JP5565785B2 - 構造材 - Google Patents
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Description
試験例1では、以下の各試料について、第1工程と第2工程の熱処理を施して混粒組織又は硬質相含有混粒組織を形成した。
(1)試料1:普通鋼冷延鋼板(SPCC)
・化学成分(%):C=0.04、Si=0.02、Mn=0.26、P=0.011、S=0.006
・厚さ:0.5mm、幅:100mm、長さ:200mm
(2)試料2:普通鋼冷延鋼板(SPCC)
・化学成分(%):C=0.037、Si=0.004、Mn=0.19、P=0.013、S=0.012、solAl=0.015、Cu=0.02、Ni=0.02、B=14(PPM)
・厚さ:0.5mm、幅:100mm、長さ:200mm
(3)試料3:普通鋼冷延鋼板(JSC440)
・化学成分(%):C=0.12、Si=0.06、Mn=1.06、P=0.022、S=0.005
・厚さ:0.6mm、幅:100mm、長さ:200mm
・第1工程:
(1)加熱部及び冷却水供給部の移動速度:800mm/分
(2)加熱部のコイルを120Aに調節した。相対的に加熱部が近づいてくると試料は徐々に温度が上がって予備加熱されるが、400℃から約1秒間で1200℃まで急加熱した。その後、1050℃に下がるまで約2.5秒間保持し、次いで冷却水供給部から冷却水を供給して200℃以下に至るまで約0.5秒で急冷した(図9の第1工程における実線)。
・第2工程:
(1)加熱部及び冷却水供給部の移動速度:800mm/分
(2)試料が室温まで低下した後、再び高周波誘導加熱装置にセットした。加熱部のコイルに流す電流を100Aに調節し、予備加熱されて400℃に至った以降約0.5秒で900℃まで急加熱した。800℃に下がるまで約2.5秒間保持し、次いで冷却水供給部から冷却水を供給して200℃以下まで約0.5秒で急冷し、その後、室温になるまで放置した(図9の第1工程における実線)。
・第1工程:
(1)加熱部及び冷却水供給部の移動速度:800mm/分
(2)加熱部のコイルを120Aに調節した。相対的に加熱部が近づいてくると試料は徐々に温度が上がって予備加熱されるが、400℃から約1秒間で1200℃まで急加熱した。その後、1050℃に下がるまで約2.5秒間保持し、次いで冷却水供給部から冷却水を供給して200℃以下に至るまで約0.5秒で急冷した(図9の第1工程における実線)。
・第2工程:
(1)加熱部及び冷却水供給部の移動速度:1000mm/分
(2)試料が室温まで低下した後、再び高周波誘導加熱装置にセットした。加熱部のコイルに流す電流を100Aに調節し、予備加熱されて400℃に至った以降約0.5秒で800℃まで急加熱した。700℃に下がるまで約2.5秒間保持し、次いで冷却水供給部から冷却水を供給して200℃以下まで約0.5秒で急冷し、その後、室温になるまで放置した(図9の第2工程における破線)。
上記の試料1を、図8(c)に示した長さ6cmの長尺なコイルからなる加熱部と、第1及び第2冷却水供給部とを備えた高周波誘導加熱装置により熱処理した。処理条件は、次の(C)のとおりである。
・第1工程:
(1)加熱部、第1及び第2冷却水供給部の移動速度:800mm/分
(2)加熱部のコイルを120Aに調節した。相対的に加熱部が近づいてくると試料は徐々に温度が上がって予備加熱されるが、400℃から約1秒間で1200℃まで急加熱した。その後、1050℃に下がるまで約2.5秒間保持し、次いで冷却水供給部から冷却水を供給して200℃以下に至るまで約0.5秒で急冷した(図11の第1工程の実線)。
・第2工程:
(1)加熱部、第1及び第2冷却水供給部の移動速度:1000mm/分
(2)加熱部のコイルに流す電流を90Aに調節し、約200℃になっていた試料1を加熱部の後部によって、約0.5秒で800℃まで急加熱した。700℃に下がるまで約2.5秒間保持し、次いで第2冷却水供給部から冷却水を供給して200℃以下まで約0.5秒で急冷し、その後、室温になるまで放置した(図11の第2工程の実線)。
熱処理装置として、図8(a)に示した加熱部と冷却水供給部が1セットの高周波誘導加熱装置を用い、試料1及び試料2について、急加熱及び急冷を1回のみ行う熱処理を行った。具体的には、加熱部(コイル)によって1200℃まで急加熱した後、冷却水供給部により急冷した場合(熱処理1)と、加熱部(コイル)によって900℃まで急加熱した後、冷却水供給部により急冷した場合(熱処理2)について試験した。各試料の長さ方向中央付近を切断して観察したミクロ組織の電子顕微鏡写真を図13に示す。なお、図中、「素材」は熱処理を行う前の試料1及び試料2のミクロ組織である。
(曲げ試験)
上記した試料1の普通鋼冷延鋼板と同じ化学成分であって、厚さ0.5mm、0.8mm、1.0mmの3種類の試料を、幅30mm、長さ100mmの範囲が含まれるように熱処理した(図16(a)参照)。熱処理は、上記した「処理条件(A)」に従って、第1工程、第2工程の各処理を行った。
(引張試験)
長さ150mm、幅30mmの試料の長さ方向端部をチャックに把持して試験した。試料は、上記した曲げ試験で使用した試料1の厚さ0.5mm、0.8mmのものと、試料2の厚さ0.5mmのものである。結果を図18に示す。図18中、「熱処理−A(試料1)」及び「熱処理−A(試料2)」は、上記した試験例1の処理条件(A)に従って熱処理したもので、ミクロ組織が混粒組織か又は混粒組織に島状マルテンサイトが形成されたものである。「熱処理1」は、上記した試験例3の「熱処理1」の条件に従って熱処理したもので、マルテンサイト組織になっているものである。
直径12mm、厚さ1.0mm、C含有量:0.08%の機械構造用炭素鋼鋼管(STKM−13C)を400rpmで回転させながら熱処理した。図8(a)の高周波誘導加熱装置によって第1工程及び第2工程の熱処理を行った場合(図19において「2段熱処理」と表示)と、第1工程の熱処理のみを行った場合(図19において「1段熱処理」と表示)について、引張試験を行って比較した。図19にその結果を示す。
Claims (9)
- 薄肉鋼同士がその一部において接合加工されて一体化されてなる薄肉鋼を用いた構造材であって、
前記薄肉鋼に、ビード、ブラケット、又はビードとブラケットとの組み合わせ部からなる補強部が設けられていると共に、前記接合加工後に、部分的に熱処理され、又は部分的に条件を異ならせて熱処理され、この熱処理により、前記薄肉鋼に強度及び靭性の異なる2種以上の金属組織が形成されており、
前記補強部と前記熱処理によって形成された素材状態の部位よりも高い硬度の部位とにより形成される力の伝達経路の形状が略トラス状であることを特徴とする構造材。 - 前記薄肉鋼が、シート用のフレーム材として用いられるものであり、周縁部がヘミング加工されており、少なくともこのヘミング加工された周縁部が熱処理されている請求項1記載の構造材。
- 前記へミング加工された周縁部は、熱処理により薄肉鋼同士が溶着している請求項2記載の構造材。
- 前記薄肉鋼が、シート用のフレーム材として用いられるものであり、
前記略トラス状の力の伝達経路が、前記フレーム材において、所定間隔をおいて少なくとも2箇所に形成されるように、前記補強部及び前記熱処理された部位が設けられている請求項1〜3のいずれか1に記載の構造材。 - 前記熱処理により形成される前記薄肉鋼の金属組織が、マルテンサイト組織、混粒組織、又は、混粒組織中に該混粒組織よりも高い硬度の硬質相組織が含まれた硬質相含有混粒組織のいずれか少なくとも一つの組織を含む請求項1〜4のいずれか1に記載の構造材。
- 前記周縁部が、熱処理により、マルテンサイト組織、混粒組織又は硬質相含有混粒組織になっており、前記周縁部以外の部位が、熱処理されない素材状態の組織を含め、前記周縁部の金属組織よりも硬度が低く靭性の高い組織になっている請求項5記載の構造材。
- 前記薄肉鋼が、厚さ1.2mm以下の普通鋼である薄肉低炭素鋼からなり、Cの含有量が質量%で0.01〜0.12%であり、残部が鉄及び不可避不純物である請求項1〜6のいずれか1に記載の構造材。
- 前記混粒組織は、粒径1μm以上5μm未満の結晶粒と5μm〜30μmの結晶粒とが混合されて構成されている請求項5〜7のいずれか1に記載の構造材。
- 前記硬質相含有混粒組織は、粒径1μm以上5μm未満の結晶粒と5μm〜30μmの結晶粒とが混合された混粒組織中に、前記硬質相として粒径30μm以下の島状又は鎖状マルテンサイトが分散された組織である請求項5〜8のいずれか1に記載の構造材。
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