JPS6036757A

JPS6036757A - 複合シリンダ−ライナ−

Info

Publication number: JPS6036757A
Application number: JP14549883A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakamura; 史郎中村; Yoshito Seto; 瀬戸　良登
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1983-08-08
Filing date: 1983-08-08
Publication date: 1985-02-25

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】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型黒鉛を有しＯｒ、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が専ら用いら
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
、低燃費化の要求に伴い、上記従来材質では強度的に不
足を来たしており、強度面での向上が切望されている。

強度の向上の目的のためには、ライナー材質によシ高強
度のものを選ぶことも考えられるが、シ５リンダ−ライナ一本来の必要特性である耐摩耗性、耐焼
付性を損うおそれがあ夛、実際上限界がある。

またライナー肉厚を厚肉化することも有効であるが、こ
の場合には軽量化という目的には逆行する。

そこで、外層を強靭性に優れる材質で形成し、内金、（
１）溶着部にセメンタイト過多等を起こし、強度面、熱
伝導面での問題が発生し、また（１）内層材質中に外層
材質が混合、拡散することによシ、内層材質が変化する
、という問題があ〕、この問題を解消することが望まれ
ている。

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、（１）耐摩耗性、耐焼付性を必要とする部分は、ピスト
ンリングとの接触部、即ちライナー内表面のみである。

（１）シリンダーライナーの破損は、その外表面を起点
とする。

ことが知られる。

６本発明はかかる点に着目して、シリンダーライナーに従
来洲をみない複合化技術を適用し、叙上の目的を達成せ
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は、その内
層（内表面近傍）は耐摩耗性、耐焼付性に優れる特定化
学組成の特殊鋳鉄材質で形成する一方、外層（外表面近
傍）は強靭性に優れる特定の擬球状黒鉛鋳鉄材質で形成
し、かつ前記内層と外層との間の中間層は、各層間溶着
部の改善及び内層材質の健全化のための特定化学組成の
特殊鋳鉄材質で形成して、外層と中間層、中間層と内層
とが各々冶金的に溶着一体化し、全体として必要な耐摩
耗性、耐焼付性の使用特性を損わず所期目的とする強度
の向上、層間溶着部の改善及び内層材質の健全化を計る
ことに成功したものである。

以下本発明について詳述する。

本発明の複合シリンダーライナーは、第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黒鉛鋳鉄材質（芋虫状黒
鉛を有しＯｖ鋳鉄とも呼ば扁　７れている）からなり、一方その内層すは耐焼付性、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、更
に中間層Ｃは各層間溶着部の改善及び内層材質の健全化
のための特定化学組成の特殊鋳鉄材で形成して、外層と
中間層、中間層と内層とが各々冶金的に溶着一体化され
て構成されている。

このような多層構造を有する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、適宜タイきングで中
間層材質を鋳込み、更に適宜に内層材質を鋳込み、各省
を溶着一体化する。

なお遠心力鋳造法には、横型、傾斜型、竪型のいずれも
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を形成する
蒙昧状黒鉛鋳鉄材質について説明する。

本発明では強靭性に優れるライナー外層材として、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、外層は重量％で０２．６〜４、ＯＬ　Ｂｉｔ、
ｏ〜ａ、ｏ＊、Ｍｎ０．２〜１．０％、Ｐｏ、８％以下
。

８０．０６優以下、Ｍｇ０．０１〜０．０５チと；Ｎ１
２．６チ以下、Ｏｒｏ、８％以下、ＭＯｏ、６％以下、
　Ｂｎｏ、８％以下。

ＴｉＯ，１％以下、希土類元素０，１チ以下、Ｏｕ４．
０％以下、Ａｌ、Ｏａ、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Ｗｅおよび通常の不純物からな如、芋虫状黒鉛と
パーライト基地を主体とする蒙昧状黒鉛鋳鉄材質である
。

そこで、上記特定材質の化学成分、顕微鏡組織等につい
て、下記に詳述する。

（１）化学成分０：２．６〜４．０％外層の蒙昧状黒鉛鋳鉄材質は、芋虫状黒鉛と基地からな
シ（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０２．０
％未満では、溶解温度の上昇、鋳造性の悪化を招来する
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。　８１　：　１．０〜８．０チｓｌは黒鉛化を促進する作用を有するが、１．０チ９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８．０係を超えると、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。

ＭｎＯ，２％未満では、この効果は期待できず、一方１
．０チを超えるとかえって脆くなる。

Ｐ：０．８チ以下Ｐは溶湯の流動性を高めるが、材質中にリン共品物を生
成し材質を脆くする。この作用はＰ含有量の増加につれ
て大きくなるが、実害のない範囲として０．８チを上限
とする。なおＰ含有量は低い程強靭性の面で有利である
が、実際面ではＰｏ、０１−以下にすることはコスト上
困難である。

Ｓ：０．０６チ以下ＳはＰと同様に、一般に不純物元素として理解されてお
υ、機械的性質を劣化させるため０．０６％以下とする
。

ｌ０Ｍｇ　：０．０１〜０．０５係Ｍｇは芋虫状黒鉛を形成させるために含有するが、０．
０１係未満では黒鉛形状が片状となシ、強度面で劣る。

しかし、０．０５　％を超えて含まれる必要はな、釦参
千５本擬球状黒鉛鋳鉄材質の場合では、Ｍｇの上限を０．０５％とする。

Ｎｉ、　Ｏｒ、　Ｍｏ、　ａｎＭｌ、　Ｏｒ、　Ｍｏ、　ａｎは強靭性の向上に有効で
あシ、Ｎｉ２．５％以下、ＯｒＱ、８％以下、Ｍｏ０．
６％以下。

８ｎ０．８％以下の１種もしくは２種以上の含有によシ
、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　：　２．５チ以下Ｎ１は黒鉛化と基地の強化に有効に作用するが、２．５
チを超えると、経済性の面で不利となるばかシでなく、
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Ａｌｌましくは０．５係以上の含有が効果的である。

Ｏｒ　：　０．８チ以下Ｏｒは基地の強化作用と共に、セメンタイトの安定化に
作用する。すなわち、Ｏｒｏ、８％を超エルと、Ｏ，Ｓ
ｉの調整によってもセメンタイトが晶出して脆くなシ、
外層材質の目的に合致しなくなるためである。尚、好ま
しくは０．１係以上の含有が効果的である。

Ｍｏ　：　０．６チ以下ＭＯは基地の強化に有効であるが、余シその含有量を増
加しても効果が飽和し経済的でなく、また材質を硬く、
脆くする作用も現われるため、０．６チ以下とする。尚
、好ましくは０．１％以上の含有が効果的である。

Ｓｎ　：　Ｏ，ｊｌ　％以下上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来す
ることがある。その場合、パーライト安定作用のあるＳ
ｎをその効果が飽和する０、８重量％の範囲内で添加す
るのが有効であ特開昭ＧＯ−３６７５７（４）る。尚、好ましくは０．０８％以上の含有が効果的であ
る。

希土類元素＝０．１チ以下希土類元素をＭｇと併用添加すれば、黒鉛形状がよ如改
善され、強度が向上する。その添加針はその効果が飽和
する０、１重量％を上限とする。尚、好ましくは０．０
２％以上の含有が効果的である。

Ｔｉ　：　０．１チ以下上記外層材質はまた、鋳造条件によっては、黒鉛が球状
化する場合がある。この場合、球状化阻害元素であるＴ
１を添加することによって、所望の芋虫状黒鉛を確実に
得ることができる。ただし、Ｔ１含有量が多過ぎると、
上記作用が強くなシ過ぎて片状黒鉛を生成するため、そ
の添加量は０．１重量％を上限とする。尚、好ましくは
ｏ、ｏｇ％以上の含有が効果的である。

Ｏｕ　ａ　４．０％以下Ｏｕはａｎ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。また耐腐食性を改善する。

シリンダーライナーの外面側は一般１８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。

そのため、Ｏｕを含有させると、よシ、耐事故性が向上
するが４．０俤を超えても効果は飽和するため、４．０
係を上限とする。尚、好ましくは０．１４以上の含有が
効果的である。

ＡＺ　ｒ　Ｏａ　＋　Ｂａ　＋　Ｓｒ　：　１種または
２種以上の合計が０．２チ以下組織の微細化、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、時間とともに７エイデイングを起すため、
厚肉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シ期待できない。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種以上の合計量が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１４で不利となる。尚、好ましくは０．０２％以上の含有、
が効果的である。

（１）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０．０６〜１
．０俤が適当である。すなわち０．０５％未満では接種
効果が期待できず、一方１．０チ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、よシ接
種効果を高めるものとして、０ａＳｉまた、Ｏａ、Ａ７
．Ｂａ、Ｓｒを１種もしくは２種以上含む１ｉ’ｅＳ　
ｉがあシ、この使用によ）、よシ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。

（１）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。組織中に少曾のセメ
ンタイトを晶出する場合もあるが、屋　１５セメンタイトは脆いため、本発明の目的からは極力低く
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）、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。しかし乍ら、ベーナイト、マルテンサイト
を析出させるためには、高合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量が多くなシ過ぎ
ると、脆くなシ過ぎてやはシ問題となる。

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。

本発明では耐摩耗性、耐焼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、０２．５〜４．
０％、　Ｓ　ｉ　Ｏ，８〜２．５％、　Ｍｎ　０．８〜
１．５％。

Ｐｏ、０５〜１．５％、日０．８％以下と、Ｎｉ２．５
％以下、　Ｏｒｌ、５％以下、ｎｏｏ、８％以下、　Ｅ
ｌｎｏ、５％以下、Ｏｕ４．０チ以下、　Ｂ　、　Ｔｉ
、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｚｒの１種又は２種以１１開１３８
ＧＯ−３６７５７（５）上の合計　１．０％以下、　ＡＩ、　Ｏａ、　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種板−Ｅを含み、残部Ｆｅおよび
通常の不純物からなる鋳鉄材質である。

（１）化学成分０：２．５〜４．０チ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（Ｆｅ１２．Ｏｒ複炭化物
、■炭化物等）が必要である。２．６％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％を超えると、黒鉛、炭化物いず
れも多くなシ過ぎて脆くなる。

Ｓｉ　：　０．８〜２．５チ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
し、耐焼付性が劣化する。２．５％を超えると炭化物が
少くなり耐摩耗性が劣化する。

ＡＩ７Ｍｎ　：　０．８〜１．５％Ｍｎは日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Ｏ，ａＳ以上必要である。

一方１．５チを超えると硬くなり過ぎて脆くなる。

Ｐ：０．０５〜１．５ｑｂＰ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、ライナー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、Ｐ共晶物が耐
焼付性、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
１を超えると機械的性質が劣化し、欠は落ち摩耗を発生
し易くなる。

Ｓ：Ｏ，ａチリ下Ｓは材質の機械的性質を劣化させる、いわゆる不純元素
であるが、本発明内層材質として問題のない範囲として
０．８　％以上とする。なお、外層のＭｇの影響を除外
するためには日が最も有効である。

ただし、その場合でも０．８％を超える必要はない。

１８Ｎｉ、Ｏｒ、Ｍｏ、５ｎＮｉ、　Ｏｒ、　Ｍｏ、　ｓｎは基地を強化し、強靭性
向上硬度アップに有効であり、Ｎ１；　２．５％以下、
　０ｒｉ１．５％以下、　ＭＯ；　０．８％以下、　Ｓ
ｎ　；　０．５％　以下の１種もしくは２種以上の含有
により、本発明ライナーのよシ耐摩耗性向上が可能とな
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チを超える
と、経済性の面で不利となるばが夛でなく、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
易くな勺、かえって脆くなる。また、焼付を発生し易く
なる。尚、好ましくは０，５チ以上の含有が効果的であ
る。

Ｏｒ　：　１．５チ以下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１．６チを超えると、黒鉛量が
低下し、耐焼付性、強靭性が劣化する。尚、好ましくは
０．１　％以上の含有が効果的である。

Ａ１９Ｍｏ　：　０．８係以下Ｎ１と同じく基地の強化に有効であるが、０．８チを超
えると、経済面、および焼入れ組織生成の面で問題とな
る。尚、好ましくは０．１優以上の含有が効果的である
。

ａｎ　：　０．５優り下Ｓｎはフェライトを抑え、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０．５優
を超えても飽和するため、０．５優り下とする。尚、好
ましくは０．０８％以上の含有が効果的である。

Ｏｕ　：　４−０チ以下Ｏｕ　ｉｌ、ａｎと同様、フェライトを抑えパーライト
を安定させる作用があるが、その他に耐腐食性向上の効
果が大きい。ライナー内面の摩耗には腐食摩耗も含まれ
るため、耐摩耗性向上のためには、Ｏｕを含有させる方
が好結果が得られる。その場合、耐腐食性向上作用の飽
和する４、　０　％を上限とする。

尚、好ましくは０．１優以上の含有が効果的である。

Ｂ、　Ｔｉ、　Ｖ、　Ｎ’に＋、　Ｚｒ　：　１種また
は２種以上計竹開０ａＧＯ−３６７５７（６）１．０チ以下耐摩耗性を向上させるために、Ｐ共晶物、セメンタイト
（鉄炭化物）を生成させることによって、その目的はは
＃ぽ達せられるが、よル耐摩耗性を向上させるためには
、高硬度の炭化物を生成させることが有効である。この
目的のためにはＢ、Ｔｉ。

Ｖ、Ｗｂ、Ｚｒ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せる。しかしながら、こ
れらはいずれも強方な脱酸剤であるため、多量に含有さ
せると、溶湯の流動性を減じ、鋳造欠陥を発生し易くな
る。

そのため、１，０％以下とする。尚、好ましくは０．０
２％以上の含有が効果的である。

ｋｌ、　Ｏａ、　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。

接種効果は、時間とともに７エイデイングを起屋　２１すため、厚肉鋳物のような凝固まで長時間を要するもの
では、通常のＦｅＳ２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種以上の合計量が０．２係以下で
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、好ましくは０．０２１
以上の含有が効果的である。

（１）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いても接種技術を応
用すれば、よシ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
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チ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Ｆｅ８１が好適であるが、よシ接
種効果を高めるものとして、０ａ８１また、Ｏａ。

ＡＩ　、　Ｂａ　、　Ｓｒ、希土類元素を１種もしくは
２種以２２上含むＦｅＳ２があり、この使用にょシ、よシ組織の倣
細均−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。

（１）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、フェライトは耐摩耗性
が低下するため、できるだけ少くする方が良い。また、
基地中にベーナイト、マルテンサイトが析出すれば、高
硬度となシ、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。

次に本発明の複合シリンダーライナーの中間層について
説明する。

既述したように外層及び内層の２層のみで複合ライナー
を鋳造した場合、層間溶着部及び内層材質の健全さに問
題があり、これを解消するために、外層と内層の間に、
中間層を設け、８層鋳造することが必要となる。尚、中
間層を２層以上（中間層を２層とした場合、外層と内層
を合せると計４層となる。）に分割すれば、材質面の改
善はよりＡ２８大きくなるが、実際生産上、コスト面で不利となる。

中間層の材質は、詳細には後述するが、内層材質の健全
化の目的も有しているため、できるだけ内層材質に近い
方が望ましい。また、中間層の肉厚については、５〜５
０ｍ’ｊｌとする。この理由は、中間層鋳込時に外層が
溶かされ、内層鋳込までは、鋳込厚さよシも１０〜９９
ＭＭ拡大するが、内層鋳込時に内層によって１０〜９９
ＭＭ溶かされることになシ、５１１８未満では中間層を
設ける理由が少なくなル、実質上２層鋳造と同一となる
。また、５ｆ１未満の場合、鋳込み重量は極めて少なく
なり、鋳造そのものも難しくなる。一方、５０ｍ１１を
越える必要はなく、マタライナーの肉厚（摺動面部で８
０ＭＭの肉厚が最大である。）から、実際上５０Ｈが限
度である。尚、この肉厚は、鋳込時の鋳込肉厚であると
共に、製品としての肉厚でもある。

中間層の材質については、内層材質にできるだけ近い方
が望ましいが、外層材質と混合するため、実際上、内層
材質と同一の材質とはなシ得ない。

本発明では、中間層の材質として、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、中間層
は重量％で、（３２，０〜４．０ｑＡ、　Ｓｉ　Ｏ，８
〜８．０％、　Ｍｎ　０．４〜１．２％、　Ｐｏ、６％
　１Ｍ下、８０．２％以下。

ＭｇＯ，０５％以下と；Ｎｉ２．５％以下、Ｏｒｏ、８
％以下。

ＭｏＱ、６％以下、８ｎＯ，８％以下、Ａ／、Ｏａ、Ｂ
ａ、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
物と外層からの不可避的混入元素とからなる特殊鋳鉄材
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
て下記に詳述する。

（１）化学成分０　：　２．０〜４．０チ２．０％未満では、材質の黒鉛化が不充分となシ、熱伝
導、強靭性の面で問題を発生する。一方、４．０チを超
えると、黒鉛が多くなり過ぎて脆くなる。

Ｓｉ　：　０．８〜８．０チ０．８チ未満では、黒鉛化が不足し、熱伝導、強靭性の
面で問題を発生し易くなる。一方、８．０％２５を超えると、フェライトが多くなシ、強度面の不足を来
たすと共に、フェライト中に溶は込んだＳｌが靭性面を
劣化させる。

Ｍｎ　：　０．４〜１．２　％Ｍｎは、Ｓと結合してＳの害を防ぎ、また、基地のパー
ライトを安定化し強度を増す。そのためには０．４％以
上必要であシ、また１、２チを超えると返って脆くなる
。

Ｐ：０．６チ以下Ｐは溶湯の流動性を高めるが、材質中にＰ共晶物を生成
し、材質を脆くする。この作用は、Ｐ量に比例して大き
くなるが、中間層材質として問題のない範囲として０．
６　％以下とする。

Ｓ：０．２チ以下日は結晶粒界に８化合物を生成し、材質を脆くする。こ
のため、中間層材質として実害のない範囲で０．２チ以
下とする。

Ｍｇ：０．０５係以下中間層材質としては、外層材質程の強靭性を必要としな
いため、黒鉛の球状化、擬球状化は必ず＆２６しも必要でない。（黒鉛の球状化、擬球状化にょシ、材
質の強靭性が向−ヒする利点はあるが。）逆に、内層材
質に影響を及ぼしく中間層材質が内層材質中に一部溶は
込む。）、黒鉛形状、偏析等で問題を発生し易い。その
ためＭｇを含有させない方がよいが、外層にＭｇが含有
されているため、必然的に中間層にＭｇが含有される。

以上の点から、Ｍｇの悪影譬がない範囲として、０．０
５％以下とする。

Ｎｉ、　Ｏｒ、　Ｍｏ、　ａｎＮｉ、　Ｏｒ、　Ｍｏ、　Ｓｎは強靭性の向上に有効で
あシ、Ｎｉ２．５％以下、Ｏｒｏ、８％以下、ＭＯｏ、
６％以下。

ＳｎＯ，８％以下の１種もしくは２種以上の含有にょシ
、ライナーの強靭化が可能となる。尚、上記元素は、鋳
込前に含有させる場合と、鋳込前には含有させなくても
、外層材質に含有されていたものが溶は込んで来る場合
との２つの原因により含有される。各々の作用および成
分限定理由を以下に説明する。

Ｎｉ　：　２．５チ以下Ｎ１は黒鉛化と基地の強化に有効に作用するが、Ａ２７２．５チを超えると、経済性の面で不利となるばかりで
すく、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）、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チ以上の含有が効
果的である。

Ｏｒ：：０．８チ以下Ｏｒは基地の強化作用と共に、セメンタイトの安定化に
作用する。すなわち、Ｏｒｏ、８％を超えると、０１Ｓ
ｉ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しなくなるためである。尚、好ま
しくは０，１チ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、余シその含有量を増
加しても効果が飽和し経済的でなく、また材質を硬く、
脆くする作用も現われるため０．６チ以下とする。尚、
好ましくは０．１チ以上の含有が効果的である。

Ｓｎ　：　０．８チ以下上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来す
ることがある。その場合、パーライト安定作用のあるＳ
ｎをその効果が飽和する０、８重ｆＡ′％の範囲内で添
加するのが有効である。尚、好ましくは０．０８％以上
の含有が効果的である。

ＡＩ！、　Ｏａ、　Ｂａ、　Ｓｒ　：　１種または２種
以上の合計が０．２％以下。

添加理由は、外層の場合と同様で、接種効果のフェーデ
ィング防止のためであり、この目的のために上記元素の
１種もしくは２種以上の合計量が０．２％以下の添加を
行う。それ以上の含有では効果は比例的に向上せず、コ
スト面で不利となるためである。尚、好ましくは０．０
２％以上の含有が効果的である。ところで、鋳込前に含
有させてなくても、外層から必然的に溶は込む場合も含
まれる。

その他：中間層材質としては、含有させる必要性は少ない、もし
くは、全くないが、外層材質に含有されていたために必
然的に含有される元素がある。例２９えば、Ｏｕ、希土類元素である。中間層鋳込厚さ、鋳造
条件によっても変化するが、中゛間層材質鋳込前には全
く含有されなかった場合でも、各々外層含有量（ｗｔチ
表示）の８０チ〜７０係が中間層に必一般に、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８１分として０．０６〜１．０％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チ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ＦａＳｉが好適であるが、より接
種効果を高めるものとして、Ｃａｄｉ　ｔた、Ｏａ。

Ａ／、Ｂａ、Ｓｒを１種もしくは２種以上含むＦｅＳｉ
がちシ、この使用によシ、よル紹織の微細均一な材質が
得られる。なお接種後におけるＳ１含有址は前記限定成
分範囲に調整される。

（曹）中間層材質の顕微鏡組線屋８０中間層を設ける目的は、既述したように、溶着改善及び
内層材質が外層の影響を受けることの防止の２点であり
、従って強度面ではあまシ重視する必要はないが、かと
いってあまシ脆くなりすぎると問題となる。以上の点か
ら、理想としては、黒鉛と基地のみからなることが望ま
しい。しかしながら、実際には、セメンタイトが晶出す
る場合もあるが、限度量以下（面積率で１５％以下）で
あれば問題はない。基地は、パーライト若しくはフェラ
イト（両者の混合を含む）が望ましい。ベイナイト、マ
ルテンサイトは材質を脆くするため、できるだけ抑えら
れる。

以上の通シ、本発明は特定の化学組成を有する外層材と
中間層材と内層材よりなるものであるが、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、歪取シを目的とした、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。

この歪取シ焼鈍に比較して、コスト的な面では不Ａｇ３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、高硬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、特に高硬度変化を目的と
する場合には、特に冷却速度を犬きくする必要がある（
内径７４０ｙの大形シリンダーライナーでも、部分的に
は２０００℃／Ｈｒ位までは可能）。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４００〜６５０
℃の歪取り焼鈍が追加される。

次に本発明の実施例を掲げて説明する。

〈実施例〉次のような鋳造条件で、第１表ＡＩ、Ａ２゜Ａ８の複合
シリンダーライナーを製造した。

０鋳造金型内径：　６４０００鋳造方法　：横型・遠・心−力、鋳４．造　。

ＯＧＡ　：６４００でＧＡ１２０ＧＯ鋳込厚さ　：外層　７０ｆｉ中間層　２５１８１内層　８６１１１０化学組成　：第１表に示す（重量％、残部Ｆｅおよび不純物）Ｏ硬度分布（ＨＢ）：第２図に示す０機械的性質　：第２表に示すなお、従来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１８〜２５ｋｇ　／　ｔＪ、伸び０２
〜０．８係の範囲にある。

・顕微鏡組織Ａ　Ｉ　、　Ａ　８のシリンダーライナーの径が５６０
０　（外層材質）と５０００　（中間層材質（内層）に
示す。但し、■は倍率５０、■は倍率４００である。

Ｏ製品：本鋳造品を切削して外径６０００、内径４４０
ｙのシリンダーライナーを得た。

６ＢＢ８４第２表　機械的性質（引張試験）内層；０４６０外層；０５６０以上のように、本発明の複合シリンダーライナーは、破
壊の起点となり特に強靭性に優れることが要求されるラ
イナー外層は既述の特定の化学組成からなる蒙昧状黒鉛
鋳鉄材質で形成し、一方ライナー内層はその使用特性に
適合する耐焼付性、耐摩耗性に優れた特定化学組成特殊
鋳鉄材質で形成し、かつ中間層は、各層間溶着部の改善
及び内層材質の健全化のための特定化学組成の特殊鋳鉄
扁　８６材質で形成して、外層と中間層、中間層と内層と。

が各々冶金的に溶着一体化してなるものであるから、各
層間溶着部は改善され、内層材質も健全化され、ライナ
ー内面における本来の使用特性を損うことなく、その高
強度化を計ることができる。

ところで、外層の高強度化の目的だけならば、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（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＠
進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、各層間の溶練状況にも問題を生じな
い。

【図面の簡単な説明】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離を、縦軸に硬度を示したもので
ある。、第８図１．ＩＩ乃至第８図１．ＩＴ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８図■。 ■と第６図１．ＩＩは外層組織を、第４図Ｉ、ＩＩと第
７図Ｉ、■は中間層組織を、第５図Ｉ、■と第８図Ｉ、
ＩＩは内層組織を示す。（ａ）・・・外層、（ｂ）川内層、（０）・・・中間層
。特許出願人　久保田鉄工株式会社 ′）、；　亭手続補正書（方式）昭和５８年１２月８　日一′ １　事件の表示昭和５８年特許　願第１４５４９８号２　発　明　の名称複合シリンダーライナー３　補正をする者事件との関係　Ｗ許出１ｍ人（１０５）　久保田鉄工株式会社４、代理人　８５７７・明細書の図面の簡単な説明の欄７　補正の内容４４４−

Claims

【特許請求の範囲】１、重量％で、０；２．６〜４．０チ８１　；　１．０〜ａ、ｏ％Ｍｎ　＊　０．２〜１．０　％ｐ　；　ｏ、ｓｆｏ以下Ｓ；０．０６％以下Ｍｇ；　０．０１〜０．０５％と、Ｎｉ　；　２．５係以下Ｏｒ　’、　Ｏ，Ｂチ以下Ｍｏ　；　０．６％以下８ｎ　；　０．８チ以下Ｔｉ　；　０．１％以下希土類元素；０．１チ以下Ｏｕ　’、　４．０％以下ＡＩ、　Ｏａ、　Ｂａ、　Ｓｒの１種又は２種以上の２合計；０．２係以下のうち１種又は２種以上を含み、残部Ｆθおよび通常の
不純物からなシ、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の外層と、重量％で、ａ；ｇ、ｏ〜４，０％Ｂｉ、　；　０．８〜８．０％Ｍｎ　；　０．４〜ｌ、２チＰｉＯ，６％以下Ｓ；０．２％以下Ｍｇ；０．０５％以下と、Ｎｉ　；　２．６％以下Ｏｒ　；　０．８チ以下Ｍｏ　；　０．６チ以下Ｓｎ　；　０．８％以下Ａ／、　Ｏａ、　Ｂａ、　Ｓｒの１種又は２種以上の合
計；０．２チ以下のうち１種又は２種以上を含み、残部実質Ａ８的Ｆｅおよび通常の不純物と外層からの不可避的混入元
素とからなる中間層と、重量％で、０；２，５〜４．０％日１ｉ０．８〜２．５チＭｎ　；　ＱＪ〜１．５％Ｐ；０．０５〜１．５チＳ；Ｏ，Ｓチリ下と、Ｎｉ　；　２．５係以下Ｏｒ　；　１４％以下ＭＯｉ　０．８％以下Ｓｎ　ｉ　Ｏ，５チ以下Ｏｕ　；　４．０チ以下Ｂ、　Ｔｉ　、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｚｒの１種又は２種以
上の合計；１．０チ以下ムｊ、Ｏａ、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Ｆθおよび通常の
不純物からなる内層とからなシ、’Ｊｅｔ開昭ＧＯ−３
６７５７（２）外層と中間層、中間層と内層とが各々冶金的に溶着一体
化されてなることを特徴とする複合シリンダーライナー
。