JP2008518102A - Method of manufacturing containment device and containment device manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
本発明は、封じ込め装置の製造方法であって、
ａ．（質量％）でＣ ０．０５％〜０．４％、Ｓｉ ２．０％以下、Ｍｎ ２．０％以下、Ｐ ０．１％以下、Ｎ ２００ｐｐｍ以下、残部鉄および不可避不純物からなる化学組成を有する鋼スラブを用意する工程、ｂ．該スラブを再加熱した後、または該スラブを高温装入することにより、鋳造熱を利用して、もしくは鋳造後に直接圧延することにより、該スラブをストリップに熱間圧延し、続いて該ストリップをコイル巻き温度に冷却し、続いてコイル巻きする工程、ｃ．該ストリップを厚さ減少率４０〜９５％で冷間圧延し、冷間圧延されたストリップを形成する工程、ｄ．Ａｃ１を超える温度に再加熱し、少なくとも５秒間均質化させ、続いて急冷することにより、連続焼きなましする工程、ｅ．封じ込め装置を製造する工程を含んでなり、該封じ込め装置中の該鋼が、少なくとも１０体積％の、マルテンサイトおよびベイナイトからなる相群から選択された少なくとも一つの相を含んでなり、該封じ込め装置の特性異方性が低い、方法に関する。本発明はさらに、該方法により製造された封じ込め装置、ならびに該封じ込め装置を製造するための、高温および／または高圧密封用途向けの絶縁バリヤー材料の製造方法にも関する。The present invention is a method of manufacturing a containment device,
a. (Mass%) C 0.05% to 0.4%, Si 2.0% or less, Mn 2.0% or less, P 0.1% or less, N 200ppm or less, balance iron and inevitable impurities Providing a steel slab having: b. After reheating the slab, or by hot charging the slab, utilizing the heat of casting or rolling directly after casting, the slab is hot-rolled into strips, followed by Cooling to coiling temperature followed by coiling; c. Cold rolling the strip at a thickness reduction of 40-95% to form a cold rolled strip; d. Continuous annealing by reheating to a temperature above Ac1, homogenizing for at least 5 seconds, followed by quenching, e. Manufacturing the containment device, wherein the steel in the containment device comprises at least 10% by volume of at least one phase selected from the phase group consisting of martensite and bainite, the containment device. The method has a low characteristic anisotropy. The invention further relates to a containment device produced by the method and a method for producing an insulating barrier material for high temperature and / or high pressure sealing applications for producing the containment device.
Description
本発明は、封じ込め装置の製造方法および該方法によって製造された封じ込め装置に、および該封じ込め装置を製造するための絶縁バリヤー材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a containment device, a containment device manufactured by the method, and a method of manufacturing an insulating barrier material for manufacturing the containment device.
封じ込め装置は、第一環境を第二環境から分離するのに使用され、その際、両環境が互いに接触しないことが重要であり、第一環境における環境条件が、例えばリムファイアー式のカートリッジの場合には短時間、あるいは例えばエンジンガスケットの場合には長時間、封じ込められることができることが重要である。封じ込め装置、例えばシリンダーヘッドとシリンダーブロックとの間に配置され、それらが一緒に自動車用エンジンの燃焼室を限定するエンジンガスケット、では、エンジンの内側環境が外側環境から分離される。エンジンガスケットは、全体的にエンジンのシリンダーと実質的に等しい直径を有する円形状を有する開口部、および該開口部を取り囲むように、ビード加工により形成された***部である輪状ビードを有する密封部材である。ビードは、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの間で圧縮され、それらの間の隙間を密封し、燃焼室から燃焼ガスが、エンジンを冷却するための冷却手段から冷却水が、およびエンジンの可動部分を潤滑させるための潤滑手段から潤滑油が漏れるのを阻止するマクロ−シールとして機能する。別のマイクロシーリングは、エラストマー、例えばフルオロ−エラストマー、により与えられる。ガスケットは、その主要目的が、様々な媒体（例えばガス、油、水）をそれらの適切な環境中に収容することであるので、封じ込め装置として機能する。封じ込め装置は、静止条件下でのみならず、動的条件下でも分離装置として作用することに注意することが重要である。 The containment device is used to separate the first environment from the second environment, where it is important that the two environments do not touch each other, and the environmental conditions in the first environment are, for example, rimfire cartridges. It is important that it can be contained for a short time, or in the case of engine gaskets for a long time. In containment devices, such as engine gaskets, which are placed between a cylinder head and a cylinder block, which together define the combustion chamber of an automotive engine, the engine's inner environment is separated from the outer environment. An engine gasket has a circular opening having a diameter substantially the same as a cylinder of an engine as a whole, and a ring-shaped bead that is a ridge formed by bead processing so as to surround the opening. It is. The bead is compressed between the cylinder head and the cylinder block, sealing the gap between them, the combustion gas from the combustion chamber, the cooling water from the cooling means to cool the engine, and the moving parts of the engine It functions as a macro-seal that prevents the lubricating oil from leaking from the lubricating means for lubricating. Another microsealing is provided by an elastomer, such as a fluoro-elastomer. Gaskets function as containment devices because their primary purpose is to contain various media (eg, gas, oil, water) in their proper environment. It is important to note that the containment device acts as a separation device not only under static conditions but also under dynamic conditions.
従って、そのようなエンジンガスケットを製造するための材料は、ビードを圧縮に対して保持するのに十分な高い強度（高硬度および高降伏応力）を、良好な加工性、十分な耐食性、および熱安定性と共に有することが必要であるが、ガスケットを形成する際の十分な成形性も必要とする。ガスケットには、シリンダー、ピストンおよびシリンダーヘッドにより取り囲まれた燃焼室のいずれかにおける爆発の度に負荷が繰り返しかかるので、封じ込め装置、例えばエンジンガスケット、の疲労特性が非常に重要であることも注意すべきである。もう一つの必要条件は、ガスケットが形成される材料の、特性の異方性が低いことである。異方性の用語を使用する場合、平面的な異方性であると理解すべきである。作動中、ガスケットの温度は、例えば約１１０℃まで高くなることがあるので、特性の熱的安定性も重要である。 Therefore, the materials for manufacturing such engine gaskets have high strength (high hardness and high yield stress) sufficient to hold the beads against compression, good workability, sufficient corrosion resistance, and heat. Although it is necessary to have it with stability, sufficient moldability at the time of forming a gasket is also required. Note also that the fatigue characteristics of containment devices, such as engine gaskets, are very important because the gasket is repeatedly loaded with every explosion in the combustion chamber surrounded by the cylinder, piston and cylinder head. Should. Another requirement is that the material from which the gasket is formed has a low characteristic anisotropy. When using the term anisotropy, it should be understood to be planar anisotropy. During operation, the temperature of the gasket can be as high as, for example, about 110 ° C., so the thermal stability of the properties is also important.
小火器弾薬用のカートリッジのような封じ込め装置では、カートリッジ内側の爆発雰囲気を外側雰囲気からできるだけ長く収容し、爆発から、小火器の胴から離れていく弾丸にエネルギーを最大限に送り込むことが重要である。爆発の際、カートリッジは、小火器の胴の後ろ側を確実に密封し、ガスが後ろ側から逃げるためにエネルギーが失われるのを阻止する必要がある。この密封は、爆発の際にカートリッジが弾性的に膨脹することにより、確保される。爆発の後、カートリッジは元に戻り、カートリッジを胴から容易に取り出すことができる。カートリッジを形成する際の良好な成形性が、最終的なカートリッジの高い降伏強度との組合せで必要とされる。高い降伏強度により、爆発の際に、胴の中で粘着を引き起こすことがあるカートリッジの可塑的変形を起こさずに、必要なカートリッジの弾性膨脹が得られる。もう一つの必要条件は、カートリッジを形成する際の耳形成(earing)を阻止または少なくするために、カートリッジが形成される材料の、特性の平面的異方性が低いことである。 In containment devices, such as cartridges for small weapons ammunition, it is important to contain the explosive atmosphere inside the cartridge as long as possible from the outside atmosphere, and to deliver the maximum energy from the explosion to the bullets that move away from the shell is there. In the event of an explosion, the cartridge must securely seal the rear side of the firearm's trunk to prevent the loss of energy due to gas escaping from the rear side. This seal is ensured by the elastic expansion of the cartridge during an explosion. After the explosion, the cartridge returns and can be easily removed from the barrel. Good formability in forming the cartridge is required in combination with the high yield strength of the final cartridge. The high yield strength provides the necessary elastic expansion of the cartridge without causing plastic deformation of the cartridge that can cause sticking in the barrel during an explosion. Another requirement is that the material from which the cartridge is formed has a low planar anisotropy of properties in order to prevent or reduce earing when forming the cartridge.
バッテリーケースのような封じ込め装置では、バッテリーの有害で腐食性であることが多い内容物を外側環境から閉じこめ、腐食、汚染または健康上の危険性を防止することが重要である。バッテリーの容量を改良するには、バッテリーの外側寸法を変えずに、バッテリーケースの容積を増加することが重要である。ケースの壁厚寸法を下げることにより、そのような容積増加を達成することができよう。しかし、バッテリーでは、内部圧力が容易に３０バールの値を超えることがある。この高圧によってプラスチックの変形またはバッテリーの破損を引き起こしてはならない。従って、バッテリーケースの高強度および高降伏点が必要とされるが、引抜き−および−壁しごき加工（ＤＷＩ）または引抜き−および−再引抜き加工（ＤＲＤ）技術によりケースを形成する際には、低降伏応力および高成形性が必要である。もう一つの必要条件は、カートリッジを形成する際の耳形成を阻止または少なくするために、カートリッジが形成される材料の、特性の平面的異方性が低いことである。 In containment devices such as battery cases, it is important to contain the harmful and corrosive contents of the battery from the outside environment to prevent corrosion, contamination or health hazards. In order to improve the capacity of the battery, it is important to increase the volume of the battery case without changing the outer dimensions of the battery. Such a volume increase could be achieved by reducing the wall thickness dimension of the case. However, in batteries, the internal pressure can easily exceed a value of 30 bar. This high pressure should not cause plastic deformation or battery damage. Therefore, the high strength and high yield point of the battery case is required, but when forming the case by drawing-and-wall ironing (DWI) or drawing-and-redrawing (DRD) techniques, low Yield stress and high formability are required. Another requirement is that the material from which the cartridge is formed has a low planar anisotropy of properties to prevent or reduce ear formation when forming the cartridge.
エンジンガスケットに対する上記の必要条件を満たすために、公知の解決策は、ＣｒおよびＮｉを添加したステンレス鋼である準安定オーステナイト系ステンレス鋼、例えばＳＵＳ３０１ステンレス鋼、を使用することである。そのような鋼を冷間加工、例えば冷間圧延およびビード加工、により変形させることにより、変形した区域における準安定オーステナイトが、硬度がより高いマルテンサイトに変換される。従って、その鋼は、高い加工硬化性を良好な初期加工性と共に示す。 To meet the above requirements for engine gaskets, a known solution is to use a metastable austenitic stainless steel, such as SUS301 stainless steel, which is a stainless steel with added Cr and Ni. By deforming such steel by cold working, such as cold rolling and beading, metastable austenite in the deformed area is converted to higher hardness martensite. Thus, the steel exhibits high work hardenability with good initial workability.
しかし、そのようなステンレス鋼には、鋼の加工度および鋼を加工するときの温度により、加工により増加する鋼の強度が非常に大きく左右されるので、鋼の特性、特に硬度、が大きく変動するという欠点がある。従って、品質、特にその鋼から製造されたガスケットの密封品質、が大きく変動することがある。もう一つの欠点は、準安定オーステナイト系鋼が、応力腐食亀裂に対して敏感なことである。さらに、その鋼は、高価なニッケルを大量に含むので、ガスケットとの製造コストが高くなる。 However, since the strength of the steel that increases due to the processing depends greatly on the degree of processing of the steel and the temperature at which the steel is processed, the properties of the steel, especially the hardness, vary greatly. There is a drawback of doing. Thus, the quality, particularly the sealing quality of gaskets made from that steel, can vary greatly. Another drawback is that metastable austenitic steels are sensitive to stress corrosion cracking. Furthermore, since the steel contains a large amount of expensive nickel, the manufacturing cost of the gasket increases.
これらの問題に対処するために、日本国特許第７−２７８７５８号では、焼戻しされたマルテンサイト系構造を有し、Ｃｒを基材とするマルテンサイト系ステンレス鋼がエンジンガスケットの製造に提案されている。一般的に、マルテンサイト系ステンレス鋼は、応力腐食亀裂に対する耐性が、上記の準安定オーステナイト系ステンレス鋼に対して改良されている。その上、マルテンサイト系ステンレス鋼では、高温から急冷することにより、硬質のマルテンサイト相への変換が引き起こされ、高い硬度が比較的容易に達成される。さらに、マルテンサイト系鋼は、ニッケル含有量が低いので、安価である。 In order to cope with these problems, Japanese Patent No. 7-278758 proposes martensitic stainless steel having a tempered martensitic structure and based on Cr for the production of engine gaskets. Yes. In general, martensitic stainless steel has improved resistance to stress corrosion cracking compared to the above-mentioned metastable austenitic stainless steel. Moreover, in martensitic stainless steel, rapid cooling from a high temperature causes conversion to a hard martensite phase, and high hardness is achieved relatively easily. Furthermore, martensitic steel is inexpensive because of its low nickel content.
しかし、マルテンサイト系ステンレス鋼は、急冷された状態では、伸長性が減少し、加工が困難なので、急冷されたマルテンサイト系鋼を、急冷後に焼戻し熱処理にかけることが不可欠である。そのような熱処理は、鋼の製造コストを増加し、炭化物の形成による鋼の脆化を引き起こすか、または炭化物形成によりＣｒが不足した相が形成されるために、耐食性が失われることがある。 However, when martensitic stainless steel is rapidly cooled, its extensibility is reduced and it is difficult to process it. Therefore, it is indispensable to subject the rapidly cooled martensitic steel to a tempering heat treatment after the rapid cooling. Such heat treatment may increase steel manufacturing costs, cause steel embrittlement due to carbide formation, or may result in loss of corrosion resistance due to the formation of a Cr deficient phase due to carbide formation.
ステンレス鋼をガスケットに応用することには、多くの欠点がある。第一に、高レベルの高価な合金化元素、例えばクロムおよびニッケル、のために、ステンレス鋼のコストが高い。その上、ステンレス鋼の最終的な特性が加工条件に対して非常に敏感であり、これらの加工条件は極めて厳しい。さらに、ステンレス鋼は、多くの合金化元素を大量に含んでいる。合金化元素の不均質な分布、およびそれらに対する加工条件変動の影響の結果、これらの鋼の機械的特性も大きく変動する。従って、ステンレス鋼の機械的特性の、再現性および異方性が常に問題となる。 There are many drawbacks to applying stainless steel to gaskets. First, due to the high levels of expensive alloying elements such as chromium and nickel, the cost of stainless steel is high. Moreover, the final properties of stainless steel are very sensitive to processing conditions, and these processing conditions are extremely severe. Furthermore, stainless steel contains a large amount of many alloying elements. As a result of the heterogeneous distribution of alloying elements and the effect of variations in processing conditions on them, the mechanical properties of these steels also vary greatly. Therefore, reproducibility and anisotropy of the mechanical properties of stainless steel are always a problem.
鋼の降伏強度は、鋼を、３０％以上の加工度(draft)で第二の冷間圧延に欠けることにより、増加させることができることが分かっている。この加工度３０％以上の第二冷間圧延の欠点は、第二冷間圧延の結果、異方性が大きくなることである。 It has been found that the yield strength of steel can be increased by lacking the second cold rolling of the steel at a draft of 30% or more. The disadvantage of the second cold rolling with a workability of 30% or more is that the anisotropy increases as a result of the second cold rolling.
本発明の目的は、製造後の降伏強度が高い封じ込め装置の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the containment apparatus with high yield strength after manufacture.
本発明の別の目的は、特性の異方性を下げた封じ込め装置の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a containment device with reduced characteristic anisotropy.
本発明の別の目的は、経済的に魅力的な材料から製造された封じ込め装置の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a containment device made from an economically attractive material.
本発明のさらに別の目的は、特性が加工条件に対してあまり敏感ではない封じ込め装置の製造方法を提供することである。 Yet another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a containment device whose properties are not very sensitive to processing conditions.
本発明により、これらの目的の一つ以上は、封じ込め装置の製造方法であって、
ａ．（質量％）で
−Ｃ ０．０５％〜０．４％、
−Ｓｉ ２．０％以下、
−Ｍｎ ２．０％以下、
−Ｐ ０．１％以下、
−Ｎ ２００ｐｐｍ以下
−残部鉄および不可避不純物
からなる化学組成を有する鋼スラブを用意する工程、
ｂ．該スラブを再加熱した後、または該スラブを高温装入することにより鋳造熱を利用して、もしくは鋳造後に直接圧延することにより、該スラブをストリップに熱間圧延し、続いて該ストリップをコイル巻き温度に冷却し、続いてコイル巻きする工程、
ｃ．該ストリップを厚さ減少率４０〜９５％で冷間圧延し、冷間圧延されたストリップを形成する工程、
ｄ．Ａｃ１を超える温度に再加熱し、少なくとも５秒間均質化させ、続いて急冷することにより、連続焼きなましする工程、
ｅ．封じ込め装置を製造する工程
を含んでなり、該封じ込め装置中の該鋼が、少なくとも１０体積％の、マルテンサイトおよびベイナイトからなる相群から選択された少なくとも一つの相を含んでなり、該封じ込め装置の特性異方性が低い、方法により達成される。該鋼は、好ましくはアルミニウムを含まないか、またはアルミニウム−ケイ素を含まない。
According to the present invention, one or more of these objects is a method of manufacturing a containment device,
a. -C 0.05% to 0.4% in (% by mass)
-Si 2.0% or less,
-Mn 2.0% or less,
-P 0.1% or less,
-N 200 ppm or less-a step of preparing a steel slab having a chemical composition consisting of the balance iron and inevitable impurities
b. The slab is hot-rolled into a strip after reheating the slab or by hot casting of the slab or by direct rolling after casting, and then the strip is coiled Cooling to the winding temperature followed by coiling;
c. Cold rolling the strip at a thickness reduction rate of 40-95% to form a cold rolled strip;
d. Continuous annealing by reheating to a temperature above Ac1, homogenizing for at least 5 seconds, followed by quenching;
e. Manufacturing the containment device, wherein the steel in the containment device comprises at least 10% by volume of at least one phase selected from the phase group consisting of martensite and bainite, the containment device. This is achieved by a method having a low characteristic anisotropy. The steel is preferably free of aluminum or free of aluminum-silicon.
本発明の封じ込め装置製造方法では、ステンレス鋼の場合におけるような非常に高価な合金主成分は必要としない。上記の製法にかける本発明の鋼主成分により、少なくとも１０体積％の、マルテンサイトおよびベイナイトからなる相群から選択された少なくとも一つの相を含んでなる微小構造を有する鋼ストリップが得られる。これらの相は、材料の強度に大きく貢献する。Ａｃ１より上で焼きなましするために、最終製品の異方性は大きく低下するが、これは、加熱によるフェライトからオーステナイトへの相変換およびそれに続く急冷の際のオーステナイトから所望の相への再変換により、材料の組織構造が大規模に不規則化し、それによって、材料の異方性が低下するためである。 The containment device manufacturing method of the present invention does not require a very expensive alloy main component as in the case of stainless steel. By the steel main component of the present invention subjected to the above-mentioned production method, a steel strip having a microstructure comprising at least one volume selected from the phase group consisting of martensite and bainite is obtained. These phases contribute greatly to the strength of the material. Due to annealing above Ac1, the anisotropy of the final product is greatly reduced due to the phase transformation from ferrite to austenite upon heating and subsequent reconversion from austenite to the desired phase upon quenching. This is because the texture of the material becomes irregular on a large scale, thereby reducing the anisotropy of the material.
驚くべきことに、本発明により製造される封じ込め装置は、潜在的な焼成硬化能力が高いことが分かった。成形のための変形加工を受けている封じ込め装置を、例えば温度１００〜２００℃に加熱することにより、降伏強度が非常に大きく増加することが観察できた。これによって、優れた疲労特性も得られる。 Surprisingly, it has been found that the containment device made in accordance with the present invention has a high potential bake cure capability. It has been observed that the yield strength is greatly increased by heating the containment device undergoing deformation processing for molding, for example, to a temperature of 100-200 ° C. This also provides excellent fatigue properties.
従って、部品を形成した後の焼成硬化処理により、完成した部品における材料の降伏強度がさらに増加する。本発明の方法の利点は、所望の最終特性を達成するのに、第二の冷間圧延処理を必要としないことである。追加の冷間圧延工程は、特性の異方性を大幅に増加させ、これは、多くの封じ込め装置にとって好ましくない。第二の冷間圧延処理とは、１０％を超える加工度が関与する圧延処理であると理解すべきであり、これは、これらのレベルの変形は、製品の異方性に悪影響を及ぼすためである。最大１０％の加工度が関与する冷間圧延処理は、焼戻し圧延処理と考えられる。 Therefore, the yield strength of the material in the finished part is further increased by the baking and hardening treatment after the part is formed. An advantage of the method of the present invention is that a second cold rolling process is not required to achieve the desired final properties. The additional cold rolling process greatly increases the anisotropy of properties, which is undesirable for many containment devices. The second cold rolling process should be understood as a rolling process involving a workability of more than 10%, since these levels of deformation adversely affect the product anisotropy. It is. A cold rolling process involving a degree of work of up to 10% is considered a temper rolling process.
従って、本発明の封じ込め装置は、高強度、優れた疲労特性および低減された異方性を有利に兼ね備えている。 Accordingly, the containment device of the present invention advantageously combines high strength, excellent fatigue properties and reduced anisotropy.
熱間圧延された鋼の冷却は、所望により促進冷却装置、例えばどちらも冷却剤として水を主に使用する薄層(laminar)冷却装置または超高速冷却装置、を使用して行うが、霧冷却装置またはガス冷却装置を使用して行うこともできよう。促進冷却中の典型的な冷却速度は１０〜２００℃／ｓであるが、超高速冷却型の冷却を使用することにより、冷却速度は、単位厚さ（ｍｍ）あたり１５００℃／ｓ（すなわち３ｍｍストリップには５００℃／ｓ）まで、著しく高くすることができる。 The hot-rolled steel is cooled if desired using an accelerated cooling device, e.g. a laminar cooling device or an ultrafast cooling device, both of which mainly use water as a coolant, but fog cooling. It could also be done using a device or a gas cooling device. Typical cooling rates during accelerated cooling are 10-200 ° C./s, but by using ultra fast cooling type cooling, the cooling rate is 1500 ° C./s per unit thickness (mm) (ie 3 mm). The strip can be significantly higher up to 500 ° C./s).
封じ込め装置の機械的特性は、鋼の化学組成が、質量基準で、
・少なくとも一種の、Ｃｒ１．０％未満、Ｍｏ１．０％未満からなる群から選択された成分、および／または
・少なくとも一種の、Ｎｂ０．１％未満、Ｔｉ０．１％未満、Ｖ０．１％未満からなる群から選択された成分
を含んでなる、本発明の実施態様でさらに調整することができる。
The mechanical properties of the containment device are that the chemical composition of the steel is based on mass,
At least one component selected from the group consisting of less than 1.0% Cr and less than 1.0% Mo, and / or at least one component less than 0.1% Nb, less than 0.1% Ti, less than 0.1% V Further adjustments can be made with embodiments of the invention comprising a component selected from the group consisting of:
クロムおよびモリブデンは、フェライト安定化元素であり、オーステナイトからフェライトへの変換温度（Ａ３）を引き上げ、オーステナイト中の炭素の拡散を遅くすることにより、オーステナイトの分解を遅延させる。バナジウム、チタンおよびニオブも、同じ効果を有する。上記の元素は全て強力な炭化物形成元素であり、適切な熱−機械的条件（すなわち温度、ひずみおよびひずみ率）下で炭化物を析出させる。従って、これらの元素を添加することにより、鋼の微小構造ならびに機械的特性が調整され、封じ込め装置は、望ましい特性を備え、その機能を果たすことができる。 Chromium and molybdenum are ferrite stabilizing elements, and delay the decomposition of austenite by raising the conversion temperature (A 3 ) from austenite to ferrite and slowing the diffusion of carbon in the austenite. Vanadium, titanium and niobium have the same effect. All of the above elements are strong carbide-forming elements and precipitate carbides under appropriate thermo-mechanical conditions (ie temperature, strain and strain rate). Thus, by adding these elements, the microstructure and mechanical properties of the steel are adjusted, and the containment device can provide the desired properties and perform its function.
本発明の一実施態様では、鋼のケイ素含有量が最高１．０％、好ましくは最高０．５％である。ケイ素含有量を下げることにより、材料の表面状態が改良される。 In one embodiment of the invention, the steel has a silicon content of at most 1.0%, preferably at most 0.5%. By reducing the silicon content, the surface condition of the material is improved.
本発明の一実施態様では、冷間圧下率は５０〜９５％、好ましくは７０〜９０％、より好ましくは７５〜８８％である。最終的な冷間圧延された、焼きなました製品の異方性は、冷間圧下率の量により少なくとも部分的に異なる。焼きなまし処理との組合せで、冷間圧下率は、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７５％にすべきであることが分かった。工程ｃ．の冷間圧下率は、好ましくは１処理工程で、例えば多段(multi-stand)圧延ミルで、または可逆冷間圧延ミルで、達成するが、工程ｃは、２つの分離した冷間圧延工程からなり、これらの２つの分離した冷間圧延工程間に中間の再結晶焼きなましを置くこともできる。これは、あまり強力ではない冷間圧延ミルに特に好適である。しかし、冷間圧延変形の合計は単一の冷間圧延工程と等しい。 In one embodiment of the invention, the cold rolling reduction is 50-95%, preferably 70-90%, more preferably 75-88%. The anisotropy of the final cold-rolled and annealed product varies at least in part depending on the amount of cold reduction. It has been found that in combination with the annealing treatment, the cold reduction should preferably be at least 50%, more preferably at least 75%. Step c. The cold rolling reduction of is preferably achieved in one processing step, for example in a multi-stand rolling mill or in a reversible cold rolling mill, but step c is obtained from two separate cold rolling steps. It is also possible to place an intermediate recrystallization annealing between these two separate cold rolling processes. This is particularly suitable for cold rolling mills that are not very strong. However, the total cold rolling deformation is equal to a single cold rolling process.
本発明の一実施態様では、封じ込め装置中の鋼が、少なくとも２０体積％のマルテンサイト相を含んでなり、残りが好ましくは少なくとも６０体積％のフェライトを含んでなる。マルテンサイト含有量の増加により、確実に強度がさらに増加する。この実施態様では、得られる構造は一般的に二重相構造と呼ばれるが、ベイナイトおよび／または残留オーステナイトのような他の相も、二重相鋼に関連する有益な特性に影響を及ぼさない量ではあるが、これらの鋼の中で可能であることが知られている。この実施態様で、フェライト含有量は、マルテンサイト相の十分な硬度を確保するには、少なくとも６０％であることが必要である。焼きなましの際、および冷却の際の変換により、炭素がフェライトから拒絶され、残留オーステナイト中に濃縮する。炭素濃縮が十分であり、冷却速度が十分に高い場合、オーステナイトは、さらなる冷却によりマルテンサイトに変換されることがある。マルテンサイトの硬度は、少なくとも部分的に炭素含有量によって異なる。二重相構造の成形性は優れており、フェライトマトリックス中に埋め込まれたマルテンサイトの存在により、低い初期降伏応力が確保されるのに対し、材料の最終的な強度は高い。変形後、すなわち封じ込め装置の形成後、降伏強度は著しく増加しており、それによって、増加した降伏応力を超えるまで、可塑的変形が起きないので、材料の、弾性応力を調整する能力が増加する。 In one embodiment of the invention, the steel in the containment device comprises at least 20% by volume of martensite phase and the remainder preferably comprises at least 60% by volume of ferrite. The increase in martensite content ensures a further increase in strength. In this embodiment, the resulting structure is commonly referred to as a dual phase structure, but other phases such as bainite and / or retained austenite also do not affect the beneficial properties associated with the dual phase steel. Nevertheless, it is known to be possible in these steels. In this embodiment, the ferrite content needs to be at least 60% to ensure sufficient hardness of the martensite phase. Due to the transformation during annealing and cooling, the carbon is rejected from the ferrite and concentrated in the retained austenite. If the carbon enrichment is sufficient and the cooling rate is high enough, austenite may be converted to martensite by further cooling. The hardness of martensite depends at least in part on the carbon content. The formability of the dual phase structure is excellent and the presence of martensite embedded in the ferrite matrix ensures a low initial yield stress, while the final strength of the material is high. After deformation, i.e. after formation of the containment device, the yield strength has increased significantly, thereby increasing the ability of the material to adjust the elastic stress, since no plastic deformation occurs until the increased yield stress is exceeded. .
本発明の一実施態様では、封じ込め装置中の鋼は、少なくとも８０体積％、好ましくは少なくとも９０体積％のマルテンサイト相を含んでなる。このマルテンサイトの非常に高いレベルにより、非常に高い強度、および非常に高い降伏応力が確保される。マルテンサイト相自体の硬度は、マルテンサイト画分が増加するにつれて、マルテンサイト中の炭素含有量が低くなるために、減少するが、それでも大量のマルテンサイトが確実に強度を大きく増加させる。この高いマルテンサイト含有量を達成するには、工程ｄの連続焼きなましを、Ａｃ３に近いか、またはさらにＡｃ３より高い温度に再加熱することにより、行う必要がある。封じ込め装置を形成した後、降伏応力を超えるまで、可塑的変形が起きないので、非常に高い降伏強度が、材料の、弾性応力を吸収する非常に高い能力を確保する。マルテンサイト含有量が高い程、通常は成形性を犠牲にして、材料の強度が高くなる。成形性は限られるが、非常に高い弾性能力が必要とされる場合、必要とされるマルテンサイト含有量は９０％以上でもよい。完全にマルテンサイト系の鋼は、非常に高い強度を確保する。限られた成形性のみ、および非常に高い弾性能力が必要とされる用途には、マルテンサイト系相が９０体積％の鋼から形成された封じ込め装置、あるいは完全にマルテンサイト系の構造も好適であろう。 In one embodiment of the invention, the steel in the containment device comprises at least 80% by volume, preferably at least 90% by volume martensite phase. This very high level of martensite ensures a very high strength and a very high yield stress. The hardness of the martensite phase itself decreases as the martensite fraction increases due to the lower carbon content in the martensite, but still a large amount of martensite ensures a large increase in strength. In order to achieve this high martensite content, the continuous annealing of step d needs to be carried out by reheating to a temperature close to Ac3 or even higher than Ac3. After forming the containment device, plastic deformation does not occur until the yield stress is exceeded, so a very high yield strength ensures the material's very high ability to absorb elastic stresses. The higher the martensite content, the higher the strength of the material, usually at the expense of moldability. Although the moldability is limited, when a very high elastic capacity is required, the required martensite content may be 90% or more. Fully martensitic steel ensures a very high strength. For applications where only limited formability and very high elastic capacity are required, containment devices made from 90% by volume martensitic phase or fully martensitic structures are also suitable. I will.
驚くべきことに、本発明により製造された封じ込め装置は、潜在的な焼成硬化能力が非常に高いことが分かった。成形のための変形を受けている封じ込め装置を例えば１００〜２００℃の温度に加熱することにより、降伏強度の非常に大きな増加を観察できる。このために、従来の材料、例えば所望の析出レベルを達成するために約４００℃の温度にさらす必要があるステンレス鋼、から製造された封じ込め装置に対して重大な利点が得られる。これは、この材料を追加の処理にかける必要があることを意味する。さらに、さらにマイクロシーリングに使用するエラストマーの硬化を、別の処理工程で１００〜２００℃の温度で行う必要がある。本発明の材料の形成された部品を該硬化工程にかける時、固体状態変形加工材料の焼成硬化が起こり、それによって、その部品を形成した後に降伏強度が増加する。ガスケットの場所における温度１００〜２００℃がエンジン中で容易に起こることにも注意すべきである。従って、該材料をエンジンガスケットに使用することにより、追加の処理工程を必要とせずに、降伏強度がさらに増加する。焼成硬化の影響は等方性であるために、この降伏強度の増加は等方性の増加である。 Surprisingly, it has been found that the containment device made in accordance with the present invention has a very high potential calcination capability. By heating the containment device undergoing deformation for molding to a temperature of, for example, 100-200 ° C., a very large increase in yield strength can be observed. This provides a significant advantage over containment devices made from conventional materials, such as stainless steel that must be exposed to temperatures of about 400 ° C. to achieve the desired deposition level. This means that this material needs to be subjected to further processing. Furthermore, it is necessary to cure the elastomer used for microsealing at a temperature of 100 to 200 ° C. in a separate processing step. When a part formed with the material of the present invention is subjected to the curing step, baking and curing of the solid state deformable material occurs, thereby increasing the yield strength after the part is formed. It should also be noted that a temperature of 100-200 ° C. at the gasket location occurs easily in the engine. Thus, the use of the material for engine gaskets further increases the yield strength without requiring additional processing steps. Since the influence of baking hardening is isotropic, this increase in yield strength is an increase in isotropicity.
従って、部品形成後の焼成硬化処理ににより、完成した部品中における材料の降伏強度がさらに増加する。 Therefore, the yield strength of the material in the completed part is further increased by the baking and hardening treatment after the part is formed.
本発明の一実施態様では、鋼に金属被覆を施す。これは、被覆の種類に応じて、連続焼きなましの前または後に行うことができる。被覆は、ＰＶＤのような処理を使用して施すことができるが、好ましい実施態様では、被覆を、好ましくは連続焼きなましの前に、電気めっきにより施す。鋼を第二冷間圧延工程にもかける場合、電気めっき工程は、第二冷間圧延工程の前または後に行うことができる。金属被覆に選択する金属の種類は、封じ込め装置の特殊な必要条件およびその封じ込め装置が機能する環境条件によって異なる。一実施態様では、金属被覆は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｒまたはそれらの合金からなる金属被覆の群から選択される。本発明の好ましい実施態様では、金属被覆は、バリヤー被覆、例えばニッケル系被覆、例えば最小ニッケル含有量が少なくとも約８５％であるニッケル被覆、である。ニッケル被覆は、非常に汎用性の高い被覆であり、高温においても、鋼ストリップを腐食性環境から保護する。別の実施態様では、金属被覆は、鋼に対して犠牲的に作用する、例えばニッケル−亜鉛または亜鉛である。 In one embodiment of the invention, the steel is metallized. This can be done before or after continuous annealing, depending on the type of coating. The coating can be applied using a process such as PVD, but in a preferred embodiment the coating is applied by electroplating, preferably prior to continuous annealing. When the steel is also subjected to the second cold rolling process, the electroplating process can be performed before or after the second cold rolling process. The type of metal selected for the metal coating depends on the specific requirements of the containment device and the environmental conditions in which the containment device functions. In one embodiment, the metal coating is selected from the group of metal coatings consisting of Cu, Ni, Co, Al, Zn, Ti, Cr or alloys thereof. In a preferred embodiment of the invention, the metal coating is a barrier coating, such as a nickel-based coating, such as a nickel coating having a minimum nickel content of at least about 85%. The nickel coating is a very versatile coating that protects the steel strip from corrosive environments, even at high temperatures. In another embodiment, the metallization is sacrificial to the steel, for example nickel-zinc or zinc.
金属被覆に加えて、またはその代わりに、耐食性または潤滑目的の理由から、封じ込め装置に有機被覆を施すこともできる。 In addition to or instead of a metal coating, an organic coating can be applied to the containment device for reasons of corrosion resistance or lubrication purposes.
封じ込め装置の表面硬度を増加するために、封じ込め装置の製造方法の一部として浸炭工程または窒化工程を行うことができる。 In order to increase the surface hardness of the containment device, a carburizing step or a nitriding step can be performed as part of the method of manufacturing the containment device.
本発明の一実施態様では、鋼の総窒素含有量が５ｐｐｍを超える、および／または１５０ｐｐｍ以下、好ましくは総窒素含有量が１５〜１２５ｐｐｍ、より好ましくは総窒素含有量が２５〜１００ｐｐｍである。窒素の量は、焼成硬化挙動を制御することができる。 In one embodiment of the invention, the total nitrogen content of the steel is greater than 5 ppm and / or 150 ppm or less, preferably the total nitrogen content is 15-125 ppm, more preferably the total nitrogen content is 25-100 ppm. The amount of nitrogen can control the firing and curing behavior.
実施態様のいずれかで、鋼を焼戻し圧延して所望の表面品質、粗さ、形状または機械的特性を与えることができ、その際、焼戻し圧下率は、１０％以下、好ましくは８％以下、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である。焼戻し圧下率は、好ましくは少なくとも１．５％、より好ましくは少なくとも２％である。焼戻し圧下率が１０％を超えると、冷間圧延工程により引き起こされる異方性が、許容できないレベルに急速に増加する。張力均等化(tension-leveling)処理で置き換えることができる焼戻し圧延処理により、その材料における冷間変形は、潜在的焼成硬化能力を最大限に発揮できる量になる。焼戻し圧下率の下限値を適用し、均質な焼成硬化効果を達成するが、これは、焼戻し圧下率が低すぎるか、またはゼロである場合、形成された部品の変形部分、例えばガスケット中のビード、と、未変形部分との間の焼成硬化効果の差が大きくなりすぎ、形成された部品の疲労敏感度が高くなり、形成された部品の基底降伏強度が低くなるためである。 In any of the embodiments, the steel can be temper-rolled to give the desired surface quality, roughness, shape or mechanical properties, wherein the temper reduction is 10% or less, preferably 8% or less, More preferably, it is 5% or less, More preferably, it is 3% or less. The temper reduction ratio is preferably at least 1.5%, more preferably at least 2%. When the temper reduction ratio exceeds 10%, the anisotropy caused by the cold rolling process rapidly increases to an unacceptable level. The temper rolling process, which can be replaced by a tension-leveling process, causes the cold deformation in the material to be an amount that can maximize the potential bake hardening capability. Apply the lower limit of the tempering reduction ratio to achieve a homogeneous bake hardening effect, which is a deformed part of the formed part, such as a bead in a gasket, if the tempering reduction ratio is too low or zero. This is because the difference in the firing and hardening effect between the undeformed portion and the undeformed portion becomes too large, the fatigue sensitivity of the formed part becomes high, and the base yield strength of the formed part becomes low.
本発明の第二の態様では、上記の方法により製造された封じ込め装置を提供する。マルテンサイトおよびベイナイトからなる相群から選択された少なくとも一つの相の量に応じて、この封じ込め装置は、高い製造後降伏強度および／または低い特性異方性を与え、経済的に魅力的な材料から製造され、特性は、処理条件によりあまり左右されない。 In a second aspect of the present invention, a containment device manufactured by the above method is provided. Depending on the amount of at least one phase selected from the phase group consisting of martensite and bainite, this containment device gives high post-production yield strength and / or low property anisotropy and is an economically attractive material The properties are not significantly affected by processing conditions.
本発明の一実施態様では、封じ込め装置は内燃機関に使用するガスケットである。 In one embodiment of the invention, the containment device is a gasket for use with an internal combustion engine.
本発明者らは、封じ込め装置、例えば上記のようなガスケット、を製造する場合、形成後の降伏応力が高い封じ込め装置が得られることを見出した。ガスケットを、ガスケットの鋼が少なくとも６０％のフェライト相を含んでなる実施態様により製造する場合、形成前の降伏応力は低いが、形成後の降伏応力は、形成前の降伏応力に対して増加している。ガスケットを、ガスケットの鋼が少なくとも８０％のマルテンサイト相を含んでなる実施態様により製造する場合、形成前の降伏応力がすでに高く、形成後の降伏応力は、形成前の降伏応力に対して増加している。この高い形成後の降伏応力により、ガスケットの良好な疲労特性が得られ、異方性値が低くなる。これらの疲労特性は、エンジンの燃焼室で反復される爆発により、ガスケットにサイクル負荷がかかるために、重要である。鋼に好適な金属被覆を施す場合、ガスケットは、ステンレス鋼ガスケットに匹敵する耐食性を有する。形成後の降伏強度および／または全体的な強度は、材料の潜在的な焼成硬化能力によりさらに増加し得る。本発明者らは、驚くべきことに、本発明の封じ込め装置が、特にその封じ込め装置が大量の、例えば少なくとも８０％のマルテンサイトを含んでなる場合、非常に大きな潜在的焼成硬化能力を有することを見出した。この焼成硬化は、別の所で（すなわちガスケットをエンジンに取り付ける前に）、またはその場で（すなわちガスケットをエンジンに取り付けた後に）、行うことができる。後者の場合、エンジンから発生する熱により、焼成硬化工程を行うことができる。ガスケット製造中の変形量は限られており、局所的であるので、ガスケットに形成すべき材料を焼戻し圧延または張力均等化処理にかけ、上記のような焼成硬化効果を促進しておくのが好ましい。これは、ガスケット形成後の、ガスケットの変形部分と未変形部分との間の焼成硬化効果の差を制限するのに重要である。 The inventors have found that when producing a containment device, such as a gasket as described above, a containment device having a high yield stress after formation is obtained. When the gasket is made according to an embodiment in which the gasket steel comprises at least 60% ferrite phase, the yield stress before formation is low, but the yield stress after formation increases relative to the yield stress before formation. ing. When the gasket is manufactured according to an embodiment in which the steel of the gasket comprises at least 80% martensite phase, the yield stress before formation is already high and the yield stress after formation increases with respect to the yield stress before formation. is doing. This high yield stress after formation provides good fatigue properties of the gasket and lowers the anisotropy value. These fatigue properties are important because the gasket is cycled by repeated explosions in the combustion chamber of the engine. When steel is provided with a suitable metal coating, the gasket has a corrosion resistance comparable to that of a stainless steel gasket. The yield strength and / or overall strength after formation can be further increased by the potential fire-hardening ability of the material. The inventors have surprisingly found that the containment device of the invention has a very large potential bake-hardening capability, especially when the containment device comprises a large amount, for example at least 80% martensite. I found. This calcination can be done elsewhere (ie before attaching the gasket to the engine) or in situ (ie after attaching the gasket to the engine). In the latter case, the baking and curing step can be performed by heat generated from the engine. Since the amount of deformation during the manufacture of the gasket is limited and local, it is preferable that the material to be formed on the gasket is subjected to temper rolling or tension equalization treatment to promote the firing and hardening effect as described above. This is important to limit the difference in the fire and hardening effect between the deformed and undeformed portions of the gasket after gasket formation.
本発明の一実施態様では、封じ込め装置は、リムファイアー式弾薬用カートリッジである。そのようなカートリッジは、シート金属からカップを引き抜き、さらにカートリッジに形成することにより、製造することができる。この種の製法では、材料の耳形成特性が低い、すなわち材料のシート内または平面的異方性が低いことが重要である。カートリッジ形成後、カートリッジ壁の材料は大きく変形している。従って、その材料は降伏応力が非常に高い。カートリッジを小火器におけるリムファイアー式弾薬カートリッジとして使用する場合、カートリッジは、カートリッジ中の爆薬の爆発により非常に大きな負荷持続にさらされる。爆発の際、カートリッジは、小火器の胴の後ろ側を確実に密封し、ガスが後ろ側から逃げるためにエネルギーが失われるのを阻止する必要がある。この密封は、爆発の際にカートリッジが弾性的に膨脹することにより、確保される。爆発の後、カートリッジは元に戻り、カートリッジを胴から容易に取り出すことができる。形成後の高い降伏強度により、爆発の際に、胴の中で粘着を引き起こすことがあるカートリッジの可塑的変形を起こさずに、必要なカートリッジの弾性膨脹が得られる。カートリッジを製造する際の変形量は非常に大きいので、上記の焼成硬化効果を促進するための焼戻し圧延または張力均等化処理の重要性は低くなるが、材料の平面性または粗さには好適である場合がある。 In one embodiment of the invention, the containment device is a rimfire ammunition cartridge. Such a cartridge can be manufactured by pulling the cup from the sheet metal and further forming the cartridge. In this type of process, it is important that the material has low ear-forming properties, i.e. low in-sheet or planar anisotropy of the material. After the cartridge is formed, the material of the cartridge wall is greatly deformed. Therefore, the material has a very high yield stress. When the cartridge is used as a rimfire ammunition cartridge in a firearm, the cartridge is exposed to a very large load duration due to the explosion of explosives in the cartridge. In the event of an explosion, the cartridge must securely seal the rear side of the firearm's trunk to prevent the loss of energy due to gas escaping from the rear side. This seal is ensured by the elastic expansion of the cartridge during an explosion. After the explosion, the cartridge returns and can be easily removed from the barrel. The high yield strength after formation provides the necessary cartridge elastic expansion during explosion, without causing plastic deformation of the cartridge which can cause sticking in the barrel. Since the amount of deformation when manufacturing the cartridge is very large, the importance of the temper rolling or tension equalization treatment for promoting the above-mentioned firing hardening effect is reduced, but it is suitable for the flatness or roughness of the material. There may be.
本発明の一実施態様では、封じ込め装置がバッテリー用のケースである。そのようなバッテリーケースは、弾薬用カートリッジを形成する方法とあまり異なっていない方法で、シート金属からカップを引き抜き、さらにケースに形成することにより、製造することができる。バッテリーケースでも、材料の耳形成特性が低い、すなわち材料のシート内異方性が低いことが重要である。耳形成特性が高い程、最終的な形成工程の後にケース（またはカートリッジ）から切り取るべき材料がより多く必要となる。ケースを形成した後、ケースの壁における材料は大きく変形している。従って、この材料は非常に高い降伏強度を有する。カップの底部における材料は、特にＤＷＩ製法では、はるかに少ない変形を受けており、底部の残留厚さが大きくなる。このケースを使用してバッテリーを形成する場合、バッテリーは、膨らまずに、非常に高い内圧に耐えなければならない。バッテリーが膨脹すると、バッテリーの外観が損なわれ、膨脹の結果、直径が大きくなり、バッテリーが装置、例えばトーチ、のバッテリー室に粘着することがある。バッテリーが底部で膨脹すると、バッテリーの外観が損なわれ、バッテリーがバッテリー室に粘着することがある。壁の降伏応力が高いために、バッテリー壁の厚さを減少させ、それによって、バッテリーの容量を高くすることができる。これは、ケースの内側容積が大きくなる結果である。高い壁強度により、ケースの小さな厚さが補償される。ケースを製造する際の変形量が非常に大きいので、上記の焼成硬化効果を促進するための焼戻し圧延または張力均等化処理の重要性は低くなるが、材料の平面性または粗さには適切である場合がある。 In one embodiment of the invention, the containment device is a case for a battery. Such a battery case can be manufactured by pulling the cup out of the sheet metal and forming it in a case in a manner that is not very different from the method of forming the cartridge for ammunition. Even in the battery case, it is important that the material has low ear formation characteristics, that is, the material has low in-sheet anisotropy. The higher the ear-forming properties, the more material is required to be cut from the case (or cartridge) after the final forming process. After forming the case, the material in the case wall has been greatly deformed. This material therefore has a very high yield strength. The material at the bottom of the cup has undergone much less deformation, especially in the DWI process, and the residual thickness at the bottom increases. When forming a battery using this case, the battery must withstand very high internal pressures without swelling. When the battery expands, the appearance of the battery is impaired, and as a result of the expansion, the diameter increases and the battery may stick to the battery compartment of the device, for example a torch. When the battery expands at the bottom, the appearance of the battery is impaired and the battery can stick to the battery compartment. Due to the high yield stress of the wall, the battery wall thickness can be reduced, thereby increasing the capacity of the battery. This is a result of increasing the inner volume of the case. The high wall strength compensates for the small thickness of the case. Since the amount of deformation when manufacturing the case is very large, the importance of the temper rolling or tension equalization treatment for promoting the above-mentioned firing hardening effect is reduced, but it is appropriate for the flatness or roughness of the material. There may be.
一般的に、本発明の封じ込め装置は、高温および／または高圧密封用途向けの絶縁バリヤー材料から製造する。従って、本発明は、上記の方法により該絶縁バリヤー材料を製造する方法でも具体化される。 In general, the containment device of the present invention is manufactured from an insulating barrier material for high temperature and / or high pressure sealing applications. Therefore, the present invention is also embodied in a method for producing the insulating barrier material by the above method.
上記の最終圧延工程後における鋼ストリップの厚さは、１．５ｍｍ未満、好ましくは０．７５ｍｍ未満である。この厚さは好ましくは少なくとも０．１０ｍｍである。好ましい厚さ範囲は、用途の種類によって異なる。封じ込め装置のガスケットとしての用途には、好ましい厚さ範囲は０．１５〜０．６０ｍｍである。封じ込め装置のリムファイアー式弾薬カートリッジとしての用途には、好ましい厚さ範囲は０．３５〜０．５０ｍｍであり、封じ込め装置のバッテリーケースとしての用途には、好ましい厚さ範囲は０．１５〜０．２５ｍｍである。 The thickness of the steel strip after the final rolling step is less than 1.5 mm, preferably less than 0.75 mm. This thickness is preferably at least 0.10 mm. The preferred thickness range depends on the type of application. For use as a gasket for containment devices, the preferred thickness range is 0.15 to 0.60 mm. For use as a rimfire ammunition cartridge of the containment device, the preferred thickness range is 0.35 to 0.50 mm, and for use as a battery case of the containment device, the preferred thickness range is 0.15 to 0. .25 mm.
本発明の具体的な実施態様を下記の非限定的な例により説明する。 Specific embodiments of the invention are illustrated by the following non-limiting examples.
下記の鋼を連続的に鋳造し、通常の熱間圧延手順により、８８インチ高温ストリップミル中で４．５ｍｍ（例１）または３．０ｍｍ（例２）に熱間圧延し、続いて工業的タンデム冷間圧延ミル中で０．９６ｍｍに冷間圧延した。 The following steels are continuously cast and hot rolled to 4.5 mm (Example 1) or 3.0 mm (Example 2) in an 88 inch hot strip mill by conventional hot rolling procedures, followed by industrial Cold rolled to 0.96 mm in a tandem cold rolling mill.
表１ 試験合金の化学組成（質量％）
Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｐ Ｃｒ Ｎ
例１ 0.09 1.72 0.26 0.02 0.58 31
例２ 0.15 1.49 0.42 0.02 - 30
例３ 0.26 1.45 0.30 0.05 - 45
これらの鋼は、工程ｄ．で、下記の３種類の焼きなまし処理にかけた。
−サイクル＃１、請求項３の実施態様、少なくとも８０％マルテンサイト
−サイクル＃２、請求項２の実施態様、少なくとも６０％フェライトおよび２０％マルテンサイト
−サイクル＃３、請求項２の実施態様、少なくとも６０％フェライトおよび２０％マルテンサイト
Table 1 Chemical composition of test alloy (mass%)
C Mn Si P Cr N
Example 1 0.09 1.72 0.26 0.02 0.58 31
Example 2 0.15 1.49 0.42 0.02-30
Example 3 0.26 1.45 0.30 0.05-45
These steels are processed in step d. Then, it was subjected to the following three types of annealing treatment.
-Cycle # 1, embodiment of claim 3, at least 80% martensite-cycle # 2, embodiment of claim 2, at least 60% ferrite and 20% martensite-cycle # 3, embodiment of claim 2, At least 60% ferrite and 20% martensite
表２ 成形前の引張特性、例１、工程ｄの後（中央線厚さにおける、ＲＤ＝圧延方向、ＴＤ＝横方向）
サイクル 向き 降伏応力 引張応力 一様な伸長 総伸長
[MPa] [MPa] [%] A80[%]
＃１ ＲＴ 615 904 6.2 10.1
＃１ ＴＤ 545 845 6.6 9.1
＃２ ＲＴ 353 743 13.9 20.4
＃２ ＴＤ 355 756 12.7 16.0
＃３ ＲＴ 300 672 13.4 17.2
＃３ ＴＤ 309 675 14.6 21.1
Table 2 Tensile properties before forming, Example 1, after step d (RD = rolling direction, TD = transverse direction at center line thickness)
Cycle direction Yield stress Tensile stress Uniform elongation Total elongation
[MPa] [MPa] [%] A80 [%]
# 1 RT 615 904 6.2 10.1
# 1 TD 545 845 6.6 9.1
# 2 RT 353 743 13.9 20.4
# 2 TD 355 756 12.7 16.0
# 3 RT 300 672 13.4 17.2
# 3 TD 309 675 14.6 21.1
表３ 成形前の引張特性、例２、工程ｄの後（中央線厚さにおける）
サイクル 向き 降伏応力 引張応力 一様な伸長 総伸長
[MPa] [MPa] [%] A80[%]
＃１ ＲＴ 405 801 14.9 19.4
＃１ ＴＤ 423 797 11.4 15.8
＃２ ＲＴ 318 760 18.3 22.4
＃２ ＴＤ 328 758 14.6 15.4
＃３ ＲＴ 322 689 18.3 22.4
＃３ ＴＤ 340 686 16.1 20.3
Table 3 Tensile properties before molding, after Example 2, step d (in center line thickness)
Cycle direction Yield stress Tensile stress Uniform elongation Total elongation
[MPa] [MPa] [%] A80 [%]
# 1 RT 405 801 14.9 19.4
# 1 TD 423 797 11.4 15.8
# 2 RT 318 760 18.3 22.4
# 2 TD 328 758 14.6 15.4
# 3 RT 322 689 18.3 22.4
# 3 TD 340 686 16.1 20.3
例２の組成物で２．０ｍｍ熱間圧延した交際片から出発して、追加の実験を行った。ｒ−値およびΔｒ−値に関する値は、通常の様式で、圧延方向に対して角度０°、４５°および９０°で採取した試料から測定した。 Additional experiments were performed starting from a dating piece that was hot-rolled 2.0 mm with the composition of Example 2. Values for r-values and Δr-values were measured in the usual manner from samples taken at angles of 0 °, 45 ° and 90 ° with respect to the rolling direction.
表４ 成形前の引張特性、工程ｄの後（中央線厚さにおける、圧延方向に対して９０°、ｒ−値およびΔｒ−値）
マルテンサイト 冷間圧延 冷却 降伏応力 引張強度 ｒ−値 Δｒ−値
画分[%] 加工度[%] ファクター [MPa] [MPa]
<20 80 394 383 715 0.61 0.09
<20 88 295 416 621 0.80 -0.60
>80 47 592 462 762 0.97 -0.16
>80 68 547 746 1015 0.85 -0.23
>80 88 454 879 1185 0.98 -0.23
Table 4 Tensile properties before forming, after step d (90 °, r-value and Δr-value in the center line thickness with respect to the rolling direction)
Martensite Cold rolling Cooling Yield stress Tensile strength r-value Δr-value
Fraction [%] Processing degree [%] Factor [MPa] [MPa]
<20 80 394 383 715 0.61 0.09
<20 88 295 416 621 0.80 -0.60
> 80 47 592 462 762 0.97 -0.16
> 80 68 547 746 1015 0.85 -0.23
> 80 88 454 879 1185 0.98 -0.23
冷却ファクターは、焼きなまし後の冷却速度の尺度である。冷却ファクターが高い程、冷却速度が高い。これらの実験で得られた典型的な冷却速度は、約１００〜２００℃／ｓである。熱間圧延したストリップは厚さが２．０ｍｍであった。冷間圧下率が高い程、強度が高いことが明らかである。また、冷却ファクターが高い程、冷却速度が高く、従って、強度が高い。 The cooling factor is a measure of the cooling rate after annealing. The higher the cooling factor, the higher the cooling rate. Typical cooling rates obtained in these experiments are about 100-200 ° C./s. The hot rolled strip had a thickness of 2.0 mm. It is clear that the higher the cold rolling reduction, the higher the strength. Also, the higher the cooling factor, the higher the cooling rate and thus the higher the strength.
表５ 例２の成形前引張特性、工程ｄの後（中央線厚さにおける、圧延方向に対して９０°、ｒ−値およびΔｒ−値）
マルテンサイト 冷間圧延 冷却 降伏応力 引張強度 ｒ−値 Δｒ−値
画分[%] 加工度[%] ファクター [MPa] [MPa]
>80 80 260 539 660 1.21 -0.23
>80 80 283 586 679 1.07 0.08
>80 80 306 594 739 1.21 -0.22
>80 80 326 614 744 1.02 -0.34
>80 80 381 720 929 1.10 -0.25
>80 80 453 839 1058 0.63 -0.41
Table 5 Tensile properties before forming of Example 2, after step d (90 °, r-value and Δr-value with respect to the rolling direction at the center line thickness)
Martensite Cold rolling Cooling Yield stress Tensile strength r-value Δr-value
Fraction [%] Processing degree [%] Factor [MPa] [MPa]
> 80 80 260 539 660 1.21 -0.23
> 80 80 283 586 679 1.07 0.08
> 80 80 306 594 739 1.21 -0.22
> 80 80 326 614 744 1.02 -0.34
> 80 80 381 720 929 1.10 -0.25
> 80 80 453 839 1058 0.63 -0.41
表５から、強度は、冷却ファクターの増加と共に増加することが明らかである。 From Table 5 it is clear that the strength increases with increasing cooling factor.
表４および５における材料から製造された封じ込め装置は、上記の全ての用途、例えばガスケット、で、優れた収容性能を示した。非常に高い成形後の降伏強度が、低い異方性および優れた疲労特性と組み合わされていた。 Containment devices made from the materials in Tables 4 and 5 showed excellent containment performance in all the above applications, such as gaskets. The very high yield strength after molding was combined with low anisotropy and excellent fatigue properties.
表６ 例２の鋼を連続焼きなましラインで様々な温度で焼きなましにかけ、様々な冷却速度で冷却し（a.u.は任意の単位であり、冷却速度は冷却力、ストリップの厚さおよびライン速度によって変化する）、ＷＨは、焼成硬化前の２％変形の結果起こる加工硬化であり、ＢＨ０およびＢＨ２の値は、１７０℃で２０分後に測定した。
表６のデータから、マルテンサイト系マトリックス多相材料における焼成硬化効果は特に強力であることが明らかである。２％加工硬化および焼成硬化処理の総効果は、ＭＭＢ（３４４ＭＰａ）およびＭＭＣ（４００ＭＰａ）に対して３００ＭＰａを超える値になる。 From the data in Table 6, it is clear that the firing and hardening effect in the martensitic matrix multiphase material is particularly strong. The total effect of the 2% work hardening and the baking hardening process is a value exceeding 300 MPa with respect to MMB (344 MPa) and MMC (400 MPa).
表７ フェライトマルテンサイト二重相Ｅ鋼（ＦＭＤＰ Ｅ）およびマルテンサイト系多相Ｃ（ＭＭ Ｃ）鋼の冷間圧延の際に３方向（圧延方向に対して角度０°、４５°および９０°における引張軸）で観察された強度および延性における変化の概観
鋼の種類／ 引張強度Ｒｍ 総伸長 降伏強度
第二冷間 (MPa) A50(%) (MPa)
圧延工程(%) Rm 0° Rm 45° Rm 90° 0° 45° 90° Rp 0° Rp 45° Rp 90°
FMDP E/0 776 763 783 23 22 23 319 317 325
FMDP E/10 858 840 844 17 13 16 746 667 620
FMDP E/20 942 930 931 5 3 9 894 751 681
FMDP E/30 999 966 983 3 5 3 921 783 745
FMDP E/40 1090 1037 1070 4 4 4 944 844 853
FMDP E/50 1111 1100 1089 5 6 6 981 867 815
MM C/0 1120 1106 1075 6 3 2 887 843 864
Table 7 Ferritic martensitic double phase E steel (FMDP E) and martensitic multiphase C (MMC) steel during cold rolling in three directions (angles 0 °, 45 ° and 90 ° relative to the rolling direction) Overview of changes in strength and ductility observed in
Steel type / Tensile strength Rm Total elongation Yield strength Second cold (MPa) A50 (%) (MPa)
Rolling process (%) Rm 0 ° Rm 45 ° Rm 90 ° 0 ° 45 ° 90 ° Rp 0 ° Rp 45 ° Rp 90 °
FMDP E / 0 776 763 783 23 22 23 319 317 325
FMDP E / 10 858 840 844 17 13 16 746 667 620
FMDP E / 20 942 930 931 5 3 9 894 751 681
FMDP E / 30 999 966 983 3 5 3 921 783 745
FMDP E / 40 1090 1037 1070 4 4 4 944 844 853
FMDP E / 50 1111 1100 1089 5 6 6 981 867 815
MM C / 0 1120 1106 1075 6 3 2 887 843 864
表７のデータから、焼きなました状態におけるマルテンサイト系マトリックス多相鋼に対して観察される降伏強度における異方性は、５０％冷間圧延されたＦＭＤＰ Ｅ（すなわち焼きなましたＭＭ Ｃ／０の強度と匹敵する強度を示す冷間圧延条件）で得られた値よりはるかに低いことが明らかである。焼きなました状態で観察される降伏強度変動は、５０％冷間圧延されたＤＰに関して報告されている１００〜２００ＭＰａではなく、２０〜４５ＭＰａのオーダーにある。異方性は、冷間変形値２０％で最大になり、それより高い変形では安定化することも明らかである。最初の１０％冷間変形における降伏強度の増加は著しいのに対し、より高い値におけるさらなる増加はあまり強くない。 From the data in Table 7, the anisotropy in yield strength observed for martensitic matrix multiphase steels in the annealed state is 50% cold rolled FMDP E (ie, the strength of annealed MM C / 0). It is clear that it is much lower than the value obtained in the cold rolling conditions showing comparable strength. The yield strength variation observed in the annealed state is on the order of 20-45 MPa rather than the 100-200 MPa reported for 50% cold rolled DP. It is also clear that the anisotropy is greatest at cold deformation values of 20% and stabilizes at higher deformations. The increase in yield strength at the first 10% cold deformation is significant, while the further increase at higher values is not very strong.
表６と７の結果を組み合わせることにより、焼きなましたマルテンサイト系マトリックス多相鋼の種類は、すでに高い等方性基底強度および十分な成形性を有するのに対し、それが封じ込め装置、例えばガスケット、に変形された後は、焼成硬化効果を生じ、降伏強度がさらに等方性増加し、従って、優れた等方性疲労特性を生じることが分かる。ＭＭ Ｃ／０を２％の代わりに３％の前変形にかけると、ＷＨ値が２８９ＭＰａになり、ＢＨ３値が１７４ＭＰａになる。 By combining the results of Tables 6 and 7, the type of annealed martensitic matrix multiphase steel already has high isotropic basal strength and sufficient formability, whereas it contains containment devices such as gaskets, It can be seen that after being deformed, a firing hardening effect is produced, and the yield strength is further increased isotropically, thus producing excellent isotropic fatigue properties. When MMC / 0 is subjected to 3% pre-deformation instead of 2%, the WH value is 289 MPa and the BH3 value is 174 MPa.
小さな変形、例えば焼戻し圧延中に起こるような変形の影響に関するより詳細な研究により、焼戻し圧延の量は、好ましくは１０％以下、好ましくは８％以下、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下にすべきであることが分かった。焼戻し圧延の量は、好ましくは少なくとも１．５％、より好ましくは少なくとも２．０％である。表７に示すように、焼戻し圧延値が１０％を超えると、冷間圧延工程により引き起こされる異方性が許容できないレベルに急速に増加するのに対し、降伏応力の増加が非常に急速に飽和する。従って、降伏強度の増加と低い異方性および良好な潜在的焼成硬化能力の組合せが、この項に記載する範囲内における焼戻し圧延処理により得られる。 According to more detailed studies on the effects of small deformations, such as those occurring during temper rolling, the amount of temper rolling is preferably 10% or less, preferably 8% or less, more preferably 5% or less, even more preferably 3%. % Should be less than%. The amount of temper rolling is preferably at least 1.5%, more preferably at least 2.0%. As shown in Table 7, when the temper rolling value exceeds 10%, the anisotropy caused by the cold rolling process rapidly increases to an unacceptable level, whereas the increase in yield stress saturates very rapidly. To do. Thus, a combination of increased yield strength and low anisotropy and good latent calcination ability is obtained by temper rolling within the scope described in this section.
無論、本発明は、上記の実施態様および例限定されるものではなく、説明および請求項の範囲内にある実施態様のすべてを包含する。 Of course, the present invention is not limited to the embodiments and examples described above, but encompasses all embodiments that fall within the scope of the description and claims.
Claims (14)
ａ．（質量％）で
−Ｃ ０．０５％〜０．４％、
−Ｓｉ ２．０％以下、
−Ｍｎ ２．０％以下、
−Ｐ ０．１％以下、
−Ｎ ２００ｐｐｍ以下、
所望により、質量基準で、
−少なくとも一種の、Ｃｒ１．０％未満、Ｍｏ１．０％未満からなる群から選択される成分、および／または
−少なくとも一種の、Ｎｂ０．１％未満、Ｔｉ０．１％未満、Ｖ０．１％未満からなる群から選択される成分
−残部鉄および不可避不純物
からなる化学組成を有する鋼スラブを用意する工程、
ｂ．前記スラブを再加熱した後、または前記スラブを高温装入することにより鋳造熱を利用して、もしくは鋳造後の前記スラブを直接圧延することにより、前記スラブをストリップに熱間圧延し、続いて前記ストリップをコイル巻き温度に冷却し、続いてコイル巻きする工程、
ｃ．前記ストリップ鋼を厚さ減少率４０〜９５％で冷間圧延し、冷間圧延されたストリップを形成する工程、
ｄ．Ａｃ１を超える温度に再加熱し、少なくとも５秒間均質化させ、続いて急冷することにより、連続焼きなましする工程、
ｅ．前記封じ込め装置を製造する工程
を含んでなり、前記封じ込め装置中の前記鋼が、少なくとも１０体積％の、マルテンサイトおよびベイナイトからなる相群から選択された少なくとも一つの相を含んでなり、前記封じ込め装置の特性異方性が低い、方法。 A method of manufacturing a containment device,
a. -C 0.05% to 0.4% in (% by mass)
-Si 2.0% or less,
-Mn 2.0% or less,
-P 0.1% or less,
-N 200 ppm or less,
If desired, on a mass basis,
At least one component selected from the group consisting of less than 1.0% Cr and less than 1.0% Mo, and / or at least one less than 0.1% Nb, less than 0.1% Ti, less than 0.1% V A component selected from the group consisting of: a step of preparing a steel slab having a chemical composition comprising a balance iron and inevitable impurities;
b. Hot-rolling the slab into a strip after reheating the slab or by using the heat of casting by hot charging the slab or by directly rolling the slab after casting; Cooling the strip to a coiling temperature followed by coiling;
c. Cold-rolling the strip steel at a thickness reduction rate of 40 to 95% to form a cold-rolled strip;
d. Continuous annealing by reheating to a temperature above Ac1, homogenizing for at least 5 seconds, followed by quenching;
e. Manufacturing the containment device, wherein the steel in the containment device comprises at least 10% by volume of at least one phase selected from the phase group consisting of martensite and bainite, A method in which the characteristic anisotropy of the apparatus is low.
ａ．（質量％）で
−Ｃ ０．０５％〜０．４％、
−Ｓｉ １．０％以下、
−Ｍｎ ２．０％以下、
−Ｐ ０．１％以下、
−Ｎ ２００ｐｐｍ以下、
所望により、質量基準で、
−少なくとも一種の、Ｃｒ１．０％未満、Ｍｏ１．０％未満からなる群から選択される成分、および／または
−少なくとも一種の、Ｎｂ０．１％未満、Ｔｉ０．１％未満、Ｖ０．１％未満からなる群から選択される成分
−残部鉄および不可避不純物
からなる化学組成を有する鋼スラブを用意する工程、
ｂ．前記スラブを再加熱した後、または前記スラブを高温装入することにより鋳造熱を利用して、もしくは鋳造後の前記スラブを直接圧延することにより、前記スラブをストリップに熱間圧延し、続いて前記ストリップをコイル巻き温度に冷却し、続いてコイル巻きする工程、
ｃ．前記ストリップ鋼を厚さ減少率４０〜９５％で冷間圧延し、冷間圧延されたストリップを形成する工程、
ｄ．Ａｃ１を超える温度に再加熱し、少なくとも５秒間均質化させ、続いて急冷することにより、連続焼きなましする工程、
ｅ．封じ込め装置を製造する工程
を含んでなり、前記封じ込め装置中の前記鋼が、少なくとも１０体積％の、マルテンサイトおよびベイナイトからなる相群から選択された少なくとも一つの相を含んでなり、前記封じ込め装置の特性異方性が低い、方法。 A method of manufacturing an insulating barrier material for high temperature and / or high pressure sealing applications, comprising:
a. -C 0.05% to 0.4% in (% by mass)
-Si 1.0% or less,
-Mn 2.0% or less,
-P 0.1% or less,
-N 200 ppm or less,
If desired, on a mass basis,
-At least one component selected from the group consisting of less than 1.0% Cr and less than 1.0% Mo; and / or-at least one less than 0.1% Nb, less than 0.1% Ti, less than 0.1% V. A component selected from the group consisting of: a step of preparing a steel slab having a chemical composition comprising the balance iron and inevitable impurities;
b. Hot-rolling the slab into a strip after reheating the slab, or by using the casting heat by hot charging the slab or by directly rolling the slab after casting, Cooling the strip to a coiling temperature followed by coiling;
c. Cold-rolling the strip steel at a thickness reduction rate of 40 to 95% to form a cold-rolled strip;
d. Continuous annealing by reheating to a temperature above Ac1, homogenizing for at least 5 seconds, followed by quenching;
e. Manufacturing the containment device, wherein the steel in the containment device comprises at least 10% by volume of at least one phase selected from the phase group consisting of martensite and bainite, the containment device The method has a low characteristic anisotropy.
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