JP6737803B2 - 半製品および当該半製品の使用 - Google Patents

Description

本発明は、粒子強化鋼材を含むストリップ状、プレート状またはシート状の半製品に関し、対応する当該半製品の使用にも関する。

自動車製造業者には、起訴されて罰金を受けることがないように、次の数年間で、特に乗用車のＣＯ_２排出を低減しなければならないという、多大な重圧が課せられている。ＣＯ_２排出を低減する実現可能性のある一方法は特に、車両重量を低減するものである。安全性に関する要求が高まっているため、将来において、この安全性に関する要求を満足するという目的で車両に追加の部品または構成要素を設置しなければならなくなる状況もなくすことができず、このことは、望ましいとされる車両の総重量の低減と相反する。重量を節減する実現可能性のある方法の１つは例えば、従来使用されている材料に比較して軽量で革新的な材料を用いて、車両のボディ、フレームおよび／またはシャシーをさらに軽くなるように設計または製造することである。これにより、例えば、ある構成要素に特有の従来の材料を、同等の特性を有するより軽い材料によって置きかえることが可能である。

例として、特にＴｉＣ粒子およびＴｉＢ_２粒子によって強化された低い密度および比較的高い弾性率を有する粒子強化高強度鋼は、ムラのない特性を伴いながらも、従来の鋼より薄い形態になるように構成することが可能であり、材料の厚さの低減により、構成要素または車両の総重量に良い影響を与えることができる。この種類の鋼材料は、自動車産業用として抜群に適している。一般的な種類の鋼材料は、従来技術において公知であり、例示的な実施形態が、欧州特許出願公開第２７０３５０９号明細書において開示されている。

粒子が鋼マトリックス中に微細に分散された粒子強化鋼材の製造もまた、専門家の間では公知である（こちらも欧州特許出願公開第２７０３５０９号明細書を参照されたい。）。鋼マトリックス中の粒子の分布には、限定的にしか影響を与えることができず、または多大な支出を伴ったときにのみ影響を与えることが可能であり、したがって、粒子が、やはり表面付近に集合もしくは沈降する、または製造プロセス中に直接表面にもしくは表面上に直接集合もしくは沈殿する状況をなくすことができない。使用される粒子は、一般にマトリックス材料より硬く、したがって、最終製品を形成する製造中には、硬い粒子が鋼マトリックスの表層面から突出している場合もあり得、この結果、例えば製造中の製鋼工場内にある整形工具およびさらなる加工中のプレス加工工場内にある整形工具が、接触領域のところでより速く摩耗していく可能性があり、または、大きなアブレシブ摩耗を受ける。

欧州特許出願公開第２７０３５０９号明細書

本発明の目的は、整形工具のところでのアブレシブ摩耗を大幅に低減できる、特に防止できる、粒子強化鋼材から製造された半製品を提供することであり、さらには、対応する当該半製品の使用を規定することでもある。

この目的は、粒子強化鋼材が、粒子強化なしの金属材料から製造された少なくとも１つの層の片面または両面の表面領域全体にわたって一体的に接合されていることにより、達成される。

本発明者らは、粒子強化鋼材の片面または両面の表面領域全体にわたって一体的に接合されている、粒子強化なしの金属材料から製造された少なくとも１つの層を提供することにより、表面に近い領域に粒子が確実に存在しないようにして、粒子強化なしの金属材料から製造された少なくとも１つの層がバリア層および／または保護層の機能を確実に果たすことができることを発見した。鋼材を強化するために、すべての適切な粒子、特にセラミック粒子、例えばＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＣ、ＺｒＯ_２および／またはＴｉＢ_２粒子を個別に使用することまたは組み合わせて使用することが可能であり、これらの粒子は、粒子の品質（種類、サイズ）に応じて、５重量％から４０重量％の間の比率、特に１０重量％から３５重量％の間の比率、好ましくは１５重量％から３０重量％の間の比率で鋼マトリックス中に分散されている。

本発明による半製品の第１の構成によれば、粒子強化なしの金属材料から製造された少なくとも１つの層は、半製品の材料総厚に対して０．２％から２０％の間、特に０．５％から１５％の間の材料厚さを有する。バリア層および／または保護層として提供される粒子強化なしの金属材料の材料厚さは、第１には、少なくとも１つの層の材料厚さが半製品の材料総厚に対して最大２０％、特に最大１５％、好ましくは最大１０％に達するようにした状態で、粒子強化鋼材の特性が実質的に悪影響を受けず、第２には、少なくとも１つの層の材料厚さが半製品の材料総厚に対して少なくとも０．２％、特に少なくとも０．５％、好ましくは少なくとも１％に達するようにした状態で、粒子強化鋼材中の粒子が半製品の表面から突出しないことが確実になるように、寸法を決めるべきである。

本発明による半製品のさらなる一構成によれば、粒子強化なしの金属材料は鋼材からなり、例えば構造用鋼または高級鋼からなる。本発明による半製品の使用によっては、構造用鋼は、比較的対費用効果良く製造することができるため、粒子強化なしの鋼材として適切である。高級鋼が粒子強化なしの鋼材として使用される場合、１つまたは複数の層は、外観の改善に加えて、高級鋼材によっては、さらなるコーティングを設けることなく半製品に防食を施すことができる。当然のことながら、使用に応じて、他の鋼材を使用することできる。例として、有機および／または無機コーティング、好ましくは亜鉛主体型コーティングも同様に、本発明による半製品の外側に施用することができる。

本発明による半製品のさらなる一構成によれば、半製品は、クラッディング、特に圧延クラッディングまたはキャスティングによって製造される。本発明による半製品は、例として独国特許第１０２００５００６６０６号明細書において開示されているように、熱間圧延クラッディングによって製造することが好ましい。この特許明細書には参照をなしたものとし、この特許明細書の内容は、ここをもって本出願に援用する。代替的には、本発明による半製品は、キャスティングによって製造することも可能であり、本半製品を製造するための実現可能性のある一方法が、特開平３−１３３６３０号公報において開示されている。金属複合体の製造は、従来技術である。

さらなる一態様によれば、本発明は、本発明による半製品の使用に関する。本発明による半製品は特に、荷重支持構造体のための部品または構成要素を形成するように整形した後で、使用される。実現可能性のある荷重支持構造体は、例えば車両製造（乗用車、トレーラーとつながった商用車）もしくは鉄道建設、造船または航空宇宙旅行におけるフレームやサブフレームであるが、建設分野における、例えば支柱もある。

Claims (6)

1. 粒子強化鋼材を含むストリップ状の半製品であって、粒子強化なしの金属材料から製造された２つの層の一方が前記粒子強化鋼材の両面の一方の表面領域全体にわたって一体的に接合され、かつ、前記２つの層の他方が前記粒子強化鋼材の両面の他方の表面領域全体にわたって一体的に接合されていることを特徴とする、半製品。
2. 前記２つの層が、前記半製品の材料総厚に対して０．２％から２０％の間の材料厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の半製品。
3. 前記２つの層が、前記半製品の材料総厚に対して０．５％から１５％の間の材料厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の半製品。
4. 前記粒子強化なしの金属材料が、鋼材からなる、請求項１から３の一項に記載の半製品。
5. 荷重支持構造体のための部品または構成要素として整形した後での、請求項１から４の一項に記載の半製品の使用。
6. 建設分野、車両製造、鉄道建設、造船または航空宇宙旅行における、請求項５に記載の使用。