压力环的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明设及压力环。
【背景技术】
[0002] 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，燃烧室溫度升高，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。运种情况下，无法维持高的热 效率。因此，也进行了降低燃烧室壁的溫度的方向的研究。为了降低燃烧室壁的溫度，降低 向燃烧室内露出的活塞盖面的溫度是有效的。为了降低活塞盖面的溫度，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Ξ 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。
[0003] 而且，构成活塞的材料下，称为"活塞材料"）为侣(A1)的情况下，伴随着燃烧室 的溫度的上升而侣软化。运种情况下，在活塞的环槽内，由于压力环进行的高溫下的敲打和 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侣向压力环的固着。
[0004] 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 吐，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。
[0005] 【在先技术文献】
[0006] 【专利文献】
[0007] 【专利文献1】日本特开2009-235561号公报 [000引【专利文献2】日本特开2011-247310号公报
【发明内容】
[0009] 【发明要解决的课题】
[0010] 出于作为活塞材料的侣的向压力环的固着防止及防诱的目的，在对于具有W往的 组成的活塞环的侧面实施使用了憐酸盐的化学转化处理(例如，使用了憐酸儘的化学转化 处理）的情况下，活塞环难W溶解于酸性的处理液。因此，为了使憐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）。运种情况下，通过化学转化处理形成的憐酸盐膜 及主体部(母材）的表面粗糖度变大。运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，容易发生侣向活塞环的固着。
[0011] 本发明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。
[0012] 【用于解决课题的方案】
[0013] 本发明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(：、0.15~0.35质量％的51、0.65~0.95质量％的胞、0.80~1.10质量％的化、0.25 质量％ W下的V、小于0.010质量％的？、包含Fe及不可避免的杂质的剩余部分构成。本发明 的一方案的压力环可W具备第一膜，该第一膜包含憐酸盐，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。
[0014] 本发明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(：、0.15~0.35质量％的51、0.65~0.95质量％的胞、0.80~1.10质量％的化、 0.25质量％ W下的V、小于0.010质量％的？、0.02~0.25质量％的加、包含Fe及不可避免的 杂质的剩余部分构成的钢材。本发明的一方案的压力环可W具备第一膜，该第一膜包含憐 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。
[0015] 在本发明的上述方案的压力环中，钢材中的V的含量也可W小于0.15质量％。
[0016] 在本发明的上述方案的压力环中，也可W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0.1~1.5μπι，金属组织的 截面上的球状渗碳体的面积的占有率为1~6%。
[0017] 本发明的上述方案的压力环的导热率为35W/m · KW上，W300°C加热了3小时之后 的压力环的切向张力的减退率也可W为4% W下。
[0018] 在本发明的上述方案的压力环中，第一膜的表面粗糖度Rz也可W是4.下。
[0019] 可W具备在主体部的外周面设置的第二膜，第二膜可W包含选自由氮化铁膜、氮 化铭膜、碳氮化铁膜、碳氮化铭膜、铭膜、铁膜及类金刚石碳膜构成的组中的至少一个膜。
[0020] 【发明效果】
[0021] 根据本发明的压力环，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】
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 图4是示意性地表示侣固着试验的图。
[0026] 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。
[0027] 图6是本实施方式的压力环的俯视图。
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 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】
[0031] W下，说明用于实施本发明的压力环的方式。但是，本发明没有限定为W下的实施 方式。
[0032] (第一实施方式）
[0033] 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W是暴露在发动机的热负荷高的环境下的环。
[0034] 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W是正圆状，也可W是楠圆状。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。
[0035] 主体部12由WFe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(：(碳）、0.15~0.35质量％的51 (娃）、0.65 ~0.95质量％的胞(儘）、0.80~1.10质量％的化(铭）、0.25质量下的八饥）、小于0.010 质量％的？(憐）、包含化(铁)及不可避免的杂质的剩余部分构成。
[0036] 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。
[0037] 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W覆盖主体部12的 侧面12a的一部分或全部。第一膜14抑制活塞材料(例如侣）向压力环的固着。而且，第一膜 14抑制压力环的诱的产生。第一膜14包含憐酸盐。憐酸盐可W是例如选自由憐酸儘、憐酸锋 及憐酸铁构成的组中的至少一种。第一膜14也可W仅由憐酸盐构成。第一膜14的厚度为例 如1.0~5.0皿。
[0038] 第一膜14例如可W通过对主体部12的侧面12a实施化学转化处理来形成。化学转 化处理是指在调整了的酸性的化学转化处理液中浸溃被处理材料，通过材料表面的化学反 应，使具有固着性的不溶性的生成物在材料表面析出的处理。例如，是指通过化学性的方 法，利用憐酸盐将主体部12的侧面12a或12b的表面包覆的处理(憐酸盐处理）。憐酸盐可W 是例如憐酸儘、憐酸锋、憐酸铁或憐酸锋巧。在化学转化处理中，例如，当将主体部12浸溃于 包含憐酸盐的酸性的处理液时，由于阳极反应(溶解反应)及阴极反应(还原反应)而主体部 12的表面的pH上升，不溶性的化合