JPH06220583A - 強度、靱性及び耐食性に優れた強磁性型制振合金 - Google Patents

強度、靱性及び耐食性に優れた強磁性型制振合金

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JPH06220583A
JPH06220583A JP27763593A JP27763593A JPH06220583A JP H06220583 A JPH06220583 A JP H06220583A JP 27763593 A JP27763593 A JP 27763593A JP 27763593 A JP27763593 A JP 27763593A JP H06220583 A JPH06220583 A JP H06220583A
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JP
Japan
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toughness
corrosion resistance
strength
less
alloy
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JP27763593A
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English (en)
Inventor
Kazunari Tokuno
一成 徳納
Kazushi Hamada
一志 浜田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度、靱性及び耐食性に優れた強磁性型制振
合金を提供する。 【構成】 重量比で、C:0.02%以下、Si:1.
5〜3%、Mn:0.01〜0.2%、P:0.02%
以下、S:0.02%以下、Cr:1〜5%、Al:
0.01〜5%、N:0.0045〜0.025%、必
要に応じTi:0.005〜0.1%及び/又はCu:
0.1〜1%、且つ残部Fe及び不可避的不純物からな
り、組織的にフェライト単相である強度、靱性及び耐食
性に優れた強磁性型制振合金。 【効果】 損失係数≧0.02、引張強度≧400MP
aとなり、孔食深さしろが5%Cr鋼より優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、構造用材料として必須
の強度と靱性を具備し、同時に高い制振性及び耐食性を
有する鉄系制振合金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば立地及び使用場所が居住地域に近
く且つ海浜地区に位置する新鉄道の橋梁及び産業機械の
材料には、構造材料の基本特性である強度に加え高い制
振性と靱性及び耐食性が同時に要求される傾向にある。
すなわち、橋梁上の高速車両走行時及び大規模土木作業
時の騒音を構造材料そのものの制振効果で抑えることに
よって、周辺環境への影響低減という課題を解決しよう
というのである。
【0003】制振性を目的とした部材に供される従来の
鉄系材料は、振動による交番応力作用下での磁壁移動の
非可逆運動によるヒステリシスに起因した高い制振特性
を得るため、フェライトフォーマーを添加して組織をフ
ェライト単相化することをねらい、Al及びSiを添加
した材料と、Crを積極的に添加した材料との2種類に
分けられる。前者の例としては、特開平4−99148
号公報に記載されるようにAlを最高7.05%及びS
iを最高4.5%まで添加した強磁性型制振合金があ
り、後者の例としては、特開昭52−73118号公報
に記載されるようにCrを8〜30%添加した強磁性制
振合金などがある。
【0004】一方、上記目的に供される構造材料として
必要不可欠な特性である海水下の耐孔食性を与える元素
としてNが考えられ、例えば「CAMP−ISIJ」v
ol.5(1992)p.2015には、固溶したNが
耐孔食性を改善することが報告されている。これは、腐
食孔中に窒素化合物(NH4 )を生成することによって
pH低下を抑制し、結果的に腐食孔の侵食進展を著しく
減ずる機構によるものと考えられる。Nはこの機構のか
なめになる元素である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の合金のうち特開平4−99148号公報記載の合金は
Al及びSi添加量の上限規制が不適当であるため、制
振性は優秀であるが粗大なAl系及びSi系介在物の生
成をまねき、これが破壊の発生点として作用するため衝
撃特性すなわち靱性を損ねる。
【0006】また、特開昭52−73118号公報記載
の合金はCr添加が過剰なため、上記同様Cr系介在物
の生成に起因した靱性の低下をまねく。
【0007】一方、耐食性を目的とした前記「CAMP
−ISIJ」記載のN添加の技術は特に制振性向上のた
めの技術ではなく、現にN添加それ自身は制振性を向上
させるはたらきが無いばかりでなく、AlやCrと化合
物を形成して靱性を低下させるため上限の規制が必要で
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量比
で、C:0.02%以下、Si:1.5〜3%、Mn:
0.01〜0.2%、P:0.02%以下、S:0.0
2%以下、Cr:1〜5%、Al:0.01〜5%、
N:0.0045〜0.025%、必要に応じTi:
0.005〜0.1%及び/又はCu:0.1〜1%、
且つ残部Fe及び不可避的不純物からなり、組織的にフ
ェライト単相であることを特徴とする強度、靱性及び耐
食性に優れた強磁性型制振合金である。
【0009】
【作用】本発明は前記事情に鑑みなされたもので、強磁
性型の鉄系フェライト合金に、フェライトフォーマーで
あり且つ固溶強化に有効なCr、Si、Alを適切な範
囲で添加し、さらに耐食性向上に不可欠なNを同時添加
することにより、優れた制振性に加えて強度と靱性及び
耐食性を一度に有する合金を得ることに成功した。
【0010】本発明では、振動による交番応力作用下で
の磁壁移動の非可逆運動によるヒステリシスに起因した
高い制振特性を得るため組織をフェライト単相化するこ
とを目的として、靱性を損なわない範囲でフェライトフ
ォーマーであるCr、Si、Alを適切な範囲で添加
し、さらに耐食性向上を目的としてNを添加し、結果的
に制振性、強度、靱性及び耐食性を同時に満足させる。
【0011】次に、本発明の限定理由を説明する。
【0012】まず、Cは固溶状態でも炭化物として析出
しても磁壁移動の障害として作用して制振性を低下させ
るため低いほど好ましく、上限を0.02%とする。
【0013】Siは脱酸材として重要である以外に、重
要なフェライトフォーマー且つ固溶強化元素であるため
制振性確保上不可欠であり、且つ耐食性上も重要であ
り、1.5%以上の添加が必要である。一方、3%を超
えて添加するとSiO2 などの介在物の生成をまねき、
破壊の発生点として作用するため靱性を著しく低下させ
る。したがってSiの添加範囲は1.5〜3%とする。
【0014】Mnは脱酸およびSを固定して粒界脆化を
抑制するため最低0.01%を確保する必要があるが、
0.2%以上の添加では制振性の低下が起こる。このた
めMn量は0.01〜0.2%とする。
【0015】Pは粒界に偏析して粒界を著しく脆化さ
せ、結果的に靱性を低下させるため、上限を0.02%
に規制する必要がある不純物元素である。
【0016】SもP同様粒界に偏析して粒界を著しく脆
化させ、結果的に靱性を低下させるため、上限を0.0
2%に規制する必要がある不純物元素である。
【0017】Cuは析出強化によってフェライト相を強
化する重要な元素である。その効果を発揮させるため最
低0.1%を必要とするが、1%を越えると磁壁移動を
阻害して制振性を阻害する。このためCuの添加範囲は
0.1〜1%が望ましい。
【0018】Crは重要な元素である。Crは重要なフ
ェライトフォーマーであり、耐全面耐食性向上及び強化
元素として不可欠である。そのため最低1%必要である
が、5%を超えるとCr2 Nなどの析出物が生じ、破壊
の発生点として作用するため靱性を著しく低下させる。
したがってCr量は1〜5%とする。
【0019】AlはSiやMnと同様脱酸材として重要
であるほか、制振性と強度を向上させる重要な元素であ
る。最低0.01%を確保する必要があるが、過剰添加
によりAl2 5 などの介在物のほか、本発明において
添加不可欠のNと化合してAlNなどの析出物を生成
し、著しい靱性の低下をまねくため上限を5%に制限す
る必要がある。
【0020】Tiは磁壁移動の障害となる固溶Cと固溶
Nを固定することにより制振性低下を抑制する重要な元
素である。その効果を発揮するため最低0.005%を
必要とするが、0.1%を超えると粗大炭窒化物の生成
を招き、かえって靱性を損ねる。したがってTiの適正
添加範囲は0.005〜0.1%である。
【0021】次に、Nは最も重要な元素である。Nは耐
孔食性上不可欠であり、孔食内のpH低下を目的とした
化合物生成によりその効果を発揮させるため最低0.0
045%の添加が必要である。一方、多量の添加はCr
2 NやAlNなどの析出物の生成をまねき、破壊の発生
点として靱性を著しく低下させるのでその上限は0.0
25%である。よってNの添加範囲は0.0045〜
0.025%とする。
【0022】
【実施例】表1に示す成分範囲の供試合金を作製し、こ
れより20mm厚×40mm幅×200mm長さの板状
試験片を加工し、機械インピーダンス法による制振性測
定を行った。さらに、室温での引張試験及びシャルピー
衝撃試験も行った。また、5%NaCl水溶液を散布し
てFe−5Cr−0.005N合金を基準とした場合の
孔食深さしろ(単位mm)の変化を1年後に測定する試
験を行った。結果を表2に示す。表1には組織がフェラ
イト単相であるか否かも記載した。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】No.1〜No.4は本発明の成分範囲の
合金であり、No.5〜No.20は本発明の成分範囲
外の比較例合金である。
【0026】比較例合金No.5、No.6、No.1
1、No.20は、それぞれC、Mn、Cu、Nの過剰
添加による磁壁移動の阻害効果によって制振性が低かっ
た。
【0027】比較例合金No.7はSi、No.12及
びNo.13はCrが本発明の下限を下回るため制振
性、強度が劣った。
【0028】比較例合金No.8、No.9、No.1
0、No.14、No.15はそれぞれSi、P、S、
Cr、Alが本発明の上限を上回るため靱性が劣った。
【0029】比較例合金No.16及びNo.17はT
iが本発明の上限を上回るため靱性が劣った。
【0030】比較例合金No.18及びNo.19はN
が本発明の下限を下回るため耐孔食性が劣った。
【0031】これらに対し、本発明合金No.1〜N
o.4は制振性、強度、靱性、耐食性全てが申し分ない
特性を示した。
【0032】
【発明の効果】本発明により、強度、制振性、靱性及び
耐食性が同時に要求される橋梁や産業機械用構造物材料
の供給が可能となり、工業界に与える効果は極めて大き
い。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で、 C:0.02%以下、 Si:1.5〜3%、 Mn:0.01〜0.2%、 P:0.02%以下、 S:0.02%以下、 Cr:1〜5%、 Al:0.01〜5%、 N:0.0045〜0.025%、 且つ残部Fe及び不可避的不純物からなり、組織的にフ
    ェライト単相であることを特徴とする強度、靱性及び耐
    食性に優れた強磁性型制振合金。
  2. 【請求項2】 重量比で、 C:0.02%以下、 Si:1.5〜3%、 Mn:0.01〜0.2%、 P:0.02%以下、 S:0.02%以下、 Cr:1〜5%、 Al:0.01〜5%、 Ti:0.005〜0.1%、 N:0.0045〜0.025%、 且つ残部Fe及び不可避的不純物からなり、組織的にフ
    ェライト単相であることを特徴とする強度、靱性及び耐
    食性に優れた強磁性型制振合金。
  3. 【請求項3】 重量比で、 C:0.02%以下、 Si:1.5〜3%、 Mn:0.01〜0.2%、 P:0.02%以下、 S:0.02%以下、 Cu:0.1〜1%、 Cr:1〜5%、 Al:0.01〜5%、 N:0.0045〜0.025%、 且つ残部Fe及び不可避的不純物からなり、組織的にフ
    ェライト単相であることを特徴とする強度、靱性及び耐
    食性に優れた強磁性型制振合金。
  4. 【請求項4】 重量比で、 C:0.02%以下、 Si:1.5〜3%、 Mn:0.01〜0.2%、 P:0.02%以下、 S:0.02%以下、 Cu:0.1〜1%、 Cr:1〜5%、 Al:0.01〜5%、 Ti:0.005〜0.1%、 N:0.0045〜0.025%、 且つ残部Fe及び不可避的不純物からなり、組織的にフ
    ェライト単相であることを特徴とする強度、靱性及び耐
    食性に優れた強磁性型制振合金。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013076153A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Disco Corp ステンレス鋼
WO2013117184A1 (de) * 2012-02-08 2013-08-15 Salzgitter Flachstahl Gmbh Warmband zur herstellung eines elektroblechs und verfahren hierzu

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US20150013845A1 (en) * 2012-02-08 2015-01-15 Salzgitter Flachstahl Gmbh Hot-rolled strip for producing an electric steel sheet and method therefor

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