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CN116897212A - 油环用线 - Google Patents

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CN116897212A
CN116897212A CN202180094895.8A CN202180094895A CN116897212A CN 116897212 A CN116897212 A CN 116897212A CN 202180094895 A CN202180094895 A CN 202180094895A CN 116897212 A CN116897212 A CN 116897212A
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oil ring
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CN202180094895.8A
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大谷圭
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Original Assignee
Tokusen Kogyo Co Ltd
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Abstract

油环用线(2)的材质为合金钢。该合金钢含有C：0.50质量％～0.65质量％、Si：1.60质量％～2.30质量％、Mn：0.60质量％～1.10质量％、Cr：0.75质量％～1.15质量％、Ni：0.18质量％～0.45质量％、V：0.05质量％～0.15质量％、Cu：0.15质量％以下和不可避免的杂质。该油环用线(2)中的碳化物的面积率超过6.0％且为10.0％以下。

Description

油环用线
技术领域
本发明涉及一种用于安装在内燃机的活塞上的油环的线。详细而言，本发明涉及适合两片型组合油环的线。
背景技术
内燃机具有缸体、活塞、压力环和油环。压力环和油环安装在活塞上。压力环和油环统称为活塞环。在日本特开2008-50649公报中公开了一个活塞环的例子。
通过活塞的移动，油环也在缸体中移动。油环通过该移动来刮取附着在内周面上的油。该油返回到接油器。
油环大致分为两片型组合油环和三片型组合油环。两片型组合油环具有主环(称为“本体”)和线圈扩展器。主环具有一对轨道。各轨道的外周面与缸体的内周面摩擦。
材质为不锈钢的主环正在普及。对该主环实施氮化处理。该主环的表面是硬质的。氮化处理有助于主环的耐磨损性。
材质为碳钢或低合金钢的主环正在普及。碳钢和低合金钢的加工性优异。因此，可容易地得到该主环。该主环具有硬质被膜。该硬质被膜可通过镀覆(或涂布)而形成。硬质被膜有助于主环的耐磨损性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-50649公报。
发明内容
作为材质为不锈钢的主环，其材料的成本高。由于不锈钢的加工性差，所以无法容易地得到复杂形状的主环。
作为材质为普通的碳钢或低合金钢的主环，不适合氮化处理。所以，对该主环实施如上所述的镀覆或涂布。镀覆需要废液处理等费用。涂布需要加热工序，该加热会导致主环的软化。
本发明的目的是提供一种可得到低成本且耐磨损性优异的油环的线。
本发明涉及的油环用线的材质为合金钢。该合金钢含有C：0.50质量％～0.65质量％、Si：1.60质量％～2.30质量％、Mn：0.60质量％～1.10质量％、Cr：0.75质量％～1.15质量％、Ni：0.18质量％～0.45质量％、V：0.05质量％～0.15质量％、Cu：0.15质量％以下和不可避免的杂质。该油环用线的碳化物的面积率超过6.0％且为10.0％以下。
该油环用线的维氏硬度优选为510～650。
油环用线可具有主体和一对轨道。各轨道从主体突出。该轨道具有前端部。前端部的宽度优选为0.10mm以下。
该油环用线的原奥氏体晶体的粒度序号优选为9.0以上。
根据其他观点，本发明涉及的油环用线的制造方法包括以下工序：
(1)对材质为含有C：0.50质量％～0.65质量％、Si：1.60质量％～2.30质量％、Mn：0.60质量％～1.10质量％、Cr：0.75质量％～1.15质量％、Ni：0.18质量％～0.45质量％、V：0.05质量％～0.15质量％、Cu：0.15质量％以下和不可避免的杂质的合金钢原线实施冷拉丝和球化退火，得到细线工序；
(2)对该细线实施冷轧和球化退火，得到异形线的工序；以及
(3)对该异形线实施淬火和回火的工序。
通过该制造方法，可得到碳化物的面积率超过6.0％且为10.0％以下的油环用线。
作为本发明的油环用线的材质的合金钢价格低廉。该合金钢的加工性优异。此外，由于该油环用线适合氮化处理，因此无需对由该线得到的主环等进行镀覆。可以由该线以低成本得到油环。
该油环用线含有碳化物。该碳化物有助于主环等的硬度。含有该碳化物的主环等在软化阻力方面优异。由该线经过热处理得到的主环等是高硬度的。该油环的耐磨损性优异。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的油环用线的一部分的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的放大截面图。
图3是表示图1的油环用线的制造方法的一个例子的流程图。
图4是表示由图1的油环用线得到的主环的立体图。
图5是沿着图4的V-V线的放大截面图。
图6是表示图4的主环的氮化层的维氏硬度的图表。
图7是表示包含图4的主环的油环的一部分的截面图。
图8是表示本发明的实施例1的油环用线的金属组织的显微镜照片
具体实施方式
以下，适当参考附图，基于优选的实施方式详细说明本发明。
图1和2示出了油环用线2。该油环用线2的截面形状不是圆。换言之，该油环用线2为异形。如图2所示，该油环用线2具有主体4和一对轨道6。各轨道6具有前端部8。
该油环用线2的材质为合金钢。该合金钢含有C：0.50质量％～0.65质量％、Si：1.60质量％～2.30质量％、Mn：0.60质量％～1.10质量％、Cr：0.75质量％～1.15质量％、Ni：0.18质量％～0.45质量％、V：0.05质量％～0.15质量％和Cu：0.15质量％以下。优选剩余部分为Fe和不可避免的杂质。该合金钢所含的合金元素的量比较少。该油环用线2的材质为低合金钢。该低合金钢价格低廉。
图3是表示图1的油环用线的制造方法的一个例子的流程图。在该制造方法中，首先，准备原线(Basic Wire)(STEP1)。该原线经过炼钢、精炼、铸造、热轧、退火等工序而得到。该原线的截面形状为圆。该圆的直径例如为6.4mm。
对该线实施冷拉丝(STEP2)。通过该冷拉丝，原线直径逐渐变细且逐渐变长。冷拉丝(STEP2)后的线的截面形状为圆。该线的直径例如为4.5mm。
对该线实施韧化处理(STEP3)。韧化处理是将加热到奥氏体区域的线冷却而得到微细珠光体组织的热处理。通过韧化处理，会使由于冷拉丝(STEP2)而受损的线的延展性恢复。冷拉丝(STEP2)和韧化处理(STEP3)也可以省略。也可以对线实施球化退火代替韧化处理(STEP3)。
对该线进一步实施冷拉丝(STEP4)。通过该冷拉丝，线的直径逐渐变细且逐渐变长。冷拉丝(STEP4)后的线的截面形状为圆。该线的直径例如为3.0mm。根据需要，也可以反复进行韧化处理(STEP3)和冷拉丝(STEP4)。
对该线实施球化退火(STEP5)，得到细线。通过球化退火，在该细线中生成球状碳化物。通过球化退火，由于冷拉丝(STEP4)而受损的细线的延展性恢复。从获得足够量的球状碳化物的观点出发，球化退火(STEP5)中的保持温度优选为700℃以上，更优选为730℃以上，特别优选为750C以上。从同样的观点出发，球化退火(STEP5)中的保持时间优选为4.0小时以上，更优选为4.3小时以上，特别优选为4.5小时以上。
对该细线实施冷轧(STEP6)。通过该冷轧得到异形线。异形线的截面形状不是圆。例如，在该异形线中，厚度为2.2mm，宽度为2.2mm。
对该异形线实施球化退火(STEP7)。通过该球化退火(STEP7)，之前的球化退火(STEP5)中生成的球状碳化物生长。进而，通过该球化退火(STEP7)，生成新的球状碳化物。通过球化退火(STEP7)，由于冷轧(STEP6)而受损的异形线的延展性恢复。从球状碳化物充分生长的观点或者得到足够量的球状碳化物的观点出发，球化退火(STEP7)中的保持温度优选为700℃以上，更优选为730℃以上，特别优选为750℃以上。从同样的观点出发，球化退火(STEP7)中的保持时间优选为4.0小时以上，更优选为4.3小时以上，特别优选为4.5小时以上。
对该线进一步实施冷轧(STEP8)。通过该冷轧，异形线的截面发生变化。例如，冷轧(STEP8)后的异形线中，厚度为2.0mm，宽度为2.0mm。根据需要，也可以反复进行球化退火(STEP7)和冷轧(STEP8)。
对该异形线实施淬火。在淬火中首先加热异形线(STEP9)。在该加热中，异形线的温度达到奥氏体区域。接着，将该异形线骤冷(STEP10)。优选将异形线在油中冷却。淬火后的异形线具有马氏体组织。
对该异形线实施回火。在回火中首先加热异形线(STEP11)。接着，冷却该异形线(STEP12)。通过回火，可以得到图1所示的油环用线2。
对该油环用线2实施卷绕，得到线圈。对该线圈实施消除应力热处理。进一步对该线圈实施氮化处理。在氮化处理中，使线圈保持在高温(例如500℃)的环境下。通过该氮化处理，可以得到图4和5所示的主环10。如图5所示，该主环10在其表面附近具有由氮化处理得到的硬质层12。该硬质层12存在于主环10的整个表面。该硬质层12含有氮化物。也可以采用物理蒸镀、离子镀等方法代替氮化处理来形成硬质层12。如图5所示，该主环10具有一对外周面14。
图6示出了氮化后的主环10的维氏硬度(负载：50gf)与距表面的深度的关系。主环10所需的维氏硬度为700以上。由图6的图可知在由本发明的油环用线2得到的主环10中，从深度为0的位置到深度为70μm的位置实现了700以上的维氏硬度。本发明的油环用线2比低合金钢(硬钢线等)更适合氮化处理。
图7是表示包含图4的主环10的油环16的一部分的截面图。该油环16具有主环10和线圈扩展器18。该油环16被称为两片型组合油环。在图7中，符号20表示缸体的内周面。主环10的各外周面14与内周面20抵接。
图5所示的主环10的外周面14反映出了图2所示的油环用线2的前端部8的形状。如上所述，油环用线2的材质为低合金钢。该低合金钢的加工性优异。因此，通过冷轧(STEP6、STEP8)，可以容易地形成前端部8。由该油环用线2得到的主环10不需要大幅度的精加工。可以由该油环用线2以低成本得到主环10。
如图2所示，前端部8的2个角被倒圆。在图2中，箭头W为前端部8的宽度。宽度W是假设未被倒圆时的2个角间的距离。宽度W优选为0.10mm以下。由宽度W为0.10mm以下的油环用线2可得到外周面14的宽度小的主环10。该主环10以大的压力与缸体的内周面20抵接。具有该主环10的油环16经常刮油。由高合金钢构成的原线很难加工成具有宽度W为0.10mm以下的油环用线2。在本发明中，原线的材质(即低合金钢)能够加工成宽度W为0.10mm以下的油环用线2。
如之后详细说明的那样，在该主环10中，合金元素能够进行氮化处理。所以，不需要对该主环10进行镀覆。能够以低成本得到该主环10。
如上所述，在该油环用线2的制造中，由于冷拉丝而受损的线的延展性通过球化退火而恢复。经过该球化退火得到的异形线含有大量的球状碳化物。如果对该异形线进行淬火(STEP9、STEP10)，则球状碳化物的一部分C元素固溶于基体。但是，许多C元素作为球状碳化物而残留。该油环用线2含有大量的球状碳化物。该球状碳化物也残留在氮化处理后的主环10中。该球状碳化物是高硬度的。该球状碳化物有助于主环10的高硬度。含有球状碳化物的主环10的耐磨损性优异。
在淬火的加热(STEP9)中，如果赋予异形线的热能过大，则球状碳化物所含的C元素大多固溶于基体。通过该固溶，油环用线2所含的球状碳化物减少。换言之，油环用线2中的球状碳化物的面积率Ps与淬火的加热(STEP9)中赋予异形线的热能呈负相关。所以，该面积率Ps与淬火后的异形线的晶粒的直径呈负相关，与晶界的面积呈正相关。在该面积率Ps过小的油环用线2中，由于晶界的面积小，所以卷绕使应力集中于晶界。在该晶界促进了C元素的扩散，析出新的碳化物。在含有该碳化物的主环10中，基体中的C元素的含有率小。该主环10的硬度不足。该主环10的耐磨损性差。
从主环10的耐磨损性的观点出发，油环用线2中的碳化物的面积率Ps优选超过6.0％，更优选为6.5％以上，特别优选为7.0％以上。
在碳化物的量不过量的异形线中，足够量的C元素固溶于基体。该异形线的淬火(STEP9、STEP10)后的硬度大。在对硬度大的异形线的回火中，可采用高温下的加热(STEP12)。即使对经过含有高温加热的回火而得到的油环用线2所形成的线圈实施消除应力热处理，硬度也不会大幅下降。换言之，该油环用线2的软化阻力优异。由该油环用线2得到的主环10是高硬度的。所以该主环10的耐磨损性优异。
从主环10的耐磨损性的观点出发，油环用线2中的碳化物的面积率Ps优选为10.0％以下，更优选为9.5％以下，特别优选为9.0％以下。
碳化物的面积率Ps的测定可以使用图像分析软件“Image J”。在测定中用扫描电子显微镜拍摄油环用线2的截面，得到倍率为3000倍的SEM照片。该照片的图像文件通过上述图像分析软件进行二值化，对碳化物粒子的区域与其他区域进行颜色编码。算出各碳化物粒子的面积。假设是具有与该面积相同面积的圆，将该圆的直径视为该粒子的直径。将直径为0.05μm以上的碳化物的直径和个数制成直方图。将直径小于0.05μm的碳化物不计入计数。基于该直方图，算出直径为0.05μm以上的碳化物的合计面积。该合计面积与照片整体面积的比率为面积率Ps。换言之，面积率Ps为粒状碳化物(包括球状碳化物)所占的面积的比率。
从实现不过大的面积率Ps的观点出发，淬火的加热(STEP9)中的温度优选为950℃以上，特别优选为980℃以上。从实现不过小的面积率Ps的观点出发，该温度优选为1050℃以下。
在淬火中，将异形线加热到高温(STEP9)后骤冷(STEP10)。在高温下的异形线的金属组织为奥氏体。该金属组织具有奥氏体晶粒。使该异形线骤冷。通过骤冷使金属组织相变为马氏体。由于该骤冷，从奥氏体晶界优先析出化合物。因此，骤冷前的奥氏体晶体(原奥氏体晶体)对马氏体的组织产生影响。可以在马氏体中观察到原奥氏体晶体的形迹。
油环用线2中的原奥氏体晶体的粒度序号优选为9.0以上。换言之，原奥氏体晶体是微细的。由该油环用线2得到的主环10的耐疲劳性优异。从该观点出发，粒度序号优选为9.5以上，特别优选为10.0以上。粒度序号是依据“JIS G 0551：2020”的规定进行测定的。将图2所示的截面在显微镜观察下得到的倍率为100倍的照片与晶粒度标准图对比。通过抑制淬火时的过度加热，从而可实现9.0以上的粒度序号。
油环用线2的维氏硬度Hv优选为510以上。即便对该油环用线2进行热处理或氮化处理，也可维持充分的硬度。由该油环用线2可得到耐磨损性优异的主环10。从该观点出发，维氏硬度更优选为530以上，特别优选为560以上。从容易卷绕的观点出发，油环用线2的维氏硬度优选为650以下。维氏硬度是依据“JIS Z 2244”的规定而测定的。施加10kgf的负载，测定维氏硬度。
可进行氮化处理的以往的高合金钢中高的维氏硬度导致卷绕时的破损。本发明的油环用线2的低合金钢虽然能够进行氮化处理，但加工性优异。在该油环用线2中可以兼顾高的维氏硬度和加工性。可以由该油环用线2以低成本得到耐磨损性优异的主环10。
如上所述，还可以采用物理蒸镀(PVD)代替氮化处理。通过物理蒸镀，形成硬质的被膜。该被膜形成在外周面14的附近。该被膜可抑制由于与缸体的内周面20的摩擦而引起的主环10的磨损。在主环10的表面的剩余部分不形成被膜。主环10在没有被膜的位置与活塞接触。如上所述，主环10经过消除应力热处理。进而，主环10经过物理蒸镀。由于本发明的油环用线2的软化阻力优异，即使经过这些热过程，主环10也具有充分的硬度。因此，即使在没有被膜的位置与活塞接触，主环10的磨损也得到了抑制。内燃机经过长时间的使用，也不易发生由于主环10的磨损而引起的活塞的运动异常。该主环10有助于抑制油的消耗量。
以下，详细说明本发明的油环用线2的低合金钢所含的元素的作用。
[碳(C)]
C固溶于基体。适量的C有助于油环用线2的硬度和耐疲劳性。此外，C形成碳化物。该碳化物有助于油环用线2的耐磨损性。从这些观点出发，C的含有率优选为0.50质量％以上，更优选为0.53质量％以上，特别优选为0.55质量％以上。过量的C会损害合金钢的冷加工性。从冷加工性的观点出发，C的含有率优选为0.65质量％以下。
[硅(Si)]
Si有助于油环用线2的高温强度和软化阻力。从这些观点出发，Si的含有率优选为1.60质量％以上，更优选为1.80质量％以上，特别优选为2.00质量％以上。过量的Si会损害合金钢的冷加工性、韧性和淬透性。从这些观点出发，Si的含有率优选为2.30质量％以下。
[锰(Mn)]
Mn在低合金钢的熔炼时起脱氧剂的作用。此外，Mn抑制杂质S的不良影响。从这些观点出发，Mn的含有率优选为0.60质量％以上，更优选为0.80质量％以上，特别优选为0.90质量％以上。从合金钢的冷加工性的观点出发，Mn的含有率优选为1.10质量％以下。
[铬(Cr)]
Cr在氮化处理中与氮键合。Cr可实现油环用线2的氮化处理。在氮化处理中得到的硬质层12有助于主环10的耐磨损性。Cr进而与C键合生成碳化物。该碳化物有助于主环10的耐磨损性。从这些观点出发，Cr的含有率优选为0.75质量％以上，更优选为0.85质量％以上，特别优选为0.90质量％以上。过量的Cr会阻碍合金钢的冷加工性。过量的Cr进一步导致卷绕时油环用线2的破损。从冷加工性和抑制破损的观点出发，Cr的含有率优选为1.15质量％以下。
[镍(Ni)]
Ni固溶于基体，有助于油环用线2的韧性。从这个观点出发，Ni的含有率优选为0.18质量％以上，更优选为0.25质量％以上，特别优选为0.30质量％以上。过量的Ni使淬火后的油环用线2中生成残余奥氏体。该残余奥氏体导致主环10的低硬度。该残余奥氏体进一步通过时效改变主环10的尺寸。从抑制残余奥氏体的观点出发，Ni的含有率优选为0.45质量％以下。
[钒(V)]
V在氮化处理中与氮键合。V可实现油环用线2的氮化处理。在氮化处理中得到的硬质层12有助于主环10的耐磨损性。V进一步有助于金属组织的微细化。从这些观点出发，V的含有率优选为0.05质量％以上，更优选为0.08质量％以上，特别优选为0.10质量％以上。从合金钢冷加工性和热加工性的观点出发，V的含有率优选为0.15质量％以下。
[铜(Cu)]
Cu有助于冷加工时的韧性。从这个观点出发，Cu的含有率优选为0.05质量％以上，更优选为0.08质量％以上，特别优选为0.10质量％以上。从合金钢的热加工性的观点出发，Cu的含有率优选为0.15质量％以下。Cu不是必需的元素。所以，Cu的含有率实质上也可以为0。
[铁(Fe)]
Fe是低合金钢的主要成分。Fe是基体的基础金属。该低合金钢的强韧性优异。Fe的含有率优选为85质量％以上，更优选为90质量％以上，特别优选为93质量％以上。
[不可避免的杂质]
低合金钢可含有杂质。典型的杂质为P。P在晶界偏析。P损害合金钢的韧性。从韧性的观点出发，P的含有率优选为0.02质量％以下。其他的典型的杂质为S。S与其他的元素键合形成夹杂物。S损害合金钢的韧性。从韧性的观点出发，S的含有率优选为0.02质量％以下。
实施例
以下，通过实施例来明确本发明的效果，但不应基于该实施例的记载对本发明进行限定性解释。
[实施例1]
采用图3所示的方法得到实施例1的油环用线。淬火时的加热温度为980℃。适当调整回火温度，以得到优选的硬度。该油环用线的材质为低合金钢。该低合金钢含有0.59质量％的C、2.05质量％的Si、0.76质量％的Mn、1.00质量％的Cr、0.22质量％的Ni、0.09质量％的V和0.01质量％的Cu。剩余部分为Fe和不可避免的杂质。该油环用线的金属组织如图8所示。该油环用线的面积率Ps为6.4％。该油环用线的维氏硬度(负载：10kgf)为589。
[实施例2和3以及比较例1和2]
淬火温度如下表1所示，得到实施例2和3以及比较例1和2的油环用线。
[热处理]
由油环用线形成线圈，将该线圈在450℃的温度下保持30分钟后缓慢冷却。该热处理条件相当于主环的制造中通常进行的消除应力热处理的条件。测定该热处理后的线圈的维氏硬度(负载：10kgf)。其结果如下表1所示。
[表1]
表1评价结果
主环所需的维氏硬度为450以上。如表1所示，在各实施例的油环用线中，热处理后的维氏硬度超过450。根据该评价结果可知本发明的优势明显。
产业上的可利用性
本发明的油环用线可用作各种内燃机的活塞环的材料。
附图标记说明
2···油环用线
4···主体
6···轨道
8···前端部
10···主环
12···硬质层
14···外周面
16···油环
18···线圈扩展器
20···缸体的内周面

Claims (5)

1.一种油环用线，其材质为合金钢，所述合金钢含有C：0.50质量％～0.65质量％、Si：1.60质量％～2.30质量％、Mn：0.60质量％～1.10质量％、Cr：0.75质量％～1.15质量％、Ni：0.18质量％～0.45质量％、V：0.05质量％～0.15质量％、Cu：0.15质量％以下和不可避免的杂质；碳化物的面积率超过6.0％且为10.0％以下。
2.根据权利要求1所述的油环用线，其中，维氏硬度为510～650。
3.根据权利要求1或2所述的油环用线，其中，具有主体和一对轨道，各轨道从所述主体突出且具有前端部，所述前端部的宽度为0.10mm以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的油环用线，其中，原奥氏体晶体的粒度序号为9.0以上。
5.一种油环用线的制造方法，所述油环用线的碳化物的面积率超过6.0％且为10.0％以下，
所述油环用线的制造方法具有以下工序：
(1)对原线实施冷拉丝和球化退火，得到细线工序，原线的材质为含有C：0.50质量％～0.65质量％、Si：1.60质量％～2.30质量％、Mn：0.60质量％～1.10质量％、Cr：0.75质量％～1.15质量％、Ni：0.18质量％～0.45质量％、V：0.05质量％～0.15质量％、Cu：0.15质量％以下和不可避免的杂质的合金钢；
(2)对所述细线实施冷轧和球化退火，得到异形线的工序；以及
(3)对所述异形线实施淬火和回火的工序。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5944920A (en) * 1996-04-10 1999-08-31 Hitachi Metals, Ltd. Piston ring material excellent in workability
EP1063454B1 (en) * 1999-06-25 2006-04-19 Hitachi Metals, Ltd. Self-lubricating piston ring material for internal combustion engine and piston ring
WO2004094808A1 (ja) * 2003-03-31 2004-11-04 Hitachi Metals, Ltd. 内燃機関用ピストン
US20100158745A1 (en) * 2006-04-20 2010-06-24 Hitachi Metals, Ltd. Piston ring material for internal combustion engine
JP5060083B2 (ja) 2006-08-24 2012-10-31 トクセン工業株式会社 ピストンリングの製造方法
JP5099910B2 (ja) 2008-08-29 2012-12-19 日本ピストンリング株式会社 内燃機関用オイルリング
DE102009010728C5 (de) * 2009-02-26 2019-08-14 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenringe und Zylinderlaufbuchsen
JP2015108417A (ja) 2013-12-05 2015-06-11 株式会社リケン 大型ピストンリング及びその素材並びにそれらの製造方法。
EP3045555B1 (en) * 2013-09-09 2018-07-25 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Highly heat conductive piston ring for internal combustion engine

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