JPH1068049A - 耐摩耗性鋼、内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネ - Google Patents
耐摩耗性鋼、内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高特性耐摩耗性鋼及び内燃機関のシリンダ摺
動部材及び輪バネ材を提供する。 【解決手段】 炭素：２．２重量％以下、珪素：１．２
重量％以下、マンガン：０．２重量％以上、リン：０．
０８重量％以下、硫黄：０．１５重量％以上、クロム：
１６重量％以下、その他の成分：２．０重量％以下を含
み、残部が実質的に鉄よりなる耐摩耗性鋼及びその表面
が浸硫処理された耐摩耗性鋼。 【効果】 耐摩耗性、耐スカッフ性に優れる耐摩耗性鋼
であって、強度が高く、伸びが大きい上に、靭性が高
く、加工性も良好で、内燃機関のシリンダ摺動部材及び
輪バネとして有用な高特性耐摩耗性鋼が提供される。
動部材及び輪バネ材を提供する。 【解決手段】 炭素：２．２重量％以下、珪素：１．２
重量％以下、マンガン：０．２重量％以上、リン：０．
０８重量％以下、硫黄：０．１５重量％以上、クロム：
１６重量％以下、その他の成分：２．０重量％以下を含
み、残部が実質的に鉄よりなる耐摩耗性鋼及びその表面
が浸硫処理された耐摩耗性鋼。 【効果】 耐摩耗性、耐スカッフ性に優れる耐摩耗性鋼
であって、強度が高く、伸びが大きい上に、靭性が高
く、加工性も良好で、内燃機関のシリンダ摺動部材及び
輪バネとして有用な高特性耐摩耗性鋼が提供される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性鋼、内燃機
関のシリンダ摺動部材及び輪バネに係り、特に、耐摩耗
性、耐スカッフ性に優れる耐摩耗性鋼であって、鋳鉄に
比べて強度が高く、伸びが大きい上に、超強力鋼、超硬
合金に比べて靭性が高く、加工性も良好な高特性耐摩耗
性鋼と、内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネに関す
る。
関のシリンダ摺動部材及び輪バネに係り、特に、耐摩耗
性、耐スカッフ性に優れる耐摩耗性鋼であって、鋳鉄に
比べて強度が高く、伸びが大きい上に、超強力鋼、超硬
合金に比べて靭性が高く、加工性も良好な高特性耐摩耗
性鋼と、内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関のピス
トンリングには、耐摩耗性、耐スカッフ性等の特性が要
求される。従来、このような用途に用いられる耐摩耗性
材料としては、ユーバロイ等の片状黒鉛鋳鉄（以下、鋳
鉄と略記）や硬度の高い超強力鋼、超硬合金が知られて
いる。
トンリングには、耐摩耗性、耐スカッフ性等の特性が要
求される。従来、このような用途に用いられる耐摩耗性
材料としては、ユーバロイ等の片状黒鉛鋳鉄（以下、鋳
鉄と略記）や硬度の高い超強力鋼、超硬合金が知られて
いる。
【０００３】しかしながら、鋳鉄は強度が低く、伸びが
小さいという欠点を有し、また、超強力鋼、超硬合金は
靭性が低く、加工性に乏しく、更に耐スカッフ性（耐焼
付き性）にも劣るという欠点を有している。
小さいという欠点を有し、また、超強力鋼、超硬合金は
靭性が低く、加工性に乏しく、更に耐スカッフ性（耐焼
付き性）にも劣るという欠点を有している。
【０００４】ところで、圧延板矯正機のストレッチャー
などには、輪バネが用いられている。輪バネには比較的
高い強度と靭性が要求されるため、従来、バネ鋼などが
用いられている。
などには、輪バネが用いられている。輪バネには比較的
高い強度と靭性が要求されるため、従来、バネ鋼などが
用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、耐スカッフ性が安定した耐摩耗性鋼と、それを用い
たシリンダ摺動部材を提供することにある。
は、耐スカッフ性が安定した耐摩耗性鋼と、それを用い
たシリンダ摺動部材を提供することにある。
【０００６】また、従来材を用いた輪バネは摺動面で表
面損傷を生じ、その寿命は非常に短くなっているのが現
状である。
面損傷を生じ、その寿命は非常に短くなっているのが現
状である。
【０００７】本発明は、輪バネの特性を長期に亘って維
持し、かつ大きな損傷を生ずることなくその製品寿命を
長くすることを第２の目的とする。
持し、かつ大きな損傷を生ずることなくその製品寿命を
長くすることを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の耐摩耗性鋼は、
炭素：２．２重量％以下、珪素：１．２重量％以下、マ
ンガン：０．２重量％以上、リン：０．０８重量％以
下、硫黄：０．１５重量％以上、クロム：１６重量％以
下、その他の成分：２．０重量％以下を含み、残部が実
質的に鉄よりなる。
炭素：２．２重量％以下、珪素：１．２重量％以下、マ
ンガン：０．２重量％以上、リン：０．０８重量％以
下、硫黄：０．１５重量％以上、クロム：１６重量％以
下、その他の成分：２．０重量％以下を含み、残部が実
質的に鉄よりなる。
【０００９】本発明（請求項１〜４）の耐摩耗性鋼の組
成範囲を一覧表にまとめると、次の表１の通りである。
成範囲を一覧表にまとめると、次の表１の通りである。
【００１０】
【表１】
【００１１】請求項１の鋼の組成の限定理由は次の通り
である。
である。
【００１２】Ｃ＞１．８（Ｃが１．８重量％超。以下、
同様）、Ｓｉ＞１．２、Ｐ＞０．０８あるいはＣｒ＞１
６であると、機械的性質（材料強度、伸び）が不良にな
り、特にＣ＞２．２であると伸びの低下が著しい。Ｓ＜
０．１５、Ｍｎ＜０．２（０．２重量％未満。以下、同
様）であると摺動特性（耐スカッフィング性）が不良に
なる。
同様）、Ｓｉ＞１．２、Ｐ＞０．０８あるいはＣｒ＞１
６であると、機械的性質（材料強度、伸び）が不良にな
り、特にＣ＞２．２であると伸びの低下が著しい。Ｓ＜
０．１５、Ｍｎ＜０．２（０．２重量％未満。以下、同
様）であると摺動特性（耐スカッフィング性）が不良に
なる。
【００１３】なお、請求項２のようにＣｒ≦６．０
（６．０重量％以下）とすると機械的性質が良くなる。
（６．０重量％以下）とすると機械的性質が良くなる。
【００１４】請求項３の鋼及び請求項４の鋼は、いずれ
も機械的性質と摺動特性とのバランスが良好である。
も機械的性質と摺動特性とのバランスが良好である。
【００１５】本発明の内燃機関のシリンダ摺動部材及び
輪バネは、かかる耐摩耗性鋼よりなることを特徴とす
る。
輪バネは、かかる耐摩耗性鋼よりなることを特徴とす
る。
【００１６】本発明の耐摩耗性鋼は、表面が電解浸硫処
理されていること、或いは、電解浸硫処理された後、二
酸化モリブデンの焼付け処理がなされていることが好ま
しい。
理されていること、或いは、電解浸硫処理された後、二
酸化モリブデンの焼付け処理がなされていることが好ま
しい。
【００１７】本発明の内燃機関のシリンダ摺動部材とし
ては、ピストンリング材料、シリンダライナー材料又は
ピストンスカート材料が挙げられる。
ては、ピストンリング材料、シリンダライナー材料又は
ピストンスカート材料が挙げられる。
【００１８】本発明の輪バネは、内輪と外輪とのうちの
一方又は双方について、少なくともその摺動面を上記耐
摩耗性鋼にて構成する。この耐摩耗性鋼を採用すること
により、輪バネのバネ特性を長期間にわたって良好なも
のとすることができ、輪バネの寿命も長くなる。
一方又は双方について、少なくともその摺動面を上記耐
摩耗性鋼にて構成する。この耐摩耗性鋼を採用すること
により、輪バネのバネ特性を長期間にわたって良好なも
のとすることができ、輪バネの寿命も長くなる。
【００１９】なお、輪バネの内輪と外輪の数や内径等は
特に限定されない。内輪と外輪との摺動面に潤滑剤（例
えばＭｏＳ2 グリース）を塗付するのが好ましい。
特に限定されない。内輪と外輪との摺動面に潤滑剤（例
えばＭｏＳ2 グリース）を塗付するのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の耐摩耗性鋼、内燃機関の
シリンダ摺動部材及び輪バネは、一般に下記のような通
常の熱処理を施した後、浸硫処理されてから使用に供さ
れる。また、このような熱処理の他、レーザ熱処理或い
は深冷処理を施しても良い。
シリンダ摺動部材及び輪バネは、一般に下記のような通
常の熱処理を施した後、浸硫処理されてから使用に供さ
れる。また、このような熱処理の他、レーザ熱処理或い
は深冷処理を施しても良い。
【００２１】熱処理方法及び条件 焼入（温度：７８０〜８４０℃）→油中急冷→焼戻（温
度：２００〜６００℃）→放冷 本発明で行う浸硫処理は、処理槽内の溶融塩中に鋼材を
浸漬保持し、鋼材を陽極、処理槽を陰極として電気分解
を行い、電気化学反応（イオン反応）により鋼材の表面
に浸硫層（硫化鉄Ｆｅx Ｓ）を生成させるものである。
度：２００〜６００℃）→放冷 本発明で行う浸硫処理は、処理槽内の溶融塩中に鋼材を
浸漬保持し、鋼材を陽極、処理槽を陰極として電気分解
を行い、電気化学反応（イオン反応）により鋼材の表面
に浸硫層（硫化鉄Ｆｅx Ｓ）を生成させるものである。
【００２２】なお、浸硫層は１０μｍ以下程度形成すれ
ば十分であり、通常は３〜９μｍとりわけ５〜８μｍ程
度形成するのが好ましい。
ば十分であり、通常は３〜９μｍとりわけ５〜８μｍ程
度形成するのが好ましい。
【００２３】本発明の耐摩耗性鋼は、耐摩耗性が高く、
耐スカッフ性の安定性に優れる上に、鋳鉄に比べて強度
が高く、伸びが大きい。また、超強力鋼、超硬合金に比
べては靭性が高く、加工性も良好である。
耐スカッフ性の安定性に優れる上に、鋳鉄に比べて強度
が高く、伸びが大きい。また、超強力鋼、超硬合金に比
べては靭性が高く、加工性も良好である。
【００２４】このような本発明の耐摩耗性鋼は、内燃機
関のシリンダ摺動部材、例えばピストンリング材料、シ
リンダライナー材料、ピストンスカート材料等や輪バネ
として工業的に極めて有用である。
関のシリンダ摺動部材、例えばピストンリング材料、シ
リンダライナー材料、ピストンスカート材料等や輪バネ
として工業的に極めて有用である。
【００２５】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００２６】実施例１，２、比較例１，２，３ 下記組成の耐摩耗性鋼よりなるピン材についてスカッフ
ィング試験を行った。
ィング試験を行った。
【００２７】
【表２】
【００２８】なお、この耐摩耗性鋼は、下記の熱処理を
施したものである。
施したものである。
【００２９】熱処理方法及び条件 焼入（８２０℃）→油中急冷→焼戻（２００℃〜６００
℃）→空冷なお、この熱処理の結果、鋼の顕微鏡組織
は、焼戻しトルースタイル、ないしは焼戻しソルバイト
＋セメンタイトになっていた。
℃）→空冷なお、この熱処理の結果、鋼の顕微鏡組織
は、焼戻しトルースタイル、ないしは焼戻しソルバイト
＋セメンタイトになっていた。
【００３０】実施例１，２においては、この熱処理後、
１９０℃の溶融塩中で電気分解して浸硫処理した。この
処理の結果、表面から８μｍの深さまで浸硫層が形成さ
れた。
１９０℃の溶融塩中で電気分解して浸硫処理した。この
処理の結果、表面から８μｍの深さまで浸硫層が形成さ
れた。
【００３１】比較例１，２にあっては、実施例１，２に
おいて浸硫処理の代わりに厚さ１８０μｍのＮｉ−Ｐメ
ッキを施した。比較例３，４にあっては実施例１，２に
おいて浸硫処理の代わりにイオン窒化処理により表面か
ら４０μｍの深さまで窒化層を形成した。
おいて浸硫処理の代わりに厚さ１８０μｍのＮｉ−Ｐメ
ッキを施した。比較例３，４にあっては実施例１，２に
おいて浸硫処理の代わりにイオン窒化処理により表面か
ら４０μｍの深さまで窒化層を形成した。
【００３２】比較例５，６にあっては、かかる表面処理
を全く行わず、上記熱処理のみを施したピン材をスカッ
フィング試験した。
を全く行わず、上記熱処理のみを施したピン材をスカッ
フィング試験した。
【００３３】スカッフィング試験の詳細は次の通りであ
る。
る。
【００３４】（１） スカッフィング試験の供試材 ピン（チップ材） 図１にスカッフィング試験に用いたピン材１の形状・寸
法を示す（摺動面の面積＝１ｃｍ2 ）。
法を示す（摺動面の面積＝１ｃｍ2 ）。
【００３５】 ディスク材 図２にディスク材２の形状・寸法を示す。このディスク
供試材は次に示す組成のＢ入り高燐鋳鉄である。
供試材は次に示す組成のＢ入り高燐鋳鉄である。
【００３６】Ｃ：３．２３ Ｓ：１．９３ Ｍｎ：０．７５ Ｐ：０．２２ Ｓ：０．１１５ Ｂ：０．０５ Ｆｅ：残部 （２）スカッフィング試験方法 スカッフ特性の評価にはピンオンディスク型摩擦摩耗試
験機を用いた。図３にその試験機の概略図を示す。
験機を用いた。図３にその試験機の概略図を示す。
【００３７】このスカッフィング試験ではピン材１を固
定、ディスク材２を回転させる。図示の通り、ディスク
はベルト３を介してサーボモータ４により回転される。
ピンは空気圧ロード５によって荷重が負荷される。
定、ディスク材２を回転させる。図示の通り、ディスク
はベルト３を介してサーボモータ４により回転される。
ピンは空気圧ロード５によって荷重が負荷される。
【００３８】試験面中心部のディスク材の摺動径はφ１
２０ｍｍ、試験面の摺動速度は５ｍ／ｓｅｃ一定であ
る。試験潤滑油は潤滑油ＳＡＥ＃３０：白灯油＝１：１
の混合比率とし、その試験潤滑油を回転するディスク材
摺動面に塗布し、周速５ｍ／ｓｅｃで３０ｓｅｃ空転し
た。その後、荷重を負荷し試験を開始した。設定荷重は
初期荷重２４５Ｎとし、３０ｍｉｎ経過後荷重を４９０
Ｎに設定、さらに、５ｍｉｎごとに荷重を９８Ｎづつ増
加した。
２０ｍｍ、試験面の摺動速度は５ｍ／ｓｅｃ一定であ
る。試験潤滑油は潤滑油ＳＡＥ＃３０：白灯油＝１：１
の混合比率とし、その試験潤滑油を回転するディスク材
摺動面に塗布し、周速５ｍ／ｓｅｃで３０ｓｅｃ空転し
た。その後、荷重を負荷し試験を開始した。設定荷重は
初期荷重２４５Ｎとし、３０ｍｉｎ経過後荷重を４９０
Ｎに設定、さらに、５ｍｉｎごとに荷重を９８Ｎづつ増
加した。
【００３９】スカッフィング試験ではスカッフィング発
生時間／負荷荷重を求めた。スカッフ性の評価は舶用Ｄ
Ｅピストンリングに一般的に用いられている高燐鋳鉄、
あるいは高燐鋳鉄にＣｒメッキを施した試験片のスカッ
フィング発生時間／負荷荷重と比較し、さらに、スカッ
フィング試験中における摩擦係数μの挙動、またディス
ク材の温度変化について検討した。
生時間／負荷荷重を求めた。スカッフ性の評価は舶用Ｄ
Ｅピストンリングに一般的に用いられている高燐鋳鉄、
あるいは高燐鋳鉄にＣｒメッキを施した試験片のスカッ
フィング発生時間／負荷荷重と比較し、さらに、スカッ
フィング試験中における摩擦係数μの挙動、またディス
ク材の温度変化について検討した。
【００４０】（３） スカッフィング試験片の観察 スカッフィング試験前後の摺動面の外観や摺動面のなじ
み状況を実体顕微鏡で観察した。またスカッフィング試
験前後の摺動面の表面様相をレーザ顕微鏡（レーザテッ
ク社（株）製レーザ顕微鏡１ＬＭ２１）を用いて観察
し、その表面粗さを測定した。
み状況を実体顕微鏡で観察した。またスカッフィング試
験前後の摺動面の表面様相をレーザ顕微鏡（レーザテッ
ク社（株）製レーザ顕微鏡１ＬＭ２１）を用いて観察
し、その表面粗さを測定した。
【００４１】（スカッフィング試験結果） （１） スカッフィング発生時間／負荷荷重 図４（ａ），（ｂ）にピン材のスカッフィング試験結果
（スカッフィング発生時間／負荷荷重）を示す。図４
（ａ）は無処理ピン材の試験結果、荷重９８Ｎ、摺動速
度５ｍ／ｓｅｃ、運転時間３０ｍｉｎの初期なじみ運転
をした無処理ピン材、および図４（ｂ）は窒化処理ピ
ン、Ｎｉ−Ｐメッキ処理ピン、浸硫処理ピンの試験結果
をまとめたものである。
（スカッフィング発生時間／負荷荷重）を示す。図４
（ａ）は無処理ピン材の試験結果、荷重９８Ｎ、摺動速
度５ｍ／ｓｅｃ、運転時間３０ｍｉｎの初期なじみ運転
をした無処理ピン材、および図４（ｂ）は窒化処理ピ
ン、Ｎｉ−Ｐメッキ処理ピン、浸硫処理ピンの試験結果
をまとめたものである。
【００４２】図４から明らかなように、無処理ピン材の
試験結果には大きなばらつきが認められ、初期なじみ運
転条件（荷重９８Ｎ、摺動速度５ｍ／ｓｅｃ、運転時間
３０ｍｉｎ）によっても無処理ピン材の試験結果のばら
つきは存在した。一方、図４（ｂ）に示したようにガス
窒化処理、Ｎｉ−Ｐメッキ、および浸硫処理では試験結
果のばらつきは減少し、その耐スカッフ性は比較的良好
であった。なお、耐スカッフ性に対する表面改質処理と
して、特に浸硫処理は非常に良好な結果を示すことが確
認された。
試験結果には大きなばらつきが認められ、初期なじみ運
転条件（荷重９８Ｎ、摺動速度５ｍ／ｓｅｃ、運転時間
３０ｍｉｎ）によっても無処理ピン材の試験結果のばら
つきは存在した。一方、図４（ｂ）に示したようにガス
窒化処理、Ｎｉ−Ｐメッキ、および浸硫処理では試験結
果のばらつきは減少し、その耐スカッフ性は比較的良好
であった。なお、耐スカッフ性に対する表面改質処理と
して、特に浸硫処理は非常に良好な結果を示すことが確
認された。
【００４３】（２） スカッフィング試験中の摩擦係数
μの挙動 図５（ａ），（ｂ）にスカッフィング試験中の摩擦係数
μなどの経時変化の一例を示す。摺動速度は５ｍ／ｓｅ
ｃ一定であり、図の縦軸は摩擦係数μ、および荷重、横
軸は試験時間である。図５（ａ）は無処理ピン材（初期
なじみ運転実施）、図５（ｂ）はピン材／浸硫処理につ
いての試験結果である。
μの挙動 図５（ａ），（ｂ）にスカッフィング試験中の摩擦係数
μなどの経時変化の一例を示す。摺動速度は５ｍ／ｓｅ
ｃ一定であり、図の縦軸は摩擦係数μ、および荷重、横
軸は試験時間である。図５（ａ）は無処理ピン材（初期
なじみ運転実施）、図５（ｂ）はピン材／浸硫処理につ
いての試験結果である。
【００４４】摩擦摩耗試験では、摩擦係数μが急激に上
昇する時点（μ≧０．５）をスカッフィング発生とし
た。図から明らかなように、摩擦摩耗試験中、無処理ピ
ン材の摩擦係数μは比較的大きな変化を示していた（図
５（ａ））が、ピン材／浸硫処理および高燐鋳鉄の摩擦
係数μについては、スカッフィング発生時以外、特に急
激な変化は認められなかった（図５（ｂ））。
昇する時点（μ≧０．５）をスカッフィング発生とし
た。図から明らかなように、摩擦摩耗試験中、無処理ピ
ン材の摩擦係数μは比較的大きな変化を示していた（図
５（ａ））が、ピン材／浸硫処理および高燐鋳鉄の摩擦
係数μについては、スカッフィング発生時以外、特に急
激な変化は認められなかった（図５（ｂ））。
【００４５】上述したように、母材耐摩耗性鋼の初期な
じみ性は必ずしも十分とは言えない。同様に、ガス窒化
処理およびＮｉ−Ｐメッキ処理についてもなじみ性は十
分ではなかったため、摩擦摩耗試験中、その摩擦係数μ
についても比較的大きな変化が認められた。一方、浸硫
処理材では摩擦係数μの特に大きな変化は認められず、
その表面硬度は母材の表面硬度に比べ低く、初期なじみ
性は改善されたと考えられる。さらに、初期なじみ以降
における耐摩耗性鋼のなじみ性は比較的良好であり、図
４に示したスカッフィング試験結果から明らかなように
耐スカッフ性は非常に良好であった。
じみ性は必ずしも十分とは言えない。同様に、ガス窒化
処理およびＮｉ−Ｐメッキ処理についてもなじみ性は十
分ではなかったため、摩擦摩耗試験中、その摩擦係数μ
についても比較的大きな変化が認められた。一方、浸硫
処理材では摩擦係数μの特に大きな変化は認められず、
その表面硬度は母材の表面硬度に比べ低く、初期なじみ
性は改善されたと考えられる。さらに、初期なじみ以降
における耐摩耗性鋼のなじみ性は比較的良好であり、図
４に示したスカッフィング試験結果から明らかなように
耐スカッフ性は非常に良好であった。
【００４６】（３） スカッフィング摺動面の外観 スカッフィング試験後の摺動面外観観察結果、無処理ピ
ン材のスカッフィング発生時間が短い試験片では片当り
が観察されたが、Ｎｉ−Ｐメッキ処理材（Ｎ）、窒化処
理材ではスカッフィング発生時間と片当り現象との相関
は認められなかった。
ン材のスカッフィング発生時間が短い試験片では片当り
が観察されたが、Ｎｉ−Ｐメッキ処理材（Ｎ）、窒化処
理材ではスカッフィング発生時間と片当り現象との相関
は認められなかった。
【００４７】一方、浸硫処理材では極端な片当りを発生
しない状態で摺動面での損傷が進行し、その結果として
スカッフィング発生時間は比較的長くなっていた。すな
わち、浸硫処理の一つの有効な効果は、比較的硬度の高
い摺動面の初期なじみ性の改善であることが確認され
た。
しない状態で摺動面での損傷が進行し、その結果として
スカッフィング発生時間は比較的長くなっていた。すな
わち、浸硫処理の一つの有効な効果は、比較的硬度の高
い摺動面の初期なじみ性の改善であることが確認され
た。
【００４８】（４） 摺動面の表面様相 レーザ顕微鏡によるスカッフィング試験前後の摺動面様
相観察結果、無処理ピン材では、スカッフィング試験前
後の試験片表面粗さはそれぞれ約１．６μｍ，２．０μ
ｍで数値的には特に顕著な差異は少なかったが、スカッ
フィング試験後の表面粗さは若干増加していた。またス
カッフィング試験後の試験片表面にはスカッフィング損
傷の進行によるスティック状損傷の様相や潤滑油の焼付
き跡が観察された。
相観察結果、無処理ピン材では、スカッフィング試験前
後の試験片表面粗さはそれぞれ約１．６μｍ，２．０μ
ｍで数値的には特に顕著な差異は少なかったが、スカッ
フィング試験後の表面粗さは若干増加していた。またス
カッフィング試験後の試験片表面にはスカッフィング損
傷の進行によるスティック状損傷の様相や潤滑油の焼付
き跡が観察された。
【００４９】浸硫処理材の摺動面様相観察結果、スカッ
フィング試験前の試験片表面では、浸硫処理により試験
片の加工溝はなくなり、表面には非晶質のＦｅx Ｓが形
成されると考えられる。従って、試験片表面粗さは約１
４．３μｍと増大するが表面の凹凸自体は丸くなる傾向
が認められた。スカッフィング試験後、摺動箇所での試
験片表面粗さは減少していたが（約４．９μｍ）、特に
著しいスカッフィング損傷の進行は観察されなかった。
浸硫処理により試験片表面には開口部約７０μｍ、深さ
５μｍの孔が存在しており、これら凹凸は保油性に有効
であったと考えられる。完全に摺動していた箇所のスカ
ッフィング試験後の試験片表面では、試験片表面粗さが
減少し（約２．５μｍ）、浸硫処理層は消失していた。
すなわち、浸硫処理材のスカッフィング試験結果として
スカッフィング発生時間は比較的長くなっており、母材
耐摩耗性鋼は比較的硬度が高く、その初期なじみ性が改
善されればそれ以降のなじみ性は確保され特に問題とな
らないと考えられる。
フィング試験前の試験片表面では、浸硫処理により試験
片の加工溝はなくなり、表面には非晶質のＦｅx Ｓが形
成されると考えられる。従って、試験片表面粗さは約１
４．３μｍと増大するが表面の凹凸自体は丸くなる傾向
が認められた。スカッフィング試験後、摺動箇所での試
験片表面粗さは減少していたが（約４．９μｍ）、特に
著しいスカッフィング損傷の進行は観察されなかった。
浸硫処理により試験片表面には開口部約７０μｍ、深さ
５μｍの孔が存在しており、これら凹凸は保油性に有効
であったと考えられる。完全に摺動していた箇所のスカ
ッフィング試験後の試験片表面では、試験片表面粗さが
減少し（約２．５μｍ）、浸硫処理層は消失していた。
すなわち、浸硫処理材のスカッフィング試験結果として
スカッフィング発生時間は比較的長くなっており、母材
耐摩耗性鋼は比較的硬度が高く、その初期なじみ性が改
善されればそれ以降のなじみ性は確保され特に問題とな
らないと考えられる。
【００５０】（５） まとめ 以上の実施例１及び比較例１〜３より次のことが明らか
である。
である。
【００５１】 無処理ピン材のスカッフィング試験結
果には大きなばらつきが存在し、母材耐摩耗性鋼の初期
なじみ性は必ずしも十分とは言えない。
果には大きなばらつきが存在し、母材耐摩耗性鋼の初期
なじみ性は必ずしも十分とは言えない。
【００５２】ピン材の窒化処理、Ｎｉ−Ｐメッキ、およ
び硫化処理によって試験結果のばらつきが減少し、その
耐スカッフ性は良好である。耐スカッフ性に対する表面
改質処理として、特に浸硫処理は非常に良好な結果を示
す。
び硫化処理によって試験結果のばらつきが減少し、その
耐スカッフ性は良好である。耐スカッフ性に対する表面
改質処理として、特に浸硫処理は非常に良好な結果を示
す。
【００５３】 摩擦摩耗試験中、浸硫処理材の摩擦係
数μはスカッフィング発生時以外、特に急激な変化を生
じない。
数μはスカッフィング発生時以外、特に急激な変化を生
じない。
【００５４】 無処理ピン材には片当り傾向が認めら
れ、スカッフィング試験後の試験片表面にはスカッフィ
ング損傷の進行によるスティック状損傷の様相や潤滑油
の焼付き跡が観察される。スカッフィング試験前後の試
験片表面粗さはそれぞれ約１．６μｍ，２．０μｍで数
値的には特に顕著な差異はない。
れ、スカッフィング試験後の試験片表面にはスカッフィ
ング損傷の進行によるスティック状損傷の様相や潤滑油
の焼付き跡が観察される。スカッフィング試験前後の試
験片表面粗さはそれぞれ約１．６μｍ，２．０μｍで数
値的には特に顕著な差異はない。
【００５５】 浸硫処理により試験片表面に非晶質の
Ｆｅx Ｓが形成され、表面粗さは増加し（表面粗さ＝約
１４．３μｍ）、表面の凹凸自体は丸くなる。また試験
片表面のこれら凹凸は保油性に有効であると考えられ
る。
Ｆｅx Ｓが形成され、表面粗さは増加し（表面粗さ＝約
１４．３μｍ）、表面の凹凸自体は丸くなる。また試験
片表面のこれら凹凸は保油性に有効であると考えられ
る。
【００５６】スカッフィング試験後、試験片表面粗さは
減少し（約２．５μｍ）、浸硫処理層は消失するが、開
発中の耐摩耗性鋼はその初期なじみ性が改善されればス
カッフィング発生時間が比較的長くなり、それ以降のな
じみ性は確保され特に問題とならないと考えられる。
減少し（約２．５μｍ）、浸硫処理層は消失するが、開
発中の耐摩耗性鋼はその初期なじみ性が改善されればス
カッフィング発生時間が比較的長くなり、それ以降のな
じみ性は確保され特に問題とならないと考えられる。
【００５７】次に本発明の輪バネの実施例及び比較例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００５８】（実施例）上記表１の実施例１の組成の耐
摩耗性鋼よりなる内輪４個と、ＳＵＰ１Ｏ鋼よりなる外
輪５個とを組み合せてなる輪バネを製作した。外輪の外
径は１００ｍｍ，内輪の内径は６０ｍｍである。内輪と
外輪との摺動面にはＭｏＳ2 グリースを塗付した。
摩耗性鋼よりなる内輪４個と、ＳＵＰ１Ｏ鋼よりなる外
輪５個とを組み合せてなる輪バネを製作した。外輪の外
径は１００ｍｍ，内輪の内径は６０ｍｍである。内輪と
外輪との摺動面にはＭｏＳ2 グリースを塗付した。
【００５９】この輪バネに対し、最小１トン、最大１０
トンの交番圧縮荷重を０．４Ｈｚにて負荷させ、ストロ
ーク量を測定した。結果を図６に示す。
トンの交番圧縮荷重を０．４Ｈｚにて負荷させ、ストロ
ーク量を測定した。結果を図６に示す。
【００６０】なお、実施例２の組成の耐摩耗性鋼を用い
たこと以外は同様にして輪バネを製作したが、この場合
のストローク量の測定結果は上記と同一であった。
たこと以外は同様にして輪バネを製作したが、この場合
のストローク量の測定結果は上記と同一であった。
【００６１】（比較例）外輪及び内輪ともにＳＵＰ１Ｏ
鋼とした他は上記実施例と同様の輪バネを作成し、同一
条件にて荷重負荷試験を行った。ストローク量の測定結
果を図６に示す。
鋼とした他は上記実施例と同様の輪バネを作成し、同一
条件にて荷重負荷試験を行った。ストローク量の測定結
果を図６に示す。
【００６２】図６より、本発明によると長期間にわたっ
てストローク量を高い値に維持できることが明らかであ
る。
てストローク量を高い値に維持できることが明らかであ
る。
【００６３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の耐摩耗性鋼
によれば、耐摩耗性、耐スカッフ性に優れる耐摩耗性鋼
であって、強度が高く、伸びが大きい上に、靭性が高
く、加工性も良好な高特性耐摩耗性鋼が提供される。こ
のような本発明の耐摩耗性鋼は、内燃機関のピストンリ
ング材料、シリンダライナー材料、ピストンスカート材
料の如き内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネとして
極めて有用である。
によれば、耐摩耗性、耐スカッフ性に優れる耐摩耗性鋼
であって、強度が高く、伸びが大きい上に、靭性が高
く、加工性も良好な高特性耐摩耗性鋼が提供される。こ
のような本発明の耐摩耗性鋼は、内燃機関のピストンリ
ング材料、シリンダライナー材料、ピストンスカート材
料の如き内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネとして
極めて有用である。
【００６４】本発明のシリンダ摺動部材及び輪バネはき
わめて耐摩耗性に優れ、耐久性が高い。
わめて耐摩耗性に優れ、耐久性が高い。
【図１】スカッフィング試験に用いたピンの寸法図であ
る。
る。
【図２】スカッフィング試験に用いたピンの寸法図であ
る。
る。
【図３】スカッフィング試験機の概略図である。
【図４】スカッフィング試験結果を示すグラフである。
【図５】摩擦係数μの測定結果を示すグラフである。
【図６】輪バネの試験結果を示すグラフである。
１ ピン材 ２ ディスク材 ３ ベルト ４ サーボモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 孝雄 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 三宅 慎一 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 田中 直裕 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内
Claims (9)
- 【請求項１】 炭素：２．２重量％以下 珪素：１．２重量％以下 マンガン：０．２重量％以上 クロム：１６重量％以下 リン：０．０８重量％以下 硫黄：０．１５重量％以上 その他の成分：２．０重量％以下 を含み、残部が実質的に鉄よりなることを特徴とする耐
摩耗性鋼。 - 【請求項２】 請求項１において、クロム含有率が６．
０重量％以下であることを特徴とする耐摩耗性鋼。 - 【請求項３】 請求項２において、炭素：０．２５〜
２．０重量％ 珪素：０．２０〜１．２０重量％ マンガン：０．４０〜１．２０重量％ クロム：０．８０〜５．５０重量％ リン：０．０５重量％以下 硫黄：０．２０〜０．５０重量％ その他の成分：１．０重量％以下 を含み、残部が実質的に鉄よりなることを特徴とする耐
摩耗性鋼。 - 【請求項４】 請求項１において、炭素：０．６０〜
２．０重量％ 珪素：０．１０〜０．４０重量％ マンガン：０．４０〜１．０重量％ クロム：１１．０〜１５．０重量％ リン：０．０５重量％以下 硫黄：０．２０〜０．６０重量％ その他の成分：１．０重量％以下 を含み、残部が実質的に鉄よりなることを特徴とする耐
摩耗性鋼。 - 【請求項５】 表面が電解浸硫処理されていることを特
徴とする請求項１ないし４のいずれか１項の耐摩耗性
鋼。 - 【請求項６】 表面が電解浸硫処理された後、二酸化モ
リブデンの焼付け処理がなされていることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれか１項の耐摩耗性鋼。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項の耐摩
耗性鋼よりなる内燃機関のシリンダ摺動部材。 - 【請求項８】 請求項７のシリンダ摺動部材において、
シリンダ摺動部材がピストンリング材料、シリンダライ
ナー材料又はピストンスカート材料である内燃機関のシ
リンダ摺動部材。 - 【請求項９】 請求項１ないし６のいずれか１項の耐摩
耗性鋼により内輪及び／又は外輪の少なくとも摺動面が
構成されている輪バネ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8175011A JPH1068049A (ja) | 1995-07-19 | 1996-07-04 | 耐摩耗性鋼、内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネ |
| DE69600908T DE69600908T2 (de) | 1995-07-19 | 1996-07-12 | Verschleissfester Stahl, Gleitbauteil für Zylinder von Brennkraftmaschinen und Ringspring |
| EP96305157A EP0754773B1 (en) | 1995-07-19 | 1996-07-12 | Wear resisting steel, sliding member for cylinder in internal combustion engine, and ring spring |
| AT96305157T ATE173031T1 (de) | 1995-07-19 | 1996-07-12 | Verschleissfester stahl, gleitbauteil für zylinder von brennkraftmaschinen und ringspring |
| KR1019960028927A KR100227933B1 (ko) | 1995-07-19 | 1996-07-18 | 내마모성 강, 내연 기관 실린더의 활주 부재, 및 링 스프링 |
| US09/009,240 US6048625A (en) | 1995-07-19 | 1998-01-20 | Wear resisting steel, sliding member for cylinder in internal combustion engine, and ring spring |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18282595 | 1995-07-19 | ||
| JP15555696 | 1996-06-17 | ||
| JP7-182825 | 1996-06-17 | ||
| JP8-155556 | 1996-06-17 | ||
| JP8175011A JPH1068049A (ja) | 1995-07-19 | 1996-07-04 | 耐摩耗性鋼、内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネ |
| US09/009,240 US6048625A (en) | 1995-07-19 | 1998-01-20 | Wear resisting steel, sliding member for cylinder in internal combustion engine, and ring spring |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068049A true JPH1068049A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=27473358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8175011A Pending JPH1068049A (ja) | 1995-07-19 | 1996-07-04 | 耐摩耗性鋼、内燃機関のシリンダ摺動部材及び輪バネ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6048625A (ja) |
| EP (1) | EP0754773B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1068049A (ja) |
| KR (1) | KR100227933B1 (ja) |
| AT (1) | ATE173031T1 (ja) |
| DE (1) | DE69600908T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6527879B2 (en) | 1999-06-25 | 2003-03-04 | Hitachi Metals Ltd. | Self-lubricating piston ring material for internal combustion engine and piston ring |
| US8592050B2 (en) | 2008-03-04 | 2013-11-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Piston ring |
| US10702916B2 (en) | 2006-09-06 | 2020-07-07 | Arcelormittal France | Steel plate for producing light structures and method for producing said plate |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1063454B1 (en) * | 1999-06-25 | 2006-04-19 | Hitachi Metals, Ltd. | Self-lubricating piston ring material for internal combustion engine and piston ring |
| DE10225744B4 (de) * | 2002-06-11 | 2004-05-19 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Zylinderlaufbuchse |
| DE102007041519A1 (de) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Mahle International Gmbh | Zylinderlaufbuchse und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JP5865014B2 (ja) * | 2011-06-24 | 2016-02-17 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| JP5865015B2 (ja) * | 2011-06-24 | 2016-02-17 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| KR101409877B1 (ko) * | 2011-11-14 | 2014-06-20 | 엘지전자 주식회사 | 합금주철 및 그를 이용한 로터리 압축기용 베인의 제조방법 |
| JP6033796B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2016-11-30 | 日本発條株式会社 | リング状ばねおよびその製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2973006B2 (ja) * | 1989-02-02 | 1999-11-08 | 本田技研工業株式会社 | 摺動部材およびその製造方法 |
| JP2607980B2 (ja) * | 1990-07-05 | 1997-05-07 | 日立建機株式会社 | 摺動部材及びそのガス浸硫・窒化方法 |
| JPH06207671A (ja) * | 1993-01-12 | 1994-07-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 内燃機関のピストンリング |
| JP3735125B2 (ja) * | 1993-01-25 | 2006-01-18 | 株式会社リケン | 鋳鋼製ピストンリング材 |
| JP2970310B2 (ja) * | 1993-05-26 | 1999-11-02 | 三井造船株式会社 | 耐摩耗性鋼及び内燃機関のピストンリング材料又はライナー材料 |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP8175011A patent/JPH1068049A/ja active Pending
- 1996-07-12 AT AT96305157T patent/ATE173031T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-07-12 DE DE69600908T patent/DE69600908T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-12 EP EP96305157A patent/EP0754773B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-18 KR KR1019960028927A patent/KR100227933B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-01-20 US US09/009,240 patent/US6048625A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US6527879B2 (en) | 1999-06-25 | 2003-03-04 | Hitachi Metals Ltd. | Self-lubricating piston ring material for internal combustion engine and piston ring |
| US10702916B2 (en) | 2006-09-06 | 2020-07-07 | Arcelormittal France | Steel plate for producing light structures and method for producing said plate |
| US8592050B2 (en) | 2008-03-04 | 2013-11-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Piston ring |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100227933B1 (ko) | 1999-11-01 |
| DE69600908D1 (de) | 1998-12-10 |
| EP0754773A1 (en) | 1997-01-22 |
| US6048625A (en) | 2000-04-11 |
| ATE173031T1 (de) | 1998-11-15 |
| EP0754773B1 (en) | 1998-11-04 |
| DE69600908T2 (de) | 1999-05-12 |
| KR970006531A (ko) | 1997-02-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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