活塞环用线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及内燃机、压缩机等的活塞用的线。详细而言，本发明涉及钢制的线。
【背景技术】
[0002] 以往，在汽车发动机等内燃机中使用铸铁制的活塞环。近年来，钢制的活塞环正在 普及。钢制的活塞环的强度优异。钢制的活塞环能够容易地制造。
[0003] 在钢制的活塞环的制造中使用线。在该线的制造中，首先得到具有规定组成的钢 锭。对该钢锭施行热轧、退火、冷拉丝、冷轧等而得到素线。对该素线施行淬火和回火而得 到活塞环用的线。
[0004] 对该线施行弯曲加工。该弯曲加工被称为卷绕。在卷绕后将线切断。切断后的线 大体上呈环状。通过卷绕以及切断，线的一端与另一端相对。该部分被称为合口。线的一 端与另一端间隔。换言之，在合口存在间隙。对该线施行消除应力退火。进而，对该线施行 氮化处理。经由这些工序，可得到活塞环。
[0005] 对于合口的宽度不合适的环，将该环安装于气缸时的张力不合适。在环的张力不 合适的活塞中，漏气量大。在具备该活塞的内燃机中，燃烧效率低。
[0006] 环通过上述消除应力退火和氮化处理而缩径或扩径。合口的宽度因该缩径或扩径 而发生变化。具体而言，通过将环缩径，合口的宽度缩小，通过将环扩经，合口的宽度扩大。 以变化后的宽度成为适当值的方式决定变化前的宽度。换言之，考虑变化率而决定变化前 的宽度。在变化率大的线中，该变化率容易偏差。因此，变化后的合口的宽度也容易偏差。 变化率大的线有可能得到合口的宽度不合适的活塞环。
[0007] 在日本特开2005-344134公报中公开有难以产生环的缩径的线。该线能够得到合 口的宽度适当的活塞环。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开2005-344134公报
[0011] 日本特开2005-344134公报中公开的线含有大量的Ni和Cr。该线很昂贵。
[0012] 在卷绕时，线有时会产生裂纹。在卷绕时，线有时也会折断。期望卷绕时的加工性 优异的线。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于提供一种活塞环用线，其活塞环的合口的宽度不易偏差，卷绕 时的加工性优异，且能够以低成本得到。
[0014] 本发明的发明人等发现，通过将线的制造工序中的回火温度设定为较高，可抑制 在活塞环的制造工序中的热处理中的合口的宽度的变化。另一方面，在高的温度下回火的 线的硬度较低。由该线得到的活塞环的强度差。本发明的发明人等发现，通过调整线的组 成和组织，尽管在高的温度下回火，也可得到具有适当的硬度的线。
[0015] 本发明所涉及的活塞环用线由含有0. 50~0. 80质量％的C、l. 00质量％以下的 Si、l. 00质量％以下的Mn、ll. 0~14. 0质量％的〇、0. 20~2. 0质量％的]?〇、以及不可避 免的杂质的钢构成。该线的横截面的组织中的等效圆直径为0. 2~5 ym的碳化物粒子的 面积率为10%以下。该线的维氏硬度为350~450。
[0016] 优选的是，钢中的Mo的量为0. 80~1. 20质量％。优选的是，钢进一步含有0. 03~ 0. 15质量％的乂。
[0017] 优选的是，在横截面的组织中的等效圆直径为0.2~5 ym的碳化物粒子的密度为 250 个 /1000 ym2以下。
[0018] 该线能够经由淬火和回火而得到。优选的是，该回火的温度为645°C以上。
[0019] 本发明所涉及的活塞环用线的由弯曲加工后的热处理所致的合口的宽度的变化 小。因此，该合口的宽度的偏差小。由于该线的维氏硬度适当，因此该线的卷绕时的加工性 优异。进而，该线的钢中的Cr的量少，因此能够以低成本得到该线。
【附图说明】
[0020] 图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的活塞环用线的一部分的立体图。
[0021] 图2是表示图1的线的弯曲加工后的状态的立体图。
[0022] 图3是表示图2的线的俯视图。
[0023] 图4是表示本发明的实施例1所涉及的线的截面图。
【具体实施方式】
[0024] 以下，适当地参照附图并基于优选的实施方式对本发明详细地进行说明。
[0025] 图1所示的活塞环用线1由钢构成。在该线1的制造中，首先通过熔炼得到钢锭。 对该钢锭施行热轧、退火、冷拉丝以及冷轧而得到素线。对该素线施行淬火和回火。
[0026] 对该线1施行卷绕。进一步将该线1切断。如图2和图3所示，切断后的线1大 体上呈环状。通过卷绕和切断，线1的一端2与另一端3相对。一端2与另一端3之间被 称为合口 4。一端2与另一端3间隔。图3中由箭头W表示合口 4的宽度。
[0027] 切断后，对线1施行热处理。有代表性的是对线1施行消除应力退火以及氮化处 理。经由这些热处理而得到活塞环。通过热处理，合口 4的宽度W发生变化。通过下述公 式算出变化率P1 (绝对值）。
[0028] [公式 1]
[0029] P1 = | (ffl-W2)/ffl * 100
[0030] 在上述公式中，W1表示热处理前的合口 4的宽度，W2表示热处理后的合口 4的宽 度。以达到适当的宽度W2的方式对宽度W1进行设定。
[0031] 变化率P1越小，宽度W2的偏差越小。如上所述，线1是通过对素线施行淬火和回 火而得到的。根据本发明的发明人等获得的见解，该回火的温度越高，后续的热处理中的变 化率P1越小。即使回火的温度较高，通过适当地设定线1的组成和组织，该线1也会具有 充分的硬度。
[0032] 从能够得到变化率P1小的线1的观点出发，回火温度优选为645°C以上，更优选为 650°C以上，特别优选为660°C以上。从活塞环的强度的观点出发，回火温度优选为700°C以 下。
[0033] 该线1的钢的组成如下。
[0034] C :0? 50 ~0? 80 质量％
[0035] Si :1. 00 质量％ 以下
[0036] Mn: 1.00 质量％ 以下
[0037] Cr :11. 0 ~14. 0 质量％
[0038] Mo :0? 20 ~2. 0 质量％
[0039] 剩余部分：Fe以及不可避免的杂质
[0040] C是浸入型的固溶元素。含有适量的C的钢具有高硬度。C有助于钢的强度。进 而，C使组织中生成碳化物。该碳化物有助于钢的耐磨性。从这些观点考虑，C的量优选为 0. 50质量％以上，特别优选为0. 60质量％以上。从控制共晶碳化物的结晶析出的观点以及 线1的冷加工性的观点出发，该量优选为0.80质量％以下，特别优选为0.70质量％以下。
[0041] Si在精炼时作为脱氧剂发挥功能。含有适量的Si的钢具有高硬度。Si有助于钢 的强度。从这些观点考虑，Si的量优选为0.05质量％以上，特别优选为0. 10质量％以上。 从线1的冷加工性的观点出发，该量优选为1.00质量％以下，特别优选为0.50质量％以 下。
[0042] Mn在钢锭的熔炼时作为脱氧剂发挥功能。进而，Mn抑制作为杂质的S的不良影 响。从这些观点考虑，Mn的量优选为0.20质量％以上，特别优选为0.40质量％以上。从 线1的热加工性的观点以及活塞环的耐腐蚀性的观点出发，该量优选为1. 00质量％以下， 特别优选为〇. 80质量％以下。
[0043] 含有Cr的活塞环的耐腐蚀性优异。由固溶有Cr的钢构成的活塞环的耐热变形性 优异。热变形是在高温下使用活塞环时，活塞环的张力由于蠕变而下降的现象。张力的下 降阻碍活塞环的密封性能。Cr与C结合而形成碳化物。Cr进一步形成氮化物而提高活塞 环的耐磨性。从这些观点考虑，Cr的量优选为11. 0质量％以上，特别优选为12. 0质量％ 以上。从线1的冷加工性的观点以及活塞环的成本的观点出发，该量优选为14. 0质量％以 下，特别优选为13.0质量％以下。
[0044] 如上所述，线1是经由淬火和回火而得到。含有Mo的线1在回火后具有充分的硬 度。由该线1得到的活塞环的强度优异。Mo与C结合而形成碳化物。该碳化物有助于活塞 环的耐磨性。从这些观点考虑，Mo的量优选为0. 20质量％以上，特别优选为0. 80质量％ 以上。从线1的冷加工性的观点出发，该量优选为2. 0质量％以下，特别优选为1. 2质量％ 以下。
[0045] 典型的杂质为P。P在晶界偏析。P阻碍钢的热加工性。P进一步使活塞环的疲劳 强度下降。从这些观点考虑，P的量越少越为优选。具体而言，该量优选为0.05质量％以 下，特别优选为0.03质量％以下。
[0046] 其它典型的杂质为S。S与Mn等结合而形成夹杂物。该夹杂物使活塞环的疲劳强 度下降。该夹杂物进一步阻碍活塞环的耐腐蚀性。从这些观点考虑，S的量越少越为优选。 具体而言，该量优选为0. 03质量％以下，特别优选为0.