压力环制造技术

提供一种能够抑制活塞材料向压力环的固着的压力环。压力环(11)具备由钢材构成的环状的主体部(12)，该钢材由0.45～0.55质量％的C、0.15～0.35质量％的Si、0.65～0.95质量％的Mn、0.80～1.10质量％的Cr、0.25质量％以下的V、小于0.010质量％的P、包含Fe及不可避免的杂质的剩余部分构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及压力环。
技术介绍
近年来，为了抑制对环境的负荷，而实现汽车发动机的燃油经济性的提高、低排放化、及高输出化。因此，要求提高被吸引到汽车发动机的燃烧室内的混合气体的压缩比的情况、及提高发动机负荷的情况。然而，通常提高压缩比时，燃烧室温度升高，爆震容易发生。作为通常的爆震对策，进行使点火时期(超前角)延迟的对策。这种情况下，无法维持高的热效率。因此，也进行了降低燃烧室壁的温度的方向的研究。为了降低燃烧室壁的温度，降低向燃烧室内露出的活塞盖面的温度是有效的。为了降低活塞盖面的温度，经由安装在活塞盖面附近的压力环使活塞的热量向被冷却的气缸壁逃散是最有效的。即，利用活塞环的三个基本功能即气体密封功能、导热功能及油控制功能中的活塞环的导热功能。而且，构成活塞的材料(以下，称为“活塞材料”)为铝(Al)的情况下，伴随着燃烧室的温度的上升而铝软化。这种情况下，在活塞的环槽内，由于压力环进行的高温下的敲打和滑动，有时会引起活塞的疲劳破坏。其结果是，容易产生环槽的磨损及铝向压力环的固着。作为导热性优异的活塞环，例如专利文献1公开了一种含有规定量的C、Si、Mn及Cr，且根据上述的含量而算出的参数处于规定的数值范围内的活塞环。而且，在专利文献2中也公开了导热性高的活塞环。【在先技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本特开2009-235561号公报【专利文献2】日本特开2011-247310号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的课题】出于作为活塞材料的铝的向压力环的固着防止及防锈的目的，在对于具有以往的组成的活塞环的侧面实施使用了磷酸盐的化学转化处理(例如，使用了磷酸锰的化学转化处理)的情况下，活塞环难以溶解于酸性的处理液。因此，为了使磷酸盐在活塞环侧面上析出，需要通过处理液的酸浓度的增加等来提高处理液与活塞环的反应性。此时，产生活塞环的主体部(母材)的局部性的腐蚀(咬蚀)。这种情况下，通过化学转化处理形成的磷酸盐膜及主体部(母材)的表面粗糙度变大。这样的活塞环与活塞的环槽的表面发生滑动时，环槽的表面会异常地磨损。作为结果，容易发生铝向活塞环的固着。本专利技术的课题在于提供一种能够抑制活塞材料向压力环的固着的压力环。【用于解决课题的方案】本专利技术的一方案的压力环具备由钢材构成的环状的主体部，该钢材由0.45～0.55质量％的C、0.15～0.35质量％的Si、0.65～0.95质量％的Mn、0.80～1.10质量％的Cr、0.25质量％以下的V、小于0.010质量％的P、包含Fe及不可避免的杂质的剩余部分构成。本专利技术的一方案的压力环可以具备第一膜，该第一膜包含磷酸盐，且设置在主体部的表面上的相互平行地相对的平面状的侧面、或者所述主体部的外周面或内周面的至少一方。本专利技术的另一方案的压力环具备由钢材构成的环状的主体部，该钢材由0.45～0.55质量％的C、0.15～0.35质量％的Si、0.65～0.95质量％的Mn、0.80～1.10质量％的Cr、0.25质量％以下的V、小于0.010质量％的P、0.02～0.25质量％的Cu、包含Fe及不可避免的杂质的剩余部分构成的钢材。本专利技术的一方案的压力环可以具备第一膜，该第一膜包含磷酸盐，且设置在主体部的表面上的相互平行地相对的平面状的侧面的至少一方、或者所述主体部的外周面或内周面。在本专利技术的上述方案的压力环中，钢材中的V的含量也可以小于0.15质量％。在本专利技术的上述方案的压力环中，也可以是，主体部的金属组织是在回火马氏体基体中分散有球状渗碳体的金属组织，球状渗碳体的平均粒径为0.1～1.5μm，金属组织的截面上的球状渗碳体的面积的占有率为1～6％。本专利技术的上述方案的压力环的导热率为35W/m·K以上，以300℃加热了3小时之后的压力环的切向张力的减退率也可以为4％以下。在本专利技术的上述方案的压力环中，第一膜的表面粗糙度Rz也可以是4.5μm以下。可以具备在主体部的外周面设置的第二膜，第二膜可以包含选自由氮化钛膜、氮化铬膜、碳氮化钛膜、碳氮化铬膜、铬膜、钛膜及类金刚石碳膜构成的组中的至少一个膜。【专利技术效果】根据本专利技术的压力环，提供一种能够抑制活塞材料向压力环的固着的压力环。附图说明图1是通过扫描电子显微镜拍摄到的实施例1的截面的二次电子像。图2是通过扫描电子显微镜拍摄到的比较例1的截面的二次电子像。图3是表示实施例1、6及比较例2～4的导热率与热沉降率的关系的图。图4是示意性地表示铝固着试验的图。图5是表示活塞环所使用的钢材的合金元素的组成和与导热率的关系的图。图6是本实施方式的压力环的俯视图。图7中，图7a是本实施方式的压力环的立体图，图7b是图7a的b-b线的剖视图。图8是表示本实施方式的压力环具备的主体部的内部结构(晶界)的示意图。图9是表示压力环的疲劳试验的方法的示意图。具体实施方式以下，说明用于实施本专利技术的压力环的方式。但是，本专利技术没有限定为以下的实施方式。(第一实施方式)第一实施方式的压力环是内燃机(例如汽车发动机)用的活塞环。压力环与例如在内燃机具备的圆柱状的活塞的侧面形成的环槽嵌合。该活塞插入到发动机的燃烧室(气缸)内。压力环尤其也可以是暴露在发动机的热负荷高的环境下的环。对本实施方式的压力环的结构进行说明。如图6、图7a及图7b所示，压力环11具备环状的主体部12(母材)、第一膜14。在环状的主体部12形成有开口部13。即，“环状”未必是指闭合的圆。环状的主体部12可以是正圆状，也可以是椭圆状。主体部12具有相互平行地相对的平面状的侧面12a、12b、外周面12c、内周面12d。主体部12由以Fe为主成分的钢材构成。钢材可改称为含有铁作为主成分的合金材料。构成主体部12的钢材由0.45～0.55质量％的C(碳)、0.15～0.35质量％的Si(硅)、0.65～0.95质量％的Mn(锰)、0.80～1.10质量％的Cr(铬)、0.25质量％以下的V(钒)、小于0.010质量％的P(磷)、包含Fe(铁)及不可避免的杂质的剩余部分构成。使上述钢材进行拉丝，制作具有规定的截面形状的线材，通过该线材的加工形成主体部12。例如，通过凸轮成形机将该线材成形为环的自由形状之后，为了解除应力而进行线材的热处理。在热处理后，对环状的线材的侧面、外周及开口部等进行磨削，进而将线材加工成规定的环形状，由此得到主体部12。如图7b所示，第一膜14设置于主体部12的侧面12a。第一膜14可以覆盖主体部12的侧面12a的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力环，其中，所述压力环具备由钢材构成的环状的主体部，该钢材由0.45～0.55质量％的C、0.15～0.35质量％的Si、0.65～0.95质量％的Mn、0.80～1.10质量％的Cr、0.25质量％以下的V、小于0.010质量％的P、包含Fe及不可避免的杂质的剩余部分构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.11 JP 2014-1634601.一种压力环，其中，
所述压力环具备由钢材构成的环状的主体部，该钢材由0.45～0.55质量％的C、0.15～
0.35质量％的Si、0.65～0.95质量％的Mn、0.80～1.10质量％的Cr、0.25质量％以下的V、小
于0.010质量％的P、包含Fe及不可避免的杂质的剩余部分构成。
2.一种压力环，其中，
所述压力环具备由钢材构成的环状的主体部，该钢材由0.45～0.55质量％的C、0.15～
0.35质量％的Si、0.65～0.95质量％的Mn、0.80～1.10质量％的Cr、0.25质量％以下的V、小
于0.010质量％的P、0.02～0.25质量％的Cu、包含Fe及不可避免的杂质的剩余部分构成。
3.根据权利要求1或2所述的压力环，其中，
所述压力环具备第一膜，该第一膜包含磷酸盐，且设置在所述主体部的表面上的相互
平行地相对的平面状的...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛祐司，高桥纯也，
申请(专利权)人：株式会社理研，
类型：发明
国别省市：日本;JP