JP3200745B2 - ピストンリング用線材 - Google Patents
ピストンリング用線材Info
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- JP3200745B2 JP3200745B2 JP31205091A JP31205091A JP3200745B2 JP 3200745 B2 JP3200745 B2 JP 3200745B2 JP 31205091 A JP31205091 A JP 31205091A JP 31205091 A JP31205091 A JP 31205091A JP 3200745 B2 JP3200745 B2 JP 3200745B2
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- wire rod
- wire
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に用いられる
ピストンリングの材料となるピストンリング用線材に関
する。
ピストンリングの材料となるピストンリング用線材に関
する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジン等の内燃機関におけるピ
ストンリングは、圧力リングにおいては燃焼室の気密性
の保持を、またオイルリングにおいてはシリンダ壁間の
潤滑油膜の調整を行うもので、内燃機関の性能に夫々大
きく影響を及ぼす重要な部品である。
ストンリングは、圧力リングにおいては燃焼室の気密性
の保持を、またオイルリングにおいてはシリンダ壁間の
潤滑油膜の調整を行うもので、内燃機関の性能に夫々大
きく影響を及ぼす重要な部品である。
【０００３】従来のピストンリングは、主として材料に
耐熱性、耐摩耗性のあるバネ鋼からなる線材が用いら
れ、リング成形後にシリンダ壁と摺動する外周面に硬質
クロムメッキを施して耐摩耗性を向上させていた。
耐熱性、耐摩耗性のあるバネ鋼からなる線材が用いら
れ、リング成形後にシリンダ壁と摺動する外周面に硬質
クロムメッキを施して耐摩耗性を向上させていた。
【０００４】近年、内燃機関の高出力、高回転といった
高性能化に伴い、ピストンリングにも耐熱性、耐摩耗性
のより一層の向上が要求され、その対策として、表面に
窒化処理を施した１３Ｃｒおよび１７Ｃｒのマルテンサ
イト系ステンレス鋼が使用される傾向にある。
高性能化に伴い、ピストンリングにも耐熱性、耐摩耗性
のより一層の向上が要求され、その対策として、表面に
窒化処理を施した１３Ｃｒおよび１７Ｃｒのマルテンサ
イト系ステンレス鋼が使用される傾向にある。
【０００５】ところで、上記従来のステンレス鋼よりな
るピストンリング用線材は、φ５．５mm線材に熱処理と
伸線加工を繰り返し行って線径を細くした後に、圧延加
工により所要の断面形状に加工し、そして仕上げ処理と
して焼入れ焼戻し処理を行って強度と耐熱性を付与して
いた。
るピストンリング用線材は、φ５．５mm線材に熱処理と
伸線加工を繰り返し行って線径を細くした後に、圧延加
工により所要の断面形状に加工し、そして仕上げ処理と
して焼入れ焼戻し処理を行って強度と耐熱性を付与して
いた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記マルテンサイト系
ステンレス鋼によるピストンリング用線材は、摩擦摩耗
の激しいエンジンに用いた場合、耐摩耗性の点において
まだ不十分である。そこで、さらに高Ｃ−高Ｃｒのステ
ンレス鋼の使用が提案されている。しかし、上記提案に
おいては、ピストンリングとして要求される耐摩耗性は
向上するが、材料コストおよび加工性の低下による線材
加工費の増加となり、経済性に問題が生じていた。
ステンレス鋼によるピストンリング用線材は、摩擦摩耗
の激しいエンジンに用いた場合、耐摩耗性の点において
まだ不十分である。そこで、さらに高Ｃ−高Ｃｒのステ
ンレス鋼の使用が提案されている。しかし、上記提案に
おいては、ピストンリングとして要求される耐摩耗性は
向上するが、材料コストおよび加工性の低下による線材
加工費の増加となり、経済性に問題が生じていた。
【０００７】本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなし
たものであり、ピストンリングに要求される耐摩耗性に
優れ、かつ線材加工性およびリング曲げ加工性（冷間加
工性）が良好で経済性に優れたピストンリング用線材を
提供することを目的とするものである。
たものであり、ピストンリングに要求される耐摩耗性に
優れ、かつ線材加工性およびリング曲げ加工性（冷間加
工性）が良好で経済性に優れたピストンリング用線材を
提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るピストンリ
ング用線材は、重量％で、Ｃ：０．８０〜０．９０、Ｍ
ｎ：０．２５〜０．４０、Ｃｒ：１７〜１８、Ｍｏ：
１．０〜１．２５、Ｖ：０．０８〜０．１５、残部Ｆｅ
および不可避的不純物からなる組成を有し、横断面の金
属組織で、炭化物の粒径が２０μｍ以下で、かつ粒径５
〜２０μｍの炭化物が面積０．０４mm2 当り２０〜６０
個点在して成る。
ング用線材は、重量％で、Ｃ：０．８０〜０．９０、Ｍ
ｎ：０．２５〜０．４０、Ｃｒ：１７〜１８、Ｍｏ：
１．０〜１．２５、Ｖ：０．０８〜０．１５、残部Ｆｅ
および不可避的不純物からなる組成を有し、横断面の金
属組織で、炭化物の粒径が２０μｍ以下で、かつ粒径５
〜２０μｍの炭化物が面積０．０４mm2 当り２０〜６０
個点在して成る。
【０００９】次に、本発明のピストンリング用線材の化
学組成の選択、限定の理由について述べる。Ｃは、炭化
物形成元素であり、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、含
有量の増加と共に大きな炭化物が多く晶出して耐摩耗性
を向上させる。このため、Ｃは０．８０重量％以上必要
であるが、ピストンリングに要求される特性および冷間
加工性から見て、０．９０重量％を超えると、冷間線材
加工性の低下による線材加工費のアップとリング成形時
の曲げ加工性を害するようになる。よって、Ｃの含有量
は０．８０〜０．９０重量％とする。
学組成の選択、限定の理由について述べる。Ｃは、炭化
物形成元素であり、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、含
有量の増加と共に大きな炭化物が多く晶出して耐摩耗性
を向上させる。このため、Ｃは０．８０重量％以上必要
であるが、ピストンリングに要求される特性および冷間
加工性から見て、０．９０重量％を超えると、冷間線材
加工性の低下による線材加工費のアップとリング成形時
の曲げ加工性を害するようになる。よって、Ｃの含有量
は０．８０〜０．９０重量％とする。
【００１０】Ｍｎは、脱酸脱硫剤として添加され、靱性
を向上させる作用がある。この作用を効果的にするに
は、Ｍｎは０．２５重量％以上必要であるが、０．４０
重量％を超えると、冷間加工性の低下を生じるようにな
る。よって、Ｍｎの含有量は０．２５〜０．４０重量％
とする。
を向上させる作用がある。この作用を効果的にするに
は、Ｍｎは０．２５重量％以上必要であるが、０．４０
重量％を超えると、冷間加工性の低下を生じるようにな
る。よって、Ｍｎの含有量は０．２５〜０．４０重量％
とする。
【００１１】Ｃｒは、Ｃと結合して炭化物を形成し、耐
摩耗性に寄与すると共に耐熱性に寄与する。また窒化処
理を施すと硬質の窒化層を生成し、更に耐摩耗性を向上
させる。Ｃｒ含有量の増加は耐熱性と、大きな炭化物を
多く晶出して耐摩耗性を向上させる。このため、Ｃｒは
少くとも１７重量％以上必要であるが、１８重量％を超
えると、冷間加工性が低下する。よって、Ｃｒの含有量
は１７〜１８重量％とする。
摩耗性に寄与すると共に耐熱性に寄与する。また窒化処
理を施すと硬質の窒化層を生成し、更に耐摩耗性を向上
させる。Ｃｒ含有量の増加は耐熱性と、大きな炭化物を
多く晶出して耐摩耗性を向上させる。このため、Ｃｒは
少くとも１７重量％以上必要であるが、１８重量％を超
えると、冷間加工性が低下する。よって、Ｃｒの含有量
は１７〜１８重量％とする。
【００１２】Ｍｏは、耐熱性、耐摩耗性を増し、窒化処
理の窒化層の硬度を高くし、また靱性を向上させる。こ
のため、Ｍｏは１．０重量％以上必要であるが、１．２
５重量％を超えると、その効果はほとんど増加せず、ま
たＭｏは高価であるためコスト高となる。よって、Ｍｏ
の含有量は１．０〜１．２５重量％とする。
理の窒化層の硬度を高くし、また靱性を向上させる。こ
のため、Ｍｏは１．０重量％以上必要であるが、１．２
５重量％を超えると、その効果はほとんど増加せず、ま
たＭｏは高価であるためコスト高となる。よって、Ｍｏ
の含有量は１．０〜１．２５重量％とする。
【００１３】Ｖは、耐熱性を増し、また窒化処理時に窒
化物を形成し、窒化層の硬度を高くし耐摩耗性を向上さ
せる。上記効果を有効にするためには、Ｖは０．０５重
量％必要であるが、０．１５重量％を超えると、冷間加
工性が低下する。よって、Ｖの含有量は０．０５〜０．
１５重量％とする。
化物を形成し、窒化層の硬度を高くし耐摩耗性を向上さ
せる。上記効果を有効にするためには、Ｖは０．０５重
量％必要であるが、０．１５重量％を超えると、冷間加
工性が低下する。よって、Ｖの含有量は０．０５〜０．
１５重量％とする。
【００１４】次に、横断面における金属組織で炭化物の
粒度が２０μｍ以下で、かつ粒径５〜２０μｍの炭化物
の個数が面積０．０４mm2 当り２０〜６０個点在するこ
とを限定した理由について述べる。炭化物は硬度ＨＶ１
０００〜２０００を有し、粒子として基地中に分散して
形成し、耐摩耗性に寄与する。しかし、炭化物は多大に
なり過ぎると、冷間加工性の極端な低下や、炭化物によ
って相手摺動面にキズを付けてしまう。また小さくなり
過ぎると、冷間加工性は極めて良好であるが、耐摩耗性
に劣る。
粒度が２０μｍ以下で、かつ粒径５〜２０μｍの炭化物
の個数が面積０．０４mm2 当り２０〜６０個点在するこ
とを限定した理由について述べる。炭化物は硬度ＨＶ１
０００〜２０００を有し、粒子として基地中に分散して
形成し、耐摩耗性に寄与する。しかし、炭化物は多大に
なり過ぎると、冷間加工性の極端な低下や、炭化物によ
って相手摺動面にキズを付けてしまう。また小さくなり
過ぎると、冷間加工性は極めて良好であるが、耐摩耗性
に劣る。
【００１５】よって、化学組成を極端に狭い範囲に限定
した上記鋼で、かつ炭化物を適度の大きさと個数に規制
することにより、良好な冷間加工性と、優れた耐摩耗性
を寄与する良好域が有することを確認して発明に至った
ものである。
した上記鋼で、かつ炭化物を適度の大きさと個数に規制
することにより、良好な冷間加工性と、優れた耐摩耗性
を寄与する良好域が有することを確認して発明に至った
ものである。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明のピストンリング用線材は、φ５．５ｍｍ線材に熱
処理と伸線加工を繰り返し行って線径を細くした後に、
圧延加工により所要の断面形状に加工し、そして仕上げ
処理として焼き入れ焼き戻し処理を行って製造した。こ
の線材の炭化物の粒径および単位面積当りの点在量は焼
入れ焼戻しの温度、加熱時間を変化させることにより調
整した。また、線材の製造に当たっては、本発明の条件
を満たす実施例の単線と本発明の条件から外れた比較例
の線材とを製造した。
発明のピストンリング用線材は、φ５．５ｍｍ線材に熱
処理と伸線加工を繰り返し行って線径を細くした後に、
圧延加工により所要の断面形状に加工し、そして仕上げ
処理として焼き入れ焼き戻し処理を行って製造した。こ
の線材の炭化物の粒径および単位面積当りの点在量は焼
入れ焼戻しの温度、加熱時間を変化させることにより調
整した。また、線材の製造に当たっては、本発明の条件
を満たす実施例の単線と本発明の条件から外れた比較例
の線材とを製造した。
【００１７】表１は、本発明の実施例であるピストンリ
ング用線材Ｎｏ．Ａ、Ｂと、比較例であるピストンリン
グ用線材Ｎｏ．Ｃ、Ｄ、Ｅと、従来例であるピストンリ
ング用線材Ｎｏ．Ｆ、Ｇの夫々の化学組成と炭化物の粒
径、個数を示す。なお、炭化物の粒径、個数は金属顕微
鏡写真（倍率４００倍）にて測定したものである。
ング用線材Ｎｏ．Ａ、Ｂと、比較例であるピストンリン
グ用線材Ｎｏ．Ｃ、Ｄ、Ｅと、従来例であるピストンリ
ング用線材Ｎｏ．Ｆ、Ｇの夫々の化学組成と炭化物の粒
径、個数を示す。なお、炭化物の粒径、個数は金属顕微
鏡写真（倍率４００倍）にて測定したものである。
【００１８】
【表１】
【００１９】表２は、上記ピストンリング用線を、表面
に窒化処理を施したピストンリングに加工し、その特性
の評価結果を示す。
に窒化処理を施したピストンリングに加工し、その特性
の評価結果を示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】耐摩耗性は、上記各種ピストンリングをテ
スト用ガソリンエンジンに装着し、一定時間の運転を行
い、その後ピストンリングの摩耗量を測定し、従来例Ｆ
を１００とした時の指数で比較評価したものであり、値
が大きい方が耐摩耗性に優れている。線材加工性は、熱
処理、伸線の繰り返し回数より評価したもので、従来例
Ｆを１００とした時の指数で比較評価したものであり、
値が大きい方が熱処理、伸線の繰り返し回数が少なく線
材加工性に優れている。リング曲げ加工性は、ピストン
リング加工のリング曲げ加工時の折れ発生の有無を示す
もので、○印は折れ発生が無くリング曲げ加工性に優
れ、×印は折れが発生し、リング曲げ加工性に劣るもの
である。
スト用ガソリンエンジンに装着し、一定時間の運転を行
い、その後ピストンリングの摩耗量を測定し、従来例Ｆ
を１００とした時の指数で比較評価したものであり、値
が大きい方が耐摩耗性に優れている。線材加工性は、熱
処理、伸線の繰り返し回数より評価したもので、従来例
Ｆを１００とした時の指数で比較評価したものであり、
値が大きい方が熱処理、伸線の繰り返し回数が少なく線
材加工性に優れている。リング曲げ加工性は、ピストン
リング加工のリング曲げ加工時の折れ発生の有無を示す
もので、○印は折れ発生が無くリング曲げ加工性に優
れ、×印は折れが発生し、リング曲げ加工性に劣るもの
である。
【００２２】表２より、本発明の実施例Ａ、Ｂは、他の
比較例Ｃ、Ｂおよび従来例Ｇと比較して、耐摩耗性は略
同等の優れた値を示しながらも伸線加工性及びリング曲
げ加工性に優れた値を示し、耐摩耗性と加工性を兼ね備
えたピストンリング用線材であることを確認した。とこ
ろで、炭化物の大きさは、製鋼時のインゴット寸法によ
り冷却速度を変化させて調製したものである。
比較例Ｃ、Ｂおよび従来例Ｇと比較して、耐摩耗性は略
同等の優れた値を示しながらも伸線加工性及びリング曲
げ加工性に優れた値を示し、耐摩耗性と加工性を兼ね備
えたピストンリング用線材であることを確認した。とこ
ろで、炭化物の大きさは、製鋼時のインゴット寸法によ
り冷却速度を変化させて調製したものである。
【００２３】
【発明の効果】本発明のピストンリング用線材は、上記
構成になしたので、ピストンリングとなした時に、耐摩
耗性に優れ、かつ加工性が良好で経済性に優れたもので
あり、エンジンの高性能化に大きく寄与するものであ
る。
構成になしたので、ピストンリングとなした時に、耐摩
耗性に優れ、かつ加工性が良好で経済性に優れたもので
あり、エンジンの高性能化に大きく寄与するものであ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−201441（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−294152（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−122257（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−166228（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104653（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201441（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−294152（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−275737（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−119646（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−19060（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 F02F 5/00 F16J 9/26
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．８０〜０．９０、Ｍ
ｎ：０．２５〜０．４０、Ｃｒ：１７〜１８、Ｍｏ：
１．０〜１．２５、Ｖ：０．０８〜０．１５、残部Ｆｅ
および不可避的不純物からなる組成を有し、横断面の金
属組織で、炭化物の粒径が２０μｍ以下で、かつ粒径５
〜２０μｍの炭化物が面積０．０４mm2 当り２０〜６０
個点在することを特徴とするピストンリング用線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31205091A JP3200745B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | ピストンリング用線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31205091A JP3200745B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | ピストンリング用線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148593A JPH05148593A (ja) | 1993-06-15 |
| JP3200745B2 true JP3200745B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=18024622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31205091A Expired - Lifetime JP3200745B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | ピストンリング用線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200745B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4724275B2 (ja) * | 2000-07-17 | 2011-07-13 | 株式会社リケン | 耐スカッフィング性、耐クラッキング性及び耐疲労性に優れたピストンリング及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP31205091A patent/JP3200745B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05148593A (ja) | 1993-06-15 |
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