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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-08
(45)【発行日】2023-06-16
(54)【発明の名称】オイルリング用線
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20230609BHJP
C22C 38/46 20060101ALI20230609BHJP
C21D 8/06 20060101ALI20230609BHJP
F02F 5/00 20060101ALI20230609BHJP
C21D 1/06 20060101ALN20230609BHJP
C21D 9/00 20060101ALN20230609BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301Y
C22C38/46
C21D8/06 A
F02F5/00 B
F02F5/00 E
F02F5/00 N
F02F5/00 301B
C21D1/06 A
C21D9/00 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021067234
(22)【出願日】2021-04-12
(65)【公開番号】P2022162403
(43)【公開日】2022-10-24
【審査請求日】2022-01-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000110147
【氏名又は名称】トクセン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤野 美穂
【審査官】鈴木 葉子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－０５０６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１０８４１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１３５４９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５９４４９２０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００－３８／００
Ｃ２１Ｄ １／０６， ８／０６
Ｆ０２Ｆ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
その材質が合金鋼であり、上記合金鋼が、
Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
及び
Ｃｕ：０．１５質量％以下
を含んでおり、残部がＦｅ及び不可避的不純物であり、
炭化物の面積率が１．００％以下であるオイルリング用線。
【請求項2】
ビッカース硬さが５３０以上６５０以下である、請求項１に記載のオイルリング用線。
【請求項3】
丸められた先端部を有しており、長手方向に垂直な断面におけるこの先端部の曲率半径Ｒが０．０７ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載のオイルリング用線。
【請求項4】
（１）その材質が、Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
及び
Ｃｕ：０．１５質量％以下
を含んでおり、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金鋼である原線に、冷間伸線及びパテンティングを施して、炭化物が析出した細線を得る工程、
（２）上記細線に、冷間にて、圧延又は異形伸線を施して、異形線を得る工程、
並びに
（３）上記異形線に焼入れを施して、上記炭化物をマトリックスに固溶させる工程、
（４）上記異形線に焼戻しを施す工程
を備えた、オイルリング用線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関のピストンに装着されるオイルリングのための、線に関する。詳細には、本発明は、３ピース型組合せオイルリングのサイドレール等に適した、線に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関は、シリンダー、ピストン、圧力リング及びオイルリングを有している。圧力リング及びオイルリングは、ピストンに装着されている。圧力リング及びオイルリングは、ピストンリングと総称されている。ピストンリングの一例が、特開２００８－５０６４９公報に開示されている。
【0003】
ピストンの移動により、オイルリングもシリンダーの中で移動する。オイルリングは、この移動により、内周面に付着しているオイルを掻き取る。このオイルは、オイル受けに戻る。
【0004】
オイルリングは、２ピース型組合せオイルリングと、３ピース型組合せオイルリングとに、大別される。３ピース型組合せオイルリングは、スペーサーエキスパンダーと、一対のサイドレールとを有している。それぞれのサイドレールは、先端部を有している。この先端部が、シリンダーの内周面と擦動する。
【0005】
その材質がステンレス鋼であるサイドレールが、普及している。このサイドレールには、窒化処理が施されている。このサイドレールの表面は、硬質である。窒化処理は、サイドレールの耐摩耗性に寄与する。
【0006】
その材質が炭素鋼又は低合金鋼であるサイドレールが、普及している。炭素鋼及び低合金鋼は、加工性に優れている。従ってこのサイドレールは、容易に得られうる。このサイドレールは、硬質皮膜を有している。この硬質被膜は、メッキ（又はコーティング）によって形成されうる。硬質皮膜は、サイドレールの耐摩耗性に寄与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００８－５０６４９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
その材質がステンレス鋼であるサイドレールは、材料のコストが高い。ステンレス鋼は、加工性に劣る。ステンレス鋼からなるサイドレールの製作は、容易ではない。
【0009】
その材質が、一般的な炭素鋼又は低合金鋼であるサイドレールは、窒化処理に適していない。従ってこのサイドレールには、前述の通り、メッキ又はコーティングが施される。メッキには、廃液処理等のコストがかかる。コーティングには加熱工程が必要であり、この加熱はサイドレールの軟化を招く。
【0010】
本発明の目的は、低コストであってかつ耐摩耗性に優れたオイルリングが得られる、線の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係るオイルリング用線の材質は、合金鋼である。この合金鋼は、
Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
Ｃｕ：０．１５質量％以下
及び
不可避的不純物
を含む。このオイルリング用線における、炭化物の面積率は、１．００％以下である。
Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
Ｃｕ：０．１５質量％以下
及び
不可避的不純物
を含む。このオイルリング用線における、炭化物の面積率は、１．００％以下である。
【0012】
好ましくは、このオイルリング用線のビッカース硬さは、５３０以上６５０以下である。
【0013】
このオイルリング用線は、丸められた先端部を有しうる。好ましくは、長手方向に垂直な断面におけるこの先端部の曲率半径Ｒは、０．０７ｍｍ以下である。
【0014】
他の観点によれば、本発明に係るオイルリング用線の製造方法は、
（１）その材質が、
Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
Ｃｕ：０．１５質量％以下
及び
不可避的不純物
を含む合金鋼である原線に、冷間伸線及びパテンティングを施して、細線を得る工程、
（２）この細線に、冷間にて、圧延又は異形伸線を施して、異形線を得る工程、
並びに
（３）この異形線に焼入れ及び焼戻しを施す工程
を含む。
（１）その材質が、
Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
Ｃｕ：０．１５質量％以下
及び
不可避的不純物
を含む合金鋼である原線に、冷間伸線及びパテンティングを施して、細線を得る工程、
（２）この細線に、冷間にて、圧延又は異形伸線を施して、異形線を得る工程、
並びに
（３）この異形線に焼入れ及び焼戻しを施す工程
を含む。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係るオイルリング用線の材質である合金鋼は、安価である。この合金鋼は、加工性に優れる。さらにこのオイルリング用線は窒化処理に適しているので、この線から得られたサイドレール等には、メッキは不要である。従って、オイルリングが低コストで得られうる。
【0016】
このオイルリング用線は、加熱時の軟化抵抗に優れる。従って、この線から熱処理を経て得られたサイドレール等は、高硬度である。このオイルリングは、耐摩耗性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【0019】
図１及び２に、オイルリング用線２が示されている。このオイルリング用線２の断面形状は、円ではない。換言すれば、このオイルリング用線２は、異形である。図２に示されるように、このオイルリング用線２は、先端部４を有している。先端部４は、コーナーの丸めによって形成されている。
【0020】
このオイルリング用線２の材質は、合金鋼である。この合金鋼は、
Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
及び
Ｃｕ：０．１５質量％以下
を含んでいる。好ましくは、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。この合金鋼に含まれる合金元素の量は、比較的少ない。このオイルリング用線２の材質は、低合金鋼である。この低合金鋼は、安価である。
Ｃ：０．５０質量％以上０．６５質量％以下
Ｓｉ：１．６０質量％以上２．３０質量％以下
Ｍｎ：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
Ｃｒ：０．７５質量％以上１．１５質量％以下
Ｎｉ：０．１８質量％以上０．４５質量％以下
Ｖ：０．０５質量％以上０．１５質量％以下
及び
Ｃｕ：０．１５質量％以下
を含んでいる。好ましくは、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。この合金鋼に含まれる合金元素の量は、比較的少ない。このオイルリング用線２の材質は、低合金鋼である。この低合金鋼は、安価である。
【0021】
図３は、図１のオイルリング用線２の製造方法の一例が示されたフローチャートである。この製造方法では、まず、原線（Ｂａｓｉｃ Ｗｉｒｅ）が準備される（ＳＴＥＰ１）。この原線は、製鋼、精錬、鋳造、熱間圧延、焼鈍し等の工程を経て得られる。この原線の断面形状は、円である。この円の直径は、例えば６．４ｍｍである。
【0022】
この線に、冷間伸線が施される（ＳＴＥＰ２）。この冷間伸線により、原線が徐々に細径化し、かつ徐々に長尺化する。冷間伸線（ＳＴＥＰ２）の後の線の断面形状は、円である。この線の直径は、例えば４．０ｍｍである。
【0023】
この線に、パテンティングが施される（ＳＴＥＰ３）。パテンティングは、オーステナイト領域まで加熱された線を冷却し、微細パーライト組織を得る熱処理である。パテンティングにより、冷間伸線（ＳＴＥＰ２）によって損なわれた線の展延性が、回復する。
【0024】
この線に、さらに冷間伸線が施される（ＳＴＥＰ４）。この冷間伸線により、線が徐々に細径化し、かつ徐々に長尺化する。冷間伸線（ＳＴＥＰ４）の後の線の断面形状は、円である。この線の直径は、例えば２．０ｍｍである。
【0025】
この線に、パテンティングが施される（ＳＴＥＰ５）。パテンティングにより、冷間伸線（ＳＴＥＰ４）によって損なわれた線の展延性が回復する。これらの工程によって、細線が得られる。
【0026】
本実施形態では、冷間伸線の回数は２である。冷間伸線の回数が１であってもよい。本実施形態では、パテンティングの回数は２である。パテンティングの回数が１であってもよい。２回目のパテンティング（ＳＴＥＰ５）の後の線に、さらなる冷間伸線と、さらなるパテンティングとが施されて、細線が得られてもよい。
【0027】
この細線に、冷間にて、圧延が施される（ＳＴＥＰ６）。この圧延により、異形線が得られる。異形線の断面形状は、円ではない。例えば、この異形線において、厚さは０．４５ｍｍであり、幅は２．１ｍｍである。
【0028】
この異形線に、冷間にて、異形伸線が施される（ＳＴＥＰ７）。この異形伸線により、異形線の形状が整えられる。例えば、この異形線において、厚さは０．４０ｍｍであり、幅は２．０ｍｍである。
【0029】
圧延（ＳＴＥＰ６）及び異形伸線（ＳＴＥＰ７）のうちのいずれか一方のみで、異形線が得られてもよい。
【0030】
この異形線に、焼入れが施される。焼入れではまず、異形線が加熱される（ＳＴＥＰ８）。この加熱において、異形線の温度は、オーステナイト領域に達する。次にこの異形線が、急冷される（ＳＴＥＰ９）。好ましくは、異形線は、油中で冷却される。焼入れの後の異形線は、マルテンサイト組織を有する。
【0031】
この異形線に、焼戻しが施される。焼戻しではまず、異形線が加熱される（ＳＴＥＰ１０）。次にこの異形線が、冷却される（ＳＴＥＰ１１）。焼戻しにより、微細な炭化物が析出した組織が得られうる。焼戻しにより、図１に示されたオイルリング用線２が得られる。
【0032】
このオイルリング用線２にコイリングが施され、コイルが得られる。このコイルに、歪取熱処理が施される。さらにこのコイルに、窒化処理が施される。窒化処理では、コイルが高温（例えば５００℃）の環境下に保持される。この窒化処理により、図４及び５に示されたサイドレール６が得られる。図５に示されるように、このサイドレール６は、その表面近傍に、窒化処理で得られた硬質層８を有している。この硬質層８は、サイドレール６の全面にわたって存在している。この硬質層８は、窒化物を含んでいる。窒化処理に代えて、物理蒸着、イオンプレーティング等の手段で、硬質層８が形成されてもよい。図５に示されるように、このサイドレール６は、外周面１０を有している。
【0033】
図６に、窒化後のサイドレール６の、ビッカース硬さ（荷重：５０ｇｆ）と表面からの深さとの関係が示されている。サイドレール６に必要とされるビッカース硬さは、７００以上である。図６のグラフから明らかなように、本発明に係るオイルリング用線２から得られたサイドレール６では、深さがゼロの位置から、深さが７０μｍの位置までにおいて、７００以上のビッカース硬さが達成されている。本発明に係るオイルリング用線２は、低合金鋼（硬鋼線等）に比べると、窒化処理に適している。
【0034】
図７は、図４のサイドレール６を含むオイルリング１２の一部が示された断面図である。このオイルリング１２は、スペーサーエキスパンダー１４と、一対のサイドレール６とを有している。このオイルリング１２は、３ピース型組合せオイルリングと称されている。図７において符号１６は、シリンダーの内周面を表す。サイドレール６の外周面１０は、内周面１６と当接している。
【0035】
図５に示されたサイドレール６の外周面１０には、図２に示されたオイルリング用線２の先端部４の形状が、反映されている。前述の通り、オイルリング用線２の材質は、低合金鋼である。この低合金鋼は、加工性に優れている。従って、圧延（ＳＴＥＰ６）又は異形伸線（ＳＴＥＰ７）により、先端部４が容易に形成されうる。このオイルリング用線２から得られたサイドレール６では、大幅な仕上げ加工は不要である。このオイルリング用線２から、低コストでサイドレール６が得られうる。
【0036】
図２において矢印Ｒは、オイルリング用線２の長手方向に垂直な断面における、先端部４の曲率半径を表す。曲率半径Ｒは、０．０７ｍｍ以下が好ましい。先端部４の曲率半径Ｒが０．０７ｍｍ以下であるオイルリング用線２から、外周面１０の曲率半径が小さいサイドレール６が得られうる。このサイドレール６は、大きい圧力で、シリンダーの内周面１６に当接する。このサイドレール６を有するオイルリング１２は、よくオイルを掻き取る。高合金鋼からなる原線では、０．０７ｍｍ以下の曲率半径Ｒを有するオイルリング用線２への塑性加工は、困難である。本発明では、原線の材質（すなわち低合金鋼）が、曲率半径Ｒが０．０７ｍｍ以下であるオイルリング用線２への加工を可能にする。
【0037】
後に詳説されるように、このサイドレール６では、合金元素が、窒化処理を可能としている。従って、このサイドレール６に、メッキは不要である。このサイドレール６は、低コストで得られうる。
【0038】
前述の通り、このオイルリング用線２の製造では、冷間伸線によって損なわれた線の展延性が、パテンティングによって回復する。このパテンティングにおいて、多数の微小な炭化物（セメンタイト）が析出する。これらのセメンタイトは、冷間加工によって分断される。これらのセメンタイトは、適切な温度での加熱（ＳＴＥＰ８）によってマトリックスに完全に固溶する。従って、焼入れ（ＳＴＥＰ８、ＳＴＥＰ９）の後の異形線の硬度は、大きい。硬度が大きい異形線に対する焼戻しでは、高温での加熱（ＳＴＥＰ１０）が採用されうる。高温加熱を含む焼戻しを経て得られたオイルリング用線２から形成されたコイルに、歪取熱処理が施されても、硬度は大幅には低下しない。換言すれば、このオイルリング用線２は、軟化抵抗に優れる。このオイルリング用線２から得られたサイドレール６は、高硬度である。従ってこのサイドレール６は、耐摩耗性に優れている。
【0039】
オイルリング用線２における炭化物の面積率Ｐｓは、圧延（ＳＴＥＰ６）の前の細線におけるＣの固溶量と、負の相関を有する。この面積率Ｐｓは、焼入れ（ＳＴＥＰ８、ＳＴＥＰ９）の後の異形線の硬度と、負の相関を有する。この面積率Ｐｓはさらに、焼戻しにおいて採用されうる加熱温度と、負の相関を有する。従ってこの面積率Ｐｓは、サイドレール６の硬度と、負の相関を有する。サイドレール６の耐摩耗性の観点から、オイルリング用線２における炭化物の面積率Ｐｓは１．００％以下が好ましく、０．９０％以下がより好ましく、０．８５％以下が特に好ましい。理想的な面積率Ｐｓは、ゼロである。
【0040】
炭化物の面積率Ｐｓの測定には、画像解析ソフト「Image J」が用いられる。測定では、オイルリング用線２の断面が走査型電子顕微鏡で撮影されて、倍率が５０００倍であるＳＥＭ写真が得られる。この写真の画像ファイルが上記画像解析ソフトにて二値化され、炭化物粒子の領域と他の領域とが色分けされる。それぞれの炭化物粒子の面積が、算出される。この面積と同じ面積を有する円が想定され、この円の直径がこの粒子の径とされる。径が０．０５μｍ以上である炭化物の径と個数とが、ヒストグラム化される。径が０．０５μｍ未満である炭化物は、カウントから除外される。このヒストグラムに基づき、径が０．０５μｍ以上である炭化物の合計面積が算出される。この合計面積の、写真の全面積に対する比率が、面積率Ｐｓである。換言すれば、面積率Ｐｓは、粒状炭化物が占める面積の比率である。粒状炭化物は、焼入れ、焼戻し等の熱処理によって生成した二次炭化物である。板状炭化物及び針状炭化物は、粒状炭化物には含まれない。
【0041】
オイルリング用線２のビッカース硬さＨｖは、５３０以上が好ましい。このオイルリング用線２が窒化処理に供されても、十分な硬さが維持されうる。このオイルリング用線２から、耐摩耗性に優れたサイドレール６が得られうる。この観点から、ビッカース硬さは５６０以上がより好ましく、５８０以上が特に好ましい。コイリングの容易の観点から、オイルリング用線２のビッカース硬さは、６５０以下が好ましい。ビッカース硬さは、「ＪＩＳ Ｚ ２２４４」の規定に準拠して測定される。１０ｋｇｆの荷重が負荷されて、ビッカース硬さが測定される。
【0042】
前述の通り、パテンティングの後の合金鋼には、炭化物であるセメンタイトが析出する。この合金鋼に焼入れ（ＳＴＥＰ８、ＳＴＥＰ９）が施されることにより、セメンタイトがマトリックスに固溶する。この合金鋼に焼戻し（ＳＴＥＰ１０、ＳＴＥＰ１１）が施されることにより、十分な固溶強化と十分な析出強化とが達成される。これらの強化によって、５３０以上のビッカース硬さが達成されうる。
【0043】
窒化処理が可能な従来の高合金鋼における、大きなビッカース硬さは、コイリング時の折損を招来する。本発明に係るオイルリング用線２の低合金鋼は、窒化処理が可能であるにもかかわらず、加工性に優れている。このオイルリング用線２では、大きなビッカース硬さと、加工性とが、両立されうる。このオイルリング用線２から、耐摩耗性に優れたサイドレール６が低コストで得られうる。
【0044】
前述の通り、窒化処理に代えて、物理蒸着（ＰＶＤ）が採用されてもよい。物理蒸着により、硬質な皮膜が形成される。この皮膜は、外周面１０の近傍に形成される。この皮膜は、シリンダーの内周面１６との擦動に起因するサイドレール６の摩耗を、抑制しうる。サイドレール６の表面のうち、残余の部分には、皮膜は形成されない。サイドレール６は、皮膜を有さない箇所において、スペーサーエキスパンダー１４と接触する。前述の通りサイドレール６は、歪取熱処理を経ている。さらにサイドレール６は、物理蒸着を経ている。本発明に係るオイルリング用線２は軟化抵抗に優れているので、これら熱履歴を経ても、サイドレール６は十分な硬度を有している。従って、皮膜を有さない箇所がスペーサーエキスパンダー１４と接触しても、サイドレール６の摩耗が抑制される。内燃機関が長期間にわたって使用されても、サイドレール６の摩耗に起因するピストンの運動の異常は、生じにくい。このサイドレール６は、オイルの消費量の抑制に寄与しうる。
【0045】
以下、本発明に係るオイルリング用線２の低合金鋼に含まれる元素の役割が、詳説される。
【0046】
［炭素（Ｃ）］
Ｃは、マトリックスに固溶する。適量なＣは、オイルリング用線２の硬度及び耐疲労性に寄与する。さらにＣは、炭化物を生成させる。この炭化物は、オイルリング用線２の耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｃの含有率は０．５０質量％以上が好ましく、０．５３質量％以上がより好ましく、０．５５質量％以上が特に好ましい。過剰のＣは、合金鋼の冷間加工性を損なう。冷間加工性の観点から、Ｃの含有率は０．６５質量％以下が好ましい。
Ｃは、マトリックスに固溶する。適量なＣは、オイルリング用線２の硬度及び耐疲労性に寄与する。さらにＣは、炭化物を生成させる。この炭化物は、オイルリング用線２の耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｃの含有率は０．５０質量％以上が好ましく、０．５３質量％以上がより好ましく、０．５５質量％以上が特に好ましい。過剰のＣは、合金鋼の冷間加工性を損なう。冷間加工性の観点から、Ｃの含有率は０．６５質量％以下が好ましい。
【0047】
［ケイ素（Ｓｉ）］
Ｓｉは、オイルリング用線２の高温強度及び軟化抵抗に寄与する。これらの観点から、Ｓｉの含有率は１．６０質量％以上が好ましく、１．８０質量％以上がより好ましく、２．００質量％以上が特に好ましい。過剰のＳｉは、合金鋼の冷間加工性、靱性及び焼入れ性を損なう。これらの観点から、Ｓｉの含有率は２．３０質量％以下が好ましい。
Ｓｉは、オイルリング用線２の高温強度及び軟化抵抗に寄与する。これらの観点から、Ｓｉの含有率は１．６０質量％以上が好ましく、１．８０質量％以上がより好ましく、２．００質量％以上が特に好ましい。過剰のＳｉは、合金鋼の冷間加工性、靱性及び焼入れ性を損なう。これらの観点から、Ｓｉの含有率は２．３０質量％以下が好ましい。
【0048】
［マンガン（Ｍｎ）］
Ｍｎは、低合金鋼の溶製時に、脱酸剤として機能する。さらにＭｎは、不純物であるＳの悪影響を抑制する。これらの観点から、Ｍｎの含有率は０．６０質量％以上が好ましく、０．８０質量％以上がより好ましく、０．９０質量％以上が特に好ましい。合金鋼の冷間加工性の観点から、Ｍｎの含有率は１．１０質量％以下が好ましい。
Ｍｎは、低合金鋼の溶製時に、脱酸剤として機能する。さらにＭｎは、不純物であるＳの悪影響を抑制する。これらの観点から、Ｍｎの含有率は０．６０質量％以上が好ましく、０．８０質量％以上がより好ましく、０．９０質量％以上が特に好ましい。合金鋼の冷間加工性の観点から、Ｍｎの含有率は１．１０質量％以下が好ましい。
【0049】
［クロム（Ｃｒ）］
Ｃｒは、窒化処理において窒素と結合する。Ｃｒは、オイルリング用線２の窒化処理を可能とせしめる。窒化処理において得られた硬質層８は、サイドレール６の耐摩耗性に寄与する。Ｃｒはさらに、Ｃと結合して炭化物を生成させる。この炭化物は、サイドレール６の耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｃｒの含有率は０．７５質量％以上が好ましく、０．８５質量％以上がより好ましく、０．９０質量％以上が特に好ましい。過剰のＣｒは、合金鋼の冷間加工性を阻害する。過剰のＣｒはさらに、コイリングのときのオイルリング用線２の折損を招来する。冷間加工性及び折損抑制の観点から、Ｃｒの含有率は１．１５質量％以下が好ましい。
Ｃｒは、窒化処理において窒素と結合する。Ｃｒは、オイルリング用線２の窒化処理を可能とせしめる。窒化処理において得られた硬質層８は、サイドレール６の耐摩耗性に寄与する。Ｃｒはさらに、Ｃと結合して炭化物を生成させる。この炭化物は、サイドレール６の耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｃｒの含有率は０．７５質量％以上が好ましく、０．８５質量％以上がより好ましく、０．９０質量％以上が特に好ましい。過剰のＣｒは、合金鋼の冷間加工性を阻害する。過剰のＣｒはさらに、コイリングのときのオイルリング用線２の折損を招来する。冷間加工性及び折損抑制の観点から、Ｃｒの含有率は１．１５質量％以下が好ましい。
【0050】
［ニッケル（Ｎｉ）］
Ｎｉは、マトリックスに固溶し、オイルリング用線２の靱性に寄与する。この観点から、Ｎｉの含有率は０．１８質量％以上が好ましく、０．２５質量％以上がより好ましく、０．３０質量％以上が特に好ましい。過剰のＮｉは、焼入れ後のオイルリング用線２に残留オーステナイトを生成させる。この残留オーステナイトは、サイドレール６の低硬度を招来する。この残留オーステナイトはさらに、時効によってサイドレール６の寸法を変化させる。残留オーステナイトの抑制の観点から、Ｎｉの含有率は０．４５質量％以下が好ましい。
Ｎｉは、マトリックスに固溶し、オイルリング用線２の靱性に寄与する。この観点から、Ｎｉの含有率は０．１８質量％以上が好ましく、０．２５質量％以上がより好ましく、０．３０質量％以上が特に好ましい。過剰のＮｉは、焼入れ後のオイルリング用線２に残留オーステナイトを生成させる。この残留オーステナイトは、サイドレール６の低硬度を招来する。この残留オーステナイトはさらに、時効によってサイドレール６の寸法を変化させる。残留オーステナイトの抑制の観点から、Ｎｉの含有率は０．４５質量％以下が好ましい。
【0051】
［バナジウム（Ｖ）］
Ｖは、窒化処理において窒素と結合する。Ｖは、オイルリング用線２の窒化処理を可能とせしめる。窒化処理において得られた硬質層８は、サイドレール６の耐摩耗性に寄与する。Ｖはさらに、金属組織の微細化に寄与する。これらの観点から、Ｖの含有率は０．０５質量％以上が好ましく、０．０８質量％以上がより好ましく、０．１０質量％以上が特に好ましい。合金鋼の冷間加工性及び熱間加工性の観点から、Ｖの含有率は０．１５質量％以下が好ましい。
Ｖは、窒化処理において窒素と結合する。Ｖは、オイルリング用線２の窒化処理を可能とせしめる。窒化処理において得られた硬質層８は、サイドレール６の耐摩耗性に寄与する。Ｖはさらに、金属組織の微細化に寄与する。これらの観点から、Ｖの含有率は０．０５質量％以上が好ましく、０．０８質量％以上がより好ましく、０．１０質量％以上が特に好ましい。合金鋼の冷間加工性及び熱間加工性の観点から、Ｖの含有率は０．１５質量％以下が好ましい。
【0052】
［銅（Ｃｕ）］
Ｃｕは、冷間加工時の靱性に寄与する。この観点から、Ｃｕの含有率は０．０５質量％以上が好ましく、０．０８質量％以上がより好ましく、０．１０質量％以上が特に好ましい。合金鋼の熱間加工性の観点から、Ｃｕの含有率は０．１５質量％以下が好ましい。Ｃｕは、必須の元素ではない。従って、Ｃｕの含有率が実質的にゼロでもよい。
Ｃｕは、冷間加工時の靱性に寄与する。この観点から、Ｃｕの含有率は０．０５質量％以上が好ましく、０．０８質量％以上がより好ましく、０．１０質量％以上が特に好ましい。合金鋼の熱間加工性の観点から、Ｃｕの含有率は０．１５質量％以下が好ましい。Ｃｕは、必須の元素ではない。従って、Ｃｕの含有率が実質的にゼロでもよい。
【0053】
［鉄（Ｆｅ）］
Ｆｅは、低合金鋼の主成分である。Ｆｅは、マトリックスのベース金属である。この低合金鋼は、強靱性に優れる。Ｆｅの含有率は８５質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９３質量％以上が特に好ましい。
Ｆｅは、低合金鋼の主成分である。Ｆｅは、マトリックスのベース金属である。この低合金鋼は、強靱性に優れる。Ｆｅの含有率は８５質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９３質量％以上が特に好ましい。
【0054】
［不可避的不純物］
低合金鋼は、不純物を含みうる。典型的な不純物は、Ｐである。Ｐは、結晶粒界に偏析する。Ｐは、合金鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｐの含有率は０．０２質量％以下が好ましい。他の典型的な不純物は、Ｓである。Ｓは、他の元素と結合して介在物を形成する。Ｓは、合金鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｓの含有率は０．０２質量％以下が好ましい。
低合金鋼は、不純物を含みうる。典型的な不純物は、Ｐである。Ｐは、結晶粒界に偏析する。Ｐは、合金鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｐの含有率は０．０２質量％以下が好ましい。他の典型的な不純物は、Ｓである。Ｓは、他の元素と結合して介在物を形成する。Ｓは、合金鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｓの含有率は０．０２質量％以下が好ましい。
【実施例】
【0055】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【0056】
［実施例１］
図３に示された方法にて、実施例１のオイルリング用線を得た。焼入れ時の加熱温度は、８６０℃であった。焼戻し温度は、好ましい硬さが得られるよう、適宜調整した。このオイルリング用線の材質は、低合金鋼であった。この低合金鋼は、０．５９質量％のＣ、２．０５質量％のＳｉ、０．７６質量％のＭｎ、１．００質量％のＣｒ、０．２２質量％のＮｉ、０．０９質量％のＶ、及び０．０１質量％のＣｕを含んでいた。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物であった。このオイルリング用線の金属組織が、図８に示されている。このオイルリング用線において、炭化物粒子の数は８８であり、炭化物粒子の最大径は０．２９μｍであり、炭化物粒子の平均径は０．１７μｍであり、面積率Ｐｓは０．４９％であった。このオイルリング用線のビッカース硬さ（荷重：１０ｋｇｆ）は、５９２であった。
図３に示された方法にて、実施例１のオイルリング用線を得た。焼入れ時の加熱温度は、８６０℃であった。焼戻し温度は、好ましい硬さが得られるよう、適宜調整した。このオイルリング用線の材質は、低合金鋼であった。この低合金鋼は、０．５９質量％のＣ、２．０５質量％のＳｉ、０．７６質量％のＭｎ、１．００質量％のＣｒ、０．２２質量％のＮｉ、０．０９質量％のＶ、及び０．０１質量％のＣｕを含んでいた。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物であった。このオイルリング用線の金属組織が、図８に示されている。このオイルリング用線において、炭化物粒子の数は８８であり、炭化物粒子の最大径は０．２９μｍであり、炭化物粒子の平均径は０．１７μｍであり、面積率Ｐｓは０．４９％であった。このオイルリング用線のビッカース硬さ（荷重：１０ｋｇｆ）は、５９２であった。
【0057】
［実施例２及び比較例１］
焼入れ温度を下記の表１に示される通りとして、実施例２及び比較例１のオイルリング用線を得た。
焼入れ温度を下記の表１に示される通りとして、実施例２及び比較例１のオイルリング用線を得た。
【0058】
［熱処理］
オイルリング用線からコイルを形成し、このコイルを４５０℃の温度下に３０分間保持した後、徐冷した。この熱処理条件は、サイドレールの製造において一般的になされている歪取熱処理の条件に相当する。この熱処理後のコイルのビッカース硬さ（荷重：１０ｋｇｆ）を、測定した。この結果が、下記の表１に示されている。
オイルリング用線からコイルを形成し、このコイルを４５０℃の温度下に３０分間保持した後、徐冷した。この熱処理条件は、サイドレールの製造において一般的になされている歪取熱処理の条件に相当する。この熱処理後のコイルのビッカース硬さ（荷重：１０ｋｇｆ）を、測定した。この結果が、下記の表１に示されている。
【0059】
【表1】
【0060】
サイドレールに必要とされるビッカース硬さは、４５０以上である。表１に示されるように、各実施例に係るオイルリング用線では、熱処理後のビッカース硬さが４５０を超えている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本発明に係るオイルリング用線は、種々の内燃機関のピストンリングの材料として、用いられうる。
【符号の説明】
【0062】
２・・・オイルリング用線
４・・・先端部
６・・・サイドレール
８・・・硬質層
１０・・・外周面
１２・・・オイルリング
１４・・・スペーサーエキスパンダー
１６・・・シリンダーの内周面
４・・・先端部
６・・・サイドレール
８・・・硬質層
１０・・・外周面
１２・・・オイルリング
１４・・・スペーサーエキスパンダー
１６・・・シリンダーの内周面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
