JPH08120412A

JPH08120412A - シリンダライナ用鋳鋼材

Info

Publication number: JPH08120412A
Application number: JP28742794A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamagami; 喜昭山上
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】高温における耐摩耗性および耐焼付性に優れ
たシリンダライナ用鋳鋼材を提供する。【構成】化学組成が重量％で、Ｃ：１．０〜１．６
％、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜
１．５％、Ｃｒ：４．０〜７．０％、Ｍｏ：
１．５〜２．５％、Ｖ：０．３〜１．５％、
および残部が実質的にＦｅからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高温における耐摩耗性お
よび耐焼付性に優れたシリンダライナ材に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のシリンダ内周面に使用される
薄肉シリンダライナは、ピストンリングと摺動し、気密
性を保持しなければならず、ライナ材としては基本的に
高温における耐摩耗性と耐焼付性とが要求される。従
来、この目的のため、シリンダライナ材として、組織中
にＡ型黒鉛を有し、耐摩耗性向上元素としてＣｒ, Ｂ,
Ｐなどを含有する特殊鋳鉄材が用いられている。また、
ライナの鋳造は、従来、Ａ型黒鉛を晶出させるため、凝
固速度を遅くすることができる砂型置注鋳造や砂型遠心
力鋳造が適用されていたが、特公昭５８−３６６６４号
公報に開示されているように金型遠心力鋳造によっても
製造されるようになってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
ディーゼルエンジンの排気ガス規制に対応するため、Ｎ
Ｏｘ・ＰＭ（粒子状物質）の低減が求められており、こ
のためには燃料を可及的に完全燃焼させる必要がある。
燃料の完全燃焼を図るためには、燃料と空気との混合を
促進する必要があり、燃料を高圧噴射して噴霧状にする
ことが行われている。かかる技術においては、シリンダ
の内圧が従来８０ＭＰａ程度であったものが、１５０Ｍ
Ｐａ以上に上昇し、これに伴いピストン摺動部の面圧が
上昇し、特に高温における優れた耐焼付性が求められ
る。

【０００４】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、高温における耐摩耗性のみならず、優れた耐焼付性
を具備したシリンダライナ材を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のシリンダライナ
用鋳鋼材は、化学組成が重量％で、Ｃ：１．０〜１．
６％、Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．５〜
１．５％、Ｃｒ：４．０〜７．０％、Ｍｏ：
１．５〜２．５％、Ｖ：０．３〜１．５％、
および残部が実質的にＦｅにより形成される。

【０００６】

【作用】本発明のシリンダライナ用鋳鋼材の化学組成は
以下の理由により限定される。単位は重量％である。Ｃ：１．０〜１．６％（好ましくは１．１〜１．５％）Ｃは主としてＦｅ及びＣｒと結合してＭ₇Ｃ₃型の高硬
度炭化物を形成すると共に、Ｍｏ、Ｖ、Ｗと結合してＭ
Ｃ型、Ｍ₂Ｃ型の高硬度複合炭化物を形成する。前記炭
化物の生成のためには、１．０％以上が必要である。一
方、１．６％を越えて含有されると炭化物量が過多とな
り、靱性が低下する。

【０００７】Ｓｉ：０．５〜１．５％（好ましくは０．
６〜１．０％）Ｓｉは湯流れ性を付与するために含有される。０．５％
未満ではかかる作用が過少であり、一方１．５％を越え
ると脆くなり、靱性が低下する。Ｍｎ：０．５〜１．５％（好ましくは０．６〜１．２
％）Ｍｎは硬化能を増し、またＳと結合してＭｎＳを生成
し、Ｓによる材質の脆化を防止する。０．５％未満では
かかる作用が過少であり、一方１．５％を越えると靱性
が低下する。

【０００８】Ｃｒ：４．０〜７．０％（好ましくは
４．５〜６．０％）ＣｒはＣと結合し、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物を形成し、高温耐
摩耗性を示す。４．０未満では、Ｍｏ、ＶによるＭＣ、
Ｍ₂Ｃ型炭化物を優先的に生成するため、凝固偏析が生
じる。一方、７．０％を越えると、過共晶となり靱性の
劣化を招来する。

【０００９】Ｍｏ：１．５〜２．５％（好ましくは１．
６〜２．２％）ＭｏはＦｅ、Ｃｒ、Ｖと共にＣと結合して、主として凝
固時、熱処理時にＭＣ型複合炭化物を形成し、常温及び
高温硬度を高めて耐摩耗性の向上に寄与する。１．５％
未満では耐摩耗性の向上作用が過少であり、一方２．５
％を越えると前記作用が飽和し、また炭化物物量が過多
となり凝固偏析が生じるようになる。

【００１０】Ｖ：０．３〜１．５％（好ましくは０．
４〜１．３％）ＶはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏと共にＣと結合して、主として凝
固時、熱処理時にＭＣ型の複合炭化物を形成し、常温及
び高温硬度を高めて耐摩耗性の向上に寄与する。０．３
％未満では耐摩耗性の向上作用が過少であり、一方１．
５％を越えると炭化物量が過多となり、遠心力鋳造の
際、マクロ偏析が生じるようになる。

【００１１】本発明の鋳鋼材は以上の合金成分のほか、
残部が実質的にＦｅで形成される。尚、Ｓ及びＰは材質
を脆くするので少ない程望ましく、夫々０．０４％以下
に止めておくのがよい。本発明の鋳鋼材によりシリンダ
ライナを製造するには、従来と同様、通常、金型遠心力
鋳造が適用され、鋳放しにより、パーライトを主体とし
た基地に網目状炭化物が形成される。鋳造後、オーステ
ナイト化熱処理を施し、空冷後、６００〜７００℃で焼
鈍することにより、靱性を向上させることができる。

【００１２】

【実施例】下記表１の化学組成を有する鋳鋼を溶製し、
鋳込温度１５８０℃、金型回転数１８００ｒｐｍで金型
遠心力鋳造し、外径９０mmφ、肉厚８mm、長さ１８００
mmのライナ素材を得た。鋳造に際し、金型予熱温度を２
００℃とし、ウェットスプレーコーティングにより、ケ
イソウ土を主材とし、水ガラスを粘結材とした厚さ０．
８mmの塗型を金型内周面に形成した。鋳造後、素材を１
０００℃に加熱してオーステナイト化し、空冷後、６５
０℃で焼鈍し、硬度をＨ_RＣ３６〜４５に調整した。
尚、試料No. １及び２は実施例、No. ３及び４は比較
例、No. ５は従来例である。

【００１３】

【表１】

【００１４】実施例にかかるNo. １及び２のライナ素材
より、組織観察用試料を採取し、顕微鏡観察したとこ
ろ、いずれの試料も網目状の炭化物が認められた。一例
として、No. ２の金属組織写真を図１に示す。また、同
素材からリング状試験片を採取し、耐焼付性試験に供し
た。耐焼付性試験は、超高圧摩耗試験機を用い、リング
材（材質Ｓ３０Ｃ鋼の表面にイオンプレーティングによ
りＣｒＮ層を形成したもの）を軸心回りに回転させ、そ
の軸方向端面にリング材と同心状に配置されたリング状
試験片の端面を押し付けて、荷重を初期２ＭＰａから１
ＭＰａごとに順次増加し、各荷重を３分間保持し、焼付
発生時の面圧を求めた。リング材と試験片との接触部に
は、モーターオイル＃３０（油温８０℃) を４００cc／
min で給油した。試験結果を表１に併せて示す。

【００１５】表１より、本発明の実施例に係るNo. １及
び２は１５ＭＰａの面圧の下でも焼き付きは発生しなか
った。従来例のNo. ５の黒鉛晶出ライナ材では、焼付発
生面圧は８．５ＭＰａであり、実施例の５７％以下であ
った。Ｃｒ含有量が本発明外の比較例のNo. ３及び４で
は従来例よりも耐焼付性が良好であったものの、焼付発
生面圧は従来例の１．４倍程度に止まった。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のシリンダラ
イナ用鋳鉄は、Ｃ：１．０〜１．６％、Ｃｒ：４．０〜
７．０％を含有した特定の成分で形成したので、主とし
てパーライトからなる基地中に網目状炭化物を晶出させ
ることができ、高温における優れた耐摩耗性、靱性及び
耐焼付性を兼備させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかる金属組織の図面代用写真（１０
０倍）である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学組成が重量％で、Ｃ：１．０〜１．６％、Ｓｉ：０．５〜１．５
％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：４．０〜７．
０％、Ｍｏ：１．５〜２．５％、Ｖ：０．３〜１．
５％、および残部が実質的にＦｅからなることを特徴と
するシリンダライナ用鋳鋼材。