JPS6411100B2

JPS6411100B2 -

Info

Publication number: JPS6411100B2
Application number: JP25234584A
Authority: JP
Inventors: Fujio Itabashi; Hiroshi Hosoo
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1989-02-23
Also published as: JPS61130458A

Description

【発明の詳細な説明】

イ産業上の利用分野本発明は改良されたピストンリングに関する。ロ従来技術近年、内燃機関の軽量化と高出力化に伴い、ピ
ストンリングに要求される品質が高度となり、現
在、その材料には鋼としてはばね鋼等が使用され
ているが、ピストンリングとして要求される緒特
性を必ずしも満足していない。更に、現在のピス
トンリングの多くは耐摩耗性を向上させるために
硬質クロムめつきを施しており、めつき処理に長
時間を要することと、廃液処理がコスト高の原因
となつているため、めつきを施さずとも充分使用
に耐える耐摩耗性を有し、而も、加工性が良好で
あつて耐熱性や靭性に優れるピストンリングの開
発が望まれている。ハ発明の目的本発明は上記に鑑みてなされたものであつて、
ピストンリングに要求される緒特性を備え、硬質
クロムめつきを施さずとも充分な耐摩耗性を有す
るピストンリングを提供することを目的としてい
る。ニ発明の構成即ち、本発明は、炭素0.70〜1.10重量％、クロ
ム3.0〜6.0重量％、モリブデン4.0〜6.0重量％、
バナジウム1.0〜2.5重量％、タングステン5.0〜
8.0重量％、残部が実質的に鉄からなるピストン
リングに係る。炭素は鉄、クロム、モリブデン、バナジウム及
びタングステンと共に炭化物を形成して耐摩耗性
に寄与する。これが0.70重量％（以下、重量％を
単に「％」で表わす。未満では炭化物の形成量が
僅少で上記効果が不充分であり、1.10％を越える
と靭性が低下するようになるので、その範囲を
0.70〜1.10％とする。クロムは炭化物を形成して耐摩耗性に寄与す
る。これが3.0％未満では炭化物の形成量が少な
く、上記効果が不充分であり、6.0％を越えると
靭性が損われるようになるので3.0〜6.0％の範囲
とする。モリブデンは炭化物を形成して耐摩耗性に寄与
する。これが4.0％未満では上記効果が不充分で
あり、6.0％を越えて多量に含有させてもその効
果の増大は顕著ではないので、4.0〜6.0％の範囲
とする。バナジウム及びタングステンは共に炭化物を形
成して耐摩耗性を改善し、更に、焼戻し軟化に対
する抵抗力を付与する。バナジウムが1.0％未満
では上記の効果が不充分であり、2.5％を越える
と靭性を損なうのでその範囲を1.0〜2.5％とす
る。タングステンが5.0％未満では上記の効果が不
充分であり、8.0％を越えると靭性を損なうので、
その範囲を5.0〜8.0％とする。ホ実施例次に本発明の具体的な例について説明する。 0.84％Ｃ、3.92％Cr、4.97％Mo、1.88％Ｖ、
6.20％Ｗ残部実質的に鉄よりなる合金鋼を、表に
示す熱処理条件で、H_MV500〜800の硬さとして
試料とした。

【表】比較材としてオイルテンパーを施した弁ばね用
鋼SWOC―Ｖを、同じく比較材として硬質クロ
ムめつきを施した鋳鉄を用意し、以下の試験を行
つた。 (1) 摩耗試験試験装置は第１図に要部を図解的に示すもの
で、ステータホルダ１に取外し可能に取付けられ
た直径80mmの円板２の中央には裏側から注油孔３
を通して潤滑油が注油される。ステータホルダ１
には図示省略した油圧装置によつて図に於いて右
方に向けて所定圧力で押圧力が作用するようにし
てある。円板２に相対向してロータ４があり、図
示省略した駆動装置によつて所定速度で回転する
ようにしてある。ロータ４に取外し可能に取付け
られた試験片保持具５には５mm角、高さ10mmの試
験片６が同心円上に等間隔に４個取付けてある。
このような装置に於いてステータホルダ１に所定
の押圧力をかけ、所定の面圧で円板（相手材）２
と試験片６とが接触するようにしておいて、注油
孔３から摺動面に所定給油速度で給油しながらロ
ータ４を回転させる。このような試験装置によつ
て試験を行い、試験後、試験片６を取外して摩耗
による高さ寸法の減少を測定した。試験片６の
内、表面処理を施したものについては、その表面
層を円板２に接触させた。試験条件は次に示す通りである。相手円板材
料：シリンダライナ用鋳鉄FC25、摩擦速度：３
ｍ／sec、５ｍ／sec、潤滑油及び給油条件：デイ
ーゼルエンジンの50時間耐久試験に使用済みの可
成りのスラツジが混入したオイル、油温80℃、
350〜400c.c.／min、接触面圧：100Kg／cm²、摩擦
距離：100Km。試験結果は第３図に示す通りである。同図から
解るように、本発明に基くピストンリングの材料
は比較のSWOSC―Ｖに比べて遥かに摩耗量が少
なく、従来から耐摩耗性に優れるといわれている
クロムめつき層と同等の耐摩耗性を示しており、
硬さをH_MV700以上とすれば、硬質クロムめつき
層よりも優れた耐摩耗性を示す。 (2) スカツフ試験試験は前記摩耗試験に使用した試験装置によ
り、次のような方法で行つた。即ち、前記摩耗試
験に於けるように、試験片６を円板２に摺動さ
せ、一定時間毎にステータホルダ１に作用する圧
力を階段的に増加していき、試験片６の円板２と
の間の摩擦によつてステータホルダ１に生ずるト
ルク（摩擦力）Ｔを、第１図の―線に沿う矢
視側面図である第２図に示すスピンドル７を介し
てロードセル８に作用せしめ、その変化を動歪計
９で読み、記録計１０に記録させる。トルクＴが
急激に上昇したとき、スカツフが生じたものと
し、そのときの接触面圧を以つてスカツフ発生面
圧とし、その大小を以つて耐スカツフ性の良否を
判断する。試験条件は次に示す通りである。摩擦速度：８
ｍ／sec、潤滑油：モータオイル＃30、接触面
圧：40Kg／cm²から３分間経過毎に10Kg／cm²づつ上
昇、その余の条件は前記摩擦試験に於けると同様
である。試験結果は第４図に示す通りである。試験片No.
４は105Kg／cm²を示しているが、これは接触面圧
を100Kg／cm²から110Kg／cm²に上昇させる過程でス
カツフが発生したことを示す。同図から解るよう
に、本発明に基くピストンリングの材料は比較の
SWOSC―Ｖに比べてスカツフ発生面圧が高く、
硬質クロムめつき層と同等又はそれ以上であつ
て、耐スカツフ性に優れている。 (3) 張力減退試験 76.0mm×1.2mm×3.1mmのプレーン形圧力リング
によつてJIS Ｂ 8032「ピストンリング」に規定
されている張力減退試験を行つた。加熱温度は規
定通りの300℃としたが、加熱時間は規格の１時
間のほかに５時間及び10時間ついても行つた。試験結果は第５図に示す通りである。同図か
ら、比較のSWOSC―Ｖに比べて、本発明に基く
ピストンリングは、いずれも張力減退度が極めて
低く、優れた耐熱性を有することが解る。（JIS規
格では300℃、１時間の加熱で10％以下と規定さ
れている。）。ヘ発明の効果以上説明したように、本発明に基くピストンリ
ングは、前述のような構成しているので、いずれ
も硬質クロムめつきを施したピストンリングと同
等又はそれ以上の極めて優れた耐摩耗性、耐スカ
ツフ性を有しており、特に硬さをH_MV700以上と
することにより、一層優れた耐摩耗性、耐スカツ
フ性を示す。従つて、硬質クロムめつきを施す必
要がなく、製造コストが低廉で済む。その上、いずれも優れた耐熱性を優していて、
張力減退度が極めて低く、耐久性が著しく改善さ
れている。従つて、本発明に基くピストンリング
を使用するときは、内燃機関のオーバーホールか
ら次のオーバーホール迄の所謂開放期間が大幅に
延長され、産業上の利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示すものであ
つて、第１図は摩耗試験及びスカツフ試験に使用
した試験装置の要部を示す部分断面図、第２図は
第１図の―線に沿う矢視側面図、第３図は摩
耗試験の結果を示すグラフ、第４図はスカツフ試
験の結果を示すグラフ、第５図は張力減退試験の
結果を示すグラフである。なお、図面に示された符号に於いて、１……ス
テータホルダ、２……円板（相手材）、３……注
油孔、４……ロータ、５……試験片保持具、６…
…試験片、７……スピンドル、８……ロードセ
ル、９……動歪計、である。

Claims

【特許請求の範囲】

１炭素0.70〜1.10重量％、クロム3.0〜6.0重量
％、モリブデン4.0〜6.0重量％、バナジウム1.0〜
2.5重量％、タングステン5.0〜8.0重量％、残部が
実質的に鉄からなるピストンリング。