JP2005187857A - ハイドロフォーム加工後の耐割れ性に優れるCr含有フェライト系鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 C:0.02mass%以下、Si:2mass%以下、Mn:3mass%以下、P:0.04mass%以下、S:0.006mass%以下、Cr:6〜20mass%、Ni:2mass%以下、N:0.02mass%以下、O:0.008mass%以下を含有し、かつTi,Nb,VおよびAlのいずれか1種または2種以上を合計で1mass%以下含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、シャルピー吸収エネルギーが80J/cm2以上となる最低温度が−30℃未満かつ結晶粒度番号が3.0超8.0未満の鋼板とする。
【選択図】 図2
Description
記
A群:Cu,WおよびMoのいずれか1種または2種以上を各5mass%以下かつ合計で8mass%以下
B群:BまたはMgのいずれか1種または2種を各0.01mass%以下
C群:CaまたはREMのいずれか1種または2種を各0.1mass%以下
ハイドロフォーム加工後の耐割れ性を定量評価するために、C:0.02mass%以下、Si:2mass%以下、Mn:3mass%以下、P:0.04mass%以下、S:0.006mass%以下、Cr:6〜20mass%、Ni:2mass%以下、N:0.02mass%以下、O:0.008mass%以下を含有し、かつTi,Nb,VおよびAlのいずれか1種または2種以上を合計で1mass%以下含有した、板厚1.2mmのCr含有フェライト系冷延鋼板を素材として38.1mmφの電縫管を造管し、その後、ハイドロフォーム加工により、図1(b)に示したようなT字張り出し部品の成形に供した。このT字張り出し部品を、80℃の温度に加熱したのち、鋼製定盤上に横向きにして載置し、図1(b)に示したT字張り出し部品のX点に向けて、5kgの錘を80cmの高さから落下させる落重試験を行い、割れ発生の有無および割れの大きさを測定し、割れなしを○、割れが1箇所でかつ割れの長さが10mm以内の場合を△、割れが複数かあるいは割れの長さが10mm超えの場合を×と評価した。
<結晶粒度番号>
パイプ素材鋼板の圧延方向断面の板厚中心部におけるフェライト組織の結晶粒度番号をJIS G 0552に準拠して測定した。
<シャルピー衝撃試験>
パイプ素材鋼板の圧延方向に採取した2mmVノッチ付きシャルピーサブサイズ試験片(幅:1.2mm)を用いて、−120℃〜0℃の温度範囲でシャルピー衝撃試験を、各条件でn数3ずつ行い、その吸収エネルギーの平均値が80J/cm2以上となる最低の温度を求め、この温度を「シャルピー遷移温度」と定義した。
フェライト系鋼板
ハイドロフォーム加工に用いられるパイプの素材となる本発明の鋼板は、Cr含有フェライト系鋼板である。ここでいうフェライト系とは、ハイドロフォーム加工時の鋼板組織が、体積率で80%以上がフェライト組織であることを言う。フェライト系鋼板は、耐酸化性や耐熱性、耐食性に優れており、かつ、オーステナイト系ステンレス鋼板より安価であるため、フェライト系鋼板に限定する。
本発明のシャルピー遷移温度とは、先述したように、パイプに加工する前の素材鋼板についてシャルピー衝撃試験を行った時に、その吸収エネルギーの平均値が80J/cm2以上となる最低の温度のことを言い、本発明の鋼板は、その温度が−30℃未満である必要がある。この値が−30℃以上では、ハイドロフォーム加工後の耐割れ性が劣る。シャルピー遷移温度は、低温であればある程、ハイドロフォーム加工後の耐割れ性は改善される傾向があり、−50℃以下であることが好ましくい。
C:0.02mass%以下
Cは、鋼板強度を高め成形性を劣化させる元素であり、0.02mass%を超えて含有すると、靭性および成形性の劣化が顕著となるため、0.02mass%以下に制限する。成形性を確保するためには、C含有量は低いほどよく、0.008mass%以下が望ましい。しかし、低減し過ぎると、2次加工脆性が問題となるので、0.001mass%以上含有することが好ましい。
Siは、鋼の強度を高める元素であるが、耐酸化性を向上するために添加してもよい。しかし、その量が2mass%を超えると、加工硬化が顕著となり成形性を劣化させるほか、表面性状も劣化させるので2mass%以下とする。好ましくは1mass%以下、さらに好ましくは0.1mass%以下である。なお、脱酸剤として添加する場合には、0.02mass%以上の添加が好ましい。
Mnは、鋼の強度を高める元素であり、また、脱酸剤としても添加される。しかし、Mnの過剰な添加は、MnSを形成し、成形性や耐食性を低下させるので、3mass%以下に制限する。より成形性、耐食性が求められる用途の場合には、Mnは、0.2mass%以下であることが好ましく、より好ましくは0.1mass%以下である。なお、脱酸剤として添加される場合には、0.02mass%以上添加することが好ましい。
Pは、低減することにより、粒径を変化させずに靭性を改善(シャルピー遷移温度を下げる)することができる元素であり、ハイドロフォーム加工後の耐割れ性を改善するには低いほどよい。よって、0.04mass%以下に制限する。特に、靭性や溶接性を改善するためには、0.02mass%以下とするのが好ましい。より好ましくは、0.015mass%以下である。
Sは、非金属介在物として存在し、靭性を劣化させる元素であり、0.006mass%以下に制限する。特に、ハイドロフォーム加工後の耐割れ性を改善する観点からは、Sは少ないほどよく、0.005mass%以下であることが望ましい。さらに好ましくは0.003mass%以下である。
本発明の鋼板は、Cr含有のフェライト系鋼板であり、Crは非常に重要な元素である。このCrは、耐酸化性や耐熱性、耐食性を向上する効果があり、これらの効果を得るためには、6mass%以上添加する必要がある。しかし、Crの過剰の添加は、一様伸びを低下させるほか、ハイドロフォーム加工性およびハイドロフォーム加工後の耐割れ性を著しく低下させるため、上限を20mass%とする。したがって、要求される特性に応じて、6〜20mass%の間で添加量を決めればよい。なお、耐熱性、耐食性とハイドロフォーム加工性やハイドロフォーム加工後の耐割れ性とをバランスさせるためには、11〜16mass%の範囲が好ましく、さらに好ましくは13〜16mass%である。
Niは、靭性を向上させる効果を有するが、高価であるため2mass%以下に制限する。靭性向上を図るための好ましい添加量は0.05〜0.8mass%、より好ましくは0.5〜0.8mass%である。
Nは、鋼の靭性および成形性を劣化させる元素である。その含有量が0.02mass%を超えると、靭性および成形性の劣化が顕著となるので、0.02mass%以下に限定する。ハイドロフォーム加工性やハイドロフォーム加工後の耐割れ性を改善するためには、Nの含有量は少ないほど良く、0.01mass%以下であることが望ましい。
Oは、酸化物系介在物を生成し、ハイドロフォーム加工後の耐割れ性に悪影響があるため、0.008mass%以下に制限する。さらに、ハイドロフォーム加工後の耐割れ性を改善するためには、好ましくは0.005mass%以下、さらに好ましくは0.002mass%以下である。
Nb,Ti,V,Alは、CやNと炭窒化物を形成し、C,Nの有害性を減ずるため、これらの中から選ばれる1種または2種以上を添加する。しかし、いずれの元素も過剰に添加すると、表面欠陥を増加させたり、シャルピー遷移温度を上げたりするため、これらの元素の添加量は合計で1mass%以下に制限する。なお、C,Nの有害性を取り除くためには、
Ti/48+Nb/98+V/51+Al/27≧C/12+N/14
の式を満たす範囲で添加することが好ましい。
Cu,W,Mo:1種または2種以上を各5mass%以下、合計で8mass%以下 Cu,W,Moは、固溶することにより高温耐力の向上あるいは耐食性の向上に寄与するが、高価な元素であるため各々5mass%以下とするのが好ましい。また、これら元素の合計添加量は、ハイドロフォーム加工性およびハイドロフォーム加工後の耐割れ性を改善するためには、8mass%以下であることが好ましい。
鋼板の圧延方向に採取した2mmVノッチ付きシャルピーサブサイズ試験片(幅:1.2mm)を用いて、−120℃〜0℃の範囲で、5℃間隔でシャルピー衝撃試験を各条件で3本ずつ行い、その吸収エネルギーの平均値が80J/cm2以上となる最低の温度をシャルピー遷移温度とした。
(2) 結晶粒度番号
鋼板の圧延方向断面の板厚中心部におけるフェライト組織の結晶粒度番号をJIS G 0552に準拠して測定した。
Claims (5)
- Crを6〜20mass%含有し、シャルピー吸収エネルギーが80J/cm2以上となる最低温度が−30℃未満かつ結晶粒度番号が3.0超8.0未満であることを特徴とするハイドロフォーム加工後の耐割れ性に優れるCr含有フェライト系鋼板。
- C:0.02mass%以下、
Si:2mass%以下、
Mn:3mass%以下、
P:0.04mass%以下、
S:0.006mass%以下、
Cr:6〜20mass%、
Ni:2mass%以下、
N:0.02mass%以下、
O:0.008mass%以下を含有し、かつ
Ti,Nb,VおよびAlのいずれか1種または2種以上を合計で1mass%以下含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、シャルピー吸収エネルギーが80J/cm2以上となる最低温度が−30℃未満かつ結晶粒度番号が3.0超8.0未満であることを特徴とするハイドロフォーム加工後の耐割れ性に優れるCr含有フェライト系鋼板。 - 上記成分組成に加えてさらに、Cu,WおよびMoのいずれか1種または2種以上を各5mass%以下かつ合計で8mass%以下含有することを特徴とする請求項2に記載のCr含有フェライト系鋼板。
- 上記成分組成に加えてさらに、BまたはMgのいずれか1種または2種を各0.01mass%以下含有することを特徴とする請求項2または3に記載のCr含有フェライト系鋼板。
- 上記成分組成に加えてさらに、CaまたはREMのいずれか1種または2種を各0.1mass%以下含有することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のCr含有フェライト系鋼板。
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