JPH0559495A

JPH0559495A - ピストンリング材

Info

Publication number: JPH0559495A
Application number: JP24485991A
Authority: JP
Inventors: Kanji Notomi; 富完至納; Kazuyuki Tomita; 田和幸富
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【構成】Ｃ１.２〜２.５ｗｔ％、Ｃｒ１５〜２５ｗ
ｔ％、Ｍｏ、Ｖの１種または２種７ｗｔ％以下、Ｓｉ
０.２〜１.０ｗｔ％、Ｍｎ０.２〜１.０ｗｔ％を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、最大粒径
が８μｍ以下の微細なＭ₇Ｃ₃型炭化物を基地中に１５〜
３０％含有しており、そして、シリンダー壁と摺動する
外周面が窒化されている粉末冶金法によるピストンリン
グ材である。【効果】耐焼き付き性に優れており、製作されたピスト
ンリングは空洞がないので折損することがなく、窒化層
が摺動面から部分的にフレーク状に剥離するという現象
も起こり難く、さらに、ディーゼルエンジンのトツプリ
ングばかりではなく、ガソリンエンジン、セカンドリン
グやオイルリングのレールやスペーサーとしても優れた
耐久性を発揮するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピストンリング材に関
し、さらに詳しくは、自動車用エンジン等の往復動内燃
機関において、燃焼室のシールを行うことができるピス
トンリング材に関するものである。

【０００２】

【従来技術】一般的に、往復動内燃機関等に使用されて
いるピストンリングは、いままでエンジンの高速化およ
び高出力化に伴い、使用材料が鋳鉄製から薄肉のスチー
ル製に変わって来ている。

【０００３】また、シリンダーとの間の焼き付きおよび
摩耗を防止するために、外周面に硬質クロムめっきが行
われているピストンリングが多く使用されてきている。
しかし、クロムめっきは、燃料および潤滑油に含有され
ている硫黄のために、燃焼生成物として生成した希硫酸
により腐蝕摩耗が促進されるという問題があった。

【０００４】特に、最近になって、自動車の保証期間が
延長されたことにより、ピストンリングの摩耗に対して
厳しく要求されるようになり、そのため、希硫酸が存在
する環境においても腐蝕摩耗が起こらない皮膜として、
従来の硬質クロムめっきの代わりに新しい皮膜が要求さ
れている。

【０００５】そして、新しい皮膜として、イオンプレー
ティングによる窒化物の皮膜や、スチール製ピストンリ
ング素材を窒化処理することによりピストンリング表面
に生成される窒化皮膜が提案されている。

【０００６】しかして、イオンプレーティングによる皮
膜は、高真空の装置を必要とし、厚い皮膜になると密着
性が低下するという問題があり、さらに、コストも高
く、また、スチール製ピストンリング素材を窒化処理す
る方法は、密着性およびコストの面から優れたものであ
り、このようなスチール製ピストンリング材として多く
の提案がなされている。

【０００７】即ち、比較的クロムを多く含有するスチー
ル材としては、特開昭５６−０８１２４３号公報、特開
昭５６−０９８４５３号公報、特開昭５８−０４５３５
７号公報、特開昭５９−１６２３４６号公報、特開昭６
０−１３０５４号公報、特開昭６０−２９４１５２号公
報、特開昭６３−１５０４５６号公報、特開昭６４−０
３５１７３号公報等が提案されている。上記各公報に記
載されているスチール材においては、Ｃ０.３〜１.２
ｗｔ％、Ｃｒ１０〜２０ｗｔ％を主な含有成分として
おり、これらのスチール素材を窒化処理すると、Ｃｒが
多量に含有されているので、高い硬度の窒化層が形成さ
れるけれども、以下に説明するような問題がある。

【０００８】耐焼き付き性がクロムめっきと比較して
低く、潤滑条件が苛酷である低温時における運転条件
や、始動時に焼き付きが発生する傾向がある。粗大な炭化物が存在し、冷間加工時に炭化物が割れる
ことにより、微小な空洞が生成したり、或いは、基地と
炭化物の界面において微小な空洞が生じ、そのため、ピ
ストンリングの製造工程や、内燃機関への組付け時、内
燃機関の運転時にピストンリングが折損する。窒化層中に炭窒化物がネット状に生成し易く、の空
洞の存在との相乗作用により、低温における運転時に爆
発圧力と高い摩擦力により繰り返しの応力によって、窒
化層の中から微小な割れを生じて、その後、フレーク状
に摺動面から部分的に剥離する。

【０００９】その他、高Ｃｒ含有量である以外に、さら
に、Ｃｏを２〜１３ｗｔ％含有させることにより、窒化
処理後の耐焼き付き性を良好にしたスチール材が特開平
０１−２０８４３５号公報により提案されている。しか
し、このようにＣｏを含有させると、上記の問題は解
決することは可能であるが、、の問題を解決するこ
とはできない。

【００１０】以上説明した提案以外に、窒化層の硬度を
さらに高くするために、含有成分のＣｒを１〜１０ｗｔ
％に減少させ、Ａｌを０.３〜２.０ｗｔ％含有させたス
チール材が特開昭６３−１４００６６号公報、特開昭６
３−２１６９４９号公報、特開昭６３−２２３１４７号
公報、特開昭６３−２８０９６０号公報により提案され
ている。しかし、このようなスチール材においても、上
記に説明した、、の問題を解決することができ
ず、逆に、Ａｌを含有させることによって、素材中にア
ルミナを主成分とする非金属介在物が増加するので、ビ
ストンリングの製造工程、内燃機関への組み付け時およ
び内燃機関の運転時にピストンリングが折損するという
不都合が多くなる。

【００１１】上記に説明した技術は、溶解材料を出発材
料とする製造方法であるが、最近になつて、粉末冶金法
による製造方法が特開平０１−１８２６６７号公報によ
り提案されている。この提案によれば、中高炭素含有金
属粉末を出発材料とすることにより、中高炭素含有であ
っても曲げ加工を容易に行うことができ、耐摩耗性およ
び疲労強度の優れたピストンリングを製造できる方法で
ある。

【００１２】この公報の実施例に説明されている材料
は、高速度工具鋼（１.３２Ｃ−０.４Ｓｉ−０.３１Ｍ
ｎ−４.０１Ｃｒ−６.０３Ｗ−４.９８Ｍｏ−２.９７Ｖ
−７.８９Ｃｏ−残部Ｆｅ）、ダイス鋼（２.２８Ｃ−
０.３１Ｓｉ−０.３９Ｍｎ−１２.５２Ｃｒ−１.４６Ｍ
ｏ−４.８３Ｖ−残部Ｆｅ）、ステンレス鋼（０.８９Ｃ
−０.５２Ｓｉ−０.４１Ｍｎ−１６.９５Ｃｒ−０.７０
Ｍｏ−残部Ｆｅ）等がある。

【００１２】そして、上記の各公報に提案されているピ
ストンリングの素材は、めっき処理および窒化処理を行
うことができるものであるが、これら提案されている各
公報に説明されているスチール材を窒化処理して得られ
たピストンリングは、上記に説明した問題点のおよび
の問題点を改善する効果は認められるが、問題点の
耐焼き付き性の改善効果は認められなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来における種々のピストンリング素材の問題点に鑑
み、本発明者が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、腐
蝕摩耗が起きることがなく、従来提案されているスチー
ル材の窒化処理を行って得られたピストンリングにおけ
る３つの問題点を改善した。即ち、本発明に係るピスト
ンリング材は腐蝕摩耗を起こし難くするために、窒化処
理を行うことを前提としており、従来のピストンリング
材の耐焼き付き性がクロムめっきと比較して低く、潤滑
条件が苛酷である低温時における運転条件や、始動時に
焼き付きが発生する傾向があるという問題点を、基地中
に分散している炭化物をＭ₇Ｃ₃型とし、この炭化物の大
きさを８μｍ以下の微細状態として均一に分散させ、そ
して、この炭化物を基地中に１５〜３０％と高い量と
し、さらに、Ｃｒを多量に含有させることにより窒化層
の硬度を高くすることで解決し、また、粗大な炭化物が
存在し、冷間加工時に炭化物が割れることにより、微小
な空洞が生成したり、或いは、基地と炭化物の界面にお
いて微小な空洞が生じ、そのため、ピストンリングの製
造工程や、内燃機関への組付け時、内燃機関の運転時に
ピストンリングが折損するという問題点を、合金粉末を
出発材料として使用することにより、炭化物の大きさを
８μｍ以下の微細状態として、ピストンリングの製造の
際に発生する内部空洞を皆無とすることにより解決し、
さらに、窒化層中に炭窒化物がネット状に生成し易く、
の空洞の存在との相乗作用により、低温における運転
時に爆発圧力と高い摩擦力により繰り返しの応力によっ
て、窒化層の中から微小な割れを生じて、その後、フレ
ーク状に摺動面から部分的に剥離するという問題点を、
粉末冶金法による製造によって炭化物を微細にし、内部
空洞を皆無とすることと、粉末冶金法による製造によっ
て炭化物を小さく分散させることにより、窒化層中の炭
化物と炭窒化物を均一微細な状態とし、低温時における
運転においても窒化層がフレーク状に部分的に剥離する
ことを防止できる耐久性に優れたピストンリング材を開
発したのである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るピストンリ
ング材の特徴とするところは、Ｃ１.２〜２.５ｗｔ
％、Ｃｒ１５〜２５ｗｔ％、Ｍｏ、Ｖの１種または２
種７ｗｔ％以下、Ｓｉ０.２〜１.０ｗｔ％、Ｍｎ
０.２〜１.０ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不
純物からなり、最大粒径８μｍ以下の微細なＭ₇Ｃ₃型炭
化物を１５〜３０％含有し、シリンダー壁と摺動する外
周面が窒化されている粉末冶金法による内燃機関用ピス
トンリング材である。

【００１５】本発明に係るピストンリング材について、
以下詳細に説明する。まず、本発明に係るピストンリン
グ材の含有成分および成分割合について説明する。

【００１６】ＣはＦｅ中に固溶することにより強度を付
与し、特に、炭化物を形成して耐摩耗性および耐焼き付
き性を向上させる重大な効果に寄与する元素であり、そ
して、Ｍ₇Ｃ₃炭化物を１５〜３０％とするためには、Ｃ
含有量は１.２〜２.５ｗｔ％とする必要があり、この範
囲内において炭化物をＭ₇Ｃ₃型とするために炭化物形成
元素の含有量との関係が重要であり、特に、Ｃｒ含有量
により調整するのがよく、Ｃｒ含有量が多い場合には、
Ｃ含有量を多くし、Ｃｒ含有量が少ない場合には、Ｃ含
有量も少なくする。よって、上記の効果を発揮させるた
めには、Ｃ含有量は１.２〜２.５ｗｔ％とする。

【００１７】Ｃｒは炭化物形成元素であると共に窒化処
理においてはＮと結合し易い元素であり、窒化層内にお
いて表面では炭窒化物として存在しており、また、内部
では炭化物として分散しており、かつ、炭化物として含
有されない分は基地に固溶されており、窒化処理によっ
てＮと結合して窒化層の硬度を高くし、耐焼き付き性を
向上させるものであり、含有量が１５ｗｔ％未満では窒
化層の硬度が不充分で耐焼き付き性を向上させる効果は
少なく、また、２５ｗｔ％を越えて含有させると塑性加
工性を劣化させる。よって、Ｃｒ含有量は１５〜２５ｗ
ｔ％とする。

【００１８】ＭｏおよびＶは極めて微細な炭化物とな
り、材料の高温強度および硬度を高くし、また、材料の
焼入れ性を良好にする元素であり、含有量が７ｗｔ％を
越えて含有させると、靭性が劣化して細線に加工するこ
とが困難となる。よって、Ｍｏ、Ｖの含有量は１種或い
は２種で７ｗｔ％以下とする。

【００１９】Ｓｉは溶解時に脱酸剤として作用する元素
であり、材料の硬度を上昇させる効果があり、含有量が
０.２ｗｔ％未満では脱酸剤としての効果は不充分であ
り、１.０ｗｔ％を越えて含有させると冷間における塑
性加工性を阻害するようになる。よって、Ｓｉ含有量は
０.２〜１.０ｗｔ％とする。

【００２０】ＭｎはＳｉと同様に溶解時に脱酸剤として
作用する元素であり、基地に固溶して焼入れ性を向上さ
せる効果を有しており、さらに、材料の強度および靭性
に悪影響を与える不純物としてのＳと結合して硫化物と
し、強度および靭性への影響を低減させる効果があり、
含有量が０.２ｗｔ％未満ではこのような効果は少な
く、また、１.０ｗｔ％を越えて含有させると塑性加工
性を阻害するようになる。よって、Ｍｎ含有量は０.２
〜１.０ｗｔ％とする。

【００２１】本発明にかかるピストンリング材における
炭化物はＭ₇Ｃ₃型とするのであり、窒化処理により炭窒
化物を形成し易いＭ₃Ｃ型、Ｍ₇Ｃ₃型、Ｍ₂₃Ｃ₆型の炭化
物の中で最も硬度が高く、耐摩耗性および耐焼き付き性
に優れているからであり、従来のスチール材のように、
ＭＣ型、Ｍ₃Ｃ型、Ｍ₆Ｃ型、Ｍ₇Ｃ₃型、Ｍ₂₃Ｃ₆型の炭
化物の１種またはこれら炭化物が混在したものとは全く
異なっている。

【００２２】また、Ｍ₃Ｃ型、Ｍ₇Ｃ₃型、Ｍ₂₃Ｃ₆型の炭
化物は、他の炭化物に比較して窒化処理に対して、以下
説明するような優れた効果がある。即ち、Ｍ₃Ｃ型、Ｍ₇
Ｃ₃型、Ｍ₂₃Ｃ₆型の炭化物は、他の炭化物に比べて結晶
構造が不安定な化合物であり、従って、窒化処理によっ
て炭化物中のＣがＮと置換される時、その結晶構造が不
安定であるため容易に置換され、炭窒化物を形成し易
く、硬度の高い炭窒化物とすることは耐摩耗性および耐
焼き付き性に有効であり、高い含有量のＭ₇Ｃ₃型炭化物
を有しているピストンリング材は、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物の優
れた特性に加えて、炭窒化物との相乗効果により優れた
耐摩耗性および耐焼き付き性を有する。

【００２３】Ｍ₇Ｃ₃型炭化物の最大粒径を８μｍ以下と
するのは、炭化物の粒径が大きいとピストンリング材を
製造する過程における塑性加工工程において、延性が不
足し、高い加工率の変形を容易に行うことができず、小
さい加工率により何回も繰り返す必要が生じるためであ
る。

【００２４】また、炭化物粒径が大きいと塑性加工によ
って炭化物が割れることによる空洞や基地と炭化物との
界面に空洞を生じることにより、ピストンリングの製造
時および組付け時、或いは、内燃機関の運転時にピスト
ンリングが折損してしまう。

【００２５】その他、炭化物の粒径が大きいと窒化層中
に炭窒化物が粗大ネット状に生成し易く、さらに、粗大
炭化物が存在すると空洞の存在による両方の影響により
低温における運転時に、爆発圧力と高い摩擦力の繰り返
し応力によって、窒化層の中から微小な割れが生じて、
ついにはフレーク状に摺動面から部分的に剥離する。従
って、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物の最大粒径は８μｍ以下とする。

【００２６】次に、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物の含有量（面積率）
を１５〜３０％とするのは、従来のスチール材において
は５〜２０％であることから、１５％未満では耐焼き付
き性が不充分であり、また、３０％を越えると細線に加
工することが困難となるからである。よって、Ｍ₇Ｃ₃型
炭化物の含有量（面積率）は１５〜３０％とする。

【００２７】本発明に係るピストンリング材を製造する
方法について簡単に説明すると、上記に説明した含有成
分および成分割合の合金を溶解し、この溶解した合金溶
湯を窒素雰囲気においてガスアトマイズにより合金粉末
とし、この粉末を１００μｍ以下に篩分けを行い、軟鋼
製の容器に充填して真空引きしながら容器のシール溶接
を行う。

【００２８】その後、熱間において静水圧で完全な真密
度とするためにＨＩＰ処理を行う。このＨＩＰ処理後表
面の軟鋼を切削除去し、分塊圧延を行ってφ８ｍｍの丸
棒とした。次いで、熱間圧延を行った後、冷間において
線引を行ってから、９５０〜１０００℃の温度に加熱し
た後急冷し、６００〜７５０℃の温度において焼戻しを
行い、基地中に分散する炭化物をＭ₇Ｃ₃型とし、さら
に、炭化物の最大粒径を８μｍ以下の微細な状態として
均一に分散させ、かつ、基地中に占める炭化物を１５〜
３０％の含有量（面積率）とした。そして、この線材を
カム形状にコイリングして、窒化処理後に所定形状のピ
ストンリングとするのである。

【１１２９】

【実施例】本発明に係るピストンリング材の実施例
を比較例と共に説明する。

【００３０】

【実施例１】第１表の記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇで示す含有成分および成分割合のＦｅ合金を溶解
した後、窒素ガス雰囲気においてアトマイズ法により合
金粉末を製造し、１００μｍ以下に篩分けを行い、軟鋼
製容器に充填して真空引きしながら容器のシール溶接を
行い、その後、熱間において静水圧のもとで完全に真密
度とするＨＩＰ処理を行った後、表面の軟鋼を切削除去
してから、分塊圧延によりφ８ｍｍの丸棒を製造した。

【００３１】これらの各丸棒から５ｍｍ角で長さ１０ｍ
ｍの角状の試験片を作成し、９５０〜１０００℃の温度
に加熱後、急冷し、６００〜７５０℃の温度において焼
戻しを行い、硬度をＨRＣ３９〜４２の間に揃えた。

【００３２】この試験片の端面（５ｍｍ角）の研磨仕上
げを行った後、ガス窒化処理を行った。この窒化処理を
行った後、最表面に形成された脆い窒化物を取り除くた
め、摺動面を１５〜２０μｍ程度ラップ仕上げにより除
去し、表面粗さＲｚ：０.６〜０.８μｍとした。

【００３３】第２表に、試験前の試験片について窒化処
理前にＸ線回析による炭化物の定性分析、画像解析装置
による炭化物の含有量（面積率）の定量測定を調査した
結果、また、窒化処理後の窒化層の硬度および窒化深さ
を示してある。

【００３４】第２表に示す記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇの試験片は、何れも粉末冶金法により製造したも
のであるから、炭化物の平均粒径は２μｍ以下である。
本発明に係るピストンリング試験片（Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）
は、炭化物はＭ₇Ｃ₃型で、含有量（面積率）は１８〜２
５％であり、窒化層の硬度はＨｍＶ１１６０以上と高
く、さらに、Ｍ₇Ｃ₃型の炭化物であるので、窒化処理に
より結晶構造が不安定であることから、容易にＣがＮと
置換されて炭窒化物になり易く、高い硬度の炭窒化物と
なる。従って、本発明に係るピストンリング試験片は高
い含有量（面積率）のＭ₇Ｃ₃型炭化物であるから、Ｍ₇
Ｃ₃型炭化物の元来保持している特性に加えて、炭窒化
物との相乗効果により、優れた耐摩耗性および耐焼き付
き性を期待することができる。

【００３５】これに対し比較材材Ａは、窒化層の硬度は
ＨｍＶ１２００と高いけれども、炭化物の含有量（面積
率）は１３％と低く、炭化物もＭＣ型、Ｍ₆Ｃ型、Ｍ₂₃
Ｃ₆型の混在したものである。また、比較材Ｂは、炭化
物はＭ₇Ｃ₃型であり、炭化物の含有量（面積率）も２０
％と高いが、Ｃｒの含有量が低いために窒化層の硬度が
低い。さらに、比較材Ｃは、炭化物はＭ₂₃Ｃ₆型であ
り、かつ、炭化物の含有量（面積率）も低い。従って、
これらの比較材は、窒化処理後の炭窒化物の含有量およ
び残存する炭化物の硬度も低いので、優れた耐摩耗性お
よび耐焼き付き性を期待することはできない。

【００３６】上記に説明した試験片の試験装置について
説明すると、試験装置はピンーディスク型摩耗試験機で
あり、ピンは上記に説明した５ｍｍ角の試験片を用い、
ディスクに直径７０ｍｍ、厚さ８ｍｍの研磨仕上げを行
ったシリンダーライナー材（ＦＣ−２５）の円盤試験片
を用いた。試験においては、試験装置にピンおよびディ
スクを固定し、所定の押し付け圧力によりピンとディス
クを接触させる。この接触面に所定量のエンジンベース
オイル＃３０を供給しながら、ピンを円弧状に８ｍｍ／
ｓｅｃの一定速度で摺動させる。この時、試験片に働く
押し付け圧力を段階的に増加させ、摩擦力によって生じ
るトルクが急増する時の面圧により、焼き付き発生面圧
とし、その大小により耐焼き付き性の相対比較を行うも
のである。

【００３７】上記の条件において試験を５回繰り返して
行った。また、比較のために窒化処理を行わない比較材
Ｃの摺動面に、１００μｍの厚さの硬質クロムめっき処
理を行ったものに、同様に試験を行った。結果を図１に
示す。

【００３８】その結果、本発明に係るピストンリング材
の試験片（Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）は、比較材の硬質クロムめ
っき処理を行った試験片よりも優れた耐焼き付き性を示
した。また、比較材（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、硬質クロムめっ
き処理を行った試験片よりも耐焼き付き性に劣ってい
る。なお、靭性を向上させるために、Ｎｉを０.２〜２
ｗｔ％含有させることができる。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【実施例２】実施例１と同様な方法により製造した
φ８ｍｍの丸棒を、さらに、φ５ｍｍの長尺丸棒にする
ために熱間圧延を行い、外周の黒皮部を機械加工により
除去した後、冷間において線引加工を複数回行い、９５
０〜１０００℃の温度に加熱後急冷を行い、６００〜７
５０℃の温度で焼戻しを行い、２.２ｍｍ×３.３ｍｍの
断面を有する硬度ＨRＣ３９〜４２の線材を製作し、所
定のカム形状に巻回し、ピストンリング形状に加工し
た。

【００４２】次いで、５７０℃の温度において６時間の
窒化処理を行った後、機械加工により外径８５ｍｍ、Ｂ
寸法２ｍｍ、Ｔ寸法３.１ｍｍのトップリングを作成し
た。このピストンリングを水冷式６気筒で、排気量２.
８リットルのディーゼルエンジンに組み込みベンチで、
低水温の条件下において耐久試験を行った。回転数：２０００ｒｐｍ水温：４０℃ 負荷：４／４（全負荷）エンジンオイル：ディーゼル用オイル（ＵＤスーパ
ーＳ３＃３０）運転時間：１００時間

【００４３】なお、比較のために、溶解法により製造し
たスチール材（ＳＵＳ４４０Ｂ，硬度ＨRＣ４０）を上
記と同一条件により窒化処理を行ったトツプリング（比
較材Ｈ）と、ＳＵＳ４４０Ｂ，ＨRＣ４０のスチール材
でシリンダー壁と摺動する外周部に硬質Ｃｒめっきを行
ったトツプリング（比較材Ｉ）を作成した。

【００４４】上記に説明した各材料の顕微鏡組織を観察
すると、比較材Ｈおよび比較材Ｉは、最大２０μｍ程度
の粗大な炭化物が存在しており、炭化物の割れによる空
洞や炭化物と界面の間にも空洞が観察された。しかし、
本発明に係るピストンリング材においては、炭化物は最
大でも８μｍ程度であり、空洞は全然観察されなかっ
た。

【００４５】ベンチ耐久試験の前後に、ピストンリング
の寸法測定を行い、シリンダー壁と摺動する面の摩耗量
を調査した結果を図２に示す。図２から明らかである
が、硬質クロムめっきの摩耗量に比較して、本発明に係
るピストンリング（トツプリング）の摩耗量は極めて少
なく、また、１００時間の耐久後、リングの外周面を顕
微鏡により観察した結果、比較材Ｉでは一部にフレーク
状の剥離に至る前兆である摺動方向の略直角方向に微小
な亀裂が観察された。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るピス
トンリング材は上記の構成を有しており、以下の効果を
有するものである。（１）耐焼き付き性が従来のクロムめっきに比較して高
く、潤滑条件の苛酷な低温時における運転条件下および
始動時に焼き付きが発生し難い。（２）粗大な炭化物が存在することなく、炭化物は全て
微細状態で分布しているため、冷間加工時にも炭化物が
割れることによる微小な空洞や、或いは、基地と炭化物
との界面に微小な空洞が生じることがないので、ピスト
ンリングの製造工程、内燃機関への組み付け時、内燃機
関の運転時にピストンリングが折損することがない。（３）窒化処理によっても、窒化層中の炭化物と炭窒化
物は、均一で微細状態であるから、低温における運転時
に、爆発圧力と高い摩擦力により繰り返しの応力によっ
て、窒化層の中から微小な割れを生じて、ついには摺動
面から部分的にフレーク状に剥離するという現象も起こ
り難い。（４）実際のエンジンにおける耐久試験は、ディーゼル
エンジンのトツプリングについて行ったが、ガソリンエ
ンジンにおいても同様であり、また、セカンドリングや
オイルリングのレールやスペーサーとしても同様に優れ
た耐久性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験片の焼き付き発生面圧を示す図である。

【図２】試験片の外周摩耗量を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｊ 9/26 Ａ 7366−3Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ１.２〜２.５ｗｔ％、Ｃｒ１５〜２
５ｗｔ％、Ｍｏ、Ｖの１種または２種７ｗｔ％以下、Ｓｉ０.２〜１.０ｗｔ％、Ｍｎ０.２〜１.０ｗｔ％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、最大
粒径８μｍ以下の微細なＭ₇Ｃ₃型炭化物を１５〜３０％
含有し、シリンダー壁と摺動する外周面が窒化されてい
ることを特徴とする粉末冶金法による内燃機関用ピスト
ンリング材。