JPS63140066A - ピストンリング材 - Google Patents
ピストンリング材Info
- Publication number
- JPS63140066A JPS63140066A JP28696186A JP28696186A JPS63140066A JP S63140066 A JPS63140066 A JP S63140066A JP 28696186 A JP28696186 A JP 28696186A JP 28696186 A JP28696186 A JP 28696186A JP S63140066 A JPS63140066 A JP S63140066A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston ring
- ring material
- piston
- internal combustion
- nitriding
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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。
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。
するものである。
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、燃費増という諸間屈
への対策の必要性が増大してきている。
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、燃費増という諸間屈
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難点があった。
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難点があった。
最近、これらの問題を解決すべく、５ｉ−Ｃｒ鋼や１３
ｃｒ鋼などのスチールピストンリング材が用いられ始め
ているが、５ｉ−Ｃｒ鋼は、低価格であるがピストンリ
ングに要求される、耐熱へタリ性、耐摩耗性に問題があ
り、ピストンリングの前面あるいは摺動面を含む上下３
面を表面処理して用いられる。ｔ３ｃｒｔｊｌは耐熱ヘ
タリ性、耐摩耗性に優れ、強度的にも５Ｌ−Ｃｒ［より
強く、摺動面のみを表面処理して用いられている。上記
の鋳鉄製ピストンリングの問題点を解消するとともに価
格の点から５ｉ−Ｃｒ鋼と１３Ｃｒ鋼の中間のものを、
また特性の点からは、１３Ｃｒ鋼に近い性能を有し。
ｃｒ鋼などのスチールピストンリング材が用いられ始め
ているが、５ｉ−Ｃｒ鋼は、低価格であるがピストンリ
ングに要求される、耐熱へタリ性、耐摩耗性に問題があ
り、ピストンリングの前面あるいは摺動面を含む上下３
面を表面処理して用いられる。ｔ３ｃｒｔｊｌは耐熱ヘ
タリ性、耐摩耗性に優れ、強度的にも５Ｌ−Ｃｒ［より
強く、摺動面のみを表面処理して用いられている。上記
の鋳鉄製ピストンリングの問題点を解消するとともに価
格の点から５ｉ−Ｃｒ鋼と１３Ｃｒ鋼の中間のものを、
また特性の点からは、１３Ｃｒ鋼に近い性能を有し。
良好な気密性を維持しながら、内燃機関の高出力、高速
化を達成でき、かつ製造性のより優れたピストンリング
材として、特願昭５８−３７８２５号、特願昭５９−１
８１０５９号に開示されるピストンリング材が知られて
いる。
化を達成でき、かつ製造性のより優れたピストンリング
材として、特願昭５８−３７８２５号、特願昭５９−１
８１０５９号に開示されるピストンリング材が知られて
いる。
ところで、これらピストンリング材は窒化等の表面処理
を施して使用されるが、前記従来のピストンリング材は
、窒化特性が必ずしも十分でないという問題点を有して
いた。
を施して使用されるが、前記従来のピストンリング材は
、窒化特性が必ずしも十分でないという問題点を有して
いた。
本発明は、前記問題点を解決したピストンリング材の提
供を目的とする。
供を目的とする。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、重量％で、Ｃ０８４〜０．７％、 Ｓｉ Ｏ，３〜１
．２％、 Ｍｎ ０．３〜１．０％、 Ｃｒ ２．０−
９．０％、 Ａｌ ０．３〜２．０％。
、重量％で、Ｃ０８４〜０．７％、 Ｓｉ Ｏ，３〜１
．２％、 Ｍｎ ０．３〜１．０％、 Ｃｒ ２．０−
９．０％、 Ａｌ ０．３〜２．０％。
あるいは更にＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの１種又は２種以上を
２．５ｚ以下含有し、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である。
２．５ｚ以下含有し、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である。
以下本発明を詳述する。
内燃機関の一部断面図を第１図に、ピストンリングの１
種である圧力リングの斜視図を第２図に、さらに圧力リ
ングの部分断面図を第３図に示す。
種である圧力リングの斜視図を第２図に、さらに圧力リ
ングの部分断面図を第３図に示す。
１はシリンダー、２はピストン、３，４は圧力リング、
５はオイルリング、６は合口すき間、７は表面処理層で
ある。圧力リングとしては気密性、耐摩耗性、耐焼付性
、耐折損性が優れている必要があるが内燃機関の高出力
、高速化のためには、これら諸特性のより一層の改良が
必要である。
５はオイルリング、６は合口すき間、７は表面処理層で
ある。圧力リングとしては気密性、耐摩耗性、耐焼付性
、耐折損性が優れている必要があるが内燃機関の高出力
、高速化のためには、これら諸特性のより一層の改良が
必要である。
本発明ではフラッタリング現象を生じさせることなく、
内燃機関の回転数を増加させるため、また排ガス、高出
力対策として圧力リングの位置をピストンヘッド部に近
づけ、ピストン重量を小さくするために、従来の鋳鉄製
リングよりも材質の高強度化と軸方向のリング幅の現象
化をはかり、ピストンリングとして必要な耐焼付性、耐
摩耗性を兼備させるとともに、従来のスチールリング材
１３Ｃｒ鋼より低価格であり、かつ加工性を改善するこ
と、さらに良好な窒化特性を具備することを留意して開
発されたものである。
内燃機関の回転数を増加させるため、また排ガス、高出
力対策として圧力リングの位置をピストンヘッド部に近
づけ、ピストン重量を小さくするために、従来の鋳鉄製
リングよりも材質の高強度化と軸方向のリング幅の現象
化をはかり、ピストンリングとして必要な耐焼付性、耐
摩耗性を兼備させるとともに、従来のスチールリング材
１３Ｃｒ鋼より低価格であり、かつ加工性を改善するこ
と、さらに良好な窒化特性を具備することを留意して開
発されたものである。
次に本発明ビスｊ・ンリング材の成分限定理由について
述べる。
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０．４％以上必要であ
る。しかし、０．７％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するためこれを上限とした。
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０．４％以上必要であ
る。しかし、０．７％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するためこれを上限とした。
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、０．３ｚ以上添加する必要がある
。しかし、１．０％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。
ある。このためには、０．３ｚ以上添加する必要がある
。しかし、１．０％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、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
。
す元素である。脱酸剤としては、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。こ
れらの効果を発揮させるためには、Ｃとのバランスから
少なくとも２．０％以上を必要とする。また、９０部を
越えるとリング成形時の加工性が低下してくるため、こ
れを上限として限定理由を２．０〜９．０％とした。
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。こ
れらの効果を発揮させるためには、Ｃとのバランスから
少なくとも２．０％以上を必要とする。また、９０部を
越えるとリング成形時の加工性が低下してくるため、こ
れを上限として限定理由を２．０〜９．０％とした。
Ａ１は、本発明の目的の一つである窒化特性向上のため
に添加されるが、０．３％未満では十分な効果がなく、
また２、０％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。
に添加されるが、０．３％未満では十分な効果がなく、
また２、０％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。
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。
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。
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。
グ材の化学組成を示す。
第１表
記号Ａ−Ｅは、本発明ピストンリング材、記号Ｆ、Ｇは
特願昭５８−３７８２５号に開示されたピストンリング
材、記号Ｈは鋳鉄製のピストンリング材である。
特願昭５８−３７８２５号に開示されたピストンリング
材、記号Ｈ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。
グ材の特性を示す。
第２表
張力減退度は、５φＸ １５０ ｍ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℃ス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。
径２５Ｒに曲げるに必要な荷重と、２５Ｒ曲げた状態で
３００℃ス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
来材である記号Ｆ、Ｇと同等の高弾性率、高引張強度を
も有しており、かつ鋳鉄製リングに比べ、張力減退度が
約り０％少なくなっている。内燃機関の構造と作動面か
らみれば、ピストンリングは、ピストンに装着され、シ
リンダーに挿入された状態で規定合口をもち、自己張力
を有し、シリンダー壁面に接している。内燃機関作動中
の燃焼室内で燃料の燃焼からもたらされる温度上昇のた
め張力減退を生じる。張力減退度が大きいと、圧縮工程
にガス漏れを生じ、所定の圧縮圧力が得られず、圧力低
下を起こし、熱効率も低下する。
来材である記号Ｆ、Ｇと同等の高弾性率、高引張強度を
も有しており、かつ鋳鉄製リングに比べ、張力減退度が
約り０％少なくなっている。内燃機関の構造と作動面か
らみれば、ピストンリングは、ピストンに装着され、シ
リンダーに挿入された状態で規定合口をもち、自己張力
を有し、シリンダー壁面に接している。内燃機関作動中
の燃焼室内で燃料の燃焼からもたらされる温度上昇のた
め張力減退を生じる。張力減退度が大きいと、圧縮工程
にガス漏れを生じ、所定の圧縮圧力が得られず、圧力低
下を起こし、熱効率も低下する。
また、燃焼ガスの吹き抜けにより、シリンダー壁油膜が
破壊され、焼付けやカジリを生じるので。
破壊され、焼付けやカジリを生じるので。
本発明のごとくピストンリング材の張力減退度を小さく
すると、内燃機関としての高性能を発揮維持できる。す
なわち、ピストンリングの材質としては種々の材料が考
えられるが、合金組成として前記の組成を有する硬さが
Ｉ（ＲＣ４０〜５０となるようＣｒ炭化物を析出させた
マルテンサイト組織を有する構造とすることによって、
圧力リングの軸方向の幅は約１／２とすることができ、
従来の鋳鉄製リングの場合と同等の性質を得、また特願
昭５８−３７８２５号に開示されたピストンリング材と
同等の特性を有することにより、内燃機関の高出力、高
速化をはかることができる。
すると、内燃機関としての高性能を発揮維持できる。す
なわち、ピストンリングの材質としては種々の材料が考
えられるが、合金組成として前記の組成を有する硬さが
Ｉ（ＲＣ４０〜５０となるようＣｒ炭化物を析出させた
マルテンサイト組織を有する構造とすることによって、
圧力リングの軸方向の幅は約１／２とすることができ、
従来の鋳鉄製リングの場合と同等の性質を得、また特願
昭５８−３７８２５号に開示されたピストンリング材と
同等の特性を有することにより、内燃機関の高出力、高
速化をはかることができる。
第３表に、本発明ピストンリング材（記号Ａ〜Ｅ）およ
び従来のピストンリング材（記号Ｆ、Ｇ）の窒化処理後
の窒化層最高硬さを示す。
び従来のピストンリング材（記号Ｆ、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℃１０ｈｒの条件でガス窒化処理をした。
に調整し、アンモニア分解ガス雰囲気中で５４０〜５６
０℃１０ｈｒ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。
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。
以上説明したように、本発明ピストンリング材は、ピス
トンリングとして必要な耐焼付性、加工性等に優れ、か
つ窒化特性に優れるものであり工業上非常に有益である
。
トンリングとして必要な耐焼付性、加工性等に優れ、か
つ窒化特性に優れるものであり工業上非常に有益である
。
第１図は内燃機関の一部断面図、第２図は圧力リングの
斜視図、第３図は圧力リングの部分断面図である。 １ニジリンダ−１２：ピストン、３，４：圧力リング、
５ニオイルリング、６：合口すき間、７：表面処理層。 め／Ｉｌｌ ぢ２図
斜視図、第３図は圧力リングの部分断面図である。 １ニジリンダ−１２：ピストン、３，４：圧力リング、
５ニオイルリング、６：合口すき間、７：表面処理層。 め／Ｉｌｌ ぢ２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％でＣ０．４〜０．７％、Ｓｉ０．３〜１．０
％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｃｒ２．０〜９．０％、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。 ２ 重量％でＣ０．４〜０．７％、Ｓｉ０．３〜１．０
％、Ｍｎ０．３〜１．０％、Ｃｒ２．０〜９．０％、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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28696186A JPS63140066A (ja) | 1986-12-02 | 1986-12-02 | ピストンリング材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28696186A JPS63140066A (ja) | 1986-12-02 | 1986-12-02 | ピストンリング材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63140066A true JPS63140066A (ja) | 1988-06-11 |
Family
ID=17711192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28696186A Pending JPS63140066A (ja) | 1986-12-02 | 1986-12-02 | ピストンリング材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63140066A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0733719A1 (de) * | 1995-03-23 | 1996-09-25 | BÖHLER Edelstahl GmbH | Eisenbasislegierung zur Verwendung bei erhöhter Temperatur |
| EP0691417A3 (en) * | 1994-06-06 | 1998-06-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of spraying material, method of manufacturing sliding member having sliding surface which comprises sprayed layer; piston and method of manufacturing the same |
| DE102007035502A1 (de) * | 2007-07-28 | 2009-02-05 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53149808A (en) * | 1977-05-06 | 1978-12-27 | Hitachi Metals Ltd | Abrasionnresistant steel for nitriding use |
-
1986
- 1986-12-02 JP JP28696186A patent/JPS63140066A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53149808A (en) * | 1977-05-06 | 1978-12-27 | Hitachi Metals Ltd | Abrasionnresistant steel for nitriding use |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0691417A3 (en) * | 1994-06-06 | 1998-06-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of spraying material, method of manufacturing sliding member having sliding surface which comprises sprayed layer; piston and method of manufacturing the same |
| US6671943B1 (en) | 1994-06-06 | 2004-01-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a piston |
| EP0733719A1 (de) * | 1995-03-23 | 1996-09-25 | BÖHLER Edelstahl GmbH | Eisenbasislegierung zur Verwendung bei erhöhter Temperatur |
| DE102007035502A1 (de) * | 2007-07-28 | 2009-02-05 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring |
| US9447490B2 (en) | 2007-07-28 | 2016-09-20 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Piston ring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4966751A (en) | Steel having good wear resistance | |
| JP5497884B2 (ja) | ピストンリングとシリンダーライナの製造用窒化可能な鋼組成物 | |
| US4612260A (en) | Piston ring member | |
| JP5695635B2 (ja) | 窒化可能なピストンリング | |
| JPS5846542B2 (ja) | スチ−ル製ピストンリング材 | |
| US4948556A (en) | Piston ring material and piston ring | |
| JPS61291950A (ja) | 耐摩耗性焼結合金 | |
| JPH024829B2 (ja) | ||
| JP2552509B2 (ja) | ピストンリング用鋼 | |
| JP2552512B2 (ja) | ピストンリング用溶製鋼 | |
| JPS63223147A (ja) | ピストンリング用線材 | |
| JPS63140067A (ja) | ピストンリング材 | |
| JPH0448985B2 (ja) | ||
| JPH05230596A (ja) | ピストンリング材 | |
| JP2866868B2 (ja) | ピストンリング材 | |
| JPS6145313Y2 (ja) | ||
| JP3952328B2 (ja) | 耐スカッフィング性および加工性に優れたピストンリング材 | |
| JPH1180907A (ja) | 耐スカッフィング性に優れたピストンリング | |
| JPS63280960A (ja) | スチ−ル製ピストンリング | |
| JPS6119703B2 (ja) | ||
| JPH03122257A (ja) | ピストンリング材 | |
| JPH0813090A (ja) | ピストンリング材 | |
| JPH0860297A (ja) | ピストンリング材 | |
| JPS6154103B2 (ja) | ||
| JPH028347A (ja) | 温間および熱間加工用工具鋼 |