JPS6036754A - 複合シリンダ−ライナ− - Google Patents
複合シリンダ−ライナ−Info
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- JPS6036754A JPS6036754A JP14549583A JP14549583A JPS6036754A JP S6036754 A JPS6036754 A JP S6036754A JP 14549583 A JP14549583 A JP 14549583A JP 14549583 A JP14549583 A JP 14549583A JP S6036754 A JPS6036754 A JP S6036754A
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- Japan
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- inner layer
- cylinder liner
- graphite
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
- F02F3/105—Pistons having surface coverings the coverings forming a double skirt
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/004—Cylinder liners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/04—Phosphor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は強靭複合シリンダーライナーの提供に関する。
内燃機関に使用されているシリンダーライナーは、ピス
トンリングと同時摺動し気密性を保持しなければならな
いことから、基本的に耐摩耗性と耐焼付性が必要とされ
る。この目的のため、従来シリンダーライナーの用途に
は、A型黒鉛を仔しCr 、 B 、 P 、 V 、
Mo、 Nb等の耐摩耗性向上元素を含有する特殊鋳
鉄鋳物か専ら用いられてきている。
トンリングと同時摺動し気密性を保持しなければならな
いことから、基本的に耐摩耗性と耐焼付性が必要とされ
る。この目的のため、従来シリンダーライナーの用途に
は、A型黒鉛を仔しCr 、 B 、 P 、 V 、
Mo、 Nb等の耐摩耗性向上元素を含有する特殊鋳
鉄鋳物か専ら用いられてきている。
しかし乍ら、最近の内燃機関の大型化、またその軽量化
、低燃費化の要米に伴い、上記従来付置では強度的に不
足を釆だしており、強度面での向上が切望されている。
、低燃費化の要米に伴い、上記従来付置では強度的に不
足を釆だしており、強度面での向上が切望されている。
強JWの向上の目的のためVCは、ライナー材質により
高強度のものを選ぶことも考えられるが、シリンダーラ
イナ一本床の必要特性″′C−ある而」摩耗性、耐焼f
J’性を損うおそI’Lがあり1実際−ヒ限界がある。
高強度のものを選ぶことも考えられるが、シリンダーラ
イナ一本床の必要特性″′C−ある而」摩耗性、耐焼f
J’性を損うおそI’Lがあり1実際−ヒ限界がある。
またライナー肉厚を厚内化することも有効であるが、こ
の場合には軽に化という目的には逆行する。
の場合には軽に化という目的には逆行する。
ところで、シリンダーライナーの使用状況と破損原因に
ついて分析すると、 申 耐犀耗性、耐焼付性を必要とする81≦幻は、ピス
トンリングどの接触部、即ちライナー内表面のみである
。
ついて分析すると、 申 耐犀耗性、耐焼付性を必要とする81≦幻は、ピス
トンリングどの接触部、即ちライナー内表面のみである
。
(1i1 シリンダーライナーの破損は、その外表面を
起点とする。
起点とする。
ことが知られる。
本発明はかかる点に着目して、シリンダーライナーに従
来例をみない複合化技術を適用【7、叙[ユの目的を達
成せんとするものである。。
来例をみない複合化技術を適用【7、叙[ユの目的を達
成せんとするものである。。
すなわち、本発明の複合シリンダーライナー(性、その
内層(内表面近傍)は耐摩耗性、耐焼fJ“性に優れる
特定化学組成の特殊鋳鉄材質で形成する一意5 方、外層(外表面近傍)は強靭性に優れる特定の擬障状
黒鉛鋳鉄材質で形成し、かつ両者を溶着接8せしめて、
全体として必要な耐摩耗性、耐焼は性の使用特性を損わ
ず所期目a・Jとする強度の向上を計ることに成功した
ものである。
内層(内表面近傍)は耐摩耗性、耐焼fJ“性に優れる
特定化学組成の特殊鋳鉄材質で形成する一意5 方、外層(外表面近傍)は強靭性に優れる特定の擬障状
黒鉛鋳鉄材質で形成し、かつ両者を溶着接8せしめて、
全体として必要な耐摩耗性、耐焼は性の使用特性を損わ
ず所期目a・Jとする強度の向上を計ることに成功した
ものである。
以1・本発明につIへて詳述する。
本発明の複合シリンダーライナーは、嘉1図に示すよう
な構造を具備してなる。すなわち、その外層aは後に詳
述される強靭性に優れる擬球状H1材 鉛l!#鉄1P芋虫状黒鉛を有り、 c V 鋳鉄とも
呼ばれている)からなり、一方その内pml′Iは耐焼
付性、耐摩耗性に優れる特定化学組成の特殊鋳鉄材質か
らなり、かつ、両者を溶着一体化して構成されている。
な構造を具備してなる。すなわち、その外層aは後に詳
述される強靭性に優れる擬球状H1材 鉛l!#鉄1P芋虫状黒鉛を有り、 c V 鋳鉄とも
呼ばれている)からなり、一方その内pml′Iは耐焼
付性、耐摩耗性に優れる特定化学組成の特殊鋳鉄材質か
らなり、かつ、両者を溶着一体化して構成されている。
なお外層aと内層すとの溶着一体化によって、外層aと
内層すとの間には両者の中間的な組成の溶着層f中間層
1 a+l)を不可避に生じることになる。すなわち、
内層すを外層avc溶着ぜしめることによって、外層材
質の内層すへのめる程(社)の溶は込みは避けられな(
f−h。
内層すとの間には両者の中間的な組成の溶着層f中間層
1 a+l)を不可避に生じることになる。すなわち、
内層すを外層avc溶着ぜしめることによって、外層材
質の内層すへのめる程(社)の溶は込みは避けられな(
f−h。
畜6
本発明の複合シリンダーライナーは遠心力鋳造法により
容易に製造できる。すなわち、まず外層を鋳込んだ後、
適宜タイミングで内層材質を鋳込み、両者を溶着一体化
する。
容易に製造できる。すなわち、まず外層を鋳込んだ後、
適宜タイミングで内層材質を鋳込み、両者を溶着一体化
する。
なお遠心力鋳造法には、横型、傾斜空、竪型のいずれも
適用可能である。
適用可能である。
次に本発明の複合シリンダーライナーの外層全形成する
擬障状黒鉛鋳鉄材質について説明する。
擬障状黒鉛鋳鉄材質について説明する。
本発明では強靭性に侵れるライナー外層材として、次の
よう7′x成分組成のものを使用することを特徴とする
。すなわち、外層は重量%でC2,6〜4.0%、 S
i 1.0〜3.0%、 Mn 0.2〜1.0%、
P O,3%以下、So、06%以下、MP 0.01
〜0.05%と+ Nl 2.5%以下。
よう7′x成分組成のものを使用することを特徴とする
。すなわち、外層は重量%でC2,6〜4.0%、 S
i 1.0〜3.0%、 Mn 0.2〜1.0%、
P O,3%以下、So、06%以下、MP 0.01
〜0.05%と+ Nl 2.5%以下。
Cr0.8%以下、MOO,6%以下、Sn O,3%
以下、T10.1%以下、希土類元素0.1%以下、C
u 4.0%以下、An。
以下、T10.1%以下、希土類元素0.1%以下、C
u 4.0%以下、An。
Ca、 Ba、 Sr の1種又は2種以上の合計0.
2%以下、のうち1種又は2種以上を含み、残部Feお
よび通常の不純物からなり、芋虫状黒鉛とパーライト基
地を主体とする擬障状黒鉛鋳鉄材質である。
2%以下、のうち1種又は2種以上を含み、残部Feお
よび通常の不純物からなり、芋虫状黒鉛とパーライト基
地を主体とする擬障状黒鉛鋳鉄材質である。
そこで、上記特定材質の化学成分、順微鏡組織畜7
等について、下記に詳述する、
(1) 化学成分
C: 2.6〜4.0%
外層の擬障状黒鉛鋳鉄材質は、芋虫状黒鉛と基地からな
り(ただし少量のセメンタイトの晶出は問題ない)、特
に強靭性を重視して成分調整される。しかしてC2,6
%未満では、溶解温度の上昇、鋳造性の悪化を招米する
と共に、セメンタイトの晶出量が増加し、材質が脆くな
る。
り(ただし少量のセメンタイトの晶出は問題ない)、特
に強靭性を重視して成分調整される。しかしてC2,6
%未満では、溶解温度の上昇、鋳造性の悪化を招米する
と共に、セメンタイトの晶出量が増加し、材質が脆くな
る。
一方4,0% を超えると、鋳造欠陥を発生し易くなる
ためである。
ためである。
Si : 1.0〜6.0%
Slは黒鉛化を促進する作用を有するが、1.0%未満
ではセメンタイトの晶出量が多くなって、材質を脆くす
る。一方6.0%を超えると、基地のフェライト化を招
き、耐力を劣化させると共にフェライト中に溶は込んだ
Slがフェライトを脆くする。
ではセメンタイトの晶出量が多くなって、材質を脆くす
る。一方6.0%を超えると、基地のフェライト化を招
き、耐力を劣化させると共にフェライト中に溶は込んだ
Slがフェライトを脆くする。
Mn : 0.2〜1.0%
Mnは、通常Sと結合してSの悪影響を除去すると共に
、基地のパーライトを安定化し強度を増す、 hfno
、2%未満では、この効果は期待できず、一方1.0%
を超えるとかえって脆くなる。
、基地のパーライトを安定化し強度を増す、 hfno
、2%未満では、この効果は期待できず、一方1.0%
を超えるとかえって脆くなる。
P : 0.3%以下
Pは溶湯の流動性を高めるが、材質中に11ン共品物を
生成し材質を脆くする。この作用けP含有蓋の増加につ
れて大きくなるが、実害のない範囲として0.′5%を
上限とする。なおP含有蓋は低い程強靭性の血で有利で
あるが、実際面では2001%以下にすることはコスト
−ト困離である。
生成し材質を脆くする。この作用けP含有蓋の増加につ
れて大きくなるが、実害のない範囲として0.′5%を
上限とする。なおP含有蓋は低い程強靭性の血で有利で
あるが、実際面では2001%以下にすることはコスト
−ト困離である。
S:0.06%以下
SはPと同様に、一般に不純物元素と1−で理解されて
おり、機械的性質を劣化さぜるため、0.06%以下と
する。
おり、機械的性質を劣化さぜるため、0.06%以下と
する。
M&:[)[11〜0.05%
upは芋虫状黒鉛を形成させる・tめiC含有するが、
0.旧チ未満では黒鉛゛形状が片状となり、強度面で劣
る。しかし、0.D5%を超えて含−まれる必要はなく
、また余りその含有口が筒いと内層畜9 材質へのMPの拡散を米たし、内層材質の特性を変える
傾向も現われてくる。従って、本擬障状黒鉛特鉄材質の
場合では、hiyの上限を0.05%とする。
0.旧チ未満では黒鉛゛形状が片状となり、強度面で劣
る。しかし、0.D5%を超えて含−まれる必要はなく
、また余りその含有口が筒いと内層畜9 材質へのMPの拡散を米たし、内層材質の特性を変える
傾向も現われてくる。従って、本擬障状黒鉛特鉄材質の
場合では、hiyの上限を0.05%とする。
Ni、 Cr、 No、 5n
Ni、 Cr、 Mo、 Sn は強靭性の向上に有効
であり、Ni 2.5%以下、Cr 018%以下、M
Oo、6%以下、SnO,3%以下の1種もしくは2種
以上の含有により、ライナーの強靭化が可能となる。各
々の作用および成分限定理由を以下に説明する。
であり、Ni 2.5%以下、Cr 018%以下、M
Oo、6%以下、SnO,3%以下の1種もしくは2種
以上の含有により、ライナーの強靭化が可能となる。各
々の作用および成分限定理由を以下に説明する。
Ni : 25%以下
Nii黒鉛化と基地の強化に有効に作用するが、2.5
%を超えると、経済性の面で不利となるばかりでなく、
焼入れ組織(ベーナイト、マルテンサイト)、未変態組
織を発生し易くなり、かえって脆くなる場合があるため
である。尚、好ましくは0.5%以上の含有が効果的で
ある。
%を超えると、経済性の面で不利となるばかりでなく、
焼入れ組織(ベーナイト、マルテンサイト)、未変態組
織を発生し易くなり、かえって脆くなる場合があるため
である。尚、好ましくは0.5%以上の含有が効果的で
ある。
Cr : 0.8%以下
Crは基地の強化作用と共に、セメンタイト杉、IO
の安定化に作用する。すなわち、Cr (18%を超え
ると、C、Siの調整によってもセメンタイトが晶出し
て脆くなり、外層材質の目的に合致1.なくなるためで
ある。尚、好壕1. (#、t01飴以上の含有が効果
的である。
ると、C、Siの調整によってもセメンタイトが晶出し
て脆くなり、外層材質の目的に合致1.なくなるためで
ある。尚、好壕1. (#、t01飴以上の含有が効果
的である。
Mo : 0.6%以下
MOは基地の強化に有効であるが、余りその含有量を増
加しても効果が飽和17経論的て々く、また材質を硬く
、脆くする作用も現われるため0,6%以下とする。尚
、り′11+、、<は0,1%以−ト、の含有が効果的
である。
加しても効果が飽和17経論的て々く、また材質を硬く
、脆くする作用も現われるため0,6%以下とする。尚
、り′11+、、<は0,1%以−ト、の含有が効果的
である。
Sn : []。3%以゛1・
、L記外層材質はその鋳造条件によっては、基地中にフ
ェライトが過多となって、耐力、疲労強度の低下を招米
することがある。その場合、パーライト安定作用のある
Snをその効果が飽和する0、3 重曹%の範囲内で添
加するのが有効である。尚、好ましくけ0.03%以上
の含有が効果的である。
ェライトが過多となって、耐力、疲労強度の低下を招米
することがある。その場合、パーライト安定作用のある
Snをその効果が飽和する0、3 重曹%の範囲内で添
加するのが有効である。尚、好ましくけ0.03%以上
の含有が効果的である。
希土類元素二〇、1%以下
希土類元素をM7と併用添加すれば、黒鉛形状かより改
善され、強度が向トする。その添加量はその効果が飽和
する〔1.1重ftcg−を、上限とする。
善され、強度が向トする。その添加量はその効果が飽和
する〔1.1重ftcg−を、上限とする。
尚、好−f1〜くけ0,02%以上の含有が効果的であ
る。
る。
Ti : 0,1%以下
上記外層材INけ筐た、鋳造条件によっては、黒鉛が球
状化する場合がある。この場6、球状化阻害元素である
T1を詰加することによって、所望の芋虫状黒鉛を確宍
に得ることができる。
状化する場合がある。この場6、球状化阻害元素である
T1を詰加することによって、所望の芋虫状黒鉛を確宍
に得ることができる。
ただT7、T’含有■、が多過ぎると、上記作用が強く
なり過ぎて片状黒鉛を生成するため、その添加量はOI
Mii%を上限とする。尚、好゛ま【7<tま0.02
%以−Lの含有が効果的である。
なり過ぎて片状黒鉛を生成するため、その添加量はOI
Mii%を上限とする。尚、好゛ま【7<tま0.02
%以−Lの含有が効果的である。
Cu : 4.0チ以下
CuはSiと同様にフェライトの析出を抑え、パーライ
トを安定化する作用がある。筐た耐腐食性を改善する。
トを安定化する作用がある。筐た耐腐食性を改善する。
シリンダーライナーの外面gJJは一般に水冷されてお
り、外面からの腐食もライナー破損の原因(腐食疲労)
となる。
り、外面からの腐食もライナー破損の原因(腐食疲労)
となる。
そのため、Cuを含有させると、より、耐事故性が向上
するが4.0%を越えても効果は飽和するため、4.0
%を上限とする。尚、好ましくは0.1%以上の含有が
効果的である。
するが4.0%を越えても効果は飽和するため、4.0
%を上限とする。尚、好ましくは0.1%以上の含有が
効果的である。
Ag、 Ca、Ba、Sr;1mまたVi、2m以上の
合計が0.2%以下 組織の微細化、黒鉛化を目的上して、接種が行われてい
ることが知られている。本発明ライナーにおいても接種
を行うことにより1質改倍が計られることは後述のJm
vである。
合計が0.2%以下 組織の微細化、黒鉛化を目的上して、接種が行われてい
ることが知られている。本発明ライナーにおいても接種
を行うことにより1質改倍が計られることは後述のJm
vである。
接種効果は、時間とともにフエイテイングを起すため、
厚内鋳物のような凝固まで長時間を要するものでは、通
常のFeSiでは接種効果があまり期待できない。その
場合、これらの元素を1種も【7<tよ2種以上含有さ
せると接種の持続性が改善される。この目的のためには
、1種もしくは2種以上の合計りが0.2%以下で良く
、それ以上の含有では効果は比例的に回11yないため
、コスト面で不利となる。尚、好−ましくけ0.02%
以上の含有が効果的である。
厚内鋳物のような凝固まで長時間を要するものでは、通
常のFeSiでは接種効果があまり期待できない。その
場合、これらの元素を1種も【7<tよ2種以上含有さ
せると接種の持続性が改善される。この目的のためには
、1種もしくは2種以上の合計りが0.2%以下で良く
、それ以上の含有では効果は比例的に回11yないため
、コスト面で不利となる。尚、好−ましくけ0.02%
以上の含有が効果的である。
A’13
(11)外層材質の接種
一般に、接種は鋳造組織の微細化、黒鉛化の助長のため
に有効である。そして上記材質についても接種技術を応
用すれば、より微細かつ均一に黒鉛の分布した材質が得
られる。このさい接種量はSi分として0,05〜1.
0%が適当である。
に有効である。そして上記材質についても接種技術を応
用すれば、より微細かつ均一に黒鉛の分布した材質が得
られる。このさい接種量はSi分として0,05〜1.
0%が適当である。
すなわち0.05%未満では接種効果が期待できず、一
方1.0%を超えても相応の効果が得られないためであ
る。接種剤としては一般にFeSiが好適であるが、よ
り接種効果を高めるものとして、casiまた、Ca、
Ai Ba、 Srを1種もしくFi2種以上含むF
eSi があり、この使用により、より組織の微細均一
な材質が得られる。なお接種後におけるS1含有量は前
記限定成分範囲に關整される。
方1.0%を超えても相応の効果が得られないためであ
る。接種剤としては一般にFeSiが好適であるが、よ
り接種効果を高めるものとして、casiまた、Ca、
Ai Ba、 Srを1種もしくFi2種以上含むF
eSi があり、この使用により、より組織の微細均一
な材質が得られる。なお接種後におけるS1含有量は前
記限定成分範囲に關整される。
(ml 外層材質の顕微鏡組織
上記球状黒鉛鋳鉄材質の顕微鏡組織は、主として芋虫状
黒鉛とパーライト基地とからなる。
黒鉛とパーライト基地とからなる。
組織中に少量のセメンタイトを晶出する場合もあるが、
セメンタイトは脆いため、本発明の1石14 的からは極力低く抑える必要がある。基地は耐力、疲労
強度の面からパーライトが望゛ましく、フェライトはで
きるだけ少ない方がよい。なおベーナイトやマルテンサ
イトが一部析出しても、多少脆くなるがむしろ強度上昇
のメリットを得る場合がある。【7かし乍ら、ベーナイ
ト、マルテンサイトを析出させるためには、高台金化又
は特殊な熱処理を施す手段をとらねばならず、コスト面
で不利を伴う。また、ベーナイトやマルテンサイトの髄
が多くなり過ぎると、脆くなり過ぎでやr/′i9問題
となる。
セメンタイトは脆いため、本発明の1石14 的からは極力低く抑える必要がある。基地は耐力、疲労
強度の面からパーライトが望゛ましく、フェライトはで
きるだけ少ない方がよい。なおベーナイトやマルテンサ
イトが一部析出しても、多少脆くなるがむしろ強度上昇
のメリットを得る場合がある。【7かし乍ら、ベーナイ
ト、マルテンサイトを析出させるためには、高台金化又
は特殊な熱処理を施す手段をとらねばならず、コスト面
で不利を伴う。また、ベーナイトやマルテンサイトの髄
が多くなり過ぎると、脆くなり過ぎでやr/′i9問題
となる。
次に本発明の複合シリンダーライナーの内層を形成する
特殊鋳鉄材質について説明する。
特殊鋳鉄材質について説明する。
本発明では耐摩耗性、耐暁付性に優れるライナー内層材
として、次のような成分組成のものを使用することを特
徴とする。すなわち、内層は重量%で、C2,5〜4.
0%、Si 0.8〜2.5%、Mn O,3〜1.5
%、P 0.05〜1.5% So、3%以下と、 N
12.5% 以下、Cr 1,5%以下、λio 0.
8%l>u下、 5nO05%以)、Cu 4.0%以
下、B 、 Ti、 V、 Nb、 ZrのA15 1種又#′i′2種以上の合計 1.0%以下、AJ、
Ca。
として、次のような成分組成のものを使用することを特
徴とする。すなわち、内層は重量%で、C2,5〜4.
0%、Si 0.8〜2.5%、Mn O,3〜1.5
%、P 0.05〜1.5% So、3%以下と、 N
12.5% 以下、Cr 1,5%以下、λio 0.
8%l>u下、 5nO05%以)、Cu 4.0%以
下、B 、 Ti、 V、 Nb、 ZrのA15 1種又#′i′2種以上の合計 1.0%以下、AJ、
Ca。
Ba、Sr、希土類元素の1種又は2種以上の合計0.
2% 以下; のうち1種又は2種以上を含み、残部F
eおよび通常の不純物からなる鋳鉄材質である。
2% 以下; のうち1種又は2種以上を含み、残部F
eおよび通常の不純物からなる鋳鉄材質である。
そこで、上記特定材質の化学成分、顕微鏡組織等につい
て、下記に詳魅する。
て、下記に詳魅する。
印 化学成分
C: 2.5〜4.0%
内層材質は耐焼付性、耐摩耗性を必要とし、そのために
は、よく延びた黒鉛と炭化物(Fe、C。
は、よく延びた黒鉛と炭化物(Fe、C。
Cr複炭化物、■炭化物等)が必要である。2,5%未
満では、黒鉛量、炭化物量のいずれも不足し、耐焼付性
、耐摩耗性が劣化する。一方4.0%を越えると、黒鉛
、炭化物いずれも多くなり過ぎて脆くなる。
満では、黒鉛量、炭化物量のいずれも不足し、耐焼付性
、耐摩耗性が劣化する。一方4.0%を越えると、黒鉛
、炭化物いずれも多くなり過ぎて脆くなる。
si : o、a〜25%
Slは黒鉛化能を有し、黒鉛量と炭化物量の比率を決定
する重要な元素である。0.8%未満では黒鉛量が不足
1〜、耐焼付性が劣化する。2.5%を越えると炭化物
が少くなり耐J!J!!耗叶が劣化する。
する重要な元素である。0.8%未満では黒鉛量が不足
1〜、耐焼付性が劣化する。2.5%を越えると炭化物
が少くなり耐J!J!!耗叶が劣化する。
λIn : 0,3〜1.5襞
MnはSの害を除くとともに基地の強化に有効である。
この目的のためには0.3%以上必要である。一方1.
5%を越えると硬くなり過ぎて脆くなる。
5%を越えると硬くなり過ぎて脆くなる。
P:0.05〜1.5%
Pに一般に材質の機械的性質を劣化させる元素として知
られているが、ライナー内層材質tこおいては、Pを含
有させることによって、P共晶物を生成し、P共晶物が
耐焼付比、耐摩耗性向上に大きな効果を発揮する点で有
効な元素である。耐焼付性、耐摩耗性向上のためには、
0.05%未満ではその効果が期待できず、また1、5
嘱を越えると機械的性質か劣化【−1欠は落ち摩耗を発
生し易くなる。
られているが、ライナー内層材質tこおいては、Pを含
有させることによって、P共晶物を生成し、P共晶物が
耐焼付比、耐摩耗性向上に大きな効果を発揮する点で有
効な元素である。耐焼付性、耐摩耗性向上のためには、
0.05%未満ではその効果が期待できず、また1、5
嘱を越えると機械的性質か劣化【−1欠は落ち摩耗を発
生し易くなる。
S:0.3%以下
Sは材質の機械的性質を劣化さぜZl、いわゆる不純元
素であるが、本発明内層材質として間層17 題のない範囲として0.3%以下とする。なお外局の町
の影響を除外するためにはSが最も有効である。ただし
、その場合でも0.3%を越える必要はない□ Ni、Cr2Mo、5n Ni、 Cr、 Mo、 Sn は基地を強化し、強靭
性同上硬度アップに有効であり、 Ni: 2.5%以
下、Cr:1.5%以下、λto:o、a%以下、Sn
: 015%以下の1種もしくは2種以上の含有によ
り1本発明ライナーのより耐摩耗性向−ヒが可能となる
。
素であるが、本発明内層材質として間層17 題のない範囲として0.3%以下とする。なお外局の町
の影響を除外するためにはSが最も有効である。ただし
、その場合でも0.3%を越える必要はない□ Ni、Cr2Mo、5n Ni、 Cr、 Mo、 Sn は基地を強化し、強靭
性同上硬度アップに有効であり、 Ni: 2.5%以
下、Cr:1.5%以下、λto:o、a%以下、Sn
: 015%以下の1種もしくは2種以上の含有によ
り1本発明ライナーのより耐摩耗性向−ヒが可能となる
。
これら元素各々の作用及び成分限定理由を以下に述べる
。
。
Ni : 2.5%以下
N1は基地の強化に有効に作用するが2.5%を越える
と、経済性の面で不利となるばか9′1:なく、舗入れ
組織(ベーナイト、マルテンサイト)、未変息組織を発
生し易くなり、かえって脆くなる。また、焼付を発生し
易くなる。尚、好葦しくけ0.5%以上の含有が効果的
である。
と、経済性の面で不利となるばか9′1:なく、舗入れ
組織(ベーナイト、マルテンサイト)、未変息組織を発
生し易くなり、かえって脆くなる。また、焼付を発生し
易くなる。尚、好葦しくけ0.5%以上の含有が効果的
である。
蕨18
Cr:1.5 % 以 −ト
N1と同じく基地の強化に有効であるが、一方決化物生
成傾向が強い。そのため1,5%を越えると、黒鉛量が
低下し、耐焼付性、強靭性が劣化する。尚、好ブしく
Vf、 0.1%以上の含有が効果的である。
成傾向が強い。そのため1,5%を越えると、黒鉛量が
低下し、耐焼付性、強靭性が劣化する。尚、好ブしく
Vf、 0.1%以上の含有が効果的である。
MO: 0.8%以)
N1と同じく基地の強化[有効であるが、0.8チを越
えると、経済面、および焼入れ組織生成の面で問題と斤
る。尚、好ましくれ[0,1%以上の含有が効果的であ
る。
えると、経済面、および焼入れ組織生成の面で問題と斤
る。尚、好ましくれ[0,1%以上の含有が効果的であ
る。
Sn:0.5%以下
Snはフェライトを抑オ、パーライトを安定させる作用
がある。しかしながらその作用は本材質の場合[1,5
%を超λても飽和するため0.5%以下とする。尚、好
1しくけ〔〕03%Jl−ヒの含有が効果的である。
がある。しかしながらその作用は本材質の場合[1,5
%を超λても飽和するため0.5%以下とする。尚、好
1しくけ〔〕03%Jl−ヒの含有が効果的である。
Cu:4.0%以下
CuはSnと同様、7エライトを抑λパーライトを安定
させる作用があるが、その他Vこ耐腐食匪畜19 向上の効果が大きい。ライナー内面の摩耗には腐食ル;
耗も合1れるだめ、耐摩耗性向」二のためには、Cuを
含有さ、ぼる方が好結果が得られる。
させる作用があるが、その他Vこ耐腐食匪畜19 向上の効果が大きい。ライナー内面の摩耗には腐食ル;
耗も合1れるだめ、耐摩耗性向」二のためには、Cuを
含有さ、ぼる方が好結果が得られる。
その場合、i:l II食P]:、向上作用の飽和する
4、0%を上限とする。尚、好−1L<け〔341%以
上の含有が効果的である。
4、0%を上限とする。尚、好−1L<け〔341%以
上の含有が効果的である。
B、Ti、V、Nb、Zr : 1m−f*H2種J〉
l上針1.0%以下 耐摩耗性全回上させるために、P共晶物、セメンタイト
(鉄炭化物)を生成させること(でよって、その目的は
ほぼ達せられるが、より耐摩耗四を同上させるためには
、高硬度の炭化物全生成さセることが有効である。この
目的のためにuB、 ”l’i 、 V、 Nb、 Z
rが適切であり、いずれも、セメンタイトよりも高硬度
の炭化物を生成さぜる。しかしながら、これらはいずれ
も強力な脱酸剤であるため、多量に含有させると、M湯
の流動性を減じ、鋳造欠陥を発生し易くなる。
l上針1.0%以下 耐摩耗性全回上させるために、P共晶物、セメンタイト
(鉄炭化物)を生成させること(でよって、その目的は
ほぼ達せられるが、より耐摩耗四を同上させるためには
、高硬度の炭化物全生成さセることが有効である。この
目的のためにuB、 ”l’i 、 V、 Nb、 Z
rが適切であり、いずれも、セメンタイトよりも高硬度
の炭化物を生成さぜる。しかしながら、これらはいずれ
も強力な脱酸剤であるため、多量に含有させると、M湯
の流動性を減じ、鋳造欠陥を発生し易くなる。
そのため、1.0%以下とする。尚、好ブしくけ0.0
2%以上の含有が効果的である。
2%以上の含有が効果的である。
Aj、Ca、 Ba、Sr+希土類元素; 1種または
2種以上計0.2%以下 組織の微細化、黒鉛化を目的として、接種が行われてい
ることが知られている。本発明ライナーにおいても接種
を行うことにより材質改善が計られることは後述の通り
である。
2種以上計0.2%以下 組織の微細化、黒鉛化を目的として、接種が行われてい
ることが知られている。本発明ライナーにおいても接種
を行うことにより材質改善が計られることは後述の通り
である。
接種効果は、時間ど、ともにフェイティングを起すため
、厚内鋳物のような凝固まで長時間を要するものでは、
通常のFeS iでは接種効果かあ!、り期待できない
。その場合、これらの元素を1種もしくは2種以上含有
させると接種の持続性が改善される。この目的のために
は、1種もしくは2種以上の合計蓋が0.2%以下で良
く、それ以上の含有では効果は比例的に向上しないため
、コスト面で不利となる。尚、好壕しくVio、02%
以上の含有が効果的である。
、厚内鋳物のような凝固まで長時間を要するものでは、
通常のFeS iでは接種効果かあ!、り期待できない
。その場合、これらの元素を1種もしくは2種以上含有
させると接種の持続性が改善される。この目的のために
は、1種もしくは2種以上の合計蓋が0.2%以下で良
く、それ以上の含有では効果は比例的に向上しないため
、コスト面で不利となる。尚、好壕しくVio、02%
以上の含有が効果的である。
(11)内層材質の接種
一般に、接種は鋳造組織の微細化、黒鉛化の助長のため
に有効である。そして上記材質につ畜21 いても接種技術を応用すれば、より微細かつ均一に黒鉛
の分布した材質が得られる。このさい接種量は81分と
して0.05〜1.0%が適当である。
に有効である。そして上記材質につ畜21 いても接種技術を応用すれば、より微細かつ均一に黒鉛
の分布した材質が得られる。このさい接種量は81分と
して0.05〜1.0%が適当である。
すなわち0.05%未満では接種効果が期待できず、一
方1.0%を超えても相応の効果か得られないためであ
る。接種剤としては一般にFeSi が好適であるが、
より接種効果を高めるものとして、(a5iまた、Ca
、A1Ba、Sr、希土類元素全1種もしくは2種以上
含むFeSiがあり、この使用により、より組織の微細
均一な材質が得られる。なお接種後におけるS1含有量
は前記限定成分範囲に調整される。
方1.0%を超えても相応の効果か得られないためであ
る。接種剤としては一般にFeSi が好適であるが、
より接種効果を高めるものとして、(a5iまた、Ca
、A1Ba、Sr、希土類元素全1種もしくは2種以上
含むFeSiがあり、この使用により、より組織の微細
均一な材質が得られる。なお接種後におけるS1含有量
は前記限定成分範囲に調整される。
(IN+ 内層材質の顕微鏡組織
片状黒鉛、炭化物、P共晶、基地とからなる。
基地は、パーライトが望ましく、7エライトは耐摩耗性
が低下するため、できるだけ少くする方が良い。fだ、
基地中にベーナイト、マルテンサイトが析出すれば、高
硬度となり、耐摩耗性は向上するが、焼付を発生し易く
なるため、できるだけ少くする方が望ましい。
が低下するため、できるだけ少くする方が良い。fだ、
基地中にベーナイト、マルテンサイトが析出すれば、高
硬度となり、耐摩耗性は向上するが、焼付を発生し易く
なるため、できるだけ少くする方が望ましい。
、[22
以上の通り、本発明は特定の化学組成を有する外層材と
内層材よりなるものであるか、更に次に説明する熱処理
が施される。
内層材よりなるものであるか、更に次に説明する熱処理
が施される。
すなわち、遠心力鋳造された複合シリンダーライナーは
、組織安定化、重数りを目的とした、オーステナイト域
以下の温度での焼鈍が施される。
、組織安定化、重数りを目的とした、オーステナイト域
以下の温度での焼鈍が施される。
通常この目的のための温度は400〜650℃である。
この重数り焼鈍に比較して、コスト的な面では不利とな
るが、■材質の強靭性向上、■基地組織の高硬度化、■
基地組織の均一化の面で、オーステナイト域温度での熱
処理を施せば、材質の改善が可能となる。強靭性を目的
とするか、高7iiL!度化を目的とするかによって温
度域は変化するが、一般に800〜1000℃が適切で
ある。この温度域に保持した後、特に高硬度化を目的と
する場合には、特に冷却速度を大肯くする必要がある(
内径740ダの大形シリンダーライナーでも、部分的に
は、2000℃/Hr位1では可能)。かくしてオース
テナイト域温度で熱処理した後には、通常400〜65
0℃の重数り焼鈍が追加さnる。
るが、■材質の強靭性向上、■基地組織の高硬度化、■
基地組織の均一化の面で、オーステナイト域温度での熱
処理を施せば、材質の改善が可能となる。強靭性を目的
とするか、高7iiL!度化を目的とするかによって温
度域は変化するが、一般に800〜1000℃が適切で
ある。この温度域に保持した後、特に高硬度化を目的と
する場合には、特に冷却速度を大肯くする必要がある(
内径740ダの大形シリンダーライナーでも、部分的に
は、2000℃/Hr位1では可能)。かくしてオース
テナイト域温度で熱処理した後には、通常400〜65
0℃の重数り焼鈍が追加さnる。
畜23
次に本発明の実施例を掲けて説明する
〈実施例〉
次のような鋳造条件で、嘉1表i1.畜2゜、佐3の複
合シリンダーライナーを製造した。
合シリンダーライナーを製造した。
0鋳造金型内径= 640ダ
0鋳 造 方法: 横型遠心力鋳造
o G Ii ’ 640iZ’T GJh、 120
Go19込即さ: 外層801x11 内層 50關 0化学組成: 第1表に示す C重量%、残部Feおよび不純物) 0硬度分布(HBI: 蜂2表に示す 0機械的性質: 第2表に示す なお、在米の単層シリンダーライナー の一般的な機械的性質は、引張強さ18〜25即/πJ
、伸び0.2〜0.8%の範囲にある。
Go19込即さ: 外層801x11 内層 50關 0化学組成: 第1表に示す C重量%、残部Feおよび不純物) 0硬度分布(HBI: 蜂2表に示す 0機械的性質: 第2表に示す なお、在米の単層シリンダーライナー の一般的な機械的性質は、引張強さ18〜25即/πJ
、伸び0.2〜0.8%の範囲にある。
0顕微鏡組織
A1 と澱2のシリンダーライナーの径が560521
’(外層材質)と460ダ(内層材質)部における顕微
鏡組織について、A61を@6図1.IT (外層)及
び好4図LITr内層)に、A2を嘉5図1.n (外
層)及び枢6図T、II (内層)に示す。但し、「は
倍率50、■は倍率400 である。
’(外層材質)と460ダ(内層材質)部における顕微
鏡組織について、A61を@6図1.IT (外層)及
び好4図LITr内層)に、A2を嘉5図1.n (外
層)及び枢6図T、II (内層)に示す。但し、「は
倍率50、■は倍率400 である。
0 製 品:本鋳造品紫切削して外径600ダ、内径4
40〆のシ11ンダーツ、イナー分得た。
40〆のシ11ンダーツ、イナー分得た。
次 葉
畜25
畜26
内層、 m、11.60
外層; ダ560
以上のように、本発明の複合シリンダーライナーは、破
壊の起点となり待に強靭性に優れることが要求されるラ
イナー外層tよ既述の特定の化学組成からなる提球状黒
鉛鋳鉄材質で形成し、一方ライナー内層り七の使用特性
に適合する耐暁付注、耐摩耗性に、優れた特電化学組成
特殊鋳鉄材質で形成し、かつ両者を溶着接合し?なるも
のであるηλら、ライナー内面における本床の使用特性
を損うことなく、その高強度化ケifすることができる
。
壊の起点となり待に強靭性に優れることが要求されるラ
イナー外層tよ既述の特定の化学組成からなる提球状黒
鉛鋳鉄材質で形成し、一方ライナー内層り七の使用特性
に適合する耐暁付注、耐摩耗性に、優れた特電化学組成
特殊鋳鉄材質で形成し、かつ両者を溶着接合し?なるも
のであるηλら、ライナー内面における本床の使用特性
を損うことなく、その高強度化ケifすることができる
。
ところで、外層の高強度化の目的だけならば、畜27
更に強度の高い球状黒鉛鋳鉄材質でライナー外層を形成
することもできるが、これに比較すると本発明の複合シ
リンダーライナーでは、強度面ではやや劣る反面、内層
の特殊鋳鉄c片状黒鉛を有する)により近似した組織を
有するものとなるため、使用時の熱伝導性、熱膨張、発
生応力等の点で従来の単層ライナーの特性に近づく利点
がある。
することもできるが、これに比較すると本発明の複合シ
リンダーライナーでは、強度面ではやや劣る反面、内層
の特殊鋳鉄c片状黒鉛を有する)により近似した組織を
有するものとなるため、使用時の熱伝導性、熱膨張、発
生応力等の点で従来の単層ライナーの特性に近づく利点
がある。
なお本発明に係る複合シリンダーライナーは、遠心力鋳
造法を利用することによって、所期の特性を備えたもの
が容易に製造でき、各層間の溶着状況にも問題を生じな
い。
造法を利用することによって、所期の特性を備えたもの
が容易に製造でき、各層間の溶着状況にも問題を生じな
い。
第1図は本発明に係る複合シリンダーライナーの構造例
を現わす横断面図、第2図は実施例の硬度分布グラフで
、横軸に内面からの距Mを、縦軸に硬度を示したもので
ある。第3図1.U乃至第6図1.■は本発明の複合シ
リンダーライナーの実施例における顕微鏡写真であって
、第6図I。 ■と第5図1.IIは外層組織を、第4図1.IIと@
6図1.IIは内層組織を各々示す。 特開口U60−36754 (8) rat・・・外層、(1))・・・内層。 特許出願人 久保田鉄工株式会社 第5図ば) 第6 図II) 第5図(I) ′4S61・1(1; 手続補正書(方式) 1 事件の表示 昭和58年 特許 願第145495号2・発 明 の
名称 複ぜシリンダーライナー 3、補正をする者 事(牛との関係 ’MF出a人 /#/ テラコク (105) 久保田鉄工株式会社 4、代理人 8577
を現わす横断面図、第2図は実施例の硬度分布グラフで
、横軸に内面からの距Mを、縦軸に硬度を示したもので
ある。第3図1.U乃至第6図1.■は本発明の複合シ
リンダーライナーの実施例における顕微鏡写真であって
、第6図I。 ■と第5図1.IIは外層組織を、第4図1.IIと@
6図1.IIは内層組織を各々示す。 特開口U60−36754 (8) rat・・・外層、(1))・・・内層。 特許出願人 久保田鉄工株式会社 第5図ば) 第6 図II) 第5図(I) ′4S61・1(1; 手続補正書(方式) 1 事件の表示 昭和58年 特許 願第145495号2・発 明 の
名称 複ぜシリンダーライナー 3、補正をする者 事(牛との関係 ’MF出a人 /#/ テラコク (105) 久保田鉄工株式会社 4、代理人 8577
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 l N旧%で、 C:2.6〜4.0% st:1.Q〜3,0% λIn : 0.2−1.0% P:0.3%以下 S:0.06%以下 Mg :0.01〜0.05% と、 Ni:2.5%以下 Cr:0.8%以下 MO:0.6%以下 Sn:0.3チ以下 Ti:0,1%以下 希土類元素=0.1%以下 石2 台・計 0.2%以下 のうち1種又は2種以上を含み、残部Feおよび通常の
不純物がらなジ、芋虫状黒鉛とパーライト基地を生体と
する擬球状黒鉛卦畝材質の外層と、 重量%で、 C:2.5〜4.0% St : 0.8〜2.5% 八In へ: 0.3〜1.5% P : 0.05〜1゜5% S:0.5%以下 と、 Nj: 2.5%以F Cr : 1゜5%以下 Mo : (18%以下 Sn : 0.5%以下 Cu : 4.0%以下 B、Ti、V、 Nb、 Zr の1種又は2櫨以」二
の合計:1.0%以下 A1. (:a、13a、 Sr、布上’M j’i
NのIN1又畜3 は2種以上の合計:0.2%以−ト のうち1種又は2種以上を含み、残部Feおよび通常の
不純物からなる内層、 七を溶着接合ぜl−めてなることを特徴とする複合シリ
ンダーライナー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14549583A JPS6036754A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 複合シリンダ−ライナ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14549583A JPS6036754A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 複合シリンダ−ライナ− |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6036754A true JPS6036754A (ja) | 1985-02-25 |
Family
ID=15386579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14549583A Pending JPS6036754A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 複合シリンダ−ライナ− |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6036754A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003045625A3 (en) * | 2001-11-27 | 2003-10-23 | Tupy Fundicoes Ltda | Vermicular cast iron of high machinability |
RU2475556C1 (ru) * | 2011-12-29 | 2013-02-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
JP2015504482A (ja) * | 2011-11-14 | 2015-02-12 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 球状黒鉛鋳鉄及びそれを用いたベーンの製造方法 |
CN110117750A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-13 | 徐州天太机械制造有限公司 | 一种耐磨铸铁涂层及其制备方法 |
CN110923564A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-27 | 赵明 | 一种耐磨气缸套及其制造方法 |
CN110923563A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-27 | 赵明 | 一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺 |
CN110983172A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 绩溪县徽洋车桥有限责任公司 | 一种汽车车桥上桥壳的生产制造方法 |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP14549583A patent/JPS6036754A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003045625A3 (en) * | 2001-11-27 | 2003-10-23 | Tupy Fundicoes Ltda | Vermicular cast iron of high machinability |
JP2015504482A (ja) * | 2011-11-14 | 2015-02-12 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 球状黒鉛鋳鉄及びそれを用いたベーンの製造方法 |
US9169526B2 (en) | 2011-11-14 | 2015-10-27 | Lg Electronics Inc. | Nodular graphite cast iron |
US9644245B2 (en) | 2011-11-14 | 2017-05-09 | Lg Electronics Inc. | Method for fabricating vane using a nodular graphite cast iron |
RU2475556C1 (ru) * | 2011-12-29 | 2013-02-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
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CN110923563A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-27 | 赵明 | 一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺 |
CN110923563B (zh) * | 2019-12-17 | 2021-06-25 | 扬州神驰新材料科技有限公司 | 一种柴油机用耐磨气缸套及其制备工艺 |
CN110983172A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-10 | 绩溪县徽洋车桥有限责任公司 | 一种汽车车桥上桥壳的生产制造方法 |
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