JPH0138861B2

JPH0138861B2 -

Info

Publication number: JPH0138861B2
Application number: JP56034250A
Authority: JP
Inventors: Tamio Shinosawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1981-03-10
Publication date: 1989-08-16
Also published as: JPS57149449A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、耐摩耗性バーミキユラ鋳鉄に関する
ものである。バーミキユラ鋳鉄は基地がフエライト化し易い
ため一般に耐摩耗性鋳鉄には向かないと考えられ
ていた。しかしながら、最近、このバーミキユラ
鋳鉄に、Sb，Sn，Cu，Cr等の合金元素を添加す
ることにより基地をパーライト化すれば、硬さが
増し耐摩耗性が向上することが知られ、耐摩耗性
材料として使用されてきている。しかしながら、
実際にこの耐摩耗性を付与したバーミキユラ鋳鉄
を用いて例えばシリンダブロツク等を製造した場
合、シリンダブロツクのような弱潤滑条件下では
保油性が不足する箇所が生じ、スカツフが発生し
やすくなり、実際上使用できないという問題があ
つた。この他の鋳鉄では、例えばねずみ鋳鉄に合金元
素を添加しても耐摩耗性は改善されるが、同一硬
さではバーミキユラ鋳鉄に比べ摩耗量が多いとい
う欠点がある。従つて、ねずみ鋳鉄をバーミキユ
ラ鋳鉄と同程度の摩耗量にしようとすると、その
硬さを著しく増大させねばならず加工性が悪くな
り実用性に欠ける。また、球状黒鉛鋳鉄は保油性に欠けるため耐焼
付性に劣り、弱潤滑条件下で使用する部品の材料
としては不適当である。また、この球状黒鉛鋳鉄
は鋳造性に劣り、シリンダブロツク等の複雑形状
の鋳造品を製造するには不適当である。本発明は、上述の問題点を解消するためのもの
で、バーミキユラ鋳鉄基本組成に特定の合金元素
を添加することにより、硬さ及び保油性を付与せ
しめ、耐摩耗性を向上したバーミキユラ鋳鉄を提
供するものである。本発明の耐摩耗性バーミキユラ鋳鉄は、重量比
でC3.3〜4.0％、Si2.2〜3.5％、S0.03％以下、
Mg0.03％以下、残部Fe及び不可避不純物からな
る基材に、Ca0.002〜0.05％を添加してなるバー
ミキユラ鋳鉄に、重量比でV0.05〜0.6％、Zr0.05
〜５％、B0.02〜0.1％及びNb又はTa0.1〜2.0％
からなる元素のうち少なくとも１種を含有させる
とともに、基地をパーライト面積率85％以上と
し、該基地中に炭・窒化物粒を50個／ｍm³以上析
出させたことを特徴とする。本発明において用いられるバーミキユラ鋳鉄
は、上記の如くC3.3〜4.0％、Si2.2〜3.5％、
S0.03％以下、Mg0.03％以下をベースとして、
Ca0.002〜0.05％とからなるか、または所望によ
り更に少量の希土類、Ti0.02〜0.1％のうち１種
以上とからなる組成のものである。好ましくは、
例えばC3.3〜3.7％、Si2.4〜3.0％、S0.03％以下、
Mg0.03％以下、Ca0.002〜0.02％、Ti0.03〜0.08
％のものである。上記において、Caを添加してパーライト面積
率を85％以上とすることにより基地のチル化を防
止することができ、更に鋳造性（湯まわり、ひ
け）を損なうことがないため、シリンダーライナ
等の薄肉製品も製造することができる。上記バーミキユラ鋳鉄に添加する合金として
は、V0.05〜0.6％、好ましくは0.05〜0.4％、
Zr0.05〜５％、好ましくは0.1〜３％、B0.02〜0.1
％、好ましくは0.02〜0.08％、NbまたはTa0.1〜
2.0％、好ましくは0.1〜0.7％である。上記合金元素は、少なくとも１種添加すれば良
く、それらの組合せとしては、例えばZr0.05％−
Nb0.3％、V0.05％−Zr0.6％、Nb又はTa0.3％−
B0.04％、V0.15％−Zr0.1％−Nb又はTa0.2％等
である。上記各合金元素はいずれも炭素及び窒素との化
合力が強く、基地中に粒子状の炭・窒化物を多数
析出させることができる。従つて、基地表面は炭
窒化物によつて硬さが上昇するとともに、保油性
が向上し、潤滑条件下での耐摩耗性・耐焼付性が
著しく増大する。炭・窒化物粒子は基地中50個／mm²以上析出させ
ることが必要で、50個／mm²以下では上述の硬さ及
び保油性を満足することができない。基地中の
炭・窒化物粒子は、1.5〜10μ程度で、基地中に均
一に分散した状態となつていることが好ましい。また、本発明鋳鉄は、所定の硬さを得るために
基地中のパーライト面積率を増加させることが必
要で、パーライト面積率85％以上とする。基地中
のパーライト面積率は、熱処理または合金添加に
より調整され、例えば熱処理による場合には、熱
処理炉中で、温度約950℃、２〜５時間保持した
のち、強制空冷する等のようにして行なわれる。合金添加によるパーライト面積率調整は、例え
ばCr0.1〜1.0％、Sb0.01〜0.05％、Sn0.02〜0.3
％、Cu0.2〜1.5％のうち少なくとも１種以上添加
することにより行なわれ、通常の２mm以上の肉厚
のものについては所望の面積率を得ることができ
る。パーライト面積率85％以下では基本的にフエラ
イトが多過ぎて耐摩耗性能を向上させることがで
きない。次に、本発明耐摩耗性バーミキユラ鋳鉄につい
て試験例１を用いて説明する。試験例１摩耗試験第１表に示す組成鋳鉄のテストピースを20Kg高
周波溶解炉で溶製し、得られたテストピースにつ
いて耐摩耗性の試験を行なつた。結果を第２表に
示す。

【表】

【表】以上の記載から明らかなように、本発明耐摩耗
性バーミキユラ鋳鉄は、基地中のパーライト面積
率が増加したので硬さが増し耐摩耗性が改善され
るとともに、炭・窒化物を析出しやすい合金元素
を添加することにより一層硬さが増し、同時に油
保持性が良くなつた。従つて、特に弱潤滑条件下
での耐摩耗性が向上するので、本発明鋳鉄を例え
ば高負荷のデイーゼルエンジン用シリンダブロツ
クに用いればライナーを廃止することができ、コ
スト低減が計れる。また、本発明鋳鉄でシリンダ
ライナを製造すれば、高強度のため薄肉化するこ
とができ、従つて部品の軽量化が計れるという利
点を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量比でC3.3〜4.0％、Si2.2〜3.5％、S0.03
％以下、Mg0.03％以下、残部Fe及び不可避不純
物からなる基材に、Ca0.002〜0.05％を添加して
なるバーミキユラ鋳鉄に、重量比でV0.05〜0.6
％、Zr0.05〜５％、B0.02〜0.1％及びNb又は
Ta0.1〜2.0％からなる元素のうち少なくとも１種
を含有させるとともに、基地をパーライト面積率
85％以上とし、該基地中に炭・窒化物粒を50個／
ｍm³以上析出させたことを特徴とする耐摩耗性バ
ーミキユラ鋳鉄。