JP5757755B2 - Cast iron and cylinder liner manufactured by the cast iron - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のシリンダライナとしての利用に適した鋳鉄及び該鋳鉄により製造されたシリンダライナに関する。   The present invention relates to cast iron suitable for use as a cylinder liner of an internal combustion engine, and a cylinder liner manufactured using the cast iron.

内燃機関のシリンダライナは、高速で往復運動するピストン及びピストンリングを気密性を保ちながら摺動自在に嵌挿保持する必要があることから、シリンダライナ材としては、ピストンやピストンリング等にスカッフ等を生じさせることなく良好に摺動させることができると共に、長期間に亘ってピストン及びピストンリングに対して激しく攻撃等することなく自身も摩耗等しないようにすることが望まれる。   Cylinder liners of internal combustion engines need to be slidably inserted and held while maintaining airtightness of pistons and piston rings that reciprocate at high speed. It is desirable to be able to slide well without causing any wear, and to prevent the piston and the piston ring from being worn or the like without violently attacking the piston and the piston ring over a long period of time.

このようなことから、従来より、種々の改良等が行われ、黒鉛と炭化物とを所定に分散させた組織を有する各種の合金鋳鉄が提案されているが、耐スカッフ性、耐摩耗性に優れる鋳鉄として、例えば、図7に示すような片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)が採用されることが多い。
なお、特許文献1、特許文献2や特許文献3などには、シリンダライナ材の改良例が記載されている。
For this reason, various improvements have been made in the past, and various types of alloy cast iron having a structure in which graphite and carbide are dispersed in a predetermined manner have been proposed, but are excellent in scuff resistance and wear resistance. As cast iron, for example, flake graphite cast iron (grey cast iron) as shown in FIG. 7 is often employed.
In addition, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 describe examples of improving the cylinder liner material.

特開平05−214482号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-214482 特開2006−206986号公報JP 2006-206986 A 特開2008−106357号公報JP 2008-106357 A

ここで、内燃機関からの排気を浄化して大気汚染の拡大を抑制することは重要な課題であり、このためのシステム(装置)の一つとして、内燃機関からの排気の一部を燃焼室内に還流させて再燃焼させることで燃焼温度を下げ、排気中の窒素酸化物(以下、NOxという)の濃度(排出量)を低減するための所謂EGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)システムが採用されている。   Here, it is an important subject to purify the exhaust from the internal combustion engine to suppress the expansion of air pollution. As one of the systems (apparatus) for this purpose, a part of the exhaust from the internal combustion engine is removed from the combustion chamber A so-called EGR (Exhaust Gas Recirculation) system for reducing the concentration of nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) (exhaust amount) in the exhaust gas by lowering the combustion temperature by recirculation and re-combustion. It has been adopted.

このようなEGRシステムにおいては、EGRガスを燃焼室に還流させるため、吸気行程等において燃焼室内で膨張して冷却され、EGRガスから凝縮水が発生するおそれがある。   In such an EGR system, since EGR gas is recirculated to the combustion chamber, the EGR gas may be expanded and cooled in the combustion chamber during an intake stroke or the like, and condensed water may be generated from the EGR gas.

近年においては、なお一層効果的にNOxの排出量を低減するために、燃焼室内に還流させるEGRガスをEGRクーラ等により冷却するなどしてEGRガス量を増加させることも行われているため、より一層EGRガスから凝縮水が発生し易い状態となっており、燃焼室内壁(特に、温度の低いシリンダライナ内壁)にEGRガスの凝縮水が付着するおそれが高くなっている。   In recent years, in order to reduce the NOx emission amount even more effectively, the EGR gas amount is increased by cooling the EGR gas to be recirculated into the combustion chamber by using an EGR cooler or the like. Condensed water is more likely to be generated from EGR gas, and there is a high possibility that EGR gas condensed water will adhere to the combustion chamber wall (particularly, the inner wall of the cylinder liner having a low temperature).

ここで、EGRガスは燃料中の硫黄分を含むため、凝縮水には硫酸が含まれることになるので、この硫酸を含む凝縮水が内燃機関の燃焼室などの内壁等に付着・滞留などすると、鋳鉄などからなるシリンダライナに腐食や損傷等を引き起こすおそれがある。   Here, since the EGR gas contains sulfur in the fuel, the condensed water contains sulfuric acid. Therefore, if the condensed water containing sulfuric acid adheres to or stays on the inner wall of the combustion chamber of the internal combustion engine, etc. There is a risk of causing corrosion or damage to the cylinder liner made of cast iron or the like.

このような使用環境においては、シリンダライナには耐腐食性が求められるが、潤滑特性に優れ耐摩耗性に優れた実績を持つシリンダライナ材である片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)を改良して耐食性の向上を狙った鋳鉄材としては、特許文献2に記載されているような鋳鉄材がある。   In such a use environment, the cylinder liner is required to have corrosion resistance, but the flake graphite cast iron (gray cast iron), which is a cylinder liner material with excellent lubricating properties and excellent wear resistance, has been improved. As a cast iron material aimed at improving corrosion resistance, there is a cast iron material as described in Patent Document 2.

この特許文献2に記載されている鋳鉄材は、パーライト相と称される基地組織の中に、硬質相のステダイト相と、片状黒鉛相と、が所定に分散した組織を有する鋳鉄材である。   The cast iron material described in Patent Document 2 is a cast iron material having a structure in which a steadite phase of a hard phase and a flake graphite phase are dispersed in a matrix structure called a pearlite phase. .

しかしながら、この特許文献2に記載されている鋳鉄材は、EGRを行わない内燃機関のシリンダライナ材に使用する場合において耐摩耗性及び耐腐食性は良好であるかも知れないが、EGRシステムを備えた内燃機関のシリンダライナ材として使用した場合には、耐腐食性が十分でなく、シリンダライナの内周面に腐食摩耗が生じて耐久性が低下するおそれが高いといった実情がある。   However, the cast iron material described in Patent Document 2 may have good wear resistance and corrosion resistance when used for a cylinder liner material of an internal combustion engine that does not perform EGR, but has an EGR system. When used as a cylinder liner material for an internal combustion engine, the corrosion resistance is not sufficient, and there is a high possibility that corrosion wear occurs on the inner peripheral surface of the cylinder liner and the durability is lowered.

なお、このような腐食摩耗を改善するための手法として、例えば、シリンダライナの内周面に窒化処理等の表面処理を施すことも行われてはいるが、このような表面処理の場合には、表面の窒化層において耐腐食性が改善されるだけであって、窒化層が摩耗した後においては効果的な腐食摩耗対策にはならないといった実情がある。   In addition, as a method for improving such corrosion wear, for example, surface treatment such as nitriding treatment is performed on the inner peripheral surface of the cylinder liner, but in the case of such surface treatment, However, there is a situation that only the corrosion resistance is improved in the nitride layer on the surface, and it is not an effective countermeasure against corrosion and wear after the nitride layer is worn.

本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであって、簡単かつ低コストな構成でありながら、耐スカッフ性及び耐摩耗性に優れると共に耐腐食性にも優れるシリンダライナ材に適した鋳鉄及び該鋳鉄により製造されたシリンダライナを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and has a simple and low-cost configuration, and has excellent scuff resistance and wear resistance, and is suitable for a cylinder liner material excellent in corrosion resistance, and the cast iron. An object of the present invention is to provide a cylinder liner made of cast iron.

このため、本発明に係る鋳鉄は、
質量%で、
C:3.1〜3.6%
Si:1.8〜2.3%
Mn:0.5〜0.9%
P:0.2〜0.4%
S:0.15%以下
Cu:1.0〜3.0%
を含み、残部をFeと不可避的不純物とする化学組成を有すると共に、前記化学組成にSnを含有させることにより、
ーライトからなる基地相であるパーライト相に、ステダイトを含む硬質相と、片状黒鉛相と、を所定に分散させた組織を有すると共に、
前記パーライト相において、フェライト相とセメンタイト相の析出間隔を平均で0.5μm以下にすることを特徴とする。
Therefore, the cast iron according to the present invention is
% By mass
C: 3.1-3.6%
Si: 1.8 to 2.3%
Mn: 0.5 to 0.9%
P: 0.2 to 0.4%
S: 0.15% or less
Cu: 1.0 to 3.0%
And having the remainder as Fe and inevitable impurities, and adding Sn to the chemical composition,
The pearlite is a base phase consisting path Raito, a hard phase containing steadite, which has a flake graphite phases, were dispersed to a predetermined tissue,
In the pearlite phase, the precipitation interval between the ferrite phase and the cementite phase is 0.5 μm or less on average .

本発明において、更に、前記パーライト相において層状に析出されるフェライト相とセメンタイト相のうちのセメンタイト相の析出割合を、70%以上にすることを特徴とすることができる。   In the present invention, the precipitation ratio of the cementite phase of the ferrite phase and the cementite phase precipitated in a layered manner in the pearlite phase may be 70% or more.

本発明に係る内燃機関のシリンダライナは、本発明に係る鋳鉄により製造されたことを特徴とする。   A cylinder liner for an internal combustion engine according to the present invention is manufactured by the cast iron according to the present invention.

本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、耐摩耗性に優れると共に耐腐食性にも優れるシリンダライナ材に適した鋳鉄及び該鋳鉄により製造されたシリンダライナを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a cast iron suitable for a cylinder liner material that is excellent in wear resistance and excellent in corrosion resistance while having a simple and low-cost configuration, and a cylinder liner manufactured using the cast iron. .

本発明に係る一実施の形態の片状黒鉛鋳鉄におけるパーライト相の組織図であり、右側がラメラ間隔を疎として析出させた組織部分(従来の組織)であり、左側がラメラ間隔を密として析出させた組織部分(本発明に係る組織)である。FIG. 2 is a structure diagram of a pearlite phase in flake graphite cast iron according to an embodiment of the present invention, the right side is a structure part (conventional structure) deposited with sparse lamella spacing, and the left side is deposited with lamella spacing dense It is the made tissue part (tissue which concerns on this invention). 図1のパーライト相を3Dにて撮影した組織図を斜め上方から見た斜視図(酸による腐食後の写真)である。It is the perspective view (photograph after the corrosion by an acid) which looked at the structure | tissue chart which image | photographed the pearlite phase of FIG. 本実施の形態に係るパーライト相におけるフェライト相とセメンタイト相を略直交する方向(図2の直線部分)に沿って断面を取った断面図であって、ラメラ間隔Lについて説明するための図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a direction (a straight line portion in FIG. 2) in which the ferrite phase and the cementite phase in the pearlite phase according to the present embodiment are substantially orthogonal to each other, and is a view for explaining a lamellar interval L; . 本実施の形態に係るパーライト相におけるフェライト相とセメンタイト相の析出間隔(ラメラ間隔)Lと、酸による腐食摩耗量(摩耗深さ)と、の関係を示す腐食摩耗実験結果を示す図である。It is a figure which shows the corrosion wear test result which shows the relationship between the precipitation space | interval (lamellar space | interval) L of the ferrite phase and cementite phase in the pearlite phase which concerns on this Embodiment, and the corrosion wear amount (wear depth) by an acid. 本実施の形態に係るパーライト相におけるフェライト相とセメンタイト相を略直交する方向(図2の直線部分)に沿って断面を取った断面図であって、ラメラ間隔及びセメンタイト相の析出割合の増加について説明するための図である。It is sectional drawing which took the cross section along the direction (straight part of FIG. 2) of the ferrite phase and cementite phase in the pearlite phase which concerns on this Embodiment, Comprising: About the increase in the lamellar space | interval and the precipitation rate of a cementite phase It is a figure for demonstrating. 本実施の形態に係るパーライト相において層状に析出されるフェライト相とセメンタイト相のうちのセメンタイト相の析出割合(セメンタイト相幅/ラメラ間隔)と、酸による腐食摩耗量(摩耗深さ)と、の関係を示す腐食摩耗実験結果を示す図である。The ratio of precipitation of cementite phase (cementite phase width / lamellar spacing) of ferrite phase and cementite phase precipitated in layers in the pearlite phase according to the present embodiment, and the amount of corrosion wear due to acid (wear depth) It is a figure which shows the corrosion wear experiment result which shows a relationship. 従来の片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)の一例を示す組織図である。It is an organization chart showing an example of conventional flake graphite cast iron (gray cast iron).

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明者等は、潤滑特性に優れ耐摩耗性に優れた実績を持つシリンダライナ材である片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)を基調として、種々の検討及び実験を重ねた結果、耐摩耗性に優れると共に耐食性に優れた鋳鉄材を見い出すに至った。   As a result of various examinations and experiments based on flake graphite cast iron (gray cast iron), which is a cylinder liner material with excellent lubrication characteristics and excellent wear resistance, the present inventors have achieved wear resistance. We have found a cast iron material that is excellent in corrosion resistance as well as excellent.

すなわち、これまでの先行技術では、特許文献1から特許文献3などに記載されているように、パーライト相の基地組織に対する、ステダイト相や片状黒鉛(例えばA型片状黒鉛など)相の分散或いは析出のさせ方(図7等参照)に着目しており、その分散或いは析出のさせ方によって鋳鉄材の特性の改質や改善等を図ってきていたが、本発明者は、かかる方法では耐摩耗性と耐腐食性の両立には限界があることに想到し、種々の実験研究を重ねた結果、以下のような方法によって、耐摩耗性と耐腐食性を共に高いレベルで両立させることができる鋳鉄材を見い出すに至った。   That is, in the prior art so far, as described in Patent Document 1 to Patent Document 3 and the like, dispersion of a steadite phase or flake graphite (for example, A-type flake graphite) phase with respect to the base structure of the pearlite phase. Alternatively, attention has been paid to the method of precipitation (see FIG. 7 and the like), and the properties of cast iron materials have been improved or improved by the dispersion or the method of precipitation. Assuming that there is a limit to the compatibility between wear resistance and corrosion resistance, and as a result of various experimental studies, both the wear resistance and corrosion resistance must be achieved at a high level by the following methods. I came to find a cast iron that can be used.

本発明者は、鋳鉄材として、潤滑特性に優れ耐摩耗性に優れた実績を持つシリンダライナ材である片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)を基調とする一方で、基地組織であるパーライト相に着目し、このパーライト相を構成しているフェライト相とセメンタイト相の析出のさせ方を変更する試みを行った。   The present inventor is based on flake graphite cast iron (gray cast iron), which is a cylinder liner material with excellent lubrication characteristics and excellent wear resistance as cast iron material, while focusing on the pearlite phase that is the base structure An attempt was made to change the precipitation of the ferrite phase and cementite phase constituting the pearlite phase.

その結果、パーライト相を構成しているフェライト相とセメンタイト相の析出間隔(ラメラ間隔:Lamellar Spacing)を狭める(微細化する)ことにより、耐腐食性が大幅に改善可能であることが確認できた。   As a result, it was confirmed that the corrosion resistance can be greatly improved by narrowing (reducing) the precipitation interval (lamellar spacing) of the ferrite phase and the cementite phase constituting the pearlite phase. .

図1に本実施の形態に係るパーライト相の組織図を示す。図1において右側がラメラ間隔を疎として析出させた組織部分(従来の組織)であり、図1において左側がラメラ間隔を密として析出させた組織部分(本発明に係る組織)である。   FIG. 1 shows a structure diagram of the pearlite phase according to the present embodiment. In FIG. 1, the right side is a tissue portion (conventional tissue) deposited with sparse lamella spacing, and the left side in FIG. 1 is a tissue portion (tissue according to the present invention) deposited with lamella spacing dense.

また、図2に、図1のパーライト相を3Dにて撮影した組織図を斜め上方から見た斜視図(酸による腐食後の写真)である。   Further, FIG. 2 is a perspective view (photo after corrosion by acid) of the structure chart obtained by photographing the pearlite phase of FIG.

なお、図1や図2に示したように、パーライト相20を構成しているフェライト相20Aとセメンタイト相20Bの析出間隔(ラメラ間隔)を狭める(微細化する)ことは、パーライト相20の微細化元素であるCu(銅)、Sn(すず)などの元素を鋳造の際に含有させることにより、また凝固速度等の管理などにより比較的容易に達成することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, reducing the precipitation interval (lamellar interval) between the ferrite phase 20 </ b> A and the cementite phase 20 </ b> B constituting the pearlite phase 20 means that the pearlite phase 20 is fine. By including elements such as Cu (copper) and Sn (tin), which are chemical elements, during casting, it can be achieved relatively easily by controlling the solidification rate and the like.

具体的には、質量%で、
C:3.1〜3.6%
Si:1.8〜2.3%
Mn:0.5〜0.9%
P:0.2〜0.4%
S:0.15%以下
Cu:1.0〜3.0%
を含み、残部をFeと不可避的不純物とする化学組成を有し、
主としてパーライトからなる基地相であるパーライト相に、ステダイトを含む硬質相と、片状黒鉛相と、を所定に分散させた組織を有すると共に、
パーライト相において、フェライト相とセメンタイト相の析出間隔(ラメラ間隔)を所定に狭めるようにする。
なお、上記化学組成に、パーライト相の微細化元素であるSn(すず)などを含めることができる。
Specifically, in mass%,
C: 3.1-3.6%
Si: 1.8 to 2.3%
Mn: 0.5 to 0.9%
P: 0.2 to 0.4%
S: 0.15% or less Cu: 1.0-3.0%
And having a chemical composition in which the balance is Fe and inevitable impurities,
While having a structure in which a hard phase containing steadite and a flake graphite phase are dispersed in a predetermined manner in a pearlite phase that is a base phase mainly composed of pearlite,
In the pearlite phase, the precipitation interval (lamellar interval) between the ferrite phase and the cementite phase is narrowed to a predetermined value.
Note that Sn (tin), which is a pearlite phase refinement element, can be included in the chemical composition.

図3に、本実施の形態に係るパーライト相20を構成しているフェライト相20Aとセメンタイト相20Bを略直交する方向(図2の直線部分参照)の断面を取った断面を示すが、その析出間隔(ラメラ間隔)Lを、図4に示すように、約0.5μm以下とすることで、腐食レベルが軽微なものとなることを腐食試験により確認することができた。   FIG. 3 shows a cross section of the ferrite phase 20A and the cementite phase 20B constituting the pearlite phase 20 according to the present embodiment taken in a direction substantially orthogonal (see the straight line portion in FIG. 2). As shown in FIG. 4, it was confirmed by a corrosion test that the corrosion level becomes slight by setting the interval (lamellar interval) L to about 0.5 μm or less.

なお、フェライト(ferrite)20Aは、体心立方格子のα鉄に最大0.02%の炭素(C)が固溶した固溶体で、鉄鋼組織中一番軟らかく、延性も大きく、常温では磁性体であるが、腐食し易いといった特性を有する。   Ferrite 20A is a solid solution of up to 0.02% carbon (C) in α-iron of body-centered cubic lattice. It is the softest and most ductile in the steel structure. There is a characteristic that it is easily corroded.

セメンタイト(cementite)20Bは、鉄カーバイド(Fe3C鉄炭化物)の組織であり、非常に硬く脆い組織であるが腐食し難い特性を有する。   Cementite 20B is a structure of iron carbide (Fe3C iron carbide), and has a characteristic that it is a very hard and brittle structure but hardly corrodes.

本実施の形態に係る鋳鉄材では、パーライト相20を構成しているフェライト相20Aとセメンタイト相20Bの析出間隔(ラメラ間隔)を狭めたことで、EGRガス由来の凝縮水(硫酸)等によるアタックにより、フェライト相20Aがある程度腐食して表面部分が後退しても、隣接するセメンタイト相20Bは摩耗しないので、セメンタイト相20B間にオイル(潤滑油)を保持することができる。   In the cast iron material according to the present embodiment, the precipitation interval (lamellar interval) between the ferrite phase 20A constituting the pearlite phase 20 and the cementite phase 20B (lamellar interval) is narrowed, thereby attacking by condensed water (sulfuric acid) derived from EGR gas. Thus, even if the ferrite phase 20A corrodes to some extent and the surface portion recedes, the adjacent cementite phase 20B does not wear, so oil (lubricating oil) can be held between the cementite phases 20B.

従って、EGRガス由来の凝縮水(硫酸)等によるアタックによりフェライト相20Aがある程度腐食した後でも、セメンタイト相20B間におけるオイル保持能力によりフェライト相20Aの腐食摩耗をあるレベル以上に進行させないため、耐腐食性を向上させることができる。   Therefore, even after the ferrite phase 20A is corroded to some extent by attack with condensed water (sulfuric acid) or the like derived from EGR gas, the oil retaining ability between the cementite phases 20B does not advance the corrosion wear of the ferrite phase 20A beyond a certain level. Corrosivity can be improved.

また、本実施の形態に係る鋳鉄材では、フェライト相20Aの腐食摩耗を進行させないため、セメンタイト相20Bはフェライト相20Aによってしっかりと支持されるため、セメンタイト相20Bの脱落なども抑制され、以ってスカッフ等の発生し難い良好な潤滑特性延いては良好な摩耗特性を実現することができる。   Further, in the cast iron material according to the present embodiment, since the corrosion wear of the ferrite phase 20A does not proceed, the cementite phase 20B is firmly supported by the ferrite phase 20A, and thus the cementite phase 20B is prevented from falling off. Therefore, it is possible to realize good lubrication characteristics that hardly cause scuffing and the like, and thus good wear characteristics.

更に、セメンタイト相20B間のオイル(潤滑油)保持機能により潤滑特性も長期に亘って良好に維持され、これによってもスカッフ等の発生し難い良好な潤滑特性延いては良好な摩耗特性を実現することができる。   In addition, the oil (lubricating oil) retaining function between the cementite phases 20B maintains the lubrication characteristics well over a long period of time, which also realizes good lubrication characteristics that are unlikely to cause scuffing and the like, and thus good wear characteristics. be able to.

また、本実施の形態に係る鋳鉄材は、片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)をベースとし、パーライト相20の基地組織に対するステダイト相(細かく広く分散しているため図7では図示省略)と片状黒鉛相の分散(析出)のさせ方は、図7に示した従来と同等とすることができるため、片状黒鉛鋳鉄(ねずみ鋳鉄)の有する良好な潤滑特性及び摩耗特性はそのまま維持され、信頼性についても高いレベルとすることができる。   Further, the cast iron material according to the present embodiment is based on flake graphite cast iron (grey cast iron), and a steadite phase with respect to the base structure of the pearlite phase 20 (not shown in FIG. 7 because it is finely and widely dispersed) and flakes. The method of dispersing (precipitating) the graphite phase can be equivalent to the conventional method shown in FIG. 7, so that the good lubricating and wear properties of flake graphite cast iron (grey cast iron) are maintained as they are, and the reliability is improved. A high level of sex can also be achieved.

ところで、本実施の形態で説明したように、パーライト相20を構成しているフェライト相20Aとセメンタイト相20Bの析出間隔(ラメラ間隔)Lを狭めることで腐食摩耗量を低減することができるが、更に、図5に示した断面において、パーライト相20を構成しているフェライト相20Aとセメンタイト相20Bのうち、セメンタイト相20Bの析出割合を増加させることによっても、腐食摩耗量を低減することができることが確認されている。   By the way, as described in the present embodiment, the amount of corrosion wear can be reduced by narrowing the precipitation interval (lamellar interval) L between the ferrite phase 20A and the cementite phase 20B constituting the pearlite phase 20. Furthermore, in the cross section shown in FIG. 5, the amount of corrosion wear can be reduced by increasing the precipitation ratio of the cementite phase 20B among the ferrite phase 20A and the cementite phase 20B constituting the pearlite phase 20. Has been confirmed.

具体的には、図6に示すように、セメンタイト相20Bの析出割合を増加させ、例えば、ラメラ間隔のうちの約70%以上をセメンタイト相が占めるようにすることで、腐食レベルが軽微なものとなることを腐食試験により確認することができた。   Specifically, as shown in FIG. 6, by increasing the precipitation ratio of the cementite phase 20B, for example, the cementite phase occupies about 70% or more of the lamellar spacing, so that the corrosion level is slight. It was confirmed by the corrosion test.

すなわち、例えば、パーライト相20を構成しているフェライト相20Aとセメンタイト相20Bの析出間隔(ラメラ間隔)Lを約0.5μm以下とし、かつ、ラメラ間隔Lのうちの約70%以上をセメンタイト相が占めるようにすることで、腐食レベルを一層軽微なものとすることができる。   That is, for example, the precipitation interval (lamellar interval) L between the ferrite phase 20A and the cementite phase 20B constituting the pearlite phase 20 is about 0.5 μm or less, and about 70% or more of the lamellar interval L is about 70% of the cementite phase. By making it occupy, the corrosion level can be further reduced.

ところで、パーライト相20を構成し層状に析出されるフェライト相20Aとセメンタイト相20Bのうち、セメンタイト相の析出割合を高めることは、パーライト相20の微細化元素であるCu(銅)、Sn(すず)などの元素を鋳造の際に含有させることにより、また凝固速度等の管理などにより比較的容易に達成することができる。   By the way, among the ferrite phase 20A and the cementite phase 20B that constitute the pearlite phase 20 and are deposited in a layered manner, increasing the precipitation ratio of the cementite phase is the fact that Cu (copper), Sn (tin), which is the refining element of the pearlite phase 20. ) And the like can be relatively easily achieved by the inclusion of an element such as) during the casting, and management of the solidification rate and the like.

なお、このように、パーライト相20を構成し層状に析出されるフェライト相20Aとセメンタイト相20Bのうち、硬質相であるセメンタイト相の析出割合を高めたことによっても、パーライト相20を構成しているフェライト相20Aとセメンタイト相20Bの析出間隔(ラメラ間隔)Lを狭めた場合と同様に、EGRガス由来の凝縮水(硫酸)等によるアタックにより、フェライト相20Aがある程度腐食して表面部分が後退しても、隣接するセメンタイト相20Bは摩耗しないので、セメンタイト相20B間にオイル(潤滑油)を保持することができる。   In this way, the pearlite phase 20 is also formed by increasing the precipitation ratio of the cementite phase, which is the hard phase, of the ferrite phase 20A and the cementite phase 20B that constitute the pearlite phase 20 and precipitate in a layered manner. In the same manner as when the precipitation interval (lamellar interval) L between the ferrite phase 20A and the cementite phase 20B is narrowed, the ferrite phase 20A corrodes to some extent due to attack by condensed water (sulfuric acid) derived from EGR gas, and the surface portion recedes. Even so, since the adjacent cementite phase 20B does not wear, oil (lubricating oil) can be held between the cementite phases 20B.

従って、EGRガス由来の凝縮水(硫酸)等によるアタックによりフェライト相20Aがある程度腐食した後でも、セメンタイト相20B間におけるオイル保持能力によりフェライト相20Aの腐食摩耗をあるレベル以上に進行させないため、より一層、耐腐食性を向上させることができる。   Therefore, even after the ferrite phase 20A corrodes to some extent due to attack by condensed water (sulfuric acid) or the like derived from EGR gas, the corrosion wear of the ferrite phase 20A does not progress beyond a certain level due to the oil retaining ability between the cementite phases 20B. Further, the corrosion resistance can be improved.

また、硬質相であるセメンタイト相の析出割合を高めたことによって、セメンタイト相20Bが、より一層、しっかりとそれ自身で自立できるようになると共に、フェライト相20Aの腐食摩耗をより一層進行させないようにすることができるため、セメンタイト相20Bはフェライト相20Aによってより一層しっかりと支持されることとなって、セメンタイト相20Bの脱落などもより一層抑制され、以ってより一層スカッフ等の発生し難い良好な潤滑特性延いては良好な摩耗特性を実現することができる。   In addition, by increasing the precipitation ratio of the cementite phase, which is a hard phase, the cementite phase 20B can be more self-supported by itself, and the corrosion wear of the ferrite phase 20A can be prevented from further progressing. Therefore, the cementite phase 20B is more firmly supported by the ferrite phase 20A, and the fall off of the cementite phase 20B is further suppressed, so that scuffing is less likely to occur. As a result, good wear characteristics can be realized.

更に、硬質相であるセメンタイト相の析出割合を高めたことによって、セメンタイト相20B間のオイル(潤滑油)保持機能により潤滑特性も長期に亘ってより一層良好に維持されるため、より一層、スカッフ等の発生し難い良好な潤滑特性延いては良好な摩耗特性を実現することができる。   Furthermore, by increasing the precipitation ratio of the cementite phase, which is a hard phase, the oil (lubricating oil) retaining function between the cementite phases 20B maintains the lubrication characteristics better over a long period of time. Therefore, it is possible to realize good lubrication characteristics and good wear characteristics.

ところで、本実施の形態に係る鋳鉄材は、内燃機関のシリンダライナ材として好適であるが、これに限定されるものではなく、他への利用が制限されるものでもなく、種々の目的や要求等に応じて、様々な利用に供することができるものである。   By the way, the cast iron material according to the present embodiment is suitable as a cylinder liner material of an internal combustion engine, but is not limited to this, and is not limited to other uses, and has various purposes and requirements. It can be used for various purposes depending on the situation.

また、本実施の形態に係る鋳鉄材からなるシリンダライナが用いられる内燃機関は、ディーゼル燃焼機関に限定されるものではなく、ガソリンその他の燃料を使用する内燃機関とすることができ、燃焼方式に拘わらず、あらゆる移動式・定置式の内燃機関とすることができる。   In addition, the internal combustion engine in which the cylinder liner made of cast iron according to the present embodiment is used is not limited to a diesel combustion engine, and can be an internal combustion engine that uses gasoline or other fuels. Regardless, it can be any mobile / stationary internal combustion engine.

更には、本実施の形態に係る鋳鉄材は、外燃機関のシリンダライナ材として利用することができる。   Furthermore, the cast iron material according to the present embodiment can be used as a cylinder liner material for an external combustion engine.

また、本実施の形態に係る鋳鉄材は、燃焼を伴わないエアコンプレッサ、往復動アクチュエータ、ピストン状の弁体を摺動自在に収容してシリンダ内を往復移動させる弁装置などのシリンダ材として利用することもできる。
この場合、作動流体が腐食性の高い場合になどにおいては本発明に係る鋳鉄材をシリンダ材として利用することは有益なものとなる。
Further, the cast iron material according to the present embodiment is used as a cylinder material for an air compressor that does not accompany combustion, a reciprocating actuator, a valve device that slidably accommodates a piston-like valve body, and reciprocates in a cylinder. You can also
In this case, when the working fluid is highly corrosive, it is beneficial to use the cast iron material according to the present invention as a cylinder material.

また、シリンダ形状に限定されるものでもなく、本実施の形態に係る鋳鉄材は、あらゆる摺動部分に適用される部材として利用することができるものである。   Moreover, it is not limited to a cylinder shape, The cast iron material which concerns on this Embodiment can be utilized as a member applied to all sliding parts.

以上で説明した本発明に係る一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。   The embodiment according to the present invention described above is merely an example for explaining the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明は、簡単かつ低コストな構成でありながら、耐摩耗性に優れると共に耐腐食性にも優れるシリンダライナ材に適した鋳鉄及び該鋳鉄により製造されたシリンダライナを提供することができ有益であり、産業上の利用可能性がある。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a cast iron suitable for a cylinder liner material that is excellent in wear resistance and excellent in corrosion resistance while having a simple and low-cost configuration, and a cylinder liner manufactured using the cast iron. There is industrial applicability.

1 鋳鉄
10 黒鉛相
20 パーライト相
20A フェライト相
20B セメンタイト相
1 Cast iron 10 Graphite phase 20 Pearlite phase 20A Ferrite phase 20B Cementite phase

Claims (3)

質量%で、
C:3.1〜3.6%
Si:1.8〜2.3%
Mn:0.5〜0.9%
P:0.2〜0.4%
S:0.15%以下
Cu:1.0〜3.0%
を含み、残部をFeと不可避的不純物とする化学組成を有すると共に、前記化学組成にSnを含有させることにより、
ーライトからなる基地相であるパーライト相に、ステダイトを含む硬質相と、片状黒鉛相と、を所定に分散させた組織を有すると共に、
前記パーライト相において、フェライト相とセメンタイト相の析出間隔を平均で0.5μm以下にすることを特徴とする鋳鉄。
% By mass
C: 3.1-3.6%
Si: 1.8 to 2.3%
Mn: 0.5 to 0.9%
P: 0.2 to 0.4%
S: 0.15% or less
Cu: 1.0 to 3.0%
And having the remainder as Fe and inevitable impurities, and adding Sn to the chemical composition,
The pearlite is a base phase consisting path Raito, a hard phase containing steadite, which has a flake graphite phases, were dispersed to a predetermined tissue,
Cast iron characterized in that, in the pearlite phase, the precipitation interval between the ferrite phase and the cementite phase is 0.5 μm or less on average .
前記パーライト相において層状に析出されるフェライト相とセメンタイト相のうちのセメンタイト相の析出割合を、70%以上にすることを特徴とする請求項1に記載の鋳鉄。 2. The cast iron according to claim 1, wherein a precipitation ratio of the cementite phase of the ferrite phase and the cementite phase precipitated in layers in the pearlite phase is 70% or more. 請求項1又は請求項2に記載の鋳鉄により製造されたことを特徴とする内燃機関のシリンダライナ。

A cylinder liner for an internal combustion engine manufactured by the cast iron according to claim 1 or 2 .

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3428486A4 (en) * 2016-03-09 2019-07-31 Samyoung Machinery Co., Ltd. Alloy cast iron having improved wear resistance, and piston ring comprising same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6289876B2 (en) * 2013-11-15 2018-03-07 日野自動車株式会社 Steel member and method for manufacturing steel member
JP6963576B2 (en) * 2019-02-01 2021-11-10 Tpr株式会社 Cast iron member, method for manufacturing composite member including cast iron member and cast iron member

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5130530B2 (en) * 1971-08-11 1976-09-01
JPS61136659A (en) * 1984-12-08 1986-06-24 Yanmar Diesel Engine Co Ltd Cylinder liner for diesel engine
JPH06207240A (en) * 1993-01-07 1994-07-26 Kubota Corp Cast iron for cylinder liner
JP3297150B2 (en) * 1993-06-30 2002-07-02 帝国ピストンリング株式会社 Cast iron having excellent corrosion resistance and wear resistance, and a cylinder liner formed from the cast iron
JPH1096040A (en) * 1996-09-20 1998-04-14 Toyota Motor Corp High strength gray cast iron excellent in cutting workability
JP2002129276A (en) * 2000-10-31 2002-05-09 Yanmar Diesel Engine Co Ltd Cast iron material having excellent machinability and thermal fatigue resistance
JP3999109B2 (en) * 2002-11-21 2007-10-31 アイシン高丘株式会社 Weather-resistant cast iron and method for producing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3428486A4 (en) * 2016-03-09 2019-07-31 Samyoung Machinery Co., Ltd. Alloy cast iron having improved wear resistance, and piston ring comprising same

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