BR112016005243B1

BR112016005243B1 - anel de pistão condutor de calor para motor de combustão interna

Info

Publication number: BR112016005243B1
Application number: BR112016005243A
Authority: BR
Inventors: Yokokawa Hiromichi; Ogawa Junpei; Fujimura Kazuhiro; Kondo Takaaki; Suzuki Takuma; Miyazawa Tomonori; Iguchi Toyoki; Hirase Tsugane
Original assignee: Nissan Motor
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2020-04-07
Also published as: WO2015034086A1; MX2016003056A; EP3045555B1; US10344860B2; MY178284A; RU2016112496A; JP6093866B2; CN105531387A; RU2016112496A3; JPWO2015034086A1; US20160186860A1; EP3045555A4; CN105531387B; EP3045555A1; RU2674177C2

Abstract

resumo anel de pistão condutor altamente aquecido para motor de combustão interna é fornecido um anel de pistão condutor altamente aquecido para um motor de combustão interna capaz de exibir uma função de vedação de gás e uma função de transferência de calor por um longo período de tempo em uma maneira estável quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta. o anel de pistão condutor altamente aquecido para um motor de combustão interna é um anel de pistão para um motor de combustão interna tendo um aço de mn-cr como um material de base, o aço de mn-cr incluindo c na faixa de 0,52 a 0,65 % em massa, si na faixa de 0,15 a 0,35 % em massa, mn na faixa de 0,60 a 1,00 % em massa, cr na faixa de 0,60 a 1,00 % em massa, p na faixa de 0,04 % em massa ou menos, s na faixa de 0,04 % em massa ou menos, uma pequena quantidade de componentes (teor total de al, ni, e cu) na faixa de 0,05 a 3,0 % em massa, e uma sobra sendo fe e impurezas inevitáveis.

Description

“ANEL DE PISTÃO CONDUTOR DE CALOR PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA”

Campo da Invenção [001]A presente invenção refere-se a um anel de pistão montado a um pistão para um motor de combustão interna. Em particular, a presente invenção refere-se a um anel de pistão condutor de calor que pode ser adequadamente usado para um anel superior e um segundo anel de um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA [002]Nos últimos anos, o motor de combustão interna de um motor à gasolina automotivo e semelhantes, tem melhorado em eficiência o combustível levando em consideração problemas ambientais. Consequentemente, as especificações do motor têm tendência para aumentar a compressão de modo a torná-lo possível exibir uma eficiência térmica superior e extrair maior energia cinética. O motor à gasolina automotivo, tendo uma pressão para pressionar para baixo o pistão que aumenta em proporção à razão de compressão, tende a ter uma alta potência e um alto torque comparado a um motor tendo uma baixa razão de compressão sob volumes idênticos de exaustão e combustível de entrada. Entretanto, no motor à gasolina automotivo, um aumento em razão de compressão resultando em um aumento em uma temperatura e uma pressão dentro de uma câmara de combustão em um ponto morto superior no centro do pistão, causando uma mistura de combustível e ar para inflamar antes de apropriadamente formada. Como um resultado, em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta, a combustão ocorre localmente dentro da câmara de combustão, fazendo a combustão de combustível próxima ao ponto morto superior no centro do pistão difícil, causando batida. Neste caso, o motor à gasolina automotivo não pode obter a desejada potência ou torque mais longo, e é mais suscetível para geração de óxido de nitrogênio (Nox), bem coPetição 870190102831, de 11/10/2019, pág. 13/45

2/30 mo, a produção de fuligem.

[003]Além disso, os exemplos de medidas usadas para obter apropriadamente a combustão próxima ao ponto morto superior no centro do pistão no motor à gasolina automotivo incluem diminuir a temperatura de uma parede da câmara de combustão. Aqui, para diminuir a temperatura desta parede da câmara de combustão, é eficaz para diminuir a temperatura de uma superfície da coroa do pistão que recebe diretamente uma pressão de explosão em associação com um movimento alternativo do pistão. Os exemplos de meios para diminuir a temperatura da superfície da coroa do pistão incluem meios para melhorar uma função de transferência de calor necessária em um anel de pistão montado ao pistão, em que, um calor de combustão recebido pelo pistão é eficientemente transmitido a um cilindro, tornandose possível para obter apropriadamente a combustão próxima ao ponto morto superior no centro do pistão. A partir do acima, o anel de pistão usado no motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta particularmente necessária, além disso, melhoria em uma função de vedação do gás e a função de transferência de calor.

[004]Com um tal fundamento, o Documento de Patente 1 (Pedido de patente aberto ao público Japonesa N^o 2009 - 235561) propõe um anel de pistão que especifica faixas adequadas de componente para carbono (C), silício (Si), manganês (Mn), e cromo (Cr) sob parâmetros pré-determinados. Especificamente, o anel de pistão de Documento de Patente 1 compreende um aço tratado com calor que inclui C em uma faixa de 0,20 a 0,90 % em massa, Si em uma faixa de 0,10 para menos do que 0,60 % em massa, Mn em uma faixa de 0,20 a 1,50 % em massa, Cr em uma faixa de 0,30 a 2,00 % em massa, e um remanescente sendo ferro (Fe) e impurezas inevitáveis, em que, com base em conteúdos de C, Si, Mn, e Cr, os valores de parâmetros A e B calculados a partir de uma fórmula “A = 8,8 Si + 1,6 Mn + 1,7 Cr” e uma fórmula “B = 36 C + 4,2 Si + 3,8 Mn + 4,5 Cr” são 9,0 ou menos e 10,8 ou mais,

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3/30 respectivamente (referidos na reivindicação 1).

Documentos de Patente [005]Documento de Patente1: Pedido de patente aberto ao público Japonesa N^o 2009-235561

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Problemas para serem Resolvidos pela Invenção [006]Entretanto, quando o anel de pistão de Documento de Patente 1 descrito acima é usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta, é difícil obter apropriadamente combustão próxima ao ponto morto superior no centro do pistão no motor à gasolina automotivo. Isto é, no motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta com o anel de pistão proposto em Documento de Patente 1 montado a este, a temperatura da superfície da coroa do pistão não pode diminuir suficientemente, fazendo o impossível para exibir a função de vedação do gás e a função de transferência de calor por um longo período de tempo em uma maneira estável.

[007]Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna capaz de expor uma função de vedação do gás e uma função de transferência de calor por um longo período de tempo em uma maneira estável quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta. Em particular, é um objetivo da presente invenção fornecer um anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna tendo uma função melhorada, isto é, função de transferência de calor, de liberar entrada de calor a um pistão para uma superfície interna de diâmetro cilíndrico, diminuir uma temperatura da câmara de combustão, e evitar uma ocorrência de batida, e uma melhorada resistência à fadiga por calor para suportar o uso sob um ambiente de temperatura superior.

Meios para Resolver os Problemas

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4/30 [008]Os presentes inventores conduziram estudos extensivos e descobriram que podem resolver os problemas acima através da utilização de um anel de pistão que inclui C, Si, Mn, Cr, fósforo (P), e enxofre (S), bem como, alumínio (Al), níquel (Ni), e cobre (Cu) como um teor total de componentes, cada um em uma quantidade predeterminada, como um aço de Mn-Cr.

[009]Um anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção é um anel de pistão para um motor de combustão interna tendo um aço de Mn-Cr como um material de base, o aço de MnCr que inclui C na faixa de 0,52 a 0,65 % em massa, Si na faixa de 0,15 a 0,35 % em massa, Mn na faixa de 0,60 a 1,00 % em massa, Cr na faixa de 0,60 a 1,00 % em massa, P na faixa de 0,04 % em massa ou menos, S na faixa de 0,04 % em massa ou menos, um teor total de componentes (teor total de Al, Ni, e Cu) na faixa de 0,05 a 3,0 % em massa, e um remanescente sendo Fe e impurezas inevitáveis.

[010]No anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, o aço de Mn-Cr preferivelmente inclui cada um dos componentes Al, Ni, e Cu na faixa de 0,01 a 1,0 % em massa.

[011]No anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, os conteúdos de um teor total de componentes Al, Ni, e Cu incluídos no aço de Mn-Cr preferivelmente satisfazem a um relacionamento da seguinte fórmula (1).

[Fórmula 1] [teor de Al (% em massa)] + [teor de Cu (% em massa)]

1,⁰ - [teor de Ni (% em massa)] - 20 ... (1) [012]No anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, uma superfície circunferencial externa do anel de pistão compreende, preferivelmente, uma película dura de qualquer um ou dois ou mais tipos de um banho de cromo duro, uma cerâmica dura, e um carbono

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5/30 duro.

[013]No anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, a superfície superior e fundo e/ou uma superfície circunferencial interna do anel de pistão são preferivelmente tratados usando, pelo menos, um ou dois ou mais tipos de tratamento de oxidação, tratamento de conversão química, revestimento de resina, e formação de película de carbono duro.

[014]No anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, uma dureza depois de se submeter à têmpera e revenimento é preferivelmente 40 HRC ou mais, e uma condutividade térmica é preferivelmente 40 W/(m-K) ou mais.

Efeito da Invenção [015]No anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, aço de Mn-Cr que serve como o material de base inclui C, Si, Mn, Cr, P, e S, bem como Al, Ni, e Cu como um teor total de componentes, cada um em uma quantidade predeterminada, tornando-se possível exibir uma função de vedação do gás e uma função de transferência de calor por um longo período de tempo em uma maneira estável quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta. Em particular, o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna é capaz de melhorar uma função, isto é, uma função de transferência de calor, de liberar entrada de calor a um pistão para uma superfície interna de diâmetro cilíndrico, diminuir uma temperatura da câmara de combustão, e evitar uma ocorrência de batida, e melhorar uma resistência à fadiga por calor para suportar o uso sob um ambiente de temperatura superior.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [016]A Fig. 1A é uma vista plana e a Fig. 1B é uma vista em perspectiva parcial de um anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de

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6/30 uma forma de realização da presente invenção.

[017]A Fig. 2 é uma vista longitudinal em seção transversal da parte essencial de um pistão tendo o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna montado a este de uma forma de realização da presente invenção.

[018]A Fig. 3 é uma vista esquemática ilustrando uma vista geral de um teste de resistência à fadiga para avaliar uma resistência à fadiga do anel de pistão.

Formas de Realização da Invenção [019]O seguinte descreve uma forma de realização preferida de um anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, usando desenhos.

[020]Um anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção é um anel de pistão para um motor de combustão interna tendo um aço de Mn-Cr como um material de base 2. O aço de Mn-Cr inclui C na faixa de 0,52 a 0,65 % em massa, Si na faixa de 0,15 a 0,35 % em massa, Mn na faixa de 0,60 a 1,00 % em massa, Cr na faixa de 0,60 a 1,00 % em massa, P na faixa de 0,04 % em massa ou menos, S na faixa de 0,04 % em massa ou menos, um teor total de componentes (teor total de Al, Ni, e Cu) na faixa de 0,05 a 3,0 % em massa, e uma sobra sendo Fe e impurezas inevitáveis.

[021]As Figs. 1A e 1B ilustram um exemplo do anel de pistão (anel de pressão) 1 que assume uma forma de anel, forma um vão 1a, e tem um corte transversal substancialmente retangular. O anel de pistão 1, como ilustrado nas Figs. 1A e 1B, é capaz de aumentar uma margem de deflexão com a formação do vão 1a e, como ilustrado na Fig. 2, levando uma superfície circunferencial externa 5 do mesmo em contato com uma superfície da parede interna do cilindro 21 em uma direção circunferencial quando um pistão 10 está no meio de um movimento alternativo (nas direções das setas esboçadas na figura). O anel de pistão 1 está montado em uma ranhura do anel de pistão 12 fornecida ao pistão 10, e preenche um pequeno vão en

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7/30 tre a superfície da parede interna do cilindro 21 e do pistão 10, desse modo vedando um gás de combustão. Além disso, a superfície circunferencial externa 5 do anel de pistão comprimido pela sua própria tensão à superfície da parede interna do cilindro 21 controla moderadamente uma espessura de uma película de óleo enquanto seguindo o movimento do pistão 10. Em seguida, neste momento, o anel de pistão 1 contata continuamente a superfície da parede interna do cilindro 21 por intermédio da película de óleo e, é portanto capaz de transmitir a entrada de calor a uma superfície da coroa de pistão 11 a um lado do cilindro 20 (refere-se a uma seta pontilhada na Fig. 2).

[022]O anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna tem o aço de Mn-Cr como um material de base 2, e o aço de Mn-Cr tem uma composição de liga que inclui os elementos de liga descritos acima (C, Si, Mn, Cr, P, S, Al, Ni, e Cu) nas faixas descritas acima, e portanto serve como um excelente membro de transferência de calor, tornando-se possível melhorar uma função de transferência de calor. Assim, de acordo com o anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, é possível transmitir mais eficazmente a entrada de calor à superfície da coroa de pistão 11 ao lado do cilindro 20 e, adequadamente facilitar o uso sob um ambiente de calor rigoroso de um motor tendo uma razão de compressão alta. Além disso, o anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção tem uma composição de liga que inclui quantidades nas faixas descritas acima, desse modo melhorando a resistência ao desgaste, resistência à raspagem, resistência ao amolecimento, resistência à fadiga por calor, e resistência à fadiga, tornando-se possível exibir uma função de vedação de gás e uma função de controle de óleo por um longo período de tempo em uma maneira estável quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta.

[023]O seguinte descreve ações dos elementos de liga incluídos no aço de

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8/30

Mn-Cr, e razões para limitar os valores numéricos das porcentagens em massa. O aço de Mn-Cr muda a um material tendo vários valores adicionados com base em propriedades naturalmente providas pelos elementos de liga incluídos e nas porcentagens em massa dos mesmos.

[024]Carbono (C) como um elemento de liga dissolve em uma base, e é eficaz em aumentar a dureza e assegurar resistência ao amolecimento e resistência à fadiga por calor depois de têmpera e revenimento (distinção). Para o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna obter um tal efeito, o teor de C está preferivelmente dentro de uma faixa de 0,52 a 0,65 % em massa. Quando o teor de C está menos do que 0,52 % em massa, melhorias em desempenho de resistência ao desgaste e resistência mecânica não são obtidas e, assim, um tal teor não é preferido. Por outro lado, quando o teor de C excede 0,65 % em massa, diminui em resultado de desempenho de resistência ao impacto e um desempenho de usinagem favorável não poderá ser obtido e, assim, um tal teor não é preferido. O teor de C está mais preferivelmente dentro de uma faixa de 0,52 a 0,60 % em massa, e ainda mais preferivelmente dentro de uma faixa de 0,54 a 0,58 % em massa.

[025]Silício (Si) como um elemento de liga tem uma ação de desoxidação e uma ação de dessulfurização quando aço é fundido, e é eficaz em melhorar a resistência ao amolecimento por fortalecimento de solução sólida. Para o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna obter um tal efeito, o teor de Si está preferivelmente dentro de uma faixa de 0,15 a 0,35 % em massa. Quando o teor de Si está menos do que 0,15 % em massa, o fortalecimento de solução sólida não é obtido e resistência ao desgaste, resistência à raspagem, e resistência à fadiga por calor não podem ser melhoradas e, assim, um tal teor não é preferido. Por outro lado, quando o teor de Si excede 0,35 % em massa, diminui em condutividade térmica e o resultado de tenacidade e, assim, um tal teor não é preferido. O teor de Si está mais preferivelmente dentro de uma faixa de 0,17 a 0,25 % em massa.

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9/30 [026]Manganês (Mn) como um elemento de liga é eficaz como um agente desoxidante durante a fundição do aço, e é eficaz em melhorar a tenacidade e resistência à tração do aço para assegurar resistência depois de se submeter à têmpera e revenimento (distinção). Para o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna obter um tal efeito, o teor de Mn está preferivelmente dentro de uma faixa de 0,60 a 1,00 % em massa. Quando o teor de Mn está menos do que 0,60 % em massa, a resistência depois de se submeter à têmpera e revenimento (distinção) não pode ser suficientemente assegurada e, assim, um tal teor não é preferido. Por outro lado, quando o teor de Mn excede 1,00 % em massa, a dureza depois de se submeter à têmpera e revenimento (distinção) torna-se excessiva, levando a fragilização da base, fazendo durabilidade e desempenho de usinagem favorável não alcançáveis e, assim, um tal teor não é preferido. O teor de Mn está mais preferivelmente dentro de uma faixa de 0,75 a 0,85 % em massa.

[027]Cromo (Cr) como um elemento de liga forma um carbureto de Cr, e é eficaz em melhorar resistência a calor e resistência à corrosão, e simultaneamente melhorar a resistência ao desgaste. Além disso, Cr é eficaz em melhorar as propriedades de têmpera, melhorar a resistência ao revenimento, e assegurar resistência e tenacidade depois de se submeter à têmpera e revenimento (distinção). Para o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna obter um tal efeito, o teor de Cr está preferivelmente dentro de uma faixa de 0,60 a 1,00 % em massa. Quando o teor de Cr está menos do que 0,60 % em massa, melhorando a resistência a calor, resistência à corrosão, e resistência ao desgaste torna-se difícil e, assim, um tal teor não é preferido. Quando o teor de Cr excede 1,00 % em massa, a geração do carbureto de Cr torna-se excessiva, condutividade térmica diminui, e o carbureto de Cr segrega em bordas de grão e torna-se duro e frágil, causando uma diminuição em desempenho de resistência ao impacto e desempenho de usinagem e, assim, um tal teor não é preferido. Além disso, Cr é caro, e leva ao aumento em cus

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10/30 tos de produto quando incluído em grandes quantidades. O teor de Cr está mais preferivelmente dentro de uma faixa de 0,75 a 0,90 % em massa.

[028]Fósforo (P) como um elemento de liga, embora normalmente um elemento nocivo que causa fragilidade da borda de grão, dissolve em ferrita em aço, e é eficaz em aumentar a dureza e resistência à tração, e melhorando a usinabilidade. Para o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna obter um tal efeito, o teor de P é preferivelmente 0,04 % em massa ou menos. Quando o teor de P excede 0,04 % em massa, formação de fosfeto de ferro (Fe3P) é promovido, trabalhabilidade se deteriora, e resistência ao impacto diminui e, assim, um tal teor não é preferido.

[029]Enxofre (S) como um elemento de liga, embora considerado ter um baixo ponto de fusão e causar falta de vermelho, pode melhorar a trabalhabilidade adicionando Mn para produzir sulfeto de manganês (MnS). Para o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna obter um tal efeito, o teor de S é preferivelmente 0,04 % em massa ou menos. Quando o teor de S excede 0,04 % em massa, deterioração em trabalhabilidade e diminui em resistência ao impacto e, assim, um tal teor não é preferido.

[030]No anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna, o aço de Mn-Cr que serve como o material de base inclui alumínio (Al), níquel (Ni), e cobre (Cu) como um teor total de componentes. Al como um teor total de componente é eficaz como um agente desoxidante durante a fundição do aço, grãos de cristal miniaturizados melhoram a trabalhabilidade, e melhoram a condutividade térmica. Ni como um teor total de componente pode melhorar as propriedades de têmpera e melhorar a tenacidade. Além disso, Ni como um teor total de componente pode comunicar resistência a calor na base, melhorar o desempenho de resistência ao desgaste, e melhorar a resistência à corrosão e resistência a calor adicionando Cr. Cu como um teor total de componente pode melhorar a resistência à corrosão

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11/30 atmosférica, e ainda melhorar este efeito adicionando Ni. Além disso, Cu como um teor total de componente pode melhorar a condutividade térmica do aço de Mn-Cr e comunicar um ação lubrificante sólida.

[031]O anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna, pela combinação de Al, Ni, e Cu como um teor total de componentes com os elementos de liga descritos acima, é capaz de exibir excelentes efeitos sem precedentes em relação à função de vedação de gás e à função de transferência de calor por um longo período de tempo, mesmo quando usado sob um ambiente de calor rigoroso de um motor tendo uma razão de compressão alta. Para o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna obter um tal efeito, o teor total de Al, Ni, e Cu está preferivelmente dentro de uma faixa de 0,05 a 3,0 % em massa. Quando o teor da liga de Al, Ni, e Cu está menos do que 0,05 % em massa, torna-se difícil obter efeitos de sinergia resultantes da combinação destes com os elementos de liga descritos acima. Além disso, quando o teor da liga de Al, Ni, e Cu excede 3,0 % em massa, a precipitação de compostos intermetálicos aumenta e a condutividade térmica diminui e, assim, um tal teor não é preferido.

[032]A partir do acima, o anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção torna-se possível para os elementos incluídos no aço de Mn-Cr exibir efeitos independentemente e para elementos específicos obter efeitos de sinergia em combinação. Como um resultado, o anel de pistão 1 é capaz de exibir excelentes efeitos sem precedentes em relação a transferência de calor sem perda em durabilidade, e pode ser adequadamente usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta.

[033]O aço de Mn-Cr preferivelmente inclui um teor total de componentes Al, Ni, e Cu na faixa de 0,01 a 1,0 % em massa.

[034]No anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna, os teores de Al, Ni, e Cu estão cada um dentro da faixa de 0,01 a 1,0 % em

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12/30 massa, tornando-se possível obter efeitos de sinergia em combinação com os elementos de liga descritos acima, melhoram a função de transferência de calor, e mantêm a função de vedação de gás e a função de controle de óleo por um longo período de tempo. Quando o teor de qualquer um de Al, Ni, e Cu está menos do que 0,01 % em massa, os efeitos de sinergia resultantes da combinação destes elementos não podem ser suficientemente obtidos. Por outro lado, quando o teor de Al ou Cu excede 1,0 % em massa, a precipitação de compostos intermetálicos aumenta e a condutividade térmica diminui e, assim, um tal teor não é preferido. Além disso, quando o teor de Ni excede 1,0 % em massa, resulta em um aumento no custo do produto e, assim, um tal teor não é preferido.

[035]Os teores de componentes Al, Ni, e Cu incluídos no aço de Mn-Cr preferivelmente satisfazem o relacionamento da fórmula (1) seguinte:

[Fórmula 2] [teor de Al (% em massa)] + [teor de Cu (% em massa)] ^1,0 - [teor de Ni (% em massa)] ^_ · ⁽⁾ [036]Al e Cu, enquanto que, principalmente eficazes em melhorar a função de transferência de calor do anel de pistão 1, diminuem a durabilidade do anel de pistão quando o teor é excessivamente melhorado. Por outro lado, Ni contribui para melhorar a dureza do anel de pistão 1 e, é principalmente eficaz em melhorar a durabilidade e resistência à fadiga por calor. Como um resultado, cada um dos teores de Al, Ni, e Cu satisfazem o relacionamento expressado na fórmula (1), é possível melhorar transferência de calor enquanto que prevenir uma diminuição em resistência ao desgaste, resistência à raspagem, resistência à fadiga por calor, e resistência à fadiga do anel de pistão 1, e usar o anel de pistão 1 por um longo período de tempo em uma maneira estável mesmo sob um ambiente de uma carga térmica alta de um motor tendo uma razão de compressão alta. Neste momento, a razão do teor de Ni e os teores de Al e Cu estão preferivelmente dentro faixa de 1,0 a 20. Quando a

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13/30 razão do teor de Ni e os teores de Al e Cu estão menos do que 1,0, é difícil exibir suficientemente a função de transferência de calor necessária como um anel de pistão sob um ambiente de calor rigoroso. Por outro lado, quando a razão do teor de Ni e os teores de Al e Cu excede 20, a durabilidade e resistência à fadiga por calor do anel de pistão não pode ser suficientemente melhorada, tornando-se difícil exibir a função de vedação de gás e a função de controle de óleo necessária como um anel de pistão sob um ambiente de calor rigoroso por um longo período de tempo em uma maneira estável.

[037]No anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna, a superfície circunferencial externa 5 do anel de pistão preferivelmente compreende uma película dura 3 de qualquer um ou dois ou mais tipos de uma cromagem dura, uma cerâmica dura e um carbono duro.

[038]Com a superfície circunferencial externa 5 do anel de pistão 1 compreendendo a película dura 3 de qualquer um ou dois ou mais tipos de cromagem dura, cerâmica dura, e carbono duro, o desgaste causado pelo deslizamento ao longo da superfície da parede interna do cilindro 21 com contato contínuo é eficazmente suprimido, tornando-se possível manter favoravelmente um estado de contato com a superfície da parede interna do cilindro 21 durante um longo período de tempo. Consequentemente, com a superfície circunferencial externa 5 do anel de pistão 1 compreendendo a película dura 3 descrita acima, é possível exibir ação que transmite um calor do pistão 10 ao lado do cilindro 20 por um longo período de tempo, assim como a função de vedação de gás e a função de controle de óleo necessária como um anel de pistão sob um ambiente de calor rigoroso por um longo período de tempo em uma maneira estável. Deve ser observado que, mesmo se a superfície circunferencial externa 5 do anel de pistão 1 compreende a película dura 3, não existe efeito em condutividade térmica. Além disso, a película dura 3 pode ser obtida por uma pluralidade de tipos de películas duras enquanto que a condutividade térmica

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14/30 do anel de pistão 1 não é afetada.

[039]No anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna, superfícies superiores e inferiores 6, 8 e/ou um superfície circunferencial interna 7 do anel de pistão são preferivelmente tratadas usando pelo menos um ou dois ou mais tipos de tratamento de oxidação, tratamento de conversão química, revestimento de resina, e formação de película de carbono duro.

[040]Com as superfícies superiores e inferiores 6, 8 e/ou superfície circunferencial interna 7 do anel de pistão tratado usando pelo menos um ou dois ou mais tipos de tratamento de oxidação, tratamento de conversão química, revestimento de resina, e formação de película de carbono duro, é possível suprimir eficazmente desgaste causado pela adesão ou semelhantes dentro da ranhura do anel de pistão 12. Consequentemente, o tratamento de superfície descrito acima é realizado nas superfícies superiores e inferiores 6, 8 e/ou na superfície circunferencial interna 7 do anel de pistão 1, tornando-se possível acompanhar o movimento alternativo do pistão por um longo período de tempo em uma maneira estável, e exibir a função de vedação de gás e a função de transferência de calor necessária como um anel de pistão sob um ambiente de calor rigoroso por um longo período de tempo em uma maneira estável. Deve ser observado que, mesmo se as superfícies superiores e inferiores 6, 8 e/ou a superfície circunferencial interna 7 do anel de pistão 1 são tratadas e, assim constituem um tratado na camada de superfície 4, não existe efeito em condutividade térmica. Além disso, o tratado na camada de superfície 4 pode ser obtido pelo qual realiza uma pluralidade de tipos de tratamentos de superfície diferentes enquanto que a condutividade térmica do anel de pistão 1 não é afetada.

[041]No anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna, a dureza depois de se submeter à têmpera e revenimento é preferivelmente 40 HRC ou mais, e uma condutividade térmica é preferivelmente 40 W/(m-K) ou mais.

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15/30 [042]No anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna, o aço de Mn-Cr é fabricado por têmpera dentro de uma faixa de 830 a 900°C, seguido por revenimento dentro de uma faixa de 400 a 500°C, tornando-se possível obter as características desejadas em relação a resistência ao desgaste, resistência à raspagem, resistência à fadiga por calor, e resistência à fadiga. Em seguida, o anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna tem uma dureza depois de se submeter à têmpera e revenimento (distinção) de 40 HRC ou mais, tornando-se possível assegurar a resistência do anel de pistão e exibir a função de vedação de gás necessária como um anel de pistão por um longo período de tempo em uma maneira estável quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta. Além disso, o anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna, mantendo uma condutividade térmica de 40 W/(m-K) ou mais, pode transmitir eficazmente o calor do pistão 10 ao cilindro 20. Como referência, o anel de pistão condutor de calor 1 para um motor de combustão interna, quando usado como um anel superior colocado sob um ambiente de calor rigoroso mais próximo à câmara de combustão, pode obter um maior efeito em melhoria da eficiência do combustível do que quando um anel de pistão feito de aço inoxidável martensítico (SUS440C) ou aço de silício-cromo (SWOSC-V) utilizado como um anel superior convencional é usado.

Exemplos [043]Os exemplos seguintes indicam e descrevem a presente invenção em mais detalhe. A presente invenção, entretanto, não está limitada a estes exemplos.

[Exemplo 1] [044]Como um exemplo do anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, as amostras A a Z e AA a AD que satisfazem as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foram fabricadas. Na fabricação das amostras A a Z e AA a AD, cada um

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16/30 do aço de Mn-Crs tendo as composições de liga mostradas na Tabela 1 foi primeiro submetido ao trabalho a frio, desenho do fio e subsequentemente submetido a têmpera e ao revenimento (refinação) em uma temperatura de têmpera de 900°C e uma temperatura de revenimento de 450°C, e um material tendo um corte transversal retangular de 1,2 mm x 2,5 mm foi obtido. Em seguida, este material de fio foi formado em um anel assim como para corresponder a um diâmetro do furo de 78 mm, e uma seção para servir como um vão foi cortada. Cada um dos anéis de pistão das amostras A a Z e AA a AD assim fabricado depois foi endireitado por tratamento de calor, submetido à usinagem na parte externa, e formado em qualquer um de um total de três tipos incluindo um tipo tendo a superfície circunferencial externa revestida com apenas uma película de deposição de vapor físico (PVD) à base de Cr-N como uma película de cerâmica dura, um tipo tendo a superfície circunferencial externa revestida com apenas um película de carbono do tipo diamante (DLC) incluindo hidrogênio em uma quantidade de 2 % atômico como uma película de carbono duro, e um tipo tendo a superfície circunferencial externa revestida com uma película feita de duas camadas obtidas por camadas da película de DLC na película de PVD. Subsequentemente, cada um dos anéis de pistão das amostras A a Z e AA a AD foi submetido para concluir o trabalho, e uma película de tetróxido de tri-ferro foi formada nas superfícies superiores e inferiores do anel de pistão. Deve ser observado que, as superfícies superiores e inferiores e a superfície circunferencial externa do anel de pistão antes de vários tratamentos de superfície foram polidas de modo que uma rugosidade média de dez pontos Rz das mesmas estava dentro de uma faixa de 1,3 a 2,2 pm. A rugosidade média de dez pontos Rz conforme a JIS B0601 (1982), e foi medido usando um dispositivo de medição de rugosidade e contorno de superfície.

[045]As amostras A a Z e AA a AD fabricadas foram medidas por uma dureza de Rockwell (escala C) depois de revenimento a 400°C, e por condutividade térmica por um método do flash de laser. Além disso, um teste de resistência à fadiga e

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17/30 um teste de resistência à fadiga por calor foram conduzidos usando estas amostras A a Z e AA a AD, com base nos procedimentos abaixo. Estas medições e testes foram realizados de modo a confirmar que o anel de pistão exibiu a função de vedação de gás e a função de transferência de calor por um longo período de tempo em uma maneira estável quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta. Tabela 1 resume as composições de liga das amostras A a Z e AA a AD, e mostra os resultados a partir da medição da dureza de Rockwell (escala C) depois de revenimento a 400°C, da medição de condutividade térmica pelo método do flash de laser, do teste de resistência à fadiga, e do teste de resistência à fadiga por calor realizados nos amostras A a Z e AA a AD. Deve ser observado que, a dureza de Rockwell (escala C) foi medida usando um testador de dureza de Rockwell. Além disso, a condutividade térmica pelo método do flash de laser foi medida usando um dispositivo de medição de propriedade termo física do método do flash de laser.

(Teste de Resistência à Fadiga) [046]A Fig. 3 é um vista esquemática que ilustra uma visão geral do teste de resistência à fadiga para avaliar a resistência à fadiga do anel de pistão. O seguinte descreve o teste de resistência à fadiga usando a Fig. 3. No teste de resistência à fadiga, usando um testador de resistência à fadiga 40 esquematicamente mostrado na Fig. 3, uma primeira extremidade do vão 1a do anel de pistão 1 foi fixada a um suporte 41 por uma parte de fixação 41a, e a outra extremidade foi fixada a uma extremidade de um braço de alavanca 42 por uma parte de fixação 42a. Aqui, uma extremidade de uma barra de transmissão de energia 45 foi conectada ao outro lado da extremidade do braço de alavanca 42 por uma parte de conexão 43. O outro lado da extremidade da barra de transmissão de energia 45 foi conectado a um came excêntrico 46, e a barra de transmissão de energia 45 correspondida em uma direção axial de transmissão de energia (uma direção mostrada pela seta X na figura)

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18/30 por rotação do came excêntrico 46. Em seguida, em associação com o movimento da barra de transmissão de energia 45 neste momento, um lado da extremidade (o lado em que a parte de fixação 42a é fixada) do braço de alavanca 42 correspondido em uma direção de rotação (uma direção mostrada pela seta Y na figura) cerca da parte de conexão 43, e uma tensão de flexão foi carregada no anel de pistão 1 quando o vão 1a do anel de pistão 1 expandiu. Deve ser observado que, a barra de transmissão de energia 45 impediu o desvio do eixo de um eixo de transmissão de energia por uma guia 44, fazendo movimento alternativo suave possível.

[047]No teste de resistência à fadiga, o testador de resistência à fadiga 40 expandiu repetidamente o vão 1a do anel de pistão 1 por uma amplitude prédeterminada e carregou tensão no anel de pistão 1 como descrito acima, e o número de expansão de tempos foi repetido até o anel de pistão 1 se quebrar foi medido. Além disso, no teste de resistência à fadiga, uma pluralidade dos anéis de pistão 1 fabricados sob as mesmas condições foi preparada e submetida ao teste alterando o ajuste da tensão carregada no anel de pistão 1, e uma curva de S-N foi criada. A tensão de carga de cada um dos anéis de pistão 1 neste momento foi ajustada alterando a quantidade de abertura/fechamento do vão 1a. Em seguida, no teste de resistência à fadiga, a tensão que resistiu a uma contagem de repetição de expansão de 1 x 107 vezes foi encontrada a partir da curva de S-N criada como a resistência à fadiga.

(Resistência à Fadiga por Teste de Calor) [048]Na resistência à fadiga por teste de calor, cada um dos anéis de pistão das amostras A a Z e AA a AD foi montado dentro de uma luva tendo um diâmetro do furo de 78 mm, e medido por uma taxa de queda de tensão depois de ser mantido por três horas em uma temperatura de 300°C, com base em JIS B 8032-5 (1998). Esta taxa de queda de tensão foi calculada com base em uma taxa de redução de tensão encontrada montando cada um dos anéis de pistão das amostras A a Z e AA

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19/30 a AD dentro da luva, e medindo as tensões do anel de pistão antes e depois do aquecimento. Como referência, de acordo com o padrão de JIS (JIS B 8032-5 (1998)), a taxa de queda de tensão de um anel superior utilizada sob a ambiente de alta temperatura mais rigorosa entre os anéis de pistão é definida como 8 % ou menos.

[Exemplo Comparativo 1] [049]Este Exemplo Comparativo é para comparação com o exemplo. Como um Exemplo Comparativo do anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que não satisfazem as condições relacionadas ao Al, Ni, e Cu da composição de liga especificada na presente invenção foram fabricadas. Aqui, as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo foram fabricadas sob as mesmas condições como aquelas das amostras A a Z e AA a AD. Em seguida, na mesma maneira como as amostras A a Z e AA a AD, as amostras do Exemplo Comparativo fabricadas (a) a (n) foram medidas por dureza de Rockwell (escala C) depois de revenimento a 400°C, e por condutividade térmica pelo método do flash de laser. Além disso, usando estas amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo, um teste de resistência à fadiga e um teste de resistência à fadiga por calor foram conduzidos com base nos mesmos procedimentos como no exemplo. A Tabela 2 mostra as composições de liga das amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo para facilitar a comparação com as composições de liga das amostras. Além disso, a Tabela 2 resume as composições de liga das amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo, e mostra os resultados a partir da medição da dureza de Rockwell (escala C) depois de revenimento a 400°C, a medição de condutividade térmica pelo método do flash de laser, o teste de resistência à fadiga, e o teste de resistência à fadiga por calor realizados nas amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo.

[Comparação de Exemplo e Exemplo Comparativo]

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20/30 [050]O seguinte descreve a presente invenção em detalhe, comparando o

Exemplo e o Exemplo Comparativo com base nos resultados mostrados na Tabela 1 e Tabela 2.

Petição 870190102831, de 11/10/2019, pág. 32/45 [Tabela 1]

	C	Si	Mn	Cr	P	S	Al	Ni	Cu	Al+Ni+Cu	(Al+Cu)/Ni	Dureza (HRC)	Condutividade térmica (W/mK)	Resistência à fadiga	Taxa de queda de tensão (%)	Especificações do tratamento de superfície
Exemplo A							0,03	0,03	0,02	0,08	1,7	48,1	41,1	101	5,6	PVD
Exemplo B							0,02	0,02	0,01	0,05	1,5	47,8	41,0	100	5,42	PVD
Exemplo C							0,03	0,02	0,01	0,06	2,0	47,8	41,1	100	5,55	PVD+DLC
Exemplo D							0,05	0,03	0,02	0,10	2,3	47,9	41,2	101	5,53	PVD+DLC
Exemplo E							0,03	0,04	0,03	0,10	1,5	47,9	41,2	102	5,32	DLC
Exemplo F							0,07	0,04	0,04	0,15	2,8	48,2	41,3	101	5,28	DLC
Exemplo G	0,52	0,15	0,60	0,60	0,03	0,03	0,14	0,02	0,12	0,28	13,0	47,2	43,1	100	5,66	PVD
Exemplo H							0,50	0,35	0,30	1,15	2,3	48,1	41,2	103	5,22	PVD
Exemplo I							1,00	1,00	0,20	2,20	1,2	49,5	40,3	103	4,88	PVD
Exemplo J							0,20	1,00	1,00	2,20	1,2	49,0	40,4	102	4,9	PVD
Exemplo K							1,00	0,20	1,00	2,20	10,0	48,0	45,3	102	5,95	PVD
Exemplo L							0,80	0,80	0,80	2,40	2,0	48,9	41,0	103	4,5	PVD
Exemplo M							0,02	0,01	0,02	0,05	4,0	47,5	41,3	100	5,73	PVD
Exemplo							0,03	0,01	0,02	0,06	5,0	47,2	41,2	100	5,53	PVD

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21/30

N
Exemplo O	0,01	0,02	0,03	0,06	2,0	48,2	40,8	101	5,75	PVD
Exemplo P	0,01	0,02	0,02	0,05	1,5	48,0	40,8	101	5,55	PVD
Exemplo Q	0,09	0,01	0,10	0,20	19,0	47,1	42,6	101	5,56	PVD

	C	Si	Mn	Cr	P	S	Al	Ni	Cu	Al+Ni+Cu	(Al+Cu)/Ni	Dureza (HRC)	Condutividade térmica (W/mK)	Resistência à fadiga	Taxa de queda de tensão (%)	Especificações do tratamento de superfície
Exemplo R							0,03	0,03	0,02	0,08	1,7	48,8	40,4	101	5,4	PVD
Exemplo S							0,02	0,02	0,01	0,05	1,5	48,6	40,3	101	5,22	PVD
Exemplo T							0,03	0,02	0,01	0,06	2,0	48,6	40,3	101	5,33	PVD+DLC
Exemplo U							0,05	0,03	0,02	0,10	2,3	48,8	40,6	101	5,26	PVD+DLC
Exemplo V	0,60	0,35	0,80	0,95	0,03	0,02	0,03	0,04	0,03	0,10	1,5	49,0	40,4	102	5,11	DLC
Exemplo W	0,07	0,04	0,04	0,15	2,8	48,8	40,7	102	5,07	DLC

Exemplo X							0,11	0,02	0,15	0,28	13,0	48,2	42,7	100	5,43	PVD
Exemplo Y							0,44	0,50	0,35	1,29	1,6	48,9	40,9	104	5,05	PVD
Exemplo Z							0,02	0,01	0,02	0,05	4,0	48,3	40,6	100	5,55	DLC
Exemplo AA							0,03	0,01	0,02	0,06	5,0	48,2	40,5	101	5,36	DLC

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22/30

Exemplo AB							0,01	0,02	0,02	0,05	1,5	49,0	40,2	102	5,56	PVD
Exemplo AC	0,01	0,03	0,03	0,07	1,3	48,8	40,1	102	5,35	PVD
Exemplo AD	0,11	0,01	0,08	0,20	19,0	48,3	42,5	100	5,45	PVD

[Tabela 2]

	C	Si	Mn	Cr	P	S	Al	Ni	Cu	Al+Ni+Cu	(Al+Cu)/Ni	Dureza (HRC)	Condutividade térmica (W/mK)	Resistência à fadiga	Taxa de queda de tensão (%)	Especificações do tratamento de superfície
Exemplo Comparativo a							-	-	-	-	-	47,8	40,0	100	5,62	PVD
Exemplo Comparativo b							1,10	1,20	1,10	3,40	1,83	50,1	31,4	108	3,26	PVD
Exemplo Comparativo c							3,15	-	-	3,15	-	45,0	42,0	99	6,46	PVD
Exemplo Comparativo d	0,52	0,15	0,60	0,60	0,03	0,03	-	3,15	-	3,15	0,00	48,0	37,0	102	4,75	PVD
Exemplo Comparativo e							-	-	3,15	3,15	-	44,0	42,5	99	6,67	PVD
Exemplo Comparativo f							1,60	1,60	-	3,20	1,00	52,1	27,3	109	3,11	PVD
Exemplo Comparativo 3							-	1,60	1,60	3,20	1,00	50,2	38,8	101	5,12	PVD

23/30

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Exemplo Comparativo h							1,60	-	1,60	3,20	-	51,5	28,6	107	3,76	PVD
Exemplo Comparativo i							0,11	0,01	0,13	0,25	24,00	49,0	44,1	101	5,79	PVD
Exemplo Comparativo							-	-	-	-	-	48,6	38,8	101	5,20	PVD
Exemplo Comparativo k							1,10	1,20	1,10	3,40	1,83	50,9	29,9	109	3,01	PVD
Exemplo Comparativo l	0,60	0,35	0,80	0,95	0,03	0,02	3,15	-	-	3,15	-	46,1	39,4	100	5,97	PVD
Exemplo Comparativo m							-	3,15	-	3,15	0,00	48,7	36,1	103	4,55	PVD
Exemplo Comparativo n							-	-	3,15	3,15		44,9	39,8	100	6,21	PVD

24/30

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25/30 (Avaliação da Medição de Dureza) [051]Com base nos resultados mostrados na Tabela 1 e Tabela 2, a média das durezas das amostras A a Z e AA a AD que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi aproximadamente 48,3 (HRC). Por outro lado, a média das durezas das amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que não satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi aproximadamente 48,4 (HRC). Em seguida, todas as amostras A a Z e AA a AD e as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo foram confirmadas manter uma dureza de 40 HRC ou mais, e ser capazes de exibir a função de vedação de gás e a função de controle de óleo necessárias como um anel de pistão por um longo período de tempo em uma maneira estável quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta. Vendo estes resultados sozinho, as amostras e as amostras do Exemplo Comparativo podem ser consideradas como não tendo diferença reconhecível significante em dureza. Entretanto, ao contrário de um valor mínimo da dureza entre as amostras A a Z e AA a AD sendo 47,2 (HRC), existem várias amostras entre as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que têm uma dureza menor do que 47,2 (amostras (c), (e), (i), (n) e (m) do Exemplo Comparativo). Como referência, a dureza da amostra (e) do Exemplo Comparativo foi 44,0 (HRC), que foi tanto quanto 3,2 (HRC) menor do que o valor mínimo da dureza entre as amostras A a Z e AA a AD. Estes resultados mostram que usando um anel de pistão que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção torna-se possível obter uma dureza mais estável do que quando um anel de pistão convencional que não satisfaz as condições é usado.

(Avaliação da Medição de Condutividade Térmica) [052]Com base nos resultados mostrados na Tabela 1 e Tabela 2, a média das condutividades térmicas das amostras A a Z e AA a AD que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi aproximadamen

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26/30 te 41,2 (W/(m-K)). Além disso, todas as amostras A a Z e AA a AD foram confirmadas manter uma condutividade térmica de 40 W/(m-K) ou mais, e ser capazes de eficazmente transmitir o calor do pistão ao cilindro. Por outro lado, a média das condutividades térmicas das amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que não satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi aproximadamente 36,8 (W/(m-K)). Em seguida, as amostras (b), (d), (f) a (h), e (j) a (n) entre as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo foram confirmadas ter uma condutividade térmica de 40 W/(m-K) ou menos, e não ter obtidas melhoria suficiente em relação à condutividade térmica. Estes resultados mostram que usando um anel de pistão que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção torna-se possível obter melhorias em condutividade térmica comparada a quando um anel de pistão convencional é usado. Deve ser observado que, embora a diminuição em condutividade térmica foi notável nas amostras (b), (f), (h) e (k) do Exemplo Comparativo, esta diminuição foi concebivelmente causada pelo teor da liga de Al, Ni, e Cu sendo bem mais de 3,0 % em massa, resultando em um aumento em precipitação dos compostos intermetálicos.

(Avaliação do Teste de Resistência à Fadiga) [053]A Tabela 1 e Tabela 2 mostram as resistências à fadiga de amostras A a Z e AA a AD, com a amostra (a) do Exemplo Comparativo indexada como 100 (um índice mais alto indicando uma melhor resistência à fadiga). Neste caso, com base nos resultados mostrados na Tabela 1 e Tabela 2, a média das resistências à fadiga das amostras A a Z e AA a AD que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi 101. Por outro lado, a média das resistências à fadiga das amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que não satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi 103. Vendo estes resultados sozinho, as amostras podem ser consideradas como inferior em resistência à fadiga para as amostras do Exemplo Comparativo. Entretanto, ao contrário

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27/30 de todas as resistências à fadiga das amostras A a Z e AA a AD sendo 100 ou mais, existem várias amostras entre as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que têm uma resistência à fadiga menor do que 100 (amostras (c) e (e) do Exemplo Comparativo). Estes resultados mostram que usando um anel de pistão que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção torne-se possível obter uma resistência à fadiga mais estável do que quando um anel de pistão convencional que não satisfaz as condições é usado.

(Avaliação do Teste de Resistência à Fadiga por Calor) [054]Com base nos resultados mostrados na Tabela 1 e Tabela 2, a média das taxas de queda de tensão das amostras A a Z e AA a AD que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi 5,40 %. Por outro lado, a média das taxas queda de tensão das amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que não satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção foi 5,00 %. Vendo estes resultados sozinho, as amostras podem ser consideradas como inferior em resistência à fadiga por calor para as amostras do Exemplo Comparativo. Entretanto, ao contrário de um valor máximo da taxa de queda de tensão entre as amostras A a Z e AA a AD sendo 5,95 % (amostra K), existem várias amostras entre as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo que têm uma taxa de queda de tensão que excede 5,95 % (amostras (c), (e), (k) e (m) do Exemplo Comparativo). Como referência, o valor máximo da taxa de queda de tensão da amostra do Exemplo Comparativo e foi 6,67 %, que foi tanto quanto 0,72 % maior do que o valor máximo da taxa de queda de tensão entre as amostras A a Z e AA a AD. Estes resultados mostram que usando um anel de pistão que satisfaz as condições da composição de liga especificadas na presente invenção torne-se possível obter uma resistência à fadiga mais estável por calor do que quando um anel de pistão convencional que não satisfaz as condições é usado. Assim, embora todas as amostras A a Z e AA a AD e as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo satisfazem

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28/30 um padrão de um anel superior taxa de queda de tensão de 8 % ou menos definido no padrão JIS (JIS B 8032-5 (1998)), foi confirmado que as amostras A a Z e AA a AD podem ser usadas sob um ambiente de calor mais rigoroso do que as amostras (a) a (n) do Exemplo Comparativo.

(Sumário da Comparação de Exemplo e Exemplo Comparativo) [055]Os resultados mostrados na Tabela 1 e Tabela 2 revelam que, satisfazendo as condições especificada na presente invenção em relação a cada um dos teores de Al, Ni, e Cu, é possível melhorar a dureza, resistência à fadiga, e resistência à fadiga por calor e suprimir uma diminuição em condutividade térmica em associação com um aumento nos teores de C, Si, Mn, e Cr, resultando em um equilíbrio total destas características que é superior em estabilidade, fazendo o uso por um longo período de tempo em uma maneira estável possível mesmo sob um ambiente de alta carga térmica de um motor tendo uma razão de compressão alta. Assim, de acordo com o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção, incluindo os elementos de liga do aço de Mn-Cr nas quantidades das faixas especificadas na presente invenção, é possível melhorar a função de transferência de calor do anel de óleo assim como exibir a função de vedação de gás e a função de controle de óleo por um longo período de tempo. Além disso, como mostrado na Tabela 1 e Tabela 2, o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção não afeta de forma adversa as características descritas acima enquanto que a superfície circunferencial externa compreende pelo menos um tipo de película dura especificada na presente invenção.

Aplicabilidade Industrial [056]O anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção é capaz de exibir funções necessárias como um anel de óleo por um longo período de tempo em uma maneira estável, mesmo

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29/30 quando usado em um motor à gasolina automotivo tendo uma razão de compressão alta, tornando-se possível diminuir um consumo de óleo e prolongar a vida do motor de combustão interna. Assim, o anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna de acordo com a presente invenção é preferido do ponto de vista de facilitar o consumo de óleo eficaz, realizando uma utilização eficaz de recursos, e diminuindo a carga no ambiente.

Descrições de Numerais de Referência

Anel de pistão

1a Vão

Material de base

Película dura

Tratado na camada de superfície

Superfície circunferencial externa

Superfície superior

Superfície circunferencial interna

Superfície inferior

Pistão

Superfície da coroa de pistão

Ranhura do anel de pistão

Cilindro

Superfície da parede interna do cilindro a Seção do vão

Testador de resistência à fadiga

Suporte

41a Parte de fixação

Braço de alavanca

42a Parte de fixação

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30/30

Parte de conexão

Guia

Barra de transmissão de energia

Came excêntrico

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um aço de Mn-Cr como um material de base;

o aço de Mn-Cr consistindo de C na faixa de 0,52 % em massa a 0,65 % em massa, Si na faixa de 0,15 % em massa a 0,35 % em massa, Mn na faixa de 0,60 % em massa a 1,00 % em massa, Cr na faixa de 0,60 % em massa a 1,00 % em massa, P na faixa de 0,04 % em massa ou menos, S na faixa de 0,04 % em massa ou menos, um teor total de Al, Ni, e Cu na faixa de 0,05 % em massa a 3,0 % em massa, e uma sobra sendo Fe e impurezas inevitáveis, em que o aço de Mn-Cr inclui cada um dos componentes Al, Ni, e Cu na faixa de 0,01 % em massa a 1,0 % em massa, e em que um teor total de componentes Al, Ni, e Cu incluídos no aço de Mn-Cr satisfaz um relacionamento da fórmula (1) abaixo.

[Fórmula 1] [teor de Al (% em massa)] + [teor de Cu (% em massa)] ^1,0 - [teor de Ni (% em massa)] < ²⁰ ⁽¹⁾
2. Anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma superfície circunferencial externa do anel de pistão compreende uma película dura de qualquer um ou dois ou mais tipos de uma cromagem dura, uma cerâmica dura, e um carbono duro.
3. Anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que superfícies superiores e inferiores e/ou uma superfície circunferencial interna do anel de pistão são tratadas usando pelo menos um ou dois ou mais tipos de tratamento de oxidação, tratamento de conversão química, revestimento de resina, e

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2/2 formação de película de carbono duro.
4. Anel de pistão condutor de calor para um motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que uma dureza depois de se submeter à têmpera e revenimento é 40 HRC ou mais, e uma condutividade térmica é 40 W/(m-K) ou mais.