阅读说明：本技术 铸铁件、含有铸铁件的复合部件以及铸铁件的制造方法 (Iron casting, composite part comprising an iron casting, and method for producing an iron casting ) 是由 佐藤阳 畠山公一 大泉贵志 其他发明人请求不公开姓名 于 2019-03-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种铸铁件,其目的在于改善对于EGR系统中发生的由硫酸等酸导致的腐蚀的耐腐蚀性。所述铸铁件含有2.9质量％～3.7质量％碳、1.8质量％～2.8质量％硅、0.5质量％～1.0质量％锰、0.05质量％～0.4质量％磷、0.12质量％以下硫、以及0.5质量％～3.0质量％铜,所述铸铁件含有A型石墨、且总石墨中A型石墨所占的比率在65％以下,从而利用该铸铁件能够实现上述目的。(The present invention provides an iron casting, which aims to improve corrosion resistance to corrosion caused by sulfuric acid and other acids occurring in an EGR system. The iron casting contains 2.9-3.7 mass% of carbon, 1.8-2.8 mass% of silicon, 0.5-1.0 mass% of manganese, 0.05-0.4 mass% of phosphorus, less than 0.12 mass% of sulfur and 0.5-3.0 mass% of copper, and contains A-type graphite, and the proportion of the A-type graphite in the total graphite is less than 65%, so that the purpose can be achieved by using the iron casting.)

铸铁件、含有铸铁件的复合部件以及铸铁件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种适用于内燃机的气缸套的耐腐蚀性提高了的铸铁件及其制造方法。

背景技术

为了根据环境要求降低来自内燃机的排气中的NOx的浓度，可采用EGR系统。由于EGR系统的EGR气体含有燃料中的硫成分，因此EGR气体的冷凝水中含有硫酸，从而存在引发铸铁制气缸套的内壁腐蚀等情况。

公开了一种为了应对由这样的EGR气体导致的腐蚀而缩小珠光体相中铁素体相与渗碳体相的间距的技术(参照专利文献1及2)。

另一方面，由于气缸套在内燃机中高速滑动，因此不但耐磨性，而且还要求不产生由活塞环的滑动导致的擦伤的耐擦性。因此，公开了含有A型石墨的铸铁作为耐磨性以及耐擦性改善了的气缸套所使用的铸铁(参照专利文献3及4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5757755号公报

专利文献2：日本特开2015-196897号公报

专利文献3：日本特公昭58-036664号公报

专利文献4：日本特开2008-106357号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的课题在于提供一种改善了对于EGR系统中发生的由硫酸等酸导致的腐蚀的耐腐蚀性改善了的铸铁件。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题而进行了反复地研究发现，在铸铁件中含有固定量铜，而且在此基础上降低A型石墨比率可提高耐腐蚀性，从而完成本发明。

本发明涉及一种含有2.9质量％～3.7质量％碳、1.8质量％～2.8质量％硅、0.5质量％～1.0质量％锰、0.05质量％～0.4质量％磷、0.12质量％以下硫、以及0.5质量％～3.0质量％铜的铸铁件，

所述铸铁件包括含有A型石墨、且总石墨中A型石墨所占的比率在65％以下。

铸铁件中，铁素体相与渗碳体相交替地析出而构成珠光体相，该珠光体相的片层间距(lamellar spacing)优选为0.5μm以上2.5μm以下，碳当量C.E值优选为2.6以上3.8以下。

此外，本发明中，作为另一方式，涉及一种包括上述记载的铸铁件、以及具备外周面在该铸铁件的内壁上滑动的活塞环的活塞的复合部件，

所述活塞环的外周面由选自PVD以及DLC的被膜覆盖。

此外，本发明中，作为另一方式，涉及一种具备如下工序的铸铁件的制造方法，即，将铸铁材料注入到铸模中的注入工序、和对注入到铸模中的铸铁材料进行冷却，从而获得铸铁件的冷却工序，

铸铁件含有A型石墨，

调节所述注入工序中注入的铸铁材料的温度、且调节铸模的温度及/或所述冷却工序中冷却速度，以使总石墨中A型石墨所占的比率在65％以下。

发明效果

根据本发明，可提供一种由酸导致的腐蚀小的、耐腐蚀性优异的铸铁件。

附图说明

图1为表示实施例1～4以及比较例1的腐蚀试验的结果的曲线图。

具体实施方式

本发明的一实施方式为含有2.9质量％～3.7质量％碳、1.8质量％～2.8质量％硅、0.5质量％～1.0质量％锰、0.05质量％～0.4质量％磷、0.12质量％以下硫、以及0.5质量％～3.0质量％铜的铸铁件。而且，铸铁件含有A型石墨、且总石墨中A型石墨所占的比率在65％以下。本实施方式的铸铁件也可含有上述以外的元素，例如硼、铬、镍、钼等。在含有硼的情况下，其含量可以是0.03质量％～0.08质量％，通过含有硼，从而可提高耐磨性。

本实施方式中铸铁件含有固定量铜以提高耐腐蚀性。而且，在铸铁件含有铜的基础上，还含有A型石墨、且总石墨中A型石墨所占的比率设为65％以下，从而可提高对酸的耐腐蚀性。

本实施方式的铸铁件通过含有固定量铜，从而可提高对酸的耐腐蚀性，其含量通常在0.5质量％以上，也可以在0.6质量％以上，还可以在0.8质量％以上，还可以在1.0质量％以上。此外通常在3.0质量％以下，也可以在2.5质量％以下，还可以在2.0质量％以下。

铸铁件含有A型石墨的情况下，铸铁件中石墨以不带有方向性、无秩序且均匀分布的方式存在。在本实施方式中，将总石墨中A型石墨所占的比率设为65％以下，从而能够提高对由酸导致的腐蚀的耐腐蚀性。总石墨中A型石墨所占的比率可以在60％以下，也可以在55％以下，还可以在50％以下，还可以在45％以下，还可以在40％以下。下限并未被限定，可以大于0％，也可以在5％以上，还可以在10％以上，还可以在15％以上，还可以在20％以上，还可以在25％以上，还可以在30％以上。另外，A型石墨比率过高的情况下，铁素体析出，因此耐腐蚀性降低。因此，在本实施方式中，优选为，铁素体未析出。

另外，在总石墨中A型石墨所占的比率过少的情况下，有耐磨性不足的倾向。因此，在铸铁件的总石墨中A型石墨所占的比较低的情况下，优选为，对铸铁件的内壁上可滑动的活塞环的外周面进行覆盖的被膜由选自PVD以及DLC那样的耐磨性优异且他物攻击性小的被膜覆盖。

铸铁件也可含有A型石墨以外的石墨，例如也可含有固定量B型石墨、D型石墨、E型石墨，但一般E型石墨的比例大。E型石墨通常为50％以下，也可以在40％以下，还可以在30％以下。其他石墨分别通常在30％以下，也可以20％以下，还可以在10％以下。

铸铁件中，碳当量C.E值通常在3.8以下，也可以在3.6以下，还可以在3.5以下，而且通常在2.6以上，也可以在3.2以上。

碳当量C.E由(碳量+硅量/3.2)表示，并且值越小，越倾向于成为硬而脆的铸铁件。

铸铁件具有作为铁素体与渗碳体的层状组织的珠光体，该珠光体的片层间距通常在0.5μm以上，也可以在0.7μm以上，而且通常在2.5μm以下，也可以在2.3μm以下，还可以在2.0μm以下，还可以在1.0μm以下。通过设在上述范围，从而提高耐腐蚀性。

可通过目视检查的方式来测定总石墨中A型石墨所占的比率。具体而言，基于ASTMA247来对A型石墨的比率(面积比率)进行测定。A型石墨的比率的测定优选为由专业人员来进行测定，并且优选为在铸铁件中的多处例如2处以上、优选为4处以上进行测定，并计算出其平均值。

此外，珠光体的片层间距由如下方式算出，即，通过金属显微镜来观察铸铁件中的多处，并对20μm范围内的片层平均间距进行计算。关于片层间距，优选为，在铸铁件中的多处例如2处以上，优选为4处以上进行测定，并计算出其平均值。

本实施方式中，总石墨中A型石墨所占的比率设在上述范围可通过如下等方式来达成，即，调节供铸铁材料(熔液)注入的铸模的温度；调节注入的熔液的温度；在铸铁件的制造过程中调节注入到铸模中的铸铁材料的冷却速度；调节涂覆在铸模上的铸模剂层的厚度；向铸铁材料中导入阻碍石墨化的元素、促进石墨化的元素。

此外，珠光体的片层间距可通过如下等方式来达成，即，调节供铸铁材料注入的铸模的温度；在铸铁件的制造过程中加快注入到铸模中的铸铁材料的冷却速度；调节铸铁材料中的Cu的含量。

以下，对本实施方式所涉及的铸铁件的制造方法进行说明。

本发明的其他实施方式为包括如下工序的铸铁件的制造方法，即，将铸铁材料注入到铸模中的注入工序、和对注入到铸模中的铸铁材料进行冷却，从而获得铸铁件的冷却工序，

在铸铁件的制造方法中，铸铁件含有A型石墨、且调节所述注入工序及/或所述冷却工序以使总石墨中A型石墨所占的比率成为65％以下。所述注入工序及/或所述冷却工序中，使A型石墨的比率成为65％以下的具体方法如上所述。

铸铁件的制造一般使用离心铸造法，但也可以通过重力铸造来制造。

在注入工序中，准备用于形成铸铁件的铸模，并向该铸模中注入溶解了的铸铁材料(熔液)。此时，铸模的温度通常为250℃以上300℃以下，优选为260℃以上290℃以下。注入的熔液使用满足上述铸铁材料的组成的物质。此外，注入到铸模中的熔液的温度并未特别地限制，可适当进行设定，但可通过熔液的温度来调节冷却工序的冷却速度。

在铸模的内部涂覆含有耐火材料、粘合剂、水、表面活性剂等的铸造涂料。铸造涂料层的厚度并未特别地限定，可适当进行设定，但可通过铸造涂料层的厚度来调节冷却工序的冷却速度。

在冷却工序中，对注入到铸模中的铸铁材料进行冷却，从而获得铸铁件。此时，铸铁材料的冷却温速度并未特别地限定，可以采用空冷的方式，还可以通过对空调进行调节来调节冷却速度。此外，还可通过调节铸造涂料的种类、铸造涂料层的厚度来调节铸铁材料的冷却速度。

所获得的铸铁件通过如下方式来获得，即，从铸模中取出，并通过喷砂处理的方式将表面的铸造涂料层从铸铁件上去除。

本实施方式的铸铁件中，通过将总石墨中A型石墨所占的比率设在65％以下，从而会提高对由酸导致的腐蚀的耐腐蚀性，另一方面，将A型石墨的比率设得比较低，会存在耐磨性不足的情况。因此，气缸套与活塞一起被用于发动机中时，优选为，对铸铁件的内壁上可滑动的活塞环的外周面进行覆盖的被膜由选自PVD以及DLC那样的耐磨性优异且他物攻击性小的被膜覆盖。

即、本发明的其他方式为包括上述记载的铸铁件、以及具备外周面在该铸铁件的内壁上滑动的活塞环的活塞的复合部件，其中，所述活塞环的外周面由选自PVD以及DLC的被膜覆盖。

选自PVD以及DLC的覆盖活塞环的被膜更优选为DLC。

【实施例】

以下，通过实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明并不仅仅局限于以下的实施例。

＜实施例1：0.5质量％Cu＞

制造出具有以下组成的铸铁件。

碳：3.4质量％

硅：2.4质量％

锰：0.63质量％

磷：0.12质量％

硫：0.035质量％

铜：0.5质量％

硼：0.06质量％

铬：0.10质量％

具体而言，将具有上述组成的在1400℃下加热后的铸铁材料注入到280℃下的铸模中，之后，进行空冷，从而获得铸铁件。对所获得的铸铁件的物理性质进行测定，结果示于表1。另外，通过实施例所获得的铸铁件为直径高度13.5cm、壁厚0.6cm的圆筒形状，“距外周的距离”是指，距铸铁件的外周面的距离。

【表1】

表1

＜实施例2：1.0质量％Cu＞

除了将Cu的含量设在1.0质量％以外，制造具有与实施例1同样的组成的铸铁件。

对所获得的铸铁件的物理性质进行测定，结果示于表2。

【表2】

表2

＜实施例3：1.5质量％Cu＞

除了将Cu的含量设在1.5质量％以外，制造具有与实施例1同样的组成的铸铁件。

对所获得的铸铁件的物理性质进行测定，结果示于表3。

【表3】

表3

＜实施例4：2.0质量％Cu＞

除了将Cu的含量设在2.0质量％以外，制造具有与实施例1同样的组成的铸铁件。

对所获得的铸铁件的物理性质进行测定，结果示于表4。

【表4】

表4

＜比较例1：0.2质量％Cu＞

除了将Cu的含量设在0.2质量％、且将硼的含量设为零以外，制造具有与实施例1同样的组成的铸铁件。

对所获得的铸铁件的物理性质进行测定，结果示于表5。

【表5】

表5

对上述获得的铸铁件进行腐蚀试验。腐蚀试验为，具有测量上述A型石墨比率以及珠光体片层间距的平面并作为表面的10mm×10mm的试验片，在65℃下将试验片暴露于2.5％硫酸中15小时，对暴露于硫酸的前后的试验片的重量差进行测定。结果示于图1。

根据图1可理解出：通过含有特定量Cu，并将A型石墨比率设在65％以下，从而显示出对酸的高耐腐蚀性。