CN106715739A - 活塞用球墨铸铁、一体型活塞和船舶用发动机 - Google Patents

Abstract

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和不可避免杂质构成。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。

Description

活塞用球墨铸铁、一体型活塞和船舶用发动机

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。

碳化物比例例如利用以下所示的方法来计算。将球墨铸铁的组织截面使用奈塔尔(nital)腐蚀液腐蚀。接下来，用显微镜来观察组织截面。此时，例如使用倍率为100倍来对5个视野进行观察。针对各视野进行图像处理，分别计算出碳化物所占的总面积及石墨组织所占的总面积。

然后，求出碳化物所占的面积相对于除去了石墨组织的视野面积的比例。即、将碳化物所占的面积除以除了石墨组织以外的视野面积来计算碳化物比例。对基于各视野计算出的碳化物比例进行算术平均，得到平均碳化物比例。

基体中的碳化物使韧性降低。因此，通过使碳化物比例在1.6％以下来抑制韧性降低。另外，碳化物比例即使在该范围中也是越低越好。

实施方式的球墨铸铁是珠光体系(珠光体主体)的球墨铸铁。实施方式的球墨铸铁的基体组织由珠光体组织、铁素体组织、石墨组织及碳化物构成。在此，所谓珠光体系(珠光体主体)的球墨铸铁是指在除了石墨组织以外的球墨铸铁的基体组织中，珠光体组织的比例超过50％的球墨铸铁。

优选，在实施方式的球墨铸铁中，珠光体组织比例为60～100％。优选该范围是因为能够同时获得韧性和强度。进一步优选，珠光体组织比例为90～100％。另外，该珠光体组织比例是以下所示的平均珠光体组织比例。

珠光体组织比例例如利用以下所示的方法计算。将球墨铸铁的组织截面使用奈塔尔腐蚀液腐蚀。接下来，用显微镜观察组织截面。此时，例如使用倍率为100倍来对5个视野进行观察。针对各视野进行图像处理，分别计算出珠光体组织所占的总面积及石墨组织所占的总面积。

然后，求出珠光体组织所占的面积相对于除了石墨组织以外的视野面积的比例。即、将珠光体组织所占的面积除以除了石墨组织以外的视野面积来计算珠光体组织比例。对基于各视野计算出的珠光体组织比例进行算术平均，得到平均珠光体组织比例。

基体中的珠光体组织提高强度(拉伸强度)。因此，通过使实施方式的球墨铸铁为珠光体系球墨铸铁，能够得到优异的强度(拉伸强度)。

实施方式的球墨铸铁例如优选用作构成船舶用发动机的活塞的材料。作为船舶用发动机例如可以列举出孔径(汽缸直径)为150mm～350mm左右的发动机。另外，作为船舶用发动机可以列举出输出为500PS～4500PS的发动机。即、实施方式的球墨铸铁可以用作构成小型～中型船舶用发动机的活塞的材料。这样的船舶用发动机在运转时，活塞的温度例如为500℃左右。

接下来，对上述实施方式的球墨铸铁中的各组成范围的限定理由进行说明。

(1)C(碳)

C是使球状石墨结晶析出所需的元素。C含有率在2.7％以上时，球化率在80％以上的球状石墨结晶析出。另一方面，C含有率在4.3％以下时，将会抑制石墨的显著结晶析出，维持球化率在80％以上的球状石墨的结晶析出。另外，为了维持80％以上的球化率，C含有率在表示C含量与Si含量的关系的图1中，处于连结点A(2.7％，3.5％)和点B(3.2％，2.0％)的直线AB以上且处于连结点C(4.3％，2.0％)和点D(3.8％，3.5％)的直线CD以下。通过使C含有率在直线AB以上，来抑制收缩性的劣化。另一方面，通过使C含有率在直线CD以下，来抑制碳浮渣缺陷、石墨漂浮的发生。

在此，进一步优选，C含有率在表示C含量与Si含量的关系的图1中，在连结点E(3.3％，2.8％)和点F(3.43％，2.4％)的直线EF以上且在连结点G(3.7％，2.4％)和点H(3.57％，2.8％)的直线GH以下。

(2)Si(硅)

Si是为了使球状石墨结晶析出所需的元素。所以在Si含有率在2.0％以上时，球化率在80％以上的球状石墨结晶析出。另外，Si含有率在2.0％以上时，将抑制收缩性的劣化。另一方面，Si含有率在3.5％以下时，强度不会降低，且维持球化率在80％以上的球状石墨的结晶析出。另外，Si含有率在3.5％以下时，将抑制浮渣缺陷、石墨漂浮的发生。因此，使Si含有率为2.0～3.5％。进一步优选，Si含有率为2.4～2.8％。

在上述C和Si的组成范围中进一步优选，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E(3.3％，2.8％)、点F(3.43％，2.4％)、点G(3.7％，2.4％)、点H(3.57％，2.8％)各点的线围成的组成范围内。该范围内的碳当量CE为4.23～4.50。

(3)Mn(锰)

Mn是具有使石墨微细化且使作为基体组织的珠光体强化的作用的元素。这些效果在Mn含有率在0.3％以上时得以发挥。另一方面，Mn含有率在0.8％以下时，防止伸长率和脆性的劣化，并抑制收缩的增加。因此，使Mn含有率为0.3～0.8％。进一步优选，Mn含有率为0.3～0.5％。

(4)Mg(镁)

Mg是为了得到球状石墨所需的元素。Mg含有率在0.02％以上时，能得到球化率在80％以上的球状石墨。另一方面，Mg含有率在0.10％以下时，缩孔、浮渣缺陷、反白口、材质硬化以及气孔缺陷得到抑制。因此，使Mg含有率为0.02～0.10％。进一步优选，Mg含有率为0.02～0.05％。

(5)Cu(铜)

Cu在添加Cr等白口铁化元素时抑制碳化物。Cu含有率在0.3％以上时，能得到该效果。另一方面，Cu含有率在1.0％以下时，维持80％以上的球化率。因此，使Cu含有率为0.3～1.0％。进一步优选，Cu含有率为0.3～0.5％。

(6)Cr(铬)

Cr提高耐热性和硬度。Cr含有率在0.05％以上时，能得到这些效果。另一方面，Cr含有率在0.90％以下时，维持适当的硬度的同时，抑制使韧性降低的碳化物的过度形成。因此，使Cr含有率为0.05～0.90％。进一步优选，Cr含有率为0.2～0.4％。

(7)Mo(钼)

Mo与Cr一样，提高耐热性和硬度。Mo含有率在0.05％以上时，能得到这些效果。另一方面，Mo含有率在1.00％以下时，维持适当的硬度的同时，抑制使韧性降低的碳化物的过度形成。因此，使Mo含有率为0.05～1.00％。进一步优选，Mo含有率为0.3～0.5％。

(8)S(硫)、P(磷)

S及P在实施方式的球墨铸铁中被归类为不可避免杂质。优选，尽可能使这些不可避免杂质的残存含有率接近0％。另外，优选，这些不可避免杂质中，至少S抑制在0.05以下，P抑制在0.1以下。

S与Mg等的亲和力较大，消耗球化剂Mg。另外，生成MgS，使铸件的品质劣化。因此，优选，使S的残存含有率在0.05％以下，并尽可能使其残存含有率接近0％。

P促进斯氏体在基体的晶界析出(结晶析出)。这使得脆化得以发展。因此，优选，使P残存含有率在0.1％以下，尽可能使其残存含有率接近0％。

接下来，对实施方式的球墨铸铁、以及使用该球墨铸铁制造的一体型活塞的制造方法进行说明。

实施方式的球墨铸铁、一体型活塞例如如下这样制造。用于构成球墨铸铁的熔融金属例如被维持在1480～1550℃的温度。熔融金属例如利用电炉等来形成。

对该熔融金属进行球化处理。在此，球化处理的方法没有特别限定，是制作球墨铸铁时一般被广泛使用的方法。此外，作为球化剂使用Mg合金、Fe-Si-Mg合金等。球化处理的温度从产品的浇铸温度倒推，为1480～1550℃。

在此，也可以对球化处理前的熔融金属进行脱硫和脱磷，使得熔融金属中的S及P含量分别在0.05％以下、0.1％以下。

球化处理后，向由沙模形成的铸模进行浇注。在此，将熔融金属移到用于向铸模进行浇注的铸桶中时，添加孕育剂进行孕育。孕育温度从铸液温度倒推，例如在1380～1450℃下实施。铸液温度高时，容易发生收缩不良，铸液温度低时，容易发生气孔缺陷、流动不良，因此铸液温度例如设定于1330～1410℃。此外，这些温度例如利用浸渍式温度计来测定。在此，在形成一体型活塞的情况下，铸模形成为一体型活塞的形状。

铸模内的铸液在冷却地点进行自然冷却，直到达到例如350℃以下的温度。

冷却后，拆掉框架将铸件从铸模中取出。附着于铸件的沙子例如通过喷丸处理等去掉。另外，浇道、冒口等构成部之外的部分例如通过等离子体熔断等切掉。

接下来，对铸件进行热处理。作为热处理进行正火处理及退火处理。

正火处理例如是为了提高强度而进行的。正火处理例如在870～940℃的温度下进行2～3小时。即、正火处理在铸件温度达到870～940℃后进行2～3小时。优选，达到该温度为止的升温速度为250～350℃/h。

另一方面，优选，例如以500～1000℃/h的冷却速度进行冷却，直到达到室温为止。在此，上述温度例如基于炉中的温度。

使正火温度为上述范围是为了抑制晶粒粗大化导致韧性降低。

另外，对于球墨铸铁、一体型活塞而言，正火处理例如在需要700MPa以上的拉伸强度的情况下实施。即、作为热处理，存在实施正火处理及退火处理两者的情况和仅实施退火处理的情况。

退火处理是例如为了去除应力而进行的。退火处理例如以550～600℃的温度进行3～4小时。即、退火处理在铸件温度达到550～600℃后进行3～4小时。优选，达到该温度为止的升温速度为80～120℃/h。

另一方面，优选，例如以20～30℃/h的冷却速度进行冷却，直到达到250～350℃的温度。该冷却例如利用炉冷进行。然后，铸件在大气中通过自然冷却冷却到室温为止。此外，上述温度与上述正火处理一样，基于炉中的温度。

使退火温度为上述范围是为了进行适当的应力去除，并且抑制珠光体分解导致强度降低。使冷却速度为20～30℃/h是为了对部件整体进行均匀冷却。

经过上述工序，制作出球墨铸铁、一体型活塞。

在此，对利用实施方式的球墨铸铁制作出的一体型活塞的构成进行说明。

图2是利用实施方式的球墨铸铁制作出的一体型活塞10的侧视图。如图2所示，一体型活塞10的冠部11和裙部12被一体形成。冠部11具有大致圆筒形状。裙部12形成为从冠部11向下方延伸。

该一体型活塞10例如可以用作船舶用发动机的活塞。作为船舶用发动机，例如可以列举出燃气发动机、内燃发动机、双燃料发动机等。作为船舶用发动机，例如可以列举出孔径(汽缸直径)为150mm～350mm、6～12缸的发动机。

由此，利用实施方式的球墨铸铁制作出的一体型活塞10具有优异的耐热性和寿命。因此，与现有的船舶用发动机相比，例如能够将一体型活塞10应用于热负载升高了的船舶用发动机。

接下来，对具有实施方式的一体型活塞的船舶用发动机的构成进行说明。此外，该一体型活塞是利用实施方式的球墨铸铁制作的。在此，给出内燃机发动机具有一体型活塞的一个例子。

图3是表示具有实施方式的一体型活塞33的内燃机发动机20的构成的图。如图3所示，内燃机发动机20具有主体部30、吸气路径部40、排气路径部50、燃料供应部60。

主体部30将燃烧燃料而得到的热能转换为动能。具体而言，将通过燃烧而得到的热能转换为曲轴34的旋转运动。主体部30具有：汽缸体31、汽缸头32、一体型活塞33、曲轴34、凸轮轴35。

汽缸体31具有汽缸36。该汽缸36中收纳有能够自由滑动的一体型活塞33。汽缸头32配置成与一体型活塞33对置。而且，汽缸36、一体型活塞33及汽缸头32构成动作室37。

动作室37是容积随着一体型活塞33的滑动运动而发生变化的内部空间。另外，本内燃机发动机20是设置有多个动作室37的多缸发动机。

一体型活塞33通过连杆与曲轴34连结。一体型活塞33滑动使得曲轴34进行旋转。另外，曲轴34经由多个齿轮使凸轮轴35旋转。

吸气路径部40将从外部吸入的空气导入到动作室37。吸气路径部40沿着空气流动的方向具有压缩机轮(未图示)和吸气歧管41。吸气歧管41将被压缩机轮压缩了的空气导入到动作室37。

排气路径部50将从动作室37排出的废气引导到外部。排气路径部50沿着废气流动的方向具有排气歧管51和涡轮(未图示)。排气歧管51将从动作室37排出的废气引导到涡轮。

燃料供应部60将从燃料箱供给的燃料引导到动作室37。燃料供应部60沿着燃料流动的方向具有燃料喷射泵61和燃料喷射喷嘴62。燃料喷射泵61将通过柱塞的往复运动而加压的燃料输出到燃料喷射喷嘴62。燃料喷射喷嘴62向动作室37的内部喷射燃料。

这样的船舶用发动机所具备的一体型活塞10具有优异的耐热性和寿命。因此，具有一体型活塞10的船舶用发动机与现有的船舶用发动机相比，例如能够提高热负载。

接下来，对具有实施方式的船舶用发动机的船舶的概要进行说明。该船舶用发动机具有实施方式的一体型活塞。

图4是具有实施方式的船舶用发动机的船舶70的侧视图。如图4所示，船舶70具有：船体71、船舱72、烟囱73(funnel)、螺旋桨74、舵75。

船舱72设置于船体71的甲板76上的后部。烟囱73配置于船舱72的后方。螺旋桨74及舵75设置于船体71的后方下部。

在船体71内的后部，具有作为螺旋桨74的驱动源的主发动机77及减速器78。螺旋桨74在从主发动机77经由减速器78传递来的旋转动力的作用下被旋转驱动。此外，实施方式的船舶用发动机作为主发动机77起作用。

此外，在船体71内的后部设置有对船舶70内的电气***供给电力的发电装置79。在设置发动机来作为发电装置79的情况下，也可以将实施方式的船舶用发动机用作发电用发动机。

上述实施方式的球墨铸铁维持强度及硬度的同时，具有优异的耐热性和寿命。由该球墨铸铁制作出的一体型活塞也将维持强度及硬度，同时具有优异的耐热性和寿命。具有该一体型活塞的船舶用发动机因活塞的耐热性和寿命而具有高可靠性。

(球化率、强度、硬度、耐热性、碳化物比例、寿命及珠光体比例的评价)

在此，对实施方式的球墨铸铁具有80％以上的球化率，能获得优异的耐热性及寿命进行说明。

表1示出评价中所使用的样品1～样品17的化学组成。另外，样品1～样品10是处于本实施方式的化学组成范围内的球墨铸铁。样品11～样品17是其化学组成不在本实施方式的化学组成范围内的球墨铸铁或者石墨铸铁，是比较例。另外，表1中示出了碳当量CE(CE＝C+1/3×Si)。

[表1]

关于样品1～样品17的球墨铸铁，评价了球化率、强度、硬度、耐热性、碳化物比例、寿命及珠光体比例。另外，所谓碳化物比例是指除了石墨组织以外的基体组织中碳化物的比例。所谓珠光体比例是指除了石墨组织以外的基体组织中珠光体组织的比例。

球化率的测定是遵照JIS G5502进行的。

强度通过拉伸试验进行评价。拉伸试验是遵照JIS Z2241进行的。断裂时的伸长率使用伸长计来计算。作为拉伸试验中的试验片使用了JIS Z2241中的14号A试验片。

硬度通过布氏硬度试验来评价。布氏硬度试验是遵照JIS Z2243进行的。

耐热性通过蠕变试验来评价。蠕变试验是遵照JIS Z2271进行的。在蠕变试验中，使试验温度为450℃，负载应力为300MPa。然后，将施加应力负载后25小时后的应变作为蠕变应变。蠕变应变是使用伸长计计算出的。在温度计测中，使用了R型热电偶。作为蠕变试验中的试验片使用了JIS Z2241中的14号A试验片。

表示耐热性提高的程度的耐热性提高度是将各样品的蠕变应变除以现有的球墨铸铁亦即样品11的蠕变应变而得到的(各样品的蠕变应变/样品11的蠕变应变)。另外，该耐热性提高度越小，耐热性越优异。

碳化物比例及珠光体比例是通过上述方法得到的。

寿命通过高温低循环疲劳试验来评价。高温低循环疲劳试验是遵照JIS Z2279进行的。高温低循环疲劳试验中，使试验温度为450℃。温度计测中使用了R型热电偶，应变计测中使用了伸长计。另外，将各样品的结果除以现有的球墨铸铁亦即样品11的结果，来计算寿命比。此外，该寿命比越大，表示寿命越长。

各试验中使用的试验片是如下这样制作的。在电炉中，形成用于构成球墨铸铁的熔融金属。将熔融金属的温度维持于1520℃，进行球化处理及孕育。

接下来，利用浸渍式温度计对铸液温度为1350～1380℃进行确认，并向由沙模形成的铸模进行浇注。然后，在冷却地点，使铸模内的铸液自然冷却，直到达到350℃以下的温度。

冷却后，拆掉框架而从铸模中取出铸件。利用喷丸处理将沙子从铸件上去掉。

接下来，对各铸件进行退火处理。退火处理以570℃的温度进行3.5小时。另外，使达到该温度为止的升温速度为100℃/h。经过3.5小时后，通过炉冷将各铸件以25℃/h的冷却速度冷却到280℃的温度。接下来，通过自然冷却在大气中将各铸件冷却到室温。

冷却后，利用锯床将各铸件切割成圆棒，并利用车床加工来加工成各试验片。由此得到试验片。

另外，针对样品1～样品10涉及的铸件，还制作出进行了正火处理及退火处理两者的试验片。正火处理以900℃的温度进行了2.5小时。而且，使达到该温度为止的升温速度为300℃/h。经过2.5小时后，利用空冷以800℃/h的冷却速度将各铸件冷却到150℃的温度。

接下来进行退火处理。退火处理是以与上述条件一样的条件进行的。冷却后，进行与上述一样的加工，并得到试验片。

表2和表3示出各样品的试验结果。表2是仅进行了退火处理时的结果。表3使进行了正火处理及退火处理时的结果。

在此，表2所示的结果中，样品16及样品17的球化率不到80％。因此，不能将样品16及样品17称为球墨铸铁，因此未进行测定球化率之外的评价。另外，关于寿命，对样品6～样品10及样品11～样品15进行评价。另外，球化率及碳化物比例不管是否进行正火处理都不发生变化，因此表3中未示出。

[表2]

	球化率％	拉伸强度MPa	布氏硬度HB	耐热性提高度	寿命比	碳化物比例％	珠光体比例％
								样品1	87	674	207	0.24	-	0.1	64.7
样品2	86	686	218	0.15	-	0.4	62.4
								样品3	93	675	238	0.16	-	1.5	67.3
样品4	90	671	207	0.28	-	0.2	63.4
								样品5	93	686	225	0.14	-	0.9	65.2
样品6	90	685	224	0.14	3.83	0.5	68
								样品7	89	652	233	0.21	3.34	1.2	68.8
样品8	89	630	202	0.22	3.26	0.8	66.1
								样品9	88	645	222	0.25	3.50	1.0	66.3
样品10	90	653	219	0.23	3.22	0.9	68.7
								样品11	91	631	204	1	1	0.0	63.9
样品12	87	668	255	0.14	2.74	4.4	67.4
								样品13	85	641	259	0.16	2.60	4.9	70.3
样品14	96	685	234	0.13	2.79	1.9	67.3
								样品15	94	672	240	0.11	2.68	2.2	69.7
样品16	62	-	-	-	-	-	-
								样品17	47	-	-	-	-	-	-

[表3]

	拉伸强度MPa	布氏硬度HB	耐热性提高度	珠光体比例％
					样品1	888	297	0.24	95.8
样品2	891	305	0.11	93.9
					样品3	860	325	0.12	96.2
样品4	884	297	0.33	95.2
					样品5	880	318	0.13	98.4
样品6	895	308	0.13	97.6
					样品7	785	313	0.19	98.7
样品8	836	294	0.15	94.1
					样品9	829	301	0.19	96.6
样品10	809	305	0.18	97.3
					样品11	861	288	1.00	93.2

如表2和表3所示，样品1～样品10具有80％以上的球化率，维持与现有的球墨铸铁(样品11)同等的拉伸强度及布氏硬度的同时，提高了耐热性。另外，样品1～样品10的碳化物比例在1.6％以下，珠光体比例超过了50％。

另外，如表2所示，样品6～样品10的寿命比为现有的球墨铸铁(样品11)的寿命比的3倍以上。其主要原因被认为是由于样品6～样品10的耐热性提高、以及碳化物比例被抑制在1.6以下的缘故。

另外，关于样品1～样品5，未示出寿命比的数据，但是，由于耐热性提高、以及碳化物比例被抑制在1.6以下，因此认为能够得到与样品6～样品10的寿命比大致相同程度的寿命比。

另外，如表3所示，样品1～样品10能够得到700MPa以上的拉伸强度。此外，虽然表3中未示出，但是，即使在进行了正火处理及退火处理时，寿命比也是现有的球墨铸铁(样品11)的3倍以上。

另一方面，如表2所示，Cr含量较高的样品12及样品13和Mo含量较高的样品14及样品15的降低韧性的碳化物比例超过了1.6％。关于寿命比，这些样品12～样品15虽然比现有的球墨铸铁(样品11)高，但是，比样品6～样品10低。其主要原因被认为是：由于尽管样品12～样品15的耐热性提高，但是碳化物比例超过了1.6的缘故。即、样品12～样品15的韧性降低了，因此，认为寿命比低于样品6～样品10。

Si含有率不在本实施方式的范围内的样品16及样品17的球化率小于80％。

由此可知，样品1～样品10具有80％以上的球化率，能够得到优异的耐热性及寿命。

以上，说明了本发明的几个实施方式，但是，这些实施方式是作为例子给出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式也可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围和主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围

符号说明

10、33…一体型活塞、11…冠部、12…裙部、20…内燃机发动机、30…主体部、31…汽缸体、32…汽缸头、34…曲轴、35…凸轮轴、36…汽缸、37…动作室、40…吸气路径部、41…吸气歧管、50…排气路径部、51…排气歧管、60…燃料供应部、61…燃料喷射泵、62…燃料喷射喷嘴、70…船舶、71…船体、72…船舱、73…烟囱、74…螺旋桨、75…舵、76…甲板、77…主发动机、78…减速器、79…发电装置。

Claims (7)

1.一种活塞用球墨铸铁，其特征在于：

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，

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。

2.根据权利要求1所述的活塞用球墨铸铁，其特征在于：

以质量计，含有0.2～0.4％的Cr。

3.根据权利要求1或2所述的活塞用球墨铸铁，其特征在于：

以质量计，含有0.3～0.5％的Mo。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的活塞用球墨铸铁，其特征在于：

所述不可避免杂质中，以质量计，S被抑制在0.05％以下，P被抑制在0.1％以下。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的活塞用球墨铸铁，其特征在于：

所述活塞用球墨铸铁是珠光体系球墨铸铁。

6.一种一体型活塞，其特征在于：

是使用权利要求1～5中任意一项所述的活塞用球墨铸铁制作的。

7.一种船舶用发动机，其特征在于：

具有使用权利要求1～5中任意一项所述的活塞用球墨铸铁制作的一体型活塞。