JPH06145911A - ピストンリング材 - Google Patents
ピストンリング材Info
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- JPH06145911A JPH06145911A JP29850192A JP29850192A JPH06145911A JP H06145911 A JPH06145911 A JP H06145911A JP 29850192 A JP29850192 A JP 29850192A JP 29850192 A JP29850192 A JP 29850192A JP H06145911 A JPH06145911 A JP H06145911A
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- JP
- Japan
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- piston ring
- resistance
- less
- seizure
- ring material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピストンリングの高性能化、あるいはアルコ
ール燃料にも使用できる耐焼付性、耐摩耗性および耐腐
食性を兼備したピストンリング材を提供する。 【構成】 重量%でC 0.6〜1.3%、Si 1.5%以下、Mn
1.5%以下、Cr 20.0%を越え25.0%以下、Cu 0.5〜5.0
%、残部Feおよび不可避的不純物からなるものを基本組
成とし、必要に応じてMoとWの1種または2種をMo+
1/2Wで2.5%以下、またはさらにVとNbの1種または2
種をV+1/2Nbで0.05〜1.5%を添加したもの、ならびに
これらのFeの一部を2.5%以下のNiと7%以下のCoの1
種または2種(ただしNi+Coで0.5%以上)とを等量で置
換したピストンリング材。
ール燃料にも使用できる耐焼付性、耐摩耗性および耐腐
食性を兼備したピストンリング材を提供する。 【構成】 重量%でC 0.6〜1.3%、Si 1.5%以下、Mn
1.5%以下、Cr 20.0%を越え25.0%以下、Cu 0.5〜5.0
%、残部Feおよび不可避的不純物からなるものを基本組
成とし、必要に応じてMoとWの1種または2種をMo+
1/2Wで2.5%以下、またはさらにVとNbの1種または2
種をV+1/2Nbで0.05〜1.5%を添加したもの、ならびに
これらのFeの一部を2.5%以下のNiと7%以下のCoの1
種または2種(ただしNi+Coで0.5%以上)とを等量で置
換したピストンリング材。
Description
【0001】
【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。
ピストンリング材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ピストンリングの材質には、従来鋳鉄が
用いられてきたが、近年のエンジンの効率化、高負荷
化、さらに軽量化の要求に伴い、スチール製ピストンリ
ングの適用が拡大している。このスチール製ピストンリ
ングは、ピストンの薄肉化が可能であるため、軽量化の
要求に応えるとともに、さらに平線をリング加工するこ
とによって製造されるため、製造工程が鋳鉄リングに比
較して著しく簡略化できる利点がある。このような背景
からスチール製ピストンリング材として、例えば特公昭
61−22131号、特公昭57−8302号、特公昭
58−46542号、特公昭61−21302号、特開
平1−208435号などに開示されるような多くの材
質が提案されてきた。また、高Cr含有材として、特開
平1−201441号が開示されているが、これはAl
の添加を特徴とするものであり、このAl添加により、
耐スカッフ性、耐摩耗性の向上を図るものである。しか
し、Al添加は、非金属介在物を生成し易く、そのため
使用中の破損を招く危険性がある。
用いられてきたが、近年のエンジンの効率化、高負荷
化、さらに軽量化の要求に伴い、スチール製ピストンリ
ングの適用が拡大している。このスチール製ピストンリ
ングは、ピストンの薄肉化が可能であるため、軽量化の
要求に応えるとともに、さらに平線をリング加工するこ
とによって製造されるため、製造工程が鋳鉄リングに比
較して著しく簡略化できる利点がある。このような背景
からスチール製ピストンリング材として、例えば特公昭
61−22131号、特公昭57−8302号、特公昭
58−46542号、特公昭61−21302号、特開
平1−208435号などに開示されるような多くの材
質が提案されてきた。また、高Cr含有材として、特開
平1−201441号が開示されているが、これはAl
の添加を特徴とするものであり、このAl添加により、
耐スカッフ性、耐摩耗性の向上を図るものである。しか
し、Al添加は、非金属介在物を生成し易く、そのため
使用中の破損を招く危険性がある。
【0003】現在、自動車エンジン用スチール製ピスト
ンリングのうち、特に過酷な使用条件が要求されるもの
に対しては、Si-Cr鋼(JIS SWOSC-V)、SKD61,13
Cr,17Cr系マルテンサイトステンレス鋼などが用いら
れている。これ等の材質は、リング加工性の要求から硬
さHRC38〜45程度で使用されており、シリンダと摺動す
るリング外周部は、耐摩耗性や耐焼付性を向上させるた
め、硬質Crメッキや、硬質粒子を含む複合メッキ、ま
たは高Cr系材質では、主に窒化処理が行なわれてい
る。現状では、17Cr系ステンレス鋼(SUS440Bク
ラス)+窒化処理材が最も高性能のピストンリングとし
て位置付けされている。
ンリングのうち、特に過酷な使用条件が要求されるもの
に対しては、Si-Cr鋼(JIS SWOSC-V)、SKD61,13
Cr,17Cr系マルテンサイトステンレス鋼などが用いら
れている。これ等の材質は、リング加工性の要求から硬
さHRC38〜45程度で使用されており、シリンダと摺動す
るリング外周部は、耐摩耗性や耐焼付性を向上させるた
め、硬質Crメッキや、硬質粒子を含む複合メッキ、ま
たは高Cr系材質では、主に窒化処理が行なわれてい
る。現状では、17Cr系ステンレス鋼(SUS440Bク
ラス)+窒化処理材が最も高性能のピストンリングとし
て位置付けされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年エンジ
ンの高性能化に加え、低級燃料の使用、排気ガス規制に
対する燃焼ガスの機関内導入の他、アルコール系燃料、
天然ガス系燃料など新燃料の使用が検討され、一部試験
走行が行なわれている。これらの内燃機関は、高速化に
よる油切れ、燃焼後に生じる水分の増加、硫黄酸化物や
カルボン酸による腐食性の増加などの原因によってオイ
ルの劣化が早まり、ピストンリングとシリンダの潤滑性
が低下することから、従来提案されてきた材質に増して
耐焼付性ないし耐スカッフ性(以下本発明では単に耐焼
付性と記す)および耐食性の優れたピストンリング材が
要求されている。本発明の目的は、ステンレススチール
製ピストンリング材として、Al添加に起因する使用中
の破損の危険性を排除し、従来材に比して、耐焼付性と
特に、カルボン酸に対する耐食性を同時に高めたリング
材を提供することである。
ンの高性能化に加え、低級燃料の使用、排気ガス規制に
対する燃焼ガスの機関内導入の他、アルコール系燃料、
天然ガス系燃料など新燃料の使用が検討され、一部試験
走行が行なわれている。これらの内燃機関は、高速化に
よる油切れ、燃焼後に生じる水分の増加、硫黄酸化物や
カルボン酸による腐食性の増加などの原因によってオイ
ルの劣化が早まり、ピストンリングとシリンダの潤滑性
が低下することから、従来提案されてきた材質に増して
耐焼付性ないし耐スカッフ性(以下本発明では単に耐焼
付性と記す)および耐食性の優れたピストンリング材が
要求されている。本発明の目的は、ステンレススチール
製ピストンリング材として、Al添加に起因する使用中
の破損の危険性を排除し、従来材に比して、耐焼付性と
特に、カルボン酸に対する耐食性を同時に高めたリング
材を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ピストンリ
ングの相手材をねずみ鋳鉄4種として、ステンレス系ピ
ストンリング用の鋼について、耐焼付性と耐食性を同時
に高める各種元素の影響を検討した結果、20%を越える
Crを含有する(高Cr)場合、Cr炭化物、あるいはさら
にMo,W,VおよびNb等の炭化物を含む鋼中でのCu
が、耐焼付性および特にカルボン酸に対する耐食性の向
上に一段と効果があるのを見出し、本発明を完成するに
至った。
ングの相手材をねずみ鋳鉄4種として、ステンレス系ピ
ストンリング用の鋼について、耐焼付性と耐食性を同時
に高める各種元素の影響を検討した結果、20%を越える
Crを含有する(高Cr)場合、Cr炭化物、あるいはさら
にMo,W,VおよびNb等の炭化物を含む鋼中でのCu
が、耐焼付性および特にカルボン酸に対する耐食性の向
上に一段と効果があるのを見出し、本発明を完成するに
至った。
【0006】すなわち、本発明のうち第1発明は、重量
%でC 0.6〜1.3%、Si 1.5%以下、Mn 1.5%以下、Cr
20.0%を越え25.0%以下、Cu 0.5〜5.0%、残部Feおよび
不可避的不純物からなることを特徴とするピストンリン
グ材であり、第2および第3発明は、それぞれ上記添加
元素に加え、重量%で、MoとWの1種または2種をMo
+1/2Wで2.5%以下、およびこれに加え、さらにVとNb
の1種または2種をV+1/2Nbで0.05〜1.5%添加したピ
ストンリング材であり、また、第4発明は、前記各発明
のFeの一部を、2.5%以下のNiと7%以下のCoの1種ま
たは2種(ただしNi+Coで0.5%以上)とを等量ずつ置換
したピストンリング材である。
%でC 0.6〜1.3%、Si 1.5%以下、Mn 1.5%以下、Cr
20.0%を越え25.0%以下、Cu 0.5〜5.0%、残部Feおよび
不可避的不純物からなることを特徴とするピストンリン
グ材であり、第2および第3発明は、それぞれ上記添加
元素に加え、重量%で、MoとWの1種または2種をMo
+1/2Wで2.5%以下、およびこれに加え、さらにVとNb
の1種または2種をV+1/2Nbで0.05〜1.5%添加したピ
ストンリング材であり、また、第4発明は、前記各発明
のFeの一部を、2.5%以下のNiと7%以下のCoの1種ま
たは2種(ただしNi+Coで0.5%以上)とを等量ずつ置換
したピストンリング材である。
【0007】
【作用】以下、本発明の成分の限定理由について述べ
る。Cは、Cr,Mo,W,V,Nb等の元素と結合して炭化
物を形成し、耐摩耗性、耐焼付性の向上に寄与するとと
もに、一部は基地中に固溶してこれを強化する。本発明
のスチール製ピストンリング材の場合、これ等の効果
は、高Cr含有量であることと関連して0.6%以上添加す
る必要があるが、1.3%を越えると、過度の炭化物を形成
するため、リング素材の加工性およびリング自体の成形
性を悪化させる。したがって、Cは0.6〜1.3%に限定す
る。
る。Cは、Cr,Mo,W,V,Nb等の元素と結合して炭化
物を形成し、耐摩耗性、耐焼付性の向上に寄与するとと
もに、一部は基地中に固溶してこれを強化する。本発明
のスチール製ピストンリング材の場合、これ等の効果
は、高Cr含有量であることと関連して0.6%以上添加す
る必要があるが、1.3%を越えると、過度の炭化物を形成
するため、リング素材の加工性およびリング自体の成形
性を悪化させる。したがって、Cは0.6〜1.3%に限定す
る。
【0008】Siは鋼の精錬時に脱酸の目的で添加され
るとともに、耐食性、焼入性、強度の向上に有効な元素
である。しかし、多量に含有した場合、冷間加工性を害
するので1.5%以下に限定する。Mnは鋼の精錬時に脱硫
の目的で添加されるが、1.5を越えると熱間加工性を害
するので1.5%以下に限定する。
るとともに、耐食性、焼入性、強度の向上に有効な元素
である。しかし、多量に含有した場合、冷間加工性を害
するので1.5%以下に限定する。Mnは鋼の精錬時に脱硫
の目的で添加されるが、1.5を越えると熱間加工性を害
するので1.5%以下に限定する。
【0009】Crは前述のように、Cと結びついて炭化
物(M23C6タイプおよびM7C3タイプ)を形成し、耐摩
耗性および耐焼付性を向上させ、さらに一部は基地中に
固溶して耐食性、耐酸化性、耐熱性を向上させる。ま
た、ピストンリングの表面処理の一つとして特に有効な
窒化処理において、硬質の窒化層を形成し、耐摩耗性、
耐焼付性を大きく向上させる。これらの効果を発揮さ
せ、前記目的を十分達成するためには、20%を越える添
加を必要とするが、従来20%を越えると靭性の低下によ
り、リングへのカーリング等の加工性低下の問題があっ
た。しかし、この問題は温間カーリング等により解決可
能であり、むしろ20%を越えると炭化物の面積率が高く
なり、耐焼付性が、特にCuとの共同添加で良好となる
ことがわかった。しかし、25%を越えるとやはり加工性
を害するようになるため、Crの範囲は20.0%を越え25.0
%以下に限定する。
物(M23C6タイプおよびM7C3タイプ)を形成し、耐摩
耗性および耐焼付性を向上させ、さらに一部は基地中に
固溶して耐食性、耐酸化性、耐熱性を向上させる。ま
た、ピストンリングの表面処理の一つとして特に有効な
窒化処理において、硬質の窒化層を形成し、耐摩耗性、
耐焼付性を大きく向上させる。これらの効果を発揮さ
せ、前記目的を十分達成するためには、20%を越える添
加を必要とするが、従来20%を越えると靭性の低下によ
り、リングへのカーリング等の加工性低下の問題があっ
た。しかし、この問題は温間カーリング等により解決可
能であり、むしろ20%を越えると炭化物の面積率が高く
なり、耐焼付性が、特にCuとの共同添加で良好となる
ことがわかった。しかし、25%を越えるとやはり加工性
を害するようになるため、Crの範囲は20.0%を越え25.0
%以下に限定する。
【0010】MoとWは、Cと結びついてそれ自体が炭
化物を形成するとともに、Cr炭化物中にも固溶して、
これを強化し、さらに焼もどしにおける軟化抵抗を高
め、また窒化処理を行なう場合には窒化層形成に寄与
し、耐摩耗性、耐焼付性を向上させる。さらにMoは、
耐硫酸腐食性を向上させる効果を有する。しかし、Mo
+1/2Wで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共に、高価な元素
であるため、含有させる場合には、1種または2種をM
o+1/2Wで2.5%以下に限定する。
化物を形成するとともに、Cr炭化物中にも固溶して、
これを強化し、さらに焼もどしにおける軟化抵抗を高
め、また窒化処理を行なう場合には窒化層形成に寄与
し、耐摩耗性、耐焼付性を向上させる。さらにMoは、
耐硫酸腐食性を向上させる効果を有する。しかし、Mo
+1/2Wで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共に、高価な元素
であるため、含有させる場合には、1種または2種をM
o+1/2Wで2.5%以下に限定する。
【0011】VとNbは、両元素とも結晶粒微細化効果
を有し、ピストンリングの靭性向上に寄与するだけでな
く、Mo,Wと同様、それ自体で炭化物を形成するととも
に、Cr炭化物中にも固溶してこれを強化することによ
り、耐摩耗性、および耐焼付性を向上させる。また、両
元素とも耐硫酸腐食性、耐カルボン酸腐食性を向上させ
る。これ等の効果を得るためには、VとNbの1種また
は2種をV+1/2Nbで少なくとも0.05%以上必要であ
る。しかし、過度に添加するとMC型炭化物を過剰に生
成し靭性を劣化させるのでV+1/2Nb量の上限を1.5%と
した。
を有し、ピストンリングの靭性向上に寄与するだけでな
く、Mo,Wと同様、それ自体で炭化物を形成するととも
に、Cr炭化物中にも固溶してこれを強化することによ
り、耐摩耗性、および耐焼付性を向上させる。また、両
元素とも耐硫酸腐食性、耐カルボン酸腐食性を向上させ
る。これ等の効果を得るためには、VとNbの1種また
は2種をV+1/2Nbで少なくとも0.05%以上必要であ
る。しかし、過度に添加するとMC型炭化物を過剰に生
成し靭性を劣化させるのでV+1/2Nb量の上限を1.5%と
した。
【0012】NiとCoは、両元素とも炭化物を形成せ
ず、基地に固溶し、耐硫酸腐食性を高める効果を有す
る。特に窒化処理を行なうピストンリングの場合には、
Ni,Co自身窒化物を形成しないため、窒化層中におい
てもその作用が残存することが特徴である。この効果を
得るためには、Ni,Coの1種または2種をNi+Coで
少なくとも0.5%が必要である。しかし、Niは2.5%を越
えると熱処理における所定の硬さが得られにくくし、ま
た、Coは本組成系では7%を越えると熱間加工性および
冷間加工性を低下させるので、Niは2.5%以下、Coは7%
以下に限定した。
ず、基地に固溶し、耐硫酸腐食性を高める効果を有す
る。特に窒化処理を行なうピストンリングの場合には、
Ni,Co自身窒化物を形成しないため、窒化層中におい
てもその作用が残存することが特徴である。この効果を
得るためには、Ni,Coの1種または2種をNi+Coで
少なくとも0.5%が必要である。しかし、Niは2.5%を越
えると熱処理における所定の硬さが得られにくくし、ま
た、Coは本組成系では7%を越えると熱間加工性および
冷間加工性を低下させるので、Niは2.5%以下、Coは7%
以下に限定した。
【0013】Cuは、20%を越えるCrを含有する本発明
鋼において耐焼付性を向上させるだけでなく、カルボン
酸に対する耐腐食性を高める重要な元素である。Cuは
炭化物や窒化物を形成することなく、基地中にCuのFe
固溶体が微細に分布することにより、ピストンリングと
シリンダ間の耐焼付性を大幅に向上させることがわかっ
た。また、前述したように、Cu含有鋼は、カルボン酸
に対する耐食性が著しく高いため、例えばアルコール燃
料の燃焼ガスなどの腐食性雰囲気に対して従来の材料に
増して、より耐食性の優れたピストンリングとすること
ができる。上記の効果を得るために、Cuは0.5%以上が
必要であるが、5.0%を越えると熱間加工性を悪くするた
め、Cuの範囲は0.5〜5.0%に限定する。前記のように、
従来、高Cr(>20%)含有鋼は、ある程度の耐焼付性や耐
食性の向上が期待できるものの、むしろカーリング等の
加工性の低下との関係で不適当と考えられてきた。本発
明者らは、この高Cr化とCuの添加とを複合すること
で、耐焼付性が大きく向上し、また特にカルボン酸に対
する耐食性が格段に向上することを見出して本発明をな
した。なお、高Cr化による加工性の低下は、温間カー
リング等で回避可能である。
鋼において耐焼付性を向上させるだけでなく、カルボン
酸に対する耐腐食性を高める重要な元素である。Cuは
炭化物や窒化物を形成することなく、基地中にCuのFe
固溶体が微細に分布することにより、ピストンリングと
シリンダ間の耐焼付性を大幅に向上させることがわかっ
た。また、前述したように、Cu含有鋼は、カルボン酸
に対する耐食性が著しく高いため、例えばアルコール燃
料の燃焼ガスなどの腐食性雰囲気に対して従来の材料に
増して、より耐食性の優れたピストンリングとすること
ができる。上記の効果を得るために、Cuは0.5%以上が
必要であるが、5.0%を越えると熱間加工性を悪くするた
め、Cuの範囲は0.5〜5.0%に限定する。前記のように、
従来、高Cr(>20%)含有鋼は、ある程度の耐焼付性や耐
食性の向上が期待できるものの、むしろカーリング等の
加工性の低下との関係で不適当と考えられてきた。本発
明者らは、この高Cr化とCuの添加とを複合すること
で、耐焼付性が大きく向上し、また特にカルボン酸に対
する耐食性が格段に向上することを見出して本発明をな
した。なお、高Cr化による加工性の低下は、温間カー
リング等で回避可能である。
【0014】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。表1に、供試材の化学成分を示す。このうち、No.
1からNo.12は本発明材で、No.21ないしNo.27は従来
材、No.28,29は比較材である。従来材のうちNo.21お
よび22は、それぞれ現在ガソリンエンジンのトップリン
グとして使用されているSKD61および13Cr系の材
料、No.23は現状で特に過酷な使用条件で使用される17
Cr系のピストンリング、No.24および25は、前述の特
開平1−208435号で開示された鋼およびNo.26,2
7は前述の特開平1−201441号で開示された鋼の
一例である。供試材は、溶製、鍛伸、焼なましの工程に
より作製した後、焼入、焼もどしを行なって、硬さをHR
C40〜43に調製した。続いて、540℃ 20時間のガス窒化
処理を行なった。なお、ガス窒化処理により窒化拡散層
の最表面に脆い窒化物が形成されるため、研磨によりこ
れを除去して試験材とした。
る。表1に、供試材の化学成分を示す。このうち、No.
1からNo.12は本発明材で、No.21ないしNo.27は従来
材、No.28,29は比較材である。従来材のうちNo.21お
よび22は、それぞれ現在ガソリンエンジンのトップリン
グとして使用されているSKD61および13Cr系の材
料、No.23は現状で特に過酷な使用条件で使用される17
Cr系のピストンリング、No.24および25は、前述の特
開平1−208435号で開示された鋼およびNo.26,2
7は前述の特開平1−201441号で開示された鋼の
一例である。供試材は、溶製、鍛伸、焼なましの工程に
より作製した後、焼入、焼もどしを行なって、硬さをHR
C40〜43に調製した。続いて、540℃ 20時間のガス窒化
処理を行なった。なお、ガス窒化処理により窒化拡散層
の最表面に脆い窒化物が形成されるため、研磨によりこ
れを除去して試験材とした。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表2に各供試材の焼付きテストおよび摩耗
テストの結果ならびに10%硫酸およびカルボン酸(5%酢酸
+5%蟻酸)による腐食テストの結果を示す。前記二者の
テストには、超高圧摩耗試験機を用いた。試験片部の概
略を図1,図2に示す。焼付試験における試験条件は下
記の通りであり、焼付きの発生した圧力で評価した。 摩擦速度・・・8m/s 摩擦面圧力・・・初期圧 20kgf/cm2、3分毎に10kgf/cm2づ
つ段階的に上昇 潤滑油・・・・・モーターオイル #30,温度 80℃、ステータ
ーホルダー中心より400ml/min注油 焼付検出・・・・ロードセルおよび動歪計にて検出(焼付時
に異常摩擦力を検知) 相手材・・・・・JIS ねずみ鋳鉄4種(FC25)
テストの結果ならびに10%硫酸およびカルボン酸(5%酢酸
+5%蟻酸)による腐食テストの結果を示す。前記二者の
テストには、超高圧摩耗試験機を用いた。試験片部の概
略を図1,図2に示す。焼付試験における試験条件は下
記の通りであり、焼付きの発生した圧力で評価した。 摩擦速度・・・8m/s 摩擦面圧力・・・初期圧 20kgf/cm2、3分毎に10kgf/cm2づ
つ段階的に上昇 潤滑油・・・・・モーターオイル #30,温度 80℃、ステータ
ーホルダー中心より400ml/min注油 焼付検出・・・・ロードセルおよび動歪計にて検出(焼付時
に異常摩擦力を検知) 相手材・・・・・JIS ねずみ鋳鉄4種(FC25)
【0018】また、摩耗試験については、下記の条件で
テストを行ない、試験片の摩耗量(寸法)を測定した。 摩擦速度・・・3m/s 摩擦面圧力・・・80kgf/cm2 潤滑油・・・・・モーターオイル #30,温度 80℃、ステータ
ーホルダー中心より400ml/min注油 摩擦距離・・・50km 相手材・・・・・JIS ねずみ鋳鉄4種(FC25) 耐食テストについては、10mmφ×20mmLのガス窒化した
サンプル(最表面除去)について、10%硫酸、40℃、40時
間での腐食減量および5%酢酸5%蟻酸+水、60℃、40時間
での腐食減量をそれぞれ求めた。
テストを行ない、試験片の摩耗量(寸法)を測定した。 摩擦速度・・・3m/s 摩擦面圧力・・・80kgf/cm2 潤滑油・・・・・モーターオイル #30,温度 80℃、ステータ
ーホルダー中心より400ml/min注油 摩擦距離・・・50km 相手材・・・・・JIS ねずみ鋳鉄4種(FC25) 耐食テストについては、10mmφ×20mmLのガス窒化した
サンプル(最表面除去)について、10%硫酸、40℃、40時
間での腐食減量および5%酢酸5%蟻酸+水、60℃、40時間
での腐食減量をそれぞれ求めた。
【0019】表2から次のことがわかる。本発明材のピ
ストンリング材は、高Cr(>20%)化とCuの添加との複
合効果により、焼付発生面圧が、従来材または比較材の
いずれより高く、また硫酸およびカルボン酸における腐
食減量が小さい。すなわち、従来材No.27は高Crであ
って、Alを含む点以外は、ほぼ比較材No.28と主要元
素についてほぼ同添加量で、両者は焼付発生面圧、両腐
食減量ともほぼ同性能である。これに対し、高Cr含Cu
材である本発明材は、焼付発生面圧で10〜30kgf/cm2高
く、硫酸腐食減量については約75%またはそれ以下、カ
ルボン酸腐食減量では約16%またはそれ以下にそれぞれ
に低下している。また、Cu 2.7%を含む比較例No.29は
Cr含有量が17.5%と低いため、焼付発生面圧が高Cr材
である上記No.27やNo.28と同じ程度に低い。また、こ
のNo.29は該2者(No.27,28)に比し、硫酸腐食減量お
よびカルボン酸腐食減量でそれぞれ約87%および約45%に
減少しているが、この減少程度は本発明材に比し格段に
低い。このことから、高Cr(>20%)とCu添加の組合せ
ではじめてともに高い耐焼付性と耐食性が得られること
がわかる。なお、摩耗量は、一見したところ焼付発生面
圧と逆比例関係にあると思われ、本発明材は比較材や従
来材に対し優るとも劣らないものであることがわかる。
ストンリング材は、高Cr(>20%)化とCuの添加との複
合効果により、焼付発生面圧が、従来材または比較材の
いずれより高く、また硫酸およびカルボン酸における腐
食減量が小さい。すなわち、従来材No.27は高Crであ
って、Alを含む点以外は、ほぼ比較材No.28と主要元
素についてほぼ同添加量で、両者は焼付発生面圧、両腐
食減量ともほぼ同性能である。これに対し、高Cr含Cu
材である本発明材は、焼付発生面圧で10〜30kgf/cm2高
く、硫酸腐食減量については約75%またはそれ以下、カ
ルボン酸腐食減量では約16%またはそれ以下にそれぞれ
に低下している。また、Cu 2.7%を含む比較例No.29は
Cr含有量が17.5%と低いため、焼付発生面圧が高Cr材
である上記No.27やNo.28と同じ程度に低い。また、こ
のNo.29は該2者(No.27,28)に比し、硫酸腐食減量お
よびカルボン酸腐食減量でそれぞれ約87%および約45%に
減少しているが、この減少程度は本発明材に比し格段に
低い。このことから、高Cr(>20%)とCu添加の組合せ
ではじめてともに高い耐焼付性と耐食性が得られること
がわかる。なお、摩耗量は、一見したところ焼付発生面
圧と逆比例関係にあると思われ、本発明材は比較材や従
来材に対し優るとも劣らないものであることがわかる。
【0020】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明材のピスト
ンリング材は、高Cr化とCu添加を組み合わせることに
より、使用中の折損の危険性を誘発するAlを添加する
ことなく、耐焼付性および耐食性を従来より著しく高め
たもので、最近の内燃機関の高負荷化、各種燃料の変化
に十分対応可能なピストンリング材である。
ンリング材は、高Cr化とCu添加を組み合わせることに
より、使用中の折損の危険性を誘発するAlを添加する
ことなく、耐焼付性および耐食性を従来より著しく高め
たもので、最近の内燃機関の高負荷化、各種燃料の変化
に十分対応可能なピストンリング材である。
【図1】超高圧摩耗試験装置の断面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
1 試験片(5.0mm角×10L) 2 円板(相手材・・・FC25) 3 ステータホルダー 4 ロータ 5 試験片保持具 6 潤滑油注入口 7 ロードセル 8 動歪計 P 摩擦圧力
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、C 0.6〜1.3%、Si 1.5%以
下、Mn 1.5%以下、Cr 20.0%を越え25.0%以下、Cu 0.
5〜5.0%、残部Feおよび不可避的不純物からなることを
特徴とするピストンリング材。 - 【請求項2】 重量%で、C 0.6〜1.3%、Si 1.5%以
下、Mn 1.5%以下、Cr 20.0%を越え25.0%以下、Moと
Wの1種または2種をMo+1/2Wで2.5%以下、Cu 0.5
〜5.0%、残部Feおよび不可避的不純物からなることを
特徴とするピストンリング材。 - 【請求項3】 重量%で、C 0.6〜1.3%、Si 1.5%以
下、Mn 1.5%以下、Cr 20.0%を越え25.0%以下、Moと
Wの1種または2種をMo+1/2Wで2.5%以下、VとNb
の1種または2種をV+1/2Nbで0.05〜1.5%、Cu 0.5
〜5.0%、残部Feおよび不可避的不純物からなることを
特徴とするピストンリング材。 - 【請求項4】 Feの一部を、2.5%以下のNiと7%以下の
Coの1種または2種(ただしNi+Coで0.5%以上)とを
等量で置換した請求項1ないし3のいずれかに記載のピ
ストンリング材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29850192A JPH06145911A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | ピストンリング材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29850192A JPH06145911A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | ピストンリング材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06145911A true JPH06145911A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=17860533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29850192A Pending JPH06145911A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | ピストンリング材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06145911A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5944920A (en) * | 1996-04-10 | 1999-08-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Piston ring material excellent in workability |
CN112055794A (zh) * | 2018-04-26 | 2020-12-08 | 株式会社理研 | 活塞环 |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP29850192A patent/JPH06145911A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5944920A (en) * | 1996-04-10 | 1999-08-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Piston ring material excellent in workability |
CN112055794A (zh) * | 2018-04-26 | 2020-12-08 | 株式会社理研 | 活塞环 |
EP3786493A4 (en) * | 2018-04-26 | 2022-05-18 | Kabushiki Kaisha Riken | PISTON RING |
US11512777B2 (en) | 2018-04-26 | 2022-11-29 | Kabushiki Kaisha Riken | Piston ring |
CN112055794B (zh) * | 2018-04-26 | 2022-12-09 | 株式会社理研 | 活塞环 |
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