JPH08319537A - 高強度高靱性制振合金及びその製造方法 - Google Patents
高強度高靱性制振合金及びその製造方法Info
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- JPH08319537A JPH08319537A JP14692995A JP14692995A JPH08319537A JP H08319537 A JPH08319537 A JP H08319537A JP 14692995 A JP14692995 A JP 14692995A JP 14692995 A JP14692995 A JP 14692995A JP H08319537 A JPH08319537 A JP H08319537A
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Abstract
用制振合金を得る。 【構成】 重量%で、C:0.02%以下、Si:0.
5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、P:0.010%
以下、S:0.005%以下、Cr:1〜5%、Al:
0.005〜5%、N:0.006%以下を含有し、必
要に応じCu、Ni、Mo、Nb、V、Ti、B、C
a、REMを適宜含有し、残部Fe及び不可避的不純物
からなる鋼を加熱温度950〜1100℃、950℃以
下の圧下率30〜70%、圧延仕上温度700〜850
℃、制振性向上のため好ましくは圧延仕上温度Ar1 +
50℃〜Ar1 −20℃で熱間圧延し、650〜950
℃で焼戻しまたは焼きなまし熱処理して、(200)回
折強度比が2.0〜15.0、損失係数≧0.03、0
℃でのシャルピー吸収エネルギー≧50J、引張強さ≧
400MPaの高強度高靱性制振合金を得る。
Description
械、建築用構造材料としての強度と靱性を満足し、同時
に高い制振性を有する制振合金及びその製造方法に関す
るものである。
材料には、構造材料の基本特性である強度に加え高い制
振性と靱性が同時に要求される傾向にある。たとえば、
橋梁上の高速鉄道走行時や大規模土木、建築作業時の騒
音、振動を構造材料そのものの制振効果で抑え、かつ、
構造部材として十分な強度と靱性を有する材料である。
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Si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。
さらに、特開平6−220583号公報及び特開平5−
302148号公報には、Mnが0.1又は0.2%以
下で、Crを1〜5%添加した強磁性制振合金が記載さ
れている。また、特願平6−258982号明細書に
は、Mnを0.2〜2.5%、Crを1〜5%添加した
強磁性制振合金が記載されている。
応用>」広済堂1992年3月発行、192〜197頁
には、強磁性型合金として、外部応力が磁区壁の移動を
引き起こし、それによるヒステリシス損で振動エネルギ
ーが吸収されることが記述されている。
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、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靱性が低下する。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系介在物の靱性低下をまね
く。さらに、特開平6−220583号公報及び特開平
5−302148号公報記載の合金は、強度上昇元素が
添加されていないため強度が低い。また、特願平6−2
58982号明細書記載の合金は製造方法が適切でない
ため、制振性が低い。さらに、「制振材料<その機能と
応用>」は制振合金の機構を書いたもので、その向上策
や具体的な成分系・製造方法、あるいは制振性に加えて
強度と靱性を同時に満足させる方法に関する記述はな
い。
度と靱性を同時に満足する合金及びその製造方法を提供
することを目的とする。
振合金は以下の〜の通りである。
i:0.5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、P :
0.010%以下、S :0.005%以下、Cr:1
〜5%、Al:0.005〜5%、N :0.006%
以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、
(200)回折強度比が2.0〜15.0、損失係数≧
0.03、0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧50
J、引張強さ≧400MPaの高強度高靱性制振合金。
に、さらに、重量%で、Cu:0.05〜2.5%、N
i:0.05〜2.5%、Mo:0.05〜4.5%、
Nb:0.005〜0.2%、V :0.005〜0.
2%、Ti:0.005〜0.1%、B :0.000
3〜0.005%の1種又は2種以上を含み、(20
0)回折強度比が2.0〜15.0、損失係数≧0.0
3、0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧50J、引張
強さ≧430MPaの高強度高靱性制振合金。
る鋼に、さらに、重量%で、Ca :0.001〜0.
05%、REM:0.001〜0.1%の1種又は2種
を含み、(200)回折強度比が2.0〜15.0、損
失係数≧0.03、0℃でのシャルピー吸収エネルギー
≧70J、引張強さ≧400MPaの高強度高靱性制振
合金。
造方法は以下の〜の通りである。
i:0.5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、P :
0.010%以下、S :0.005%以下、Cr:1
〜5%、Al:0.005〜5%、N :0.006%
以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼
を加熱温度950〜1100℃、950℃以下の圧下率
30〜70%、圧延仕上温度700〜850℃で熱間圧
延し、650〜950℃で焼戻し又は焼きなまし熱処理
することを特徴とする損失係数≧0.03、0℃でのシ
ャルピー吸収エネルギー≧50J、引張強さ≧400M
Paの高強度高靱性制振合金の製造方法。
に、さらに、重量%で、Cu:0.05〜2.5%、N
i:0.05〜2.5%、Mo:0.05〜4.5%、
Nb:0.005〜0.2%、V :0.005〜0.
2%、Ti:0.005〜0.1%、B :0.000
3〜0.005%の1種又は2種以上を含み、加熱温度
950〜1100℃、950℃以下の圧下率30〜70
%、圧延仕上温度700〜850℃で熱間圧延し、65
0〜950℃で焼戻し又は焼きなまし熱処理することを
特徴とする損失係数≧0.03、0℃でのシャルピー吸
収エネルギー≧50J、引張強さ≧430MPaの高強
度高靱性制振合金の製造方法。
る鋼に、さらに、重量%で、Ca :0.001〜0.
05%、REM:0.001〜0.1%の1種又は2種
を含み、加熱温度950〜1100℃、950℃以下の
圧下率30〜70%、圧延仕上温度700〜850℃で
熱間圧延し、650〜950℃で焼戻し又は焼きなまし
熱処理することを特徴とする損失係数≧0.03、0℃
でのシャルピー吸収エネルギー≧70J、引張強さ≧4
00MPaの高強度高靱性制振合金の製造方法。
i:0.5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、P :
0.010%以下、S :0.005%以下、Cr:1
〜5%、Al:0.005〜5%、N :0.006%
以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼
を加熱温度950〜1100℃、950℃以下の圧下率
30〜70%、圧延仕上温度Ar1 −20℃〜Ar1+
50℃で熱間圧延し、650〜950℃で焼戻し又は焼
きなまし熱処理することを特徴とする損失係数≧0.0
3、0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧50J、引張
強さ≧400MPaの高強度高靱性制振合金の製造方
法。
に、さらに、重量%で、Cu:0.05〜2.5%、N
i:0.05〜2.5%、Mo:0.05〜4.5%、
Nb:0.005〜0.2%、V :0.005〜0.
2%、Ti:0.005〜0.1%、B :0.000
3〜0.005%の1種又は2種以上を含み、加熱温度
950〜1100℃、950℃以下の圧下率30〜70
%、圧延仕上温度Ar1 −20℃〜Ar1 +50℃で熱
間圧延し、650〜950℃で焼戻し又は焼きなまし熱
処理することを特徴とする損失係数≧0.03、0℃で
のシャルピー吸収エネルギー≧50J、引張強さ≧43
0MPaの高強度高靱性制振合金の製造方法。
る鋼に、さらに、重量%で、Ca :0.001〜0.
05%、REM:0.001〜0.1%の1種又は2種
以上を含み、加熱温度950〜1100℃、950℃以
下の圧下率30〜70%、圧延仕上温度Ar1 −20℃
〜Ar1 +50℃で熱間圧延し、650〜950℃で焼
戻し又は焼きなまし熱処理することを特徴とする損失係
数≧0.03、0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧7
0J、引張強さ≧400MPaの高強度高靱性制振合金
の製造方法。
耐食性向上に不可欠で、かつフェライトフォーマーであ
り固溶体強化に有効なCrを適切な範囲で添加し、さら
に、強度上昇に不可欠な固溶体強化元素のMnとフェラ
イトフォーマーでありかつ固溶体強化に有効なSi、A
lとを同時添加することにより、優れた制振性に加えて
強度と靱性を一度に有する合金を得ることに成功した。
すなわち、本発明は、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に適度のフェライトフォーマーを有
するフェライト相を基本とし、フェライトフォーマー及
び固溶体強化元素であり耐食性に有効なCr、フェライ
トフォーマー及び固溶体強化元素であるSiとAl、大
幅な強度上昇をもたらす固溶体強化元素であるMnの添
加によって、制振性と強度を同時に満足させる。このよ
うに、本発明合金にはマトリックスの磁性向上と強度向
上のためフェライトフォーマーを添加するが、過剰の添
加は介在物や析出物の生成を招き、磁壁移動を妨げ、制
振性を大きく損なうため上限がある。
は、細粒でも制振性向上が図れる方法である。従来は結
晶粒界が磁壁移動を阻害するため、もっぱら粗粒化する
ことで制振性を向上させていたが、粗粒では靱性が低下
する。本発明では、粗粒化による制振性向上に替わる方
法として、(200)回折強度を高くすることにした。
(200)回折強度を高くすると、鋼板表面に平行な方
向の<100>方位が強化される。つまり、磁化容易方
向が鋼板表面に平行な方向に強化され、制振性が向上す
る。(200)回折強度比を2以上にすれば制振性が向
上し、15以上にすると逆に制振性が低下する。なお、
(200)回折強度比とは、X線で板厚方向の(20
0)回折強度を測定し、ランダムサンプル材の(20
0)回折強度に対する比を求めたものである。
低温圧延を行うことが必要で、950℃以下の圧下率を
30%以上にすればよい。圧延仕上温度をAr1 −20
℃〜Ar1 +50℃にすると(200)回折強度比がさ
らに向上し、制振特性が一層向上する。熱間圧延後、圧
延によって鋼板中に導入された歪を減少させるために焼
戻し又は焼きなまし熱処理が必要であるが、集合組織は
高温で熱処理すると弱くなるため、上限温度は950℃
である。
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。
要なフェライトフォーマーかつ固溶体強化元素であるた
め制振性及び強度確保上不可欠であり、0.5%以上の
添加が必要である。一方、3%を超えて添加するとSi
O2 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。従ってSiの添
加範囲は0.5〜3%とする。
制すると同時に固溶体強化元素であるため最低0.2%
確保する必要があるが、2.5%以上の添加では制振性
の低下が起こる。このためMn量は0.2〜2.5%と
する。
し、かつ偏析することにより磁壁の移動を妨げる害を及
ぼし制振性を低下させるので少ないほどよい。このた
め、Pは0.010%以下、Sは0.005%以下とす
る。
り、制振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。従ってCr量は1〜5%とす
る。
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0.005%を確保する必要があるが、過剰
添加によりAl2 O3 などの介在物のほか、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。さらに、制振性向上の
観点から望ましいのは0.2〜0.4%である。
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0.006%とする。
Nb、V、Ti、Bは強度上昇に有効な元素であり、そ
の効果が不足しない範囲として前記の量を下限とし、ま
た制振性及び靱性が劣化しない範囲として前記の量を上
限とした。
向上に有効な元素であり、その効果が不足しない範囲と
して前記の量を下限とし、また靱性がむしろ低下し制振
性が劣化しない範囲として前記の量を上限とした。
し、(200)回折強度比を高くするため1100℃以
下とし、さらに、加熱時の鋼板内温度偏差をなくすため
950℃以上とする。
比を高くするため950℃以下で30%以上の圧延が必
要であるが、圧下率が70%を超えると結晶粒が細粒に
なりすぎ、制振性が低下する。
の圧延を行うため850℃以下となるが、700℃未満
ではフェライト域圧延となり靱性が低下するため、下限
は700℃とする。さらに、圧延仕上温度をAr1 −2
0℃〜Ar1 +50℃にすれば(200)回折強度比が
さらに向上し、制振特性が一層向上する。
れた歪を減少させるために焼戻し又は焼きなまし熱処理
が必要であり、650℃以上の熱処理を行うが、集合組
織は高温で熱処理すると弱くなるため、上限温度は95
0℃とする。
し、これより元厚×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。
成分範囲の合金であり、鋼F〜Mは本発明の成分範囲外
の合金である。これらの鋼について、表2に示す製造条
件で製造したものの各種特性を合わせて表2に示す。例
1〜5は本発明例であり、例6〜20は比較例である。
例1、2、6〜13は板厚20mm、例3は板厚2m
m、例4、5は板厚70mm、例14〜20は板厚40
mmである。
上で、良好な制振性能(η≧0.03)、高強度(≧4
00MPa)、高靱性(≧50J)を有する。本発明例
2、3は、強度上昇に有効な選択元素を含有するため、
さらに高強度(≧430MPa)で、かつ、本発明例2
はAlが望ましい範囲にあるため制振性能がさらに高
い。本発明例4、5は靱性上昇に有効な選択元素を含有
するため、さらに高靱性(≧70J)である。
較例7はSiが低く、制振性能、強度が低い。比較例8
はSiが高く、靱性が低い。比較例9はMnが高く、制
振性能が低い。比較例10はPが高く、比較例11はS
が高く、制振性能が低い。比較例12はCrが低く、制
振性能が低い。比較例13はCrが高く、靱性が低い。
比較例14はAlが高く、靱性が低い。比較例15はN
が高く、制振性能が低い。比較例16は加熱温度が高
く、比較例17は950℃以下の圧下率が低く、(20
0)回折強度比が低く、制振性能が低い。比較例18は
圧延仕上温度が低く、靱性が低い。比較例19は熱処理
温度が低く、制振性能が低い。比較例20は熱処理温度
が高く、(200)回折強度比が低く、制振性能が低
い。
の鋼P、Q、Rについて、表4に示す製造条件で製造し
たものの各種特性を合わせて表4に示す。例21、2
2、23は本発明例であり、例24〜27は比較例であ
る。板厚は全て20mmである。鋼P、Q、RのAr1
はそれぞれ730℃、740℃、790℃である。
がAr1 +50℃〜Ar1 −20℃で、(200)回折
強度比が3以上で、さらに良好な制振性能(η≧0.0
4)、高強度(≧400MPa)、高靱性(≧50J)
を有する。
+50℃を超え、比較例25、27は圧延仕上温度がA
r1 −20℃未満で、(200)回折強度比が低く、制
振性能が低い。
同時に要求される船舶、橋梁、産業機械、建設用構造材
料の供給が可能となる。
Claims (9)
- 【請求項1】 重量%で、 C :0.02%以下、 Si:0.5〜3%、 Mn:0.2〜2.5%、 P :0.010%以下、 S :0.005%以下、 Cr:1〜5%、 Al:0.005〜5%、 N :0.006%以下 を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、(2
00)回折強度比が2.0〜15.0、損失係数≧0.
03、0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧50J、引
張強さ≧400MPaの高強度高靱性制振合金。 - 【請求項2】 請求項1記載の合金と同一組成を有する
鋼に、さらに、重量%で、 Cu:0.05〜2.5%、 Ni:0.05〜2.5%、 Mo:0.05〜4.5%、 Nb:0.005〜0.2%、 V :0.005〜0.2%、 Ti:0.005〜0.1%、 B :0.0003〜0.005% の1種又は2種以上を含み、(200)回折強度比が
2.0〜15.0、損失係数≧0.03、0℃でのシャ
ルピー吸収エネルギー≧50J、引張強さ≧430MP
aの高強度高靱性制振合金。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の合金と同一組成を
有する鋼に、さらに、重量%で、 Ca :0.001〜0.05%、 REM:0.001〜0.1% の1種又は2種を含み、(200)回折強度比が2.0
〜15.0、損失係数≧0.03、0℃でのシャルピー
吸収エネルギー≧70J、引張強さ≧400MPaの高
強度高靱性制振合金。 - 【請求項4】 重量%で、 C :0.02%以下、 Si:0.5〜3%、 Mn:0.2〜2.5%、 P :0.010%以下、 S :0.005%以下、 Cr:1〜5%、 Al:0.005〜5%、 N :0.006%以下 を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼を加
熱温度950〜1100℃、950℃以下の圧下率30
〜70%、圧延仕上温度700〜850℃で熱間圧延
し、650〜950℃で焼戻し又は焼きなまし熱処理す
ることを特徴とする損失係数≧0.03、0℃でのシャ
ルピー吸収エネルギー≧50J、引張強さ≧400MP
aの高強度高靱性制振合金の製造方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の合金と同一組成を有する
鋼に、さらに、重量%で、 Cu:0.05〜2.5%、 Ni:0.05〜2.5%、 Mo:0.05〜4.5%、 Nb:0.005〜0.2%、 V :0.005〜0.2%、 Ti:0.005〜0.1%、 B :0.0003〜0.005% の1種又は2種以上を含み、加熱温度950〜1100
℃、950℃以下の圧下率30〜70%、圧延仕上温度
700〜850℃で熱間圧延し、650〜950℃で焼
戻し又は焼きなまし熱処理することを特徴とする損失係
数≧0.03、0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧5
0J、引張強さ≧430MPaの高強度高靱性制振合金
の製造方法。 - 【請求項6】 請求項4又は5記載の合金と同一組成を
有する鋼に、さらに、重量%で、 Ca :0.001〜0.05%、 REM:0.001〜0.1% の1種又は2種を含み、加熱温度950〜1100℃、
950℃以下の圧下率30〜70%、圧延仕上温度70
0〜850℃で熱間圧延し、650〜950℃で焼戻し
又は焼きなまし熱処理することを特徴とする損失係数≧
0.03、0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧70
J、引張強さ≧400MPaの高強度高靱性制振合金の
製造方法。 - 【請求項7】 重量%で、 C :0.02%以下、 Si:0.5〜3%、 Mn:0.2〜2.5%、 P :0.010%以下、 S :0.005%以下、 Cr:1〜5%、 Al:0.005〜5%、 N :0.006%以下 を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼を加
熱温度950〜1100℃、950℃以下の圧下率30
〜70%、圧延仕上温度Ar1 −20℃〜Ar1+50
℃で熱間圧延し、650〜950℃で焼戻し又は焼きな
まし熱処理することを特徴とする損失係数≧0.03、
0℃でのシャルピー吸収エネルギー≧50J、引張強さ
≧400MPaの高強度高靱性制振合金の製造方法。 - 【請求項8】 請求項7記載の合金と同一組成を有する
鋼に、さらに、重量%で、 Cu:0.05〜2.5%、 Ni:0.05〜2.5%、 Mo:0.05〜4.5%、 Nb:0.005〜0.2%、 V :0.005〜0.2%、 Ti:0.005〜0.1%、 B :0.0003〜0.005% の1種又は2種以上を含み、加熱温度950〜1100
℃、950℃以下の圧下率30〜70%、圧延仕上温度
Ar1 −20℃〜Ar1 +50℃で熱間圧延し、650
〜950℃で焼戻し又は焼きなまし熱処理することを特
徴とする損失係数≧0.03、0℃でのシャルピー吸収
エネルギー≧50J、引張強さ≧430MPaの高強度
高靱性制振合金の製造方法。 - 【請求項9】 請求項7又は8記載の合金と同一組成を
有する鋼に、さらに、重量%で、 Ca :0.001〜0.05%、 REM:0.001〜0.1% の1種又は2種以上を含み、加熱温度950〜1100
℃、950℃以下の圧下率30〜70%、圧延仕上温度
Ar1 −20℃〜Ar1 +50℃で熱間圧延し、650
〜950℃で焼戻し又は焼きなまし熱処理することを特
徴とする損失係数≧0.03、0℃でのシャルピー吸収
エネルギー≧70J、引張強さ≧400MPaの高強度
高靱性制振合金の製造方法。
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|---|---|---|---|
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| JP8599195 | 1995-03-20 | ||
| JP7-85991 | 1995-03-20 | ||
| JP14692995A JP3492026B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-05-23 | 高強度高靱性制振合金及びその製造方法 |
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| JP14692995A Expired - Fee Related JP3492026B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-05-23 | 高強度高靱性制振合金及びその製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100635074B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2006-10-16 | 주식회사 포스코 | 조대 석출물에 의한 고강도 고인성 열연강판 제조방법 |
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| CN113737104A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-03 | 燕山大学 | 一种高铝耐候钢及其制备方法 |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP14692995A patent/JP3492026B2/ja not_active Expired - Fee Related
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