JPH0470388B2 - - Google Patents
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- JPH0470388B2 JPH0470388B2 JP60277377A JP27737785A JPH0470388B2 JP H0470388 B2 JPH0470388 B2 JP H0470388B2 JP 60277377 A JP60277377 A JP 60277377A JP 27737785 A JP27737785 A JP 27737785A JP H0470388 B2 JPH0470388 B2 JP H0470388B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はピストンリングの製造に用いる鋼線に
関する。 〔従来の技術〕 ピストンリング材料には十分な疲労強度を有す
るとともに、この疲労強度が、特に発錆、腐食等
により大きく低下し易いため、使用雰囲気に応じ
て、十分な耐食性が必要である。また、ピストン
リングの外周および上下面は、金属に対する高い
耐摩耗性（本発明で耐摩耗性と略記する）が要求
される。 このピストンリングは、焼入れ、焼もどしの熱
処理により適当なレベルに強化された断面異径線
をリング形状に成形加工する方法で一般に製造さ
れる。またこれらのピストンリングは、その塑性
成形加工時、エンジンへの組込時、に通常の使用
時以上または使用時と異なる方向に突発的な変
形、荷重等を受けることがあり、これらによつて
もクラツク、折損等を生じないよう高い靱性を要
求される。 従来、高い疲労強度に加え、耐摩耗、耐食性等
を具備したピストンリング用鋼線として、中〜高
Ｃ、高Cr鋼線が使用されてきた。しかし、従来
のこれらの鋼線は、疲労強度、耐摩耗性、耐食性
等の個々の特性が十分なレベルに達していない等
の不満があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、十分な靱性とともに、高い疲労強
度、耐摩耗性および耐食性を具備したピストンリ
ング用の鋼線を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、重量％で、 C0.35〜0.80％、 Cr14.0〜20.0％、 （ただし、Cr＋25C≧25％，Cr＋24C＜34％） MoとＷの１種または２種を （Mo＋1/2Ｗ）で0.5〜2.0％ Si0.1〜0.8％，Mn≦0.1〜0.8％ならびに残部Fe
および不可避的不純物からなり、焼入れ、焼もど
し、熱処理により硬さをHRC35〜48としたこと
を特徴とするピストンリング用鋼線である。 また、上記組成にさらにV0.3〜2.0％とNi0.3〜
2.0％の１種または２種を適宜添加したものであ
る。 〔作用〕 一般に、鉄鋼において靱性、疲労強度、耐摩耗
性、耐食性等の各特性は、相反する関係にある。
しかし、本発明に係るピストンリング用鋼線にお
いては、上記に述べた各種特性を兼備した材料が
求められている。 以下に本発明の数値限定理由を述べる。 Ｃは、鉄鋼の強度および耐摩耗性を向上させる
ためには必須の元素であり、強度、耐摩耗性重視
（例えば冷間工具鋼）の場合は、高Ｃ、靱性を重
視する場合（例えば熱間工具鋼）は低Ｃというよ
うに、概略的に区別されている。 またCrは、耐食性に非常に有効な元素であり、
かつ、炭化物を形成して耐摩耗性向上に重要な役
割を果す。したがつて、強度、耐摩耗性、耐食性
を兼備するためには、高Ｃ、高Crが有利である。
しかし、周知のように高Ｃ、高Crの場合、凝固
時に巨大な共晶Cr炭化物を生成し、これが疲労
強度を著しく低下させるのみでなく、冷間におけ
る加工性をも害する。したがつて、各特性をバラ
ンス良く発揮させるためには、単にＣ，Cr、
個々の限定だけでなく、両者の関係を勘案する必
要がある。本発明はこれらを考慮してなされたも
のであり、図の斜線部で示されたＣ，Cr量に限
定した。Ｃは強度および耐摩耗性のためには、
0.35重量％以上必要であり、また、0.8重量％を
越えると靱性を劣化させる。Crは十分な耐食性
を発揮させるためには14重量％以上が必要であ
る。しかし、20重量％を越えると焼入れ時に十分
な硬さが得られなくなるため、20％を上限とし
た。また、これらＣ，Crの範囲内において、Ｃ，
Crの関係をCr＋25C≧25かつCr＋24C＜34に限定
した。この範囲内では、組成的に巨大共晶Cr炭
化物が生成し難く、たとえ大型鋼塊で製造し、偏
析により巨大共晶Cr炭化物が生成した場合でも、
高温拡散処理（1100〜1200℃）を行なうことによ
り、これを消失または小さくすることが可能とな
り、かつピストンリングに必要な強度、耐摩耗
性、耐食性を確保する上で必要な条件である。 MoおよびＷは、鉄鋼中において、ほぼ同様の
働きをするものであり、ともに耐食性 をやや高
める元素であり、また特に炭化物を形成して耐摩
耗性向上に寄与する。ＷはMoの約２倍の原子量
を有するため、重量％では（Mo＋1/2Ｗ）で限
定し、該式で0.5重量％以上必要であるが、多量
の添加は硬質炭化物の量を増し、疲労強度低下の
原因になるとともに、高価な元素でもあるため、
上限を２％に定めた。 Ｖは、硬質の炭化物を形成する元素であり、特
にＷ，Moと同様に耐摩耗性向上に寄与する。し
たがつて、Ｖを含有することにより、耐摩耗性を
さらに向上させることができる。このためには
0.3重量％以上必要であるが、多量の添加は硬質
炭化物の量を増し、疲労強度低下の原因になると
ともに高価な元素でもあるため、上限を２％に定
めた。 Niは、母相に固溶して靱性を向上させ、また
冷間、熱間における加工性も改善する。このため
には、少なくとも0.3重量％以上必要であるが、
２重量％を越えると、熱処理時の硬さが十分確保
できなくなるため、これを上限とした。 Si，Mnはともに、脱酸剤として添加されるも
のである。そのためには、ともに0.1％以上必要
である。一方0.8重量％を越えると、Siにおいて
は靱性、Mnにおいては熱間における加工性を劣
下させるため、これを上限とした。 本発明の鋼線においては、焼入れ、焼もどし後
の硬さをHRC35〜48に限定した。これは、ピス
トンリング形状に加工する際の冷間加工性を考慮
したものであり、HRC48を越えると曲げ加工の
際折損の可能性が大きくなる。またHRC35より
軟らかいと、ピストンリングとしての耐力が不足
し、耐摩耗性も不足するため、これを下限とし
た。またこの硬さ範囲は、高温焼もどし領域
（540〜600℃）で得られるものであり、窒化等の
表面硬化処理（500〜540℃）を適用した場合、内
部はHRC35〜48の靱性に富み、表面は窒化相を
形成し、微細な炭化物との複合効果により、高い
耐摩耗性を有するピストンリングを製造すること
が可能となる。 〔実施例〕 本発明鋼の性能を実証するため、表１に示す化
学成分の鋼を製造し、焼入れ、焼もどし、熱処理
を施し、表２に示すように、同一成分について焼
戻し温度により硬さを振つたもの（Ａ−１，Ａ−
２，）およびほぼ同硬さに調整したもの（Ｂ〜Ｆ
およびＸ，Ｙ）したのち、各種試験を行なつた。
その結果を表２に示す。 ただし、Ａ−１は1050℃焼入れ、585℃焼もど
し（２回）、Ａ−２は1050℃焼入れ、575℃焼もど
し（２回）であり、またＢ〜ＦおよびＸ，Ｙも焼
入れは1050℃、焼もどし温度は590℃前後で調整
した。
関する。 〔従来の技術〕 ピストンリング材料には十分な疲労強度を有す
るとともに、この疲労強度が、特に発錆、腐食等
により大きく低下し易いため、使用雰囲気に応じ
て、十分な耐食性が必要である。また、ピストン
リングの外周および上下面は、金属に対する高い
耐摩耗性（本発明で耐摩耗性と略記する）が要求
される。 このピストンリングは、焼入れ、焼もどしの熱
処理により適当なレベルに強化された断面異径線
をリング形状に成形加工する方法で一般に製造さ
れる。またこれらのピストンリングは、その塑性
成形加工時、エンジンへの組込時、に通常の使用
時以上または使用時と異なる方向に突発的な変
形、荷重等を受けることがあり、これらによつて
もクラツク、折損等を生じないよう高い靱性を要
求される。 従来、高い疲労強度に加え、耐摩耗、耐食性等
を具備したピストンリング用鋼線として、中〜高
Ｃ、高Cr鋼線が使用されてきた。しかし、従来
のこれらの鋼線は、疲労強度、耐摩耗性、耐食性
等の個々の特性が十分なレベルに達していない等
の不満があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、十分な靱性とともに、高い疲労強
度、耐摩耗性および耐食性を具備したピストンリ
ング用の鋼線を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、重量％で、 C0.35〜0.80％、 Cr14.0〜20.0％、 （ただし、Cr＋25C≧25％，Cr＋24C＜34％） MoとＷの１種または２種を （Mo＋1/2Ｗ）で0.5〜2.0％ Si0.1〜0.8％，Mn≦0.1〜0.8％ならびに残部Fe
および不可避的不純物からなり、焼入れ、焼もど
し、熱処理により硬さをHRC35〜48としたこと
を特徴とするピストンリング用鋼線である。 また、上記組成にさらにV0.3〜2.0％とNi0.3〜
2.0％の１種または２種を適宜添加したものであ
る。 〔作用〕 一般に、鉄鋼において靱性、疲労強度、耐摩耗
性、耐食性等の各特性は、相反する関係にある。
しかし、本発明に係るピストンリング用鋼線にお
いては、上記に述べた各種特性を兼備した材料が
求められている。 以下に本発明の数値限定理由を述べる。 Ｃは、鉄鋼の強度および耐摩耗性を向上させる
ためには必須の元素であり、強度、耐摩耗性重視
（例えば冷間工具鋼）の場合は、高Ｃ、靱性を重
視する場合（例えば熱間工具鋼）は低Ｃというよ
うに、概略的に区別されている。 またCrは、耐食性に非常に有効な元素であり、
かつ、炭化物を形成して耐摩耗性向上に重要な役
割を果す。したがつて、強度、耐摩耗性、耐食性
を兼備するためには、高Ｃ、高Crが有利である。
しかし、周知のように高Ｃ、高Crの場合、凝固
時に巨大な共晶Cr炭化物を生成し、これが疲労
強度を著しく低下させるのみでなく、冷間におけ
る加工性をも害する。したがつて、各特性をバラ
ンス良く発揮させるためには、単にＣ，Cr、
個々の限定だけでなく、両者の関係を勘案する必
要がある。本発明はこれらを考慮してなされたも
のであり、図の斜線部で示されたＣ，Cr量に限
定した。Ｃは強度および耐摩耗性のためには、
0.35重量％以上必要であり、また、0.8重量％を
越えると靱性を劣化させる。Crは十分な耐食性
を発揮させるためには14重量％以上が必要であ
る。しかし、20重量％を越えると焼入れ時に十分
な硬さが得られなくなるため、20％を上限とし
た。また、これらＣ，Crの範囲内において、Ｃ，
Crの関係をCr＋25C≧25かつCr＋24C＜34に限定
した。この範囲内では、組成的に巨大共晶Cr炭
化物が生成し難く、たとえ大型鋼塊で製造し、偏
析により巨大共晶Cr炭化物が生成した場合でも、
高温拡散処理（1100〜1200℃）を行なうことによ
り、これを消失または小さくすることが可能とな
り、かつピストンリングに必要な強度、耐摩耗
性、耐食性を確保する上で必要な条件である。 MoおよびＷは、鉄鋼中において、ほぼ同様の
働きをするものであり、ともに耐食性 をやや高
める元素であり、また特に炭化物を形成して耐摩
耗性向上に寄与する。ＷはMoの約２倍の原子量
を有するため、重量％では（Mo＋1/2Ｗ）で限
定し、該式で0.5重量％以上必要であるが、多量
の添加は硬質炭化物の量を増し、疲労強度低下の
原因になるとともに、高価な元素でもあるため、
上限を２％に定めた。 Ｖは、硬質の炭化物を形成する元素であり、特
にＷ，Moと同様に耐摩耗性向上に寄与する。し
たがつて、Ｖを含有することにより、耐摩耗性を
さらに向上させることができる。このためには
0.3重量％以上必要であるが、多量の添加は硬質
炭化物の量を増し、疲労強度低下の原因になると
ともに高価な元素でもあるため、上限を２％に定
めた。 Niは、母相に固溶して靱性を向上させ、また
冷間、熱間における加工性も改善する。このため
には、少なくとも0.3重量％以上必要であるが、
２重量％を越えると、熱処理時の硬さが十分確保
できなくなるため、これを上限とした。 Si，Mnはともに、脱酸剤として添加されるも
のである。そのためには、ともに0.1％以上必要
である。一方0.8重量％を越えると、Siにおいて
は靱性、Mnにおいては熱間における加工性を劣
下させるため、これを上限とした。 本発明の鋼線においては、焼入れ、焼もどし後
の硬さをHRC35〜48に限定した。これは、ピス
トンリング形状に加工する際の冷間加工性を考慮
したものであり、HRC48を越えると曲げ加工の
際折損の可能性が大きくなる。またHRC35より
軟らかいと、ピストンリングとしての耐力が不足
し、耐摩耗性も不足するため、これを下限とし
た。またこの硬さ範囲は、高温焼もどし領域
（540〜600℃）で得られるものであり、窒化等の
表面硬化処理（500〜540℃）を適用した場合、内
部はHRC35〜48の靱性に富み、表面は窒化相を
形成し、微細な炭化物との複合効果により、高い
耐摩耗性を有するピストンリングを製造すること
が可能となる。 〔実施例〕 本発明鋼の性能を実証するため、表１に示す化
学成分の鋼を製造し、焼入れ、焼もどし、熱処理
を施し、表２に示すように、同一成分について焼
戻し温度により硬さを振つたもの（Ａ−１，Ａ−
２，）およびほぼ同硬さに調整したもの（Ｂ〜Ｆ
およびＸ，Ｙ）したのち、各種試験を行なつた。
その結果を表２に示す。 ただし、Ａ−１は1050℃焼入れ、585℃焼もど
し（２回）、Ａ−２は1050℃焼入れ、575℃焼もど
し（２回）であり、またＢ〜ＦおよびＸ，Ｙも焼
入れは1050℃、焼もどし温度は590℃前後で調整
した。
【表】
【表】
本発明は、鋼線の用途、使用環境の多様化に対
応すべく、疲労強度、耐摩耗性、耐食性を十分に
兼備させたものである。これらの具体的用途とし
ては、ピストンリングのようなばね性、摺動摩耗
に対する耐摩耗性、あるいは複雑な振動に対する
高い疲労強度等の苛酷な使用条件にある部材に最
適である。
応すべく、疲労強度、耐摩耗性、耐食性を十分に
兼備させたものである。これらの具体的用途とし
ては、ピストンリングのようなばね性、摺動摩耗
に対する耐摩耗性、あるいは複雑な振動に対する
高い疲労強度等の苛酷な使用条件にある部材に最
適である。
第１図は、本発明のＣとCrの添加量の関係を
示すものである。
示すものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、C0.35〜0.80％，Cr14.0〜20.0％
（ただし、Cr＋25C≧25％，Cr＋24C＜34％）、
MoとＷの１種または２種を（Mo＋1/2Ｗ）で0.5
〜2.0％，Si0.1〜0.8％，Mn0.1〜0.8％、残部Feお
よび不可避的不純物からなり、焼入れ、焼もどし
の熱処理により硬さをHRC35〜48としたことを
特徴とするピストンリング用鋼線。 ２ 重量％でC0.35〜0.80％，Cr14.0〜20.0％（た
だし、Cr＋25C≧25％，Cr＋24C＜34％）、Moと
Ｗの１種または２種を（Mo＋1/2Ｗ）、0.5〜2.0
％，Si0.1〜0.8％，Mn0.1〜0.8％，Ni0.3〜2.0％
で残部Feおよび不可避的不純物からなり、焼入
れ、焼もどしの熱処理により硬さをHRC35〜48
としたことを特徴とするピストンリング用鋼線。 ３ 重量％で、C0.35〜0.80％，Cr14.0〜20.0％
（ただし、Cr＋25C≧25％，Cr＋24C＜34％）、
MoとＷの１種 または２種を（Mo＋1/2Ｗ）で
0.5〜2.0％，V0.3〜2.0％，Si0.1〜0.8％，Mn0.1
〜0.8％、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
焼入れ、焼もどしの熱処理により硬さをHRC35
〜48としたことを特徴とするピストンリング用鋼
線。 ４ 重量％で、C0.35〜0.80％，Cr14.0〜20.0％
（ただし、Cr＋25C≧25％，Cr＋24C＜34％）、
MoとＷの１種または２種を（Mo＋1/2Ｗ）で0.5
〜2.0％，V0.3〜2.0％，Si0.1〜0.8％，Mn0.1〜
0.8％、Ni0.3〜2.0％、残部Feおよび不可避的不
純物からなり、焼入れ、焼もどしの熱処理により
硬さをHRC35〜48としたことを特徴とするピス
トンリング用鋼線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27737785A JPS62136555A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 高疲労強度耐摩耐食部品用鋼線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27737785A JPS62136555A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 高疲労強度耐摩耐食部品用鋼線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136555A JPS62136555A (ja) | 1987-06-19 |
| JPH0470388B2 true JPH0470388B2 (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=17582675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27737785A Granted JPS62136555A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 高疲労強度耐摩耐食部品用鋼線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136555A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4985092A (en) * | 1987-06-11 | 1991-01-15 | Aichi Steel Works, Limited | Steel having good wear resistance |
| JP2552509B2 (ja) * | 1987-10-31 | 1996-11-13 | 愛知製鋼株式会社 | ピストンリング用鋼 |
| JP2552512B2 (ja) * | 1987-11-28 | 1996-11-13 | 愛知製鋼株式会社 | ピストンリング用溶製鋼 |
| JPH09176736A (ja) * | 1995-10-10 | 1997-07-08 | Rasmussen Gmbh | ばね帯金クリップの製造法 |
| JP6472938B1 (ja) * | 2017-10-30 | 2019-02-20 | Ｔｐｒ株式会社 | 圧力リング、内燃機関、圧力リング用線材および圧力リング用線材の製造方法 |
| WO2019087562A1 (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | Ｔｐｒ株式会社 | 圧力リング、内燃機関、圧力リング用線材および圧力リング用線材の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5376119A (en) * | 1976-12-17 | 1978-07-06 | Hitachi Metals Ltd | Highhhardness highhchrome roll and method of making same |
| JPS5474218A (en) * | 1977-11-26 | 1979-06-14 | Kanto Special Steel Works Ltd | Steel quenched roll for paper making |
| JPS6023096A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-05 | Sony Corp | カラ−ハ−ドコピ−印画紙用カバ−フィルム |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP27737785A patent/JPS62136555A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5376119A (en) * | 1976-12-17 | 1978-07-06 | Hitachi Metals Ltd | Highhhardness highhchrome roll and method of making same |
| JPS5474218A (en) * | 1977-11-26 | 1979-06-14 | Kanto Special Steel Works Ltd | Steel quenched roll for paper making |
| JPS6023096A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-05 | Sony Corp | カラ−ハ−ドコピ−印画紙用カバ−フィルム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62136555A (ja) | 1987-06-19 |
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