JPH05271872A - 振動減衰特性に優れた鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度でかつ優れた制振性を備えた鋼を提供
する。 【構成】 制振鋼を、 Mn： 0.1〜 1.5％， Ｖ： 1.2〜６％ を含有するか、或いは更に Si： 0.1〜 1.0％， sol.Al：0.01〜９％， Cr：
8.0％以下， Ni： 1.0％以下， Mo： 2.0％以下 の１種以上をも含むと共に残部がFe及び不可避不純物か
ら成り、かつ不純物中のＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ及びＯの含有量
がそれぞれ Ｃ：0.03％以下， Ｐ： 0.2％以下， Ｓ：0.
05％以下， Ｎ：0.01％以下， Ｏ： 0.005％以下 に規制された化学組成とする。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】近年、産業機械や工作機械等が発する振
動、また鉄道橋梁，自動車用道路橋等において交通機関
等が発する騒音や振動による公害問題が多発し社会問題
となっているが、これらに対しては、一般に“音を吸収
又は遮蔽する材料”を使用したり“振動に対して共振し
にくい構造”を工夫して騒音，振動を減少させる手立て
が採用されている。

【０００２】また、最近では、従来の水準レベル以上の
快適な生活への指向が強くなって、例えば自動車ではよ
り静粛な室内が望まれたり、家庭における種々の電気製
品には運転音等の限りない低減が要求されるようになっ
ている。

【０００３】本発明は、このような建築構造物，自動
車，電気製品等の部材に適用した際に騒音や振動を減衰
させる能力、即ち“制振性”に優れた鋼に関するもので
ある。

【０００４】

【従来技術とその課題】制振性の優れた鉄鋼材料として
は、従来から「２枚の鋼板の間に高分子粘弾性物質を挟
み込んだ複合制振鋼板」が知られているが、高分子粘弾
性物質は耐熱温度が低いので高温で使用することができ
ず、更に溶接も困難である。

【０００５】一方、単体の鉄系材料で制振性を有するも
のとして「黒鉛鋳鉄」の存在が知られているが、黒鉛鋳
鉄は炭素含有量が高いために加工性や靱性が十分でな
く、圧延加工材としては使用できない材料であった。

【０００６】また、これとは別に、単体の圧延鋼材で制
振性を有するものとして「高Cr乃至は高Alを含有した鋼
材」が知られている（特開昭５２−７３１１８号公報，
特開昭５８−２２６２号公報等参照）。しかし、これら
の鋼材は強度が低く、振動減衰特性が十分とは言えなか
った。

【０００７】このようなことから、本発明が目的とした
のは、高強度でかつ優れた制振性を備えた鋼を提供する
ことであった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上記目的を達成すべく鋭意研究を行い次のような知見を
得た。即ち、強度が低く熱間加工性もそれほど芳しくな
い「純鉄」は構造用材料として不向きであるが、一方
で、強磁性体であって制振性に優れることが知られてい
る。そこで、本発明者等は、純鉄の良好な制振性を低下
させることなく強度等の構造用材料として必要な特性を
向上させ得る手立てを求め、成分系を工夫するなど種々
の観点から検討を重ねたところ、以下に示す事項を確認
することができたのである。

【０００９】a) 純鉄に見られる良好な制振性を損なわ
ないため、或いはその更なる向上のためには、不純物と
してのＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ及びＯの含有量を極力低減するこ
とが重要である， b) 純鉄の制振性を低下させることなく熱間加工性を改
善する上で、適量のMn添加が効果的である， c) 更に、上記材料に適量のＶを添加すると、高温域に
おいてもフェライト単相を維持できるようになって強度
上昇及び一層の制振性改善効果が達成できる，

【００１０】d) また、Si，Alの複合添加も上記材料の
制振性改善に有効であり、より優れた制振性を確保する
ためにはこれらの適量添加も好ましい手段となり得る，

【００１１】e) 一方、Cr，Mo及びNiには上記材料の制
振性をそれほど低下させることなく強度を上昇させる作
用があり、これらの適量添加は材料強度の向上にとって
非常に有効な手段となり得る，

【００１２】本発明は、上記知見事項等に基づいて完成
されたものであり、「鋼の化学組成を、 Mn： 0.1〜 1.5％（以降、 成分割合を表す％は重量％と
する), Ｖ： 1.2〜６％ を含有するか、 或いは更に Si： 0.1〜 1.0％， sol.Al：0.01〜９％， Cr：
8.0％以下， Ni： 1.0％以下， Mo： 2.0％以下 の１種以上をも含むと共に残部がFe及び不可避不純物か
ら成り、 かつ不純物中のＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ及びＯの含有量
がそれぞれ Ｃ：0.03％以下， Ｐ： 0.2％以下， Ｓ：0.
05％以下， Ｎ：0.01％以下， Ｏ： 0.005％以下 に規制された構成とすることにより、 優れた制振性と構
造材料としての十分な強度を兼備せしめた点」に大きな
特徴を有している。

【００１３】

【作用】さて、一般に常温域で強磁性体である純鉄や鋼
には、磁化すると磁化の方向に歪むという所謂“磁歪現
象”が認められる。また、逆に、このような材料では外
部から応力が加わるとその応力を緩和するように自発磁
化が回転し、磁壁の移動が生じる。従って、上述のよう
な材料に打撃や振動を与えると、その振動は音となって
物質中を伝播するが、その振動によって自発磁化の方向
が回転し磁壁の移動が誘起される。そして、その時に弾
性エネルギ−の消費がなされ、振動が早期に減衰する。

【００１４】本発明では、上記メカニズムに従い振動波
或いは音波のエネルギ−が磁気的エネルギ−に変換され
やすく、かつ高強度が得られるように鋼の成分系を工夫
することによって高強度と良好な制振性を兼ね備えた鋼
を実現したが、以下、本発明において鋼の化学組成を前
記の如くに数値限定した理由をその作用と共により詳細
に説明する。

【００１５】Mn Mnには鉄の有する良好な制振性にそれほどの悪影響を及
ぼすことなく熱間加工性や強度を改善する作用がある
が、その含有量が 0.1％未満では前記作用による所望の
効果が得られず、一方、 1.5％を超えて含有させるとや
はり制振性への悪影響が無視できなくなることから、Mn
含有量は 0.1〜 1.5％と定めた。勿論、制振性の面から
すればMn含有量は少ない方が望ましく、従って出来れば
Mn含有量を0.5％以下に制限するのが好ましいと言え
る。

【００１６】Ｖ Ｖを適量添加すると、高温域でもフェライト単相が維持
されるようになって著しく振動減衰特性が良好となる。
しかしながら、Ｖ含有量が 1.2％未満ではその効果が小
さく、一方、６％を超えて含有させると靱性の劣化を招
くようになる。従って、Ｖ含有量は 1.2〜６％と定め
た。

【００１７】Ｃ 固溶Ｃは磁壁の移動を抑制し、制振性を著しく低下させ
る。従って、所望特性を確保するためには0.03％以下の
極低炭素量に抑える必要がある。

【００１８】Ｐ Ｐには強度を上昇させる作用があるが、その含有量が
0.2％を超えると靱性の低下が目立ってくる。従って、
所望特性を確保するためにはＰ含有量を 0.2％以下に抑
える必要がある。

【００１９】Ｓ Ｓは熱間加工性及び靱性を低下させる元素であり、所望
の良好な熱間加工性や靱性を確保するためにはＳ含有量
を0.05％以下に低減する必要がある。

【００２０】Ｎ Ｃと同様に磁壁の移動を抑制し、振動減衰能を著しく低
下させる元素である。従って、所望の良好な制振性を得
るためにはＮ含有量を0.01％以下に抑える必要がある。

【００２１】Ｏ Ｏも制振性や靱性を目立って低下させる元素である。従
って、所望の良好な制振性，靱性を確保するためには、
Ｏ含有量を 0.005％以下に低減することが必要である。

【００２２】Si及びsol.Al SiとAlの複合添加は、鋼の制振性向上に一層好ましい効
果を発揮するので必要に応じて実施するのが好ましい手
段である。しかしながら、Si含有量が 0.1％未満であっ
たり、Al含有量がsol.Al量にて0.01％未満の場合には所
望する効果が得られず、一方、Si含有量が 1.0％を超え
たり、Al含有量がsol.Al量にて９％を超えると逆に制振
性の低下や靱性低下を招くようになることから、Si含有
量は 0.1〜 1.0％，Al含有量はsol.Al量にて0.01〜９％
とそれぞれ定めた。

【００２３】Cr，Ni，及びMo これらの元素は、何れも固溶強化によって鋼の強度を向
上させる作用を有しているので、必要に応じて１種又は
２種以上の添加がなされる。しかしながら、過剰に添加
すると制振性の低下を招くようになる。従って、Cr含有
量についてはその上限を 8.0％、Ni含有量についてはそ
の上限を 1.0％、そしてMo含有量についてはその上限を
2.0％とそれぞれ定めた。

【００２４】続いて、本発明の効果を実施例により更に
具体的に説明する。

【実施例】まず、表１及び表２に示す各化学組成の鋼を
溶製した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】次に、これら各鋼を仕上がり温度：１１０
０℃で１０mm厚に熱間圧延し、次いで“１０００℃×１
時間”の熱処理を施した材料から、直径４mmの丸棒引張
試験片と１０mm厚×５０mm幅×３００mm長の制振性試験
片とを切り出し、その引張強度と制振性を調査した。

【００２８】なお、制振性の評価は、長さ３００mmの振
子の先端に直径１１mmの鋼球を取付けて９０度の位置か
ら試験片に衝突させ、その衝突音を試験片から１００mm
離れた所に設置した測定マイクで集音し、“最大音圧”
と“最大音圧から２０dB減衰するまでの時間”を測定し
て行った。これらの結果を表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】表３に示される結果からも、本発明鋼は従
来鋼に比較して高い強度を示し、更に衝突音の最大音圧
が小さい上に極めて短時間で減衰しているので制振性が
良好であることが確認できる。これに対して、比較鋼は
最大音圧が大きく、減衰時間も長くて制振性に劣ってお
り、また、従来鋼では、制振性は良好であるものの強度
が低い結果となっていることが分かる。

【００３１】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、高強度と優れた制振性を有する鋼を提供することが
でき、産業用機械，輸送機器，家庭用電化機器等の部材
に適用することで騒音や振動の発生が顕著に抑えられる
など、産業上極めて有用な効果がもたられさる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量割合にて Mn： 0.1〜 1.5％， Ｖ： 1.2〜６％ を含むと共に残部がFe及び不可避不純物から成り、かつ
   不純物中のＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ及びＯの含有量がそれぞれ Ｃ：0.03％以下， Ｐ： 0.2％以下， Ｓ：0.
   05％以下， Ｎ：0.01％以下， Ｏ： 0.005％以下 であることを特徴とする、振動減衰特性に優れた鋼。
2. 【請求項２】 重量割合にて Mn： 0.1〜 1.5％， Ｖ： 1.2〜６％， Si：
   0.1〜 1.0％， sol.Al：0.01〜９％ を含むと共に残部がFe及び不可避不純物から成り、かつ
   不純物中のＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ及びＯの含有量がそれぞれ Ｃ：0.03％以下， Ｐ： 0.2％以下， Ｓ：0.
   05％以下， Ｎ：0.01％以下， Ｏ： 0.005％以下 であることを特徴とする、振動減衰特性に優れた鋼。
3. 【請求項３】 重量割合にて Mn： 0.1〜 1.5％， Ｖ： 1.2〜６％ を含有し、更に Cr： 8.0％以下， Mo： 2.0％以下， Ni：
   1.0％以下 の１種以上をも含むと共に残部がFe及び不可避不純物か
   ら成り、かつ不純物中のＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ及びＯの含有量
   がそれぞれ Ｃ：0.03％以下， Ｐ： 0.2％以下， Ｓ：0.
   05％以下， Ｎ：0.01％以下， Ｏ： 0.005％以下 であることを特徴とする、振動減衰特性に優れた鋼。
4. 【請求項４】 重量割合にて Mn： 0.1〜 1.5％， Ｖ： 1.2〜６％， Si：
   0.1〜 1.0％， sol.Al：0.01〜９％ を含有し、更に Cr： 8.0％以下， Mo： 2.0％以下， Ni：
   1.0％以下 の１種以上をも含むと共に残部がFe及び不可避不純物か
   ら成り、かつ不純物中のＣ，Ｐ，Ｓ，Ｎ及びＯの含有量
   がそれぞれ Ｃ：0.03％以下， Ｐ： 0.2％以下， Ｓ：0.
   05％以下， Ｎ：0.01％以下， Ｏ： 0.005％以下 であることを特徴とする、振動減衰特性に優れた鋼。