CH661476A5

CH661476A5 - COMPOSITE CYLINDER BUSHING FOR COMBUSTION ENGINES.

Info

Publication number: CH661476A5
Application number: CH4116/83A
Authority: CH
Inventors: Masahiro Fukuda; Akitoshi Okabayashi
Original assignee: Kubota Ltd
Priority date: 1982-07-31
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1987-07-31
Also published as: NO832761L; DE3327490A1; FR2531140B1; DK162177C; FR2531140A1; DE3327490C2; DK348183A; DK162177B; DK348183D0

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbundzylinderlaufbüchse mit grossem Durchmesser für Verbrennungsmotoren, die insbesondere für Schiffe eingesetzt werden. The invention relates to a compound cylinder liner with a large diameter for internal combustion engines, which are used in particular for ships.

Die in Verbrennungsmotoren verwendeten Zylinderlaufbüchsen müssen im wesentlichen eine hohe Verschleissfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen, Festgehen bzw. Klemmen aufweisen, da die Laufbüchse gleichzeitig im Gleitkontakt mit den Kolbenringen steht und die Luftdichtigkeit sicherstellen muss. Aus diesem Grund wird üblicherweise als Material für solche Zylinderlaufbüchsen ein Spezi-algusseisen verwendet, welches die Verschleissfestigkeit verbessernde Elemente, wie Cr, B, P, V, Mo, Nb oder dergleichen enthält und ein Gefüge mit A-Graphit aufweist. The cylinder liners used in internal combustion engines must have a high wear resistance and resistance to seizure, seizure or jamming, since the cylinder liner is in sliding contact with the piston rings and must ensure airtightness. For this reason, a special cast iron is usually used as the material for such cylinder liners, which contains elements that improve wear resistance, such as Cr, B, P, V, Mo, Nb or the like, and has an A-graphite structure.

Aufgrund der jüngeren Entwicklungen im Hinblick auf die Vergrösserung und die Verminderung des Gewichts der Zylinderlaufbüchsen für Verbrennungsmotoren ist erkannt Due to the recent developments with regard to the enlargement and reduction of the weight of the cylinder liners for internal combustion engines is recognized

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worden, dass aus den herkömmlichen Materialien gefertigte Laufbüchsen nicht die erforderliche Festigkeit aufweisen, so dass ein Bedürfnis dafür besteht, die Festigkeit zu steigern. that liners made from the conventional materials do not have the required strength, so there is a need to increase the strength.

Zur Steigerung der Festigkeit der Zylinderlaufbüchsen wird üblicherweise versucht, die Laufbüchse aus einem Material höherer Festigkeit herzustellen, ein Versuch, der in der Praxis im allgemeinen vergeblich ist, da andererseits die Ver-schleisseigenschaften und die Gleiteigenschaften, die die Zylinderlaufbüchse aufweisen muss, beeinträchtigt werden oder verlorengehen, wenn man ein Material höherer Festigkeit einsetzt. Es ist weiterhin versucht worden, die Wandstärke der Laufbüchse zu steigern, was jedoch dem Erfordernis der Gewichtsverminderung der Verbrennungsmaschine entgegensteht. In order to increase the strength of the cylinder liners, an attempt is usually made to produce the liner from a material of higher strength, an attempt which is generally unsuccessful in practice, since on the other hand the wear properties and the sliding properties which the cylinder liner must have are impaired or lost if you use a material with higher strength. Attempts have also been made to increase the wall thickness of the liner, but this is contrary to the need to reduce the weight of the internal combustion engine.

Bei Zylinderlaufbüchsen, die für grosse Verbrennungsmotoren verwendet werden, können die Betriebsbedingungen und die Bruchursachen der Laufbüchsen wie folgt analysiert werden: For cylinder liners used for large internal combustion engines, the operating conditions and causes of breakage of the liners can be analyzed as follows:

(a) Der innere Oberflächenbereich der Zylinderlaufbüchse steht in Gleitkontakt mit den Kolbenringen, so dass hier eine hohe Verschleissfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen notwendig ist. (a) The inner surface area of the cylinder liner is in sliding contact with the piston rings, so that a high wear resistance and resistance to seizing is necessary here.

(b) Der Bruch der Zylinderlaufbüchse beginnt an ihrer äusseren Oberfläche. (b) The cylinder liner breaks at its outer surface.

Bei Zylinderlaufbüchsen mit relativ grosser Wandstärke ist die Bruchursache überwiegend in den hohen thermischen Spannungen zu sehen. Insbesondere ist die Innenseite der Zylinderlaufbüchse während des Verbrennungs- und Explosions-Prozesses sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, während die Aussenseite der Laufbüchse einer niedrigen Temperatur ausgesetzt ist, da der Zylinder in wirksamer Weise mit Wasser gekühlt wird. Dieser Temperaturgradient zwischen der Innenseite und der Aussenseite der Laufbüchse erzeugt thermische Spannungen, die Druckspannungen bzw. Zugspannungen in den Innenbereichen bzw. in den Aussenbereichen verursachen. Somit ist es sehr wahrscheinlich, dass Brüche an der Aussenseite der Laufbüchse beginnen. In the case of cylinder liners with a relatively large wall thickness, the cause of the fracture can mainly be seen in the high thermal stresses. In particular, the inside of the cylinder liner is exposed to very high temperatures during the combustion and explosion process, while the outside of the liner is exposed to a low temperature because the cylinder is effectively cooled with water. This temperature gradient between the inside and the outside of the liner generates thermal stresses which cause compressive stresses or tensile stresses in the inner regions or in the outer regions. It is therefore very likely that breaks will start on the outside of the liner.

Die äusseren Bereiche der Zylinderlaufbüchse, die für Schiffsverbrennungsmotoren verwendet werden sollen, muss daher eine hohe Festigkeit und Duktilität aufweisen, um grosse Wandstärken der Laufbüchse zu vermeiden. Andererseits müssen normale Zylinderlaufbüchsen geringer Grösse im allgemeinen keine grosse Wandstärke besitzen und weisen daher die durch die Temperaturunterschiede verursachten Probleme nicht auf, die oben im Hinblick auf grosse Zylinderlaufbüchsen angesprochen wurden. The outer areas of the cylinder liner, which are to be used for ship internal combustion engines, must therefore have high strength and ductility in order to avoid large wall thicknesses of the liner. On the other hand, normal cylinder liners of small size generally do not have to have a large wall thickness and therefore do not have the problems caused by the temperature differences which have been mentioned above with regard to large cylinder liners.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Verbundzylinderlaufbüchse zu schaffen, welche zufriedenstellende Verschleisseigenschaften und eine gute Beständigkeit gegen Festfressen bzw. Festgehen oder Klemmen auf der Innenseite aufweist und eine zufriedenstellende Festigkeit und Duktilität auf der Aussenseite besitzt. The object of the present invention is now to provide a composite cylinder liner which has satisfactory wear properties and good resistance to seizing or seizing or jamming on the inside and has satisfactory strength and ductility on the outside.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die Verbundzylinderlaufbüchse gemäss Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes. This object is now achieved by the compound cylinder liner according to claim 1. The dependent claims relate to particularly preferred embodiments of this subject of the invention.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Verbundzylinderlaufbüchse mit grossem Durchmesser für Verbrennungsmotoren, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Laufbüchse 1 zwei Schichten umfasst, nämlich eine Aussenschicht 2 aus einem Material mit hoher Festigkeit und Duktilität und eine Innenschicht 3 aus einem Spezialgusseisen mit hoher Verschleissfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen, wobei die Aussenschicht und die Innenschicht durch Verschmelzen an der Grenzfläche miteinander verbunden sind. Infolgedessen hat die erfindungsgemässe Zylinderlaufbüchse die erforderliche Festigkeit, ohne dass die Verschleisseigenschaften und die Gleiteigenschaften bzw. die Beständigkeit gegen Festfressen beeinträchtigt werden, die eine solche Laufbüchse im allgemeinen aufweisen muss. The invention thus relates to a composite cylinder liner with a large diameter for internal combustion engines, which is characterized in that the liner 1 comprises two layers, namely an outer layer 2 made of a material with high strength and ductility and an inner layer 3 made of a special cast iron with high wear resistance and durability against seizure, the outer layer and the inner layer being connected to one another by fusion at the interface. As a result, the cylinder liner according to the invention has the required strength without impairing the wear properties and the sliding properties or the resistance to seizing, which such a liner generally has to have.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit einem Gefüge aus Kugelgraphit und einer Matrix, die überwiegend Perlit umfasst. According to a preferred embodiment of the invention, the outer layer of the composite cylinder liner consists of cast iron with spheroidal graphite with a structure of spheroidal graphite and a matrix which predominantly comprises pearlite.

Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zufolge besteht die Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse aus Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit bzw. Gusseisen mit Pseudo-Kugelgraphit mit einem Gefüge aus verdichtetem Vermiculargraphit und einer Matrix, die überwiegend Perlit umfasst. According to a further preferred embodiment, the outer layer of the compound cylinder liner consists of cast iron with compressed vermicular graphite or cast iron with pseudo spheroidal graphite with a structure of compressed vermicular graphite and a matrix which predominantly comprises pearlite.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse aus Stahlguss mit Kugelgraphit mit einem Gefüge aus Kugelgraphit und einer Matrix, die überwiegend Perlit umfasst. In a further preferred embodiment of the invention, the outer layer of the composite cylinder liner consists of cast steel with spheroidal graphite with a structure of spheroidal graphite and a matrix which predominantly comprises pearlite.

Weiterhin kann erfmdungsgemäss eine Zwischenschicht zwischen der Aussenschicht und der Innenschicht angeordnet werden und einen dreischichtigen Aufbau mit verbesserten Eigenschaften ergeben, wobei die äusseren und inneren Schichten integral miteinander verbunden sind. Furthermore, according to the invention, an intermediate layer can be arranged between the outer layer and the inner layer and result in a three-layer structure with improved properties, the outer and inner layers being integrally connected to one another.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. The drawings show:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse mit zweischichtigem Aufbau; 1 shows a cross-sectional view of the cylinder liner according to the invention with a two-layer structure;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse mit dreischichtigem Aufbau; 2 shows a cross-sectional view of the cylinder liner according to the invention with a three-layer structure;

Fig. 3 bis 6 Photographien, die das Mikrogefüge des Beispiels Nr. 1 von Tabelle I verdeutlichen, wobei die Fig. 3 und 4 das Mikrogefüge (mit einer Vergrösserung von 50 bzw. 400) des Materials der Aussenschicht und die Fig. 5 und 6 das Mikrogefüge (mit einer Vergrösserung von 50 bzw. 400) des Materials der Innenschicht zeigen; 3 to 6 photographs which illustrate the microstructure of Example No. 1 of Table I, FIGS. 3 and 4 the microstructure (with a magnification of 50 and 400 respectively) of the material of the outer layer and FIGS. 5 and 6 show the microstructure (with a magnification of 50 or 400) of the material of the inner layer;

Fig. 7 bis 10 Photographien, die das Mikrogefüge des Beispiels Nr. 6 der Tabelle III verdeutlichen, wobei die Fig. 7 und 8 das Mikrogefüge (mit einer Vergrösserung von 50 bzw. 400) des Materials der Aussenschicht und die Fig. 9 und 10 das Mikrogefüge (mit einer Vergrösserung von 50 bzw. 400) des Materials der Innenschicht zeigen; und 7 to 10 photographs which illustrate the microstructure of Example No. 6 of Table III, FIGS. 7 and 8 the microstructure (with a magnification of 50 and 400 respectively) of the material of the outer layer and FIGS. 9 and 10 show the microstructure (with a magnification of 50 or 400) of the material of the inner layer; and

Fig. 11 eine Kurvendarstellung, die die Härteverteilung der in der Tabelle V angegebenen Beispiele der Nr. 11 und 12 verdeutlicht. Fig. 11 is a graph showing the hardness distribution of the examples given in Table V of Nos. 11 and 12.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Aufbaus der erfindungsgemässen Verbundzylinderlaufbüchse. Die Laufbüchse 1 umfasst eine Aussenschicht 2 und eine Innenschicht 3, wobei die Aussenschicht 2 eine hohe Zähigkeit oder hohe Festigkeit und Duktilität aufweist, wie es nachfolgend erläutert werden wird, und aus Gusseisen mit Kugelgraphit, Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit oder Stahlguss mit Kugelgraphit besteht, während die Innenschicht 3 eine hohe Verschleissfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen aufweist und aus einem üblicherweise verwendeten Spezialgusseisen besteht. Die Aussenschicht und die Innenschicht sind metallurgisch durch Verschmelzen an den Grenzflächen miteinander verbunden. Fig. 1 shows an embodiment of the structure of the composite cylinder liner according to the invention. The liner 1 comprises an outer layer 2 and an inner layer 3, the outer layer 2 having a high toughness or high strength and ductility, as will be explained below, and consists of cast iron with spheroidal graphite, cast iron with compressed vermicular graphite or cast steel with spheroidal graphite, while the inner layer 3 has a high wear resistance and resistance to seizure and consists of a commonly used special cast iron. The outer layer and the inner layer are metallurgically connected to one another by fusing at the interfaces.

Die erfindungsgemässe Verbundzylinderlaufbüchse kann mit Hilfe eines Schleudergiessverfahrens hergestellt werden. Hierbei werden zunächst die geschmolzenen Materialien für die Aussenschicht in eine sich drehende Form eingebracht und zu der Aussenschicht vergossen, wonach das geschmolzene Material für die Innenschicht in entsprechender Zeitabhängigkeit vergossen wird, so dass man die Zylinderlaufbüchse erhält, bei der die beiden Schichten metallurgisch miteinander verbunden sind. The composite cylinder liner according to the invention can be produced with the aid of a centrifugal casting process. Here, the molten materials for the outer layer are first introduced into a rotating mold and poured into the outer layer, after which the molten material for the inner layer is poured in a time-dependent manner, so that the cylinder liner is obtained in which the two layers are metallurgically connected to one another .

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Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, bildet sich wahrscheinlich eine Schmelzschicht (Zwischenschicht) 5 mit einer gemischten Zusammensetzung zwischen der der Aussenschicht 2 und der der Innenschicht 3, da die Materialien der Aussenschicht und der Innenschicht unter Bildung eines integral vereinigten Körpers miteinander verschmolzen sind. An der Grenzfläche der aneinander angrenzenden Schichten dringen die Legierungselemente des Materials der Aussenschicht unvermeidbar in die Innenschicht 3 ein, wenn man die Innenschicht unter Ausbildung eines zweischichtigen Aufbaus mit der Aussenschicht 2 verschmilzt. Um die Eigenschaften der integral miteinander verbundenen Innenschicht und Aussenschicht weiterhin zu verbessern, ist es weiterhin möglich, eine dreischichtige Verbundzylinderlaufbüchse zu bilden, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, bei der eine Zwischenschicht 4 zwischen der Aussenschicht 2 und der Innenschicht 3 vorgesehen ist, die nachfolgend näher erläutert werden wird. Dabei kann man die Zylinderlaufbüchse mit einer Zwischenschicht zwischen der Innenschicht und der Aussenschicht in der oben beschriebenen Weise ebenfalls unter Anwendung eines Schleudergiessverfahrens herstellen, indem man bei Anwendung eines entsprechenden Zeitprogramms die geschmolzenen Giessmaterialien nacheinander vergiesst. As shown in Fig. 1, a melt layer (intermediate layer) 5 with a mixed composition between the outer layer 2 and the inner layer 3 is likely to be formed because the materials of the outer layer and the inner layer are fused together to form an integrally united body . At the interface of the adjacent layers, the alloy elements of the material of the outer layer inevitably penetrate into the inner layer 3 when the inner layer is fused to the outer layer 2 to form a two-layer structure. In order to further improve the properties of the integrally interconnected inner layer and outer layer, it is furthermore possible to form a three-layer composite cylinder liner, as shown in FIG. 2, in which an intermediate layer 4 is provided between the outer layer 2 and the inner layer 3 , which will be explained in more detail below. The cylinder liner with an intermediate layer between the inner layer and the outer layer can also be produced in the manner described above using a centrifugal casting process, in that the molten casting materials are poured in succession using an appropriate time program.

Für die Durchführung des Schleudergiessverfahrens kann man die Form beliebig horizontal, geneigt oder senkrecht anordnen. To carry out the centrifugal casting process, the shape can be arranged horizontally, inclined or vertically as desired.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen für geeignete Materialien zur Bildung der Aussenschicht der erfindungsgemässen Verbundzylinderlaufbüchse näher erläutert. Preferred embodiments for suitable materials for forming the outer layer of the composite cylinder liner according to the invention are explained in more detail below.

Die Aussenschicht, die eine hohe Zähigkeit oder hohe Festigkeit und eine hohe Duktilität aufweist, wird aus einem Material gebildet, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, The outer layer, which has a high toughness or high strength and a high ductility, is formed from a material which is selected from the group

die the

(i) Gusseisen mit Kugelgraphit, (i) spheroidal graphite cast iron,

(ii) Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit (com-pacted vermicular graphite cast iron) bzw. Gusseisen mit Pseudo-Kugelgraphit und (ii) Cast iron with compressed vermicular graphite (com-pacted vermicular graphite cast iron) or cast iron with pseudo spheroidal graphite and

(iii) Stahlguss mit Kugelgraphit umfasst. Die Materialien werden nachfolgend einzeln näher erläutert. Die nachfolgend angegebenen Mengen sind sämtlich auf das Gewicht bezogen (Gew.-%). (iii) includes spheroidal graphite cast steel. The materials are explained in more detail below. The quantities given below are all based on weight (% by weight).

(i) Gusseisen mit Kugelgraphit (i) Spheroidal graphite cast iron

Das zur Bildung der Aussenschicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse geeignete Gusseisen mit Kugelgraphit enthält 2,8 bis 4,0% C, 1,5 bis 3,5% Si, 0,2 bis 1,0% Mn, bis zu 0,3% P, bis zu 0,04% S, 0,03 bis 0,1% Mg und unvermeidbare Verunreinigungen, Rest im wesentlichen Fe, wobei dieses Gusseisen Kugelgraphit und eine Perlitmatrix aufweist (wobei eine geringe Menge kristallinen Zementits zulässig ist). Zusätzlich zu den oben angegebenen Bestandteilen können gewünschtenfalls eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe, die bis zu 2,5% Ni, bis zu 0,8% Cr, bis zu 0,6% Mo, bis zu 0,05% Seltene Erdelemente, bis zu 0,3% Sn und bis zu 1,0% Cu umfasst, in das Gusseisen eingearbeitet werden. The spheroidal graphite cast iron suitable for forming the outer layer of the cylinder liner according to the invention contains 2.8 to 4.0% C, 1.5 to 3.5% Si, 0.2 to 1.0% Mn, up to 0.3% P , up to 0.04% S, 0.03 to 0.1% Mg and unavoidable impurities, remainder essentially Fe, this cast iron having spheroidal graphite and a pearlite matrix (a small amount of crystalline cementite being permissible). In addition to the ingredients listed above, one or more elements from the group containing up to 2.5% Ni, up to 0.8% Cr, up to 0.6% Mo, up to 0.05% rare earth elements, contains up to 0.3% Sn and up to 1.0% Cu, into which cast iron is incorporated.

Im folgenden sei die Bedeutung der chemischen Zusammensetzung dieses Gusseisens näher erläutert. The importance of the chemical composition of this cast iron is explained in more detail below.

C: 2,8 bis 4,0% C: 2.8 to 4.0%

Wenn der C-Gehalt weniger als 2,8% beträgt, besitzt das Material einen hohen Schmelzpunkt und erfordert somit hohe Schmelztemperaturen und zeigt ein schlechtes Giess-verhalten, was zu einer gesteigerten Kristallisation von Ze-mentit führt, wodurch das Material versprödet. Wenn jedoch mehr als 4,0% C vorhanden sind, können Gussfehler auftreten. If the C content is less than 2.8%, the material has a high melting point and thus requires high melting temperatures and shows poor casting behavior, which leads to an increased crystallization of cementite, which makes the material brittle. However, if there is more than 4.0% C, casting errors can occur.

Si: 1,5 bis 3,5% Si: 1.5 to 3.5%

Si fördert die Kristallisation des Graphits. Bei einem Si-Gehalt von weniger als 1,5% ergibt sich eine Steigerung der Menge des kristallinen Zementits, wodurch das Material spröde wird. Wenn der Si-Gehalt 3,5% übersteigt, wird die Matrix ferritisch, was die Dehngrenze verschlechtert, wobei weiterhin das Element Si in Form einer festen Lösung in dem Ferrit enthalten ist, wodurch der Ferrit als solcher versprödet. Si promotes the crystallization of the graphite. If the Si content is less than 1.5%, the amount of crystalline cementite increases, which makes the material brittle. If the Si content exceeds 3.5%, the matrix becomes ferritic, which deteriorates the yield strength, and the element Si is still contained in the ferrite in the form of a solid solution, whereby the ferrite as such becomes brittle.

Mn: 0,2 bis 1,0% Mn: 0.2 to 1.0%

Mn vereinigt sich im allgemeinen mit S und beseitigt dessen schädliche Effekte und stabilisiert die Perlitmatrix und führt damit zu einer erhöhten Festigkeit des Materials. Mn generally combines with S and removes its harmful effects and stabilizes the pearlite matrix and thus leads to an increased strength of the material.

Wenn der Gehalt weniger als 0,2% beträgt, kann dieser günstige Effekt nicht erreicht werden. Wenn die Menge 1,0% übersteigt, wird das Material andererseits spröde. If the content is less than 0.2%, this beneficial effect cannot be achieved. On the other hand, if the amount exceeds 1.0%, the material becomes brittle.

P: bis zu 0,3% P: up to 0.3%

P erhöht die Fliessfähigkeit der Schmelze, bildet jedoch ein Phosphoreutektikum in dem Material, wodurch dieses spröde wird. Wenngleich die Fliessfähigkeit mit zunehmendem P-Gehalt ansteigt, sollte die Obergrenze bei 0,3% festgelegt werden, um nachteilige Effekte zu vermeiden. Je geringer der P-Gehalt, um so grösser ist die Festigkeit und die Duktilität des Materials, wobei es aus wirtschaftlichen Gründen schwierig ist, in der Praxis den P-Gehalt auf 0,01% oder weniger zu vermindern. P increases the fluidity of the melt, but forms a phosphor eutectic in the material, which makes it brittle. Although the flowability increases with increasing P content, the upper limit should be set at 0.3% in order to avoid adverse effects. The lower the P content, the greater the strength and ductility of the material, and it is difficult for practical reasons to reduce the P content to 0.01% or less in practice.

S: bis zu 0,04% S: up to 0.04%

S ist im allgemeinen ebenso wie P als Verunreinigungselement anzusehen und beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften. S inhibiert auch die Kugelformbildung des Graphits und ist daher auf eine Menge von 0,04% begrenzt. S, like P, is generally to be regarded as an impurity element and affects the mechanical properties. S also inhibits the spherical shape of graphite and is therefore limited to 0.04%.

Mg: 0,03 bis 0,1% Mg: 0.03 to 0.1%

Mg fördert die Kugelbildung des Graphits. Bei einem Mg-Gehalt von weniger als 0,03% wird jedoch dieser Effekt nicht in ausreichendem Masse erreicht. Wenn andererseits mehr als 0,1% Mg vorhanden sind, verursacht dies Abkühlprobleme, kann Schlacke und Gussfehler erzeugen und ist daher nachteilig. Mg promotes the ball formation of the graphite. With an Mg content of less than 0.03%, however, this effect is not sufficiently achieved. On the other hand, if there is more than 0.1% of Mg, it causes cooling problems, can generate slag and casting defects, and is therefore disadvantageous.

Das Gusseisen mit Kugelgraphit, welches die Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse bildet, enthält, wie oben erwähnt, im wesentlichen C, Si, Mn, P,S, Mg und andere übliche Verunreinigungen und im wesentlichen Fe als Rest. The spheroidal graphite cast iron which forms the outer layer of the compound cylinder liner contains, as mentioned above, essentially C, Si, Mn, P, S, Mg and other usual impurities and essentially Fe as the remainder.

Zusätzlich zu den oben angegebenen Bestandteilen können gewünschtenfalls zu einer weiteren Verbesserung der Materialeigenschaften bis zu 2,5% Ni, bis zu 0,8% Cr, bis zu 0,6% Mo, bis zu 0,05% Seltene Erdelemente, bis zu 0,3% Sn oder bis zu 1,0% Cu in das Gusseisen mit Kugelgraphit eingearbeitet werden. In addition to the ingredients listed above, up to 2.5% Ni, up to 0.8% Cr, up to 0.6% Mo, up to 0.05% rare earth elements, up to 0 can further improve the material properties if desired , 3% Sn or up to 1.0% Cu can be worked into the spheroidal graphite cast iron.

Ni: bis zu 2,5% Ni: up to 2.5%

Ni fördert die Graphitbildung und die Verstärkung der Matrix. Wenn seine Menge jedoch 2,5% übersteigt, lässt sich keine weitere Steigerung des Effekts mehr erreichen, so dass dies wirtschaftlich nachteilig ist. Andererseits können gehärtete Gefüge (Bainit, Martensit) und nichtumgewandelte Gefüge auftreten, was zu einer Versprödung des Materials führt. Ni promotes graphite formation and matrix reinforcement. However, if its amount exceeds 2.5%, the effect cannot be further increased, so that it is economically disadvantageous. On the other hand, hardened structures (bainite, martensite) and unconverted structures can occur, which leads to embrittlement of the material.

Cr: bis zu 0,8% Cr: up to 0.8%

Cr verstärkt die Matrix und stabilisiert den Zementit. Wenn die Cr-Menge jedoch mehr als 0,8% beträgt, kristallisiert Zementit ausserhalb der Steuerung durch den C- und Si-Gehalt, so dass das Material spröde wird und nicht mehr für die Aussenschicht geeignet ist. Cr strengthens the matrix and stabilizes the cementite. However, if the amount of Cr is more than 0.8%, cementite crystallizes out of control by the C and Si content, so that the material becomes brittle and is no longer suitable for the outer layer.

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Mo: bis zu 0,6% Mon: up to 0.6%

Mo verstärkt die Matrix. Wenn die Menge des Materials jedoch mehr als 0,6% beträgt, lässt dieser Effekt nach, so dass grössere Mengen wirtschaftlich nachteilig sind. Weiterhin kann das Material härter und spröde werden. Die Obergrenze des Mo-Gehalts beträgt daher 0,6%. Mo reinforces the matrix. However, if the amount of the material is more than 0.6%, this effect diminishes, so that larger amounts are economically disadvantageous. The material can also become harder and brittle. The upper limit of the Mo content is therefore 0.6%.

Seltene Erdelemente: bis zu 0,05% Rare earth elements: up to 0.05%

Wenn Seltene Erdelemente zusammen mit Mg eingesetzt werden, bewirken sie die Kugelbildung des Graphits und steigern die Festigkeit des Materials. Die Obergrenze dieser Elemente sollte bei 0,05% liegen, da grössere Mengen dieser Elemente keine weitere Steigerung des Effekts auf das Material ausüben. When rare earth elements are used together with Mg, they cause the graphite to spherical and increase the strength of the material. The upper limit of these elements should be 0.05%, since larger quantities of these elements have no further effect on the material.

Sn: bis zu 0,3% Sn: up to 0.3%

In Abhängigkeit von den Giessbedingungen kann das oben beschriebene Material für die Aussenschicht einen übermässigen Anteil von Ferrit in der Matrix aufweisen und daher verschlechterte Eigenschaften im Hinblick auf die Dehngrenze und die Ermüdungsbeständigkeit zeigen. Zur Überwindung solcher Probleme kann Sn in einer Menge von bis zu 0,3% in das Material eingearbeitet werden, um den Perlit zu stabilisieren. Es wird jedoch keine weitere Steigerung des Effekts erreicht, wenn grössere Sn-Mengen vorhanden sind. Depending on the casting conditions, the material for the outer layer described above may have an excessive proportion of ferrite in the matrix and therefore show deteriorated properties with regard to the yield strength and the fatigue resistance. To overcome such problems, up to 0.3% of Sn can be incorporated into the material to stabilize the pearlite. However, no further increase in the effect is achieved if larger amounts of Sn are present.

. Cu: bis zu 1,0% . Cu: up to 1.0%

Cu kann aus den gleichen Gründen wie Sn in einer Menge von bis zu 1,0%) in dem Material enthalten sein. Cu can be contained in the material up to 1.0% for the same reasons as Sn.

Das Animpfen ist im allgemeinen zur Verfeinerung des Giessgefüges und zur Förderung der Graphitbildung wirksam. Somit kann man durch Animpfen ein feineres Gefüge mit gleichmässig verteiltem Graphit bilden. Zu diesem Zweck ist es geeignet, das Material mit 0,05 bis 1,0% Si an-zuimpfen, da bei einer Si-Menge von weniger als 0,05% der günstige Impfeffekt nicht erreicht werden kann, während bei einem Gehalt von 1,0% keine weitere Steigerung des Effekts mehr möglich ist. Als geeignete Impfmittel sind beispielsweise CaSi und FeSi geeignet. Wenn ein solcher Impfvorgang durchgeführt wird, wird der kombinierte Si-Gehalt des Materials auf den oben angesprochenen Bereich von 1,5 bis 3,5% eingestellt. Inoculation is generally effective in refining the pouring structure and promoting graphite formation. Inoculation can thus be used to form a finer structure with evenly distributed graphite. For this purpose, it is suitable to inoculate the material with 0.05 to 1.0% Si, since the favorable inoculation effect cannot be achieved with an amount of Si of less than 0.05%, while with a content of 1 , 0% no further increase in the effect is possible. CaSi and FeSi, for example, are suitable as suitable inoculants. When such an inoculation process is carried out, the combined Si content of the material is set in the range of 1.5 to 3.5% mentioned above.

Mikroskopisch zeigt das Gefüge des oben beschriebenen Gusseisens mit Kugelgraphit Kugelgraphit und eine Matrix, die überwiegend aus Perlit besteht. Eine geringe Menge Zementit kann in dem Gefüge ausgeschieden sein, wobei dieser Zementit jedoch das Material spröde macht und daher erfin-dungsgemäss in einer möglichst geringen Menge gebildet werden sollte. Im Hinblick auf die Dehngrenze und die Ermüdungsbeständigkeit sollte die Matrix aus Perlit bestehen, wobei die erwünschten Eigenschaften um so besser sind, je geringer der Ferritgehalt ist. Wenn teilweise Bainit oder Martensit gebildet werden, so führt dies eher zu einer Verstärkung des Materials als zu einer unerwünschten Versprö-dung des Materials. Zur Erzeugung von Bainit oder Martensit in der Matrix ist es notwendig, dem Material eine Reihe von Legierungselementen zuzusetzen oder eine spezielle Wärmebehandlung durchzuführen, was in beiden Fällen aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig ist. Wenn Bainit oder Martensit in übermässig grossen Mengen gebildet werden, wird das Material jedoch spröde und kann nicht in der angestrebten Weise für grosse Zylinderlaufbüchsen verwendet werden. Microscopically, the structure of the above-described cast iron with spheroidal graphite shows spheroidal graphite and a matrix that consists predominantly of pearlite. A small amount of cementite can be excreted in the structure, but this cementite makes the material brittle and should therefore be formed in the smallest possible amount according to the invention. In view of the yield strength and fatigue resistance, the matrix should be made of pearlite, the lower the ferrite content, the better the desired properties. If bainite or martensite is partially formed, this leads to a reinforcement of the material rather than an undesirable embrittlement of the material. To produce bainite or martensite in the matrix, it is necessary to add a number of alloying elements to the material or to carry out a special heat treatment, which is disadvantageous in both cases for economic reasons. However, if excessive amounts of bainite or martensite are formed, the material becomes brittle and cannot be used as intended for large cylinder liners.

(ii) Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit oder Pseudo-Kugelgraphit Das für die Aussenschicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse geeignete Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit enthält 2,8 bis 4,0% C, 1,0 bis 3,0% Si, 0,2 bis 1,0% Mn, bis zu 0,3% P, bis zu 0,06% S, 0,01 bis 0,05% Mg und andere unvermeidbare Verunreinigungen, Rest im wesentlichen Fe, wobei dieses Gusseisen ein Gefüge mit verdichtetem Vermiculargraphit und einer Matrix aus überwiegend Perlit umfasst (wobei eine geringe Menge kristallisierten Zementits zulässig ist). Zusätzlich zu den oben angegebenen Bestandteilen können gewünschtenfalls eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe, die bis zu 2,5% Ni, bis zu 0,8% Cr, bis zu 0,6% Mo, bis zu 0,05% Seltene Erdelemente, bis zu 0,3% Sn, bis zu 1,0% Cu und bis zu 0,1% Ti umfasst, in das Gusseisen eingearbeitet werden. (ii) Cast iron with compressed vermicular graphite or pseudo spheroidal graphite The cast iron with compressed vermicular graphite suitable for the outer layer of the cylinder liner according to the invention contains 2.8 to 4.0% C, 1.0 to 3.0% Si, 0.2 to 1, 0% Mn, up to 0.3% P, up to 0.06% S, 0.01 to 0.05% Mg and other unavoidable impurities, remainder essentially Fe, this cast iron being a structure with compressed vermicular graphite and a matrix mainly comprised of pearlite (although a small amount of crystallized cementite is permitted). In addition to the ingredients listed above, one or more elements from the group containing up to 2.5% Ni, up to 0.8% Cr, up to 0.6% Mo, up to 0.05% rare earth elements, up to 0.3% Sn, up to 1.0% Cu and up to 0.1% Ti, into which cast iron can be incorporated.

Die Bedeutung der chemischen Zusammensetzung des Gusseisens sei im folgenden lediglich für Si, S, Mg und Ti erläutert, da die Signifikanz der anderen chemischen Bestandteile und deren Mengen bereits im vorausgehenden Abschnitt erläutert wurden, der sich mit der Verwendung von Gusseisen mit Kugelgraphit als Material für die Aussenschicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse befasst. The importance of the chemical composition of cast iron is only explained below for Si, S, Mg and Ti, since the significance of the other chemical constituents and their amounts have already been explained in the previous section dealing with the use of spheroidal graphite cast iron as material for deals with the outer layer of the cylinder liner according to the invention.

Si: 1,0 bis 3,0% Si: 1.0 to 3.0%

Si fördert die Kristallisation des Graphits. Bei einer Si-Menge von weniger als 1,0% führen gesteigerte Mengen von kristallinem Zementit zu einer Versprödung des Materials. Bei einer Menge von mehr als 3,0% nimmt die Matrix ein ferritisches Gefüge an, wodurch die Dehngrenze verschlechtert wird und darüber hinaus eine Versprödung des Materials dadurch bewirkt wird, dass das Si in Form einer festen Lösung in den Ferrit eingebracht wird. Si promotes the crystallization of the graphite. If the amount of Si is less than 1.0%, increased amounts of crystalline cementite lead to embrittlement of the material. With an amount of more than 3.0%, the matrix assumes a ferritic structure, which worsens the yield strength and furthermore causes embrittlement of the material by introducing the Si into the ferrite in the form of a solid solution.

S: bis zu 0,06% S: up to 0.06%

S wird im allgemeinen ebenso wie P als ein Verunreinigungselement angesehen. S verschlechtert die mechanischen Eigenschaften und ist daher auf eine Höchstmenge von 0,06% begrenzt. S is generally considered to be an impurity element, as is P. S deteriorates the mechanical properties and is therefore limited to a maximum amount of 0.06%.

Mg: 0,01 bis 0,05% Mg: 0.01 to 0.05%

Mg ist zur Bildung des verdichteten Vermiculargraphits nützlich. Bei einem Mg-Gehalt von weniger als 0,01% wird die Form des Graphits flockig, wodurch die Festigkeit des Materials verschlechtert wird. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Material mehr als 0,05% Mg enthält. Vielmehr diffundiert dann, wenn übermässige Mengen Mg vorhanden sind, das Magnesium in die Innenschicht und führt zu einer Änderung der Eigenschaften des Materials der Innenschicht. Demzufolge ist bei dem erfindungsgemäss verwendeten Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit oder Pseudo-kugelgraphit die Obergrenze des Mg-Gehalts auf 0,05% festgelegt. Mg is useful for the formation of densified vermicular graphite. When the Mg content is less than 0.01%, the shape of the graphite becomes flaky, which deteriorates the strength of the material. However, it is not necessary that the material contain more than 0.05% Mg. Rather, if excessive amounts of Mg are present, the magnesium diffuses into the inner layer and leads to a change in the properties of the material of the inner layer. Accordingly, in the cast iron with densified vermicular graphite or pseudo-spheroidal graphite used according to the invention, the upper limit of the Mg content is set at 0.05%.

Das zur Ausbildung der Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse verwendete Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit enthält, wie oben bereits erwähnt wurde, als Hauptbestandteile C, Si, Mn, P, S, Mg und andere übliche Verunreinigungen und im wesentlichen Fe als Rest. As already mentioned above, the cast iron with compressed vermicular graphite used to form the outer layer of the compound cylinder liner contains, as main components, C, Si, Mn, P, S, Mg and other common impurities and essentially Fe as the balance.

Neben den oben angesprochenen Bestandteilen kann man gewünschtenfalls bis zu 2,5% Ni, bis zu 0,8% Cr, bis zu 0,6% Mo, bis zu 0,05% Seltene Erdelemente, bis zu 0,3% Sn, bis zu 1,0% Cu oder bis zu 0,1% Ti in das Gusseisen einarbeiten, um die Materialeigenschaften in gleicher Weise zu verbessern, wie es oben bereits im Hinblick auf das Gusseisen mit Kugelgraphit beschrieben wurde. Die Signifikanz solcher ausgewählter Elemente wurde bereits im Hinblick auf die Verwendung von Gusseisen mit Kugelgraphit als Material für die Aussenschicht erläutert, mit Ausnahme des Elements Ti. Demzufolge wird lediglich das Element Ti im folgenden näher erläutert. In addition to the components mentioned above, up to 2.5% Ni, up to 0.8% Cr, up to 0.6% Mo, up to 0.05% rare earth elements, up to 0.3% Sn, up to Incorporate 1.0% Cu or up to 0.1% Ti into the cast iron to improve the material properties in the same way as described above with regard to spheroidal graphite cast iron. The significance of such selected elements has already been explained with regard to the use of spheroidal graphite cast iron as the material for the outer layer, with the exception of the element Ti. Accordingly, only the element Ti is explained in more detail below.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

661476 661476

Ti: bis zu 0,1% Ti: up to 0.1%

In Abhängigkeit von den Giessbedingungen kann das oben angesprochene Material zur Ausbildung der Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse ein Gefüge mit Kugelgraphit aufweisen. Natürlich ist ein Kugelgraphitgefüge als Material für die Aussenschicht der Laufbüchse geeignet, wie es oben bereits näher erläutert wurde. Um einen verdichteten Vermiculargraphit zu bilden, ist Ti geeignet, da es die Kugelbildung des Graphits inhibiert. Wenn jedoch Ti in zu grossen Mengen eingesetzt wird, kann flockiger Graphit auskristallisieren, so dass die Maximalmenge von Ti auf 0,1 % begrenzt ist. Depending on the casting conditions, the material mentioned above for forming the outer layer of the compound cylinder liner can have a structure with spheroidal graphite. Of course, a spheroidal graphite structure is suitable as material for the outer layer of the liner, as has already been explained in more detail above. To form a densified vermicular graphite, Ti is suitable because it inhibits the spheroidization of the graphite. However, if Ti is used in excessive amounts, flaky graphite can crystallize, so that the maximum amount of Ti is limited to 0.1%.

Ebenso wie im Fall des Gusseisens mit Kugelgraphit ist zur Verfeinerung des Gefüges und zur Förderung der Graphitbildung ein Animpfen wirksam. Somit kann man durch Animpfen ein Material mit feinerem Gefüge, in dem der Graphit gleichmässig verteilt ist, bilden. Dazu ist es geeignet, das Material mit 0,05 bis 1,0% Si anzuimpfen. Als Beispiele für geeignete Impfmittel können CaSi und FeSi genannt werden. Die Si enthaltenden Bestandteile werden derart eingestellt, dass das angeimpfte Material 1,0 bis 3,0% Si enthält. As in the case of cast iron with spheroidal graphite, seeding is effective to refine the structure and to promote graphite formation. Inoculation can thus be used to form a material with a finer structure, in which the graphite is evenly distributed. It is suitable to inoculate the material with 0.05 to 1.0% Si. CaSi and FeSi can be mentioned as examples of suitable inoculants. The Si-containing components are adjusted such that the inoculated material contains 1.0 to 3.0% Si.

Mikroskopisch umfasst das Gefüge aus dem Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit verdichteten Vermiculargraphit oder vermicularen Graphit und eine überwiegend Perlit umfassende Matrix. Eine geringe Menge Zementit kann in der struktur kristallisiert vorliegen, dabei sollte jedoch der Zementit, der das Material spröde macht, erfin-dungsgemäss in der geringstmöglichen Menge vorhanden sein. Vorzugsweise besteht die Matrix im Hinblick auf die Dehngrenze und die Ermüdungsfestigkeit aus Perlit, wobei die Eigenschaften um so besser sind, je geringer der Ferritgehalt ist. Bainit oder Martensit tragen, wie sie zum Teil gebildet werden, eher zur Verstärkung des Materials als zur Versprödung des Materials bei. Zur Erzeugung von Bainit oder Martensit in der Matrix ist es notwendig, dem Material eine Reihe von Legierungselementen zuzusetzen oder eine spezielle Wärmebehandlung durchzuführen, was aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig ist. Wenn jedoch Bainit und Martensit in übermässig grossen Mengen gebildet werden, wird das Material spröde und kann daher nicht in der angestrebten Weise für grosse Zylinderlaufbüchsen verwendet werden. Microscopically, the structure of the cast iron comprises vermicular graphite or vermicular graphite compacted with compressed vermicular graphite and a matrix predominantly comprising pearlite. A small amount of cementite can be crystallized in the structure, but the cementite that makes the material brittle should be present in the smallest possible amount according to the invention. The matrix is preferably made of pearlite with regard to the yield strength and the fatigue strength, the properties being better the lower the ferrite content. Bainite or martensite, as they are formed in part, contribute to reinforcing the material rather than embrittling the material. To produce bainite or martensite in the matrix, it is necessary to add a number of alloying elements to the material or to carry out a special heat treatment, which is disadvantageous for economic reasons. However, if excessive amounts of bainite and martensite are formed, the material becomes brittle and can therefore not be used as intended for large cylinder liners.

(iii) Stahlguss mit Kugelgraphit Der zur Ausbildung der Aussenschicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse geeignete Stahlguss mit Kugelgraphit enthält 1,0 bis 2,0% C, 0,6 bis 3,0% Si, 0,2 bis 1,0% Mn, bis zu 0,1% P, bis zu 0,1% S und andere übliche Verunreinigungen, Rest im wesentlichen Fe, wobei der Stahlguss ein Gefüge mit annäherndem Kugelgraphit und einer Matrix aus überwiegend Perlit umfasst (wobei eine geringe Menge kristallinen Zementits zulässig ist). Neben den oben angesprochenen Bestandteilen kann man eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe, die bis zu 2,5% Ni, bis zu 1,0% Cr, bis zu 1,0%) Mo und Ti, Al und Zr in einer kombinierten Gesamtmenge von bis zu 0,1% umfasst, gewünschtenfalls in den Stahlguss einarbeiten. (iii) Spheroidal graphite cast steel The spheroidal graphite cast steel suitable for forming the outer layer of the cylinder liner according to the invention contains 1.0 to 2.0% C, 0.6 to 3.0% Si, 0.2 to 1.0% Mn, bis to 0.1% P, up to 0.1% S and other usual impurities, the remainder essentially Fe, whereby the cast steel comprises a structure with approximately spheroidal graphite and a matrix of predominantly pearlite (a small amount of crystalline cementite is permissible). In addition to the components mentioned above, one or more elements from the group containing up to 2.5% Ni, up to 1.0% Cr, up to 1.0%) Mo and Ti, Al and Zr in a combined total amount of up to 0.1%, if necessary, work into the cast steel.

Die Wirkung der chemischen Zusammensetzung des Stahlgusses sei im folgenden näher erläutert. The effect of the chemical composition of the cast steel will be explained in more detail below.

C: 1,0 bis 2,0% C: 1.0 to 2.0%

Wenn das Material weniger als 1,0% C enthält, steigt der Schmelzpunkt stark an, so dass höhere Temperaturen für das Schmelzen und Vergiessen notwendig sind, was die Kosten steigert, während bei einem C-Gehalt von mehr als 2,0% eine Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass der graphit nicht kugelförmig wird, was die Zähigkeit verschlechtert. If the material contains less than 1.0% C, the melting point rises sharply, so that higher temperatures are necessary for melting and casting, which increases the costs, whereas if the C content is more than 2.0% there is a probability is that the graphite does not become spherical, which deteriorates the toughness.

Si: 0,6 bis 3,0% Si: 0.6 to 3.0%

Si steht in inniger Beziehung zu der Kristallisation des Graphits. Wenn weniger als 0,6% Si vorhanden sind, ist es schwierig, eine Kristallisation des Graphits zu bewirken, während bei einer Si-Menge von mehr als 3,0% das in der Matrix in Form einer festen Lösung enthaltene Si eine bemerkenswerte Neigung dafür besitzt, das Material zu verspröden. Si is closely related to the crystallization of graphite. When less than 0.6% of Si is present, it is difficult to cause the graphite to crystallize, whereas when the amount of Si is more than 3.0%, the Si contained in the solid solution matrix is remarkably liable to do so possesses to embrittle the material.

Mn: 0,2 bis 1,0% Mn: 0.2 to 1.0%

Mn kombiniert sich mit S und beseitigt die nachteiligen Wirkungen von S. Dieser Effekt kann nicht erreicht werden, wenn Mn in einer Menge von weniger als 0,2% vorhanden ist, während das Material dann härter und spröder wird, wenn es mehr als 1,0% Mn enthält. Mn combines with S and eliminates the adverse effects of S. This effect cannot be achieved if Mn is present in an amount less than 0.2%, while the material becomes harder and more brittle if it is more than 1, Contains 0% Mn.

P: bis zu 0,1% P: up to 0.1%

P erhöht die Fliessfähigkeit der geschmolzenen Materialien, versprödet jedoch das Material, so dass seine Gesamtmenge auf 0,1 % begrenzt ist. P increases the fluidity of the molten materials, but embrittles the material so that its total amount is limited to 0.1%.

S: bis zu 0,1% S: up to 0.1%

Ebenso wie P führt S zu einer Versprödung des Materials, so dass seine Maximalmenge 0,1% beträgt. Like P, S leads to embrittlement of the material, so that its maximum amount is 0.1%.

Der Stahlguss mit Kugelgraphit, der die Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse bildet, enthält im wesentlichen die oben angesprochenen Bestandteile sowie andere übliche Verunreinigungen und im wesentlichen Fe als Rest. The spheroidal graphite cast steel, which forms the outer layer of the compound cylinder liner, essentially contains the above-mentioned components as well as other common impurities and essentially Fe as the rest.

Neben den oben angesprochenen Bestandteile kann man zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften des Materials noch die folgenden Bestandteile in den Stahlguss mit Kugelgraphit zur Bildung der Aussenschicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse einarbeiten: In addition to the components mentioned above, the following components can also be incorporated into the spheroidal graphite cast steel to further improve the properties of the material to form the outer layer of the cylinder liner according to the invention:

Ni: bis zu 2,5% Ni: up to 2.5%

Ni fördert die Graphitbildung und die Verstärkung der Matrix. Wenn jedoch seine Menge 2,5% übersteigt, kann keine weitere Verbesserung des Effekts erreicht werden und ist damit wirtschaftlich nachteilig. Weiterhin kann ein gehärtetes Gefüge aus Bainit oder Martensit oder ein Nichtum-wandlungsgefüge auftreten, was zu einer Versprödung des Materials führt. Ni promotes graphite formation and matrix reinforcement. However, if its amount exceeds 2.5%, no further improvement in the effect can be achieved and is therefore economically disadvantageous. Furthermore, a hardened structure made of bainite or martensite or a non-transformation structure can occur, which leads to embrittlement of the material.

Cr: bis zu 1,0% Cr: up to 1.0%

Cr verstärkt die Matrix und stabilisiert den Zementit. Wenn die Cr-Menge jedoch mehr als 1,0% beträgt, ist es nicht wahrscheinlich, dass der Graphit kristallisiert, so dass eine Beeinträchtigung der Festigkeit und der Duktilität des Materials verursacht wird. Cr strengthens the matrix and stabilizes the cementite. However, if the amount of Cr is more than 1.0%, the graphite is unlikely to crystallize, causing deterioration in the strength and ductility of the material.

Mo: bis zu 1,0% Mo: up to 1.0%

Ebenso wie Ni stellt Mo ein wichtiges Element zur Sicherstellung der Festigkeit und der Duktilität dar. Die Verwendung von mehr als 1,0% Mo macht jedoch das Material andererseits härter und spröde. Like Ni, Mo is an important element for ensuring strength and ductility. However, using more than 1.0% Mo on the other hand makes the material harder and brittle.

Ti, Al und Zr: in einer Gesamtmenge von bis zu 0,1 % Wenn eines oder mindestens zwei dieser Elemente in den Stahlguss mit Kugelgraphit eingearbeitet werden, kann das Material frei von Hohlräumen vergossen werden, so dass sich Gussstücke mit grösserer Qualität ergeben. Da diese Elemente sämtlich starke Desoxidationsmittel darstellen, führt die Anwendung dieser Elemente im Überschuss zu einer übermässigen Oxidation, was das Fliessen des Materials in geschmolzenem Zustand beeinträchtigt. Diese Elemente sind daher auf eine Gesamtmenge von bis zu 0,1% begrenzt. Ti, Al and Zr: in a total amount of up to 0.1% If one or at least two of these elements are incorporated into the spheroidal graphite cast steel, the material can be cast free of voids, so that castings of higher quality result. Since these elements are all powerful deoxidizers, the use of these elements in excess leads to excessive oxidation, which affects the flow of the material in the molten state. These elements are therefore limited to a total of up to 0.1%.

Auch im Fall des Stahlgusses mit Kugelgraphit ist das Animpfen dazu geeignet, das Gefüge feiner zu machen und In the case of cast steel with nodular graphite, seeding is also suitable for making the structure finer and

6 6

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

7 7

661 476 661 476

die Graphitbildung zu fördern. Hierzu ist es geeignet, das Material mit 0,1 bis 1,0% Si anzuimpfen. Beispiele für geeignete Impfmittel sind CaSi und FeSi. Wenn ein Animpfvor-gang durchgeführt wird, wird der gesamte Si-Gehalt des Materials auf den oben angesprochenen Bereich von 0,6 bis 3,0% eingestellt. to promote graphite formation. For this it is suitable to inoculate the material with 0.1 to 1.0% Si. Examples of suitable inoculants are CaSi and FeSi. When an inoculation process is carried out, the total Si content of the material is adjusted to the above-mentioned range of 0.6 to 3.0%.

Mikroskopisch umfasst der Stahlguss mit Kugelgraphit annähernd kugelförmigen Graphit und eine Perlitmatrix, wobei geringe Mengen freien Zementits enthalten sein können. Erfindungsgemäss ist es jedoch bevorzugt, die Ausscheidung des Zementits möglichst gering zu machen, da Zementit spröde ist. Die Matrix sollte überwiegend aus Perlit bestehen und kann zum Teil Ferrit, Bainit, Martensit oder Restaustenit enthalten. Es ist auch möglich, gewünschtenfalls Ferrit in der Matrix auszuscheiden, da Ferrit gute Wirkungen im Hinblick auf die Festigkeit und die Duktilität ausübt. Der Gehalt an Bainit, Martensit oder Restaustenit sollte jedoch möglichst niedrig sein, da sie die Materialeigenschaften beeinträchtigen. Microscopically, the spheroidal graphite cast steel comprises approximately spherical graphite and a pearlite matrix, which may contain small amounts of free cementite. According to the invention, however, it is preferred to make the cementite excretion as low as possible, since cementite is brittle. The matrix should consist predominantly of pearlite and can partly contain ferrite, bainite, martensite or residual austenite. It is also possible, if desired, to remove ferrite in the matrix, since ferrite has good effects in terms of strength and ductility. The content of bainite, martensite or residual austenite should, however, be as low as possible because they impair the material properties.

Bei der erfindungsgemässen Verbundzylinderlaufbüchse kann als Material für die Innenschicht das üblicherweise verwendete Spezialgiesseisen eingesetzt werden, welches die notwendigen Eigenschaften im Hinblick auf das Verschleissver-halten und die Beständigkeit gegen Festgehen bzw. Festfressen aufweist. In the case of the composite cylinder liner according to the invention, the material used for the inner layer is the customary cast iron which has the necessary properties with regard to the wear behavior and the resistance to seizing or seizing.

Die erfindungsgemässe Verbundzylinderlaufbüchse sollte einer Entspannungs-Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 600 °C unterworfen werden, um die restlichen Spannungen nach dem Vergiessen zu beseitigen. Wenngleich zur Verbesserung der Festigkeit und der The composite cylinder liner according to the invention should be subjected to a relaxation heat treatment at a temperature in the range from 400 to 600 ° C. in order to remove the remaining stresses after the casting. Although to improve the strength and the

Duktilität des Materials für die Aussenschicht eine Wärmebehandlung bei Temperaturen oberhalb des Transformationspunkts Ai wirksam ist, sollte eine solche Behandlung vermieden werden, da es im Hinblick auf die Kosten nachtei-5 lig ist und auch die Eigenschaften des Materials zur Ausbildung der Innenschicht beeinträchtigen kann. Ductility of the material for the outer layer a heat treatment at temperatures above the transformation point Ai is effective, such a treatment should be avoided since it is disadvantageous in terms of costs and can also impair the properties of the material for forming the inner layer.

Im folgenden seien bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below.

io Ausführungsform A io embodiment A

Die Ausführungsform A umfasst bevorzugte Beispiele, bei denen als Material zur Bildung der Aussenschicht Gusseisen mit Kugelgraphit verwendet wird. Die zweischichtigen Zylinderlaufbüchsen werden mit Hilfe eines Schleudergiess-i5 Verfahrens mit horizontaler Form unter Anwendung der folgenden Giessbedingungen hergestellt: Embodiment A comprises preferred examples in which spheroidal graphite cast iron is used as the material for forming the outer layer. The two-layer cylinder liners are manufactured using a centrifugal casting i5 process with a horizontal shape using the following casting conditions:

20 20th

Innendurchmesser der Gussform: Gussdicke der Aussenschicht: Gussdicke der Innenschicht: Inner diameter of the casting mold: Casting thickness of the outer layer: Casting thickness of the inner layer:

720 mm 90 mm 60 mm 720 mm 90 mm 60 mm

Die chemische Zusammensetzung der Materialien für die Innenschicht und die Aussenschicht der Zylinderlaufbüchse sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben. Die Beispiele der Nr. 1 bis 3 stellen erfindungsgemässe Laufbüchsen dar. 25 während die Beispiele der Nr. 4 und 5 Vergleichslaufbüchsen betreffen, deren chemische Zusammensetzung der Aussenschicht ausserhalb des erfindungsgemäss definierten Bereichs liegt. Insbesondere enthält das Material des Beispiels Nr. 4 eine geringere Menge Si, während das Material des Beispiels 30 Nr. 5 eine zu grosse Menge Mo enthält. The chemical composition of the materials for the inner layer and the outer layer of the cylinder liner are given in Table I below. The examples of Nos. 1 to 3 represent liners according to the invention. 25 while the examples of Nos. 4 and 5 relate to comparison liners whose chemical composition of the outer layer lies outside the range defined according to the invention. In particular, the material of Example No. 4 contains a smaller amount of Si, while the material of Example 30 No. 5 contains an excessive amount of Mo.

Tabelle I Table I

Chemische Zusammensetzung der Zylinderlaufbüchse (Gew.-%) Chemical composition of the cylinder liner (% by weight)

Nr. No.

C C.

Si Si

Mn Mn

P P

S S

Ni Ni

Cr Cr

Mo Mon

Mg Mg

Sn V Sn V

B B

1 1

Ausenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

2,92 3,08 2.92 3.08

3,11 1,22 3.11, 1.22

0,38 0,81 0.38 0.81

0,032 0,381 0.032 0.381

0,003 0,012 0.003 0.012

__ __

0,038 0.038

_ _ _ _

0,032 0.032

2 2nd

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

3,82 2,92 3.82 2.92

1,78 1,53 1.78 1.53

0,61 0,77 0.61 0.77

0,078 0,511 0.078 0.511

0,021 0,068 0.021 0.068

2,08 2.08

0,21 0,37 0.21 0.37

0,48 0.48

0,059 0.059

_ _ _ _

- -

3 3rd

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

3,28 3,21 3.28 3.21

2,62 1,38 2.62 1.38

0,88 0,91 0.88 0.91

0,102 0,235 0.102 0.235

0,011 0,022 0.011 0.022

0,18 0.18

0,05 0,23 0.05 0.23

0,08 0.08

0,071 0.071

0,201 0.201

- -

4 4th

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

3,42 3,03 3.42 3.03

1,26 1,46 1.26 1.46

0,62 0,86 0.62 0.86

0,010 0,408 0.010 0.408

0,002 0,052 0.002 0.052

1,26 1.26

0,32 0.32

0,06 0.06

0,066 0.066

0,052 - 0.052 -

0,041 0.041

5 5

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

3,02 3,20 3.02 3.20

3,26 1,52 3.26 1.52

0,88 0,98 0.88 0.98

0,002 0,230 0.002 0.230

0,013 0,077 0.013 0.077

1,85 0,12 1.85 0.12

0,21 0,31 0.21 0.31

0,82 0,02 0.82 0.02

0,052 0.052

0,245 0.245

- -

(Rest im wesentlichen Fe) (Rest essentially Fe)

Bemerkung: Das Symbol (—) bedeutet, dass keine spezifische Menge dieses Bestandteils enthalten ist. Note: The symbol (-) means that no specific amount of this ingredient is included.

Das Mikrogefüge des Materials des Beispiels Nr. 1 der obigen Tabelle I ist in den Fig. 3 bis 6 dargestellt. Insbesondere zeigen die Fig. 3 und 4 das Mikrogefüge (mit 50-facher bzw. 400-facher Vergrösserung) des Materials der Aussenschicht, während die Fig. 5 und 6 das Mikrogefüge (mit einer 50-fachen bzw. 400-fachen Vergrösserung) des Materials der Innenschicht zeigen. The microstructure of the material of Example No. 1 of Table I above is shown in FIGS. 3 to 6. In particular, FIGS. 3 and 4 show the microstructure (with a magnification of 50 and 400 times, respectively) of the material of the outer layer, while FIGS. 5 and 6 show the microstructure (with a magnification of 50 and 400 times, respectively) of the Show material of the inner layer.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Graphitkörnchen gut abgerundet sind. Daher besitzt das Material eine hohe Festigkeit mit geringstem Kerbeffekt. Die Fig. 4 verdeutlicht das Gefüge mit feinverteiltem Perlit. It can be seen from FIG. 1 that the graphite grains are well rounded. Therefore, the material has high strength with the lowest notch effect. 4 illustrates the structure with finely divided pearlite.

Die mechanischen Eigenschaften der Aussenschicht der oben angesprochenen Verbundzylinderlaufbüchse sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt. The mechanical properties of the outer layer of the compound cylinder liner mentioned above are summarized in Table II below.

55 Tabelle II 55 Table II

Beispiel Nr. Zufgestigkeit Dehnung (%) Example No. Elasticity Elongation (%)

(kg/mm2) (kg / mm2)

60 1 52,2 6,09 60 1 52.2 6.09

2 63,8 1,80 2 63.8 1.80

3 58,2 2,53 3 58.2 2.53

4 45,6 0,33 4 45.6 0.33

5 60,4 0,38 5 60.4 0.38

Aus der Tabelle II geht hervor, dass die Laufbüchsen der Vergleichsbeispiele der Nr. 4 und 5 den erfindungsgemässen Laufbüchsen unterlegen sind. Insbesondere führt bei dem From Table II it can be seen that the liners of the comparative examples Nos. 4 and 5 are inferior to the liners according to the invention. In particular, leads at

65 65

661476 661476

8 8th

Beispiel Nr. 4 der kristallisierte Zementit zu Problemen im Hinblick auf die Festigkeit und die Duktilität. Bei dem Material des Beispiels Nr. 5 sind Bainit und Martensit in übermässigem Umfang in der Matrix enthalten, was zu einer Versprödung des Materials führt. Example # 4 the crystallized cementite to problems with strength and ductility. In the material of Example No. 5, bainite and martensite are excessively contained in the matrix, which leads to embrittlement of the material.

Ausführungsform B Embodiment B

Die Ausführungsform B umfasst bevorzugte Beispiele, bei denen als Material zur Bildung der Aussenschicht Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit bzw. Gusseisen mit Pseudo-Kugelgraphit verwendet wird. Die zweischichtiDie Mikrogefüge des Beispiels Nr. 6 der Tabelle III sind in den Fig. 7 bis 10 dargestellt. Insbesondere zeigen die Fig. 7 und 8 das Mikrogefüge (bei einer 50-fachen bzw. 400-fachen Vergrösserung) des Materials der Aussenschicht, während die Fig. 9 und 10 das Mikrogefüge (mit einer 50-fachen bzw. 400-fachen Vergrösserung) des Materials der Innenschicht zeigen. Es ist aus der Fig. 7 zu erkennen, dass das Graphit in verdichteter vermicularer Form gebildet wird. Im Hinblick auf den Kerbeffekt ist verdichteter Vermiculargraphit dem Kugelgraphit gemäss der Ausführungsform A unterlegen, jedoch einem flockigen Graphit, wie er allgemein in üblichem Gusseisen vorliegt, überlegen. Die Fig. 8 verdeutlicht das Gefüge mit feinverteiltem Perlit. Embodiment B comprises preferred examples in which cast iron with compressed vermicular graphite or cast iron with pseudo spheroidal graphite is used as the material for forming the outer layer. The two-layer microstructures of Example No. 6 in Table III are shown in FIGS. 7 to 10. In particular, FIGS. 7 and 8 show the microstructure (at a magnification of 50 and 400 times, respectively) of the material of the outer layer, while FIGS. 9 and 10 show the microstructure (with a magnification of 50 and 400 times, respectively). of the material of the inner layer. It can be seen from FIG. 7 that the graphite is formed in a densified vermicular form. With regard to the notch effect, densified vermicular graphite is inferior to spheroidal graphite according to embodiment A, but is superior to flaky graphite, as is generally present in customary cast iron. 8 illustrates the structure with finely divided pearlite.

Die mechanischen Eigenschaften der Aussenschicht der oben beschriebenen Verbundzylinderlaufbüchse sind in der folgenden Tabelle IV angegeben. The mechanical properties of the outer layer of the composite cylinder liner described above are given in Table IV below.

Tabelle IV Table IV

Beispiel Nr. Zugfestigkeit Dehnung (%) Example No. Tensile Strain Elongation (%)

(kg/mm2) (kg / mm2)

6 37,2 2,04 6 37.2 2.04

7 45,8 0,92 7 45.8 0.92

8 41,3 1,22 8 41.3 1.22

9 32,5 0,38 9 32.5 0.38

10 52,3 0,45 10 52.3 0.45

gen Zylinderlaufbüchsen werden in gleicher Weise gebildet wie bei der Ausführungsform A. Die chemische Zusammensetzung der Innenschichten und der Aussenschichten der Zylinderlaufbüchse sind in der nachfolgenden Tabelle III ange-s geben. Die Beispiele der Nr. 6 bis 8 stellen erfindungsgemässe Laufbüchsen dar, während die Beispiele der Nr. 9 und 10 Vergleichslaufbüchsen betreffen, deren chemische Zusammensetzung der Aussenschichten ausserhalb des erfindungsgemäss definierten Bereichs liegt. Insbesondere enthält das io Material des Beispiels Nr. 9 eine zu geringe Menge C, während das Material des Beispiels Nr. 10 eine zu grosse Menge Ni aufweist. Cylinder liners are formed in the same way as in embodiment A. The chemical composition of the inner layers and the outer layers of the cylinder liner are given in Table III below. The examples of Nos. 6 to 8 represent liners according to the invention, while the examples of Nos. 9 and 10 relate to comparison liners whose chemical composition of the outer layers is outside the range defined according to the invention. In particular, the material of Example No. 9 contains too little C, while the material of Example No. 10 contains too much Ni.

,038 , 038

,021 ,036 , 021, 036

Die Tabelle IV lässt erkennen, dass die Vergleichslauf-40 büchsen der Beispiele der Nr. 9 und 10 insbesondere im Hinblick auf die Dehnungseigenschaften unterlegen sind, ebenso wie im Fall der obigen Beispiele der Nr. 4 und 5. Dies bedeutet, dass das Material des Beispiels Nr. 9 eine übermässig grosse Menge Zementit enthält, während das Material des 45 Beispiels Nr. 10 eine zu grosse Menge Bainit und Martensit in der Matrix aufweist. Table IV shows that the comparative barrel 40 bushings of the examples of Nos. 9 and 10 are inferior in particular with regard to the elongation properties, as well as in the case of the above examples of Nos. 4 and 5. This means that the material of the Example No. 9 contains an excessively large amount of cementite, while the material of Example No. 10 contains an excessive amount of bainite and martensite in the matrix.

so Ausführungsform C so embodiment C

Die Ausführungsform C umfasst bevorzugte Beispiele, bei denen als Material zur Bildung der Aussenschicht ein Stahlguss mit Kugelgraphit eingesetzt wird. Die zweischichtigen Zylinderlaufbüchsen werden in gleicher Weise gebildet 55 wie im Falle der Ausführungsform A. Die chemischen Zusammensetzungen der Innenschichten und Aussenschichten der Zylinderlaufbüchsen sind in der nachfolgenden Tabelle V angegeben. Die Beispiele der Nr. 11 und 12 betreffen erfindungsgemässe Laufbüchsen, während die Beispiele der 60 Nr. 13 und 14 Vergleichslaufbüchsen betreffen, deren chemische Zusammensetzung der Aussenschicht ausserhalb des erfindungsgemäss definierten Bereichs liegt. Insbesondere enthält das Material des Beispiels Nr. 13 eine zu grosse Menge Cr, während das Material des Beispiels Nr. 14 eine zu grosse 65 Menge Mn und Ni enthält. Embodiment C comprises preferred examples in which a spheroidal graphite cast steel is used as the material for forming the outer layer. The two-layer cylinder liners are formed 55 in the same manner as in the case of embodiment A. The chemical compositions of the inner and outer layers of the cylinder liners are given in Table V below. The examples of numbers 11 and 12 relate to liners according to the invention, while the examples of 60 numbers 13 and 14 relate to comparative liners whose chemical composition of the outer layer lies outside the range defined according to the invention. In particular, the material of Example No. 13 contains an excessive amount of Cr, while the material of Example No. 14 contains an excessive amount of 65 Mn and Ni.

Die Härteverteilung der Verbundzylinderlaufbüchsen mit der chemischen Zusammensetzungen der Beispiele 11 und 12 der Tabelle V sind in der Fig. 11 dargestellt. The hardness distribution of the compound cylinder liners with the chemical compositions of Examples 11 and 12 of Table V are shown in FIG. 11.

. Tabelle III . Table III

C C.

Si Si

Mn Mn

P P

S S

Ni Ni

Cr Cr

Mo Mon

Mg Mg

Ti Ti

V V

Aussenschicht Outer layer

3,08 3.08

2,71 2.71

0,47 0.47

0,042 0.042

0,004 0.004

0,11 0.11

0,07 0.07

_ _

0,027 0.027

_ _

Innenschicht Inner layer

3,12 3.12

1,29 1.29

0,86 0.86

0,325 0.325

0,036 0.036

- -

Aussenschicht Outer layer

3,77 3.77

1,98 1.98

0,81 0.81

0,015 0.015

0,016 0.016

1,89 1.89

0,68 0.68

0,51 0.51

0,041 0.041

0,038 0.038

_ _

Innenschicht Inner layer

2,81 2.81

1,66 1.66

0,91 0.91

0,500 0.500

0,051 0.051

- -

0,41 0.41

- -

Aussenschicht Outer layer

3,48 3.48

1,30 1.30

0,31 0.31

0,138 0.138

0,036 0.036

_ _

— -

0,08 0.08

0,019 0.019

_ _

Innenschicht Inner layer

3,30 3.30

1,52 1.52

0,77 0.77

0,208 0.208

0,022 0.022

- -

0,19 0.19

- -

0,170 0.170

Aussenschicht Outer layer

2,42 2.42

1,88 1.88

0,56 0.56

0,028 0.028

0,012 0.012

1,01 1.01

0,25 0.25

0,31 0.31

0,018 0.018

- -

Innenschicht Inner layer

3,20 3.20

1,09 1.09

0,81 0.81

0,320 0.320

0,070 0.070

0,16 0.16

0,20 0.20

0,12 0.12

- -

Aussenschicht Outer layer

3,30 3.30

1,86 1.86

0,61 0.61

0,056 0.056

0,032 0.032

2,75 2.75

0,30 0.30

0,42 0.42

0,030 0.030

— -

Innenschicht Inner layer

3,02 3.02

1,30 1.30

0,95 0.95

0,352 0.352

0,041 0.041

0,07 0.07

0,02 0.02

- -

(Rest im wesentlichen Fe) (Rest essentially Fe)

9 9

Tabelle V Table V

Chemische Zusammensetzung der Zylinderlaufbüchse (Gew.- %) Chemical composition of the cylinder liner (% by weight)

661 476 661 476

Nr. No.

C C.

Si Si

Mn Mn

P P

S S

Ni Ni

Cr Cr

Mo Mon

Ti Ti

V V

B B

11 11

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

1,73 3,30 1.73 3.30

2,21 1,32 2.21 1.32

0,31 0,92 0.31 0.92

0,012 0,349 0.012 0.349

0,008 0,036 0.008 0.036

0,28 0.28

0,12 0.12

: :

0,051 0.051

- -

0,029 0.029

12 12

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

1,29 2,99 1.29 2.99

1,02 1,38 1.02 1.38

0,51 0,69 0.51 0.69

0,041 0,238 0.041 0.238

0,012 0,051 0.012 0.051

- -

0,20 0.20

0,22 0.22

- -

0,201 0.201

- -

13 13

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

1,62 2,98 1.62 2.98

1,60 1,62 1.60 1.62

0,34 1,03 0.34 1.03

0,021 0,405 0.021 0.405

0,006 0,012 0.006 0.012

0,20 0.20

1,35 1.35

0,12 0.12

0,050 0.050

- -

0,035 0.035

14 14

Aussenschicht Innenschicht Outer layer inner layer

1,48 3,38 1.48 3.38

2,30 1,48 2.30 1.48

1,25 0,88 1.25 0.88

0,034 0,275 0.034 0.275

0,018 0,079 0.018 0.079

3,25 0,06 3.25 0.06

0,25 0,05 0.25 0.05

0,41 0,02 0.41 0.02

0,032 0.032

0,230 0.230

- -

(Rest im wesentlichen Fe) (Rest essentially Fe)

Die mechanischen Eigenschaften der Aussenschicht der Verbundzylinderlaufbüchsen der Beispiele der Nr. 11 bis 14 sind in der folgenden Tabelle VI zusammengestellt. The mechanical properties of the outer layer of the compound cylinder liners of Examples Nos. 11 to 14 are summarized in Table VI below.

Tabelle VI Table VI

(kg/mm2) (kg / mm2)

11 56,2 1,22 11 56.2 1.22

12 62,9 2,03 12 62.9 2.03

13 40,6 0,32 13 40.6 0.32

14 62,8 0,40 14 62.8 0.40

Aus der Tabelle VI geht hervor, dass die Vergleichslaufbüchsen der Beispiele der Nr. 13 und 14 den erfindungsgemässen Laufbüchsen der Beispiele der Nr. 11 und 12 insbesondere im Hinblick auf die Dehnungseigenschaften unterlegen sind. Das Material des Beispiels Nr. 14 weist einen zu grossen Gehalt an Bainit und Martensit in der Matrix auf. Die Aussenschicht des Beispiels Nr. 14 zeigt daher eine grosse Härte, jedoch eine geringe Dehnung und somit eine Versprödung des Materials. From Table VI it can be seen that the comparative liners of the examples from Nos. 13 and 14 are inferior to the liners according to the invention from the examples of Nos. 11 and 12, in particular with regard to the elongation properties. The material of example no. 14 has too high a content of bainite and martensite in the matrix. The outer layer of example no. 14 therefore shows great hardness, but low elongation and thus embrittlement of the material.

Andererseits zeigt das Material, das üblicherweise für Zylinderlaufbüchsen mit einschichtigem Aufbau verwendet wird, eine Zugfestigkeit von 18 bis 25 kg/mm2 und eine Dehnung von 0,2 bis 0,8%. Somit ist die Aussenschicht der erfindungsgemässen Verbundzylinderlaufbüchse dem Aussenab-schnitt einer üblicherweise verwendeten Zylinderlaufbüchse mit einschichtigem Aufbau im Hinblick auf die Festigkeit und die Duktilität überlegen. On the other hand, the material commonly used for single-layer cylinder liners shows a tensile strength of 18 to 25 kg / mm 2 and an elongation of 0.2 to 0.8%. Thus, the outer layer of the composite cylinder liner according to the invention is superior to the outer portion of a commonly used cylinder liner with a single-layer structure in terms of strength and ductility.

Wie oben genauer ausgeführt worden ist, wird erfindungsgemäss eine Verbundzylinderlaufbüchse mit einer Aussenschicht und einer Innenschicht geschaffen, wobei die Aussenschicht eine hohe Festigkeit und Duktilität aufweisen muss, da der Bruch der Laufbüchse an der äusseren Oberfläche beginnt, während die Innenschicht eine hohe Verschleissfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen, Festgehen oder Klemmen aufweisen muss. Dabei besteht die Aussenschicht vorzugsweise aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe, die Gusseisen mit Kugelgraphit, Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit und Stahlguss mit Kugelgraphit umfasst, während die Innenschicht aus einem Spezialgusseisen besteht, welches üblicherweise eingesetzt wird, um die gewünschten Eigenschaften zu ergeben, wobei die Aussenschicht und die Innenschicht durch Verschmelzen in As has been explained in more detail above, according to the invention a composite cylinder liner with an outer layer and an inner layer is created, the outer layer having to have high strength and ductility, since the breakage of the liner begins on the outer surface, while the inner layer has a high wear resistance and resistance to Seize, seize or jam. The outer layer preferably consists of a material selected from the group consisting of spheroidal graphite cast iron, densified vermicular graphite cast iron and spheroidal graphite cast steel, while the inner layer consists of a special cast iron which is usually used to give the desired properties, the Outer layer and the inner layer by fusing in

Form eines zweischichtigen Aufbaus miteinander verbunden sind. Somit besitzt die erfindungsgemässe Laufbüchse die gewünschte Festigkeit im Aussenbereich, ohne dass die Eigen-25 Schäften an der inneren Oberfläche der Laufbüchse beeinträchtigt werden. Form of a two-layer structure are interconnected. The liner according to the invention thus has the desired strength in the outer region without the inherent shafts on the inner surface of the liner being impaired.

Bei einer Zylinderlaufbüchse, deren Aussenschicht aus dem Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit gebildet ist, ist die Festigkeit geringer als die einer Zylinderlaufbüch-30 se, deren Aussenschicht aus Gusseisen mit Kugelgraphit oder Stahlguss mit Kugelgraphit besteht. Andererseits ist das Gefüge der erstgenannten Aussenschicht ähnlicher demjenigen des Spezialgusseisens (mit flockigem Graphit), welches zur Ausbildung der Innenschicht eingesetzt wird. Daher 35 ist die Zylinderlaufbüchse, deren Aussenschicht aus Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit besteht, vorteilhaft insofern, als es im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit, die Wärmeausdehnung, die Spannung oder dergleichen ähnliche Eigenschaften wie herkömmliche einschichtigen Zylinder-40 laufbüchsen aufweist. In the case of a cylinder liner, the outer layer of which is formed from the cast iron with compressed vermicular graphite, the strength is lower than that of a cylinder liner, the outer layer of which is made of spheroidal graphite cast iron or spheroidal graphite cast steel. On the other hand, the structure of the first-mentioned outer layer is more similar to that of special cast iron (with flaky graphite), which is used to form the inner layer. Therefore, the cylinder liner, the outer layer of which is made of densified vermicular graphite cast iron, is advantageous in that it has properties similar to conventional single-layer cylinder 40 liners in terms of thermal conductivity, thermal expansion, tension, or the like.

Bei der zweischichtigen Zylinderlaufbüchse können die Eigenschaften der Innenschicht durch das Material der Aussenschicht beeinflusst werden, da die Legierungselemente des Materials der Aussenschicht in geringem Umfang mit jenen 45 des Materials der Innenschicht vermischt werden und ineinander diffundieren. Wenngleich keine besonderen Nachteile bei der praktischen Anwendung dieser Zylinderlaufbüchse verursacht werden, kann eine Zwischenschicht, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, zwischen der Aussenschicht und der so Innenschicht angeordnet werden, so dass eine geringere Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die Innenschicht durch die Aussenschicht beeinflusst wird, so dass eine Zylinderlaufbüchse mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und verbesserter Wärmeleitfähigkeit an der Verschmelzungs-55 Schicht erzeugt werden kann. Weiterhin ist es auch im Hinblick auf die Lunkerfreiheit oder Fehlerfreiheit des Materials der Innenschicht von Vorteil, eine zusätzliche Zwischenschicht vorzusehen, wenngleich diese zusätzliche Zwischenschicht wirtschaftlich nachteilig sein kann. Die Anwesenheit 60 oder Abwesenheit der Zwischenschicht oder der zusätzlichen Zwischenschichten hängt daher von verschiedenen Faktoren, wie der Wirtschaftlichkeit oder den Eigenschaften der Laufbüchse ab. In the case of the two-layer cylinder liner, the properties of the inner layer can be influenced by the material of the outer layer, since the alloying elements of the material of the outer layer are mixed to a small extent with those of the material of the inner layer and diffuse into one another. Although no particular disadvantages are caused in the practical application of this cylinder liner, an intermediate layer, as shown in FIG. 2, can be arranged between the outer layer and the inner layer, so that there is less likelihood that the inner layer will be affected by the The outer layer is influenced, so that a cylinder liner with improved strength properties and improved thermal conductivity can be produced on the fusion layer. Furthermore, it is also advantageous with regard to the absence of voids or the absence of defects in the material of the inner layer to provide an additional intermediate layer, although this additional intermediate layer can be economically disadvantageous. The presence or absence of the intermediate layer or the additional intermediate layers therefore depends on various factors, such as the economy or the properties of the liner.

Es ist weiterhin erwünscht, als Zwischenschicht ein Mats terial zu verwenden, dessen chemische Zusammensetzung möglichst jener der Innenschicht entspricht, da das Material auch dazu dient, die Fehlerfreiheit oder Lunkerfreiheit des Materials der Innenschicht zu verbessern. It is also desirable to use a material as an intermediate layer, the chemical composition of which corresponds as closely as possible to that of the inner layer, since the material also serves to improve the absence of defects or voids in the material of the inner layer.

661476 661476

10 10th

Die Dicke der Zwischenschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 mm, wobei diese Dicke als Dicke des Giessverfahrens angesprochen wird, was auch auf die Dicke der fertigen Zylinderlaufbüchse zutrifft. Zur Erläuterung dieses Sachverhalts ist daraufhinzuweisen, dass der innerste Bereich der Aussenschicht beim Vergiessen des Materials der Zwischenschicht einen Bereich von 10 bis 30 mm schmilzt und anschliessend der innerste Bereich der Zwischenschicht beim Vergiessen des Materials der Innenschicht in einem Umfang von 10 bis 30 mm schmilzt. Die Zwischenschicht führt daher zu keiner besonderen Verbesserung, wenn ihre Dicke weniger als 5 mm beträgt. Weiterhin ist es auch nicht notwendig, eine Dicke der Zwischenschicht von mehr als The thickness of the intermediate layer is preferably in the range from 5 to 50 mm, this thickness being addressed as the thickness of the casting process, which also applies to the thickness of the finished cylinder liner. To explain this fact, it should be pointed out that the innermost area of the outer layer melts a region of 10 to 30 mm when the material of the intermediate layer is poured, and then the innermost region of the intermediate layer melts to a extent of 10 to 30 mm when the material of the inner layer is poured. The intermediate layer therefore does not lead to any particular improvement if its thickness is less than 5 mm. Furthermore, it is also not necessary to have a thickness of the intermediate layer of more than

50 mm anzuwenden. In dem Fall, da die Zylinderlaufbüchse für Schiffsverbrennungsmotoren verwendet wird, ist die Dikke der Zwischenschicht im allgemeinen auf bis zu 50 mm begrenzt, wobei zu berücksichtigen ist, dass die maximale Dikke der Laufbüchse in der Innenschicht 80 mm beträgt. Wie bereits erwähnt, sollte das Material der Zwischenschicht vorzugsweise eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die möglichst derjenigen des Materials der Innenschicht entspricht, wenngleich es nicht möglich ist, eine Zwischenschicht zu bilden, die die gleiche chemische Zusammensetzung wie die Innenschicht aufweist, selbst wenn zur Bildung der Zwischenschicht das gleiche Material wie es auch für die Innenschicht verwendet worden ist, vergossen wird, da die Legierungselemente der Zwischenschicht unvermeidbar mit jenen der Aussenschicht vermischt werden. 50 mm to apply. In the case where the cylinder liner is used for marine internal combustion engines, the thickness of the intermediate layer is generally limited to up to 50 mm, taking into account that the maximum thickness of the liner in the inner layer is 80 mm. As already mentioned, the material of the intermediate layer should preferably have a chemical composition which corresponds as closely as possible to that of the material of the inner layer, although it is not possible to form an intermediate layer which has the same chemical composition as the inner layer, even if to form the Intermediate layer, the same material as that used for the inner layer is cast, since the alloy elements of the intermediate layer are inevitably mixed with those of the outer layer.

Das zur Bildung der Zwischenschicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse geeignete Material enthält 2,0 bis 4,0% C, 0,8 bis 3,0% Si, 0,4 bis 1,2% Mn, bis zu 0",6% P, bis zu 0,1 % S sowie übliche unvermeidbare Verunreinigungen, Rest im wesentlichen Fe. Neben den oben angesprochenen Bestandteilen können eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe, die bis zu 2,5% Ni, bis zu 1,0% Cr, bis zu 1,0% Mo, bis zu 0,05% Mg, bis zu 0,05% Seltene Erdelemente, bis zu 0,3% Sn, bis zu 1,0% Cu und Ti, Al und Zr in einer Gesamtmenge von bis zu 0,1 % gewünschtenfalls in das Material eingearbeitet werden. The material suitable for forming the intermediate layer of the cylinder liner according to the invention contains 2.0 to 4.0% C, 0.8 to 3.0% Si, 0.4 to 1.2% Mn, up to 0 ", 6% P, up to 0.1% S and usual unavoidable impurities, remainder essentially Fe. In addition to the components mentioned above, one or more elements can be selected from the group containing up to 2.5% Ni, up to 1.0% Cr, to up to 1.0% Mo, up to 0.05% Mg, up to 0.05% rare earth elements, up to 0.3% Sn, up to 1.0% Cu and Ti, Al and Zr in a total amount of up to 0.1% can be incorporated into the material if desired.

Die Bedeutung der chemischen Zusammensetzung des Materials sei im folgenden näher erläutert. The importance of the chemical composition of the material is explained in more detail below.

C: 2,0 bis 4,0% C: 2.0 to 4.0%

Bei einem C-Gehalt von weniger als 2,0% ist die Graphitbildung des Materials nicht ausreichend, was zu verschlechterten Eigenschaften sowohl im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit als auch die Zähigkeit führt. Wenn jedoch mehr als 4,0% C vorhanden sind, ergibt sich eine übermässige Graphitbildung, was andererseits zu einer Versprödung des Materials führt. With a C content of less than 2.0%, the graphite formation of the material is insufficient, which leads to deteriorated properties in terms of both thermal conductivity and toughness. However, if there is more than 4.0% C, excessive graphite formation will result, which in turn leads to embrittlement of the material.

Si: 0,8 bis 3,0% Si: 0.8 to 3.0%

Wenn der Si-Gehalt weniger als 0,8% beträgt, wird keine ausreichende Graphitbildung erreicht, so dass das Material Probleme im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit und die Zähigkeit aufweist. Wenn der Si-Gehalt 3,0% übersteigt, ergibt sich eine starke Ausscheidung von Ferrit, was zu einer verminderten Festigkeit des Materials führt, wobei weiterhin If the Si content is less than 0.8%, sufficient graphite formation is not obtained, so that the material has problems in terms of thermal conductivity and toughness. If the Si content exceeds 3.0%, there is a strong precipitation of ferrite, which leads to reduced strength of the material, while continuing

51 in Form einer festen Lösung in dem Ferrit enthalten ist und das Material spröde macht. 51 in the form of a solid solution in which ferrite is contained and makes the material brittle.

Mn: 0,4 bis 1,2% Mn: 0.4 to 1.2%

Mn verbindet sich mit S und beseitigt dessen nachteilige Wirkungen und stabilisiert das Perlit in der Matrix, wodurch die Festigkeit erhöht wird. Es ergibt sich jedoch kein günstiger Effekt, wenn der Gehalt unter 0,4% liegt, während bei Anwendung von mehr als 1,2% Mn das Material andererseits spröde wird. Mn combines with S and eliminates its adverse effects and stabilizes the pearlite in the matrix, increasing the strength. However, there is no favorable effect if the content is less than 0.4%, whereas if more than 1.2% Mn is used, the material becomes brittle.

P: bis zu 0,6% P: up to 0.6%

P steigert das Fliessvermögen der Schmelze, bildet jedoch eutektische Phosphorbestandteile in dem Material, wodurch dieses spröde wird. Wenngleich die Fliessfähigkeit mit zunehmendem P-Gehalt ansteigt, ist der obere Gehalt auf 0,6% begrenzt, ein Wert, der im allgemeinen innerhalb des unschädlichen Bereichs für ein Material für die Zwischenschicht liegt. P increases the fluidity of the melt, but forms eutectic phosphorus components in the material, which makes it brittle. Although the flowability increases with increasing P content, the upper content is limited to 0.6%, a value which is generally within the harmless range for a material for the intermediate layer.

S: bis zu 0,1% S: up to 0.1%

S bildet Schwefelverbindungen an den Korngrenzen, wodurch das Material spröde wird. Die Obergrenze ist demzufolge auf 0,1% festgelegt, da ein S-Gehalt von bis zu 0,1% innerhalb jenes Bereichs liegt, welcher für ein Material zur Ausbildung der Zwischenschicht unschädlich ist. S forms sulfur compounds at the grain boundaries, which makes the material brittle. The upper limit is therefore set at 0.1%, since an S content of up to 0.1% lies within the range which is harmless for a material for forming the intermediate layer.

Das Material zur Ausbildung der Zwischenschicht der Verbundzylinderlaufbüchse enthält im wesentlichen die oben angesprochenen Bestandteile sowie andere Verunreinigungen und als Rest im wesentlichen Fe. The material for forming the intermediate layer of the compound cylinder liner essentially contains the above-mentioned components and other impurities and the remainder essentially Fe.

Zusätzlich zu den oben angesprochenen Bestandteilen können die folgenden Bestandteile in das Material zur Bildung der Zwischenschicht eingearbeitet werden, um dessen Materialeigenschaften weiter zu verbessern: In addition to the components mentioned above, the following components can be incorporated into the material for forming the intermediate layer in order to further improve its material properties:

Ni: bis zu 2,5% Ni: up to 2.5%

Ni begünstigt die Graphitbildung und verstärkt die Matrix. Wenn die Menge jedoch 2,5% übersteigt, ergibt sich keine weitere Steigerung dieses Effekts, so dass grössere Mengen wirtschaftlich nachteilig sind. Weiterhin kann ein gehärtetes Gefüge oder ein Nichttransformationsgefüge auftreten, was das Material spröde macht. Ni promotes graphite formation and strengthens the matrix. However, if the amount exceeds 2.5%, there is no further increase in this effect, so that larger amounts are economically disadvantageous. Furthermore, a hardened structure or a non-transformation structure can occur, which makes the material brittle.

Cr: bis zu 1,0% Cr: up to 1.0%

Cr verstärkt die Matrix und stabilisiert den Zementit. Wenn es in einer Menge von mehr als 1,0% vorhanden ist, führen erhöhte Mengen von Zementit zu einer Versprödung des Materials. Cr strengthens the matrix and stabilizes the cementite. If it is present in an amount greater than 1.0%, increased amounts of cementite lead to embrittlement of the material.

Mo: bis zu 1,0% Mo: up to 1.0%

Mo verstärkt die Matrix. Wenn der Mo-Gehalt jedoch 1,0% übersteigt, lässt dieser Effekt nach, so dass zusätzliche Mo-Mengen wirtschaftlich nachteilig sind. Auch ist die Verwendung von mehr als 1,0% Mo nachteilig, da das Material härter und spröde wird. Mo reinforces the matrix. However, if the Mo content exceeds 1.0%, this effect diminishes, so that additional amounts of Mo are economically disadvantageous. The use of more than 1.0% Mo is also disadvantageous since the material becomes harder and brittle.

Mg: bis zu 0,05% Mg: up to 0.05%

Es ist nicht absolut notwendig, die Ausscheidung des Graphits in dem Material für die Zwischenschicht in Kugelform zu bewirken, da das Material der Zwischenschicht die Festigkeits- und Duktilitätseigenschaften nicht in dem Masse aufweisen muss wie das Material der Aussenschicht. Die Ausscheidung des Graphits in Kugelform oder in Pseudoku-gelform ist natürlich im Hinblick auf die Erzeugung solcher Eigenschaften erwünscht. Andererseits beeinflusst Mg die Qualität des Materials der Innenschicht und kann daher Probleme im Hinblick auf die Form des Graphits, im Hinblick auf Segregationen oder dergleichen verursachen. Andererseits ist Mg unvermeidbar in dem Material der Zwischenschicht enthalten, wenn ein Magnesium enthaltendes Material, wie Gusseisen mit Kugelgraphit oder Gusseisen mit verdichtetem Vermiculargraphit zur Bildung der Aussenschicht verwendet wird. Im Hinblick darauf ist die Obergrenze des Mg-Gehalts auf 0,05% festgelegt, welches innerhalb des Bereichs liegt, bei dem keine solchen nachteiligen Effekte des Mg auftreten. It is not absolutely necessary to effect the precipitation of the graphite in the material for the intermediate layer in spherical form, since the material of the intermediate layer does not have to have the strength and ductility properties to the same extent as the material of the outer layer. The excretion of the graphite in spherical form or in pseudo-spherical form is of course desirable in view of the generation of such properties. On the other hand, Mg influences the quality of the material of the inner layer and can therefore cause problems with regard to the shape of the graphite, with regard to segregations or the like. On the other hand, Mg is inevitably contained in the material of the intermediate layer when a magnesium-containing material such as spheroidal graphite cast iron or densified vermicular graphite cast iron is used to form the outer layer. In view of this, the upper limit of the Mg content is set at 0.05%, which is within the range where no such adverse effects of the Mg occur.

Seltene Erdelemente: bis zu 0,05% Rare earth elements: up to 0.05%

Es ist nicht absolut notwendig, dass das Material der Zwischenschicht Seltene Erdelemente enthält, wenngleich It is not absolutely necessary for the material of the intermediate layer to contain rare earth elements, albeit

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

diese Elemente im allgemeinen das Material fehlerfreier machen. Wenn ein Seltene Erdelemente enthaltendes Material zur Ausbildung der Aussenschicht verwendet wird, sind diese Elemente unvermeidbar auch in der Zwischenschicht enthalten. Aufgrund dieser Tatsache ist die Obergrenze des Gehalts der Seltenen Erdelemente auf 0,05% festgelegt. these elements generally make the material more flawless. If a material containing rare earth elements is used to form the outer layer, these elements are inevitably contained in the intermediate layer. Due to this, the upper limit of the content of the rare earth elements is set at 0.05%.

Sn: bis zu 0,3% Sn: up to 0.3%

Wenn das Material der Aussenschicht Sn enthält, wird ebenfalls unvermeidbar Sn in das Material der Zwischenschicht eingebracht, so dass der Höchstgehalt auf bis zu 0,3% begrenzt ist. If the material of the outer layer contains Sn, Sn is also unavoidably introduced into the material of the intermediate layer, so that the maximum content is limited to up to 0.3%.

Cu: bis zu 1,0% Cu: up to 1.0%

Der Cu-Gehalt ist in gleicher Weise wie der von Sn auf bis zu 1,0% begrenzt. The Cu content is limited to up to 1.0% in the same way as that of Sn.

Ti, Al und Zr: in einer Gesamtmenge von bis zu 0,1 % Aus den gleichen Gründen wie der Anwendung von Sn kann man eines oder mindestens zwei dieser Elemente in das Material für die Zwischenschicht einarbeiten. Ti, Al and Zr: in a total amount of up to 0.1%. For the same reasons as the use of Sn, one or at least two of these elements can be incorporated into the material for the intermediate layer.

11 661 476 11 661 476

Im folgenden seien bevorzugte Ausführungsformen einer Zylinderlaufbüchse mit dreischichtigem Aufbau beschrieben. Preferred embodiments of a cylinder liner with a three-layer structure are described below.

Ausführungsform D 5 Die Ausführungsform D betrifft die bevorzugten Beispiele einer Verbundzylinderlaufbüchse mit dreischichtigem Aufbau, wobei zwischen der Innenschicht und der Aussenschicht eine Zwischenschicht angeordnet ist. Diese Zylinderlaufbüchsen wurden mit Hilfe eines Schleudergiessverfah-io rens unter Anwendung der folgenden Giessbedingungen hergestellt: Embodiment D 5 Embodiment D relates to the preferred examples of a composite cylinder liner with a three-layer structure, an intermediate layer being arranged between the inner layer and the outer layer. These cylinder liners were manufactured using a centrifugal casting process using the following casting conditions:

Innendurchmesser der Giessform: 1040 mm Inside diameter of the mold: 1040 mm

Gussdicke der Aussenschicht mit der vergossenen Oberfläche: 70 mm Casting thickness of the outer layer with the potted surface: 70 mm

15 Gussdicke der Zwischenschicht mit der vergossenen Oberfläche: 25 mm 15 Casting thickness of the intermediate layer with the potted surface: 25 mm

Gussdicke der Innenschicht mit der vergossenen Oberfläche: 50 mm Casting thickness of the inner layer with the potted surface: 50 mm

Die chemischen Zusammensetzungen der Aussenschicht, 20 der Zwischenschicht und der Innenschicht der erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchse sind in der nachfolgenden Tabelle VII zusammengestellt. The chemical compositions of the outer layer, 20 of the intermediate layer and the inner layer of the cylinder liner according to the invention are summarized in Table VII below.

Tabelle VII Table VII

Nr. No.

C C.

Si Si

Mn Mn

P P

S S

Ni Ni

Cr Cr

Mo Mon

Mg Mg

Ti Ti

V V

B B

Aussenschicht Outer layer

3,75 3.75

1,95 1.95

0,72 0.72

0,008 0.008

0,030 0.030

0,43 0.43

0,34 0.34

_ _

0,075 0.075

_ _

15 15

Zwischenschicht Intermediate layer

3,58 3.58

1,56 1.56

0,89 0.89

0,185 0.185

0,052 0.052

0,28 0.28

0,12 0.12

- -

0,038 0.038

- -

Innenschicht Inner layer

3,40 3.40

1,08 1.08

1,24 1.24

0,426 0.426

0,074 0.074

- -

0,01 0.01

- -

0,038 0.038

Aussenschicht Outer layer

2,89 2.89

3,40 3.40

0,30 0.30

0,120 0.120

0,002 0.002

- -

0,02 0.02

0,04 0.04

0,042 0.042

— -

- -

16 16

Zwischenschicht Intermediate layer

2,98 2.98

2,62 2.62

0,62 0.62

0,185 0.185

0,010 0.010

0,05 0.05

0,15 0.15

0,02 0.02

0,004 0.004

- -

Innenschicht Inner layer

2,96 2.96

0,74 0.74

0,85 0.85

0,210 0.210

0,021 0.021

- -

0,25 0.25

- -

0.204 0.204

- -

Aussenschicht Outer layer

3,26 3.26

1,49 1.49

0,60 0.60

0,135 0.135

0,042 0.042

_ _

0,03 0.03

0,24 0.24

0,035 0.035

0,047 0.047

— -

17 17th

Zwischenschicht Intermediate layer

3,15 3.15

1,30 1.30

0,70 0.70

0,230 0.230

0,058 0.058

- -

0,10 0.10

0,004 0.004

- -

0,015 0.015

Innenschicht Inner layer

3,01 3.01

1,18 1.18

0,92 0.92

0,340 0.340

0,070 0.070

- -

0,040 0.040

18 18th

Aussenschicht Outer layer

2,99 2.99

2,27 2.27

0,20 0.20

0,008 0.008

0,002 0.002

0,34 0.34

— -

_ _

0,016 0.016

- -

Zwischenschicht Intermediate layer

3,15 3.15

1,85 1.85

0,56 0.56

0,012 0.012

0,009 0.009

0,18 0.18

0,25 0.25

- -

Spuren traces

- -

_ _

Innenschicht Inner layer

3,30 3.30

1,09 1.09

0,78 0.78

0,016 0.016

0,015 0.015

- -

0,52 0.52

- -

Aussenschicht Outer layer

1,16 1.16

2,35 2.35

0,20 0.20

0,004 0.004

0,040 0.040

1,62 1.62

0,02 0.02

- -

0,056 0.056

- -

19 19th

Zwischenschicht Intermediate layer

2,02 2.02

1,90 1.90

0,62 0.62

0,200 0.200

0,058 0.058

0,72 0.72

0,01 0.01

- -

0,025 0.025

- -

_ _

Innenschicht Inner layer

3,40 3.40

1,52 1.52

1,06 1.06

0,405 0.405

0,080 0.080

- -

0,028 0.028

Aussenschicht Outer layer

1,88 1.88

0,95 0.95

0,52 0.52

0,051 0.051

0,002 0.002

- -

0,26 0.26

0,12 0.12

- -

20 20th

Zwischenschicht Intermediate layer

2,69 2.69

0,92 0.92

0,58 0.58

0,120 0.120

0,006 0.006

- -

0,26 0.26

0,06 0.06

- -

0,102 0.102

- -

Innenschicht Inner layer

3,20 3.20

0,89 0.89

0,60 0.60

0,200 0.200

0,010 0.010

0,02 0.02

0,26 0.26

0,02 0.02

- -

0,230 0.230

- -

(Rest im wesentlichen Fe) (Rest essentially Fe)

Die in den Beispielen der Nr. 15 bis 20 angegebenen Zylinderlaufbüchsen mit dreischichtigem Aufbau zeichnen sich durch eine integrale Vereinigung der Eigenschaften aus. The cylinder liners with a three-layer structure given in the examples of Nos. 15 to 20 are characterized by an integral combination of properties.

So besitzen die Verbundzylinderlaufbüchsen mit zweischichtigem oder dreischichtigem Aufbau eine hohe Zähigkeit oder Festigkeit und Duktilität in den Aussenbereichen der Zylinderlaufbüchsen, so dass lange Betriebsdauern ohne die Wahrscheinlichkeit von Brüchen oder ähnlichen Beein- The composite cylinder liners with a two-layer or three-layer structure have high toughness or strength and ductility in the outer areas of the cylinder liners, so that long operating times without the likelihood of fractures or similar

55 trächtigungen möglich sind, während der Innenbereich, der mit den Kolbenringen in gleitenden Kontakt steht, eine hohe Verschleissfestigkeit und eine Beständigkeit gegen Festfressen aufweist. 55 absences are possible, while the inner area, which is in sliding contact with the piston rings, has high wear resistance and resistance to seizure.

Die erfindungsgemässen Zylinderlaufbüchsen können ohne weiteres unter Anwendung von Schleudergiessverfah-ren hergestellt werden und erfüllen die angestrebten Erfordernisse. The cylinder liners according to the invention can be easily produced using centrifugal casting processes and meet the desired requirements.

60 60

65 65

s s

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

661476

2nd

PATENT CLAIMS

1. Compound cylinder liner with a large diameter for internal combustion engines, characterized in that the liner (1) comprises two layers, namely an outer layer (2) made of a material with high strength and ductility and an inner layer (3) made of a special cast iron high wear resistance and resistance to seizure, the outer layer and the inner layer being connected to one another by fusion at the interface.

2. Composite cylinder liner according to claim 1, characterized in that the outer layer (2) consists of a cast iron with spheroidal graphite with high strength and ductility, which consists essentially of

2.8 to 4.0% by weight of C,

1.5 to 3.5% by weight of Si,

0.2 to 1.0% by weight of Mn,

up to 0.3% by weight P,

up to 0.04% by weight of S,

0.03 to 0.1% by weight of Mg,

Rest Fe and unavoidable impurities and has a structure with spheroidal graphite and a matrix of essentially pearlite.

3. composite cylinder liner according to claim 2, characterized in that the spheroidal graphite cast iron further contains one or more elements from the group containing up to 2.5 wt .-% Ni,

up to 0.8% by weight of Cr,

up to 0.6% by weight Mo,

up to 0.05% by weight of rare earth elements,

up to 0.3% by weight of Sn and up to 1.0% by weight of Cu.

4. Composite cylinder liner according to claim 1, characterized in that the outer layer (2) consists of a cast iron with compressed vermicular graphite with high strength and ductility, which consists essentially of

2.8 to 4.0% by weight of C,

1.0 to 3.0% by weight of Si,

0.2 to 1.0% by weight of Mn,

up to 0.3% by weight P,

up to 0.06% by weight of S,

0.01 to 0.05% by weight of Mg,

Remainder Fe and unavoidable impurities and has a structure with compressed vermicular graphite and a matrix of essentially pearlite.

5. Composite cylinder liner according to claim 4, characterized in that the cast iron with compressed vermicular graphite additionally contains one or more elements from the group which contains up to 2.5% by weight of Ni,

up to 0.8% by weight of Cr,

up to 0.6% by weight Mo,

up to 0.05% by weight of rare earth elements,

up to 0.3% by weight of Sn,

up to 1.0 wt% Cu and up to 0.1 wt% Ti.

6. Composite cylinder liner according to claim 1, characterized in that the outer layer (2) consists of a cast steel with spheroidal graphite with high strength and ductility, which consists essentially of

1.0 to 2.0% by weight of C,

0.6 to 3.0% by weight of Si,

0.2 to 1.0% by weight of Mn,

up to 0.1% by weight of P,

up to 0.1% by weight of S,

7. Composite cylinder liner according to claim 6, characterized in that the spheroidal graphite cast steel further contains one or more elements from the group containing up to 2.5% by weight of Ni,

up to 1.0 wt% Cr and up to 1.0 wt% Mo.

8. Composite cylinder liner according to claim 6 or 7, characterized in that the spheroidal graphite cast steel further contains one or more elements from the group comprising Ti, Al and Zr in a total amount of up to 0.1 wt .-%.

9. Composite cylinder liner according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that an intermediate layer (4) is provided between the outer layer (2) and the inner layer (3), the outer layer (2), the intermediate layer (4) and the Inner layer (3) are joined together by fusing at the adjoining interfaces and the material for the intermediate layer (4) is essentially composed of

2.0 to 4.0% by weight of C,

0.8 to 3.0% by weight of Si,

0.4 to 1.2 wt% Mn,

up to 0.6% by weight of P,

up to 0.1% by weight of S,

Rest of Fe and unavoidable impurities.

10. Composite cylinder liner according to claim 9, characterized in that the material of the intermediate layer (4) additionally contains one or more elements from the group which contains up to 2.5% by weight of Ni,

up to 1.0 wt% Cr,

up to 1.0% by weight Mo,

up to 0.05% by weight of Mg,

up to 0.05% by weight of rare earth elements,

up to 0.3% by weight of Sn and up to 1.0% by weight of Cu.

11. Composite cylinder liner according to claim 9 or 10, characterized in that the material of the intermediate layer (4) additionally contains one or more elements from the group comprising Ti, Al and Zr in a total amount of up to 0.1% by weight .