JP2009030128A

JP2009030128A - 衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板

Info

Publication number: JP2009030128A
Application number: JP2007196829A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hamada; 純一濱田; Masaharu Hatano; 正治秦野; Akihiko Takahashi; 明彦高橋; Haruhiko Kajimura; 治彦梶村
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP5544633B2

Abstract

【課題】特定条件を満足するように成分設計を行うことにより、衝撃吸収特性に優れた構造部材用オ−ステナイト系ステンレス鋼板を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｎ：０．０３〜０．５０％、Ｓｉ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｍｎ：０．５〜２０％、Ｃｕ：０．２〜５％、Ｎｉ：０．５〜８％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、下記（Ａ）式で与えられるＭｄ３０値が−２００〜２０、動的引張試験における全吸収エネルギーが５００ＭＪ／ｍ^３以上であることを特徴とする衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
Ｍｄ３０（℃）＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．２Ｍｏ−６８Ｎｂ・・・（Ａ）
【選択図】図１

Description

本発明は、主として強度や衝撃吸収性能が必要な構造用部材として使用されるステンレス鋼板に関するもので、特に自動車、バスのフロントサイドメンバー、ピラー、バンパーなどの衝撃吸収部材並びに足回り部材、鉄道車両の車体、自転車のリムなどの構造部材用構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板に関わるものである。

近年、環境問題の観点から、自動車、二輪車、バス、鉄道車両などの輸送機器の燃費向上が必須課題になってきている。その解決手段の一つとして、車体の軽量化が積極的に推進されている。車体の軽量化は、部材を形成する素材の軽量化、具体的には素材板厚の薄手化に依るものが大きいが、素材板厚を薄くすると剛性や衝突安全性能が低下してしまう。衝突安全性向上の対策としては、部材を構成する材料の高強度化が有効であり、普通鋼高強度鋼板が自動車の衝撃吸収部材に適用されている。しかしながら、普通鋼は耐食性能が低いため、重塗装することが前提となっており、塗装しない、もしくは軽塗装部材には適用出来なかったり、重塗装によるコストアップが必須であった。また、普通鋼においては、固溶強化、析出強化、複相組織化、加工誘起変態など種々の方法で高強度化が図られているが、いずれも高強度化に伴い延性が著しく低下する欠点がある。延性が低下すると、構造部材への加工が困難になり、構造の自由度が大きく低下することになる。一方、Ｃｒを含有するステンレス鋼は、普通鋼に比べて大幅に耐食性が優位であるため、錆代低減による軽量化、塗装省略化が期待される。また、オーステナイト系ステンレス鋼は、強度−延性バランスに優れており、化学成分の調整によって高強度−高延性が期待される。更に、衝突安全性向上に対しては、例えば車両の衝突を考えた場合、車両フレームに高い衝撃吸収能を有する材料を適用すれば、部材が圧壊変形することで衝撃を吸収し、車両内の人員に与える衝撃を緩和することが出来る。即ち、車体軽量化による燃費向上、塗装簡略化、安全性の向上などのメリットが大きくなる。

耐食性が要求される車両部材、例えば鉄道車両の構造部材としては、耐食性に優れたＳＵＳ３０１ＬやＳＵＳ３０４などの延性が高く成型性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼板が使用されている。下記特許文献１には、主として鉄道車両および一般車両の構造部材や補強材に使用することを目的として、高歪み速度での衝撃吸収能に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。これは、Ｎｉを６〜８％含有し、オーステナイト組織を有する素材において、変形時に加工誘起マルテンサイト相が生成することで高速変形において高強度化するものである。しかしながら、Ｎｉを多量に含有するためコスト高となるとともに、自動車、二輪車およびバスなどの一般輸送車両用に成型加工する際に、加工誘起マルテンサイト量が部位によってばらつきが生じるため、加工品の強度および衝撃吸収特性がばらつく課題があった。これは、加工誘起マルテンサイト変態が加工歪を駆動力として生じるため、プレス成型において部位毎に加工歪が異なるため生じる現象である。更に、加工誘起マルテンサイト相の生成は、使用環境によっては応力腐食割れや時効割れが問題になる場合があり、構造体としての信頼性が課題になる可能性が懸念される。
一方、焼き入れにより高強度化するマルテンサイト系ステンレス鋼板（例えばＳＵＳ４２０）は、延性および溶接部靭性が著しく低い問題がある。自動車、バス、鉄道車両は溶接構造が多いため、溶接部靭性が低い場合、構造物としての信頼性が大きく低下してしまう。低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼は、溶接性に優れているが、強度が足りないため、不適であった。更に、フェライト系ステンレス鋼板（例えばＳＵＳ４３０）は、強度が低いために強度が要求される部材には不適であり、高速で変形する際の衝撃吸収エネルギーが低い問題から、衝突安全性能を向上させることは不可能であった。
特開２００２−２０８４３号公報

上記の様に、高成型性かつ衝突時に高い衝撃吸収特性を示すステンレス鋼板は、鉄道車両の構造体として利用されているＳＵＳ３０１ＬやＳＵＳ３０４などの加工誘起マルテンサイト相を活用した成分に限定されていた。しかしながら、上記の様な課題もあり、本発明は、加工誘起マルテンサイトの活用とは異なる技術によって高速変形時の衝撃吸収特性に優れたステンレス鋼板を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明者らは高速変形を受けた際の変形機構に関する金属組織的研究を実施した。そして、オーステナイト系ステンレス鋼の優れた加工性を確保し、加工誘起マルテンサイト変態を多量に生成させない成分系において、高速変形時の衝撃吸収エネルギーを向上させ、衝撃吸収特性を向上させる技術を見出した。具体的には、歪み速度１０³／ｓｅｃという超高速変形時の変形抵抗を上昇させる方法として、オーステナイト相の変形様式をすべり変形主体から双晶変形主体にして高強度化する様な成分調整を行うことによって、従来の技術である加工誘起マルテンサイト変態を積極的に活用して加工硬化能を増大させる成分系に匹敵する衝撃吸収特性を得ることに成功した。これにより、自動車や鉄道車両などの車体衝突時に衝撃を吸収し、かつ車体崩壊を最小限にして乗員の安全性を格段に向上させるものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．３０％、Ｎ：０．０３〜０．５０％、Ｓｉ：０．１〜２％、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｍｎ：０．５〜２０％、Ｃｕ：０．２〜５％、Ｎｉ：０．５〜８％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、下記（Ａ）式で与えられるＭｄ３０値が−２００〜２０、動的引張試験における全吸収エネルギーが５００ＭＪ／ｍ^３以上であることを特徴とする衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。

Ｍｄ３０（℃）＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．２Ｍｏ−６８Ｎｂ・・・（Ａ）
（２）質量％で、Ａｌ≦３％、Ｎｂ≦０．３％、Ｔｉ≦０．３％、Ｖ≦０．３％の１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
（３）質量％で、Ｍｏ≦３．０％を含むことを特徴とする（１）または（２）に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
（４）動的引張試験における１０％変形時の吸収エネルギーが５０ＭＪ／ｍ^３以上であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
（５）１０％変形時の静動差が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用ステンレス鋼板。
（６）静的引張試験における破断伸びが３０％以上であることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。

本発明のオ−ステナイト系ステンレス鋼は、各成分およびオ−ステナイト安定度の指標Ｍｄ３０値（℃）が適正範囲を満足する成分設計を採用することにより、車両構造材として使用されているＳＵＳ３０１Ｌオ−ステナイトステンレスに匹敵する加工性と衝撃吸収特性を発現する。以下、本発明のオ−ステナイト系ステンレス鋼の成分設計に関する作用効果とその限定理由について説明する。各化学成分の含有率は質量％を示す。

Ｃは、オ−ステナイト相の安定化に有効な元素であるとともに、Ｎと同様に固溶強化により鋼材の０．２％耐力や引張強度を上昇させる効果を有する。この固溶強化は０．０１％以上で発現するため、下限を０．０１％とした。しかし、Ｍ２３Ｃ６型炭化物（Ｍ：Ｃｒ,Ｍｏ,Ｆｅ等）やＭＣ型炭化物（Ｍ：Ｔｉ,Ｎｂ等）の析出によって延性・靭性、耐食性へ悪影響を及ぼす場合がある。そのため、Ｃの上限は０．３０％とする。溶接性や精錬コストを考慮すると、０．０１５〜０．５０％が望ましい。

Ｎは、オ−ステナイト相の安定化や耐食性向上に有効な元素であるとともに、Ｃと同様に固溶強化により鋼材の０．２％耐力や引張強度を上昇させる効果を有する。本発明においても、Ｎの添加は有効で、高速変形時に変形双晶の形成を促し、加工誘起マルテンサイト相の生成に因らずに高強度化が可能となる。すなわち、Ｎの添加は、加工を施さなくても構造材としての強度を付与できるため、構造体の薄肉化および軽量化に有効な手段である。この固溶強化は０．０３％以上で発現するため、下限を０．０３％とした。０．５０％を超えるＮの添加は、通常の溶製プロセスにおいて困難であり、製鋼コストの大幅な上昇に加え、過度な強度上昇により鋼材の延性低下を招く。そのため、Ｎの上限は０．５０％とする。耐食性や溶接性、精錬コストを考慮すると、０．０４〜０．３０％が望ましい。

Ｓｉは溶製時の脱酸剤として有効であり、その効果を得るために０．１％以上添加する。他方、Ｓｉは固溶強化に有効な元素である。そのため、本発明の構造材としての強度を付与するために添加する場合がある。しかし、Ｓｉの添加はシグマ相などの金属間化合物の生成を助長して、熱間加工性や鋼材の延性・靭性を低下させる場合がある。そのため、上限は２％とする。精錬コストや製造性を考慮すると、０．２〜１％が望ましい。

Ｃｒはステンレス鋼に要求される耐食性を得るために必須の合金元素であり、１０％以上必要である。好ましくは１２％以上である。また、Ｃｒを１０％未満とすると本発明の規定するＭｄ３０値を満足することが困難になる。他方、Ｃｒは多量に添加するとＣｒＮ,Ｃｒ２Ｎ等の窒化物やＭ２３Ｃ６型炭化物を生成し易くなるため、鋼材の延性・靭性および耐食性に悪影響を及ぼす場合がある。そのため、Ｃｒの上限は２０％以下とした。耐食性や製造性を考慮すると、１２〜１９％が望ましい。

Ｍｎは、Ｎｉの代替として、オ−ステナイト安定化元素として有効に作用することはよく知られている。低Ｎｉオ−ステナイト鋼において、Ｍｎを添加していくと、加工誘起マルテンサイトの生成が大幅に抑制され、加工時に加工誘起マルテンサイト生成が減少する。加工誘起マルテンサイト生成が抑制され、かつ本発明の様な高Ｎ，Ｍｎ成分においてオ−ステナイトのすべり変形により塑性変形が進行する他に、双晶変形を伴う変形形態に変化し易くなることが判明した。そして、高速変形時に双晶変形が発現することで、強度の歪速度依存性が大きくなり、耐衝撃吸収特性が向上することを見出した。即ち、高速変形時に双晶変形を利用することにより、加工誘起マルテンサイト変態を活用した場合以上の高成型、耐衝撃吸収特性が得られることを知見した。この双晶変形は０．５％以上から発現し易いため、Ｍｎの下限を０．５％とした。一方、２０％以上の添加はＳ系介在物の増加をもたらし，鋼材の延性・靭性あるいは耐食性を阻害するという問題が生じるため、上限は２０％とした。製造性を考慮すると、０．５〜１５％が望ましい。

Ｃｕは、オ−ステナイト安定化元素であり、冷間加工性や耐食性の改善にも有効な元素であることは知られている。本発明の鋼においてＣｕは、ＭｎやＮとの相乗効果によって双晶変形を生じやすくし、上述した変形組織の視点から加工誘起マルテンサイトの生成を有効に抑制する元素である。本発明では、これら作用効果を得るために、Ｃｕを０．２％以上添加する。しかし、多量のＣｕを添加すると、製鋼時のＣｕ汚染や熱間脆性を誘発するとともに、鋼材の延性・靭性を阻害する問題があるため、Ｃｕの上限は５％とする。製造性を考慮すると、０．２〜４％が望ましい。

Ｎｉは高価な元素であり、８％を超えるオ−ステナイトステンレス鋼は原料コストの上昇を招く。従って、本発明の場合、Ｎｉは８％以下である。Ｎｉはオ−ステナイトステンレス鋼に必要な元素であり、更に，加工に伴う歪み誘起マルテンサイトの生成を抑制するために有効な元素である。そのため、下限は０．５％とする。製造性を考慮すると、０．７〜６％が望ましい。

次に、必要に応じて添加する選択元素の限定理由について説明する。

Ａｌは脱酸材として添加する場合があるとともに、ＭｎＳ等の介在物を抑制するため穴広げ性を向上させる。しかし、過度な添加は熱間加工性の劣化や表面疵の発生、延性の低下をもたらすため、上限を３％とした。耐食性や製造性を考慮すると、０．０２〜１．５％が望ましい。

Ｎｂ、Ｔｉ、ＶはＣやＮと結合し、微細な炭窒化物を形成し高強度化に寄与する。また、固溶強化としても適用できることから必要に応じて添加する。しかし、０．３％超の過度な添加は熱間加工性の劣化や表面疵の発生、延性の低下をもたらすため、上限を０．３％とした。製造性を考慮すると望ましくは、０．０５〜０．２％が良い。

Ｍｏは耐食性向上に有効な元素であり、必要に応じて添加する。但し、Ｍｏは過剰に含まれると材料コストの著しい上昇を招くほか、延性の低下をもたらすため、３％以下とする。耐食性や製造性を考慮すると、０．２〜２％が望ましい。

準安定オ−ステナイトステンレス鋼は、Ｍｓ点以上の温度でも塑性加工によってマルテンサイト変態を起こす。加工によって変態点を生じる上限温度はＭｄ値と呼ばれる。すなわち、Ｍｄ値はオ−ステナイトの安定度を示す指標である。そして、引張変形によって３０％の歪を与えたとき、５０％のマルテンサイトが生じる温度をＭｄ３０値という。Ｍｄ３０値が高いと加工誘起マルテンサイト相が生成し易く、Ｍｄ３０値が低いと逆に生成し難い成分となる。

Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．２Ｍｏ−６８Ｎｂ・・・（Ａ）
と定義するＭｄ３０値（℃）を本発明のステンレス鋼において−２００℃〜２０℃の範囲に設計することにより、本発明が目的とする加工誘起マルテンサイト相の生成抑制および高速変形時の衝撃吸収特性が確保されることを見出した。

車両衝突時の衝撃は、構造部材に加えられるため、部材を形成する材料の衝撃吸収能が重要である。これまで、高歪み速度での衝撃吸収エネルギーを考慮したステンレス鋼の提供は、加工誘起マルテンサイト変態を活用したＳＵＳ３０１Ｌ等での検討しか無い。車両用の構造部材は、ハット型成形品に代表される角形断面が大半である。衝撃を吸収する歪み域は、構成部材の適用部位によって異なっているが、衝突により崩壊現象が起きる部位では、材料が破壊するまでの衝撃吸収エネルギーが重要となるため、全衝撃吸収エネルギーを指標とする。全衝撃吸収エネルギーは、高速変形時の強度と延性の両者が高い方が良いが、従来の高強度鋼板は強度が高いものの破断延性が低いため、全吸収エネルギーには限界があった。本発明では、延性が高く、変形中の高加工硬化特性を活用して、全吸収エネルギーを飛躍的に向上させて衝突安全性能を素材の観点から極限まで向上させるものである。また、比較的低歪み域である１０％歪み域までで衝撃を吸収する必要がある部位もあり、１０％歪み域までの衝撃吸収エネルギーも指標とする。これは部材形状に依存するが、「自動車材料の高速変形に関する研究会成果報告書」日本鉄鋼協会編,p12に記載されている様に、自動車のフロントサイドメンバー等の部位で適用されるものである。本発明は、加工誘起マルテンサイト変態を利用せずに、オーステナイト相の変形形態を双晶変形とすることで、高強度・高衝撃吸収特性を得るものである。図１に１０^３／ｓｅｃで動的引張試験した際の応力−歪曲線を示す。本発明鋼として、０．０６％Ｃ−０．５％Ｓｉ−９％Ｍｎ−５％Ｎｉ−１４．３％Ｃｒ−０．３％Ｍｏ−２．５％Ｃｕ−０．１４％Ｎ、Ｍｄ３０：−３３℃を用いた。比較鋼としてＳＵＳ３０１Ｌ（０．０２％Ｃ−０．６％Ｓｉ−１．１％Ｍｎ−７．１％Ｎｉ−１７．４％Ｃｒ−０．１８％Ｍｏ−０．２％Ｃｕ−０．１３％Ｎ、Ｍｄ３０：１４℃）とＳＵＳ３１６（０．０５％Ｃ−０．５％Ｓｉ−０．９％Ｍｎ−１２．６％Ｎｉ−１６．８％Ｃｒ−２．６％Ｍｏ−０．２％Ｃｕ−０．０３％Ｎ、Ｍｄ３０：−１４８℃）を用いた。ここで、動的引張試験は、歪速度１０^３／ｓｅｃで高速引張試験するものであり、自動車等の衝突速度に相当する歪速度である。一方、静的引張試験は、歪速度１０^-3〜１０^-2／ｓｅｃで低速引張試験するものであり、一般的な引張試験の歪速度である。いずれも板厚１．５ｍｍの冷延・焼鈍板である。これより、本発明鋼は、加工誘起マルテンサイト相が生成するＳＵＳ３０１Ｌと同じ様な応力−歪み曲線が得られることがわかる。本発明鋼は加工誘起マルテンサイトの生成が抑制されているが、変形双晶の形成により高速変形時に高強度化するためである。また、加工誘起マルテンサイトの生成が生じないＳＵＳ３１６に比べて高強度化しているのは、本発明鋼の方が高Ｎ、高Ｍｎ成分であるためと考えられる。Ｍｄ３０値が−２００℃より小さい場合、高合金化あるいは高Ｎ化により、鋼材の延性が低下し，加工性が阻害される。他方、Ｍｄ３０値が２０℃を越える場合、歪み誘起マルテンサイトを生成しやすくなり、応力腐食割れや時期割れの懸念が生じるとともに、本発明のポイントである双晶変形が変形時に生じなくなる。Ｍｄ３０値が−２００〜２０℃の場合，本発明鋼は、加工誘起マルテンサイトの生成を抑制しつつ、変形双晶が主体の変形形態をとり、高速変形時に高強度、高衝撃吸収特性を得ることが出来る。従来知見（例えば、CAMP-ISIJ,Vol9(1996),p1101、Fig.4、「自動車材料シンポジウム」（社）日本鉄鋼協会，平成9年,p71.）では、高強度鋼の高速変形時の全衝撃吸収エネルギーは４００ＭＪ／ｍ^３未満程度とされている。本発明では、従来の高強度鋼に比べて極めて高い衝撃吸収特性を有する鋼として、全衝撃吸収エネルギーを５００ＭＪ／ｍ^３以上とした。表１に本発明鋼とＳＵＳ３０１Ｌ、ＳＵＳ３１６の比較を示すが、１０％歪みまでの衝撃吸収エネルギーについては、ＳＵＳ３０１Ｌの吸収エネルギーを基準とし、５０ＭＪ／ｍ^３以上と規定した。衝撃吸収エネルギーについては、上記を勘案して、動的引張試験における全吸収エネルギーと１０％歪みにおける吸収エネルギーを規定した。本発明鋼は、加工誘起マルテンサイト変態を活用しない成分系であるが、ＳＵＳ３０１Ｌに匹敵する高い吸収性能を示す。尚、これらの上限は特に定めることなく、本発明の効果を得ることが出来るので、上限値は定めない。

静動差は、加工硬化の変形速度依存性を示す指標であり、動的引張試験における１０％歪み時の応力値と静的引張試験における１０％歪み時の応力値の差、即ちここでは（１０^３／ｓｅｃの歪み速度で動的引張試験をした際の１０％歪み時の応力）−（１０^-3〜１０^-2／ｓｅｃの歪み速度で静的引張試験をした際の１０％歪み時の応力）とした。静動差は、自動車の衝突の様な高速で変形した際にどれ位硬化するかを示すため、この値は大きい値ほど衝撃吸収構造用部材として好ましい。表１に示す様にＳＵＳ３０１Ｌの静動差を基準として１５０ＭＰａ以上と規定し、加工誘起マルテンサイト相を活用した鋼では到達出来なかった高強度−高静動差を有する鋼を提供する。尚、上限は特に定めることなく、本発明の効果を得ることが出来るので、上限値は定めない。

本発明のステンレス鋼は、構造部材として加工されるため、その成形性も重要となる。先述した様に、部材形状としてはハット型成形品に代表される角形断面が大半であり、曲げや絞り成型されるため、材料の延性が必要である。衝撃吸収部材の加工様式について種々検討した結果、材料を静的引張試験した際の引張破断伸びが３０％以上あれば十分成型可能であることが判明したため、静的引張試験における破断伸びを３０％以上とした。望ましくは、４０％が良い。

表２の化学組成を有するステンレス鋼を溶製し、熱間圧延により板厚５ｍｍの熱延板を製造した。熱延板を１１２０℃で焼鈍し、酸洗を行い、５．０ｍｍ厚の熱延焼鈍板とした。さらに、これら熱延焼鈍板を板厚１．５ｍｍまで冷間圧延し、１０８０℃で焼鈍を施し、酸洗を行い、１．５ｍｍ厚の冷延焼鈍板を作製した。冷延焼鈍板から引張試験片を作成し、静的引張試験および動的引張試験を実施した。尚、本発明で規定される衝撃吸収特性は、各成分およびＭｄ３０値の規定範囲において得られる特性であり、鋼板の製造方法については、鋼成分や使用部材に応じて適宜選択すれば良く、新規の特別設備は必要無い。

なお、表２の化学組成は質量％を示し、以下の説明において同様である。

供試鋼の化学組成とともに、Ｍｄ３０値、上述した引張試験結果を表２に示す。鋼Ｎｏ．１〜１０は、本発明で規定した成分設計条件を満足しており、動的引張試験時の全吸収エネルギー、１０％歪における吸収エネルギー、静動差および静的引張試験時の破断伸びも満足し、鋼Ｎｏ．１１のＳＵＳ３０１Ｌと同等以上の衝撃吸収特性を示している。鋼Ｎｏ．１１のＳＵＳ３０１ＬはＭｄ３０値が本規定から外れているため、加工誘起マルテンサイト相が生成する。鋼Ｎｏ．１２と１４は、Ｎｉ量が外れてコスト高になるとともに、Ｎ量が低いため静動差や１０％吸収エネルギーが満足しない。鋼Ｎｏ．１３と１５は、Ｎ量が低いために吸収エネルギーが満足しない。鋼Ｎｏ．１６〜２１は各成分が規定を外れ、Ｍｄ３０値が大きいため加工誘起マルテンサイト量が多くなるとともに、静動差や吸収エネルギーが満足しない。また、鋼Ｎｏ．１７〜２１は静的引張試験における破断伸びが低く、構造部材への加工が困難となる。鋼Ｎｏ．２２〜２６は、Ａｌ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｏが上限を外れており、いずれも破断伸びが低いため加工が困難となる。また、Ｎｏ．２２は静動差が低く、Ｎｏ．２３〜２６はＭｄ３０値が外れて静動差や吸収エネルギーが満足しない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば特に高価な合金元素を多量に添加せずとも、高強度で衝撃吸収性能に優れたステンレス鋼板を提供することができ、特に自動車、バス、鉄道等の運輸に関わる構造部材に適用することにより、軽量化による環境対策、衝突安全性向上など社会的寄与は格段に大きい。

本発明鋼と比較鋼の高速引張試験時の応力−歪み曲線を示す図である。

Claims

質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．３０％、
Ｎ：０．０３〜０．５０％、
Ｓｉ：０．１〜２％、
Ｃｒ：１０〜２０％、
Ｍｎ：０．５〜２０％、
Ｃｕ：０．２〜５％、
Ｎｉ：０．５〜８％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
下記（Ａ）式で与えられるＭｄ３０値が−２００〜２０、動的引張試験における全吸収エネルギーが５００ＭＪ／ｍ^３以上であることを特徴とする衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
Ｍｄ３０（℃）＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．２Ｍｏ−６８Ｎｂ・・・（Ａ）
質量％で、Ａｌ≦３％、Ｎｂ≦０．３％、Ｔｉ≦０．３％、Ｖ≦０．３％の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
質量％で、Ｍｏ≦３．０％を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
動的引張試験における１０％変形時の吸収エネルギーが５０ＭＪ／ｍ^３以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。
１０％変形時の静動差が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用ステンレス鋼板。
静的引張試験における破断伸びが３０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の衝撃吸収特性に優れた構造部材用オーステナイト系ステンレス鋼板。