JPH03234351A - 鋳鉄製シリンダブロック及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鋳鉄製シリンダブロック及びその製造方法に関
する。

（従来の技術） 自動車部品の軽量化が進む今日、エンジンのシリンダブ
ロックにおいてもその小型軽量化のための技術開発が盛
んに行われている。そして、サイアミーズ型シリンダブ
ロックやアルミニウム合金（以下、単にアルミ合金とい
う）製のシリンダブロックが実用化されている。しかし
、熱負荷が厳しいディーゼルエンジンにおいては、アル
ミ合金製は不向きであり、また、エンジンの高回転、高
出力化に伴い、耐摩耗性の要求も高くなってきている。

これに対して、例えば、特開昭５８−２１１５５０号公
報に記載されているように、耐摩耗性に優れた鋳鉄製シ
リンダライナーをアルミ合金母材で鋳ぐるむことにより
、上記熱負荷や耐摩耗性についての要求を満たしながら
、シリンダブロックの軽量化を図るという技術は一般に
知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、ディーゼルエンジンの場合、振動・騒音を改善
することも必要であり、それにあたっては、アルミ合金
製のシリンダブロックよりも鋳鉄製のシリンダブロック
の方が剛性が高く、振動・騒音の改善には有効である。

従って、耐摩耗性を得ながら上記振動・騒音の改善を図
るべく、耐摩耗性に優れた鋳鉄製シリンダライナーを鋳
鉄シリンダブロック本体に圧入するという考えが出てく
るが、その場合、シリンダブロック本体に圧入代を確保
する必要があって、シリンダブロックの全長が長くなり
、小型化の要求に合わなくなる。

すなわち、本発明の課題の一つは、上述の軽量小型化、
耐摩耗性の向上及び振動騒音の改善を図ることができる
鋳鉄製シリンダブロック、つまり、鋳鉄製シリンダライ
ナーを鋳鉄母材で鋳ぐるんでなるシリンダブロックを提
供することにある。

ところで、鋳鉄製シリンダライナーを鋳鉄母材で鋳ぐる
む場合、このシリンダライナーには鋳ぐるみ前の加工性
が良く且つ鋳くるみ状態で高い耐摩耗性を有することが
要求される。従って、そのためには例えばパーライト組
織の片状黒鉛鋳鉄が考えられる。しかし、かかるシリン
ダライナーの鋳ぐるみを行なうと、シリンダライナー自
体が薄肉であるため鋳ぐるみ時の熱の影響を受は易く、
この熱影響により組織が変化し、最終的にはフェライト
組織になって耐摩耗性が得られないという不具合がある
。

すなわち、本発明の課題の他の一つは、上述の鋳ぐるみ
前の良好な加工性を確保しながら、鋳ぐるみ後に高い耐
摩耗性が得られるような上記鋳鉄製シリンダブロックの
製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の上記第１の課題に対しては、鋳鉄製シリンダラ
イナーをＮｉとＭｏを適量含有したベイナイト組織の片
状黒鉛鋳鉄にするものである。

すなわち、その具体的な手段は、シリンダライナーが鋳
鉄母材で鋳ぐるまれてなるエンジン用シリンダブロック
であって、上記シリンダライナーかＮｉｐ、５〜２．０
！Ｔｉ量％とＭｏ０．３〜１゜５重量％とを含有するベ
イナイト組織の片状黒鉛鋳鉄よりなるものである。

第２の課題に対しては、上記ＮｉとＭｏを適量含有した
片状黒鉛鋳鉄を用いてシリンダライナー素材の鋳造、加
工及び鋳ぐるみを行ない、鋳ぐるみ時の熱を利用して上
記ベイナイト組織を得るようにするものである。

すなわち、具体的には、Ｎｉ０．５〜２．　０重量％と
Ｍｏ０．３〜１．５重量％とを含有する片状黒鉛鋳鉄材
によりパーライト組織を有するシリンダライナー素材を
鋳造し、このシリンダライナー素材を研削加工した後に
、鋳鉄母材で鋳ぐるむことにより、上記シリンダライナ
ー素材のパーライト組織を鋳ぐるみ時の熱によってオー
ステナイト組織に変え、冷却によりベイナイト組織に変
えるものである。

（作用） 上記鋳鉄製シリンダブロックにおいては、シリンダライ
ナーが片状黒鉛鋳鉄であるから焼き付きを抑えながら耐
摩耗性を得ることができ、ＮｉＱ。

５〜２．０重量％とＭｏ　Ｏ、３〜１　、　５重量％と
を含有するベイナイト組織であるから、高い引張り強さ
と硬度が得られ、耐摩耗性の点で有利になる。そして、
上記鋳鉄製シリンダライナーを鋳鉄母材で鋳ぐるんでい
るから、振動・騒音の低減及び耐熱性の向上という面で
有利になるとともに、シリンダライナー用の圧入代を確
保する必要もなく、シリンダブロックの全長を短くする
ことができる。

一方、鋳鉄製シリンダブロックの製造方法においては、
鋳ぐるみ前のシリンダライナー素材はパーライト組織で
あり、比較的硬度が低いため加工を難しくすることがな
い。この場合、シリンダライナー素材は、ＮｉとＭＯと
を含有しているから、組織がベイナイト化し易いのであ
るが、冷却速度を遅くすれば、パーライトを生成するこ
とができるものである。そして、このパーライト化にあ
たって、特別な温度制御は必要でなく、鋳造段階のシリ
ンダライナー素材を厚肉なものにすることにより、肪族
しでも徐冷効果を得てパーライト化せしめることかでき
る。

次に、上記シリンダライナー素材は、鋳ぐるみ時の熱で
パーライト組織のオーステナイト化を行なうか、その場
合、上記鋳造後の加工により薄肉にすることにより熱の
影響を受は易くしてオーステナイト化を促進することが
できる。そうして、鋳ぐるみ後の冷却においては、上記
ＮｉとＭＯとによるベイナイト化促進効果を利用してフ
ェライト化を抑えベイナイト組織を得ることができるも
のである。この場合も、シリンダライナー素材が薄肉で
あれば、冷却が促進されベイナイト化をより一層効果的
に図ることができる。

しかして、上記Ｎ１はＭｏで併用することによりパーラ
イトの生成を抑制する元素であり、０゜５重量％未満で
は鋳ぐるみ後の冷却速度を高めてもベイナイト組織を得
ることができない。また、このＮｉを２．０重量％より
も多くすると、シリンダライナー素材を鋳造した際に鋳
放し状態でベイナイトを多量に生ずるため、加工性が悪
化し好ましくないものである。

一方、ＭｏはＮｉと同様にベイナイトの生成を促進する
元素であるが、０．３重量％未満では鋳ぐるみ後の冷却
速度を高めてもベイナイト組織は得られず、パーライト
が多量に析出してしまう。

また、このＭｏを１．５重量％よりも多くすると、シリ
ンダライナー素材を鋳造した際に鋳放し状態でベイナイ
トを多量に生ずるため、加工性が悪化し好ましくないも
のである。

（発明の効果） 従って、上記鋳鉄製シリンダブロックによれば、Ｎｉと
Ｍｏを適量含有したベイナイト組織の片状黒鉛鋳鉄製シ
リンダライナーが鋳鉄母材で鋳ぐるまれた構造にしたか
ら、シリンダライナーの耐摩耗性を高めながら、シリン
ダブロックの振動・騒音の低減及び耐熱性の向上、並び
に軽量小型化を図ることができる。

また、鋳鉄製シリンダブロックの製造方法によれば、Ｎ
ｉとＭｏを適量含有した片状黒鉛鋳鉄を用いてシリンダ
ライナー素材の鋳造、加工及び鋳鉄母材による鋳ぐるみ
を行なうようにしたから、鋳ぐるみ前のシリンダライナ
ー素材をパーライト組織にしてその加工性を良好なもの
にしながら、鋳ぐるみ後の冷却により組織をベイナイト
化せしめて、シリンダライナーの強度及び耐摩耗性の向
上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すエンジン用シリンダブロック１において、
２はシリンダボア３を構成する鋳鉄製シリンダライナー
、４はシリンダライナー２の外周を鋳ぐるんだ鋳鉄母材
、５はウォータジャケットである。

上記シリンダライナー２はベイナイト組織の片状黒鉛鋳
鉄より構成されている。このシリンダライナー２の組成
は次の組成１の通りであり、その硬度はＨｖ３４０であ
る。

組成１ Ｃ；３．４．　　Ｓｉ　　；１．　９．Ｍｎ；０．　７
゜Ｍｏ　　；０．　６．Ｎｉ　　；　　１．４．Ｃｒ　
　；０．　１５゜残部Ｆｅ（以上重量％） また、上記鋳鉄母材４の組成は次の組成２の通りであり
、その硬度はＨｖ１９０である。

組成２ Ｃ；３．　７．　　Ｓｉ　；２．　０．　Ｍｎ；０．　
７゜Ｐ；０．０５．Ｃｒ；０．１５．残部Ｆｅ（以上重
量％） 次に、上記鋳鉄製シリンダブロック１の製造方法を説明
する。

鋳ぐるみのための鋳造方案は第２図に概略的に示されて
いる。すなわち、同図において、６は上記鋳鉄製シリン
ダライナー２の素材、７は分割方式の主型（砂型）８は
中子（砂型）、９は鋳鉄母材４用のキャビティである。

また、１０は湯口、１１は湯道、１２は押湯である。

第３図は上記鋳鉄製シリンダブロック１の製造工程図で
ある。以下、各工程を順に説明する。

−ライナー素材鋳造工程− シリンダライナー素材を上記組成１の鋳鉄材により鋳造
し鋳放しによって得た。この素材の外径は９８關、内径
は８６ｍｍ、厚さは６ｍ＋ｓである。この得られたシリ
ンダライナー素材の組織は、パーライトとベイナイトと
からなる基地に片状黒鉛が析出してなるものであり、ま
た、その硬度はＨｖ２６５である。

一加工工程一 上記シリンダライナー素材に内面の仕上げ加工代を残し
て荒加工を施し、外径が９４ｍｍ、内径が９０＋ａｍ、
厚さが２ｍｍのシリンダライナー素材６を得た。この場
合、シリンダライナー素材はパーライトを含み硬度が比
較的低いから、その加工は容易であった。

鋳型への組付 上記シリンダライナー素材６を中子８に組付け、この中
子８を主型７に組付けた。

一鋳造（鋳ぐるみ）− キャビティ９に上記組成２の溶湯を鋳込んだ。

この溶湯の鋳込み温度は１４００℃である。この鋳ぐる
み、放冷により得られた鋳鉄製シリンダブロック１のシ
リンダライナー２の組織は、ベイナイトの基地に片状黒
鉛が析出してなるのであり、その硬度はＨＶ３４０であ
った。

すなわち、これは、シリンダライナー素材６の肉厚が薄
いため、そのパーライトが溶湯の熱を受けて簡単にオー
ステナイト化し、その後の冷却の際に上記ＮｉとＭｏと
の影響によりベイナイト化したためである。

比較のためＮｉとＭｏとを含有しない次の組成３の鋳鉄
材により、シリンダライナー素材の鋳造、加工、鋳型７
への組付及び鋳ぐるみを上記実施例と同じ条件で行なっ
た。

組成３ Ｃ；３．４．５ｉ１１．９．Ｍｎ；０．７゜Ｐ　；０．
８．　　Ｃｒ　；０．　６．残部Ｆｅ（以上重量％） この比較例のシリンダライナー素材の組織はパーライト
基地に片状黒鉛が析出してなるものであり、その硬度は
ＨＶ２３０であったが、鋳ぐるみ後の組織はフェライト
基地に片状黒鉛が析出してなるもので、その硬度はＨシ
ェフ５てあった。これは、すなわち、パーライトが鋳ぐ
るみ時の熱によりオーステナイト化した後、放冷により
フェライト化したためである。

以上から、シリンダライナー素材にＮ１とＦｗｌ　。

とを適量含有する組成の鋳鉄材を適用することが、鋳ぐ
るみ前のシリンダライナー素材の加工性の向上と、鋳ぐ
るみ後の強度ないしは耐摩耗性の向上とに有効であるこ
とかわかる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は鋳鉄製シリンダ
ブロックの縦断面図、第２図は鋳造（鋳ぐるみ）方案を
示す縦断面図、第３図は鋳鉄製シリンダブロックの製造
工程図である。 １・・・・・・シリンダブロック ２・・・・・・シリンダライナー ４・・・・・・鋳鉄母材 ６・・・・・・シリンダライナー素材 ７・・・・・・主型 ８・・・・・・中子 ９・・・・・・キャビティ ほか２名 ・／リンダブロノク ンリンダライナ ・鋳鉄母材 ・／リンダライナー素材 ７・・主型 ８・・中子 キャビティ 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダライナーが鋳鉄母材で鋳ぐるまれてなる
   エンジン用シリンダブロックであって、上記シリンダラ
   イナーはＮｉ０．５〜２．０重量％とＭｏ０．３〜１．
   ５重量％とを含有するベイナイト組織の片状黒鉛鋳鉄よ
   りなることを特徴とする鋳鉄製シリンダブロック。
2. （２）Ｎｉ０．５〜２．０重量％とＭｏ０．３〜１．５
   重量％とを含有する片状黒鉛鋳鉄材によりパーライト組
   織を有するシリンダライナー素材を鋳造し、このシリン
   ダライナー素材を研削加工した後に、鋳鉄母材で鋳ぐる
   むことにより、上記シリンダライナー素材のパーライト
   組織を鋳ぐるみ時の熱によってオーステナイト組織に変
   え、冷却によりベイナイト組織に変えることを特徴とす
   る鋳鉄製シリンダブロックの製造方法。