壓力環的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明設及壓力環。
【背景技術】
[0002] 近年來，為了抑制對環境的負荷，而實現汽車發動機的燃油經濟性的提高、低排放 化、及高輸出化。因此，要求提高被吸引到汽車發動機的燃燒室內的混合氣體的壓縮比的情 況、及提高發動機負荷的情況。然而，通常提高壓縮比時，燃燒室溫度升高，爆震容易發生。 作為通常的爆震對策，進行使點火時期(超前角)延遲的對策。運種情況下，無法維持高的熱 效率。因此，也進行了降低燃燒室壁的溫度的方向的研究。為了降低燃燒室壁的溫度，降低 向燃燒室內露出的活塞蓋面的溫度是有效的。為了降低活塞蓋面的溫度，經由安裝在活塞 蓋面附近的壓力環使活塞的熱量向被冷卻的氣缸壁逃散是最有效的。即，利用活塞環的Ξ 個基本功能即氣體密封功能、導熱功能及油控制功能中的活塞環的導熱功能。
[0003] 而且，構成活塞的材料下，稱為"活塞材料"）為侶(A1)的情況下，伴隨著燃燒室 的溫度的上升而侶軟化。運種情況下，在活塞的環槽內，由于壓力環進行的高溫下的敲打和 滑動，有時會引起活塞的疲勞破壞。其結果是，容易產生環槽的磨損及侶向壓力環的固著。
[0004] 作為導熱性優異的活塞環，例如專利文獻1公開了一種含有規定量的C、Si、Mn及 吐，且根據上述的含量而算出的參數處于規定的數值范圍內的活塞環。而且，在專利文獻2 中也公開了導熱性高的活塞環。
[0005] 【在先技術文獻】
[0006] 【專利文獻】
[0007] 【專利文獻1】日本特開2009-235561號公報 [000引【專利文獻2】日本特開2011-247310號公報
【發明內容】
[0009] 【發明要解決的課題】
[0010] 出于作為活塞材料的侶的向壓力環的固著防止及防誘的目的，在對于具有W往的 組成的活塞環的側面實施使用了憐酸鹽的化學轉化處理(例如，使用了憐酸儘的化學轉化 處理）的情況下，活塞環難W溶解于酸性的處理液。因此，為了使憐酸鹽在活塞環側面上析 出，需要通過處理液的酸濃度的增加等來提高處理液與活塞環的反應性。此時，產生活塞環 的主體部(母材）的局部性的腐蝕(咬蝕）。運種情況下，通過化學轉化處理形成的憐酸鹽膜 及主體部(母材）的表面粗糖度變大。運樣的活塞環與活塞的環槽的表面發生滑動時，環槽 的表面會異常地磨損。作為結果，容易發生侶向活塞環的固著。
[0011] 本發明的課題在于提供一種能夠抑制活塞材料向壓力環的固著的壓力環。
[0012] 【用于解決課題的方案】
[0013] 本發明的一方案的壓力環具備由鋼材構成的環狀的主體部，該鋼材由0.45~0.55 質量％的(：、0.15~0.35質量％的51、0.65~0.95質量％的胞、0.80~1.10質量％的化、0.25 質量％ W下的V、小于0.010質量％的？、包含Fe及不可避免的雜質的剩余部分構成。本發明 的一方案的壓力環可W具備第一膜，該第一膜包含憐酸鹽，且設置在主體部的表面上的相 互平行地相對的平面狀的側面、或者所述主體部的外周面或內周面的至少一方。
[0014] 本發明的另一方案的壓力環具備由鋼材構成的環狀的主體部，該鋼材由0.45~ 0.55質量％的(：、0.15~0.35質量％的51、0.65~0.95質量％的胞、0.80~1.10質量％的化、 0.25質量％ W下的V、小于0.010質量％的？、0.02~0.25質量％的加、包含Fe及不可避免的 雜質的剩余部分構成的鋼材。本發明的一方案的壓力環可W具備第一膜，該第一膜包含憐 酸鹽，且設置在主體部的表面上的相互平行地相對的平面狀的側面的至少一方、或者所述 主體部的外周面或內周面。
[0015] 在本發明的上述方案的壓力環中，鋼材中的V的含量也可W小于0.15質量％。
[0016] 在本發明的上述方案的壓力環中，也可W是，主體部的金屬組織是在回火馬氏體 基體中分散有球狀滲碳體的金屬組織，球狀滲碳體的平均粒徑為0.1~1.5μπι，金屬組織的 截面上的球狀滲碳體的面積的占有率為1~6%。
[0017] 本發明的上述方案的壓力環的導熱率為35W/m · KW上，W300°C加熱了3小時之后 的壓力環的切向張力的減退率也可W為4% W下。
[0018] 在本發明的上述方案的壓力環中，第一膜的表面粗糖度Rz也可W是4.下。
[0019] 可W具備在主體部的外周面設置的第二膜，第二膜可W包含選自由氮化鐵膜、氮 化銘膜、碳氮化鐵膜、碳氮化銘膜、銘膜、鐵膜及類金剛石碳膜構成的組中的至少一個膜。
[0020] 【發明效果】
[0021] 根據本發明的壓力環，提供一種能夠抑制活塞材料向壓力環的固著的壓力環。
【附圖說明】
[0022] 圖1是通過掃描電子顯微鏡拍攝到的實施例1的截面的二次電子像。
[0023] 圖2是通過掃描電子顯微鏡拍攝到的比較例1的截面的二次電子像。
[0024] 圖3是表示實施例1、6及比較例2~4的導熱率與熱沉降率的關系的圖。
[0025] 圖4是示意性地表示侶固著試驗的圖。
[0026] 圖5是表示活塞環所使用的鋼材的合金元素的組成和與導熱率的關系的圖。
[0027] 圖6是本實施方式的壓力環的俯視圖。
[0028] 圖7中，圖7a是本實施方式的壓力環的立體圖，圖7b是圖7a的b-b線的剖視圖。
[0029] 圖8是表示本實施方式的壓力環具備的主體部的內部結構(晶界)的示意圖。
[0030] 圖9是表示壓力環的疲勞試驗的方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0031] W下，說明用于實施本發明的壓力環的方式。但是，本發明沒有限定為W下的實施 方式。
[0032] (第一實施方式）
[0033] 第一實施方式的壓力環是內燃機(例如汽車發動機)用的活塞環。壓力環與例如在 內燃機具備的圓柱狀的活塞的側面形成的環槽嵌合。該活塞插入到發動機的燃燒室(氣缸） 內。壓力環尤其也可W是暴露在發動機的熱負荷高的環境下的環。
[0034] 對本實施方式的壓力環的結構進行說明。如圖6、圖7a及圖7b所示，壓力環11具備 環狀的主體部12(母材）、第一膜14。在環狀的主體部12形成有開口部13。即，"環狀"未必是 指閉合的圓。環狀的主體部12可W是正圓狀，也可W是楠圓狀。主體部12具有相互平行地相 對的平面狀的側面12a、12b、外周面12c、內周面12d。
[0035] 主體部12由WFe為主成分的鋼材構成。鋼材可改稱為含有鐵作為主成分的合金材 料。構成主體部12的鋼材由0.45~0.55質量％的(：(碳）、0.15~0.35質量％的51 (娃）、0.65 ~0.95質量％的胞(儘）、0.80~1.10質量％的化(銘）、0.25質量下的八饑）、小于0.010 質量％的？(憐）、包含化(鐵)及不可避免的雜質的剩余部分構成。
[0036] 使上述鋼材進行拉絲，制作具有規定的截面形狀的線材，通過該線材的加工形成 主體部12。例如，通過凸輪成形機將該線材成形為環的自由形狀之后，為了解除應力而進行 線材的熱處理。在熱處理后，對環狀的線材的側面、外周及開口部等進行磨削，進而將線材 加工成規定的環形狀，由此得到主體部12。
[0037] 如圖7b所示，第一膜14設置于主體部12的側面12a。第一膜14可W覆蓋主體部12的 側面12a的一部分或全部。第一膜14抑制活塞材料(例如侶）向壓力環的固著。而且，第一膜 14抑制壓力環的誘的產生。第一膜14包含憐酸鹽。憐酸鹽可W是例如選自由憐酸儘、憐酸鋒 及憐酸鐵構成的組中的至少一種。第一膜14也可W僅由憐酸鹽構成。第一膜14的厚度為例 如1.0~5.0皿。
[0038] 第一膜14例如可W通過對主體部12的側面12a實施化學轉化處理來形成。化學轉 化處理是指在調整了的酸性的化學轉化處理液中浸潰被處理材料，通過材料表面的化學反 應，使具有固著性的不溶性的生成物在材料表面析出的處理。例如，是指通過化學性的方 法，利用憐酸鹽將主體部12的側面12a或12b的表面包覆的處理(憐酸鹽處理）。憐酸鹽可W 是例如憐酸儘、憐酸鋒、憐酸鐵或憐酸鋒巧。在化學轉化處理中，例如，當將主體部12浸潰于 包含憐酸鹽的酸性的處理液時，由于陽極反應(溶解反應)及陰極反應(還原反應)而主體部 12的表面的pH上升，不溶性的化合