌。經論證得出，既有的C59型已經在性能上達到了極限，已不再適合繼續既有的牽引任務。因此，日本國鐵將原來在東海道本線及山陽本線上運用的各C62型集中配屬於濱松、名古屋、梅小路、宮原4所機關區，其中車況較好者集中與宮原、濱松[注 5]2處，從當時還未電化的濱松——京都區間到戰前業已電氣化的大阪站之間，充當列車牽引的本務機車。另外在宮原機關區所配屬的機車中，為區別各機車中以C62-29及35為首的車況優良者[1]、車況普通者、以C62-2為首的車況不佳者，用改變機車號段銘板顏色的方式將其分為三組，以車況優良者開始優先牽引急行以上的旅客列車。
以如上這般的特急列車牽引運用方式，本型機車的性能不遺餘力地得到了發揮，此亦對列車運行時長有所裨益。據說尤其是在宮原機關區，乘務員在焚火作業中通過控制自動加煤機（受螺旋導杆旋轉加煤的構造制約，加煤時容易出現煤屑）的使用多以人力加煤、有效減少了對於乘客極為頭疼的煤煙（從煙筒排出的煤炭煙氣）產生。不過，考慮到本型機車較大的爐床面積以及通過關原等惡劣路綫條件區間時需要的燃料量，可以推察對於機車乘務員來說是極大的工作量。
隨着東海道本線的電化區間向西電化至名古屋、稻澤、米原，以本型機車為首的本線用蒸汽機車運用區間越來越短。不過在非電氣化區間，仍用於牽引特急「燕」及「鳩」，並且在1954年以後配屬名古屋、宮原機關區的部分機車還加裝了重油助燃裝置，使得特急「燕」及「鳩」的列車牽引定數從500噸上升至550噸。這種情況一直持續至1956年（昭和31年）11月19日調圖，東海道本線全線電化完成，全區間的牽引任務讓渡於EF58型電力機車[6]。
在東海道本線電化的同時，原本運用於該線的本型機車當中，有7台（C62-2、3、27、30、32、42、44）在改造為輕軸重型後轉配至後文提及的北海道[5]，其他大多轉配至梅小路、廣島第二乃至下關機關區[7]，並與C59型一道在以山陽本線為主的運用區間牽引一些當時具有代表性的優等列車。諸如京都至博多間的特急「鷗（日語：鷗／かもめ Kamome）」以及寢台（即臥鋪）特急「朝風（日語：朝風／あさかぜ Asakaze）」、「幸風（日語：さちかぜ／さちかぜ Kamome）」、「隼（日語：隼／はやぶさ Hayabusa）」、「瑞穗（日語：瑞穂／みずほ Mizuho）」；急行「霧島（日語：霧島／きりしま Kirishima）」、「筑紫（日語：筑紫／つくし Tsukushi）」、「雲仙（日語：雲仙／うんぜん Unzen）」、「阿蘇（日語：阿蘇／あそ Aso）」等[5]。另外在1958年（昭和33年）8月14日岩國市附近的道口，牽引上行特急「鷗」的C62-4與駐日盟軍的拖頭相撞事故，隨後在1960年（昭和35年）1月27日廢車除籍，成為本型機車中最早退役者[1]。
1956年（昭和31年）11月19日調圖後，開行了寢台特急「鷗」，此意味着山陽本線走行的優等列車有所增強。本型機車開始作為「鷗」的本務機車，此後因1959年（昭和34年）7月20日調圖後寢台特急「櫻（日語：桜／さくら Sakura）」開行，20系客車大量增備，該型機車也在姬路至下關間多擔當牽引此客車的任務。但是隨着特急「鷗」在1961年（昭和36年）改用キハ82系柴聯車，不再需要機車牽引；寢台特急及急行列車的牽引區間隨着電氣化依次縮短至姬路站、岡山站，最終直抵廣島站以西；1964年（昭和39年）10月1日山陽本線全線電化的影響，本型機車的定期特急運用一度停止[5]。原配屬於下關機關區的所有機車也在電化完成的前日（即9月30日）以牽引當日諸類上行列車的方式相繼抵達廣島，旋即轉配廣島機關區（舊廣島第一機關區）及廣島運轉所（舊廣島第二機關區）[8]。廣島機關區及廣島運轉所的屬車擔當急行「音戶（日語：音戸／おんど Ondo）」廣島至下關區間等還未電氣化的山陽本線西部及岩德線部分列車的牽引[9]。由於負責自1965年開始以特別甲級路綫標準整修、作為山陽本線輔助路綫的吳線，原廣島機關區及廣島運轉所的屬機又相繼轉配仍保有蒸汽機車配置區的絲崎機關區，與C59型一道在絲崎及廣島區間牽引諸如急行「安藝（日語：安芸／あき Aki）」等經由吳線的列車[10][5]。好景不長，隨着原急行「音戶」廣島至下關區間的牽引任務在1966年（昭和41年）9月後改由電力機車執行，原岩德線運用區間在1967年（昭和42年）改為D51型執行，廣島機關區及廣島運轉所屬車全廢，保有數量大減。1968年（昭和43年）10月1日調圖後，本型機車在吳線直通列車以外的山陽本線運用，除1列絲崎至廣島的下行列車及一部分臨時列車順便自絲崎機關區回送機車外全部終止。
至於說在吳線的運用，1967年（昭和42年）10月1日（見後文）常磐線電化後，剩下的5台輕軸重型機車（C62-23、37、46 ~48）自當年10月上旬開始相繼自平機關區轉配至絲崎機關區[5]，以置換在該機關區退役的5台重軸重型機車（C62-5、14、18、25、34）。不過，由於並未將輕軸重型改造為重軸重型便直接運用，致使牽引吳線內單機牽引定數足足12節、編組重量達460噸的急行「音戶」時，在連續坡度達到16‰左右的安登站周邊頻頻空轉。因此，本型機車不論輕軸或重軸，自1969年1月開始全部運用分離，開始牽引編組重量較輕的急行「安藝」，而「音戶」等編組較重的列車的牽引任務則交給軸重較重的C59型。同年，輕軸重型的3台機車（C62-46~48）由於檢查期限的原因退役；1970年（昭和45年）3月，C62-41因達到檢查期限而退役[1]。因此，絲崎機關區中的其餘本型機車運用緊張，導致出現了一部分旅客列車牽引任務交由D51型進行的情況。1970年（昭和45年）8月，吳線電化完成，自當月22日開始，當中一部分蒸汽機車與電力機車重聯運轉，一度實行「電蒸運轉」，其旨在進行訓練，當年9月15日起上行「安藝」等牽引任務由電力機車單獨完成。本型機車在山陽本線及吳線最後運用至1970年（昭和45年）9月30日。到最後仍在運用的5台機車裏，其中兩台（C62-15及16）移交至小樽築港機關區[5]，C62-17經稻澤第一機關區送至名古屋市內靜態保存，因常磐線電化轉配來的（C62-23及37）則退役，絲崎機關區再無本型機車。至此，自C62-1出廠歷經22年，本型機車在東海道本線及山陽本線地帶運用的歷史畫上了句號[5]。
先是，1949年（昭和24年）3至4月出廠的8台輕軸重型機車業已分散配屬於尾久（5台：C62-45~49）與宇都宮機關區（3台：C62-19~21）。另外在山陽本線沿線各機關區中出廠配置的初期車當中，有11台機車在改造為輕軸重型後，在當年6月前轉配尾久（2台：C62-38及39）、宇都宮（1台：C62-8）、白河（3台：C62-9~11）、水戶（5両：C62-7、22~24、37）各機關區。是以，東京以北區間運用C62型機車的歷史由這19台機車開始。
運用開始後半年，在1949年末到1950年（昭和25年）9月期間，原尾久、宇都宮、水戶三所機關區的機車轉配至白河機關區及平機關區。其中轉配於白河機關區的有11台機車（C62-8 ~11、19~23、37、38），轉配平機關區的有8台機車（C62-7、24、39、45~49），前者的運用以東北本線白河以南的急行列車及長交路普通列車為中心，而後者運用以常磐線平以南的急行列車及長交路普通列車為中心。爾後，隨着東海道本線電化工程的推進，1955年（昭和30年）之後C59型開始轉配宇都宮機關區運用於白河以南的東北本線，後又因運用區間擴大至仙台以南，又轉配至白河、福島第一、仙台機關區。本型機車在C59型轉配至東北本線前的1954年（昭和29年）9 至11月期間，原配屬於白河機關區的機車轉配至尾久機關區開始以常磐線為中心運用，交路亦向北延伸至仙台。且迄至60年代初，本型機車還牽引了在早晚高峰期間進入東京站（準確來說這些列車的始發終到站為新橋站）的常磐線普通列車。另外，還有牽引臨時列車進入高崎線的情況。
本型機車在1958年（昭和33年）10月1日調圖後提用於擔當新開行的特急「初雁」在上野至仙台間的本務機車。因此將平機關區的2台機車（C62-7及39）轉配至擔負「初雁」機車運用的尾久機關區。且為牽引特急列車做準備，C62-7、10、11、20、22、37的回動機從動力回動及改造為手動螺旋迴動機。至於其餘維持原貌的C62-8、9、19、23、38、39以及平機關區的配置車（C62-24、45~49），因整備時發現的問題，將回動機驅動部的罩子撤去；又因上野至仙台間機車的不換掛運用，尾久及平機關區所屬的機車又在煤水車煤槽上增加了護板以增加煤炭搭載的儲量。特急「初雁」在開行僅僅2年後的1960年（昭和35年）12月10日，就改用新研發的キハ80系柴聯車執行客運任務，受此影響，本型機車的特急運用一度消失。不過，其後來又繼續配屬尾久與平機關區且受到重用，擔當牽引「陸奧」、「十和田」等急行列車的主力機車。
好景不長，隨着1963年（昭和38年）常磐線平站（今磐城站）以南交流電化工程的完工，原配屬於尾久機關區的本型機車運用交路全部交由EF80型電力機車。因此本型機車在常磐線系統中的運用，僅剩下平至仙台區間。後因國鐵部門探討東北本線仙台至青森間旅客列車的增強以及C60型從東北本線轉配奧羽本線的可能，在電化進程中剩下的尾久機關區中的一部分機車（C62-7、8、9、11、19、20）經水戶機關區轉配仙台機關區；同樣的目的下C62-42也從小樽築港機關區轉配至仙台。一時間，作為代替原有C60型及C61型而運用的本型機車開始活躍於平至仙台區間，牽引急行「十和田」往來一對車及急行「奧入瀨」。不過本型機車在配置仙台機關區後，在車輛管理方面因燃料及潤滑油費用上漲而飽受批評；在工務維護方面，由於當時在長町至盛岡區間運用着自重比本型機車大得多的D62型，另外本形式與軸重相近的C60型運用到了青森，大自重機車在路綫運行增加，對路綫也有危害之虞；加之DD51型內燃機車開始量產，並在仙台以北正式開始運用。受此影響，配屬於仙台機關區的本型機車在原一度轉配的C60型重回之後相繼退役，4台機車（C62-8、19、20、42）退役於1964年（昭和39年），餘下3台機車（C62-8、19、20、42）在1964年度中退役。
在此之後，由於1965年時盛岡站電化改造，作為急行「北斗」升格、由20系客車擔當客運的特急「夕鶴」（5、6列車）為縮短運行時長改經由常磐線，本型機車被提用於擔當列車交路中尚未電化的平至仙台區間的本務機車。此後至本型機車全部退役之前，配置有本型機車的路綫區間再未有新開行的寢台特急列車，是以「夕鶴」是本型機車最後牽引的定期開行寢台特急列車。
另外，由黑田保美設計的特急「夕鶴」的列車銘板（即在列車兩端所掛的鐫刻有列車愛稱的看板）也公諸於世。在之後由黑田本人證實，「以夕陽為背景飛翔的鶴」這一銘板圖案的設計思路，的確是想着此列車既然是最後的蒸汽機車本務特急，在裝到機車前端時也要最為奪目協調。其回憶到，在列車尚在開行計劃的時候其根據列車重量及經由路線推定本務機車定是C62型，此正合其意。
在新開行時「夕鶴」車底使用當時最新且輕量構造的20系客車，現車編組13節、換算41節、總重合計410 t ，算是較輕的編組了，在基於新造時性能檢查製成的運行圖里，其運用應該是不成問題的。不過在列車開行的時候，C62型的車齡已經有16年了，尤其是往平機關區配置的12台機車，沒有一台機車的車況可以說好。因此對於比較平坦的常磐線來說，自平至仙台間150公里需要不停車從頭跑到底長達2小時15分（上行表定速度約67km/h），運行圖又是基於車輛剛出廠時候查定的性能排圖，「夕鶴」準確按照運行圖運行可謂難事。考慮到此節，列車開行前的1965年9月，日本國鐵利用品川客車區配置的20系備用車12節連為編組，在田端調車場與青森站之間按照「夕鶴」的時刻進行了試運轉。試運轉的結果是，發熱量約6,500kcal/h，另外這些煤炭都是從夕張、常磐、筑豐等多種產地不同品質的混雜在各機關區使用，其火力自然不足，很難按照時刻運行。因此在營業開行之時，為了「夕鶴」（SL甲組 仕業番號1）的運用，日本國鐵特地使用了將北海道夕張產高熱低塵的優質粉煤與樹脂混合塑形，被乘務員稱為「特級（與「急」音同）塊煤」、發熱量高達8,000kcal/h的甲種精煉煤，以提高機車的性能；並且在排圖方面也最大限度活用，預先設定了3%的空餘時間。藉此，日本國鐵艱難地維持着特急的運行。
最終，在本型機車垂垂老矣、將要達到使用年限之時開始運用的特急「夕鶴」，因上述區間電化，在列車開行2年後的1967年（昭和42年）10月1日，該區間的本務機車改由ED75型電力機車擔當。值得一提的是，電化工程早在當年7月30日完成，爾後急行客車以及一部分普通列車依次交由ED65型牽引，特急「夕鶴」自8月20日開始，下行的5列列車的本務機車改用為ED65型，牽引上行6列列車的本型機車通過203次列車自平回送至仙台。然而，由於9月中旬路綫發生泥石流災害，電化中改用新線的區間不通，只得將列車重新經由非電化的既有路綫。受此影響，在路綫搶修作業的1周間，特急「夕鶴」所有列車皆由本型機車牽引。此後，下行的5列列車的本務機車繼續由ED65型擔當，在調圖前夕的9月30日及之前，上行6列列車的本務機車仍為本型機車。
爾後，到最後仍配屬平機關區的12台機車中，5台狀況較好的機車（C62-23、37、46~48）轉配至吳線擔當的絲崎機關區，狀況差的6台機車（C62-10、22、24、38、39、45）在1967年（昭和42年）11月24日退役拆解。至於本型機車的末號車C62-49，起初因正在討論保存事宜而一度在平機關區留存，但最後因為找不到下家最終在1968年（昭和43年）6月13日退役拆解。
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