JP3457331B2 - 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

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

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Description

【発明の詳細な説明】 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
上げて鋼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−E
isen−Werkstoffblatt SEW 094及びSEW 093;Stahl und
Eisen 106（1986）,Nr.12,21−38頁及び114（1994）,N
r.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Mn
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（00
1）のテクスチャ（立方体）を有している。格子間の不
純物は、50ppm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
よって構成される。
−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、C
u、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、 −耐食性が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５〜9
2％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： Rp −伸び限界 Rm −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
びを表わす。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−199748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−274050（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−13847（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−318150（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−202917（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−49604（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−150337（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−287253（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 302 C22C 38/52 C22C 38/54

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】質量％で、 0.0036〜0.1％のＣ ７〜９％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＋希土類元素から成り、引張強さが450M
    Pa以上、密度が7.6g/cm3未満である、車両部品および天
    井・壁面パネル用の鋼材。
  2. 【請求項２】添加する合金成分が、質量％で、 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記載の鋼材。
  3. 【請求項３】請求項２記載による、少なくとも0.03％の
    チタン及び／又はニオブを含む鋼材。
  4. 【請求項４】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１〜３のいずれか１
    項記載の鋼材。
  5. 【請求項５】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４記載の鋼材。
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