JP2002122043A - 複層シリンダライナ - Google Patents
複層シリンダライナInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外層の強度を高めることによって、製品の信
頼性の向上を図り、また、所定の強度を確保しつつ外層
の薄肉化を達成し、小、中口径品にも対応できる複層シ
リンダライナを提供する。 【解決手段】 遠心力鋳造によって、外層２の内側に内
層３を溶着一体化した内燃機関用の複層シリンダライナ
において、外層２は、重量％にて、Ｃ：０.２５〜０.５
０％、Ｍｎ：０.２０〜１.５０％及びＮｉ：０.６０〜
３.００％を少なくとも含む鋳鋼から形成され、１００
０ＭＰａ以上の引張強度を具えている。外層は、必要に
応じて、Ｓｉ：０.２０〜０.６０％、Ｃｒ：０.３０〜
１.００％、Ｍｏ：０.３０〜０.６０％及びＶ：０.０５
〜０.１０％を含有することができる。
頼性の向上を図り、また、所定の強度を確保しつつ外層
の薄肉化を達成し、小、中口径品にも対応できる複層シ
リンダライナを提供する。 【解決手段】 遠心力鋳造によって、外層２の内側に内
層３を溶着一体化した内燃機関用の複層シリンダライナ
において、外層２は、重量％にて、Ｃ：０.２５〜０.５
０％、Ｍｎ：０.２０〜１.５０％及びＮｉ：０.６０〜
３.００％を少なくとも含む鋳鋼から形成され、１００
０ＭＰａ以上の引張強度を具えている。外層は、必要に
応じて、Ｓｉ：０.２０〜０.６０％、Ｃｒ：０.３０〜
１.００％、Ｍｏ：０.３０〜０.６０％及びＶ：０.０５
〜０.１０％を含有することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関に
使用されるシリンダライナに関するものである。
使用されるシリンダライナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】船舶や機関車等の大型のディーゼル機関
に使用されるシリンダライナは、内周面をピストンが摺
動するため、内周には、耐摩耗性と耐焼付性などの摺動
特性が要求される。一方、外周側は、シリンダライナが
受ける内圧からシリンダライナの破損を防ぐ強度が要求
される。そこで、従来より、図１に示すように、内周側
となる内層に摺動特性に優れる材料、外周側となる外層
(２)に高強度の材料を配して二層構造とした複層シリン
ダライナ(１)が作製されている。この複層シリンダライ
ナは、遠心力鋳造により作製され、まず、回転する遠心
力鋳造金型に外層溶湯を投入し、外層の凝固が完了した
段階を見計らって、内層溶湯を投入し、外層の内面部を
再溶融させた後、内層を凝固させることによって、両層
は溶着一体化される。得られた複層シリンダライナに
は、鋳造後、焼ならし又は焼入れを行ない、次に焼戻し
の熱処理を実施した後、機械加工が施される。
に使用されるシリンダライナは、内周面をピストンが摺
動するため、内周には、耐摩耗性と耐焼付性などの摺動
特性が要求される。一方、外周側は、シリンダライナが
受ける内圧からシリンダライナの破損を防ぐ強度が要求
される。そこで、従来より、図１に示すように、内周側
となる内層に摺動特性に優れる材料、外周側となる外層
(２)に高強度の材料を配して二層構造とした複層シリン
ダライナ(１)が作製されている。この複層シリンダライ
ナは、遠心力鋳造により作製され、まず、回転する遠心
力鋳造金型に外層溶湯を投入し、外層の凝固が完了した
段階を見計らって、内層溶湯を投入し、外層の内面部を
再溶融させた後、内層を凝固させることによって、両層
は溶着一体化される。得られた複層シリンダライナに
は、鋳造後、焼ならし又は焼入れを行ない、次に焼戻し
の熱処理を実施した後、機械加工が施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のシリンダライナ
は、外層の強度が不十分であったため、所定の強度を確
保するには、外層を厚肉に形成していた。この手法で
は、一般に口径が約６００mm、厚さ１００mmを越える大
口径、厚肉のシリンダライナを作製することはできる
が、それよりも口径が小さくかつ薄肉のシリンダライナ
には対応できない問題があった。
は、外層の強度が不十分であったため、所定の強度を確
保するには、外層を厚肉に形成していた。この手法で
は、一般に口径が約６００mm、厚さ１００mmを越える大
口径、厚肉のシリンダライナを作製することはできる
が、それよりも口径が小さくかつ薄肉のシリンダライナ
には対応できない問題があった。
【０００４】本発明の目的は、外層自体の強度を高める
ことによって、製品の信頼性の向上を図り、また、所定
の強度を確保しつつ外層の薄肉化を達成し、小、中口径
のシリンダライナに対しても対応できる複層シリンダラ
イナを提供することである。
ことによって、製品の信頼性の向上を図り、また、所定
の強度を確保しつつ外層の薄肉化を達成し、小、中口径
のシリンダライナに対しても対応できる複層シリンダラ
イナを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、遠心力鋳造によって、外層(２)の内側に
内層(３)を溶着一体化した内燃機関用の複層シリンダラ
イナにおいて、外層(２)を、重量％にて、Ｃ：０.２５
〜０.５０％、Ｍｎ：０.２０〜１.５０％及びＮｉ：０.
６０〜３.００％を少なくとも含む鋳鋼から形成し、１
０００ＭＰａ以上の引張強度を有するようにしたもので
ある。また、外層は、必要に応じて、Ｓｉ：０.２０〜
０.６０％、Ｃｒ：０.３０〜１.００％、Ｍｏ：０.３０
〜０.６０％及びＶ：０.０５〜０.１０％を含有するこ
とができる。
に、本発明は、遠心力鋳造によって、外層(２)の内側に
内層(３)を溶着一体化した内燃機関用の複層シリンダラ
イナにおいて、外層(２)を、重量％にて、Ｃ：０.２５
〜０.５０％、Ｍｎ：０.２０〜１.５０％及びＮｉ：０.
６０〜３.００％を少なくとも含む鋳鋼から形成し、１
０００ＭＰａ以上の引張強度を有するようにしたもので
ある。また、外層は、必要に応じて、Ｓｉ：０.２０〜
０.６０％、Ｃｒ：０.３０〜１.００％、Ｍｏ：０.３０
〜０.６０％及びＶ：０.０５〜０.１０％を含有するこ
とができる。
【０００６】
【作用及び効果】外層(２)は１０００ＭＰａ以上の高い
引張強度を有しており、シリンダライナ(１)として高強
度を具備することができるから、高出力内燃機関用のシ
リンダライナとして好適である。外層(２)の強度が高い
から、シリンダライナ(１)として所望の強度を確保する
ための外層肉厚を従来よりも薄く設計することができ
る。従って、シリンダライナ(１)の小型化、軽量化を図
ることができ、また、小、中口径のシリンダライナにも
対応することができる。
引張強度を有しており、シリンダライナ(１)として高強
度を具備することができるから、高出力内燃機関用のシ
リンダライナとして好適である。外層(２)の強度が高い
から、シリンダライナ(１)として所望の強度を確保する
ための外層肉厚を従来よりも薄く設計することができ
る。従って、シリンダライナ(１)の小型化、軽量化を図
ることができ、また、小、中口径のシリンダライナにも
対応することができる。
【０００７】
【成分限定理由の説明】本発明は、シリンダライナの外
層の引張強度を１０００ＭＰａ以上とするために、重量
％(以下同じ)にて、Ｃ：０.２５〜０.５０％、Ｍｎ：
０.２０〜１.５０％、及びＮｉ：０.６０〜３.００％を
含有し、必要に応じて、Ｓｉ：０.２０〜０.６０％、Ｃ
ｒ：０.３０〜１.００％、Ｍｏ：０.３０〜０.６０％、
及びＶ：０.０５〜０.１０％を含有している。
層の引張強度を１０００ＭＰａ以上とするために、重量
％(以下同じ)にて、Ｃ：０.２５〜０.５０％、Ｍｎ：
０.２０〜１.５０％、及びＮｉ：０.６０〜３.００％を
含有し、必要に応じて、Ｓｉ：０.２０〜０.６０％、Ｃ
ｒ：０.３０〜１.００％、Ｍｏ：０.３０〜０.６０％、
及びＶ：０.０５〜０.１０％を含有している。
【０００８】Ｃは、基地に固溶して強度を高め、また、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等との炭化物を形成することにより強度
を高める。Ｃ含有量が少ないと、溶解温度、鋳造温度の
上昇を招き、外層と内層との溶着部に欠陥が生じやすく
なる。このため、外層と内層の溶着部の健全性及び所望
の強度を得るには、少なくとも０.２５％以上含有す
る。含有量の増加に伴い、セメンタイトが晶出して材質
を脆くする。このため、上限は０.５０％に規定する。
Ｍｎは、熱処理時に基地のパーライトを安定化して強度
を増す。０.２０％未満ではこの効果を十分期待でき
ず、一方、１.５０％を越えると、材質が脆くなる傾向
にある。このため、含有量の上限は、１.５０％に規定
する。Ｎｉは、熱処理特性を向上させ、基地の強化と所
望の引張強度を得るのに必須の元素である。この効果を
発揮させるために、０.６０％以上含有させる。本発明
の複層シリンダライナは、外層と内層が溶融した境界層
が極めて薄く、境界層を除けば外層材の溶け込みによる
内層材への影響は殆んどないので、Ｎｉの多量添加が許
される。しかし、多量に添加してもＮｉの効果は飽和
し、経済的にも不利であるので、３.００％を上限とす
る。
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等との炭化物を形成することにより強度
を高める。Ｃ含有量が少ないと、溶解温度、鋳造温度の
上昇を招き、外層と内層との溶着部に欠陥が生じやすく
なる。このため、外層と内層の溶着部の健全性及び所望
の強度を得るには、少なくとも０.２５％以上含有す
る。含有量の増加に伴い、セメンタイトが晶出して材質
を脆くする。このため、上限は０.５０％に規定する。
Ｍｎは、熱処理時に基地のパーライトを安定化して強度
を増す。０.２０％未満ではこの効果を十分期待でき
ず、一方、１.５０％を越えると、材質が脆くなる傾向
にある。このため、含有量の上限は、１.５０％に規定
する。Ｎｉは、熱処理特性を向上させ、基地の強化と所
望の引張強度を得るのに必須の元素である。この効果を
発揮させるために、０.６０％以上含有させる。本発明
の複層シリンダライナは、外層と内層が溶融した境界層
が極めて薄く、境界層を除けば外層材の溶け込みによる
内層材への影響は殆んどないので、Ｎｉの多量添加が許
される。しかし、多量に添加してもＮｉの効果は飽和
し、経済的にも不利であるので、３.００％を上限とす
る。
【０００９】Ｓｉは、鋳造性を高め、また強度の向上を
もたらす。良好な遠心力鋳造性を確保するためには、少
なくとも０.２０％の含有を要する。ただし、多量の添
加は靭性の低下をもたらすので、上限を０.６０％とす
る。Ｃｒは、焼入れ性の向上に必要な元素であり、０.
２５％以上を要するが、多量の含有は溶接性、靭性に悪
影響を与えるため、１.００％を上限とする。Ｍｏは、
炭化物を形成して強度の向上に寄与する。また、焼入れ
性の向上に有効な元素である。この効果を得るには少な
くとも０.３０％が必要である。ただし、０.６０％を越
えると、その効果はほぼ飽和するので、それ以上の添加
は経済的に不利である。よって、０.６０％を上限とす
る。Ｖは、基地への固溶及び炭化物の形成により強度を
高める効果を有する。含有量が０.０５％未満であれ
ば、その効果が少なく、一方、０.１０％を越えると、
効果はほぼ飽和する。よって、０.０５％〜０.１０％と
する。
もたらす。良好な遠心力鋳造性を確保するためには、少
なくとも０.２０％の含有を要する。ただし、多量の添
加は靭性の低下をもたらすので、上限を０.６０％とす
る。Ｃｒは、焼入れ性の向上に必要な元素であり、０.
２５％以上を要するが、多量の含有は溶接性、靭性に悪
影響を与えるため、１.００％を上限とする。Ｍｏは、
炭化物を形成して強度の向上に寄与する。また、焼入れ
性の向上に有効な元素である。この効果を得るには少な
くとも０.３０％が必要である。ただし、０.６０％を越
えると、その効果はほぼ飽和するので、それ以上の添加
は経済的に不利である。よって、０.６０％を上限とす
る。Ｖは、基地への固溶及び炭化物の形成により強度を
高める効果を有する。含有量が０.０５％未満であれ
ば、その効果が少なく、一方、０.１０％を越えると、
効果はほぼ飽和する。よって、０.０５％〜０.１０％と
する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の複層シリンダライナ(１)
は、遠心力鋳造によって所定成分の鋳鋼から外層(２)を
形成した後、引き続いて、耐摩耗性、耐焼付性等の摺動
特性にすぐれる鋳鉄の内層(３)を溶着一体化することに
より形成され、鋳造後、所定の熱処理(焼ならし又は焼
入れと、焼戻し)を施すことにより、外層(２)に１００
０ＭＰａ以上の引張強度を具備させることができる。
は、遠心力鋳造によって所定成分の鋳鋼から外層(２)を
形成した後、引き続いて、耐摩耗性、耐焼付性等の摺動
特性にすぐれる鋳鉄の内層(３)を溶着一体化することに
より形成され、鋳造後、所定の熱処理(焼ならし又は焼
入れと、焼戻し)を施すことにより、外層(２)に１００
０ＭＰａ以上の引張強度を具備させることができる。
【００１１】外層(２)を構成する鋳鋼は、鋳造後に焼な
らし又は焼入れと、焼戻しの熱処理を施すことにより、
１０００ＭＰａ以上の引張強度を具備できる材料であ
り、重量％(以下同じ)にて、Ｃ：０.２５〜０.５０％、
Ｍｎ：０.２０〜１.５０％及びＮｉ：０.６０〜３.００
％を含み、残部実質的にＦｅからなる鋳鋼や、Ｃ：０.
２５〜０.５０％、Ｓｉ：０.２０〜０.６０％、Ｍｎ：
０.２０〜１.５０％、Ｎｉ：０.６０〜３.００％、Ｃ
ｒ：０.３０〜１.００％、Ｍｏ：０.３０〜０.６０％、
Ｖ：０.０５〜０.１０％及び残部実質的にＦｅからなる
鋳鋼を示すことができる。
らし又は焼入れと、焼戻しの熱処理を施すことにより、
１０００ＭＰａ以上の引張強度を具備できる材料であ
り、重量％(以下同じ)にて、Ｃ：０.２５〜０.５０％、
Ｍｎ：０.２０〜１.５０％及びＮｉ：０.６０〜３.００
％を含み、残部実質的にＦｅからなる鋳鋼や、Ｃ：０.
２５〜０.５０％、Ｓｉ：０.２０〜０.６０％、Ｍｎ：
０.２０〜１.５０％、Ｎｉ：０.６０〜３.００％、Ｃ
ｒ：０.３０〜１.００％、Ｍｏ：０.３０〜０.６０％、
Ｖ：０.０５〜０.１０％及び残部実質的にＦｅからなる
鋳鋼を示すことができる。
【００１２】内層(３)を構成する鋳鉄は、耐摩耗性、耐
焼付性等の摺動特性を有する材料である。その種材料と
して、Ｐを少なくとも０.１０％以上含有する材料、例
えば、片状黒鉛鋳鉄、Ｐ−Ｂ鋳鉄、高Ｐ鋳鉄などの鋳鉄
材が例示できる。Ｐは、一般に材質の機械的性質を劣化
させる元素として知られているが、シリンダライナの内
層材質においては、Ｐを含有させることによって、Ｐ共
晶物を生成し、このＰ共晶物が耐摩耗性、耐焼付性の向
上に大きな効果を発揮するため、有効元素として添加さ
れる。それゆえ、本発明のシリンダライナの内層には、
耐摩耗性、耐焼付性向上のために、少なくともＰを０.
１０％以上含有する材料を使用する。但し、Ｐの含有量
があまり多くなると、機械的性質の劣化が著しくなるた
め、１.５０％を越えないようにすることが望ましい。
なお、内層の強度は、ＦＣ２００材に相当する約２０kg
/mm2以上の引張強度を具備することが望ましい。
焼付性等の摺動特性を有する材料である。その種材料と
して、Ｐを少なくとも０.１０％以上含有する材料、例
えば、片状黒鉛鋳鉄、Ｐ−Ｂ鋳鉄、高Ｐ鋳鉄などの鋳鉄
材が例示できる。Ｐは、一般に材質の機械的性質を劣化
させる元素として知られているが、シリンダライナの内
層材質においては、Ｐを含有させることによって、Ｐ共
晶物を生成し、このＰ共晶物が耐摩耗性、耐焼付性の向
上に大きな効果を発揮するため、有効元素として添加さ
れる。それゆえ、本発明のシリンダライナの内層には、
耐摩耗性、耐焼付性向上のために、少なくともＰを０.
１０％以上含有する材料を使用する。但し、Ｐの含有量
があまり多くなると、機械的性質の劣化が著しくなるた
め、１.５０％を越えないようにすることが望ましい。
なお、内層の強度は、ＦＣ２００材に相当する約２０kg
/mm2以上の引張強度を具備することが望ましい。
【００１３】内層(３)に使用される鋳鉄として、、重量
％にて、Ｃ：２.５０〜４.００％、Ｓｉ：０.８０〜２.
５０％、Ｍｎ：０.３０〜１.５０％、Ｐ：０.１０〜１.
５０％、Ｃｒ：０％を越えて１.５０％以下及び残部実
質的にＦｅからなるものを示すことができる。内層(３)
に使用される片状黒鉛鋳鉄の好適な例として、重量％に
て、Ｃ：２.５０〜４.００％、Ｓｉ：０.８０〜２.５０
％、Ｍｎ：０.３０〜１.５０％、Ｐ：０.１０〜１.５０
％、Ｓ：０.３０％以下を含有すると共に、さらに、Ｎ
ｉ：２.５０％以下、Ｃｒ：１.５０％以下、Ｍｏ：０.
８０％以下、Ｓｎ：０.５０％以下、Ｃｕ：４.００％以
下、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒの少なくとも一種を合計
で１.００％以下、Ａｌ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、希土類元
素を少なくとも一種を合計で０.２０％以下、のうち一
種又は二種以上を含み、残部実質的にＦｅからなるもの
を示すことができる。また、Ｐ−Ｂ鋳鉄の好適な例とし
て、重量％にて、Ｃ：３.００〜３.４０％、Ｓｉ：０.
９０〜１.５０％、Ｍｎ：０.５０〜０.８０％、Ｐ：０.
２０〜０.４０％、Ｓ：０.１５％以下、Ｂ：０.０２〜
０.０４％、残部実質的にＦｅからなるものを示すこと
ができる。高Ｐ鋳鉄の好適な例として、重量％にて、
Ｃ：３.１０〜３.６０％、Ｓｉ：１.００〜１.９０％、
Ｍｎ：０.５０〜０.９０％、Ｐ：０.３０〜０.６０％、
Ｓ：０.１０％以下、残部実質的にＦｅからなるものを
示すことができる。
％にて、Ｃ：２.５０〜４.００％、Ｓｉ：０.８０〜２.
５０％、Ｍｎ：０.３０〜１.５０％、Ｐ：０.１０〜１.
５０％、Ｃｒ：０％を越えて１.５０％以下及び残部実
質的にＦｅからなるものを示すことができる。内層(３)
に使用される片状黒鉛鋳鉄の好適な例として、重量％に
て、Ｃ：２.５０〜４.００％、Ｓｉ：０.８０〜２.５０
％、Ｍｎ：０.３０〜１.５０％、Ｐ：０.１０〜１.５０
％、Ｓ：０.３０％以下を含有すると共に、さらに、Ｎ
ｉ：２.５０％以下、Ｃｒ：１.５０％以下、Ｍｏ：０.
８０％以下、Ｓｎ：０.５０％以下、Ｃｕ：４.００％以
下、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒの少なくとも一種を合計
で１.００％以下、Ａｌ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、希土類元
素を少なくとも一種を合計で０.２０％以下、のうち一
種又は二種以上を含み、残部実質的にＦｅからなるもの
を示すことができる。また、Ｐ−Ｂ鋳鉄の好適な例とし
て、重量％にて、Ｃ：３.００〜３.４０％、Ｓｉ：０.
９０〜１.５０％、Ｍｎ：０.５０〜０.８０％、Ｐ：０.
２０〜０.４０％、Ｓ：０.１５％以下、Ｂ：０.０２〜
０.０４％、残部実質的にＦｅからなるものを示すこと
ができる。高Ｐ鋳鉄の好適な例として、重量％にて、
Ｃ：３.１０〜３.６０％、Ｓｉ：１.００〜１.９０％、
Ｍｎ：０.５０〜０.９０％、Ｐ：０.３０〜０.６０％、
Ｓ：０.１０％以下、残部実質的にＦｅからなるものを
示すことができる。
【００１４】本発明のシリンダライナ(１)は、遠心力鋳
造法により作製され、回転する遠心力鋳造金型に、外層
(２)の溶湯を投入し、外層(２)の凝固が完了した段階を
見計らって、内層溶湯を投入し、外層(２)の内面部を再
溶融させた後、内層(３)を凝固させることによって、両
層は溶着一体化される。なお、遠心力鋳造は、横型、傾
斜型、縦型の何れも適用可能である。外層(２)を鋳込ん
だ後、必要に応じてフラックスを供給し、外層内面をフ
ラックスで被覆した後に、内層(３)を鋳込むようにして
もよい。
造法により作製され、回転する遠心力鋳造金型に、外層
(２)の溶湯を投入し、外層(２)の凝固が完了した段階を
見計らって、内層溶湯を投入し、外層(２)の内面部を再
溶融させた後、内層(３)を凝固させることによって、両
層は溶着一体化される。なお、遠心力鋳造は、横型、傾
斜型、縦型の何れも適用可能である。外層(２)を鋳込ん
だ後、必要に応じてフラックスを供給し、外層内面をフ
ラックスで被覆した後に、内層(３)を鋳込むようにして
もよい。
【００１５】得られた複層シリンダライナ(１)には、鋳
造後、焼ならし・焼戻し又は焼入れ・焼戻しの熱処理を
施して、１０００ＭＰａ以上の引張強度を確保した後、
所望の形状及び寸法への機械加工が施される。焼なまし
は、９００〜９５０℃の温度で、肉厚１０ｍｍあたり１
〜２時間加熱保持した後、大気放冷する条件で行なうこ
とが望ましい。焼入れは、９００〜９５０℃の温度で、
肉厚１０ｍｍあたり１〜２時間加熱保持した後、強制空
冷する条件で行なうことが望ましい。また、焼戻しは、
５００〜６００℃の温度で、肉厚１０ｍｍあたり１〜２
時間加熱保持した後、炉冷する条件で行なうことが望ま
しい。なお、本発明の複層シリンダライナ(１)は、金型
の寸法、鋳込み重量を変更することによって、外径、境
界径、内径はほぼ拘束なく設計できる。また、鋳込み両
端を除くほぼ全長に亘って外層と内層は冶金学的に一体
化しているから、鋳込み長さを長尺にし、得られた鋳造
物を切断して、複数のシリンダライナを作製することも
できる。
造後、焼ならし・焼戻し又は焼入れ・焼戻しの熱処理を
施して、１０００ＭＰａ以上の引張強度を確保した後、
所望の形状及び寸法への機械加工が施される。焼なまし
は、９００〜９５０℃の温度で、肉厚１０ｍｍあたり１
〜２時間加熱保持した後、大気放冷する条件で行なうこ
とが望ましい。焼入れは、９００〜９５０℃の温度で、
肉厚１０ｍｍあたり１〜２時間加熱保持した後、強制空
冷する条件で行なうことが望ましい。また、焼戻しは、
５００〜６００℃の温度で、肉厚１０ｍｍあたり１〜２
時間加熱保持した後、炉冷する条件で行なうことが望ま
しい。なお、本発明の複層シリンダライナ(１)は、金型
の寸法、鋳込み重量を変更することによって、外径、境
界径、内径はほぼ拘束なく設計できる。また、鋳込み両
端を除くほぼ全長に亘って外層と内層は冶金学的に一体
化しているから、鋳込み長さを長尺にし、得られた鋳造
物を切断して、複数のシリンダライナを作製することも
できる。
【００１６】得られた複層シリンダライナ(１)は、図１
に示すように、外層(２)と内層(３)が溶融した境界層
(４)を介して、冶金学的に一体となっている。この境界
層(４)は、厚さが約５０〜３００μmと薄いものであ
る。外層(２)と内層(３)が極めて薄い境界層(４)を介し
て冶金学的に密着していることから、シリンダライナ
(１)の外周面及び内周面から超音波肉厚測定(ＵＴ)等に
よって、外層(２)と内層(３)の夫々の肉厚を測定でき
る。従って、作製されたシリンダライナ(１)の外層(２)
と内層(３)の各層厚の確認を行なったり、製品使用中の
内層(３)の摩耗状況の確認などを行なうことができ、製
品の信頼性向上、製品寿命の推定等が可能となる。ま
た、外層(２)は１０００ＭＰａ以上の引張強度を有して
いるから、たとえ、内圧によって内層(３)に亀裂等が生
じても、亀裂が境界層(４)を越えて外層(２)まで延びる
ことはない。従って、シリンダライナ(１)の耐久性向上
を達成できる。
に示すように、外層(２)と内層(３)が溶融した境界層
(４)を介して、冶金学的に一体となっている。この境界
層(４)は、厚さが約５０〜３００μmと薄いものであ
る。外層(２)と内層(３)が極めて薄い境界層(４)を介し
て冶金学的に密着していることから、シリンダライナ
(１)の外周面及び内周面から超音波肉厚測定(ＵＴ)等に
よって、外層(２)と内層(３)の夫々の肉厚を測定でき
る。従って、作製されたシリンダライナ(１)の外層(２)
と内層(３)の各層厚の確認を行なったり、製品使用中の
内層(３)の摩耗状況の確認などを行なうことができ、製
品の信頼性向上、製品寿命の推定等が可能となる。ま
た、外層(２)は１０００ＭＰａ以上の引張強度を有して
いるから、たとえ、内圧によって内層(３)に亀裂等が生
じても、亀裂が境界層(４)を越えて外層(２)まで延びる
ことはない。従って、シリンダライナ(１)の耐久性向上
を達成できる。
【００１７】
【実施例】外層(２)に表１に示す鋳鋼材、内層(３)に表
２に示す鋳鉄材を用いて、遠心力鋳造により複層シリン
ダライナ(１)を作製した。
２に示す鋳鉄材を用いて、遠心力鋳造により複層シリン
ダライナ(１)を作製した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】横型遠心力鋳造により、回転する金型に外
層溶湯を鋳込み、溶かしたフラックスを供給して外層内
面を被覆した。次に、内層の鋳込みを行なった。なお、
内層の鋳鉄材については、予め出鋼時に取鍋内にＣａＳ
ｉを添加して接種を行なっておいた。内層の鋳込みのタ
イミングは、内層鋳込み温度が１４４２℃、外層凝固時
の温度降下幅ΔＴが１５０℃となるように調節した。内
層を鋳込むと、前記フラックスは内層内面を被覆した。
層溶湯を鋳込み、溶かしたフラックスを供給して外層内
面を被覆した。次に、内層の鋳込みを行なった。なお、
内層の鋳鉄材については、予め出鋼時に取鍋内にＣａＳ
ｉを添加して接種を行なっておいた。内層の鋳込みのタ
イミングは、内層鋳込み温度が１４４２℃、外層凝固時
の温度降下幅ΔＴが１５０℃となるように調節した。内
層を鋳込むと、前記フラックスは内層内面を被覆した。
【００２１】鋳造後、焼ならし(９２０℃で２時間加熱
後、大気放冷)と、焼戻し(５５０℃で２時間加熱後、炉
冷)を夫々行なった後、機械加工を行ない、図１に示す
ような複層シリンダライナ(１)を得た。各供試ライナの
鋳造寸法を測定したところ、外径２５８.４mm、内径１
６４mm、長さ３３９２mm、外層(２)の厚さ２１.７mm、
内層(３)の厚さ２５.５mmであった。また、境界層(４)
の厚さは３００μmであった。
後、大気放冷)と、焼戻し(５５０℃で２時間加熱後、炉
冷)を夫々行なった後、機械加工を行ない、図１に示す
ような複層シリンダライナ(１)を得た。各供試ライナの
鋳造寸法を測定したところ、外径２５８.４mm、内径１
６４mm、長さ３３９２mm、外層(２)の厚さ２１.７mm、
内層(３)の厚さ２５.５mmであった。また、境界層(４)
の厚さは３００μmであった。
【００２２】次に、供試ライナの外層及び内層の機械的
性質を測定した。結果を表３に示している。
性質を測定した。結果を表３に示している。
【００２３】
【表３】
【００２４】表３を参照すると、供試ライナは、０.２
％耐力、引張強度、伸び及び絞りの全てについて、すぐ
れた機械的性質を有していることがわかる。また、供試
ライナの引張強度は１０００ＭＰａを越えており、高出
力の内燃機関用シリンダライナとして好適である。ま
た、外層の強度が高いから、シリンダライナの所望の強
度を確保するための外層肉厚を薄く設計でき、シリンダ
ライナの小型化、軽量化も達成できる。
％耐力、引張強度、伸び及び絞りの全てについて、すぐ
れた機械的性質を有していることがわかる。また、供試
ライナの引張強度は１０００ＭＰａを越えており、高出
力の内燃機関用シリンダライナとして好適である。ま
た、外層の強度が高いから、シリンダライナの所望の強
度を確保するための外層肉厚を薄く設計でき、シリンダ
ライナの小型化、軽量化も達成できる。
【００２５】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【図１】図１は、複層シリンダライナの縦断面図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｚ 38/08 38/08 38/18 38/18 38/46 38/46
Claims (3)
- 【請求項１】 遠心力鋳造によって、外層(２)の内側に
内層(３)が溶着一体化された内燃機関用の複層シリンダ
ライナにおいて、 外層(２)は、重量％にて、Ｃ：０.２５〜０.５０％、Ｍ
ｎ：０.２０〜１.５０％及びＮｉ：０.６０〜３.００％
を少なくとも含む鋳鋼から形成され、１０００ＭＰａ以
上の引張強度を具えていることを特徴とする複層シリン
ダライナ。 - 【請求項２】 外層(２)は、重量％にて、Ｃ：０.２５
〜０.５０％、Ｓｉ：０.２０〜０.６０％、Ｍｎ：０.２
０〜１.５０％、Ｎｉ：０.６０〜３.００％、Ｃｒ：０.
３０〜１.００％、Ｍｏ：０.３０〜０.６０％、Ｖ：０.
０５〜０.１０％及び残部実質的にＦｅからなる鋳鋼か
ら形成される請求項１に記載の複層シリンダライナ。 - 【請求項３】 内層(３)は、重量％にて、Ｃ：２.５０
〜４.００％、Ｓｉ：０.８０〜２.５０％、Ｍｎ：０.３
０〜１.５０％、Ｐ：０.１０〜１.５０％、Ｃｒ：１.５
０％以下及び残部実質的にＦｅからなる鋳鉄から形成さ
れる請求項１又は請求項２に記載の複層シリンダライ
ナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000313439A JP2002122043A (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 複層シリンダライナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000313439A JP2002122043A (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 複層シリンダライナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002122043A true JP2002122043A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18792856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000313439A Pending JP2002122043A (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 複層シリンダライナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002122043A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015111096A1 (de) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | Benteler Steel/Tube Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen, mehrlagigen Rohrproduktes und Rund- oder Mehrkantblock zur Verwendung bei diesem Verfahren |
| CN109759565A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-17 | 焦作大学 | 一种用于汽车发动机的气缸套 |
| RU2750302C1 (ru) * | 2020-11-23 | 2021-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Астраханский государственный технический университет | Способ изготовления заготовки двухслойной чугунной цилиндровой втулки методом центробежного литья |
-
2000
- 2000-10-13 JP JP2000313439A patent/JP2002122043A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015111096A1 (de) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | Benteler Steel/Tube Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen, mehrlagigen Rohrproduktes und Rund- oder Mehrkantblock zur Verwendung bei diesem Verfahren |
| DE102015111096B4 (de) | 2015-07-09 | 2018-04-26 | Benteler Steel/Tube Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen, mehrlagigen Rohrproduktes |
| CN109759565A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-17 | 焦作大学 | 一种用于汽车发动机的气缸套 |
| RU2750302C1 (ru) * | 2020-11-23 | 2021-06-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Астраханский государственный технический университет | Способ изготовления заготовки двухслойной чугунной цилиндровой втулки методом центробежного литья |
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