JPS6126753A

JPS6126753A - 複層シリンダ・ライナ

Info

Publication number: JPS6126753A
Application number: JP14660584A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakagawa; 中川　義弘; Yoshito Seto; 瀬戸　良登; Akitoshi Okabayashi; 昭利岡林
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1986-02-06

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、スラッジポンプ用シリンダ・ライナ等の耐摩
耗性シリンダ・ライナに関する。

〈従来技術〉従来、シリンダ・ライナは単層材質からなり、耐摩耗性
の向上の方策として、１）材質中に炭化物を晶出させる。

２）熱処理により内面を焼入れ硬化する。

が試みられている。しかしながら、１）項については、
材質の強靭性を劣化させるために限度があり、また、２
）項については、コストアンプ及び硬度の上昇に応じた
耐摩耗性が得られないという点で問題があった。

〈問題を解決するための手段〉本発明は叙上の問題に鑑みなされたものであって、強靭
性及び高耐摩耗性を有するシリンダ・ライナを提供する
ことを目的とし、この目的は、シリンダ・ライナの強靭
性が必要とされる部位は外面近傍であり、内面近傍につ
いてはその必要性が少ない点に着目し、外層に強靭性の
ある材質を用い、内層に耐摩耗性に優れた高クロム鋳鉄
材を用い、両者を複層化することによって達成される。

即ち、本発明の複層シリンダ・ライナは、球状黒鉛鋳鉄
、黒鉛鋼又は鋳鋼からなる靭性に優れた外層と、化学組
成が重量％で、Ｃ：２．０〜３．２％　　ＳＦｏ、１％以下Ｓｉ　：　
０．２〜１．５％　　Ｎｉ　：　０．５〜３．５％Ｍｎ
　：　０．４〜１．５％　　Ｃｒ　：　８．０〜２５．
０％ｐ：ｏ、ｔ％以下　　　Ｍｏ　：　０．５〜２．５
％残部実質的にＦｅからなる高クロム材質の内層とを溶
着一体化する構成として、前記問題点の解決を図ってい
る。

〈実施例〉次に本発明の実施例につき詳述する。

第１図は、本発明の複層シリンダ・ライナの構造を示す
横断面図であり、外ｊｉｔａは球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼又
は鋳鋼からなり、内層すは後に詳述する高クロム鋳鉄で
形成され、外層ａと内層すとは溶着一体化して構成さ杵
る。外ｊｉｔａと内層すとの境界には、両者の中間的な
組成の混合層ａ＋ｂが不可避的に生ずることになるが、
もし混合１ｉｉａ＋ｂが使用目的によって問題となる場
合では、外Ｈａと内層すとの間に中間層を鋳込んで対応
することができる。

上記外層として用いられる球状黒鉛鋳鉄の化学組成（重
量％）及び組織について例示すれば次の通りである。即
ち、重量％でＣ：２．６〜４．０％　　Ｓｉ　：　１．５〜３．５％
Ｍｎ　：　０．２〜１．０％　　Ｐ：０．３％以下Ｓ：
０．０４％以下　　　Ｍｇ　Ｆ　０．０２〜０．１％及
びＮｉ　：　２．５％以下　　　Ｃｒ　：　０．８％以下
Ｍｏ　：　０．６％以下　　　Ｓｎ　：　０．３％以下
希土類元素：０．１％以下　Ｃｕ　：　４．０％以下Ａ
　１　、　Ｃａｓ　Ｂａｓ　Ｓｒの１種又は２種以上の
合計：０．２％以下の内１種又は２種以上を含み、残部実質的にＦｅからな
り、球状黒鉛とパーライト基地を主体とする球状黒鉛鋳
鉄である。

また、黒鉛鋼としては次のものを例示できる。

即ち、重量％で、Ｃ：１．０〜２．０％　　Ｓｉ　：　０．６〜３．０％
Ｍｎ　：　０．２〜１．０％　　Ｐ：０．１％以下Ｓ：
０．１％以下及びＮｉ　：　２．５％以下　　　Ｃｒ　：　１．０％以下
Ｍｏ：１．Ｏ％以下　　　Ｓｎ　：　０．３％以下Ｃｕ
　：　４．０％以下Ｔｉｓ　Ｚｒ、希土類元素の１種又は２種以上の合計：
０．１％以下Ａ　ｌ　、Ｃａ、　Ｂａｓ　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、残部実質的にＦｅから
なり、はぼ球状の黒鉛とパーライト基地を主体とする黒
鉛鋼である。

また、外層として用いられる鋳鋼として、次のものを例
示できる。即ち、重量％で、Ｃ：０．ｌ〜１，６％　　Ｓｉ：０．１〜１．５％Ｍｎ
　：　０．１〜２．０％　　ｐ：ｏ、ｔ％以下Ｓ：Ｏ，
１％以下及びＮｉ　：　２．５％以下　　　Ｃｒ　：　３．０％以下
Ｍｏ：１．２％以下　　　Ｃｕ　：　４．０％以下Ｔｉ
ｓ　Ａ　１２　％　Ｚｒ、、　Ｃａｓ希土類元素の１種
又は２種以上の合計二０．２％以下Ｎｂ、　Ｖの１種又は２種の合計：２．０％以下のうち
１種又は２種以上を含み、残部実質的にＦｅからなり、
パーライト基地を主体（一部セメンタイトが晶出する場
合もある。）とする材質である。

畝上の球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼、鋳鋼は下記の特性を有し
、必要に応じて適宜選択される。即ち、球状黒鉛鋳鉄は
、強靭性は３者の内では最も低いが、鋳造の容易さ、熱
処理の点で有利であり、最も低コストで製造できる。一
方、黒鉛鋼は、強靭性は中位であるが、鋳鋼材質に比較
すれば鋳造性が良く、また黒鉛を有するために熱処理が
比較的楽である。また、鋳鋼は強靭性を優れており、１
００ｋｇ／ｄ以上の引張強さが容易に得られるが、高温
熱処理を必要とし、また残留応力除去に留意する必要が
ある。前記高温熱処理は、通常共析点以上の温度まで昇
温し、その後、共析点以下の温度での焼戻し、歪取り焼
鈍を必要とする。

尚、例示した球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼、鋳鋼は各々、特願
昭５８−１４５４９９号、同５８−１４５４９７号、同
５９−２６２９５号において開示した複層シリンダ・ラ
イナの外層として用いたものである。

次に、前記外層と溶着一体化される内層の材質について
述べる。内層は、耐摩耗性に優れる高クロム鋳鉄で形成
され、その成分及び組織は下記の理由により特定される
。

＋１１化学組成（単位　重量％）Ｃ：２．０〜３．２％Ｃは（ＦｅＣｒ）　７　Ｃ３型炭化物を安定にする範囲
内としてＣｒとバランスする必要がある。ここにおいて
、Ｃ２，０％未満では炭化物の量が少なく、所期の耐摩
耗性が得られない。一方３．２％を越えると、炭化物が
過多となり強靭性の面で問題が生じる。

Ｓｉ　：０．２〜１．５％Ｓｉは主として脱酸のために添加されるが、０．２％未
満ではその効果が少ない。一方１．５％を超えると、フ
ェライト中に固溶したＳｉが材質を脆弱にする。

Ｍｎ　：　０．４〜１．５％Ｍｎは脱酸の補助及びＳの害の抑制のために添加される
が、０．４％未満ではその効果が少ない。一方１．５％
を超えると、強靭性が低下する。

ｐ：ｏ、ｔ％以下Ｐは溶湯の流動性を高め、耐摩耗性、耐焼付性を付与す
るが、材質を脆くするため０．１％以下に抑える。

Ｓ：０．１％以下ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため０．１％以下に抑
える。

Ｎｉ　：　０．５〜３．５％Ｎｉは基地の焼入性を増し基地硬度を高める作用を有し
、耐摩耗性の向上のために０．５％以上含有せしめる。

しかし、３．５％を超えると基地の高温安定性を減じ、
耐肌荒性を劣化する。

Ｃｒ　：　８．０〜２５．０％Ｃｒは炭化物を生成すると共に、基地の焼入性を向上さ
せる。ここにおいて、Ｃｒ８．０％未満では、Ｍ３Ｃ型
の炭化物が多くなり、炭化物の微細均一化が得られず強
靭性の低下を来す。一方２５．０％を超えると、Ｍ　２
Ｓ　Ｃｓ型の炭化物が増加し十分な耐摩耗性が得られな
いためである。

Ｍｏ　：　０．５〜２．５％Ｍｏは基地の焼入性を増し、また高温での安定性を改善
する。０．５％未満ではこのような効果が少なく、一方
２．５％を超えてもその効果は飽和する。

以上のほか、残部実質的・にＦｅからなるが、Ｆｅの一
部に代えて必要に応じてＴｉｓ　Ａ　Ｉ！、、Ｚｒの１種又は２種以上の合計：
０゜１％以下及び／又はＮｂ　：　１．０％以下、Ｖ　：　１．０％以下の１種
又は２種を含有せしめることができる。

Ｔｉ、ＡＩＶ、、ｚｒの単独又は複合：合計量０．１％
以下これらの元素を１種又は２種以上含有せしめることによ
り、Ｃ含有量の低い本材質における鋳造巣の発生を確実
に防止でき、より健全な材質が得られる。このさい上記
元素は全て強力な脱酸剤であるため、過剰の添加は過酸
化状態をきたし、溶湯の流動性を阻害する。このため、
それらの合計量は０．１％以下に抑えられる。

Ｎｂ、　Ｖ　：各々１．０％以下Ｎｂ、　Ｖは必要に応じてその１種又は２種が含有され
る。すなわち、Ｎｂは鋳造組織の微細化に効果があり、
またＮｂを含有せしめることにより析出硬化が促進され
て耐摩耗性が向上する。この効果はＮｂ１．０％以下で
十分である。■もＮｂと同様の目的で含有されるもので
、その含有量はやはり１．０％以下でよ＜、１．０％を
超えるとと炭化物が多くなり脆くなる。

（２）顕微鏡組織本材質の顕微鏡組織は、（ＦｅＣｒ）　７　Ｃ３型を主
体と炭化物からなる。基地は目的（要求される耐摩耗性
）に応じて、上記成分組織範囲内でパーライト〜ベーナ
イト〜マルテンサイトが可能であり、一部残留オーステ
ナイトが認められる場合もある。

以上説明した外層と内層とが溶着一体化したシリンダ・
ライナは、遠心力鋳造法で容易に鋳造することができる
。遠心力鋳造法には横型、傾斜型、竪型があるが、その
いずれも適用可能である。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。

遠心力鋳造法によれば、外層と内層との溶着一体化が良
好であり好適である。

鋳造後のシリンダ・ライナは下記の通りで熱処理に供さ
れ所要の特性が付与される。

内層の高Ｃｒ鋳鉄については、通常７００℃以下の焼鈍
のみであるが、オーステナイト域まで昇温する熱処理を
施しても問題はなく、品質の安定性の面ではオーステナ
イト域まで昇温する熱処理の方が勝っている。

外層については、・球状黒鉛鋳鉄通常歪取り焼Ｍ　（７００度以下）で充分な強靭性が得
られる。９００℃以上の、いわゆるセメンタイト分解熱
処理を施せば、より強靭性は向上できるが、コスト面で
は不利となる。

・黒鉛鋼強靭性を必要とするならば、オーステナイト域まで昇温
する熱処理と、焼戻し、歪取り焼鈍を行わなければなら
ないが、歪取り焼鈍のみでも、球状黒鉛鋳鉄材質よりは
良好な強度が得られる。

・鋳鋼一般に、オーステナイト域まで昇温する熱処理と焼戻し
、歪取りのための焼鈍が必要とされる。

本発明のシリンダ・ライナは以上の通り構成されるが、
斯かる構成による鋳造体であれば、シリンダ・ライナに
限らず、他の用途、例えば内面に耐摩耗性が要求される
輸送パイプ等にも適用できることは勿論である。

次により具体的な実施例につき詳述する。

下記の鋳造条件で、第１表記載の実施例１〜３の複層シ
リンダ・ライナを製造した。尚、実施例１は外層が球状
黒鉛鋳鉄のもの、実施例２は黒鉛鋼のもの、実施例３は
鋳鋼のものである。

ｉｌｌ　　鋳造条件 ■鋳造金型内径：φ５５０鴎 ■鋳造方法：横型遠心力鋳造 ■金型回転数　ＧＮＯ，：φ５５０で１２０　Ｇ■鋳込
厚さ：外層５０鶴、内Ｆｉｔ２５ｍ　　　、■化学組成
：第１表に示す。

■熱処理：実施例１　６００℃Ｘ５）１ｒ実施例２６５
０℃Ｘ　１０Ｈｒ実施例３９５０℃×ｓＨｒ＋６０θ℃×Ｈｒ次　　　　　　　葉（２）得られたシリンダ・ライナの機械的性質が調査さ
れ、引張強さ及び伸びを第２表に、硬度分布を第２図に
示す。

第２表〈発明の効果〉以上説明したように、本発明の構成によれば、外層には
靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼又は鋳鋼を用い、内
層には特定化学組成の耐摩耗性に優れた高クロム鋳鉄材
を用い、両者を溶着一体化しているから、ライナ内面の
耐摩耗性が向上され、かつライナ全体の高強度化を図る
ことができ、耐摩耗性が要求されるシリンダ・ライナと
してその利用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複層シリンダ・ライナの構造を示す横
断面図、第２図は実施例１及び２における硬度分布を示
すグラフ図である。ａ・・・外層、ｂ・・・内層、ａ＋ｂ・・・混合層。

Claims

【特許請求の範囲】１、球状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼又は鋳鋼からなる靭性に優れ
た外層と、化学組成が重量％で、Ｃ：２．０〜３．２％Ｓｉ：０．２〜１．５％Ｍｎ：０．４〜１．５％Ｐ：０．１％以下Ｓ：０．１％以下Ｎｉ：０．５〜３．５％Ｃｒ：８．０〜２５．０％Ｍｏ：０．５〜２．５％残部実質的にＦｅからなる高クロム材質の内層とが溶着
一体化されてなることを特徴とする複層シリンダ・ライ
ナ。