JPH11106874A

JPH11106874A - 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

Info

Publication number: JPH11106874A
Application number: JP28306297A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Inoue; 謙一井上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】線材製造過程における優れた引抜加工性、圧
延加工性に加え、比較的高硬度の熱処理後硬さを設定し
た場合でも、極めて優れた曲げ加工性を備えかつ、ピス
トンリングとしての特性にも優れたピストンリング材を
提供する。【解決手段】重量％にて、Ｃ：０．２〜１．２％、Ｃ
r：５．０〜２５．０％、残部Ｆｅおよび不純物からな
りかつ、組織中に存在するＭ₇Ｃ₃型炭化物の含有量が面
積％にて４．０％以下のピストンリング材である。好ま
しくは、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３０％以
下、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの１種または２種以上：０．３
〜２．５％とし、Ｃｕ：４．０％以下、Ｎｉ：２．０％
以下、Ａｌ：１．５％以下を含有せしめることが可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、内燃機関に使用さ
れるピストンリング材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年において、内燃機関には、低燃費
化、高性能化、軽量化および排ガスの清浄化等、様々な
改善が加えられている。中でも、内燃機関の摺動部であ
るピストンリングに対しては、エンジンの軽量化ならび
に高回転化に伴うピストンリングの薄肉化のため、疲労
特性、耐摩耗性、耐スカッフィング性等の特性向上が強
く求められ、従来使用されていた鋳鉄製ピストンリング
は、強度、疲労特性等に優れた鋼製ピストンリングに変
わりつつある。現在、鋼製ピストンリングには、ＪＩＳ
ＳＷＯＳＣ−Ｖ相当のＳｉ−Ｃｒ鋼もしくは、１２〜
２１％のＣｒを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼
（以下高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼と記す）を
ベースにした材質が主として使用されている。

【０００３】通常、Ｓｉ−Ｃｒ鋼からなるピストンリン
グは、その表面にＣｒメッキ処理を施して使用される
が、ピストンリング表面に形成されたＣｒメッキ層は、
その使用に要求される耐摩耗性が不十分である。さら
に、高負荷の内燃機関へ適用した場合には、メッキ部の
剥離によってリング母材が露出する問題が生じ、その結
果、即座にシリンダー内壁と容易にスカッフィングを起
こしてしまう。それに付け加え、Ｃｒメッキ処理には、
処理後に発生する廃液に関する諸問題、例えば、環境へ
の悪影響ならびに近年の廃液処理コストの増加といった
問題がある。

【０００４】これに対し、上記の高Ｃｒマルテンサイト
系ステンレス鋼よりなるピストンリングは、その多くが
表面に窒化処理を施して使用される。この窒化層は、Ｃ
ｒメッキ層に比べ高い耐摩耗性を有しているばかりでな
く、窒化処理が拡散を利用した処理であるために、処理
層が剥離する問題も無いため、ピストンリングとしては
極めて優れた特性を有している。また、窒化処理は、そ
の処理コストが安価であり、環境への影響度も小さいこ
とから、Ｃｒメッキ処理に比べて有利な処理方法であ
る。なお、その用途上、Ｃｒメッキ処理を施さなければ
ならない場合においても、高Ｃｒマルテンサイト系ステ
ンレス鋼は、Ｓｉ−Ｃｒ鋼に比べて素材自体の耐熱性、
耐摩耗性ならびに耐食性が優れているので、Ｃｒメッキ
用ピストンリング材としても使用できる。

【０００５】上述してきたごとく、比較的性能重視の高
負荷内燃機関への適用が中心であった従来のピストンリ
ングは、最近の内燃機関の低燃費化、高性能化、軽量化
および排ガスの清浄化等が要求される背景から、高負荷
内燃機関に止まらず徐々にその使用範囲を拡大しつつあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】高Ｃｒマルテンサイト
系ステンレス鋼は、そのピストンリング材としての製造
過程において、通常、平線もしくは異形線材とした素材
を一旦９００〜１１００℃に加熱し、急冷焼入れを行っ
た後、比較的高めの温度にて焼戻しを行う。上記熱処理
後の高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼素材は、所定
のリング形状に成形されることとなるのだが、このリン
グ形状への成形に係る曲げ加工性（カーリング性）を高
めるために、その硬さは、Ｓｉ−Ｃｒ鋼の熱処理後硬さ
４５〜５５ＨＲＣに対し、３５〜４５ＨＲＣと低めに調
整しなくてはならない。

【０００７】本来のごとく、ピストンリングとしての耐
摩耗性、耐スカッフィング性および疲労強度等の特性を
重視するならば、熱処理硬さは高い方が望ましい。しか
し、残留炭化物量の多い高Ｃｒマルテンサイト系ステン
レス鋼では、その熱処理硬さが高いと、曲げ加工の際に
折損するという問題があるため、特性を多少犠牲にして
でも熱処理硬さを低めに調整しなければならないという
問題点があった。

【０００８】この問題の改善方法としては、特開昭５９
−１６６６５３号、特開昭６３−１４００６６号に提案
される低合金系ピストンリング材が知られている。これ
らの方法は、Ｃｒ含有量を２．０〜９．０％と低合金化
するものであり、耐折損性に関しては改善可能である
が、反面、耐スカッフィング性が極端に低下する。その
ため上記に提案される成分系では、ピストンリングとし
ての特性に問題があるため，広く実用に至っていないの
が現状である。

【０００９】また、高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス
鋼は、Ｓｉ−Ｃｒ鋼に比べて加工硬化も大きいため、平
線や異形線材に仕上げるまでの加工率を大きくすること
ができない。そのため、引抜加工あるいは圧延加工の工
程中に多数の焼鈍工程を必要とし、結果として、線材製
造にかかるコストが高くなるという問題があった。

【００１０】そこで、本発明は、上述した事項に鑑み、
ピストンリングとしての要求特性を損なうこと無く、線
材製造時の温間もしくは冷間における引抜加工性や圧延
加工性を向上することで製造コストの低減を図ると共
に、リング成形時の折損をも減少することが可能である
ピストンリング材を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】まず、発明者は、熱間圧
延後の線状ピストンリング素材について、その温間およ
び冷間における引抜・圧延加工性に影響を及ぼす要因に
ついて詳細な検討を行った。さらには、上記素材の熱処
理後における曲げ加工性およびピストンリングとして最
も重要な耐スカッフィング性、耐摩耗性についても、そ
の特性に影響を及ぼす要因を詳細に渡って研究した。そ
の結果、上記諸特性は、ピストンリング材の組織中に存
在する炭化物の形態によって大きく左右され、そこで、
本発明者は、ピストンリングとしての要求特性を低下さ
せること無く、線材製造時および熱処理後においても極
めて良好な加工性を有するに最適な炭化物状態を突きと
めた。また、ピストンリング材に含まれている元素とし
てＣ、Ｃｒ量を調整することが、上記諸特性の更なる達
成において、また、最適な炭化物状態を達成する上でも
有効であることを見いだし、本発明に到達した。

【００１２】すなわち、本発明のピストンリング材は、
重量％にて、Ｃ：０．２〜１．２％、Ｃr：５．０〜２
５．０％、残部Ｆｅおよび不純物からなりかつ、組織中
に存在するＭ₇Ｃ₃型炭化物の含有量を面積％にて４．０
％以下にすることで、優れた耐スカッフィング性および
加工性を達成するものである。本発明のピストンリング
材であれば、Ｃｒ：５．０％以上１２．０％未満という
低Ｃｒ系のマルテンサイト系ピストンリング材であって
も、優れた耐スカッフィング性と加工性を達成すること
が可能である。

【００１３】なお、本発明のピストンリング材は、上記
手段に加え、重量％にて、Ｓｉを０．２５％以下、Ｍｎ
を０．３０％以下に、あるいは、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの
１種または２種以上を合計で、０．３〜２．５％に調整
することで、ピストンリング材に要求される特性の更な
る向上が可能であり、Ｃｕを４．０％以下、Ｎｉを２．
０％以下、あるいは、Ａｌを１．５％以下に調整するこ
とも可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のピストンリング材は、線
材製造時の加工性に加え、熱処理後の曲げ加工性をも改
善しかつ、従来材に比べて低合金でありながらも優れた
耐スカッフィング性を有するものである。そして、本発
明の最大の特徴は、これら本発明の優れた特性を達成す
る手段として、鋼中のＣおよびＣr含有量の調整と共
に、組織中の炭化物状態を適確に調整するところにあ
る。以下、本発明の根幹をなす、上記の構成要件につい
て詳しく述べる。

【００１５】Ｃは、炭化物を形成して耐スカッフィング
性や耐摩耗性を高めるだけでなく、一部が基地中に固溶
することで強度ならびに疲労特性の向上に寄与する本発
明の重要元素の一つである。これらの効果を得るために
は、Ｃは少なくとも０．２％必要であるが、１．２％を
越えると線材製造時の温間または冷間における加工性お
よび熱処理後の曲げ加工性を低下させる。よって、本発
明では、Ｃの含有量を０．２〜１．２％に限定する。

【００１６】Ｃ同様、本発明を構成する重要元素の一つ
であるＣｒは、Ｃと結合して炭化物を形成するため、耐
スカッフィング性、耐摩耗性の向上に寄与するほか、一
部が基地に固溶し、焼戻しの際の二次硬化元素として働
くことから、ピストンリングの耐熱ヘタリ性の向上に寄
与する。また、窒化処理によって窒化層内で微細な窒化
物を形成するため、ピストンリングの更なる耐スカッフ
ィング性、耐摩耗性の向上が可能である。上記の効果を
得るためには、最低５．０％のＣｒが必要であるが、２
５．０％を越える含有は炭化物の量あるいは粒径の増加
・増大を招き、加工性を低下させる。よって、本発明の
Ｃｒは、その含有量を５．０〜２５．０％とする。

【００１７】そして、上記元素の含有量調整に加え、本
発明の効果を得るに最も重要となる手段が、組織中に存
在するＭ₇Ｃ₃型炭化物の量を面積％にて、４．０％以下
に調整することである。

【００１８】ピストンリング材に要求される加工性や耐
スカッフィング性は、先述したごとくＣｒ系炭化物に左
右されるが、本発明者は、この影響度がＣｒ系残留炭化
物の種類の違いから生ずる炭化物の粒径および分布状態
の差に大きく関係するという知見を得た。つまり、ピス
トンリング材の耐スカッフィング性および加工性は、こ
れらＣｒ系残留炭化物の種類によって大きく異なるので
あって、本発明者は、これら特性の改善に最適な炭化物
状態を見いだしたのである。以下、ピストンリング材の
組織中に存在する炭化物について詳しく説明する。

【００１９】ピストンリング材に存在するＣｒ系炭化物
としては、Ｍ₇Ｃ₃型ならびにＭ₂₃Ｃ₆型の２種類の炭化
物が良く知られている。しかしながら、Ｍ₇Ｃ₃型の炭化
物は、凝固時に粗大な一次炭化物として形成され、さら
には、高温でも比較的安定であることから、熱間加工温
度および熱処理温度による形態調整が難しいことが特徴
である。その一方、同じＣｒ系炭化物でもＭ₂₃Ｃ₆型の
炭化物は、その粒径ならびに分布状態を熱間加工温度お
よび熱処理条件によって容易に調整できるところに特徴
がある。

【００２０】そのため、Ｍ₇Ｃ₃型の炭化物が多く存在す
る素材においては、その焼入れ・焼戻し後の組織におけ
るミクロ的な差、つまり、炭化物量の密な部分と疎な部
分の存在に起因する炭化物量の疎な部分からのミクロ的
スカッフィングの発生といった現象が生じ、結果とし
て、耐スカッフィング性を低下させることになる。ま
た、組織中に粗大なＭ₇Ｃ₃型の炭化物が不均一に分布す
ると、耐スカッフィング性の極端な低下を招くだけでな
く、加工性をも極端に低下させる。

【００２１】つまり、Ｍ₇Ｃ₃型が極端に優勢とならない
炭化物状態とすれば、焼入れ・焼戻し後の炭化物が微細
となりかつ、その分布状態についても極めて均一な組織
とすることが可能となるため、上記のような不均一な炭
化物分布状態に起因する耐スカッフィング性の低下を生
じ難くし得るのである。そればかりか、粗大な一次炭化
物が少ないことおよび焼入れ・焼戻し後の炭化物が微細
であるということは、比較的難加工性を有す高合金系の
素材であっても、線材製造時の温間ならびに冷間におけ
る加工性および熱処理後の曲げ加工性を向上させること
を可能にし得るものであり、よって、生産効率の向上や
製造コストの低減をも可能にするのである。

【００２２】以上の理由より、本発明者は、ピストンリ
ング材の諸特性の向上には、Ｍ₇Ｃ₃型の炭化物の低減が
最も有効であるという知見に達し、本発明のピストンリ
ング材におけるその具体的な調整要件としては、組織中
に存在するＭ₇Ｃ₃型の炭化物の量を面積％にて４．０％
以下に調整することが非常に重要である。好ましくは、
２．５％以下である。なお、本発明で言う面積％とは、
断面積に占めるＭ₇Ｃ₃型炭化物の総断面積の割合であ
る。

【００２３】図１は、焼入れ後、焼戻しにて硬さを調整
したピストンリング材の組織中に存在するＭ₇Ｃ₃型炭化
物の一例を示すものであり、供試材を鏡面研磨後、村上
試薬を用いてＭ₇Ｃ₃型炭化物を白色、Ｍ₂₃Ｃ₆型炭化物
を黒色に腐食し、光学顕微鏡にて２０００倍で観察した
ミクロ組織写真およびその模式図である。図１の（ａ）
は、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物の面積率が２．２％であり、本発明
の炭化物状態を満たすものである。つまり、この組織中
において優勢となる炭化物は、図示するごとくＭ₂₃Ｃ₆
型であり、本発明の特性を得るに有効な炭化物状態であ
る。一方、図１の（ｂ）は、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物の面積率が
６．３％であり、図示するごとく、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物が極
めて不均一に分布していることが認められる。つまり、
もはや本発明の特性を得るに困難な炭化物状態なのであ
る。

【００２４】以上に述べた本発明であれば、例えば、加
工性こそ良好であるものの耐スカッフィング性が要求特
性に満たないＣｒ含有量が５．０％以上１２．０％未満
からなる低合金材においても、加工性を犠牲にすること
なく耐スカッフィング性を改善することが可能であり、
ピストンリング材としての優れた加工性と耐スカッフィ
ング性を両立させるに優れた手段なのである。

【００２５】以下、本発明のピストンリング材を構成す
るに好ましい上記以外の元素について、その限定理由と
作用を述べる

【００２６】Ｓｉは、本発明の目的の一つである線材製
造時の加工性に加え、熱処理後の曲げ加工性をも向上さ
せる元素である。つまり、本発明者は、鋼中への適量の
Ｓｉ含有が、上述した本発明の目的達成に多大な効果を
示すことを見いだし、特に、Ｓｉの含有量が０．２５％
以下になると、該効果が顕著になることを突きとめたの
である。

【００２７】その一方で、Ｓｉは精練工程における脱酸
元素として鋼中に残留する元素であると同時に、特開昭
６１−５９０６６号に代表されるＣｒ含有量２．０〜
９．０％の低〜中Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼に
おいては、耐酸化性、耐熱ヘタリ性を向上させる元素と
して、最低でも０．３％以上の添加が必要とされてい
る。しかし、耐酸化性については、実際のピストンリン
グが潤滑油中で使用されるという点の他、窒化処理もし
くはＣｒメッキ等、なんらかの表面処理を施し使用され
るという点から、必ずしも重要視する必要が無くなって
きた。

【００２８】それに加え、本発明者は、耐熱ヘタリ性を
向上させる目的のもとに添加されるＳｉの作用について
も詳細なる検討を行なった。すなわち、従来からのＳｉ
の添加は、低温焼戻しを行った素材において、その焼戻
しによって析出した炭化物の凝集を遅らせることで、そ
の効果を著しく表すものである。つまり、析出した炭化
物のほとんどが凝集すると考えられる５５０〜６５０℃
にて、焼戻し処理を行なうことが一般的であるマルテン
サイト系ピストンリング材においては、二次硬化に寄与
する他の添加元素の方がその効果は大きく、Ｓｉについ
ては著しい効果が認められないという知見を得たのであ
る。

【００２９】なお、近年の製鋼技術の進歩により、Ｓｉ
脱酸剤の使用量を減じても、酸化物系非金属介在物の低
減は十分に可能である。以上の理由から、本発明のＳｉ
は、線材製造時の加工性に加え、熱処理後の曲げ加工性
をも良好にする含有量として、０．２５％以下とする。
望ましいＳｉの範囲は、０．０５〜０．２０％である。

【００３０】以上、Ｓｉ含有量を適確に調整する本発明
であれば、線材製造時の加工性および熱処理後の曲げ加
工性を更に向上させることができる。特に、本発明によ
って熱処理後の曲げ加工性が向上されるということは、
従来のピストンリング材に比べて熱処理硬さを高めに調
整できるため、今まで曲げ加工性の向上のためにある程
度妥協してきたピストンリングとしての耐スカッフィン
グ性、耐摩耗性をより高度なレベルで発揮できることが
可能となる。

【００３１】Ｍｎは、脱酸剤や脱硫剤として、鋼の精錬
に必要な元素の一つである。前述の特開昭６１−５９０
６６号によると、強度ならびに硬さの向上のためには，
最低０．５％の含有が必要であることが記載されてい
る。しかし、Ｍｎは０．３０％を越えてを含有すると、
Ｓｉ量の低減による影響ほどでないにしても、焼鈍状態
での加工性を劣化させることを確認した。そのため、本
発明のＭｎは、その含有量を０．３０％以下に限定す
る。

【００３２】Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂは、それ自体がＣと結
びつき硬質の炭化物を形成するだけでなく、一部はＣｒ
炭化物中へ固溶するため、Ｃr炭化物自身が強化されて
耐摩耗性を向上させる元素である。また、焼戻しの際、
二次硬化元素として寄与するため、ピストンリングの耐
熱ヘタリ性の向上にも有効である。しかし、過度の添加
は、硬質炭化物の増加を招き、シリンダーの摩耗量を著
しく増加させるだけでなく、加工性の低下をも引き起こ
す原因となる。よって、本発明は、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ
の１種または２種以上を合計で０．３〜２．５％とす
る。

【００３３】Ｃｕは、炭化物や窒化物の形成なく、Ｆｅ
と基地中に微細な固溶体を形成することで、基地の強化
および耐熱ヘタリ性の向上に寄与するため、必要に応じ
て添加できる。しかし、その含有量が４．０％を越える
と、熱間加工性が極端に低下するため、その上限を４．
０％以下とする。よって、本発明では、上記効果を得る
に望ましいＣｕ含有量として、０．５〜３．０％とす
る。

【００３４】Ｎｉは、必ずしも添加する必要はないが、
ピストンリングとして使用の際に衝撃的な応力の加わる
場合は、靭性の向上を目的とする必要に応じた添加が可
能である。しかし、２．０％を越えて添加すると焼鈍状
態での加工性が著しく低下するので、その上限を２．０
％とする。

【００３５】Ａｌは、窒化処理の際に進入するＮとＡｌ
Ｎを形成することで窒化層の硬さを増加させ、ピストン
リングの耐摩耗性向上に寄与するため、必要に応じて添
加することができる。しかし、その含有量が１．５％を
越えると、加工性および疲労特性が極端に低下するだけ
でなく、窒化によって析出する硬質のＡｌＮが極端に多
くなり、シリンダーの摩耗量を著しく増加させる。よっ
て、Ａｌの添加量は、その上限を１．５％以下とし、望
ましくは、０．２〜０．６％とする。

【００３６】なお、本発明のピストンリング材は、以上
に述べてきた元素以外にも、窒化層の硬さを増加させる
Ｔｉ、Ｍｇや耐食性の向上に有効なＣｏ等を、必要に応
じて添加することが可能である。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の効果を実施例により説明す
る。まず、大気中の高周波誘導溶解によって所定の組成
に調整した３０kg鋼塊を作製した。次に、熱間加工を経
て、上記の鋼塊を直径８ｍｍの線状素材にし、８６０℃
にて焼鈍を行った。得られた焼鈍材の組成を表１に示
す。

【００３８】

【表１】

【００３９】次に、得られた焼鈍材の一部を、平行部長
４０ｍｍ、平行部直径６ｍｍの引張試験片形状に加工
し、線材の引抜きおよび圧延加工性の評価を目的とし
て、引張り試験を行った。また、同時に、硬さの測定も
行なった。残りの焼鈍材については、室温で直径５．５
ｍｍの線材になるまで引抜加工を行い、ついで、１０５
０℃にて焼入れ後、焼戻しにて硬さを調整した。なお、
該調整後の硬さは、Ｎｏ．１〜１０までの本発明材およ
びＮｏ．２１、２２の比較材が４８〜５０ＨＲＣ、その
他の本発明材および比較材は３８〜４０ＨＲＣである。
そして、硬さを調整したこれらの熱処理材より、３ｍｍ
×３ｍｍの断面形状を有する曲げ試験片を作製し、曲げ
加工性の評価として抗折試験を行った。

【００４０】続いて、本発明材および比較材について、
その表面に形成される窒化層の特性の優劣を確認するた
め、上記熱処理材から各評価用試験片を採取し、熱処理
後、所定形状に加工されたピストンリングに通常、実施
される窒化処理を想定して、５２０℃×１０時間のガス
窒化処理を行いた。その後、最表面に形成された脆い窒
化物層を除去する目的で、試験片表面を研磨により１０
〜１５μｍ除去してから、窒化層最表面の硬さ測定なら
びに耐スカッフィング試験を行った。

【００４１】なお、上記耐スカッフィング試験は、超高
圧摩擦摩耗試験機を用いることで下記の条件にて試験を
行い、焼付き荷重にて評価を行った。その試験機試験片
部の概略を図２および図３に示しておく。摩擦速度・・・・８ｍ／ｓ摩擦面圧力・・・初期圧：２０ｋｇｆ／ｃｍ²、３分毎
に１０ｋｇｆ／ｃｍ²づつ上昇潤滑油・・・・・モーターオイル＃３０、油温８０℃、
ステーターホルダー中心より４００ｍｌ／ｍｉｎ．にて
注油焼付検出・・・・ロードセルおよび動歪計にて検出相手材・・・・・ＪＩＳねずみ鋳鉄（ＦＣ２５０）各試験結果を表２に示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】表２より、本発明材は、焼鈍後における絞
り値が、同Ｃｒ含有量の比較材と比べて大きく、冷間加
工性が極めて良好であることがわかる。また、熱処理後
のたわみ量についても、本発明材は、比較材に比べ高い
値を示すことがわかる。つまり、本発明材であれば、熱
処理後の硬さを高目に調整しても、曲げ加工中の折損が
発生し難いので、高硬さ調整による耐スカッフィング
性、耐摩耗性の向上にも有利である。

【００４４】次に窒化処理後の特性、つまり、実際に使
用されるピストンリングそのものに要求される特性につ
いてその評価結果を述べる。本発明材の表面窒化層の硬
さは、従来材に比べてほぼ同等であり、ピストンリング
として十分な耐摩耗性が達成できている。さらに、本発
明材は、スカッフィング試験によるスカッフ面圧値も高
く、ピストンリングとして極めて良好な耐スカッフィン
グ性を有していることがわかる。

【００４５】特に、本発明材Ｎｏ．１〜１０について
は、Ｃｒ含有量が１２％未満とピストンリング材として
は比較的低合金であるにも関わらず、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物を
適正量に調整することで、同成分系の比較材Ｎｏ．２
１、２２に比べ、耐スカッフィング性が大幅に改善され
ていることがわかる。これより、本発明が、先述した
「耐スカッフィング性が要求特性に満たないＣｒ：５．
０％以上１２．０％未満のピストンリング材」の特性向
上にも有効であることがわかる。

【００４６】なお、比較材Ｎｏ．２５、２６は、組織中
のＭ₇Ｃ₃型炭化物の量が本発明を越えるにも関わらず、
耐スカッフィング性が良好である。これは、本発明の規
定を遥かに越える多量のＭ₇Ｃ₃型炭化物の含有とその粒
径の極端な増大によるためと考えられる。しかし、先述
したように、Ｍ₇Ｃ₃型炭化物の極端な増加は、素材の加
工性を著しく低下させるため、比較材Ｎｏ．２５、２６
は、そのたわみ量に劣ることがわかる。

【００４７】単に素材の耐スカッフィング性のみを向上
させるのであれば、比較材Ｎｏ．２５、２６のように、
組織中の炭化物についてその量および粒径の増加・増大
を行なえば良いわけであるが、それでは、ピストンリン
グ材としての加工性が余りにも低くなりすぎて、現在の
ピストンリング製造において実施されている冷間曲げ加
工が不可能となるのである。

【００４８】また、比較材Ｎｏ．２３、２４について
も、その炭化物量の増加による曲げ加工性の劣化が見ら
れることから、本発明の炭化物調整が加工性と耐スカッ
フィング性の両立に有効であることがわかる。

【００４９】その他、比較材Ｎｏ．２１、２２は、本発
明のＣ、Ｃｒ含有量こそ満たしてはいるものの、その含
有されるＭ₇Ｃ₃型炭化物量が本発明を越えるため、耐ス
カッフィング性を向上し得るに十分な炭化物調整が困難
である。

【００５０】

【発明の効果】本発明であれば、ピストンリングとして
の優れた特性を有することはもちろんのこと、線材製造
過程における引抜加工性、圧延加工性にも優れかつ、比
較的高硬度の熱処理後硬さを設定した場合でも、極めて
優れた曲げ加工性を達成できることから、諸特性に優れ
たピストンリング材を安価に供給することが可能であ
る。よって、生産効率の向上や生産コストの低減など、
その工業上の有益度は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピストンリング材の組織中に存在する炭化物の
一例を示す金属ミクロ組織写真およびその模式図であ
る。

【図２】超高圧摩擦摩耗試験機における試験片部の断面
図である。

【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【符号の説明】

１．試験片（５ｍｍ角×１０Ｌ）、２．円板（相手材・・
・ＦＣ２５０）、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

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にて、Ｃ：０．２〜１．２％、Ｃ
r：５．０〜２５．０％、残部Ｆｅおよび不純物からな
りかつ、組織中に存在するＭ₇Ｃ₃型炭化物の含有量が面
積％にて４．０％以下であることを特徴とする耐スカッ
フィング性および加工性に優れたピストンリング材。
【請求項２】重量％にて、Ｃｒ：５．０％以上１２．
０％未満であることを特徴とする請求項1に記載の耐ス
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。
【請求項３】重量％にて、Ｓｉ：０．２５％以下であ
ることを特徴とする請求項１ないし２に記載の耐スカッ
フィング性および加工性に優れたピストンリング材。
【請求項４】重量％にて、Ｍｎ：０．３０％以下であ
ることを特徴とする請求項１ないし３に記載の耐スカッ
フィング性および加工性に優れたピストンリング材。
【請求項５】重量％にて、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの１種
または２種以上：０．３〜２．５％であることを特徴と
する請求項１ないし４に記載の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。
【請求項６】重量％にて、Ｃｕ：４．０％以下である
ことを特徴とする請求項１ないし５に記載の耐スカッフ
ィング性および加工性に優れたピストンリング材。
【請求項７】重量％にて、Ｎｉ：２．０％以下である
ことを特徴とする請求項１ないし６に記載の耐スカッフ
ィング性および加工性に優れたピストンリング材。
【請求項８】重量％にて、Ａｌ：１．５％以下である
ことを特徴とする請求項１ないし７に記載の耐スカッフ
ィング性および加工性に優れたピストンリング材。