JPS63140067A

JPS63140067A - ピストンリング材

Info

Publication number: JPS63140067A
Application number: JP28696286A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Oba; 充大場; Ken Nakamura; 憲中村; Tsutomu Tanabe; 田辺　勤; Atsushi Kumagai; 敦熊谷
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1988-06-11
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0791619B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔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材に関
するものである。

〔従来の技術〕

近年内燃機関は高出力高速化の一途をたどり、益々その
高性能化が要求され、加えて排ガス対策をも具備しなけ
ればならず、内燃機関の馬力低下、燃費増という諸問題
への対策の必要性が増大してきている。

従来、内燃機関用ピストンリングとしては、鋳鉄製ピス
トンリングが用いられていたが、ピストンリング軸方向
に薄いものが製造しにくく、比較的断面積の大きな重量
のあるものになり、このため慣性が大きくなってフラッ
タリング現象を発生し易くなるという問題点がある。ま
た、鋳鉄製ピストンリングは、耐摩耗性や耐熱性が不足
し、排ガス対策に有利なようにピストンの頂点に近い位
置に取り付けることができず、かつ、ピストンリング間
隔を小さくできないため、ピストンの重量が重くなり、
高出力、高速化ができないという雑煮があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最近、これらの問題を解決すべく、種々のスチールピス
トンリング材が開発、使用されている。

スチールピストンリングにおいては、線材よりリング状
に巻取り加工を行ない、切断して所定のピストンリング
形状にするものであり、したがって、素材の加工性が重
要となる。特に巻取り加工の際には、折損や巻取りのバ
ラツキが起らないように十分な伸び、しかも均−伸びが
必要である。

更に近蒔ピストンリングはエンジンの高速化に適応させ
るため、断面形状を異形形状とする場合がある。かかる
点からも良好な加工性を具備することが必要である。

従来のスチールピストンリング材は、積極的に加工性を
改善しようとするものでなく、前述の如く耐摩耗性、耐
熱性等の改善を目的として開発されたものがほとんどで
ある。

本発明は、特に加工性の良好なピストンリング材の提供
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その第１発明は重量％で、Ｃ０６３〜０．５％、　Ｓ
ｉ　０．３〜１．２％、　Ｍｎ　　０．３〜１．０％、
　Ｃｒ　０．３〜１．０％。

残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とす
るピストンリング材、その第２発明は、前記第１の発明
に係るピストンリング材に更にＡ１０．３〜２．０％を
含有させたピストンリング材、その第３発明は、前記第
１の発明にＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの１種又は２種以上を２
．５％以下含有させたピストンリング材、その第４発明
は、前記第１の発明にＡｌ　０．３〜２．０％およびＭ
ｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの１種又は２種以上を２．５％以下含
有させたピストンリング材である。

次に本発明ピストンリング材の成分限定理由について述
べる。

Ｃは、ピストンリング材に必要な硬さおよび強度を与え
る重要な元素であるとともに微細な硬質Ｃｒ炭化物を形
成することにより耐摩耗性の向上に寄与する。これらの
効果を得るためには、少なくとも０．３％以上必要であ
る。しかし、０．５％を越えると靭性およびリングに成
形する際の加工性を害し、本発明の目的を達成すること
ができなくなるのでこれを上限とした。

Ｓｉは脱酸剤として添加されるものであるが。

Ｃｒと同様高温における耐熱へタリ性を付与する元素で
ある。このためには、０．３％以上添加する必要がある
。しかし、１．２％を越えると加工性を害するとともに
靭性も低下してくるため上限を１．０％とした。

ＭｎはＳｉと同様脱酸剤として添加され、また強度を増
す元素である。脱酸剤としては１通常０．３％以上必要
であるが、１．０％より多くなると熱間加工性やリング
成形時の冷間加工性を害するため上限を１．０％とした
。

Ｃｒは基地に固溶して耐熱性や耐熱へタリ性を付与する
とともに耐食性も向上させる。また一部は炭化物を形成
し、耐焼付性、耐摩耗性を与える重要な元素である。更
に、本発明ピストンリング材は、実際の使用に際しては
、窒化処理を施して使用するが、この際Ｃｒは窒化層の
形成を助ける役割も果たす。以上の効果を得るためには
、最低０．３％以上含有させる必要があり、一方、１０
％を越えて含有させると、本発明の主目的である十分な
加工性を得難くなるし、窒化深さも浅くなるので上限を
１．０％とする。

Ａ１は、窒化処理においてピストンリングの表層部に硬
質の窒化層を形成させるために含有させるが、０．３％
未満では十分な効果がなく、また２、Ｏｘを越えると酸
化物系の介在物が著しく増加し、疲労強度が低下する。

よって０．３〜２．０％と限定した。

Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂは、いずれも焼戻し軟化抵抗および
高温強度を増大させるとともに、特にＶ。

Ｎｂは窒化処理によって硬質の窒化物を形成し。

表面硬さを向上させる効果をも有する。しかし、２．５
％を越えて添加すると、硬質の炭化物の量を増し、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
、含有せしめる場合は２．５％以下に限定する。

本発明ピストンリング材は、比較的低合金であるので加
工性が良好で、容易にリング状に巻取り加工が行なえ、
第２発明ないし第４発明ではさらに窒化特性も優れてい
るので、ピストンリングとして十分な表面かたさを保有
させることができるものである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第１表に本発明ピストンリング材と従来のピストンリン
グ材の化学組成を示す。

第１表記号Ａ−Ｆには、本発明ピストンリング材、記号Ｇは特
願昭５８−３７８２５号に開示されたピストンリング材
、記号Ｉ（は鋳鉄製のピストンリング材である。

第２表に本発明ピストンリング材と従来製ピストンリン
グ材の特性を示す。

第２表張力減退度は、５φＸ　１５０　Ｑ丸棒を常温で曲率半
径２５Ｒに曲げるに必要な荷重と、２５Ｒ曲げた状態で
３００℃×１時間加熱後、自然にもどし再び同曲率半径
に曲げるに要する荷重の減少率を示すものであり、減少
率の少ない方が張力減退が少ないことを示す。第２表に
おいては、鋳鉄製リングの減少率を１とし、それに対す
る各鋼種の減少率の比を表しである。

第２表かられかるように、本発明ピストンリング材は従
来ピストンリング材に比べ、均−伸びが高く、優れた加
工性を示すことがわかる。

第３表に、本発明ピストンリング材（記号Ａ〜Ｆ）およ
び従来のピストンリング材（記号Ｇ）の窒化処理後の窒
化層最高硬さを示す。

第　　３　　表なお、記号Ａ−Ｇともに熱処理で硬さをＨＲＣ４１程度
に調整し、アンモニア分解ガス雰囲気中で５４０〜５６
０℃１ｏｈｒの条件でガス窒化処理をした。

第３表に示される通り、本発明ピストンリング材は、従
来ピストンリング材と同等以上の窒化層最高硬さを有し
、ピストンリングとして十分な耐摩耗性を具備するもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明ピストンリング材は、その
製造過程において、特に重要である加工性に優れ、かつ
ピストンリングとして要求させる詣特性についても十分
な効果を有するものであり工業上非常に有益である。

Claims

【特許請求の範囲】１　重量％でＣ０．３〜０．５％、Ｓｉ０．３〜１．２
％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｃｒ０．３〜１．０％、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする
ピストンリング材。２　重量％でＣ０．３〜０．５％、Ｓｉ０．３〜１．２
％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｃｒ０．３〜１．０％、Ａ
ｌ０．３〜２．０％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よ
りなることを特徴とするピストンリング材。３　重量％でＣ０．３〜０．５％、Ｓｉ０．３〜１．２
％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｃｒ０．３〜１．０％、お
よびＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの１種又は２種以上を２．５％
以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特
徴とするピストンリング材。４　重量％でＣ０．３〜０．５％、Ｓｉ０．３〜１．２
％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｃｒ０．３〜１．０％、Ａ
ｌ０．３〜２．０％、およびＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの１種
又は２種以上を２．５％以下、残部Ｆｅおよび不可避的
不純物よりなることを特徴とするピストンリング材。