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JPH05186854A - Piston ring material - Google Patents

Piston ring material

Info

Publication number
JPH05186854A
JPH05186854A JP202892A JP202892A JPH05186854A JP H05186854 A JPH05186854 A JP H05186854A JP 202892 A JP202892 A JP 202892A JP 202892 A JP202892 A JP 202892A JP H05186854 A JPH05186854 A JP H05186854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston ring
less
resistance
seizure
corrosion resistance
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
Application number
JP202892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuaki Fukushima
捷昭 福島
Toshio Okuno
利夫 奥野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP202892A priority Critical patent/JPH05186854A/en
Publication of JPH05186854A publication Critical patent/JPH05186854A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a piston ring material having such seizing, wear and corrosion resistance as to ensure high performance for a piston ring or to make even alcoholic fuel usable for the piston ring. CONSTITUTION:This piston ring material has a basic compsn. consisting of, by weight, >0.3-1.3% C, <=1.5% Si, <=1.5% Mn, 5.0-20.0% Cr, 0.5-5.0% Cu and the balance Fe with inevitable impurities or further, if necessary contains Mo and/or W satisfying Mo+1/2W<=2.5%, V and/or Nb satisfying V+1/2Nb=0.05 to 1.5% and >=0.5%, in total, of <=2.5% Ni and/or <=12% Co.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piston ring material used in an internal combustion engine.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, cast iron has been used as a material for piston rings, but the application of steel piston rings has expanded with the recent demands for higher engine efficiency, higher load, and lighter weight. There is. Since this piston ring made of steel allows the piston to be made thinner, it meets the demand for weight reduction and is manufactured by ring processing of the flat wire, so the manufacturing process is significantly simplified compared to cast iron rings. There is an advantage that can be realized. From such a background, steel piston ring materials are disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 61-22131, Japanese Patent Publication No. 57-8302, Japanese Patent Publication No. 58-46542, Japanese Patent Publication No. 61-21302, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-208435. Many materials have been proposed.

【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、シリンダーと摺動
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なピストンリングとし
て位置付けされている。
At present, among the steel piston rings for automobile engines, particularly those requiring severe working conditions, Si-Cr steel (JIS SWOSC-V), SKD61, 13 are used.
Cr, 17Cr system martensitic stainless steel and the like are used. These materials are used with a hardness of about HRC38 to 45 due to the requirement of ring workability, and the outer peripheral part of the ring that slides with the cylinder is hard Cr plated or hardened to improve wear resistance and seizure resistance. , Composite plating containing hard particles,
Alternatively, a nitriding process is mainly performed on a high Cr-based material. At present, 17Cr stainless steel (SUS440B class) + nitriding material is positioned as the highest performance piston ring.

【0004】[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、硫黄酸化物に
よる腐食性の増加、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。なお、上述の現象は、
ピストンリングとシリンダのスカッフ現象と呼ばれ、ピ
ストンリング材の最大の課題である。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従来材に
増して、耐焼付性と耐食性を同時に高めたリング材を提
供することである。
By the way, in addition to the high performance of engines in recent years, in addition to the use of low-grade fuel, introduction of combustion gas into the engine for exhaust gas regulations, alcohol fuel,
The use of new fuels such as natural gas-based fuels has been studied and some test runs have been conducted. In these internal combustion engines, oil deterioration is accelerated due to factors such as oil depletion due to speed increase, increase in moisture generated after combustion, increase in corrosiveness due to sulfur oxides, increase in corrosiveness due to carboxylic acid, and piston ring and cylinder Since the lubricity deteriorates, there is a demand for a piston ring material that is more excellent in seizure resistance and corrosion resistance than the conventionally proposed materials. In addition, the above phenomenon is
This is called the scuff phenomenon of the piston ring and cylinder, and is the biggest problem of the piston ring material. The purpose of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a ring material which is improved in seizure resistance and corrosion resistance at the same time as stainless steel piston ring materials in comparison with conventional materials.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】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、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が一段と耐焼付性の向上および耐食性に効果があ
るのを見出し、本発明を完成させるに至った。
Means for Solving the Problems As a result of studying the effects of various elements that simultaneously enhance seizure resistance and corrosion resistance on stainless steel for piston ring, the mating cast iron type 4 is used as the mating material of the piston ring. The present inventors have found that Cu in steel containing Cr, Cr carbide or carbides such as Mo, W, V and Nb is more effective in improving seizure resistance and corrosion resistance, and completed the present invention.

【0006】すなわち、本発明のうち第1発明は、重量
%でC 0.3%を越え1.3%以下、Si 1.5%以下、Mn 1.5%
以下、Cr 5.0〜20.0%、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発明は、重量%でC 0.3%を越え1.3%
以下、Si 1.5%以下、Mn 1.5%以下、Cr 5.0〜20.0%、
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であり、第3発明は、
重量%でC 0.3%を越え1.3%以下、Si 1.5%以下、Mn
1.5%以下、Cr 5.0〜20.0%、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
ングである。また第4発明は、Feの一部を2.5%以下の
Niと12%以下のCoの1種または2種(ただしNi+Coで
0.5%以上)で置換した第1発明ないし第3発明のいずれ
かに記載のピストンリング材である。
That is, the first aspect of the present invention is, in wt%, more than C 0.3% and 1.3% or less, Si 1.5% or less, and Mn 1.5%.
The following is a piston ring material characterized by comprising Cr 5.0 to 20.0%, Cu 0.5 to 5.0%, the balance Fe and unavoidable impurities. The second invention is C% 0.3% by weight and 1.3% by weight.
Below, Si 1.5% or less, Mn 1.5% or less, Cr 5.0-20.0%,
One or two of Mo and W is Mo + 1 / 2W and 2.5% or less, Cu
A third aspect of the present invention is a piston ring material characterized by comprising 0.5 to 5.0%, the balance Fe and unavoidable impurities.
% By weight, more than C 0.3% and 1.3% or less, Si 1.5% or less, Mn
1.5% or less, Cr 5.0 to 20.0%, one or two kinds of Mo and W are 2.5% or less at Mo + 1 / 2W, one or two kinds of V and Nb are 0.05 to 1.5% at V + 1 / 2Nb, and Cu 0.5 to The piston ring is characterized by comprising 5.0%, the balance Fe and unavoidable impurities. In the fourth invention, a part of Fe is 2.5% or less of Ni and 1% or 2% of Co of 12% or less (provided that Ni + Co is
0.5% or more) is the piston ring material according to any one of the first to third inventions.

【0007】[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基地を強化する。スチー
ル製ピストンリング材の場合、これ等の効果は0.3%を越
えて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、0.3%を越え1.
3%以下に限定する。
The reasons for limiting the components of the present invention will be described below. C combines with elements such as Cr, Mo, W, V and Nb to form a carbide, which contributes to the improvement of wear resistance and seizure resistance, and part of which forms a solid solution in the matrix to form a matrix. Strengthen. In the case of steel piston ring material, these effects must be added in excess of 0.3%, but if it exceeds 1.3%, excessive carbides are formed, so the workability of the ring material and the formability of the ring itself are increased. Aggravate. Therefore, it exceeds 0.3% 1.
Limited to 3% or less.

【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。
Si is an element that is added for the purpose of deoxidizing during refining of steel and is effective for improving corrosion resistance, hardenability and strength. However, if a large amount is contained, cold workability is impaired, so the content is limited to 1.5% or less. Mn is added for the purpose of desulfurization during refining of steel, but if it exceeds 1.5, it impairs hot workability, so it is limited to 1.5% or less.

【0009】Crは前述のようにCと結びついて炭化物
(M236タイプおよびM73タイプ)を形成し、耐摩耗
性および耐焼付性を向上させる。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
るためには、5.0%が必要であるが、20.0%を越えると靭
性が低下するため、Crの範囲を5.0〜20.0%に限定す
る。
As described above, Cr is combined with C to form a carbide.
(M 23 C 6 type and M 7 C 3 type) to improve wear resistance and seizure resistance. Further, a part of them dissolves in the matrix to improve corrosion resistance, oxidation resistance and heat resistance. In addition, in a particularly effective nitriding treatment as one of the surface treatments of the piston ring, a hard nitriding layer is formed, wear resistance,
Greatly improves seizure resistance. In order to exert these effects, 5.0% is necessary, but if it exceeds 20.0%, the toughness decreases, so the range of Cr is limited to 5.0 to 20.0%.

【0010】MoとWは、Cと結びついてそれ自体の炭
化物を形成するとともに、Cr炭化物中にも固溶するこ
とにより、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、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、Mo+1/2Wで2.5%以下に
限定する。
Mo and W combine with C to form carbides of their own, and they also form a solid solution in Cr carbides to strengthen them, further enhance the softening resistance in tempering, and perform nitriding treatment. When it is carried out, it contributes to the formation of a nitrided layer and improves wear resistance and seizure resistance. Further, Mo has the effect of improving sulfuric acid corrosion resistance. However, if added in excess of 2.5%, the amount of hard carbides increases, causing fatigue strength to decrease, and it is an expensive element. Therefore, when it is contained, Mo + 1 / 2W is limited to 2.5% or less. ..

【0011】VとNbは、両元素とも結晶粒微細化に効
果があり、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。
Both V and Nb have the effect of refining the crystal grains, and not only contribute to the improvement of the toughness of the piston ring, but they also form carbides themselves as in Mo and W, and in Cr carbides. It also forms a solid solution and strengthens this to improve wear resistance and seizure resistance. Also,
Both elements improve sulfuric acid corrosion resistance and carboxylic acid corrosion resistance. In order to obtain these effects, at least 0.05% or more of V + 1 / 2Nb must be used for one or two of V and Nb. However, if added excessively, MC type carbides are excessively formed and the toughness is deteriorated, so the upper limit of the amount of V + 1 / 2Nb was set to 1.5%.

【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なり、
またCoは12%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12%以下に限定し
た。
[0012] Ni and Co do not form carbides with both elements, and they form a solid solution in the matrix, and have the effect of enhancing the sulfuric acid corrosion resistance. Especially in the case of a piston ring for nitriding,
Since Ni and Co themselves do not form a nitride, the action remains in the nitride layer. To obtain this effect, at least 0.5% of Ni + Co is required for one or two of Ni and Co. However, if Ni exceeds 2.5%, it becomes difficult to obtain a predetermined hardness during heat treatment,
If Co exceeds 12%, hot workability and cold workability are deteriorated, so Ni is limited to 2.5% or less and Co is limited to 12% or less.

【0013】Cuは、本発明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できる。また、前述したように、C
u含有鋼は、カルボン酸に対して著しく耐食性を向上さ
せるため、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
えると熱間加工性が悪くなるため、Cuの範囲は0.5〜5.
0%に限定する。
In the present invention, Cu is an important element which not only improves the seizure resistance but also enhances the corrosion resistance to carboxylic acid. Cu does not form carbides or nitrides, and the Fe solid solution of Cu is finely distributed in the matrix, whereby the seizure resistance between the piston ring and the cylinder can be greatly improved. Also, as described above, C
Since u-containing steel has significantly improved corrosion resistance against carboxylic acids, it can be made into a piston ring with more excellent corrosion resistance than conventional materials against corrosive atmospheres such as combustion gas of alcohol fuel. .. In order to obtain the above effect, Cu needs to be 0.5% or more, but if it exceeds 5.0%, the hot workability deteriorates, so the range of Cu is 0.5 to 5.
Limited to 0%.

【0014】[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ないしNo.17は、本発明材でNo.18ないしNo.22は、
従来材である。従来材のNo.18,19は、現在ガソリン車
トップリングとして使用されているSKD61および13
Cr系の材料であり、No.20は現状で特に過酷な使用条
件で使用される17Cr系のピストンリングであり、No.2
1および22は、前述の特開平2−208435号で開示
された鋼である。 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HRC40〜43に調整した。続いて、540℃ 20時間のガ
ス窒化処理を行なった。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。
The present invention will be described in detail below with reference to examples. Table 1 shows the chemical composition of the test material. Of these, No.
No. 1 to No. 17 are materials of the present invention, No. 18 to No. 22 are
It is a conventional material. Conventional materials No. 18 and 19 are SKD61 and 13 currently used as top rings for gasoline vehicles.
No.20 is a Cr-based material, and 17Cr-based piston ring is used under the current severe conditions.
1 and 22 are steels disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2-208435. The test material was prepared by the steps of melting, forging, and annealing, and then quenched and tempered to adjust the hardness to HRC40 to 43. Then, gas nitriding treatment was performed at 540 ° C. for 20 hours. Since a brittle nitride is formed on the outermost surface of the nitride diffusion layer by the gas nitriding treatment, this was removed by polishing to obtain a test material.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】表2に各供試材の焼付きテスト結果および
摩耗テスト結果および10%硫酸、カルボン酸(5%酢酸+5%
蟻酸)による腐食減量を示す。これ等の試験には、超高
圧摩耗試験機を用いてテストした。試験片部の概略を図
1,図2に示す。焼付試験においては、同試験機を用い
下記の条件で行なった。 摩擦速度・・・8m/s 摩擦面圧力・・・初期圧 20kg/cm2、3分毎に10kg/cm2づつ
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)
Table 2 shows the results of seizure test and abrasion test of each test material and 10% sulfuric acid and carboxylic acid (5% acetic acid + 5%
Indicates the weight loss due to formic acid). For these tests, an ultra-high pressure abrasion tester was used. The outline of the test piece part is shown in FIGS. The seizure test was performed using the same tester under the following conditions. Friction speed ・ ・ ・ 8m / s Friction surface pressure ・ ・ ・ Initial pressure 20kg / cm 2 , rising by 10kg / cm 2 every 3 minutes Lubricating oil ・ ・ ・ Motor oil # 30, temperature 80 ℃, from the center of the stator holder 400 ml / min lubrication seizure detection: Detected by load cell and dynamic strain gauge (detects abnormal friction force during seizure) Counterpart material: JIS gray cast iron class 4 (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、試験片の摩耗量を測定した。 摩擦速度・・・3m/s 摩擦面圧力・・・80kg/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) 耐食性については、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。
The wear test was carried out under the following conditions to measure the wear amount of the test piece. Friction speed ・ ・ ・ 3m / s Friction surface pressure ・ ・ ・ 80kg / cm 2 Lubricating oil ・ ・ ・ Motor oil # 30, temperature 80 ℃, 400ml / min lubrication from the center of the stator holder Friction distance ・ ・ ・ 50km Counterpart material ・··· JIS JIS cast iron type 4 (FC25) For corrosion resistance, 10 mmφ × 20 mmL gas-nitrided sample (outermost surface removal), 10% sulfuric acid at 40 ° C, 40% corrosion loss and 5% acetic acid 5% formic acid + Water (60 ° C) and corrosion weight loss after 40 hours were obtained.

【0019】供試材のうち、本発明材No.1,6のC,Cr
%は従来材No.18と同じレベルの鋼であり、No.18と比
べると焼付発生面圧が14〜28%と高くなり、さらに耐摩
耗性および耐食性が優れている。本発明材であるNo.2,
7,8,9,10は、13Cr系の鋼であり、従来材としてはNo.1
9が13Cr系相当の鋼である。この場合にも焼付発生面圧
が従来材より25%以上高くなっている。また、同様に耐
摩耗性、耐食性も上昇している。本発明材であるNo.3,
11,16は17Crの鋼で、従来材としてはNo.20が対応す
る。この場合にも本発明材の焼付発生面圧が20%以上良
好となり、耐摩耗性、耐食性も優れている。本発明材の
No.4,14,17は、15Cr系の鋼であり、Coを含有したも
のもある。これに対する従来材はNo.21である。本発明
材No.4,14,17は、従来材No.21に対して10%以上の焼付
発生面圧の上昇が見られる。また、耐摩耗性、耐食性の
向上も見られる。本発明材No.5,12,13は、17Cr材にC
oを含有したものであり、従来材としてはNo.22が対応
する。その他、本発明鋼No.15は、焼付発生面圧、耐摩
耗性が最も良好な鋼である。図3は供試材を各鋼類毎に
区別して、焼付発生面圧、摩耗量を示したものである。
Among the test materials, C and Cr of the invention materials No. 1 and 6
% Is steel of the same level as the conventional material No. 18, the seizure-occurring surface pressure is 14 to 28% higher than No. 18, and the wear resistance and corrosion resistance are excellent. No. 2, which is the material of the present invention,
7,8,9,10 are 13Cr type steels, and the conventional materials are No. 1
9 is steel equivalent to 13Cr series. Even in this case, the seizure-occurring surface pressure is 25% higher than that of the conventional material. In addition, the wear resistance and the corrosion resistance are similarly increased. No. 3, which is the material of the present invention,
11 and 16 are 17Cr steels, which correspond to No. 20 as the conventional material. Even in this case, the seizure-occurring surface pressure of the material of the present invention is 20% or more, and the wear resistance and corrosion resistance are excellent. Nos. 4, 14, and 17 of the material of the present invention are 15Cr type steels, and some contain Co. The conventional material for this is No. 21. The invention materials No. 4, 14 and 17 show a seizure occurrence surface pressure increase of 10% or more as compared with the conventional material No. 21. Further, improvement in wear resistance and corrosion resistance is also seen. Inventive materials No. 5, 12, and 13 are C in 17Cr material.
It contains o and corresponds to No. 22 as a conventional material. In addition, the steel No. 15 of the present invention has the best surface pressure for seizure and wear resistance. FIG. 3 shows seizure-occurring surface pressures and wear amounts by distinguishing test materials for each steel type.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明材は、同じレベルの従来材と比較
して、焼付発生面圧が高く、ピストンリングに使用する
際に発生するスカッフを著しく軽減できる。また、耐摩
耗性も従来材に比較して一段と良好である。さらに、硫
酸やカルボン酸に対する耐食性も良好で、特にカルボン
酸に対しては、格段に優れ、アルコール系燃料に対して
十分対応できるものである。
As compared with the conventional material of the same level, the material of the present invention has a higher seizure-occurring surface pressure and can significantly reduce the scuff generated when it is used for a piston ring. Also, the wear resistance is much better than that of the conventional material. Further, it has a good corrosion resistance to sulfuric acid and carboxylic acid, is extremely excellent especially to carboxylic acid, and can sufficiently cope with alcohol fuel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】超高圧摩耗試験装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an ultrahigh pressure wear test device.

【図2】図1のA−A矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】供試材の焼付面圧力、摩耗量をクラス別に分類
した図である。
FIG. 3 is a diagram in which the seizure surface pressure and the wear amount of the test material are classified by class.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 1 Test piece (5.0mm square x 10L) 2 Disc (Mating material ... FC25) 3 Stator holder 4 Rotor 5 Test piece holder 6 Lubricating oil inlet 7 Load cell 8 Dynamic strain gauge P Friction pressure

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%でC 0.3%を越え1.3%以下、Si
1.5%以下、Mn 1.5%以下、Cr 5.0〜20.0%、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。
1. A weight percentage of C is more than 0.3% and 1.3% or less, Si
1.5% or less, Mn 1.5% or less, Cr 5.0 to 20.0%, Cu 0.5 to
Piston ring material characterized by being 5.0%, the balance being Fe and inevitable impurities.
【請求項2】 重量%でC 0.3%を越え1.3%以下、Si
1.5%以下、Mn 1.5%以下、Cr 5.0〜20.0%、MoとWの
1種または2種をMo+1/2Wで2.5%以下、Cu0.5〜5.0
%、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。
2. The content of C exceeds 0.3% by weight and 1.3% or less by weight, Si
1.5% or less, Mn 1.5% or less, Cr 5.0 to 20.0%, one or two kinds of Mo and W are 2.5% or less at Mo + 1 / 2W, Cu 0.5 to 5.0
%, The balance Fe and unavoidable impurities, which is a piston ring material.
【請求項3】 重量%でC 0.3%を越え1.3%以下、Si
1.5%以下、Mn 1.5%以下、Cr 5.0〜20.0%、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。
3. The weight percentage of C exceeds 0.3% and 1.3% or less, and Si
1.5% or less, Mn 1.5% or less, Cr 5.0 to 20.0%, one or two kinds of Mo and W are 2.5% or less at Mo + 1 / 2W, and 1 of V and Nb.
Type or 2 types with V + 1/2 Nb 0.05-1.5%, Cu 0.5-5.0
%, The balance Fe and unavoidable impurities, which is a piston ring material.
【請求項4】 Feの一部を2.5%以下のNiと12%以下の
Coの1種または2種(ただしNi+Coで0.5%以上)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。
4. The piston according to claim 1, wherein a part of Fe is replaced by one or two kinds of Ni of 2.5% or less and Co of 12% or less (however, Ni + Co is 0.5% or more). Ring material.
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