JPS6036644A - 複合シリンダ−ライナ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強靭複合シリンダーライナーの提供に関する。

内燃機関に使用されているシリンダーライナーは、ピス
トンリングと同時摺動し気密性を保持しなければならな
いことから、基本的に耐摩耗性と耐焼付性が必要とされ
る。この目的のため、従来シリンダーライナーの用途に
は、Ａ型黒鉛を有しＣｒ％Ｂ、Ｐ、■、Ｍｕ、Ｎｂ等の
耐摩耗％　同上−ｘ、　素ｆ：含有する特殊鋳鉄−物が
専ら用いられてきている。

しかし乍ら、最近の内燃機関の大型化、またその軽量化
、低燃費化の要求に伴い、上記従来材質では強度的に不
足を来たしておシ、強度面での同上が切望されている。

強度の同上の目的のためには、ライナー材質によｐ高強
度のものを選ぶことも考えられるが、シリンダーライナ
一本来の必要特性である耐摩耗性、耐焼付性を損うおそ
れがあシ、実際上限界がある。

５ またライナー肉厚を厚肉化することも有効であるが、こ
の場合には軽量化という目的には逆行する。

そこで、外層を強靭性に優れる材質で形成し、内金、（
１）溶着部にセメンタイト過多等を起こし、強度面、熱
伝導面での問題が発生し、また（１１）内層材質中に外
層材質が混合、拡散することにより、内層材質が変化す
る、という問題があシ、この問題を解消することが望ま
れている。

ところで、シリンダーライナーの使用伏況と破損原因に
ついて分析すると、 （１）耐摩耗性、耐焼付性を必要とする部分は、ピスト
ンリングとの接触部、即ちライナー内表面のみである。

（１１）　シリンダーライナーの破損は、その外表面を
起点とする。

ことが知られる。

本発明はたかる点に着目して、シリンダーライナーに従
来例をみない複合化技術を適用し、叙上罵　６ の目的を達成せんとするものである。

すなわち、本発明の複合シリンダーライナーは、その内
層（内表面近傍）は耐摩耗性、耐焼付性に優れる特定化
学組成の特殊鋳鉄材質で形成する一万、外層（外表面近
傍）は強靭性に優れる特定の球状黒鉛鋳鉄材質で形成し
、かつ前記内層と外層との間の中間層は、各層間溶着部
の改善及び内層材質の健全化のための特定化学組成の特
殊鋳鉄材質で形成して、外層と中間層、中間層と内層と
が各々冶金的に溶着一体化し、全体として必要な耐摩耗
性、耐焼付性の使用特性を損わず所期目的とする強度の
向上、層間溶着部の改善及び内層材質の健全化を計るこ
とに成功したものである。

以下本発明について詳述する。

本発明の複合シリンダーライナーは、第１図に示すよう
な構造を具備してなる。すなわち、その外層ａは後に詳
述される強靭性に優れる球状黒鉛鋳鉄材質からなシ、−
万その内層すは耐焼付性、耐摩耗性に優れる特定化学組
成の特殊鋳鉄材質からなり、史に中間層Ｃは各層間溶着
部の改善及び息　７ 内層材質の健全化のための特定化学組成の特殊鋳鉄材質
で形成して、外層と中間層、中間層と内層とが各々冶金
的に溶着一体化されて構成されている。

本発明の多層構造を有する複合シリンダーライナーは遠
心力鋳造法によシ容易に製造できる。すなわち、まず外
層を鋳込んだ後、適宜タイミングで中間層材質を鋳込み
、史に適宜に内層材質を鋳込み、各音を溶清一体化する
。

なお遠心力鋳造法には、横型、傾斜型、竪型のいずれも
適用可能である。

欠に本発明の複合シリンダーライナーの外層を形成する
球状黒鉛鋳鉄材質について説明する。

本発明では強ａ性に優れるライナー外層材として、次の
ような成分組成のものを使用することを特徴とする。す
なわち、外層は重量％で　Ｃ２，６〜４．０９６．５ｉ
Ｌ５〜３．５％、Ｍｎ　０．２〜１．０９６、Ｐ　Ｏ，
５ｉｆ以下、Ｓ　Ｏ，０４％以下、Ｍｇ　Ｏ，０２〜０
．１％と、Ｎｉ　２．５％以下、ｃｒ　Ｏ，８％以下、
Ｍｏ　０．６　％以下、８ｎ　Ｏ，３９ｔ５以下、希土
類元素１１．１％以下、Ｃ！ｕ　４．０　％以下、ＡＺ
’、１Ｎ開口、’ｆＧＯ−３６６４４　（３）Ｏａ、　
Ｂａ、　Ｓｒ　ノ１１市又ｔ；Ｉ　２　腫以上の合計０
．２％以下、のうち１挿又１１：　２１重以上を含み、
残部Ｆｅおよび通常の不純物からなり、球状黒鉛とパー
ライト基地を主体とする球状黒鉛鋳鉄材質である。

そこで、上記特定月質の化学成分、顕微鏡組織等につい
て、下１４に詳述する。

（１）化学成分 ０　：　２．６〜４．０９６ 外層の球状黒鉛鋳鉄材質は、球状黒鉛と基地からなυ（
ただし少量のセメンタイトの晶出は問題ない）、特に強
靭性を重要視するものである。しかしてＣ２，６％未満
では、鋳造性が悪くなると共にセメンタイトの晶出量が
増加し、材質が脆くな９、−万４．０９６を超えると鋳
造欠陥を発生し易くなるためである。

８ｔ　：　１−５〜６．５％ ８１は黒鉛化を促進する作用があシ、黒鉛球状化剤とし
てＭｇ　ｆｆｉ添加する本材質の場合、１．５％未満で
はセメンタイトの晶出量が多くなシ、脆くなるためであ
る。しかし３．５９６を超えると、９ 基地がフェライト化し耐力が劣化すると共に、フェライ
ト中に溶は込んだ８１がフェライトを脆くする。

Ｍｎ　：　０．２〜１．０％ Ｋｎは、通常Ｓと結合して８の悪影響を除去すると共に
、基地のバーフィトを安定化し強度を増す。Ｍｎ□、２
％未満では、この効果は期待できず、−万１．０％を超
えるとかえって脆くなる。

Ｐ　：　０．５９６以下 Ｐは溶湯の流動性を高めるが、材質中にリン共品物を生
成し材質を脆くする。この作用はＰ含有量の増加につれ
て大きくなるが、実害のない範囲として０．３％を上限
とする。なおＰ含有量は低い根強靭性の面で有利である
が、実際面ではＰ　０．０１４以下にすることはコヌト
上困難である。

８　：　０．０４９６以下 ＳはＰと同様に、一般に不純物元素と【７て理解されて
おり、機械的性質を劣化させる。萱た黒鉛の球状化を阻
害する作用があるため、　０．０４　１０ ％以下とする。

八（ｇ　：　０．０２〜０．１％ ＭｇＦ′ｆ勿論黒鉛の球状化のために含有させるもの１
゛あるが、０．０２％未満ではその効果が不足し、−万
０．１％を超えると、Ｍｇのチル化作用およびドロス等
のＶｆ造欠陥を発生し易くなる点から好ましくないため
である。

Ｎｉ、　Ｏｒ、　Ｎｏ％５ｎ Ｎｉ　、　（３ｒ、　Ｍｏ、　Ｓｎは強靭性の同上に有
効でアｐ　、Ｎｉ　２．５９６以下、Ｏｒ　０．８１１
以下、Ｍｏ　０．６４以下、Ｓｎ　Ｏ，３４以下の１は
もしくは２種以上の含有により、ライナーの強靭化が可
能となる。

各々の作用および成分限定理由を以下に説明する。

Ｎｉ　：　２．５９６以下 Ｎｉけ黒鉛化と基地の強化に有効に作用するが、２．５
％を超えると、経済性の面で不利となるばかりでなく、
焼入れ組織（ベーナイト、マルテンサイト）、未変態組
織を発生し易くなり、外層材質の目的に合致しなくなる
ためＡ　Ｉ！ である。尚、好ましくは０．５％以上の含有が効果的で
ある。

Ｏｒ　：　ｇ、Ｂ％以下 Ｏｒは基地の強化作用と共に、セメンタイトの安定化に
作用する。すなわち、Ｏｒ　ｏ、ａ　９６を超えると、
Ｏ，Ｓｉの調整によってもセメンタイトが晶出して脆く
なり、外層材質の目的に合致しなくなるためである。尚
、好ましくは０．１％以上の含有が効果的である。

Ｍｏ　：　Ｑ、６％以下 八１０は基地の強化に有効であるが、余りその含有量を
増加しても効果が飽和し経済的でなく、また材質を硬く
、脆くする作用も現われるため０．６９６以下とする。

尚、好ましくｌ？０．１％以上の含有が効果的である。

８ｎ　：　０．５％以下 上記外層材質はその鋳造条件によっては、基地中にフェ
ライトが過多となって、耐力、疲労強度の低下を招来す
ることがある。その場合、パーライト安定作用のある８
ｎをその効果が飽和する（）、５重怠％の範囲内で添加
するのが有効である。尚、好ましくは０．０３９６以上
の含有が効果的である。

希土類元素：０．１％以下 希土類元素をＭｇと併用′ＦＡ加すれば、黒鉛の球状化
がより良好なものとなる。このさい、その添加量はその
作用効果が飽和する０、１重量％を上限とする。尚、好
ましくは０．０２％以上の含有か効果的である。

Ｃｕ　：　４．０％以下 ＣｕはＳｎと同様にフェライトの析出を抑え、パーライ
トを安定化する作用がおる。また耐腐食性を改善する。

シリンダーライナーの外面側は一般に水冷されておシ、
外面からの腐食もライナー破損の原因（腐食疲労）とな
る。

そのため、Ｏｕを含有させると、よシ、耐事故性が同上
するが４．０９６を越えても効果は飽和するため、４．
０％を上限とする。尚、好ましくは０．１％以上の含有
が効果的である。

Δｌ、　Ｏａ、　Ｂｍ、　Ｓｒ　：　１　種または２種
以上の合計量　１８ が０．２％以下 組織の微細化、黒鉛化を目的として、接種が行われてい
ることが知られている。本発明ライナーにおいても接種
を行うことによシ材質改善が計られることは後述の通シ
である。

接種効果は、時間とともにフエイテイングを趙すため、
厚肉鋳物のような凝固まで長時間を要するものでは、通
常のＦｏｃｉでは接種効果があまシ期待できない。その
場合、これらの元素を１種もしくは２種以上含有させる
と接種の持続性が改善される。この目的のためには、１
種もしくは２種以上の合計量が０．２％以下で良く、そ
れ以上の含有では効果は比例的に同上しないため、コス
ト面で不利となる。尚、好ましくは０．０２％以上の含
有が効果的である。

（１１）外層材質の接種 一般に、接種は鋳造組織の微細化、黒鉛化の助長のため
に有効である。そして上記材質についても接種技術を応
用すれば、より微細かつ均一に黒鉛の分布した材質が得
られる。このさい、瓜　１４ 接櫨量はｌｌｉ分として０．０５〜１．０％が適当であ
る。

すなわち０．０５％未満では接種効果が期待できず、−
万１．０％を超えても相応の効果が得られないためであ
る。接挿剤としては一般にＩｉ’ｅＳｉが好適であるが
、よシ接種効果を高めるものとして、０ａ８ｉ７７（、
Ｏａ、　７ｎ１％Ｂａ、８ｒ２１　ｔｆｆｌもしくは２
種以上含むＦｅＳｉがあシ、この使用により、よりｍ織
の微細均一な汀質が倒られる。なお接種後における８１
含有量は前記限定成分範囲に調整される。

■）外層材質の顕微鏡組織 上記球状黒鉛鋳鉄材質の顕微鏡組織は、宇として球状黒
鉛とパーライト基地とからなる。組織中に少慧のセメン
タイトを晶出する場合もあるが、セメンタイトは脆いた
め、不発明の目的からは極力低く抑える必要がある。基
地は耐力、疲労強度の面からバーフィトが望ましく、フ
ェライトはできるだけ少ない万がよい。なお、ベーナイ
トやマ／Ｌ／テンサイドが一部析出しても、多少脆くな
るがむ（−ろ強度上昇のメリツ１−を得４　１６ る場合がある。しかし乍ら、ベーナイト、マルテンサイ
ト金析出させるためには、高合金化又は特殊な熱処理を
施す手段をとらねばならず、コスト面で不利を伴う。

次に本発明の複合シリンダーライナーの内層を形成する
特殊鋳鉄材質について説明する。

本発明では耐摩耗性、耐焼付性に優れるライナー内層材
として、次のような成分組成のものを使用することを特
徴とする。すなわち、内層は重量ｉで、０２．５〜４．
０＊、Ｓｉ　ｏ、ａ　〜ｚ、ｓ％、Ｍｎ　Ｑ、３〜ｊ、
５％、Ｐ　Ｏ，０５〜１．５％、５Ｏ１３％１ν下と、
Ｎｉ　２．５４以下、Ｏｒ　１．５４以下、Ｍｏｏ、ｓ
＊以下、ＳｎＯ，５４以下、Ｃｕ４．０％以下、Ｂ、Ｔ
ｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ（０１種又は２ｍ以上の合計１．０
％以下、ＡＩ！、Ｏａ、Ｂａ、Ｓｒ、希土類元系の１種
又は２種以上の合計０．２４１菰下、　のうち１ｍ又は
２種以上を含み、残部Ｆｅおよび通常の不純物ρ）らな
る鋳鉄材質である。

そこで、上置特定材質の化学成分、顕微鏡組織等につい
て、下記に詳述する。

（１）化学成分 １４開ＢｎＧＯ，−５６６４４（５） Ｃ：　２．５〜４．０％ 内層材質は耐焼付性、耐摩耗性を必要とし、そのために
は、よく延びた黒鉛と炭化物（Ｆｅ、Ｃ。

Ｏｒ複炭化物、■灰化物等）が必要である。２．５％未
満では、黒鉛量、灰化物量のいずれも不足し、耐焼付性
、耐摩耗性が劣化する。−万４．０％を越えると、黒鉛
、炭化物いずれも多くなり過ぎて脆くなる。

ｓｉ　：　０．Ｂ〜２．５％ ８ｉは黒鉛化能を有し、黒鉛量と炭化物量の比率を決定
する重要な元素である。０．８９６未満では黒鉛量が不
足し、耐焼付性が劣化する。２．５％を越えると炭化物
が少くなシ耐摩耗性が劣化する。

Ｍ刀：０．６〜１．５％ 八１ｎはＳの害を除くとともに基地の強化に有効である
。この目的のためＫは０．５％以上必要である。−万１
．５％を越えると硬くなり過ぎて脆くなる。

Ｐ　：　０．０５〜１．５％ 　１７ ＰＢ一般に材質の機械的性質を劣化させる元素として知
られているが、ライナー内層材質においては、Ｐを含有
させることによって、Ｐ共晶物を生成し、Ｐ共晶物が耐
焼付性、耐摩耗性向上に大きな効果を発揮する点で有効
な元素である。耐焼付性、耐摩耗性向上のためには、０
．０５４未満ではその効果が期待できず、また１、５％
を越えると機械的性質が劣化し、欠は落ち摩耗を発生し
易くなる。

８　：　０．３％以下 Ｓは材質の機械的性質を劣化させる、いわゆる不純元素
であるが、本発明内層材質として問題のない範囲として
０．５％以下とする。なお外層のＭｇの影響を除外する
ためにはＳが最も有効である。ただし、その場合でも０
．５％を越える必要はない。

Ｎｉ　、　Ｏｒ、　Ｍｏ、　８ｎ Ｎｉ　、　Ｏｒ　、　Ｍｏ、８ｎは基地を強化し、強靭
性同上、硬度アップに有効であＦ）、　Ｎｉ　２．５９
６以下、Ｏｒｌ、５４以下、Ｍｏ（１，３９６以下、Ｓ
ｎ　０．５９６以下洗　１８ の１揮もしくは２種以上の含有により、本発明ライナー
のよシ耐摩耗性向上が可能となる。

これら元素各々の作用及び成分限定理由を以下に述べる
。

Ｎｉ　Ｈ２，５％以下 Ｎｉは基地の強化に有効に作用するが２．５％を赫える
と、経済性の面で不利となるばかりでなく、焼入れ組織
（ベーナイト、マルテンサイト）、未変態組織を発生し
易くなり、かえって脆くなる。また、焼付を発生し易く
なる。尚、好ましくは０．５％以上の含有が効果的であ
る。

Ｃｊｒ　：　１．５Φ以下 Ｎ１と同じく基地の強化に有効であるが、−万炭化物生
成煩同が強い。そのため１．５％を越えると、黒鉛量が
低下し、耐焼付性、強靭性が劣化する。尚、好ましくは
０，１％以上の含有が効果的である。

Ｍｏ　：　０．８％以下 Ｎｉと同じく基地の強化に有効であるが、馬　！９ ０．８％を趙えると、経済面、および焼入れ組織生成の
而で問題となる。尚、好１しくに０．１％以上の含有が
効果的である。

Ｓｎ　：　Ｑ、５％以下 ８ｎはフェライトを抑え、パーライトを安定させる作用
がある。しかしながらその作用は本材質の場合０．５％
を超えても飽和するため、０．５％以下とする。尚、好
ましくは０．０５％以上の含有が効果的である。

Ｏｕ　：　４，０％以下 ＣｕはＳｎと同様、フェライトを抑えパーライトを安定
させる作用があるが、その他に耐腐食性向上の効果が大
きい。ライナー内面の摩耗には腐食摩耗も台筐れるため
、耐摩耗性同上のためには、Ｏｕを含有させる万が好結
果が得られる。

その場合、耐腐食性向上乍用の飽和する４、０％を上限
とする。尚、好ましくは０．１％以上の含有が効果的で
ある。

Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、　Ｚｒ　：　１種１ｆｃは２種以
上計１．０％以下 特開昭ＧＯ−３６６４４（６） 耐摩耗！生を同上させるために、Ｐ共晶物、セメンタイ
ト（鉄炭化物）を生成させることによって、その日自勺
はほぼ達せられるが、より而を摩耗ｔｇｌを向上させる
ためには、高硬度の炭化物を生成させることが有効であ
る。この目的のためにＨＢ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒが適
切テアリ、いずれも、セメンタイトよシも高硬度の炭化
物を生成させる。しかしながら、これらはいずれも強力
な脱酸剤であるため、多量に含有させると、溶湯の流動
性を減じ、ノ１造欠陥を発生し易くなる。

そのため、１．０％以下とする。尚、好ましくは０．０
２％以上の含有が効果的である。

Ａ／％Ｃａ％Ｂａ、　Ｓｒ、希土類元素：　１種’ｔり
ｆ１２鍾以上計０．２９６以下 組織の微細化、黒鉛化を目的として、接種が行われてい
ることが知られている。本発明ライナーにおいても接種
を行うことによ多材質改善が計られることは後述の通シ
である。

原種効果は、時間とともにフエイデイングを　２１ 起すため、厚肉鋳物のような凝固まで長時間を要するも
のでは、通常のＦｅ８ｉでは接種効果があまり期待でき
ない。その場合、これらの元素を１種もしくは２曲以上
含有させると接種の持続性が改善される。この目的のた
めには、１種もしくは２種以上の合計量が０．２　％以
下で良く、それ以上の含有では効果は比例的に向上しな
いため、コスト而で不利となる。尚、好ましくは０．０
２％以上の含有が効果的である。

（１１）内層材質の接種 一般に、接種は鋳造組織のｆｌｉ細化、黒鉛化の助長の
次めに有効である。そして上記材質についても接種技術
を応用すれば、よシ微細かつ均一に黒鉛の分布した材質
が得られる。このさい、接種量はＳｉ分として０．０５
〜１．０％が適当である。すなわち０．０５％未満では
接種効果が期待できず、−万１．０％を超えても相応の
効果が得られないためである。接種剤としては一般にＦ
ｅ８ｉ　が好適であるが、よシ接種効果を高めるものと
して、Ｃａｄｉまた、Ｏａ、　ｋｌ、　Ｂａ、　８ｒ。

　２２ 希土類元素を１１１もしくは２種以上含むＦｅ８ｉがあ
り、この使用により、よシ組織の微細均一な材質が得ら
れる。なお接部後におけるＳｉ含有量は前記限定成分範
囲に調整される。

（ｆｉｌ）　内層材質の顕微鏡組織 片状黒鉛、炭化物、Ｐ共晶、基地とからなる。

基地は、パーライトが望ましく、フェライトは耐摩耗性
が低下するため、できるだけ少くする万が良い。また、
基地中にベーナイト、マルテンサイトが析出すれば、高
硬度となυ、耐摩耗性は同上するが、焼付を発生し易く
なるため、できるだけ少くする万が望ましい。

欠に本発明の複合シリンダーライナーの中間層について
説明する。

既述したように外層及び内層の２層のみで複合ライナー
を鋳造した場合、層間溶着部及び内層材質の健全さに問
題があυ、これを解消するために、外層と内層の間に、
中間層を設け、５層鋳造することが必要となる。尚、中
間層を２層以上（中間層を２層とじ几場合、外層と内層
を合せると計４羨　２８ 層となる。）に分割すれば、材質面の改昏はよｐ大きく
なるが、実際生産上、コスト面で不利となる。

中間層の材質は、詳細には後述するが、内層材質の健全
化の目的も有しているため、できるだけ内層材質に近い
万が望ましい、ｉた、中間層の肉厚については、５〜５
０餌とする。この理由は、中間層鋳込時に外層が溶かさ
れ、内層鋳込までは、鋳込厚さニジも１０〜３０ｍ拡大
するが、内層鋳込時に内層によって１０〜３０ｍ溶かさ
れることになシ、５關未満では中間層を設ける理由が少
なくなシ、冥質上２層鋳造と同一となる。また、５Ｗ未
満の場合、鋳込み電量は極めて少なくなシ、鋳造そのも
のも難しくなる。一方、５０關を越える必要はなく、ま
たライナーの肉厚（摺動面部で８０簡の肉厚が最大であ
る。〕から、夾実際上０鱈が限度である。尚、この肉厚
は、鋳込時の鋳込肉厚であると共に、製品としての肉厚
でもある。

中間層の材質については、内層材質にできるだけ近い万
が望ましいが、外層材質と混合するため、１在開０８Ｇ
ロー　３６６４４　（７）実際上、内層材質と同一の材
質とばなシ得ない。

本発明では、中間層の材質として、欠のような成分組成
のものを使用することを特徴とする。すなわち、中間層
は重ｉ４で、Ｃ２，０〜４．０％、８ｉ０．８〜５．０
　＊、Ｍｎ　［１，４〜１．２％、Ｐｏ、６％以下、８
０．２４以下、Ｍｇ０．０５＊以下ト；　Ｎｉ２．５４
以下、Ｃｒ０．８％以下、ＭＯｏ、６４以下、ｓｎｏ、
ｓ９６以下、Ａ１１０ａ、Ｂａ、Ｓｒの１片又は２　［
ｉ以上の合計０．２４以下、のうち１種又は２種以上を
含み、残部Ｆｅおよび通常の不純物と外層からの不可避
的混入元素とからなる特殊鋳鉄材質である。

そこで、上記特定材質の化学成分、顕微鏡組織等につい
て下記に詳述する。

中　化学成分 ０　：　２．０〜４．０優 ２．０％未満では、材質の黒鉛化か不充分となり、熱伝
導、強靭性の面で問題を発生する。−万、４・０９６を
越えると、黒鉛が多くなシ過ぎて脆くなる。

Ｓｉ　：　０．８〜５．０　ｆｔ６ ム　２５ ０．８％未満では、黒鉛化が不足し、熱伝導、強靭性の
而で問題を発生し易くなる。−万、３．０４を越えると
、フェライトが多くなシ、強度の面の不足を来すと共に
、フェライト中に溶は込んだＳｌが靭性面を劣化させる
。

Ｍｎ　！　０．４〜Ｌ２　＊ 凧は、８と結合してＳの書を防ぎ、また、基地のパーラ
イトを安定化し強度を増す。そのためには０．４％以上
必要であシ、またＬ２＊を越えると返って脆くなる。

Ｐ　：　０．６％以下 Ｐは溶湯の流動性を高めるが、材質中にＰ共晶物を生成
し、材質を脆くする。この作用は、Ｐ量に比例して大き
くなるが、中間層材質として問題のない範囲として０．
６９６以下とする。

８　：　０．２％以下 Ｓは結晶粒界に８化合物を生成し、材質を脆くする。こ
のため、中間層材質として実害のない範囲で０．２％以
下とする。

Ｍｇ　：　０．０５４以下 　２６ 中間層材質としては、外層材質程の強靭性を必要としな
いため、黒鉛の球状化、擬球状化は必ずしも必要でない
。（黒鉛の球状化、擬球状化により、材質の強靭性が向
上する利点はあるが。）逆に、内層材質に影響を及ぼし
く中間層材質が内層材質中に一部溶は込む。）、黒鉛形
状、偏析等で問題を発生し易い。そのためＭｇを含有さ
せない万がよいが、外層にＭｇが含有されているため、
必然的に中間層にＭｇが含有される。

以上の点から、Ｍｇの悪影響がない範囲として、０．０
５％以下とする。

Ｎ１、Ｏｒ％Ｈａ、８ｎ Ｎｉ％Ｏｒ％八１０．８へは強靭性の同上に有効であシ
、歯２．５％以下、Ｏｒ　ｏ、ｓ９６以下、ＭＯｏ、６
９６以下、Ｓｎ　Ｏ，５％以下の１曲もしくは２種以上
の含有により、ライナーの強靭化が可能となる。

尚、上記元素は、鋳込前に含有させる場合と、鋳込前に
は含有させなくても、外層材質に含有されてい次ものが
溶は込んで来る場合との２つの原因により含有される。

各々の作用および成應　２７ 分限定理由を以下に説明する。

Ｎｉ　：　２，５％以下 Ｎｉは黒鉛化と基地の強化に有効に作用するが、２．５
９６を超えると、経済性の面で不利となるば〃＼りでな
く、焼入れ組織（ベーナイト、マルテンサイト）、未変
態組織を発生し易くなシ、かえって脆くなる場合がある
ためである。尚、好ましくは０．５％以上の含有が効果
的である。

Ｏｒ　：　０，８％以下 Ｏｒは基地の強化作用と共に、セメンタイトの安定化に
作用する。すなわち、ａｒｏ、ａ９６を超えるど、０％
８ｉの調整によってもセメンタイトが晶出して脆くなシ
、外層材質の目的に合致］７なくなるためである。尚、
好ましくは０．１％以上の含有が効果的である。

Ｍｏ　：　（３，６９６以下 Ｍｏは基地の強化に有効であるが、余りその含有量を増
加しても効果が飽和し経済的でなく、また材質を硬く、
脆くする作用も現われ特開１’１ＨＧＯ，−５６６４４
（８）るため［１，６９６以下とする。尚、好１しくに
０．１％以上の含有が効果的である。

Ｓｎ　：　Ｑ、５％以下 上記外層材質はその鋳造条件によっては、基地中ｉＣフ
ェライトが過多となって、耐力、疲労強度の低下全招来
することがある。その場合、バーツー「ト安定作用のあ
る８ｎをその効果が飽和する０、５電量％の範囲内で添
加するのが有効である。尚、好ましく　ｕ　０．０３％
以上の含有が効果的である。

Ａｌ、　Ｏａ、　Ｂａ、　Ｓｒ　：　１１ｆｌ′または
２種以上の合計が０．２％以下。

添加理由は、外層の場合と同様で、接種効果の）ニーデ
ィング防止のためであ夛、この目的のために上幅元素の
１種もしくは２種以上の合計量が０．２％以下の添加を
行う。それ以上の含有では効果は比例的に同上せず、コ
スト面で不利となるためである。尚、好丑しくけ０．０
２％以上の含有が効果的である。ところで、上記元素は
、朽込前に含有させてなくても、外層から必　２９ 熱的に溶は込む場合も含まれる。

その他： 中間層材質とじては、含有させる必要性は少ない、もし
くは、全くないが、外層材質に含有されていたために必
然的に含有される元素がある。例えば、Ｏｕ、希土類元
素である。中間層鋳込厚さ、鋳造条件によっても変化す
るが、中間層材質鋳込前には全く含有されなかった場合
でも、各々外層含有量（重量％表示）の３０〜７０％が
一一層に必然的に含有される。

（１１）中間材質の接種 一般に、接種は鋳造組織の微細化、黒鉛化の助長のため
に有効である。そして上記材質についても接種技術を応
用すれば、よ）微細かつ均一に黒鉛の分布した材質が得
られる。このさい、接種量はＳｉ分として０．０５〜１
．０％が適当である。すなわち０．０５４未満では接種
効果が期待できず、−万１．０％を超えても相応の効果
が得られないためである。接種剤としては一般にＦｅＳ
ｉが好適であるが、より接種効果を高めるものと　８０ して、０ｎ８ｉ１７ｙ、Ｏａ、　Ａ／、　Ｂａ、　Ｓｒ
を１種もしくは２腫以上含むＦｅＳｉがあり、この使用
により、よシ組織の微細均一な材質が得られる。

なお接種後における８１含有凰は前記限定成分範囲に調
整される。

ａｌｌ）中間層材質の顕微鏡組織 中間層を設ける目的は既述したように、溶着改善及び内
層材質が外層の影響を受けることの防１ヒの２点であシ
、従って強度面ではあまシ重視する必要はないが、かと
いってあまり脆くなりすぎると問題となる。以上の点か
ら、理想としては、黒鉛と基地のみからなることが望ま
しい。しかしながら、実際には、セメンタイトが晶出す
る場合もあるが、限度量以下（面積率で１５％以下）で
あれば問題はなり、基地は、パーライト若しく１ユフエ
ツイト（両者の混合を含む）が望ましい。ベイナイト、
マルテンサイトは材質を脆くするため、できるだけ抑え
られる。

以上の通り、本発明は特定の化学組成を有する外層材と
中間層材と内層材工ｐなるものであるが、ム　８１ 更に次に説明する熱処理が施される。

すなわち、遠心力鋳造された複合シリンダーライナーは
、組織安定化、歪取ｐを目的とした、オーステナイト域
以下の温度での焼鈍が施される。

通常この目的のための温度は４００〜６５０℃である。

この歪取り焼鈍に比較して、コスト的な面では不利とな
るが、■材質の強靭性向上、■基地組織の高硬度化、■
基地組織の均一化の面で、オーステナイト域温度での熱
処理を施せば、材質の改善が可能となる。強靭性を目的
とするが、高硬度化を目的とするかによって温度域は変
化するが、一般に８００〜１０００℃が適切である。こ
の温度域に保持した後、特に高硬度化を目的とする場合
には、特に冷却速度・と大きくする必要がある（内径７
４０００大形シリンダーフイナーでも、部分的には２０
００℃／■ｒ位までは可能）。力〉クシてオーステナイ
ト域温度で熱処理した後には、通常４００〜６５０℃の
歪取ｐ焼鈍が追加される。

次に本発明の実施例を掲げて説明する。

〈実施例〉 特開昭ＧＯ−３６６４４（９） 欠のようなＨｔ造条件で、第１表石１、＆２、ム３の複
合シリンダーライナー′（ｉ−製造した。

Ｏ釣１山金型内径　：　６４００ ０蒔造方法　二　横型遠心カッｆ造 ｏ　（］　Ａ　：　６４００で（］Ａ１２０ＧＯ峙込厚
さ：　外層　７０Ｕ＋ 中間層　２５　ｔｓ １フｑ　／ｌｌ　どＳ５＋ｕ Ｏ化学組織　：　第１表に示す （正位％、残部Ｆｅおよび不純物） ０硬度分布（■ｕ　）　：　第２図に示すＯ機械的性質
　二　第２表に示す なお、従来の単層シリンダーライナー の一般的な機械的性質は、引張強さ１８〜２５　Ｋｇ／
ｍＪ、伸び０．２〜０．８％の範囲にある。

Ｏ顕微鏡Ｍｉ繊 應１〜黒６のシリンダーフ、イナー の径が５６００　（外層材質）と５０００仲間層材質）
と４６０〆（内層材質）部にお５　８Ｂ ける顕微鏡組織について高１を第５図■、ＩｌＣ外Ｒ）
、第４図Ｉ、■（中間層）及び第５図１、■（内層）に
、Ａ２を第６図■、■（外層）、第７図■、■〔中間層
〕及び第８図Ｉ、ＩＩ（内層）に、ム示す。但し、Ｉは
倍率５０、■は同４００である。

０製　品　：　本鋳造品を切削して外径６００ダ、内径
４４０ｙのシリ ンダーライナーを得た。

（欠　葉） 、あ　８５ 第２表　機械的性質（引張試験） 内層：　メ４６０　外層：０５６０ 以上のように、本発明の複合シリンダーツイナーは、破
壊の起点となジ特に強靭性に優れることが要求されるラ
イナー外層は既述の特定の化学組成からなる球状黒鉛鋳
鉄材質で形成し、−万フイナー内層はその使用特性＆ζ
適合する耐焼付性、耐摩耗性に優れ７ヒ特定化学組成、
特殊鋳鉄材質で形成し、かつ中間層は、各層間溶着部の
改善及び内層材質の健全化のための特定化学組成の特殊
鋳鉄材質で形成して、外層と中間層、中間層と内層と、
６　Ｂ６ が各々冶金的に溶府一体化してなるものであるから、各
層ｒｌＩｆｆ溶着部は改善され、内層材質も健全化され
、ライナー内面における本来の使用特性を損うことなく
、その高強度化を計ることができる。

なお本発明に係る複合シリンダーライナーは、遠心力鋳
造法を利用することによって、所期の特性を備えたもの
が容易に製造でき、各層間の溶着状況にも問題を生じな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合シリンダーツイナーの構造例
を現わす横断面図、第２図は実施例の硬度分布グラフで
、横軸に内面からの距離を、縦軸に硬度を示したもので
ある。第６図１．［乃至第１１図Ｉ、［は本発明の複合
シリンダーライナーの実施例における顕微鏡写真であっ
て、第６図工、■、第６図工、■及び第９図工、■は外
層組織を、第４図Ｉ、　■、第７図工、Ｉ［及ヒ第１０
１ＪＩ、　ｌ！−ｍ中間層組織を、第５図工、■、第８
図Ｉ、ｌ及び第１１図Ｉ、■は内層組織を各々示す。 （ａ）、・、外層、０）川内層、（（＋）・・・中間層
。 手続補正書（方式） １　Ｊ＋件の表示 昭和５８年特許　願第１４５４９９　シ３２、　発　明
　の名称 複会シリンダーライナー ３　袖１１−をする名 ・ｊ印−との関係　特許出願人 （１０５）　久保田鉄工株式会社 ４代理人　豐５７７ Ｉｌｌν４細曹の図面の簡単な説明の欄７　補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で、 ０：２．６〜４．０％ ）３ｉ：Ｌ５〜３．５％ 五（ｎ　：　０．２〜１．０９６ Ｐ：０．５％以下 Ｓ：０．０４％以下 Ｍｇ：　０．０２〜０．１％ と、 Ｎｉ：２．５％以下 Ｏｒ：０．８４以下 Ｍｏ：０．６ｉ以下 Ｓｎ：０．３９６以下 希土類元素　：０．１　％以下 Ｏｕ：４．０％以下 Ａ／、　Ｏａ、　Ｂａ、　Ｓｒの１種又は２＠以上の合
   計：０．２９６以下 ｇ のうち１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅおよび通常の
   不純物〃為らなり、球状黒鉛とパーライト基地を主体と
   する球状黒鉛鋳鉄材の外層と、 重１％で、 ０：２．０〜４．０４ Ｓｉ：０．８〜５．０％ Ｍｎ：０．４〜Ｌ２％ ＰｔＯ，６９６以下 ８：０．２％以下 Ｍｇ：０．０５％以下 と、 Ｎｉ：２．５ｉ以下 ｃｒ：ｏ、８％以下 ｂｏｏ　！　０．６％以下 Ｓｎ：０．３％以下 ＡＩ！、（３ａ、Ｂａ、Ｓｒ　の１種又は２種以上〕合
   計：０．２％以下 ○うち１撞又は２種以上を含み、残部実質的Ｆｅおよび
   通常の不純物と外層からの不可Ａ８ 避的混入元累とη為らなる中間層と、 重量％で、 ０：２．５〜４．０％ ８ｉ；０．Ｂ〜２．５％ Ｍｎ　：　０．３〜１．５９６ Ｐ：０゜０５〜１．５４ ８：０．３ｉ以下 と、 Ｎｉ：２．５％以下 Ｏｒ　：Ｌ５％以下 Ｍｏ　：　Ｑ、８％以下 Ｓｎ　：　０．５％以下 Ｏｕ　：　４．０％以下 Ｂ、　Ｔｉ、■、Ｎｂ、Ｚｒの１種又は２種以上の合計
   ：１．０４以下 Ａ／、Ｏａ％Ｂａ％８ｒ、希土類元素の１曲又は２種以
   上の合計＝０．２％以下 のうち１種又は２種以上を含み、残部Ｆｅおよび通常の
   不純物からなる内層とからなり、外層と中間層、中間層
   と内層とが各々冶金７Ｎ開’５６０−３６６４４　（２
   ） 的に溶濯一体化されてなることを特徴とすル複合シリン
   ダーフィナー。