BRPI0707772A2

BRPI0707772A2 - material de anel de pistço para motor de combustço interna

Info

Publication number: BRPI0707772A2
Application number: BRPI0707772-6A
Authority: BR
Inventors: Katsuhiko Ohishi; Toshihiro Uehara; Kunichika Kubota
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2011-05-10
Also published as: JP4844902B2; KR101038002B1; US20120145289A1; JPWO2007123164A1; US20100158745A1; CN101395291A; KR20080090482A; EP2011892A1; WO2007123164A1

Abstract

MATERIAL DE ANEL DE PISTçO PARA MOTOR DE COMBUSTçO INTERNA É descrito um material de anel de pistão que, quando formado em um produto anel de pistão, mantém excelentes propriedades, e que, na produção da haste do anel do pistão, apresenta excelente processabilidade e estabilidade de forma. É provido um material de anel de pistão para motor de combustão interna compreendendo, em massa, 0,5 ou mais e menos de 0,7 % C, 1,0 % ou menos de Si, 1,0 % ou menos de Mn, 12,0 a 16,0 % de Cr, 3,0% ou menos de Mo e/ou W (Mo + 1/2W), 0,02 a 0,14 % N e o equilíbrio Fe e impurezas inevitáveis, em que a relação de C, N e Cr contidos satisfaz as fórmulas: 25 <243>43,22 C (%) + 42,45 N (%) - 0,02 Cr (%) 40, e 0,15 <243>0,92 C (%) + 0,67 N (%) - 0,03 Cr (%) <243>0,30

Description

"MATERIAL DE ANEL DE PISTÃO PARA MOTOR DE COMBUSTÃOINTERNA"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a um anel de pistão usadopara motor de combustão interna ou um anel de pistão usado com suasuperfície deslizante submetida a tratamento de nitretação, e particularmente aum material que tem excelentes características como um anel de pistão, alémde boa estampabilidade a frio e trabalhabilidade na laminação na produção deanel de pistão.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Para anéis de pistão para motores de combustão interna,particularmente motores de automóveis, o uso de anéis de pistãoconvencionais feitos de ferro fundido está gradativamente mudando para ouso dos assim chamados anéis de pistão de aço obtidos pelo trabalho demateriais de haste, tais coma hastes chatas de aço, em anéis. Isto é por causada necessidade de tornar mais finos os anéis, ou melhorar a resistênciamecânica dos anéis para atender as demandas, tais como baixo peso, menorcusto de combustível, aceleração e maior rendimento dos motores decombustão interna. Um outro fator importante é o efeito da redução salientedas etapas de produção de anéis.

A mudança de anéis de pistão de aço já foi realizada em anéissuperiores e anéis de óleo que são usados sob alta carga, e aços Si-Cr ou açosinoxidáveis martensíticos 11-17 % Cr têm sido usados para anéis de pistão.Além disso, têm sido usados muitos anéis de pistão feitos dos materiaisreferidos que são submetidos a cromagem ou tratamento de nitretação. Emgeral, materiais de anel de pistão precisam ter resistência ao esfoliamento eresistência ao desgaste, e essas características tendem melhorar com oaumento da quantidade de carbonetos resultantes do aumento das quantidadesde Cr e C adicionados, e com o aumento do tamanho dos carbonetos.Entretanto, carbonetos em tal forma causam deterioração das característicasde fadiga dos materiais do anel de pistão, e causam adicionalmente rupturados anéis de pistão quando os materiais do anel de pistão são trabalhados emhastes, e as hastes são submetidas ao dobramento para formar anéis.

Nessas circunstâncias, é revelada uma invenção na qual omaterial do anel de pistão que tem tanto características de fadiga quandoresistência ao esfoliamento depois do tratamento de nitretação são providaspela adição em combinação de nitrogênio N e carbono C a um aço inoxidávelmartensítico (documento de patente 1). Adicionalmente, com base natecnologia de adicionar N a um aço inoxidável martensítico e de refino decarbonetos de Cr, é revelado prover um anel de pistão nitretado feito de açomartensítico que tem excelente resistência ao desgaste, resistência aoesfoliamento, resistência ao trincamento e características de fadiga, pelorefinamento dos nitretos na camada nitretada para permitir que os nitretosestejam presentes em uma grande quantidade e, além disso, de formar umamicroestrutura onde componentes de contorno de grão lamelares na camadanitretada estão em um estado fino (documento patente 2).

Documento de patente 1: JP-A-2001-271144Documento de patente 2: JP-A-2002-030394

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMA A SER SOLUCIONADO PELA INVENÇÃO

Como um exemplo de etapas de produção gerais para anel depistão, um lingote ajustado a uma composição desejada é produzido, e olingote é submetido a laminação a quente, recozimento, estampagem a frio elaminação a frio para dar uma forma seccional desejada do anel de pistão, emseguida a têmpera e revenimento, e bobinamento em uma forma de anel. Emseguida, o anel é submetido a um tratamento térmico de alívio de tensões pararemover tensões residuais acumuladas no material, um trabalho bruto, umtratamento ácido de pré-nitretação, uma nitretação gasosa, um trabalho pararemoção da camada nitretada lateral e um trabalho de acabamento. O anel depistão resultante compreendendo o aço com adição de N tem excelenteresistência mecânica, particularmente resistência ao desgaste, resistência aoesfoliamento e características de fadiga, mas é inferior na trabalhabilidade afrio, tais como estampagem ou laminação no trabalho da haste a ponto deexigir muitas etapas de recozimento nas etapas de trabalho, resultando em umproblema de aumento de custo. Um outro problema é que a forma torna-seinstável depois do tratamento térmico de alívio de tensão conduzido pararemoção da tensão residual no material. Assim, é necessária melhoriaadicional.

O objetivo da presente invenção é prover um material de anelde pistão que mantém excelentes propriedades mecânicas quando formado emum produto anel de pistão, que é melhor na estampagem a frio etrabalhabilidade na laminação durante a produção da haste de anel de pistão,que pode reduzir o custo de produção do anel de pistão, e que temestabilidade de forma depois do tratamento térmico de alívio de tensão.

MEIOS PARA SOLUCIONAR O PROBLEMA

Os inventores conduziram uma pesquisa exaustiva a respeitoda influência de componentes na trabalhabilidade a frio na produção de anelde pistão. Eles conduziram adicionalmente exaustiva pesquisa a respeito dainfluência de componentes na estabilidade da forma no tratamento térmico dealívio de tensão. Em decorrência disto, observou-se que trabalhabilidade a frioe estabilidade de forma extremamente excelente depois do tratamento térmicode alívio de tensão podem ser obtidos sem prejudicar as característicasmecânicas como um anel de pistão controlando-se criteriosamente os teoresde C, Cr e N que são os principais elementos constituintes do material do anelde pistão e que formam carbonetos e nitretos, e além disso controlando-secriteriosamente a relação mútua dos teores dos elementos. Assim, a presenteinvenção foi realizada.Ou seja, a presente invenção diz respeito a um material de anelde pistão para motor de combustão interna que contém, em massa, 0,5 % oumais e menos que 0,7 % C, 1,0 % ou menos de Si, 1,0 % ou menos de Mn,12,0-16,0 % de Cr, 3,0 % ou menos de Mo e/ou W (Mo + 1/2 W) e 0,02 -0,14% de N, com o equilíbrio Fe e impurezas inevitáveis, em que a relação de C,N e Cr contidos satisfaz as fórmulas: 25 < 43,22 C (%) + 42,45 N (%) - 0,02Cr (%) < 40, e 0,15 < 0,92 C (%) + 0,67 N (%) - 0,03 Cr (%) < 0,30.

Preferivelmente, o material de anel de pistão satisfaz uma oumais faixas, em massa, de 0,60 - 6,8 % de C, 0,1 - 1,0 % de Si, 14,0 - 16,0 %de Cr, mais de 1,5 % e 3,0 % ou menos (mais preferivelmente 1,6 - 2,5 %) deMo e/ou W (Mo + 1/2W) e 0,04 - 0,13 % de N, ou além disso a relação de C,N e Cr contidos satisfaz as fórmulas 29 < 44,22 C (%) + 42,45 N (%) - 0,02Cr (%) < 35 e/ou 0,18 < 0,92 C (%) + 0,67 N (%) - 0,03 Cr (5) < 0,30.Certamente, um material de anel de pistão que satisfaz todas as exigências édesejável. Além disso, é desejável selecionar Mo de Mo e/ou W.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

O material do anel de pistão de acordo com a presenteinvenção mantém excelentes características quando formado em um produtoanel de pistão, e tem excelente trabalhabilidade a frio e estabilidade de formana produção da haste do anel de pistão. Portanto, a presente invençãocontribui amplamente para melhoria do desempenho do anel de pistão, esimplificação das etapas de produção, a saber, redução de custo.

VTFT ,HOR MANEIRA DE REALIZAR A INVENÇÃO

A característica da presente invenção é a seguinte. Com basena observação de que particularmente N que forma nitreto exerce uma grandeinfluência nas características pelo C e Cr que formam carbonetos e são osprincipais elementos constituintes do material do anel de pistão, um materialde anel de pistão com excelente trabalhabilidade a frio na produção do anel depistão e estabilidade de forma depois do tratamento térmico é providocontrolando-se criteriosamente a correlação dos elementos referidos. Apresente invenção será explicada com detalhes a seguir.

C é um elemento importante na presente invenção, e nãoapenas o C melhora a resistência ao esfoliamento e resistência ao desgastepela formação de carbonetos, mas também uma parte do C forma soluçãosólida na base para melhorar a resistência e características de fadiga. Paraatingir esses propósitos, C tem que ser adicionado em um teor de pelo menos0,5 %. Entretanto, se o teor exceder 0,7 %, a trabalhabilidade em vergalhõesou anéis deteriora. Especialmente no caso do anel de pistão, uma vez que éimportante produzir a baixo custo o anel de pistão pelo aumento daprodutividade, o teor é especificado em menos de 0,7 %. A faixa preferida é0,60 - 0,68 %.

Si é adicionado normalmente como um desoxidante, mas eleafeta o comportamento do amolecimento pelo revenimento do aço, e ainfluência do Si é importante, particularmente para aços baixa liga. Si énecessário para inibir o amolecimento pelo revenimento e melhorar aresistência a quente. Entretanto, se Si for adicionado em uma quantidademuito alta, a trabalhabilidade a frio é deteriorada, e conseqüentemente olimite superior de Si é especificado em 1,2 %, e é preferivelmente 1,0 %. Poroutro lado, o limite inferior é preferivelmente 0,1 %.

Como Si, Mn é também um elemento necessário comodesoxidante e, se ele for adicionado em uma quantidade muito grande, atrabalhabilidade a quente é deteriorada. Portanto, o limite superior de Mn éespecificado em 1,0 %.

Como para Cr, uma parte do Cr liga-se ao C para formar umcarboneto para melhorar a resistência ao desgaste, e uma parte de Cr formauma solução sólida na base para melhorar a resistência à corrosão. Alémdisso, uma vez que Cr aumenta a resistência ao amolecimento pelorevenimento, ele é necessário para melhorar a resistência ao assentamento aquente do anel de pistão ou garantir temperabilidade para obter durezasuficiente depois do tratamento térmico. Quando é realizado o tratamento denitretação, Cr tem o efeito de melhorar ainda mais a resistência aoesfoliamento e resistência ao desgaste do anel de pistão em virtude de formarnitretos finos na camada nitretada. A fim de obter esses efeitos, Cr tem queser adicionado em uma quantidade de pelo menos 12,0 %, mas a adição deleem uma quantidade muito alta causa diminuição da condutibilidade térmicapara promover aumento da temperatura da superfície de contato causada pelodeslizamento, e assim danificar a resistência ao emperramento e, além disso,aumenta o tamanho dos carbonetos ou partículas de forma a causardeterioração evidente na trabalhabilidade. Assim, o limite superior éespecificado em 16,0 %. A faixa preferida é 14,0 - 16,0 %.

Não somente Mn e W per se ligam ao C para formarcarbonetos duros, mas também uma parte do Mn e W forma solução sólida nocarboneto de Cr, e conseqüentemente do carboneto de Cr per se é endurecido,resultando em aumento na resistência ao desgaste. Além disso, elescontribuem como elementos de endurecimento secundário no revenimento econseqüentemente são efetivos para melhorar a resistência ao assentamento aquente do anel de pistão. Além disso, um material de anel de pistão de aço éem geral aquecido a 900 - 1.100 0C para conferir resistência ao desgaste,resistência ao esfoliamento e características de fadiga do anel de pistão, eentão endurecido pelo resfriamento rápido, e em seguida revenido a umatemperatura relativamente alta para ajustar a dureza em 35- 45 HRC, e Mo eW têm o efeito de estabilizar a estrutura endurecida, que possibilita convertero carboneto secundário precipitado a 900 - 1.100 0C em M23C6 comtamanho de partícula fino, por meio do que a precipitação de M7C3 pode serinibida. Ou seja, pela fixação do carboneto secundário formado a umatemperatura de 90 - 1.100 °C, torna-se possível obter uma estrutura que éestável, mesmo quando a temperatura de endurecimento muda um pouco.Para aços liga compreendendo C e Cr nas quantidadesbaseadas naquelas da presente invenção, a temperatura de aquecimento citadade cerca de 1.000 0C é adequada para obtenção da temperabilidade, a saber,características mecânicas. Ou seja, se a temperatura de aquecimento for muitobaixa, a dureza suficiente não pode ser obtida e, por outro lado, se ela formuito alta, partículas de austenita tornam-se mais grosseiras de forma a causardiminuição da tenacidade. Portanto, considerando o equilíbrio dessascaracterísticas, a faixa de temperatura de endurecimento citada deve serempregada. A adição de Mo e W é necessária para obter os efeitos citados, eparticularmente o ajuste do limite inferior de suas quantidades é importante.Como para o limite inferior dos teores de Mo e/ou W que são controladas pelafórmula (Mo + 1/2W), os teores são mais de 1,5 %, preferivelmente 1,6 % oumais. Entretanto, a adição deles em quantidades muito grandes não somenteresulta no aumento de carbonetos duros e extremo aumento na resistência aabrasão do cilindro, mas também causa deterioração da trabalhabilidade.Portanto, o limite superior dos teores de Mo e/ou W que são controlados pelafórmula (Mo + 1/2 W) é especificado em 3,0 % na presente invenção. Ele épreferivelmente 2,5 %. Mo pode dar um efeito similar em um teor que é ametade do teor de W e além disso tem o efeito de melhorar a resistência aoamolecimento, e pode inibir assentamento a quente no tratamento térmico derevenimento ou alívio de tensão. Portanto, do ponto de vista de vantagem nocusto e características de tratamento térmico, é desejável adicionar Mosozinho sem adição de W.

N é um elemento que é relativamente estável, mesmo a altastemperaturas, e impede que carboneto de Cr eutético (M7C3), difícil decontrolar sua forma pela temperatura de trabalho a quente ou temperatura detratamento térmico, se recristalize no contorno de grão austenítico do cristalprimário. Assim, torna-se possível inibir a deterioração conspícua deresistência ao desgaste ou deterioração da trabalhabilidade que é causada pelapresença de carboneto de Cr grosseiro. Além disso, uma vez que N tem oefeito de refinar o carboneto, não somente as características de fadiga, mastambém as características mecânicas são melhoradas, e a resistência à tração éaumentada sem causar deterioração da trabalhabilidade. Para obter este efeito,pelo menos 0,02 % de N é necessário, mas, se ele for adicionado em umaquantidade muito grande, poros de gás são formados no lingote de aço e, alémdisso, a fabricação do lingote no ar torna-se difícil, resultando em aumento decusto. Portanto, a quantidade de N é 0,14 % ou menos. A faixa preferida é0,04-0,13%.

No material de anel de pistão da presente invenção, o elementorestante sem ser os elementos citados é Fe, mas impurezas naturalmenteinevitáveis estão presentes. Além disso, quando a tensão de impacto éaplicada durante o uso do anel de pistão, Ni pode ser adicionado em um teorde 2,0 % ou menos com o propósito de melhorar a tenacidade, e Cu pode seradicionado em um teor de 4 % ou menos com o propósito de endurecer amatriz para melhorar a resistência ao assentamento a quente.

Além disso, a fim de atender a demanda adicional deresistência ao desgaste, pode ser adicionado pelo menos um de V e Nb em umteor de 3,0 % ou menos no total. Não somente V e Nb formam carbonetospela ligação ao C, mas também uma parte deles forma solução sólida nocarboneto de Cr para endurecer o carboneto. Além disso, Al pode seradicionado em um teor de 1,5 % ou menos para melhorar a dureza da camadanitretada formada na superfície do aço pelo tratamento de nitretaçãoconduzido com o propósito de conferir resistência ao desgaste a um anel depistão feito de aço. Além do mais, Co pode ser adicionado em um teor de 1,0% ou menos para melhorar a resistência à corrosão, e B pode ser adicionadoem um teor de 100 ppm ou menos para melhorar a dureza da matriz.

P e S que são elementos impureza são preferivelmenteadicionados nos teores mais baixos possíveis, mas a fim de reduzirextremamente as quantidades, materiais de partida caros selecionados devemser usados e, além disso, é necessário um alto custo para refino e dissolução.Entretanto, na presente invenção, eles podem ser contidos nas faixas de P <0,1 % e S < 0,1 % que não causa nenhum problema particularmente sério nascaracterísticas e produção.

Além do mais, a presente invenção fornece um material deanel de pistão que tem não somente características mecânicas como umproduto anel de pistão, mas também trabalhabilidade a frio na produção dahaste do anel de pistão e, além disso, estabilidade de forma depois dotratamento térmico. O melhor recurso da presente invenção baseia-se emcontrolar adequadamente os teores de C, Cr e N contidos para obter essascaracterísticas. Os motivos serão explicados com detalhes a seguir.

A trabalhabilidade a frio do material do anel de pistão naprodução de haste depende bastante da quantidade ou tamanho dos carbonetosno aço, e é governada basicamente pelos teores de Cr e C. N é efetivo pararefino dos carbonetos e, além disso, N per se forma nitretos finos para impedira aglomeração e aumento de tamanho dos nitretos. Portanto, controlando-seos teores dos três elementos nas faixas adequadas, a trabalhabilidade pode sermelhorada, mantendo ainda as características mecânicas como produto anelde pistão. Em decorrência de se conduzir uma pesquisa a respeito da relaçãoideal dos teores de C, Cr e N que podem apresentar esses efeitos ao máximo,observou-se que ela pode ser avaliada pela relação usando fatores obtidos poranálise de regressão múltipla quando a trabalhabilidade é uma variávelobjetivo e C, Cr e N são consideradas variáveis explanatórias, e assim énecessário controlar rigorosamente a relação.

Ou seja, deve-se controlar os teores de C, N e Cr no aço parasatisfazer a fórmula: 25 < 43,22 C (%) + 42,45 N (%) - 0,02 Cr (%) < 40. Seeste valor for menor que 25, a trabalhabilidade é satisfatória, mas ascaracterísticas mecânicas, resistência ao desgaste e resistência aoesfoliamento como o anel de pistão deterioram e, se for mais de 40, atrabalhabilidade deteriora e, conseqüentemente, a estampagem e laminação naprodução do material da haste torna-se difícil, exigindo uma pluralidade deetapas de recozimento, resultando em um aumento de custo. A faixa preferidado valor de acordo com a fórmula citada é 29 - 35.

Na produção do anel de pistão, depois do bobinamento emuma forma de anel, é realizado um tratamento térmico de alívio de tensão pararemover tensões residuais acumuladas no material, e existe o problema de aforma tornar-se instável depois do tratamento. Foi confirmado pelosinventores que o mecanismo de mudança de forma é afetado basicamente palaquantidade e forma dos carbonetos no aço, como no caso da trabalhabilidade.Em decorrência disto, os inventores esclareceram que, pelo controle mútuo,nas faixas adequadas, dos teores de Cr e C que formam basicamentecarbonetos, e N que torna mais fino os carbonetos, a forma estável pode serobtida, mesmo depois do tratamento térmico de alívio de tensão, mantendoainda as características mecânicas do anel de pistão.

Ou seja, deve-se ajustar os teores de C, Cr e N no aço parasatisfazer a relação mútua de 0,15 < 0,92 C (%) + 0,67 N (%) - 0,03 Cr (%) <0,30 na relação usando fatores adequados obtidos por análise de regressãomúltipla quando a característica mecânica é considerada uma variávelobjetivo e C, Cr e N são consideradas variáveis explanatórias, como no casoanterior. Se este valor for menor que 0,15, a estabilidade de forma não podeser obtida e, se ele for mais de 0,30, as características mecânicas do anel depistão se deterioram. A faixa preferida do valor de acordo com a fórmulaanterior é 0,18-0,30.

Ajustando-se devidamente C, Cr e N para satisfazer as duasfórmulas citadas, pode ser provido um material de anel de pistão tanto comcaracterísticas de trabalhabilidade quanto estabilidade de forma sem causardeterioração das características do produto. Em decorrência disto, torna-sepossível prover materiais de anel de pistão com características estáveis.

Para o material de anel de pistão da presente invenção comcaracterísticas na composição, é desejável aplicar na etapa de fabricação dolingote um processo capaz de realizar microajuste de componentes. Porexemplo, a etapa de dissolução é preferivelmente realizada com um forno deindução ou forno a vácuo que causam menos incorporação de impurezasexternas. Além disso, na etapa de lingotamento, pode-se utilizar o método deré-dissolução ou o método de lingotamento contínuo que é vantajoso paraevitar segregação ou a presença de inclusões não metálicas além do métodode produção de lingotes usual.

Exemplo 1

10 kg de lingotes foram preparados por dissolução por induçãoa vácuo de alta freqüência. Esses lingotes foram submetidos a trabalho aquente para fazer materiais de haste de 15 mm quadrados. Subseqüentemente,eles foram submetidos a recozimento e em seguida a um dado tratamento deendurecimento (1.000 - 1.060 °C) e um dado tratamento de revenimento (600- 640 °C) para fazer as amostras no. 1-7 ajustadas a cerca de 40 HRC dedureza. Os valores α e β (ver rodapé da tabela 1) calculados a partir dacomposição química de cada amostra e dos teores de C, Cr e N estãomostrados na tabela 1.<table>table see original document page 13</column></row><table>Para avaliação da trabalhabilidade da haste como material deanel de pistão, a redução de área (%) no teste de tração foi medida. Corpos deprova tipo contração JIS 14A (comprimento total: 110 mm, comprimento daparte paralela: 45 mm, diâmetro da parte paralela: 7 mm; base de medida: 355 mm) foram obtidos a partir do material depois do recozimento, e submetidos ateste de tração à temperatura ambiente para coletar os valores de redução deárea (%) de cada amostra. No uso como um anel de pistão, quando este valoré 45 % ou mais, não existem problemas na estampagem e laminação a frio, eeste valor é empregado como indicação de excelente trabalhabilidade.

Em seguida, para avaliação da estabilidade de forma do anelde pistão, o teste de dobramento V seguinte foi conduzido. Um corpo deprova de 3 mm quadrados χ 80 mm de comprimento mostrado na figura 1 foiobtido a partir do material ajustado à dureza de 40 HRC, as marcações foramfeitas em uma superfície lateral do corpo de prova em um intervalo de 50 mm.Supondo-se que o corpo de prova é trabalhado em um anel, o corpo de provafoi penetrado a uma velocidade fixa de forma que a penetração atingisse 10mm, conforme mostrado na figura 2. A distância L0 entre as marcas (valormédio da distância superior Loa e distância inferior Lob) foi medida. Então,um tratamento térmico simulando o tratamento térmico de alívio de tensõespara remover a dada tensão residual foi realizado a 600 °C por 1 hora, e emseguida a distância L1 entre as marcações foi novamente medida. A razão devariação foi obtida da distância L0, L1 assim obtida, de acordo com a fórmulaseguinte.

<table>table see original document page 14</column></row><table>

Os inventores confirmaram que, quando esta razão demudança a 600 °C é na faixa de 0,15 - 0,3 %, não existe problema naestabilidade de forma no uso como anel de pistão. Portanto, 0,15 - 0,3 % éempregado como o valor visado como uma indicação para estabilidade deforma.Resultados da avaliação da trabalhabilidade (redução de área)e estabilidade de forma (razão de mudança) estão mostrados na figura 3. Apartir dos resultados, pode-se ver que os materiais de anel de pistão dapresente invenção que foram rigorosamente ajustados nos teores de C, N e Crforam superiores aos materiais comparativos na trabalhabilidade a frio eestabilidade de forma antes e depois do tratamento térmico.

Exemplo 2

10 kg de lingotes foram preparados por dissolução por induçãoa vácuo de alta freqüência. Esses lingotes foram submetidos ao trabalho aquente para fazer materiais de haste de 15 mm quadrado. Subseqüentemente,eles foram submetidos a recozimento e, em seguida, a um dado tratamento deendurecimento (1.000 - 1.060 °C) e um dado tratamento de revenimento (600- 640 °C) para fazer amostras no. 8-13 ajustadas a uma dureza de cerca deHRC 40. Os valores de α e β (ver rodapé da tabela 2) calculados a partir dacomposição química e teores de C, Cr e N de cada amostra estão mostradosna tabela 2.<table>table see original document page 16</column></row><table>Para avaliação da trabalhabilidade e estabilidade de forma doanel de pistão, os mesmos teste de tração e teste de dobramento V anteriorforam conduzidos. Os resultados estão mostrados na figura 4. A partir dosresultados, pode-se ver que os materiais de anel de pistão da presenteinvenção que são rigorosamente ajustados nos teores de C, N e Cr foramsuperiores aos materiais comparativos na trabalhabilidade a frio e estabilidadede forma antes e depois do tratamento térmico.

Exemplo 3

2.600 kg de lingotes foram preparados por um forno dedissolução atmosférico. Esses lingotes foram submetidos a trabalho a quentepara fazer um material de haste de 15 mm de diâmetro, que foi referido comoamostra no. 14. Os valores de α e β (ver rodapé da tabela 3) calculados apartir da composição química e teores de C, Cr estão mostrados na tabela 3.<table>table see original document page 18</column></row><table>Sucessivamente, ele foi submetido a recozimento, e emseguida a um dado tratamento de endurecimento (1.040 °C) e um dadotratamento de revenimento (600 - 640 °C) para fazer um material de hasteajustado a uma dureza de 40 HRC5 e a distribuição de carbonetos na seçãolongitudinal foi medida. Um microscópio ótico foi usado para a medição paraobter o tamanho dos carbonetos (em termos de diâmetro de círculoequivalente) em seis campos visuais de estrutura que foram vistosaleatoriamente com aumento de 200 χ (figura 5) e aumento de 1.000 χ (figura6). As áreas de visualização foram 8 χ IO"3 mm2 (aumento 200 x) e 3,2 χ IO"3mm2 (aumento 1.000 x). Os resultados da medição estão mostrados na figura7 e na figura 8. Pode-se ver pelos resultados que a maior parte dos carbonetosformados no material teve um tamanho de 1 μιη ou menos e foi finamentedistribuída. No material de anel de pistão da presente invenção, atrabalhabilidade a frio na produção de material de haste e estabilidade deforma no tratamento térmico de alívio de tensões depois do bobinamentoforam ambas melhoradas pelo refino de carbonetos.

DESCRIÇÃO RFST JMTDA DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista esquemática da forma do corpo deprova para o teste de dobramento em V nos exemplos 1 e 2.

A figura 2 é uma vista esquemática que mostra o método deteste de dobramento V nos exemplos 1 e 2.

A figura 3 é uma vista esquemática que mostra a relação entrea trabalhabilidade a frio (redução de área) e estabilidade de forma (razão demudança) de materiais de anel de pistão da presente invenção e do exemplocomparativo no exemplo 1.

A figura 4 mostra a relação entre a trabalhabilidade a frio(redução de área) e estabilidade de forma (razão de mudança) de materiais deanel de pistão da presente invenção no exemplo 2.

A figura 5 é uma fotografia estrutural (200 x) do material deanel de pistão da presente invenção no exemplo 3.

A figura 6 é uma fotografia estrutural (1.000 x) do material deanel de pistão da presente invenção no exemplo 3.

A figura 7 mostra a distribuição de tamanho de carbonetos(vista com aumento de 200 x) do material de anel de pistão da presenteinvenção no exemplo 3.

A figura 8 mostra a distribuição de tamanho de carbonetos(vista com aumento de 1.000 x) do material de anel de pistão da presenteinvenção no exemplo 3.

DESCRIÇÃO DOS NÚMEROS DE REFERÊNCIA

1. Corpo de prova (3 mm2 χ 80 mm de comprimento), 2.Marcações, 3 Punção.

Claims

1. Material de anel de pistão para motor de combustão internacompreendendo, em massa, 0,5 ou mais e menos de 0,7 % C, 1,0 % ou menosde Si, 1,0 % ou menos de Mn, 12,0 a 16,0 % de Cr, 3,0 % ou menos de Moe/ou W (Mo + 1/2W), 0,02 a 0,14 % N e o equilíbrio Fe e impurezasinevitáveis, caracterizado pelo fato de que a relação de C, N e Cr contidossatisfaz as fórmulas: 25 < 43,22 C (%) + 42,45 N (%) - 0,02 Cr (%) < 40, e-0,15 < 0,92 C (%) + 0,67 N (%) - 0,03 Cr (%) < 0,30.

2. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que C é contidoem um teor de 0,60 - 0,68 % em peso.

3. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Cr é contidoem um teor de 14,0 - 16,0 % em peso.

4. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que N é contidoem um teor de 0,04 - 0,13 % em peso.

5. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação doC, Cr e N contidos em % em peso satisfaz as fórmulas de 29 < 43,22 C (%) +-42,45 N (%) - 0,02 Cr (%) < 35.

6. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação doC, Cr e N contidos em % em peso satisfaz as fórmulas de 0,18 < 0,92 C (%) +- 0,67 N (%) - 0,03 Cr (%) < 0,30.

7. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de Mo e/ou W (Mo +-1/2 W) são contidos em um teor de mais de 1,5 % e 3,0 % ou menos em peso.

8. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Mo e/ou W(Mo + 1/2 W) são contidos em um teor de 1,6 - 2,5 % em peso.

9. Material de anel de pistão para motor de combustão interna,de acordo com a reivindicação 1, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que Mo éselecionado de Mo e/ou W.

10. Material de anel de pistão para motor de combustãointerna, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Si écontido em um teor de 0,1 - 1,0 % em peso.

11. Material de anel de pistão para motor de combustãointerna, caracterizado pelo fato de que contém, em peso, 0,60 - 6,8 % de C,- 0,1 - 1,0 % de Si, 14,0 - 16,0 % de Cr, 1,6 - 2,5 % de Mo e 0,04 - 0,13 % deN, com o equilíbrio Fe e impurezas inevitáveis, em que relação de C, N e Crcontidos satisfaz as fórmulas 29 < 44,33 C (%) + 42,45 N (%) - 0,02 Cr (%) <e/ou 0,18 < 0,92 C (%) + 0,67 N (%) - 0,03 Cr (5) < 0,30.