JP6454103B2 - 圧力リング - Google Patents
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Description
第一実施形態に係る圧力リングは、内燃機関(例えば自動車エンジン)用のピストンリングである。圧力リングは、例えば、内燃機関が備える円柱状のピストンの側面に形成されたリング溝に嵌合する。このピストンはエンジンの燃焼室(シリンダー)内に挿入される。圧力リングは、特にエンジンの熱負荷の高い環境に晒されるリングであってもよい。
第二実施形態に係る圧力リングは、本体部を構成する鋼材がCuを含有する点を除いて、第一実施形態に係る圧力リングと同様である。以下には、第二実施形態に係る圧力リングに固有の特徴のみを記載する。
下記表2に示す組成を有する鋼材J1、J2、J3、J4及びC1其々を用いて、下記の方法で圧力リングを作製した。なお、いずれの鋼材も、下記表2に示す元素以外に、当然に鉄を含む。鋼材J1を用いた圧力リングは実施例1である。鋼材J2を用いた圧力リングは実施例2である。鋼材J3を用いた圧力リングは実施例3である。鋼材J4を用いた圧力リングは実施例4である。鋼材C1を用いた圧力リングは比較例1である。鋼材C1はSUP10に相当する。以下では、場合により、実施例1をJ1と記し、実施例2をJ2と記し、実施例3をJ3と記し、実施例4をJ4と記し、比較例1をC1と記す。
各圧力リング、及び図4に示す装置(株式会社リケン製のトライボリック4)を用いて、下記のリング溝の摩耗試験、及びアルミニウムの凝着試験を行った。
オイルテンパー処理において焼入前の加熱温度を980℃に調整したこと以外は実施例1と同様の方法で、実施例5(J5)の圧力リングを作製した。オイルテンパー処理において焼入前の加熱温度を820℃に調整したこと以外は実施例1と同様の方法で、実施例6(J6)の圧力リングを作製した。オイルテンパー処理における焼入前の加熱温度の調整は、焼戻マルテンサイト基地と、焼戻マルテンサイト基地中に分散する球状セメンタイトと、を有する鋼材の金属組織を形成することを目的とするものである。
比較例2の圧力リングの作製では、鋼材として、比較例1と同じ鋼材C1(SUP10相当材)を用いた。比較例2の伸線工程では、焼鈍処理の代わりに、600℃でのパテンチング処理を行った。つまり、比較例2では、2度のパテンチング処理を行った。これらの事項以外は実施例1と同様の方法で、比較例2(C2)の圧力リングを作製した。鋼材としてSi−Cr鋼(JIS SWOSC−V)を用いたこと以外は比較例2と同様の方法で、比較例3(C3)の圧力リングを作製した。鋼材として硬鋼線(JIS SWRH62A)を用いたこと以外は比較例2と同様の方法で、比較例4(C4)の圧力リングを作製した。
実施例1、5、6及び比較例2〜4其々の圧力リングの熱伝導率を、レーザーフラッシュ法により測定した。測定結果を下記表3に示す。下記表3に示すように、実施例1、5及び6の熱伝導率は、比較例2の熱伝導率と同程度であった。実施例1、5、6の熱伝導率は、比較例3の熱伝導率よりも高く、比較例4の熱伝導率よりも低かった。これらの測定結果から、圧力リングの熱伝導率は、圧力リングの作製に用いる鋼材の組成(鋼材中の合金元素量)に依存することが確認された。
実施例1、5、6及び比較例2〜4其々の圧力リングを用いた下記の熱ヘタリ試験を行った。
下記表4に示す組成を有する鋼材J11、J12、J13、J14及びC11其々を用いて、圧力リングを作製した。なお、いずれの鋼材も、下記表4に示す元素以外に、当然に鉄を含む。鋼材J11を用いた圧力リングは実施例11である。鋼材J12を用いた圧力リングは実施例12である。鋼材J13を用いた圧力リングは実施例13である。鋼材J14を用いた圧力リングは実施例14である。鋼材C11を圧力リングは比較例11である。以下では、場合により、実施例11をJ11と記し、実施例12をJ12と記し、実施例13をJ13と記し、実施例14をJ14と記し、比較例11をC11と記す。
実施例11〜14及び比較例11其々の圧力リングを用いて、下記の疲労試験を行った。
Claims (8)
- 0.45〜0.55質量%のCと、0.15〜0.35質量%のSiと、0.65〜0.95質量%のMnと、0.80〜1.10質量%のCrと、0.25質量%以下のVと、0.010質量%未満のPと、Fe及び不可避的不純物を含む残部と、からなる鋼材から構成される、環状の本体部を備える、
圧力リング。 - 0.45〜0.55質量%のCと、0.15〜0.35質量%のSiと、0.65〜0.95質量%のMnと、0.80〜1.10質量%のCrと、0.25質量%以下のVと、0.010質量%未満のPと、0.02〜0.25質量%のCuと、Fe及び不可避的不純物を含む残部と、からなる鋼材から構成される、環状の本体部を備える、
圧力リング。 - リン酸塩を含み、前記本体部の表面において互いに平行に対向する平面状の側面の少なくとも一方、又は前記本体部の外周面若しくは内周面に設けられた第1膜を備える、
請求項1又は2に記載の圧力リング。 - 前記第1膜の表面粗さRzが、4.5μm以下である、
請求項3に記載の圧力リング。 - 前記鋼材におけるVの含有量は、0.15質量%未満である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力リング。 - 前記本体部の金属組織は、焼戻マルテンサイト基地中に球状セメンタイトが分散した金属組織であり、
前記球状セメンタイトの平均粒径は0.1〜1.5μmであり、
前記金属組織の断面における前記球状セメンタイトの面積の占有率は、1〜6%である、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の圧力リング。 - 熱伝導率が、35W/m・K以上であり、
300℃で、3時間加熱した後の接線張力の減退率が、4%以下である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の圧力リング。 - 前記本体部の外周面に設けられた第2膜を備え、
前記第2膜は、窒化チタン膜、窒化クロム膜、炭窒化チタン膜、炭窒化クロム膜、クロム膜、チタン膜、及びダイヤモンドライクカーボン膜からなる群より選ばれる少なくとも一つの膜を含む、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の圧力リング。
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