JPH01201441A - 耐摩耗性の優れた合金綱 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、自動車等の内燃機関のピストンリング、ロッ
カーアーム、ビニオンシャフト等に用いられる特に耐摩
耗性の優れた合金鋼に関するものである。

［従来の技術］ 内燃機関用ピストンリングは、燃焼室の機密性を保持す
るための圧力リングと、ピストンリングおよびシリンダ
ーライナー間の潤滑油膜を調製するためのオイルリング
により構成されている。このピストンリングのうち、圧
力リングはピストンヘッドの直下に遊嵌され燃焼ガスの
影響を太き（受けるものであり、耐摩耗性、耐スカッフ
ィング性および耐熱性等が要求される。

近年、内燃機関の軽量化、高出力化および高回転化に伴
い、圧力リングの薄幅化が績極的に進められてきた。こ
のピストンリングの薄幅化は、ピストンリングを軽量化
し、ピストンリング溝内でのピストンリングの挙動の安
定化、油膜厚さが薄くできることによる潤滑油消費量の
改善が図られる。

しかし、このようにピストンリングの薄幅化が進められ
ると、油膜厚さが薄くなり摩耗が増大し寿命が短くなる
ので、従来一般的であった鋳鉄製のリングや、炭素鋼、
シリクローム鋼、あるいはオイルテンパー練製のリング
では使用に耐えなくなってきた。すなわち、鋳鉄製のリ
ングでは軸方向に薄いものが製造しがたく、かつ耐折損
強度の点で不十分であり、シリクローム鋼リングは高温
での強度が小さいため比較的断面積の大きいものとなり
、慣性が大きくフラッタリング現象を起こしやすい、そ
こで、最近ではピストンリングの材料として工具鋼、ば
ね鋼およびステンレス鋼が用いられるようになっており
、特にステンレス鋼としては１３Ｃｒマルテンサイト系
ステンレス鋼く０゜６５Ｃ−１３，５Ｃｒ−０，３Ｍｏ
−０，ＩＶ）が圧力リングとして用いられ好結果が得ら
れている。

しかし、これらマルテンサイト系ステンレス鋼製のピス
トンリングも、摩擦摩耗の激しいエンジンに用いた場合
、未だ耐摩耗性および耐スカッフィング性の点において
不十分である。また、マルテンサイト系ステンレス鋼を
用いガス窒化処理した圧力リングでは、ピストンへの組
付強度が十分でなく、必要以上に合い口を広げると（１
０Ｔ以上、実力１１〜１３ＴｒＴ＋リング幅（＋ａ＋ａ
）」）折損するという問題がある。さらに、この圧力リ
ングは耐スカツフ性に対する要求が厳しい内燃機関に関
しては、不十分な性能で、スカッフするという問題があ
り、摺動面にだけ薄いＮ１−ＰまたはＮ１−Ｃ。

−ｐめっき若しくはこれらのベースめっきに硬質粒子（
ＳｉｓＮ−）を分散させためっきを行っている。

このようなことから、マルテンサイト系ステンレス鋼の
ピストンリングにおいては、さらに耐摩耗性および耐ス
カッフィング性を増してピストンリングの長寿命化が望
まれている。

また、自動車等の内燃機関用部品としてピストンリング
と同様に耐摩耗性が要求されるものとしてロッカーアー
ムがある。エンジンのロッカーアームはカムシャフトと
当接された状態にあることから耐摩耗性および耐スカッ
フィング性が優れたものでなければならない、また、当
然のことながら、相手部品のカムへの攻撃性をも考慮し
なければならない。

また、ＦＦ車の差動装置等に用いられ耐摩耗性を要求さ
れる部品としてビニオンシャフトがある。

このビニオンシャフトについては、低粘度潤滑油を使用
するため、ピニオンギヤとビニオンシャフトのごとく高
面圧の厳しい条件で摺動する部材では、優れた耐焼付性
および耐摩耗性が要求され、ＰＲ車で使用してきた従来
の素材（ＳＣｒ４１５・浸炭焼入れ）では焼付を生じた
り、摩耗が大となる問題が発生することがあった。

ピニオンギヤは、５Ｃｒ４１５を浸炭焼入したものであ
り、ビニオンシャフトとの摺動面である内径面の仕上げ
は、Ｒｚ６μ−前後である。従って、ピニオンギヤとビ
ニオンシャフトは高面圧の摺動条件であり、表面凸部で
は油膜が形成されず、アブシリンダ作用によりビニオン
シャフト、ピニオンギヤの摺動面が摩耗する。

【発明が解決しようとする問題点コ 本発明はステンレス鋼製等のピストンリング、ロッカー
アーム、ビニオンシャフトの前記のごとき問題点に鑑み
てなされたもので、従来のマルテンサイト系ステンレス
鋼の耐摩耗性をさらに改善することによって、内燃機関
の高出力化および高速化を達成できる圧力リングおよび
オイルリング（サイトレール）材料を提供すると共に、
相手材への攻撃性を減少させ耐摩耗性を高めたロッカー
アーム用材料および耐焼付性と耐摩耗性に１壺れたとニ
オンシャフト用材料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］ 本発明は従来のマルテンサイト系ステンレス鋼の耐摩耗
性について鋭意研究を重ねた結果、ＡＩの添加が、鋼塊
から細線を製造するまでの段階における熱間加工および
冷間加工性を殆ど低下させずに耐摩耗性を大幅に改善で
きるとの着想の下に、Ｃ，Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ等について
Ａ１含有量との関連において最適含有量の範囲を見出だ
すことによって本発明を完成したら、のである。

すなわち、本発明の耐摩耗性に優れた合金鋼は第１発明
として重量比でＣｏｏ。５５〜１．１０％、Ｓ　ｉ；２
．０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｃｒ：１２〜２５％
、Ａｌ；０．０５〜１．１０％を含有し、残部がＦｅお
よび不純物元素からなることを要旨とする。しかして、
第２発明は第１発明にさらにＮＩ：０．２〜２．０％、
Ｍｏ；０．２〜３．０％、Ｖ；０．１〜１．５％、Ｎｂ
；０．０５〜０．７％、Ｃｕ；０．２〜２．０％のうち
１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不純物
元素からなることを要旨とする。第３発明は第１発明鋼
の少なくとも摺動面に表面硬化処理を施して用いること
を要旨とし、第４発明は第２発明の少なくとも摺動面に
表面硬化処理を施して用いることを要旨とするものであ
る。

［作用］ 本発明鋼がＡ１の含有により優れた性能を示すのは、第
１図の第１発明Ｂ鋼の金属組織を表す４００倍の顕微鏡
写真、第２図の比較鋼の金属組織を表す４００倍の顕微
鏡写真、第３図の本発明鋼と比較鋼の粒径２μｍ以上の
炭化物の粒径と面積率の関係を示す図および第１表に示
したように（ｉ）炭化物形状の球状化、（ｉｉ）炭化物
粒径の均一化（粗大炭化物の減少）、（ｉｉｉ）窒化し
た場合はＡＩＮの微細析出による窒化層硬度の上昇等の
理由による。

（以　　下　　余　　白　　） 第　　　　　　１　　　　　　表 （比較飛には、Ｂ鋼のＡ１を含有しない鋼を溶製して用
いた。） ＡＩの添加は他の炭化物形成元素（Ｃ，Ｃｒ、Ｍｏ、■
、Ｎｂ、Ｗ）の添加と異なり、少ない添加量で狙いとす
る大幅な耐摩耗性・耐スカツフ性の向上が得られるとと
もに、シリンダボア摩耗の増大を防止でき、熱間加工性
をほとんど低下させないという点で優れた特性を有する
。

上記効果をピストンリングとして適用した場合について
詳述すれば、次のことが言える。

（ｉ）トップリング（第１圧力リング）について第４図
にトップリング１０の斜視図を示す、ピストンリングと
して最も耐スカツフ性の要求されるリングはトップリン
グであり、その要求値は個々のエンジンによって大きな
差があるが、従来の１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレ
ス鋼の場合には、ガス窒化処理をしないとスカッフを発
生するという問題があったため、ガス窒化処理を行うか
もしくはシリンダボアと摺動する面にだけ硬質クロムめ
っき、溶射、Ｎ１−Ｐベース複合めっきといった表面処
理をして使用していた。

本発明鋼は焼入れ焼戻し品でも、１３Ｃｒマルテンサイ
ト系ステンレス鋼　ガス窒化処理相当の耐スカツフ性が
得られるため、このままでも十分使用できる。より耐ス
カツフ性に対する要求の厳しいエンジンに対しても、表
面処理を行えば、従来の硬質クロムめっきを上回る値が
得られ、スカッフを発生することもなく良好な結果が得
られる。

耐摩耗性も従来の１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレス
鋼では必ずしも１−分でなく、要求の厳しいエンジンに
対しては窒化深さを９０μｍ、１２０μ輪と大きく対処
していた。ところが窒化深さが大きくなるほどリング１
０合い口１２の組付は強度および疲労強度が１１（下す
るため、折損するという問題が発生することがあった。

本発明鋼は強度が向上しているので、従来と同じ窒化深
さで゛も、前記のように折損するという問題を発生する
ことがない、しかも、大幅な耐摩耗性の向上により、窒
化深さを浅くすることができ、強度がより一層向上する
と共に、ガス窒化処理時間の短縮ができ、大量生産がよ
り一層可能となる。

また、摩耗量の減少は摩耗に伴うオイル消費性能、ブロ
ーバイガス性能の劣化を最小限にできるため、エンジン
性能全最の劣化を防止できる。

（ｉｉ）オイルリングについて オイルリングは張力による接触面圧が高く、エンジンに
よってはトップリングよりも摩耗が大きくなる。しかし
、摩耗に伴う接触面圧の低下は、オイル消費量を増加さ
せるため、耐摩耗性に対する要求は極めて厳しいものが
ある６本発明鋼の耐摩耗性は極めて優れており上記問題
を解決できる。

第５図はスリーピース組合せタイプのオイルリング３０
の摺動状態を示す縦断面図である。１４はピストン、１
６はピストンのオイルリングの溝、１８はシリンダボア
、２０はサイトレール、２２はスペーサエキスパンダで
ある。このスリーピースの組合せタイプのオイルリング
３０のサイトレール２０の場合、強度向上の制約により
、ガス窒化処理を行って使用する場合も、その窒化深さ
は３０〜６０μ−が限度である。したがって、長期間使
用するエンジンにあっては窒化層牽滅による母材（焼入
れ焼戻し材）露出状態での耐スカツフ性・耐摩耗性が重
要であるが、前記トップリングに述べたごとく良好な結
果を得る。

なお、オイルリングの場合、シリンダボア１８との摺動
面ばかりでなく、スリーピース組合ぜオイルリング３０
では、サイトレール２０とスペー。

サエキスバンダ２２の耳部との接触部の耐摩耗性も要求
されるが、本発明鋼はこの要求にも十分に対応できる。

本発明鋼はそのまま用いても充分な耐摩耗性を示すが、
さらに窒化、めっき、溶射等の表面処理を施して用いる
と著しくその効果を向上させることができる０本発明鋼
は窒化処理を施す前に熱処理に供するとよい、熱処理と
しては例えば焼入焼もどし、焼入れ（窒化処理において
焼もどしを兼ねるもの、）が挙げられる。窒化処理は摺
動面を含む表面に施され、ガス窒化、ガス軟窒化、塩浴
窒化、タフトライドおよびイオン窒化のいずれも適用す
ることができる。

次に、本発明のピストンリング用鋼の化学成分の限定理
由について述べる。

Ｃ，０，５５〜１゜１０％ Ｃは焼入れにおいて必要な硬さを得ると同時に、炭化物
を形成して高強度と耐摩耗性を付与する元素である。０
．５５％未満では炭化物生成量が少なく炭化物の存在に
よって得られる耐摩耗性が劣る。しかし、１．１０％を
越えると炭化物の粒度が大きくなって相手材であるシリ
ンダライナを摩耗させ、かつピストンリング形状への冷
間加工性が不可能となるので上限を１．１０％とした。

Ｓ　ｉ；２．０％以下 Ｓｉは精錬時に脱酸元素として添加され、耐熱性を与え
る元素であるが、多量に添加されると引き抜き等の冷間
加工性を害するので、上限を２゜０％とした。

Ｍｎ；２．０％以下 ＭｎはＳｉと同様に精錬時に脱酸元素として添加され、
靭性を増大させる元素であるが、多量に添加すると冷間
加工性を害するので、上限を２．０％とした。

Ｃｒ；１２〜２５％ ＣｒはＣと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性を向上す
ると共に、耐食性と生地強度を向上させ、さらには窒化
硬化層の硬さを増す効果を有する。

１２％以下ではこれらの効果特に耐摩耗性の向上が不充
分なので、１２％以上を含有せしめた。しかし、多量に
含有すると前記の効果が顕著でなくなり、逆に靭性が低
下して冷間成形性を阻害するのでＣｒの上限を２５％と
した。

Ａｌ；０．０５〜１．１０％ Ａ１は焼入れ焼戻し時にはマトリックスに固溶し、結晶
粒の微細化によりマトリックスの強度を増大させ、耐摩
耗性および耐スカツフ性を向上する。ＡＩは前述のよう
に焼入れ焼戻し時には炭化物の球状化、粒径の均一化に
より耐摩耗性および耐スカツフ性を向上させる。また、
ガス窒化処理時には、マトリックスの固溶していたＡ１
がＡｌＮ０ｂ”＆　、ｔ（Ｈ析出となり、これに伴う窒
化層硬度の大幅な上昇となり、これによって耐摩耗性お
よび耐スカツフ性を大幅に向上するとともに、シリンダ
ボア摩耗の増大を防止できる。さらに合い口拡げ試験時
の強度を大幅に向上させる。これらの効果を得るには０
．０５％以上の添加が必要であり、添加量が多くなるほ
どその効果も大きくなる。しかしながら、１．１０％以
上含有させてもその効果がｍ３でなくなるとともに、介
在物Ａｌ２Ｏ３の生成による熱間、冷間圧延における表
面性の劣化（表面キズ残存時の大幅な強度低下）焼入れ
性・耐熱性の低下および窒化層を脆弱にするので上限を
１゜１０％とした。

Ｎ　ｉ；０．２〜２．０％ Ｎｉは耐食性、靭性および焼入性を付与する元素であり
、特にフェライト形成傾向の強いＡＩを添加する場合、
高温でのフェライト生成を防止し、焼入れ性、熱間加工
性を改善する。０２％未満では前記の効果が小さいので
下限を０．２％とした。しかし、２．０％を越えて含有
されると、冷間加工性を害するので上限を２．０％とし
た。

Ｍｏｎ０．２〜３．０％ ＭｏはＣ「と同様に炭化物を形成し、窒化処理時に窒化
層硬度を高め、耐摩耗性を向上させるほか高温強度を増
強させる元素であり、これらの効果を得るためには０．
２％以上の含有が必要である。

しかし、３．０％以上含有させると前記の効果が顕著で
なくなると同時に熱間加工性を低下させるので、上限を
３．０％とした。

Ｖ、０．１０〜１．５０％、Ｎｂ、０．０５〜０．７０
％ ■およびＮｂは焼もどし軟化抵抗および高温強度を増加
させると共に、炭化物を微細化するものであり、かつ窒
化処理により窒化物を形成し、表面層硬さを高める元素
である。前記効果を得るためにはＶ、０．１０％以上、
Ｎｂ、０．０５％以上の含有が必要である。しかし、Ｖ
、１．５％以上、Ｎｂ；０．７０％以上を含有すると粗
大な共晶炭化物の生成により熱間加工性を低下させるの
で、上限をそれぞれ１．５％および０．７０％とした。

Ｃｕ；０．２〜２．０％ Ｃｕは鋼の耐食性および耐酸化性を高め、生地１・〜を
強化する元素である。かかる効果を得るためには０．２
０％以上の添加が必要である。しかし、２．０％を越え
て添加すると熱間加工性を阻害し、窒化に対する抵抗が
増加して好ましくないので上限を２．０％とした。

［実施例］ 次に本発明の効果を従来鋼と比較した実施例により明ら
かにする。

〈実施例１） 第２表に示す化学成分からなる本発明鋼および従来鋼と
して１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼を電気炉で
溶製した。第２表において、Ａ〜Ｃ鋼は第１発明鋼もし
くは第３発明鋼、Ｄ〜０清は第２発明鋼もしくは第４発
明鋼である。また、Ｐ鋼は従来鋼で１３Ｃｒマルテンサ
イト系ステンレス鋼、Ｑｍは従来材の硬質クロムめっき
である。

（以　　下　　余　　白　　） 溶製した供試鋼は鋳造し熱間圧延を行い、焼入焼もどし
を施して（硬さの狙い値Ｈｖ３５０〜４５０）摩耗試験
用として１０Ｘ１５．７Ｘ６．３ｍ−の摩耗試験片およ
び焼付試験片用として３０Ｘ３０×５論論の焼付試験片
に加工した。得られた摩耗試験片について次の条件によ
り摩耗試験を行った。

（ＬＷＦ−１１粍試験機による窄耗試＠）相手材　　　
　Ｆｅ 荷重　　　　　６０ｋｇ 時間　　　　１２０分 速度　　　　０．３論／ｓｅｅ 潤滑油　　　低粘度エンジンオイル １．５ｃｃ／ｓｉｎ供給 試験後に京耗試験片について摺動面の京耗量を測定し、
結果を第３表に示した。

続いて別の摩耗試験片をアンモニアガス気流中で５３０
〜５９０℃に加熱して５時間以上のガス窒化を施した。

ガス窒化後に表面硬さを測定したところ、Ｈｖｌ　ＯＯ
０以上であった。窒化処理後の摩耗試験片を前記と同様
の条件で摩耗試験に供した。試験後に測定した摺動面の
摩耗量は、第３表に併せて示′した。

次に、摩耗試験片と同様にして製作した焼付試験片につ
いて、次の条件により焼付試験を行い、焼付荷重を第３
表に併せて示した。

（機械試験所型窄擦窄耗試＠機による焼付試験）相手材
　　、　　Ｆｅ 荷重　　　；　２分毎に２５ｋｇづつ増大させ、焼付が
発生するまで行う 速度　　　；　１．２論／ｓｅｅ 潤滑油　　；　低粘度エンジンオイルの滴下潤滑 焼付荷重　；　摩擦係数が０．２以上に急上昇した荷重
をもって焼付荷重とする （以下余白） 第３表から明らかなように、窄粍試験では、焼入れ焼戻
し材の場合の窄粍深さで、従来材の５゜８μ論に対し、
本発明鋼であるＡ〜０鋼は１．２０〜４．ＯＯμ−であ
る、ガス窒化処理材の場合の摩耗深さでは、従来材の３
．５μ論に対し、本発明鋼であるＡ〜０鋼は０．２０〜
２．ＯＯμ鏑である。

いづれの場合も、本発明鋼が優れた耐摩耗性を示すこと
が確認できた。

また、焼付試験では、焼入れ焼戻し材の場合の焼付荷重
で、従来材の１００．０に、に対し、本発明鋼であるＡ
〜０鋼は１３７．５〜１５０．０に、である、ガス窒化
処理材の場合の焼付荷重では、従来材の１３７．５ｋｇ
に対し、１６７．５〜１８７゜５に、である、いづれの
場合も、本発明鋼が優れた耐スカツフ性を示すことが確
認できた。

次に、ピストンリングをピストンのリングの消に組み付
けるに際しては、その合い口を１０Ｔ以上拡げることが
必要なため組付強度が必要である。

焼入れ焼戻し材は十分な組付強度を有するが、ガス窒化
処理材は脆くなっており、従来材の場合１１〜１３Ｔで
ほとんど余裕がなく、材料バラツキおよび拡げ量のバラ
ツキによっては時として折損するが、本発明鋼は第２表
に示すごとく、２０Ｔ以上でないと折損しないという優
れた組付強度を有する。これはボア径φ８６＋ｓ−用の
ピストンリング（Ｂ寸法２．０ｍ転Ｔ寸法３．１５ｓ転
窒化深さ９０μｍ）について行った拡げ試験結果である
。

また、ガス窒化処理材の硬さを第３表に示すが、従来材
の１１８０に対し、本発明鋼であるＡ〜Ｇ鋼は１３３５
〜１４５０を示し、本発明鋼の窒化層が高い硬さを示す
ことが確認できた。

また、キーストンリングのごとく疲労強度が問題となる
ピストンリングにおいては、特にガス窒化処理材のごと
く脆い材料の場合および脆い複合めっきをシリンダ壁と
の摺動面にめっきした場合には折損するという問題があ
る。前記ピストンリングについて稀硫酸水溶液中にて振
幅応力５０ｋｇ／輸−２一定で疲労試験を行った結集を
第４表に示す。

第　　　　　４　　　　　表 従来材の疲労強度２Ｘ１０’に対し、本発明鋼［Ｄ、Ｅ
、Ｆ、Ｇ］の疲労強度は１〜３Ｘ１０’と大幅に向上す
ることを確認した。

さらに排気Ｊｉ２０００ｃｃ直列４気筒のエンジンを用
い１５０時間の耐久試験を本発明Ｂ＠と比較鋼（Ｂ鋼の
Ａ１を含有しない鋼）について行った時のシリンダボア
の摩耗比を第５表に示す。

第　　　　　５　　　　　表 （ガス窒化処理したトップリング） シリンダボア摩耗は、角張った粗大クロム炭化物の面積
率が比較鋼のごと＜０．９８と大きいとシリンダボア摩
粍が１．８０倍に増大する０本発明Ｂｍは、クロム炭化
物が丸みをおびており、しかも粗大炭化物の面積率が０
．５４％と小さいので、従来材と同程度でシリンダボア
摩耗は増大し”：ない。

（実施例２） 供試材には第２表に示すＢ、Ｅ、Ｊｍおよび比較鋼とし
て５ＫＤＩＩ相当を用い、縦型エンジン用ロッカーアー
ムバットを作製し、次いでこのロンカーアームバットに
焼入、焼もどし処理を施した後、５３０〜５９０℃で３
時間以上の塩浴窒化処理を施し、下記試験条件により試
験を行い、ロッカーアームバット摩耗量およびカム摩耗
量を測定し、その結果を第６表に示した。

モータリング試験の試験条件 エンジン回転数：２０００回転 供試時間：２００時間 バルブスプリング荷重：１５０％以上 （量産エンジンの組み付は荷重に対して）潤滑油：耐久
劣化油 カムシャフト二合金鋳鉄 第　　　　　６　　　　　表 以上のように、本発明鋼が比較鋼に比べ良好な結果を示
すのは、次の第７表に示したように、炭化物量の増大に
よる耐摩耗性の向上および炭化物径の微細化（粗大炭化
物の減少）による相手材への攻撃性の減少によるものと
思われる。

（以下余白） 第　　　　７　　　　表 〈実施例３） 供試材として、第２表に示すＣ，Ｇ鋼および従来鋼とし
て５Ｃｒ４１５、ＳＣＭ４４０を用い、ＦＦ車の差動装
置用ピニオンシャフトを作製し、実車試験として、ピニ
オンシャフト上をピニオンギヤが相対運動をする運動条
件（８の字旋回、緊急用タイヤを片輪に装着した走行、
悪路（ぬかるみ等滑り易い路面を含む）走行）で５万ｋ
ｍ走行した時のピニオンシャフトの摺動面の段付き摩耗
深さを第６図に示す、従来材では、５Ｃｒ４１５・浸炭
焼入れが４０μｓ、ＳＣＭ４４０・軟窒化が２５μ論で
あって、段付き摩耗深さが大きいのに対し、本発明鋼は
２．２〜５μ論と摩耗量が１／８〜１１５と小さく、優
れた耐摩耗性を有することが確認された。

耐焼付性については、差動装置の喫車走行試験での焼付
きと相関のとれた機械試験新型摩耗試験機による焼は試
験を前記と同じ供試鋼について行った。試験条件は１０
００ｒｐｍ（１，２輪／Ｓ）、油浴潤滑下（低粘度潤滑
油〉において、２分間毎に２５ｋｇつづ荷重を増大させ
、焼付きが発生する荷重（焼付き荷重）を測定し、結果
を第７図に示した。この試験で２５０ｋｇ以上の焼付き
荷重があれば差動が頻繁に発生する条件でも焼付きを発
生することがない、従って、本発明鋼は優れた耐焼付性
を有することが確認された。

本発明鋼が優れた耐摩耗性、耐焼付性を示すのは、従来
材と異なり表面では軟窒化処理による２〜１２μ論の微
細粒状クロム炭窒化物および炭化物から析出された炭素
により生成する波状析出物（粒界セメンタイトと考えら
れる）によって得られるものである。

［発明の効果］ 本発明の耐摩耗性に優れた合金鋼は、以上説明したよう
に従来のマルテンサイト系ステンレス鋼製のピストンリ
ング、ロッカーアーム、ピニオンシャフトの耐摩耗性、
耐スカツフ性等の特性をさらに向上し長寿命化を図るた
め、ＡＩをｏ、ｏｓ”ｉ〜１．１０％添加し、Ｃ，Ｓｉ
、Ｍｎ、Ｃｒ等についてＡ１含有量との関連において最
適含有量の範囲を見出だしたものであって、炭化物の球
状化、粒径の均一化により耐摩耗性および耐スカツフ性
を向上すると共に、ガス窒化処理等の表面処理によって
、マトリックスに固溶していたＡＩがＡＩＮとして微細
析出してさらに耐摩耗性および耐スカツフ性を向上する
ものである。さらに、本発明鋼は組付強度を大幅に向上
させ、高い硬度を示すと共に疲労強度においても従来鋼
よりも優れた値を示す等の数々の優れた効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明鋼の金属組織を表す４００倍の顕微鏡写真
、第２図は比較鋼の金属組織を表す４００倍の顕微鏡写
真、第３図は発明鋼と比較鋼の炭化物粒径と面積率との
関係を示す図、第４図は圧力リングの斜視図、第５図は
スリーピース組合せタイプのオイルリングの摺動状態を
示すａｔ断面図、第６図は従来材と本発明鋼のビニオン
シャフトの段付き摩耗深さを示す図、第７図は従来材と
本発明鋼の焼付き荷重を示す図である。 １０・・・圧力リング、１２・・・合い口、１４・・・
ピストン、１８・・・シリンダボア、２０・・・サイト
レール、２２・・・スペーサエキスパンダ、３０・・・
オイルリング。 特許出願人　愛知ｙＪｍ株式会社 同　　　　　上　トヨタ自動車株式会社図面のｊｒ書（
内容（Ｘｊ、、、天７１シ）第　　１１．プｊ 第　　２１２１ Ｌ７工ごつ汀占（内容に変更なしン 第　３１２１ 炭化物粒径＜ｐｍ　＞ 第４図 第５図 区＝の；、・△り１゛］容：二変更なし）第６図 往米材 図面の浄コ（内容に変更；ジノ 第７図 浸炭焼入れ　　　軟窒化　　　　軟窒化（Ｃ鋼） 従米材 手続補正書く方式） 平成元年　１月１９日 昭和６３年　特許願　第２３０５４３号２、発明の名称 耐窄粍性の潰れた合金鋼 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地氏名（名称
）愛知製鋼株式会社 代表者天野益夫 ４、代理人〒４５０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比でＣ；０．５５〜１．１０％、Ｓｉ；２．
   ０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｃｒ；１２〜２５％、
   Ａｌ；０．０５〜１．１０％を含有し、残部がＦｅおよ
   び不純物元素からなることを特徴とする耐摩耗性の優れ
   た合金鋼。
2. （２）重量比でＣ；０．５５〜１．１０％、Ｓｉ；２．
   ０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｃｒ；１２〜２５％、
   Ａｌ；０．０５〜１．１０％を含有し、さらにＮｉ；０
   ．２〜２．０％、Ｍｏ；０．２〜３．０％、Ｖ；０．１
   〜１．５％、Ｎｂ；０．０５〜０．７％、Ｃｕ；０．２
   〜２．０％のうち１種または２種以上を含有し、残部が
   Ｆｅおよび不純物元素からなることを特徴とする耐摩耗
   性の優れた合金鋼。
3. （３）重量比でＣ；０．５５〜１．１０％、Ｓｉ；２．
   ０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｃｒ；１２〜２５％、
   Ａｌ；０．０５〜１．１０％を含有し、残部がＦｅおよ
   び不純物元素からなり、少なくとも摺動面に表面処理を
   施して用いることを特徴とする耐摩耗性の優れた合金鋼
   。
4. （４）重量比でＣ；０．５５〜１．１０％、Ｓｉ；２．
   ０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｃｒ；１２〜２５％、
   Ａｌ；０．０５〜１．１０％を含有し、さらにＮｉ；０
   ．２〜２．０％、Ｍｏ；０．２〜３．０％、Ｖ；０．１
   〜１．５％、Ｎｂ；０．０５〜０．７％、Ｃｕ；０．２
   〜２．０％のうち１種または２種以上を含有し、残部が
   Ｆｅおよび不純物元素からなり、少なくとも摺動面に表
   面処理を施して用いることを特徴とする耐摩耗性の優れ
   た合金鋼。