JP2000517001A - 軽量鋼材並びにその車輛部品及びファサード内張りへの使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、高張力性の軽量鋼材、並びにその車輛部品及びファサード内張り用としての使用に関する。発明の特徴は、＞５から９％までのAl、＜0.2％のSi及び0.03〜0.2％のMnを含む純粋なフェライト系の鋼材にある。

Description

【発明の詳細な説明】 軽量鋼材並びにその車輛部品及びファサード内張りへの使用 この発明は、高張力性の軽量鋼材並びにその車輛部品及びファサード内張りへ の使用に関する。 次に挙げる含有量の値は、すべて質量％で表わす。 高張力鋼は、種々の性能を有する車輛工業用として開発されて、すでにかなり の量が生産されている。強度を上げて綱板の厚さを薄くすることにより、従来の 軟鋼に比べて、重量の減少が達成される。十分な耐食性を保証するために様々な 表面層加工法が開発された（Stahl-Eisen-Werkstoffblatt SEW 094及びSEW 093; Stahl und Eisen 106(1986)，Nr．12，21-38頁及び114(1994)，Nr.7，47-53頁） 。 アルミニウム含有量が高い鋼材は公知である。欧州特許EP-A-0 495 121は、機 械の振動と騒音の減衰用として、７％までのAl、0.5％を超えるSi、0.1〜8％のM n及び0.01％未満のC、N、O、Pを含む鋼材を開示している。 欧州特許EP-A-0 401 098は、電磁軟鉄用鋼板のために3.3％未満のSi、並びに1 .5及び８％のAlを含む鋼材を考慮しているが、この鋼材は、鮮明な（１００）と （００１）のテクスチャ（立方体）を有している。格子間の不純物は、５０ｐｐ ｍ未満、Ｃは３０ｐｐｍ未満でなければならない。ここに準備されたテクスチャ は、深絞り加工乃至はストレッチフォーム加工などの変形加工には適していない 。 ドイツ特許DE 43 03 316 Aは、13〜16％のAl、そして一部に他の合金成分（Cr 、Nb、Ta、W、Si、B、Ti）を、耐酸化用及び耐食用としてより高い濃度で 含有する鋼材を記載している。 ドイツ特許DE 32 01 816 Aは、１〜10％のAlを含む合金を公知にしているが、 これは高温（750〜900℃の範囲）において炭化水素を含む液体と接触するために 炭素がデポジットしない。この箇所の表面は、予め酸化しておくことが可能であ る。 現在の技術水準には、次のような欠点が付いてまわる： −重量の節減は、鋼板の厚さを減少するか、又は構造的及び／又はジョイント的 な別な手段を講じることだけによって達成される。 −腐食から護るための必要な処置は、表面層を追加する手段だけによって行なう ことができる。 変形加工性がよく、又は深絞りとストレッチフォーム加工性があり、冷間圧延 ができて、焼なましをした再結晶性のアルミニウム含有量の高い深絞り用の鋼材 は、交通技術に応用され、又はファサード内張りとして使用されるが、これは現 在の技術水準に属するものではない。 この発明の課題は、従って、従来の深絞り用の鋼材に較べて、良好な冷間圧延 変形性を示すときの強度が高く、同時に空気腐食に対する耐性が改良され、明ら かに7.6g/cm³未満の密度を有する鋼材を、新たに製造することにある。 発明による純粋にフェライト系の鋼材が特徴とすることは、５〜９％のAl、＜ 0.2％のSi、0.03〜0.2％のMnを含有し、残りは、鉄及び溶融を規定する不純物で あり、総計で１％以下のCu＋Mo＋W＋Co＋Cr＋Ni、そして総計で0.1％を最大とす るSc＋Y＋希土類元素を含むことにある。さらに次を追加して含ませることがで きる: 0.1％までのC 総計で0.5％までのTi＋Zr＋Hf＋V＋Nb＋Ta 0.01％までのB 0.1％までのP アルミニウムの含有量は、７〜９％に範囲にあることを優先する。さらに鋼材 を、少なくとも0.03％のチタン及び／又はニオブを含む合金とすることができる 。 とくに鋼材組成についての特徴をあげる： −発明による鋼材は、純粋なフェライト系である； −そのSi含有量は、最大で0.2％を限界とし、そして −少量の炭素を含有するが、それは0.1％未満であり、Cu、Mo、W、Co、Cr、Ni、 Se、Y及び希土類金属については合金として顕著にならない程度の量である。 発明による鋼材は、従来は知られていなかった有利な性質が、次に記すように 予想もしないほどよく組み合わされている： −従来の深絞り用の軟鉄に較べて強度の特性値が明らかに高くなっている； −強度について測った変形特性が、比較的良好であり、 −従来の深絞り用の鋼材に較べて密度が明らかに減少し、 −耐食性か著しく改良されている。 深絞りとストレッチフォーム加工性をもつ、アルミニウム含有量が比較的高い 鋼材は、溶融され、鉄線に鋳造され、再結晶温度を超える温度範囲において圧延 されるか、又は鋼帯として鋳型に流しこまれる。鋼材は、熱間圧延鋼帯として直 接的に加工されるか、又は熱間圧延をした後に２０％を超える変形度まで冷間圧 延の操作を受ける。引き続いて冷間圧延鋼帯は、焼なまし加工を受けて再結晶す る。 冷間圧延変形性が良好で、密度が明らかに7.6g/cm³より低いために、この鋼板 形態をとる鋼材は、交通技術における応用、そしてファサード内張りとしての使 用に特に適している。実施例 出発物質を、真空誘導炉のなかで溶融し、鋳型に注いだ。800℃と1100℃の間 の温度範囲で、熱間圧延を行い、厚さを４mmにする。酸洗いをしてから、鋼板を 5〜92％の範囲で冷間圧延の処理を行い、引き続いて700℃と900℃の間で焼なま し加工により再結晶した。表１ に、試験を行なった幾つかの鋼材についての化学組成を示す。表２ に、試験を行なった幾つかの鋼材について、７０％の変形をしてから焼なま し加工により再結晶した状態のときの強度と変形の特性値を示すものである： Ｒ_p − 伸び限界 Ｒ_m − 引張強さ A80 − 伸び、ロッドの長さ ｌ＝80mm Ｅ − 弾性率 rL − 長さ方向のｒ値（異方性値） ｎ − ｎ値（圧蜜化指数）表３ は、冷間圧延と焼なまし加工をした試料、並びに熱間圧延の試料について得 られた良好な強度と変形についての特性値を示し、ここでＡ５は、ｌ＝5dにおけ る破断伸ひを表わす。表４ は、％で表わした冷間圧延度KVGが、変形特性値に及ぼす影響を示す。ここ で冷間圧延度が７０％まで上昇することによって、ｒ値とｎ値が明らかに高まる ことが見られる。表５ は、ドイツ規格DIN 50101によるエリクセン深絞り試験の結果を含むが、こ れは実際面で現れる変形特性を求めるときに使用されたものである。図１ は、純鉄を比較として、鉄・アルミニウム合金について行なったサイクリッ クボルタンメトリーによる電流密度−電位曲線を示すものである。鉄・アルミニ ウム合金の表面は、磨かれていて、すなわち酸化物の保護層は存在しないが、純 粋な鉄よりも既に改良された耐食性を有している。この表面の電解によって、さ らにアルミニウムの濃度を高めて付与すると、鉄・アルミニウム合金の良好な耐 食性が、より高められる。図２ は、電解によるデポジット、これに引き続いて加熱の後処理を行なうことに よって、表面を研磨した、すなわち酸化物の保護層がない合金と比較して、非常 に短時間内に密度が高く、耐食性のよい表面層が得られることを示している。図３ では、鉄・アルミニウム合金の重量減少が、アルミニウム含有量の関数とし てプロットされている。図で明らかに見られるように、発明による鋼材では、ア ルミニウムを請求範囲の3〜9％含ませることによって、4.5〜12％の重量節減が 達成される。 鉄・アルミニウム合金におけるアルミニウムの強力な微結晶による圧密化効果 、そして鋼材に付加される元素及びミクロアロイ用元素の存在によって、ミクロ アロイの薄鋼板と比較したときの強度が著しく増加する。重量が明らかに節減さ れることによって、強度と変形の性質が向上することの他に、発明の鋼材には、 腐食に対する耐性がより高まる特徴がある。ここで、化学、電気化学又は熱によ る処理によって、アルミニウムに富む表面層を形成させ、保護的に働くAl₂O₃の 被覆層を生成させると、さらに改良を行なうことができる。表６ は、表面を、電解により後処理加工したときのアルミニウム含有量の増加を 示すが、これは２０と６０℃において活性態(ＮＨＥに対して−0.17V)、不動態 （ＮＨＥに対して1.1V）及び過不動態（ＮＨＥに対して10.65V）の領域において 8.5％のアルミニウムを表面にデポジットさせた鉄合金である。未処理の合金に 比較して、表面におけるアルミニウム濃度の上昇が、ほぼ100％に高まる結果に なった。同じような結果は、アルミニウムを用いた電気化学的な後処理によって も得ることができる。 かなりの高温（600〜1200℃）において、熱による後処理を適切に行なうこと によってAl₂O₃層を密に形成させることができる。 表１：重量％で表わした化学組成、ただしＣ、Ｎ、Ｏはｐｐｍで表わす。 表２：長さ方向の強度特性値及び変形特性値表３：横方向の強度特性値及び変形特性値 表４：％で表わした冷間圧延度KVGに関連した焼なまし再結晶性鋼材４の ｒ値及びｎ値 表５：焼なまし再結晶性鋼材のエリクセン深絞り試験 （ポンチの直径＝２０ｍｍ） 表６：Fe Al 8.5合金上に電解による後処理を行なって製造したAl含有量の 高い表面層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 質量％で、 ５〜９％以上のAl ＜0.2％のSi 0.03〜0.2％のMn 残りの鉄、そして溶融を規定する不純物として、総計で１％以下のCu＋Mo＋W ＋Co＋Cr＋Ni、そして総計で0.1％までのSc＋Y＋希土類元素を含めて構成され る高張力性の軽量鋼材。 2. 添加する合金成分が、質量％で、 0.1％までのC 総計で0.5％までのTi＋Zr＋Hf＋V＋Nb＋Ta 0.01％までのB 0.1％までのP である請求項１記載の軽量鋼材。 3. 請求項１記載による、７〜９％のAlを含む軽量鋼材。 4. 請求項２記載による、少なくとも0.03％のチタン及び／又はニオブを含む軽 量鋼材。 5. 軽量鋼材から製造された鋼帯に、化学、電気化学、有機非金属又は有機金属 の処理による層が付与されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１ 項記載の軽量鋼材。 6. 鋼帯の表面に、アルミニウムが濃縮及び／又はアルミニウム層が付与されて いることを特徴とする請求項５記載の軽量鋼材。 7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の軽量鋼材の、車輛部品又はファサード内 張り用の材料としての使用。