ホーム > 特許ランキング > トクセン工業株式会社
(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】2023-06-16
(45)【発行日】2023-06-26
(54)【発明の名称】オイルリング用線
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20230619BHJP
C21D 8/06 20060101ALI20230619BHJP
C22C 38/46 20060101ALI20230619BHJP
F02F 5/00 20060101ALI20230619BHJP
C21D 1/06 20060101ALN20230619BHJP
C21D 9/40 20060101ALN20230619BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301Y
C21D8/06 A
C22C38/46
F02F5/00 B
F02F5/00 E
F02F5/00 N
F02F5/00 301B
C21D1/06 A
C21D9/40 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021067235
(22)【出願日】2021-04-12
(65)【公開番号】P2022162404
(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】大谷 圭
【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２０１０－０５４０３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５９４４９２０（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００－３８／６０
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６．０％を超えて１０．０％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５１０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】
ボディと、一対のレールとを有しており、それぞれのレールが、上記ボディから突出しており、かつ先端部を有しており、
上記先端部の幅が０．１０ｍｍ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】
旧オーステナイト結晶の粒度番号が９．０以上である請求項１から３のいずれかに記載のオイルリング用線。
【請求項5】
（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、冷間伸線及び球状化焼鈍を施して、細線を得る工程、
（２）上記細線に、冷間圧延及び球状化焼鈍を施して、異形線を得る工程、
並びに
（３）上記異形線に焼入れ及び焼戻しを施す工程
を備えた、炭化物の面積率が６．０％を超えて１０．０％以下である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、２ピース型組合せオイルリングに適した、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。２ピース型組合せオイルリングは、主リング（「本体」と称されている）とコイルエキスパンダーとを有している。主リングは、一対のレールを有している。それぞれのレールの外周面が、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主リングが、普及している。この主リングには、窒化処理が施されている。この主リングの表面は、硬質である。窒化処理は、主リング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主リングが、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。従ってこの主リングは、容易に得られうる。この主リングは、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、主リング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主リングは、材料のコストが高い。ステンレス鋼は加工性に劣るので、複雑な形状の主リングは容易には得られない。
【0009】
その材質が、一般的な炭素鋼又は低合金鋼である主リングは、窒化処理に適していない。従ってこの主リングには、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、この加熱は主リングの軟化を招く。
【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の、炭化物の面積率は、６．０％を超えて１０．０％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の、炭化物の面積率は、６．０％を超えて１０．０％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、５１０以上６５０以下である。
【0013】
オイルリング用線は、ボディと、一対のレールとを有しうる。それぞれのレールは、ボディから突出する。このレールは、先端部を有する。好ましくは、先端部の幅は、０．１０ｍｍ以下である。
【0014】
好ましくは、このオイルリング用線の、旧オーステナイト結晶の粒度番号は、９．０以上である。
【0015】
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、冷間伸線及び球状化焼鈍を施して、細線を得る工程、
（２）この細線に、冷間圧延及び球状化焼鈍を施して、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。この製造方法により、炭化物の面積率が６．０％を超えて１０．０％以下であるオイルリング用線が得られる。
（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、冷間伸線及び球状化焼鈍を施して、細線を得る工程、
（２）この細線に、冷間圧延及び球状化焼鈍を施して、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。この製造方法により、炭化物の面積率が６．０％を超えて１０．０％以下であるオイルリング用線が得られる。
【発明の効果】
【0016】
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主リング等には、メッキは不要である。この線から、オイルリングが低コストで得られうる。
【0017】
このオイルリング用線は、炭化物を含む。この炭化物は、主リング等の硬度に寄与する。この炭化物を含む主リング等は、軟化抵抗に優れる。この線から熱処理を経て得られた主リング等は、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】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。
【0020】
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、ボディ４と一対のレール６とを有している。それぞれのレール６は、先端部８を有している。
【0021】
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。
【0022】
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。
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。
【0023】
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４．５ｍｍである。
【0024】
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。冷間伸線（ＳＴＥＰ２）及びパテンティング（ＳＴＥＰ３）が、省略されてもよい。パテンティング（ＳＴＥＰ３）に代えて、線に球状化焼鈍が施されてもよい。
【0025】
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３．０ｍｍである。必要に応じ、パテンティング（ＳＴＥＰ３）と冷間伸線（ＳＴＥＰ４）とが、繰り返されてもよい。
【0026】
この線に、球状化焼鈍が施され（ＳＴＥＰ５）、細線が得られる。球状化焼鈍により、この細線に球状炭化物が生成する。球状化焼鈍により、冷間伸線（ＳＴＥＰ４）によって損なわれた細線の展延性が、回復する。十分な量の球状炭化物が得られるとの観点から、球状化焼鈍（ＳＴＥＰ５）における保持温度は７００℃以上が好ましく、７３０℃以上がより好ましく、７５０℃以上が特に好ましい。同様の観点から、球状化焼鈍（ＳＴＥＰ５）における保持時間は４．０時間以上が好ましく、４．３時間以上がより好ましく、４．５時間以上が特に好ましい。
【0027】
この細線に、冷間圧延が施される（ＳＴＥＰ６）。この冷間圧延により、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２．２ｍｍであり、幅は２．２ｍｍである。
【0028】
この異形線に、球状化焼鈍が施される（ＳＴＥＰ７）。この球状化焼鈍（ＳＴＥＰ７）により、先の球状化焼鈍（ＳＴＥＰ５）で生じた球状炭化物が成長する。さらに、この球状化焼鈍（ＳＴＥＰ７）により、新たな球状炭化物が生成する。球状化焼鈍（ＳＴＥＰ７）により、冷間圧延（ＳＴＥＰ６）によって損なわれた異形線の展延性が、回復する。球状炭化物が十分に成長するとの観点、又は十分な量の球状炭化物が得られるとの観点から、球状化焼鈍（ＳＴＥＰ７）における保持温度は７００℃以上が好ましく、７３０℃以上がより好ましく、７５０℃以上が特に好ましい。同様の観点から、球状化焼鈍（ＳＴＥＰ７）における保持時間は４．０時間以上が好ましく、４．３時間以上がより好ましく、４．５時間以上が特に好ましい。
【0029】
この線に、さらに冷間圧延が施される（ＳＴＥＰ８）。この冷間圧延により、異形線の断面が変化する。例えば、冷間圧延（ＳＴＥＰ８）の後の異形線において、厚さは２．０ｍｍであり、幅は２．０ｍｍである。必要に応じ球状化焼鈍（ＳＴＥＰ７）と冷間圧延（ＳＴＥＰ８）とが、繰り返されてもよい。
【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（ＳＴＥＰ９）。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（ＳＴＥＰ１０）。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（ＳＴＥＰ１１）。次にこの異形線が、冷却される（ＳＴＥＰ１２）。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に示された主リング１０が得られる。図５に示されるように、この主リング１０は、その表面近傍に、窒化処理で得られた硬質層１２を有している。この硬質層１２は、主リング１０の全面にわたって存在している。この硬質層１２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１２が形成されてもよい。図５に示されるように、この主リング１０は、一対の外周面１４を有している。
【0033】
図６に、窒化後の主リング１０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。主リング１０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から得られた主リング１０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の主リング１０を含むオイルリング１６の一部が示された断面図である。このオイルリング１６は、主リング１０と、コイルエキスパンダー１８とを有している。このオイルリング１６は、２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２０は、シリンダーの内周面を表す。主リング１０のそれぞれの外周面１４は、内周面２０と当接している。
【0035】
図５に示された主リング１０の外周面１４には、図２に示されたオイルリング用線２の先端部８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、冷間圧延（ＳＴＥＰ６、ＳＴＥＰ８）により、先端部８が容易に形成されうる。このオイルリング用線２から得られた主リング１０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、低コストで主リング１０が得られうる。
【0036】
図２に示されるように、先端部８の２つのコーナーは、丸められている。図２において矢印Ｗは、先端部８の幅である。幅Ｗは、丸められていないと仮定されたときの、２つのコーナーの間の距離である。幅Ｗは、０．１０ｍｍ以下が好ましい。幅Ｗが０．１０ｍｍ以下であるオイルリング用線２から、外周面１４の幅が小さい主リング１０が得られうる。この主リング１０は、大きい圧力で、シリンダーの内周面２０に当接する。この主リング１０を有するオイルリング１６は、よくオイルを掻き取る。高合金鋼からなる原線では、０．１０ｍｍ以下の幅Ｗを有するオイルリング用線２への加工は、困難である。本発明では、原線の材質（すなわち低合金鋼）が、幅Ｗが０．１０ｍｍ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、この主リング１０では、合金元素が、窒化処理を可能としている。従って、この主リング１０に、メッキは不要である。この主リング１０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、球状化焼鈍によって回復する。この球状化焼鈍を経て得られた異形線は、多量の球状炭化物を含んでいる。この異形線が焼入れ（ＳＴＥＰ９、ＳＴＥＰ１０）に供されると、球状炭化物の一部のＣ元素は、マトリックスに固溶する。しかし、多くのＣ元素は、球状炭化物として残存する。このオイルリング用線２は、多量の球状炭化物を含有している。この球状炭化物は、窒化処理の後の主リング１０にも残存する。この球状炭化物は、高硬度である。この球状炭化物は、主リング１０の高硬度に寄与する。球状炭化物を含む主リング１０は、耐摩耗性に優れる。
【0039】
焼入れの加熱（ＳＴＥＰ９）において異形線に与えられた熱エネルギーが過大であると、球状炭化物に含まれるＣ元素の多くが、マトリックスに固溶する。この固溶により、オイルリング用線２に含まれる球状炭化物が、減少する。換言すれば、オイルリング用線２における球状炭化物の面積率Ｐｓは、焼入れの加熱（ＳＴＥＰ９）において異形線に与えられた熱エネルギーと、負の相関を有する。従ってこの面積率Ｐｓは、焼入れ後の異形線の結晶粒の径と負の相関を有し、結晶粒界の面積と正の相関を有する。この面積率Ｐｓが過小であるオイルリング用線２では、結晶粒界の面積が小さいが故に、コイリングによって結晶粒界に応力が集中する。この結晶粒界ではＣ元素の拡散が助長され、新たな炭化物が析出する。この炭化物を含む主リング１０では、マトリックスにおけるＣ元素の含有率が小さい。この主リング１０の硬度は、十分ではない。この主リング１０は、耐摩耗性に劣る。
【0040】
主リング１０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６．０％超が好ましく、６．５％以上がより好ましく、７．０％以上が特に好ましい。
【0041】
炭化物の量が過剰でない異形線では、十分な量のＣ元素がマトリックスに固溶している。この異形線の焼入れ（ＳＴＥＰ９、ＳＴＥＰ１０）の後の硬度は、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（ＳＴＥＰ１２）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から得られた主リング１０は、高硬度である。従ってこの主リング１０は、耐摩耗性に優れている。
【0042】
主リング１０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１０．０％以下が好ましく、９．５％以下がより好ましく、９．０％以下が特に好ましい。
【0043】
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３０００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（球状炭化物を含む）が占める面積の比率である。
【0044】
過大ではない面積率Ｐｓが達成されるとの観点から、焼入れの加熱（ＳＴＥＰ９）における温度は９５０℃以上が好ましく、９８０℃以上が特に好ましい。過小ではない面積率Ｐｓが達成されるとの観点から、この温度は１０５０℃以下が好ましい。
【0045】
焼入れでは、異形線が高温に加熱（ＳＴＥＰ９）されたのち、急冷される（ＳＴＥＰ１０）。高温下での異形線の金属組織は、オーステナイトである。この金属組織は、オーステナイト結晶粒を有する。この異形線が、急冷される。急冷により、金属組織がマルテンサイトに変態する。この急冷により、オーステナイト結晶粒の粒界から、優先的に化合物が析出する。従って、急冷前のオーステナイト結晶（旧オーステナイト結晶）は、マルテンサイトの組織に影響を与える。旧オーステナイト結晶の形跡は、マルテンサイトにおいて観察されうる。
【0046】
オイルリング用線２における、旧オーステナイト結晶の粒度番号は、９．０以上が好ましい。換言すれば、旧オーステナイト結晶は、微細である。このオイルリング用線２から得られた主リング１０は、耐疲労性に優れている。この観点から、粒度番号は９．５以上がより好ましく、１０．０以上が特に好ましい。粒度番号は、「ＪＩＳ Ｇ ０５５１：２０２０」の規定に準拠して測定される。図２に示された断面の顕微鏡観察で得られた、倍率が１００倍である写真が、結晶粒度標準図と対比される。焼入れ時の加熱オーバーが抑制されることで、９．０以上の粒度番号が達成されうる。
【0047】
オイルリング用線２のビッカース硬さＨｖは、５１０以上が好ましい。このオイルリング用線２が熱処理又は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、耐摩耗性に優れた主リング１０が得られうる。この観点から、ビッカース硬さは５３０以上がより好ましく、５６０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。
【0048】
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、耐摩耗性に優れた主リング１０が低コストで得られうる。
【0049】
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１４の近傍に形成される。この皮膜は、シリンダーの内周面２０との擦動に起因する主リング１０の摩耗を、抑制しうる。主リング１０の表面のうち、残余の部分には、皮膜は形成されない。主リング１０は、皮膜を有さない箇所において、ピストンと接触する。前述の通り主リング１０は、歪取熱処理を経ている。さらに主リング１０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、主リング１０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ピストンと接触しても、主リング１０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、主リング１０の摩耗に起因するピストンの運動の異常は、生じにくい。この主リング１０は、オイルの消費量の抑制に寄与しうる。
【0050】
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。
【0051】
［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。
【0052】
［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。
【0053】
［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。
【0054】
［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１２は、主リング１０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、主リング１０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１２は、主リング１０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、主リング１０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。
【0055】
［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、主リング１０の低高度を招来する。この残留オーステナイトはさらに、時効によって主リング１０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、主リング１０の低高度を招来する。この残留オーステナイトはさらに、時効によって主リング１０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。
【0056】
［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１２は、主リング１０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１２は、主リング１０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。
【0057】
［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。
【0058】
［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。
【0059】
［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】
【0060】
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。
【0061】
［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、９８０℃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の面積率Ｐｓは、６．４％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、５８９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、９８０℃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の面積率Ｐｓは、６．４％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、５８９であった。
【0062】
［実施例２及び３並びに比較例１及び２］
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３並びに比較例１及び２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３並びに比較例１及び２のオイルリング用線を得た。
【0063】
［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、主リング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、主リング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。
【0064】
【表1】
【0065】
主リング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】
【0066】
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】
【0067】
２・・・オイルリング用線
４・・・ボディ
６・・・レール
８・・・先端部
１０・・・主リング
１２・・・硬質層
１４・・・外周面
１６・・・オイルリング
１８・・・コイルエキスパンダー
２０・・・シリンダーの内周面
４・・・ボディ
６・・・レール
８・・・先端部
１０・・・主リング
１２・・・硬質層
１４・・・外周面
１６・・・オイルリング
１８・・・コイルエキスパンダー
２０・・・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】
