JPS6121302B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6121302B2 JPS6121302B2 JP56143095A JP14309581A JPS6121302B2 JP S6121302 B2 JPS6121302 B2 JP S6121302B2 JP 56143095 A JP56143095 A JP 56143095A JP 14309581 A JP14309581 A JP 14309581A JP S6121302 B2 JPS6121302 B2 JP S6121302B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- heat
- ring
- piston
- rings
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
本発明はピストンリング材に関し、特に自動車
用エンジンのピストンリング材に関するものであ
る。 近年内燃機関特に自動車用エンジンはますます
高性能化が要求され、高出力、高速化の傾向が強
く、しかも低燃費に加えて排ガス対策も備えなけ
ればならず、自動車の場合これら諸問題を解決す
るための種々検討がなされている。これについて
は軽量化、小型化が必然的に大きな条件となり、
高出力、低燃費が公害問題を解決した上での自動
車用エンジンの主流となつている。 この中でピストンとシリンダーの間に設けられ
るピストンリングの性能にも耐摩耗であつて耐熱
ヘタリ性の優れたものが要求され、デーゼル用エ
ンジンには特に耐食性の優れている事もその要件
の１つになつている。 従来このような自動車用エンジンのピストンリ
ングには炭素鋼の鋳物製リングあるいはシリクロ
ーム鋼のオイルテンバー線等が用いられていた
が、鋳物性リングは軸方向に薄いリングが製造で
きずまたシリクローム鋼製リングは高温強度が小
さいため、比較的断面積の大きい重量の大きいも
のになり、慣性が大きくフラツターリング現象を
起し易くなる問題点があつた。従つて排ガス対策
に有利なようにピストンの頂点に近い位置にリン
グを取り付けることが出来ず、かつリングの間隔
も小さく出来ないためピストンの重量が重くな
り、高出力、高速化が出来ないという問題も付加
されていた。また耐摩耗性や耐食性および耐熱ヘ
タリ性が不足し、それらの性質を補うために全面
メツキ等の表面被覆加工が常識となつていた。 本発明はこれらの問題点を解決すべく、従来の
ピストンリング材よりも高強度で耐摩耗性、耐食
性、耐熱ヘタリ性が優れかつフラツターリング現
象を生じさせることなく良好な気密性を維持しな
がら自動車用エンジンの高出力高速化を達成でき
る軽量なピストンリングを提供しようとするもの
である。 本発明材は合金組成として重量でC0.6〜1.0
％、Si1.5％以下，Mn1.0％以下，Ni2.0％以下，
Cr11.0〜13.0％，Mo0.4〜1.5％，V1.5％以下を含
むマルテンサイト系ステンレス鋼であつて、焼入
れ焼もどし状態で使用される。本発明材は熱処理
状態で未固溶炭化物を含有し、焼もどし軟化抵抗
が大であり、圧力リングのような高温下での強度
が高く、シリンダー壁との気密性の持続に優れて
いる。そして特に耐摩耗性、耐熱ヘタリ特性は非
常に優れており、従来の鋼製ピストンリングで全
表面被膜処理を施していたが、これを簡略化して
本発明材ではシリンダーとの摺動面以外はその必
要はない。 本発明材は上述のごとく従来のマルテンサイト
ステンレス鋼にMo，Ｖを添加することによつて
一層の耐摩耗性と耐熱ヘタリ性を高めかつメツキ
等の工程の簡略化を行なうものであるのに加えて
ピストンリングは熱処理後にリング加工するため
の冷間，温間の曲げ加工性に優れている事が必要
であり、Niを添加してその加工性を良好にした
点にも特徴を有するピストンリング材である。 以下に本発明材の組成の限定理由を述べる。 Ｃは鋼材の基地硬さを高める地Cr，Mo，Ｖと
結合して炭化物を形成し耐摩耗性を付与する、し
かしてその目的のためには少なくとも0.6％は必
要であり、1.0％を超えるとリングの加工性が極
めて悪るくなるのでその範囲は0.6〜1.0％と限定
した。 Niは靭性の向上とピストンリングとして使用
したとき耐酸化性に役立ち、Ｃ量を高くしても冷
間および温間における曲げ加工性を良くするが、
２％を超えると耐摩耗性、耐熱ヘタリ性に悪影響
を及ぼすので上限は２％とした。 CrはＣと結合して硬い炭化物を形成し、耐摩
耗性、耐焼付性を高めると共に耐熱ヘタリ性を向
上させる。しかし13％を超えると熱処理硬さが低
下し、靭性が劣化することからその範囲は11.0〜
13.0％と限定した。 MoはCr同様にＣと結合して炭化物を形成し、
高温での耐熱ヘタリ性、耐摩耗性の向上を計る。
又耐食性を増すことによつて耐食性を問題とする
ジーゼルエンジンのピストンリングとしての効果
を有するものである。Moがこのような作用を発
揮するためには少なくとも0.4％は必要であり、
また1.5％を超えて含有せしめてもその効果の増
大は認められないので0.4〜1.5％と限定した。 ＶはＣと結合して炭化物を形成するので耐摩耗
性と耐熱ヘタリ性を向上させ、又結晶粒微細化の
働きを示し、リング加工性を向上させるが1.5％
以上は必要ないので上限を1.5％とした。 Siは通常脱酸剤として添加するが耐熱ヘタリ性
を向上させる作用を有する。しかし1.5％を超え
ると曲げ加工性を悪くするのでその上限を1.5％
と限定した。 Mnも通常脱酸剤として用いるが曲げ加工性を
改善する作用を有する。しかし1.0％以上は必要
はなく、上限の含有量を1.0％に限定した。 つぎに本発明材の効果を実施例により説明す
る。 第１表は本発明材と従来材の化学組成である。
用エンジンのピストンリング材に関するものであ
る。 近年内燃機関特に自動車用エンジンはますます
高性能化が要求され、高出力、高速化の傾向が強
く、しかも低燃費に加えて排ガス対策も備えなけ
ればならず、自動車の場合これら諸問題を解決す
るための種々検討がなされている。これについて
は軽量化、小型化が必然的に大きな条件となり、
高出力、低燃費が公害問題を解決した上での自動
車用エンジンの主流となつている。 この中でピストンとシリンダーの間に設けられ
るピストンリングの性能にも耐摩耗であつて耐熱
ヘタリ性の優れたものが要求され、デーゼル用エ
ンジンには特に耐食性の優れている事もその要件
の１つになつている。 従来このような自動車用エンジンのピストンリ
ングには炭素鋼の鋳物製リングあるいはシリクロ
ーム鋼のオイルテンバー線等が用いられていた
が、鋳物性リングは軸方向に薄いリングが製造で
きずまたシリクローム鋼製リングは高温強度が小
さいため、比較的断面積の大きい重量の大きいも
のになり、慣性が大きくフラツターリング現象を
起し易くなる問題点があつた。従つて排ガス対策
に有利なようにピストンの頂点に近い位置にリン
グを取り付けることが出来ず、かつリングの間隔
も小さく出来ないためピストンの重量が重くな
り、高出力、高速化が出来ないという問題も付加
されていた。また耐摩耗性や耐食性および耐熱ヘ
タリ性が不足し、それらの性質を補うために全面
メツキ等の表面被覆加工が常識となつていた。 本発明はこれらの問題点を解決すべく、従来の
ピストンリング材よりも高強度で耐摩耗性、耐食
性、耐熱ヘタリ性が優れかつフラツターリング現
象を生じさせることなく良好な気密性を維持しな
がら自動車用エンジンの高出力高速化を達成でき
る軽量なピストンリングを提供しようとするもの
である。 本発明材は合金組成として重量でC0.6〜1.0
％、Si1.5％以下，Mn1.0％以下，Ni2.0％以下，
Cr11.0〜13.0％，Mo0.4〜1.5％，V1.5％以下を含
むマルテンサイト系ステンレス鋼であつて、焼入
れ焼もどし状態で使用される。本発明材は熱処理
状態で未固溶炭化物を含有し、焼もどし軟化抵抗
が大であり、圧力リングのような高温下での強度
が高く、シリンダー壁との気密性の持続に優れて
いる。そして特に耐摩耗性、耐熱ヘタリ特性は非
常に優れており、従来の鋼製ピストンリングで全
表面被膜処理を施していたが、これを簡略化して
本発明材ではシリンダーとの摺動面以外はその必
要はない。 本発明材は上述のごとく従来のマルテンサイト
ステンレス鋼にMo，Ｖを添加することによつて
一層の耐摩耗性と耐熱ヘタリ性を高めかつメツキ
等の工程の簡略化を行なうものであるのに加えて
ピストンリングは熱処理後にリング加工するため
の冷間，温間の曲げ加工性に優れている事が必要
であり、Niを添加してその加工性を良好にした
点にも特徴を有するピストンリング材である。 以下に本発明材の組成の限定理由を述べる。 Ｃは鋼材の基地硬さを高める地Cr，Mo，Ｖと
結合して炭化物を形成し耐摩耗性を付与する、し
かしてその目的のためには少なくとも0.6％は必
要であり、1.0％を超えるとリングの加工性が極
めて悪るくなるのでその範囲は0.6〜1.0％と限定
した。 Niは靭性の向上とピストンリングとして使用
したとき耐酸化性に役立ち、Ｃ量を高くしても冷
間および温間における曲げ加工性を良くするが、
２％を超えると耐摩耗性、耐熱ヘタリ性に悪影響
を及ぼすので上限は２％とした。 CrはＣと結合して硬い炭化物を形成し、耐摩
耗性、耐焼付性を高めると共に耐熱ヘタリ性を向
上させる。しかし13％を超えると熱処理硬さが低
下し、靭性が劣化することからその範囲は11.0〜
13.0％と限定した。 MoはCr同様にＣと結合して炭化物を形成し、
高温での耐熱ヘタリ性、耐摩耗性の向上を計る。
又耐食性を増すことによつて耐食性を問題とする
ジーゼルエンジンのピストンリングとしての効果
を有するものである。Moがこのような作用を発
揮するためには少なくとも0.4％は必要であり、
また1.5％を超えて含有せしめてもその効果の増
大は認められないので0.4〜1.5％と限定した。 ＶはＣと結合して炭化物を形成するので耐摩耗
性と耐熱ヘタリ性を向上させ、又結晶粒微細化の
働きを示し、リング加工性を向上させるが1.5％
以上は必要ないので上限を1.5％とした。 Siは通常脱酸剤として添加するが耐熱ヘタリ性
を向上させる作用を有する。しかし1.5％を超え
ると曲げ加工性を悪くするのでその上限を1.5％
と限定した。 Mnも通常脱酸剤として用いるが曲げ加工性を
改善する作用を有する。しかし1.0％以上は必要
はなく、上限の含有量を1.0％に限定した。 つぎに本発明材の効果を実施例により説明す
る。 第１表は本発明材と従来材の化学組成である。
【表】
即ちNo.１〜No.７が本発明材であり、No.８は鋳造
材、No.９はシリクローム鋼材である。 次に第２表において第１表の組成を示す鋼材を
それぞピストンリングに加工してリング製品とし
たときの硬さ、耐摩耗性、使用温度（300℃）で
の抗張力および耐熱ヘタリ性を測定してまとめ
た。但し耐熱ヘタリ性は５mm〓のとき所定の処理
をして測定した。詳細な測定方法は後述する。
材、No.９はシリクローム鋼材である。 次に第２表において第１表の組成を示す鋼材を
それぞピストンリングに加工してリング製品とし
たときの硬さ、耐摩耗性、使用温度（300℃）で
の抗張力および耐熱ヘタリ性を測定してまとめ
た。但し耐熱ヘタリ性は５mm〓のとき所定の処理
をして測定した。詳細な測定方法は後述する。
【表】
第２表の本発明材であるNo.１〜No.７は電気炉で
溶製したのち熱間塑性加工を行なつて5.5mm〓の
コイルとし、温間、冷間塑性加工と歪取焼鈍を適
当に組合わせて1.54mm×3.35mmのリング材に加工
し、その後焼入れ焼戻しを行なつて形状を拘束し
ながらピストンリング製品とした。又従来材のNo.
８は鋳造したリングを作り、No.９はコイル状態で
オイルテンパーして熱処理し、曲げ矯正しリング
製品に仕上げた。測定の方法としては、耐熱ヘタ
リ性については前述したごとく５mm〓で長さ
150mmのものをそれぞれ熱処理して第２表に示す
硬さとしたのち、常温状態で曲率半径25mmRに曲
げるに必要な荷重と、曲げた状態で300℃×１Hr
加熱後直伸状態に戻し再び常温状態で前回同様
25mmRの曲率半径に曲げたときの荷重との間の減
少度合を示したものである。 又耐摩耗性は大越式迅速摩耗試験機による比摩
耗量であつて、相手材はJIS.SCM21焼鈍材、摩擦
距離400m最終荷重6.8Kg、摩耗速度1.34ｍ／sec
である。 第２表によつて明らかなごとく本発明材No.１〜
No.７において従来鋼材より耐摩耗、高温強度、耐
熱ヘタリ性いずれも優れていることがわかる。 次に第３表は従来材と本発明材の耐食性の比較
を示す。エンジンルームにおける排気は高温下に
あり、特にピストンリングはエンジン燃焼室内に
おける高温酸化ガスの影響をうけるため耐食性が
要求される。従つてこれまでのピストンリング材
では耐食，耐摩耗をかねてCrメツキが施される
のが通例であつた。本発明材は３表に示すごとき
排気ガスに含まれる硫酸イオンに対しての耐食性
が抜群であり摺動面以外のメツキは必要ないこと
を示すものである。
溶製したのち熱間塑性加工を行なつて5.5mm〓の
コイルとし、温間、冷間塑性加工と歪取焼鈍を適
当に組合わせて1.54mm×3.35mmのリング材に加工
し、その後焼入れ焼戻しを行なつて形状を拘束し
ながらピストンリング製品とした。又従来材のNo.
８は鋳造したリングを作り、No.９はコイル状態で
オイルテンパーして熱処理し、曲げ矯正しリング
製品に仕上げた。測定の方法としては、耐熱ヘタ
リ性については前述したごとく５mm〓で長さ
150mmのものをそれぞれ熱処理して第２表に示す
硬さとしたのち、常温状態で曲率半径25mmRに曲
げるに必要な荷重と、曲げた状態で300℃×１Hr
加熱後直伸状態に戻し再び常温状態で前回同様
25mmRの曲率半径に曲げたときの荷重との間の減
少度合を示したものである。 又耐摩耗性は大越式迅速摩耗試験機による比摩
耗量であつて、相手材はJIS.SCM21焼鈍材、摩擦
距離400m最終荷重6.8Kg、摩耗速度1.34ｍ／sec
である。 第２表によつて明らかなごとく本発明材No.１〜
No.７において従来鋼材より耐摩耗、高温強度、耐
熱ヘタリ性いずれも優れていることがわかる。 次に第３表は従来材と本発明材の耐食性の比較
を示す。エンジンルームにおける排気は高温下に
あり、特にピストンリングはエンジン燃焼室内に
おける高温酸化ガスの影響をうけるため耐食性が
要求される。従つてこれまでのピストンリング材
では耐食，耐摩耗をかねてCrメツキが施される
のが通例であつた。本発明材は３表に示すごとき
排気ガスに含まれる硫酸イオンに対しての耐食性
が抜群であり摺動面以外のメツキは必要ないこと
を示すものである。
【表】
以上説明したごとく本発明材を使用することに
よつて自動車のピストンリングの性能が向上する
と共に、ピストンリングの小型化を可能とし、且
つ製造上ピストンリングの工程を少なくでき、引
いてはエンジンの高出力と高速化が計られる効果
を有するものである。
よつて自動車のピストンリングの性能が向上する
と共に、ピストンリングの小型化を可能とし、且
つ製造上ピストンリングの工程を少なくでき、引
いてはエンジンの高出力と高速化が計られる効果
を有するものである。
Claims (1)
- １ 重量％でC0.6〜1.0％，Si1.5％以下，Mn1.0
％以下，Ni2％以下，Cr11.0〜13.0％，Mo0.5〜
1.5％，V1.5％以下を含有し残部Feおよび不純物
よりなりピストンリングの使用温度において耐摩
耗、耐食および耐熱ヘタリ性に優れたピストンリ
ング材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14309581A JPS5845357A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | ピストンリング材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14309581A JPS5845357A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | ピストンリング材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5845357A JPS5845357A (ja) | 1983-03-16 |
| JPS6121302B2 true JPS6121302B2 (ja) | 1986-05-26 |
Family
ID=15330789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14309581A Granted JPS5845357A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | ピストンリング材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5845357A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60155647A (ja) * | 1984-01-24 | 1985-08-15 | Riken Corp | ピストンリング |
| US4985092A (en) * | 1987-06-11 | 1991-01-15 | Aichi Steel Works, Limited | Steel having good wear resistance |
| EP0356615B1 (en) * | 1988-08-10 | 1993-09-08 | Hitachi Metals, Ltd. | Piston ring material and piston ring |
| JP5676146B2 (ja) | 2010-05-25 | 2015-02-25 | 株式会社リケン | 圧力リング及びその製造方法 |
| JP5762843B2 (ja) * | 2011-06-22 | 2015-08-12 | 株式会社リケン | 圧力リング及びその製造方法 |
| CN104685084A (zh) * | 2012-10-03 | 2015-06-03 | 特线工业株式会社 | 活塞环用线 |
| JP5763260B2 (ja) * | 2014-12-25 | 2015-08-12 | 株式会社リケン | 圧力リング用線材及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55110760A (en) * | 1979-02-20 | 1980-08-26 | Fuji Valve Kk | Abrasion resistant, heat resistant steel |
-
1981
- 1981-09-10 JP JP14309581A patent/JPS5845357A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5845357A (ja) | 1983-03-16 |
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