JP2617015B2 - 振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼 - Google Patents
振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、溶接構造物の部材に用いて好適な溶接構
造用鋼に関し、特に振動や騒音を抑制し得る振動減衰特
性に優れる、引張強度が41kgf/mm2以上の溶接構造用鋼
を提案しようとするものである。
造用鋼に関し、特に振動や騒音を抑制し得る振動減衰特
性に優れる、引張強度が41kgf/mm2以上の溶接構造用鋼
を提案しようとするものである。
近年、鉄道橋梁や自動車用道路橋など大重量の通過車
両の移動に伴う激しい振動をはじめとして、特に居住地
域に近接して立地した工場や作業場などの施設ないしは
機械構造物に生じる振動ないしはそれらに伴われる騒音
が、社会問題とされる風潮が著しい。
両の移動に伴う激しい振動をはじめとして、特に居住地
域に近接して立地した工場や作業場などの施設ないしは
機械構造物に生じる振動ないしはそれらに伴われる騒音
が、社会問題とされる風潮が著しい。
このための対策としては、吸音材料や遮音材料あるい
は振動絶縁材料を使用したり、また構造物の剛性を増大
させて共鳴を回避したりする種々な手法が講ぜられてい
るけれども、実際にはその騒音源となる振動は複雑で、
その原因を排除することは一般には困難である。
は振動絶縁材料を使用したり、また構造物の剛性を増大
させて共鳴を回避したりする種々な手法が講ぜられてい
るけれども、実際にはその騒音源となる振動は複雑で、
その原因を排除することは一般には困難である。
そこで構造部材としての材料自体に振動減衰特性いわ
ゆる制振性を付与して、それによる構造物の振動、騒音
の抜本的な改善を図ろうとする方法が注目されている。
ゆる制振性を付与して、それによる構造物の振動、騒音
の抜本的な改善を図ろうとする方法が注目されている。
（従来の技術） 上記の制振性を付与した鋼材について、既にいくつか
の提案が行われている。
の提案が行われている。
例えば特公昭60−26813号公報には、低降伏点でかつ
粗大粒とする防振鋼材の製造方法が提案されている。
粗大粒とする防振鋼材の製造方法が提案されている。
しかしこの鋼材は、低強度でありまたじん性が劣るた
めに構造部材としては使用できない。
めに構造部材としては使用できない。
また特開昭52−144317号公報には、３〜40wt％（以下
単に％で示す）CrでさらにTi、Alを添加した防振鋼が、
さらに特開昭57−181360号公報には、1.5〜９％Alを含
有する制振厚鋼板が、そして特公昭57−22981号公報に
は、４〜７％Cr、３〜５％Alを含有する制振性を有する
鋼材がそれぞれ開示されている。
単に％で示す）CrでさらにTi、Alを添加した防振鋼が、
さらに特開昭57−181360号公報には、1.5〜９％Alを含
有する制振厚鋼板が、そして特公昭57−22981号公報に
は、４〜７％Cr、３〜５％Alを含有する制振性を有する
鋼材がそれぞれ開示されている。
しかしいずれの鋼材も溶接性に難点があったり、じん
性の改善を必要としたりまた制振性が十分でなかった
り、合金成分が多量に添加されて高価であるという問題
を残していた。
性の改善を必要としたりまた制振性が十分でなかった
り、合金成分が多量に添加されて高価であるという問題
を残していた。
以上のべたほか特開昭53−1621号公報には、粒界酸化
により振動減衰特性を付与した18−８ステンレス鋼が提
案されているが、溶接性に問題がありまた大量生産には
適さないという問題があった。
により振動減衰特性を付与した18−８ステンレス鋼が提
案されているが、溶接性に問題がありまた大量生産には
適さないという問題があった。
（発明が解決しようとする課題） 量産が可能であり、高い制振性を有し、しかも溶接構
造用鋼材として必要な溶接性を具備してしかもじん性に
優れる、比較的安価な、振動減衰特性に優れた引張強度
が41kgf/mm2以上の溶接構造用鋼を提案することがこの
発明の目的である。
造用鋼材として必要な溶接性を具備してしかもじん性に
優れる、比較的安価な、振動減衰特性に優れた引張強度
が41kgf/mm2以上の溶接構造用鋼を提案することがこの
発明の目的である。
（課題を解決するための手段） さて強磁性体の鋼では、磁気スピンが揃うのに対応し
て結晶格子には歪（磁歪）が生じていて、主にこの影響
を受けて内部は磁区に分割されている。
て結晶格子には歪（磁歪）が生じていて、主にこの影響
を受けて内部は磁区に分割されている。
かような鋼に外力（振動）が加わると、磁歪との相互
作用によって磁区壁が移動する。すると強磁性体内部に
生じるこの磁区壁の移動すなわち磁化の変化を打ち消す
ように渦電流が生じ、この渦電流は、逆に磁歪を通じて
歪を引き起こす。この歪は、外力に対して位相が遅れる
ので、いわゆる磁気−力学的ヒステリシス型の内部摩擦
により振動減衰特性があらわれる。これについては、例
えば純鉄が制振性に優れることについて知られていると
おりである。
作用によって磁区壁が移動する。すると強磁性体内部に
生じるこの磁区壁の移動すなわち磁化の変化を打ち消す
ように渦電流が生じ、この渦電流は、逆に磁歪を通じて
歪を引き起こす。この歪は、外力に対して位相が遅れる
ので、いわゆる磁気−力学的ヒステリシス型の内部摩擦
により振動減衰特性があらわれる。これについては、例
えば純鉄が制振性に優れることについて知られていると
おりである。
しかし純鉄は、強度が低く、またじん性の面からも構
造用部材としての適用は不可能である。
造用部材としての適用は不可能である。
これに対し発明者らは先に、Mn量を0.08％以下に低減
したほぼ純鉄の組成になる鋼にCuを添加することで、純
鉄の高い振動減衰能を維持しつつ、しかも溶接構造用鋼
材としての強度とじん性とをも兼ね備える鋼板を提案し
た（特願平１−246575号明細書参照）。
したほぼ純鉄の組成になる鋼にCuを添加することで、純
鉄の高い振動減衰能を維持しつつ、しかも溶接構造用鋼
材としての強度とじん性とをも兼ね備える鋼板を提案し
た（特願平１−246575号明細書参照）。
発明者は、上記の鋼の振動減衰特性を更に向上させる
べく種々検討を重ねた結果、振動減衰特性を劣化させる
ことなく高強度化が可能な成分とされていたAlを、上記
の鋼に１％以上添加することにより、振動減衰特性が大
きく向上するとの知見を得た。
べく種々検討を重ねた結果、振動減衰特性を劣化させる
ことなく高強度化が可能な成分とされていたAlを、上記
の鋼に１％以上添加することにより、振動減衰特性が大
きく向上するとの知見を得た。
上記の知見に基づき、上記の鋼に比べてさらに振動減
衰能を向上させたこの発明は、C:0.02％以下、Si:0.02
％以下、Mn:0.08％以下、Cu:0.05〜1.5％、Al:1.0〜〜
7.0％及びN:0.008％以下を含有し、残部はFe及び不可避
的不純物よりなる振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼
（第１発明）である。
衰能を向上させたこの発明は、C:0.02％以下、Si:0.02
％以下、Mn:0.08％以下、Cu:0.05〜1.5％、Al:1.0〜〜
7.0％及びN:0.008％以下を含有し、残部はFe及び不可避
的不純物よりなる振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼
（第１発明）である。
またこの発明は、C:0.02％以下、Si:0.02％以下、Mn:
0.08％以下、Ni:0.05〜1.5％、Cu:0.05〜1.5％、Al:1.0
〜7.0％及びN:0.008％以下を含有し、残部はFe及び不可
避的不純物よりなる振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼
（第２発明である）。
0.08％以下、Ni:0.05〜1.5％、Cu:0.05〜1.5％、Al:1.0
〜7.0％及びN:0.008％以下を含有し、残部はFe及び不可
避的不純物よりなる振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼
（第２発明である）。
（作用） この発明の振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼におい
て、成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明
する。
て、成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明
する。
Ｃ :0.02％以下 Ｃは、通常の鋼では強化成分として含有させるが、こ
の発明の鋼では、Cuの析出による強化作用を利用するの
で、強化成分としての量は必要ない。むしろＣ含有量が
0.02％を超えると、制振性を劣化させるので、0.02％以
下に限定した。
の発明の鋼では、Cuの析出による強化作用を利用するの
で、強化成分としての量は必要ない。むしろＣ含有量が
0.02％を超えると、制振性を劣化させるので、0.02％以
下に限定した。
Si:0.02％以下 Siは、0.02％を超えて含有させると、制振性を劣化さ
せるので、0.02％を上限とした。
せるので、0.02％を上限とした。
Mn:0.08％以下 Mnは、Cu添加により強化する際に、じん性に悪い影響
を与えるので、その含有量は低いほど好ましく、その含
有量の上限は0.08％であるので0.08％以下に限定した。
を与えるので、その含有量は低いほど好ましく、その含
有量の上限は0.08％であるので0.08％以下に限定した。
Cu:0.05〜1.5％ Cuは、時効処理により微細なε−Cuとして析出させ
て、鋼を強化させる成分であり、Mn含有量を低下させた
鋼にCuを含有させることにより、制振性を損なうことな
しに強度とじん性とを両立させることができる。したが
ってこの発明では必須の成分であるが、Cu含有量が0.05
％に満たないとその効果に乏しく、一方1.5％を超えて
含有させると熱間割れを生じるおそれがあるので0.05〜
1.5％の範囲とした。
て、鋼を強化させる成分であり、Mn含有量を低下させた
鋼にCuを含有させることにより、制振性を損なうことな
しに強度とじん性とを両立させることができる。したが
ってこの発明では必須の成分であるが、Cu含有量が0.05
％に満たないとその効果に乏しく、一方1.5％を超えて
含有させると熱間割れを生じるおそれがあるので0.05〜
1.5％の範囲とした。
Al:1.0〜7.0％ Alは、前述のように、Mnを0.08％以下に低減し、ほぼ
純鉄の組成になる鋼において振動減衰特性を向上させる
がその含有量が1.0％に満たないとその効果がなく、一
方7.0％を超える含有では、溶接部のじん性が劣化する
のでAl含有量は1.0〜7.0％の範囲とした。
純鉄の組成になる鋼において振動減衰特性を向上させる
がその含有量が1.0％に満たないとその効果がなく、一
方7.0％を超える含有では、溶接部のじん性が劣化する
のでAl含有量は1.0〜7.0％の範囲とした。
N:0.008％以下 Ｎは、その含有量が低いほうが母材及び溶接部のじん
性の面から好ましく、許容できる上限は0.008％であ
る。
性の面から好ましく、許容できる上限は0.008％であ
る。
この発明の鋼は、第２発明において、以上の成分に加
えてさらにNiを0.05〜1.5％含有させる。
えてさらにNiを0.05〜1.5％含有させる。
Niは、Cuの添加に由来する熱間割れの傾向を制振性を
損なうことなしに抑えることができる。Ni量が0.05％に
満たないとその効果に乏しく、一方1.5％を超えると経
済的でないという不都合が生じるのでNi含有量は、0.05
〜1.5％の範囲とした。
損なうことなしに抑えることができる。Ni量が0.05％に
満たないとその効果に乏しく、一方1.5％を超えると経
済的でないという不都合が生じるのでNi含有量は、0.05
〜1.5％の範囲とした。
上記の成分のほか、この発明では不純物成分として
Ｐ、Ｓをそれぞれ0.01％、0.005％まで許容できる。
Ｐ、Ｓをそれぞれ0.01％、0.005％まで許容できる。
Ｐは、その含有量の増加とともに制振性を劣化させる
が、0.01％までは許容できるので上限を0.01％とする。
が、0.01％までは許容できるので上限を0.01％とする。
Ｓは、Ｐ同様、制振性に好ましくない成分であり、そ
の含有量が0.005％を超えると制振性が特に劣化する。
したがってＳ含有量は0.005％を上限とする。
の含有量が0.005％を超えると制振性が特に劣化する。
したがってＳ含有量は0.005％を上限とする。
この発明の材料は、通常の溶製、鋳造及び圧延により
厚鋼板とすることができる。また厚鋼板に限らず薄鋼
板、形鋼、棒鋼、線材などにも用いることができる。な
おCuの析出のために通常の焼もどしを施すのが好まし
い。
厚鋼板とすることができる。また厚鋼板に限らず薄鋼
板、形鋼、棒鋼、線材などにも用いることができる。な
おCuの析出のために通常の焼もどしを施すのが好まし
い。
（実施例） 表１に示す種々の成分組成になる鋼を常法に従って溶
製、鋳造し、さらに通常の熱間圧延にて厚さ25mmに仕上
げて鋼板Ａ〜Ｕを得た。Cuを含有した鋼は更に析出時効
処理として575℃で1hの熱処理を行った。
製、鋳造し、さらに通常の熱間圧延にて厚さ25mmに仕上
げて鋼板Ａ〜Ｕを得た。Cuを含有した鋼は更に析出時効
処理として575℃で1hの熱処理を行った。
表１において、記号Ａ〜Ｎはこの発明の鋼の成分組成
になる鋼板であり、Ａ、Ｂ及びＥ〜Ｌは第１発明、Ｃ、
Ｄ及びＭ、Ｎは第２発明の鋼板である。
になる鋼板であり、Ａ、Ｂ及びＥ〜Ｌは第１発明、Ｃ、
Ｄ及びＭ、Ｎは第２発明の鋼板である。
一方記号Ｏ〜Ｔは比較例であり、ＯはAlの含有量が少
ないもの、ＰはCuを含有しないもの、ＱはMn量が高いも
の、ＲはＮ量が高いもの、ＳはＣ量が高いもの、ＴはSi
量が高いものである。
ないもの、ＰはCuを含有しないもの、ＱはMn量が高いも
の、ＲはＮ量が高いもの、ＳはＣ量が高いもの、ＴはSi
量が高いものである。
また記号Ｕに従来例としてSS41鋼を示した。
さてこれらの鋼板について、母材の引張特性、衝撃特
性、溶接部のじん性及び内部摩擦Q-1を測定し、得られ
た結果を表１に併せて示す。なお溶接部のじん性につい
ては、入熱量10kJ/mmのサブマージアーク溶接を行っ
て、溶接継手ボンド部について測定したものである。
性、溶接部のじん性及び内部摩擦Q-1を測定し、得られ
た結果を表１に併せて示す。なお溶接部のじん性につい
ては、入熱量10kJ/mmのサブマージアーク溶接を行っ
て、溶接継手ボンド部について測定したものである。
同表から明らかなように、この発明の成分組成範囲に
なる鋼Ａ〜Ｎは、いずれも溶接構造用鋼板として要求さ
れる引張強度41Kgf/mm2以上を満足し、じん性も０℃の
吸収エネルギー10kgf・ｍ以上を母材、溶接部共に満足
している。また従来例ＵのSS41鋼に比較して格段に優れ
た内部摩擦値を示し、制振性が向上している。
なる鋼Ａ〜Ｎは、いずれも溶接構造用鋼板として要求さ
れる引張強度41Kgf/mm2以上を満足し、じん性も０℃の
吸収エネルギー10kgf・ｍ以上を母材、溶接部共に満足
している。また従来例ＵのSS41鋼に比較して格段に優れ
た内部摩擦値を示し、制振性が向上している。
これに対して、この発明の成分組成範囲を満足しない
比較例Ｏは内部摩擦値が、Ｐは強度が、Ｑは母材および
溶接部じん性が、Ｒは溶接部じん性が、Ｓ及びＴは内部
摩擦値が、それぞれ劣り、この発明の目的を達成するこ
とができなかった。
比較例Ｏは内部摩擦値が、Ｐは強度が、Ｑは母材および
溶接部じん性が、Ｒは溶接部じん性が、Ｓ及びＴは内部
摩擦値が、それぞれ劣り、この発明の目的を達成するこ
とができなかった。
（発明の効果） この発明の振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼は、Mn
量を0.08％以下に低減したほぼ純鉄の組成になる鋼にCu
を添加し、さらにAlを1.0％以上添加することにより、
優れた制振性と、構造用材料として十分なじん性及び引
張強度が41kgf/mm2以上の強度を有し、しかも溶接可能
で溶接部じん性も優れているという工業上有用な特性を
有する。
量を0.08％以下に低減したほぼ純鉄の組成になる鋼にCu
を添加し、さらにAlを1.0％以上添加することにより、
優れた制振性と、構造用材料として十分なじん性及び引
張強度が41kgf/mm2以上の強度を有し、しかも溶接可能
で溶接部じん性も優れているという工業上有用な特性を
有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 修三 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭56−29653（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−181360（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】C:0.02wt％以下、 Si:0.02wt％以下、 Mn:0.08wt％以下、 Cu:0.05〜1.5wt％、 Al:1.0〜7.0wt％及び N:0.008wt％以下 を含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる振動減
衰特性に優れた溶接構造用鋼。 - 【請求項２】C:0.02wt％以下、 Si:0.02wt％以下、 Mn:0.08wt％以下、 Ni:0.05〜1.5wt％、 Cu:0.05〜1.5wt％、 Al:1.0〜7.0wt％及び N:0.008wt％以下 を含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる振動減
衰特性に優れた溶接構造用鋼。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2116753A JP2617015B2 (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼 |
| US07/787,028 US5173254A (en) | 1990-05-08 | 1991-11-04 | Steel having excellent vibration-dampening properties and weldability |
| EP91310272A EP0540792A1 (en) | 1990-05-08 | 1991-11-06 | Steel having excellent vibration-damping properties and weldability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2116753A JP2617015B2 (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0413847A JPH0413847A (ja) | 1992-01-17 |
| JP2617015B2 true JP2617015B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=14694902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2116753A Expired - Fee Related JP2617015B2 (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 振動減衰特性に優れた溶接構造用鋼 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5173254A (ja) |
| EP (1) | EP0540792A1 (ja) |
| JP (1) | JP2617015B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595706A (en) * | 1994-12-29 | 1997-01-21 | Philip Morris Incorporated | Aluminum containing iron-base alloys useful as electrical resistance heating elements |
| US5618491A (en) * | 1996-02-22 | 1997-04-08 | Trw, Inc. | Studs for boilers and other high temperature applications |
| DE19634524A1 (de) | 1996-08-27 | 1998-04-09 | Krupp Ag Hoesch Krupp | Leichtbaustahl und seine Verwendung für Fahrzeugteile und Fassadenverkleidungen |
| KR101676142B1 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-11-15 | 주식회사 포스코 | 절삭성 및 진동 감쇠능이 우수한 강재 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE663572C (de) * | 1933-09-30 | 1938-08-09 | Siemens & Halske Akt Ges | Die Verwendung einer kohlenstoffarmen Aluminium-Kupfer-Eisen-Legierung als Werkstoff fuer Krarupleiter oder fuer die Bewehrung von Kabeln |
| US3331715A (en) * | 1959-10-16 | 1967-07-18 | Westinghouse Electric Corp | Damping alloys and members prepared therefrom |
| GB1196212A (en) * | 1968-03-14 | 1970-06-24 | Int Nickel Ltd | Nickel-Copper-Aluminium Steels |
| US4204888A (en) * | 1975-05-19 | 1980-05-27 | The Foundation: The Research Institute Of Electric And Magnetic Alloys | High damping capacity alloy |
-
1990
- 1990-05-08 JP JP2116753A patent/JP2617015B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-04 US US07/787,028 patent/US5173254A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-06 EP EP91310272A patent/EP0540792A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5173254A (en) | 1992-12-22 |
| EP0540792A1 (en) | 1993-05-12 |
| JPH0413847A (ja) | 1992-01-17 |
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