[发明专利]活塞用球墨铸铁、一体型活塞和船舶用发动机

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及活塞用球墨铸铁、一体型活塞和船舶用发动机。

背景技术

到目前为止，作为游船、轮船等小型船舶用发动机的活塞、油轮的辅机和主机等船舶用发动机的活塞，使用了具有冠部和裙部两个构成部的组装型活塞、以及整体上是一体形成的一体型活塞。在组装型活塞中，构成头部的冠部由低合金钢形成，裙部由铸铁形成。另一方面，一体型活塞由球墨铸铁形成。

在此，一体型活塞与具有两个构成部的组装型活塞相比，能够削减制造工序。而且，由球墨铸铁形成的一体型活塞与使用低合金钢的组装型活塞相比，制造成本低。一体型活塞具有这样的优点。

现有的球墨铸铁在现有的船舶用发动机的运转条件下，作为构成一体型活塞的材料，在使用中不会发生与耐热性和寿命相关的问题。

关于船舶用发动机，近些年来废气限制对策、高效率化一直在推进。由此，船舶用发动机被要求高输出化。因此，作用于构成发动机的活塞的热负载上升。即、作用于构成一体型活塞的球墨铸铁的热负载上升。在该热负载上升的情况下，反复进行发动机的动作和停止，将使得施加于一体型活塞、即球墨铸铁的热疲劳增大。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平08－260161号公报

专利文献2：日本特开2003－083159号公报

发明内容

伴随上述高输出化而来的热疲劳的增大有可能导致一体型活塞发生破裂。即、对于形成一体型活塞的现有的球墨铸铁而言，在谋求高输出化的发动机的运转条件下，难以获得充分的耐热性和寿命。

本发明要解决的问题在于提供维持强度及硬度的同时，耐热性及寿命优异的活塞用球墨铸铁、由该球墨铸铁形成的一体型活塞、以及具有该活塞的船舶用发动机。

实施方式的活塞用球墨铸铁以质量计，含有C：2.7～4.3％、Si：2.0～3.5％、Mn：0.3～0.8％、Mg：0.02～0.10％、Cu：0.3～1.0％、Cr：0.05～0.90％、Mo：0.05～1.00％，余下部分由Fe及不可避免杂质构成。而且，C含量及Si含量在表示C含量与Si含量的关系的图中，处于被依次连结由(C含量，Si含量)所示的点A(2.7％，3.5％)、点B(3.2％，2.0％)、点C(4.3％，2.0％)、点D(3.8％，3.5％)各点的线围成的组成范围内。

根据本发明能够提供维持强度及硬度的同时耐热性及寿命优异的活塞用球墨铸铁、由该球墨铸铁形成的一体型活塞和具有该活塞的船舶用发动机。

附图说明

图1是表示C含量与Si含量的关系的图。

图2是由实施方式的球墨铸铁制作的一体型活塞的侧视图。

图3是表示具有实施方式的一体型活塞的内燃发动机的构成的图。

图4是具有实施方式的船舶用发动机的船舶的侧视图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

在以下的说明中，表示组成成分的％在未特别明确记载的情况下为质量％。图1是表示C含量与Si含量的关系的图。

实施方式的活塞用球墨铸铁(以下称为球墨铸铁。)含有C：2.7～4.3％、Si：2.0～3.5％、Mn：0.3～0.8％、Mg：0.02～0.10％、Cu：0.3～1.0％、Cr：0.05～0.90％、Mo：0.05～1.00％，余下部分由Fe及不可避免杂质构成。

另外，实施方式的球墨铸铁中的C含量及Si含量在图1中处于被依次连结由(C含量，Si含量)所示的点A(2.7％，3.5％)、点B(3.2％，2.0％)、点C(4.3％，2.0％)、点D(3.8％，3.5％)各点的线围成的组成范围内。此外，作为C含量及Si含量，也包含依次连结各点的线上部分。该围成的范围内的碳当量CE(CE＝C+1/3×Si)为3.87～4.97。

在此，作为实施方式的球墨铸铁中的不可避免杂质，例如可以列举出S、P等。优选，至少将这些不可避免杂质中的S抑制在0.05％以下，将P抑制在0.1％以下。

实施方式的球墨铸铁在基体组织中具有球状的石墨结晶。该球墨铸铁中石墨的球化率在80％以上。该球化率是遵照JIS G5502计算出来的。此外，一般将石墨的球化率在80％以上的铸铁称为球墨铸铁。

优选，在实施方式的球墨铸铁中，除了石墨组织以外的基体组织中的炭化物比例在1.6％以下。此外，该碳化物比例是以下所示的平均碳化物比例。