專利名稱：：減震合金薄板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及不需要大量的添加元素就具有良好的減震性的鐵系減震合金薄板及其制造方法。
背景技術(shù)：
：減少噪音、震動的需求，除了在船舶、橋梁、產(chǎn)業(yè)機械、建筑等主要使用厚鋼板的現(xiàn)有的領(lǐng)域以外，在汽車、電動機等使用板厚在2.0mm以下的薄鋼板(薄板)的領(lǐng)域也變高，并制定各種對策。在其一個對策中有材料阻尼。材料阻尼用于通過將震動能在材料中轉(zhuǎn)換成熱能而損失，從而使震動衰減(減震)。作為基于材料阻尼的減震材料，有將樹脂夾入鋼板中的減震鋼板。減震鋼板具有通過樹脂的剪切應(yīng)變來減震的作用，作為減震性的指標的損失系數(shù)較高，并且使用實績也較多。但是，由于存在可制造性差，焊接性、可加工性不足之類的問題，因而在其應(yīng)用上存在限制。另一方面，作為焊接性、可加工性優(yōu)良的鐵系減震材料，有利用磁疇壁移動的磁滯的強磁性型減震合金。例如，在專利文獻1至3中公開有將Al、Si、Cr等鐵素體形成元素中至少1種元素添加1%以上的高合金。添加這種鐵素體形成元素的目的主要可歸納為一下兩方面i)提高磁致伸縮常數(shù)而提高損失系數(shù)；ii)抑制高溫退火時向奧氏體的逆相變而使晶粒粗大化，從而提高損失系數(shù)。但是，由于這種元素的添加導致制造成本的上升、生產(chǎn)率的降低，因而不優(yōu)選。并且，雖然通過晶粒的粗大化而提高損失系數(shù)，但產(chǎn)生韌性的降低、加工時發(fā)生表面粗糙等問題，因而不優(yōu)選。并且，將鐵素體形成元素的添加適用于薄板時，在熱軋時形成特殊的集合組織，產(chǎn)生被稱作隆起的表面缺陷。并且，在專利文獻4至8中公開有A1、Si、Cr等元素較少量的減震合金、減震鋼板，但在所述技術(shù)中，不能必然得到損失系數(shù)較高，具有優(yōu)良的可加工性的板厚在2.0mm以下的薄板。另外，在上述專利文獻中，將板厚在2.0mm以下的薄板作為對象的只有專利文獻2,在薄板領(lǐng)域中幾乎不能得到有關(guān)強磁性型減震合金的見解。專利文獻l:日本特開平4-99148號公報專利文獻2:日本特開昭52-73118號公報專利文獻3:日本特開2002-294408號公報專利文獻4:日本特開2000-96140號公報專利文獻5:日本特開平10-140236號公報專利文獻6:日本特開平9-143623號公報專利文獻7:日本特開平9-176780號公報專利文獻8:日本特開平9-104950號公報
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題作出的，其目的在于提供不需要大量的Al、Si、Cr等元素就具有損失系數(shù)在0.030以上的良好的減震性和優(yōu)良的可加工性的板厚在2.0mm以下的鐵系減震合金薄板及其制造方法。本發(fā)明人關(guān)于鐵系強磁性型減震合金薄板的減震性進行銳意研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不大量地添加A1、Si、Cr等合金元素，通過控制結(jié)晶粒徑及最大相對導磁率和殘留磁通密度就能夠得到具有0.030以上的較高的損失系數(shù)的鐵系減震合金薄板。鑒于上述見解，本發(fā)明提供一種板厚在2.0mm以下的減震合金薄板，其特征在于，具有以質(zhì)量。/。計含有C:0.005%以下、Si:不足1.0%、Mn:0.051.5%、P:0.2%以下、S:0.01%以下、Sol.Al:不足1.0%、N:0.005%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，并且平均結(jié)晶粒徑在50um以上且300ym以下，最大相對導磁率在4000以上，殘留磁通密度在1.10T以下。在上述成分組成中，優(yōu)選的是，滿足以質(zhì)量％計Si:0.5%以上且不足1.0%、P:0.05%以上且0.2%以下、S:0.002%以下中至少一個條件。本發(fā)明的減震合金薄板例如通過下述方法制造對具有上述成分組成的鋼，進行熱軋、酸洗后，進行冷軋、連續(xù)退火時，通過加熱至再結(jié)晶溫度以上且不足Ad相變點的溫度而使平均結(jié)晶粒徑在50um以上且300wm以下，通過在O.lMPa以上且4.9MPa以下的張力下進行冷卻而使最大相對導磁率在4000以上、殘留磁通密度在1.10T以下。通過本發(fā)明，能夠提供不大量添加A1、Si、Cr等合金元素而具有0.030以上的較高的損失系數(shù)且可加工性優(yōu)良的鐵系減震合金薄板。并且，本發(fā)明的減震合金薄板適合汽車、電動機等領(lǐng)域中使用板厚在2.0mm以下的薄板的用途。圖1是表示退火冷卻時的張力和損失系數(shù)的關(guān)系的圖。具體實施例方式在本發(fā)明的鐵系的減震合金薄板中，有即使不成為較高的磁致伸縮常數(shù)或極端的粗粒組織，在賦予震動時有效地使磁疇壁移動而得到較高的減震性的特征。因此，本發(fā)明的重點在于減少使磁疇壁難以移動的晶粒內(nèi)的殘余應(yīng)力、塑性應(yīng)變。在存在殘余應(yīng)力的情況下，由于磁疇結(jié)構(gòu)被凍結(jié)以緩和其殘余應(yīng)力，因而不能有效地進行賦予震動時的磁疇壁移動，減震性降低。并且，在存在塑性應(yīng)變的情況下，由于塑性應(yīng)變阻礙磁疇壁的移動，因而不能有效地進行賦予震動時的磁疇壁移動，減震性降低。本發(fā)明人從防止磁疇結(jié)構(gòu)凍結(jié)、降低塑性應(yīng)變的觀點出發(fā)，對作為鐵素體形成元素的Al、Si等合金成分不足1%的鐵系減震合金薄板的損失系數(shù)進行研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)如上所述地損失系數(shù)與最大相對導磁率及殘留磁通密度有密切的關(guān)系。下面，對本發(fā)明進行具體說明。(1)成分(下面的"％"表示"質(zhì)量％")C:C量超過0.005%時，形成碳化物，成為磁疇壁移動的阻礙。因此，使C量在0.005。/。以下，優(yōu)選在0.003%以下。Si:為了得到作為本發(fā)明課題的良好的減震性和優(yōu)良的可加工性，Si不需要特別積極地添加，作為不可避免的雜質(zhì)而存在的程度的量即可(也可以是0%)。另一方面，由于Si還是對通過固溶強化提高鋼板強度而言非常有效的元素，因而可與所希望的強度對應(yīng)地適當添加Si。但是，Si量在1.0。/。以上時，由于阻礙可制造性，成本上升，容易產(chǎn)生隆起，因而Si量需要不足1.0%。另外，由于本發(fā)明的鋼板的結(jié)晶粒徑在50um以上，因而不積極添加Si時非常軟，下屈服點不足170MPa，存在處理性變差的情況、即產(chǎn)生處理時變形等問題的情況。由此，下屈服點優(yōu)選在170MPa以上，從而Si量優(yōu)選在0.5%以上。Mn:Mn是形成硫化物而改善熱脆性的元素，并且還是固溶強化元素。因此，Mn量需要在0.05。/。以上。另一方面，由于大量添加時可加工性變差，因而Mn量的上限為1.5%。P:為了得到作為本發(fā)明課題的良好的減震性和優(yōu)良的可加工性，P不需要特別積極地添加，作為不可避免的雜質(zhì)而存在的程度的量即可(也可以是0%)。另一方面，由于P還是對通過固溶強化提高鋼板強度而言非常有效的元素，因而可與所希望的強度對應(yīng)地適當添加P。但是，P量超過0.2。/。時，由于可加工性顯著變差，因而P在需要在0.2。/。以下，優(yōu)選在0.1%以下。另外，由于本發(fā)明的鋼板的結(jié)晶粒徑在50nm以上，因而不積極添加P時非常軟，下屈服點不足170MPa，存在處理性變差的情況。由此，下屈服點優(yōu)選在170MPa以上，從而P量優(yōu)選在0.05%以上。s:s量超過o.oiy。時，形成硫化物，成為磁疇壁移動的阻礙。并且，顯著阻礙晶粒成長性。因此，使S量在0.01%以下。另外，使s量在0.002%以下，優(yōu)選在0.001%以下時，晶粒的成長性顯著變好，損失系數(shù)顯著提高。因此，S量優(yōu)選在0.002G/o以下，進而優(yōu)選在0.001%以下。Al:Al是脫氧元素，還是析出微細的A1N而抑制晶粒成長的元素。為了得到優(yōu)良的晶粒成長性，Sol.Al量優(yōu)選在0.004%以下。并且，在充分利用脫氧效果的情況下，為了防止A1N粗大化而阻礙晶粒成長性，Sol.Al量優(yōu)選在0.1%以上。但是，Sol.Al量在1.0%以上時，阻礙可制造性，成本上升，容易產(chǎn)生隆起。因此，使Sol.Al量不足1.0%。N:N量超過0.005。/。時，形成析出物，成為磁疇壁移動的阻礙。因此，使N量在0.005%以下，優(yōu)選在0.003%以下，但優(yōu)選的是越少越好。余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，特別是Ti、Nb、Zr等元素，由于形成微細的析出物而阻礙晶粒成長性，減少結(jié)晶粒徑，因而特別優(yōu)選將其減少，優(yōu)選的是將其量分別限制在不足0.003%，進而優(yōu)選的是限制在不足0.001%。(2)平均結(jié)晶粒徑在本發(fā)明的減震合金薄板中，為了通過促進磁疇壁的移動以使震動衰減，優(yōu)選的是成為磁疇壁移動的阻礙的結(jié)晶晶界越少越好，即結(jié)晶粒徑越大越好。為了有效地移動磁疇壁以得到0.030以上的較高的損失系數(shù)，平均結(jié)晶粒徑需要在50um以上。另一方面，由于結(jié)晶粒徑過度變大時加工時產(chǎn)生桔皮現(xiàn)象，因而平均結(jié)晶粒徑需要在300um以下。(3)最大相對導磁率并且，成為阻礙磁疇壁移動的因素，除了上述析出物、結(jié)晶晶界以外，還有晶粒內(nèi)的塑性應(yīng)變。晶粒內(nèi)的塑性應(yīng)變與最大相對導磁率有密切的關(guān)系，為了將塑性應(yīng)變降低至實質(zhì)上不會阻礙磁疇壁移動的程度，以得到0.030以上的較高的損失系數(shù)，最大相對導磁率需要在4000以上。(4)殘留磁通密度另外，在晶粒內(nèi)存在殘余應(yīng)力的情況下，由于正磁致伸縮方向向應(yīng)力方向取向而磁疇結(jié)構(gòu)被凍結(jié)，以緩和其應(yīng)力，因而減震性降低。晶粒內(nèi)的殘余應(yīng)力與殘留磁通密度有密切的關(guān)系，將殘余應(yīng)力降低至不會凍結(jié)磁疇結(jié)構(gòu)的程度，為了得到0.030以上的較高的損失系數(shù)，殘留磁通密度需要在1.10T以下。(5)制造方法例如如下所述地制造本發(fā)明的減震合金薄板對具有上述成分的鋼進行熱軋、酸洗后，在進行冷軋、連續(xù)退火時，加熱至再結(jié)晶溫度以上且不足Ad相變點的溫度，在O.lMPa以上且4.9MPa以下的張力下進行冷卻。優(yōu)選的是，在進行軋制之前將鋼加熱至IOO(TC以上且不足1150。C，以70(TC以上的最終溫度進行熱軋。加熱溫度在IOO(TC以下時，難以確保70(TC以上的最終溫度，加熱溫度在115(TC以上時，存在微量雜質(zhì)固溶，在熱軋時或在之后的巻繞時微細地再析出微量雜質(zhì)，阻礙退火時的晶粒成長的情況。并且，最終溫度不足70(TC時，鋼板形狀容易變差。熱軋后的熱軋鋼板，通過通常方法進行酸洗，通過冷軋如上所述地制成板厚在2.0mm以下、優(yōu)選在1.6mm以下的冷軋鋼板。另外，板厚超過2.0mm時，生產(chǎn)線通板應(yīng)變變大，因連續(xù)退火生產(chǎn)線中的再結(jié)晶后的通板、其后的精整生產(chǎn)線中的通板，導入較大的應(yīng)變，損失系數(shù)降低。從該觀點出發(fā)，使板厚在2.0mm以下，進而優(yōu)選在1.6mm以下。另外，為了確保作為結(jié)構(gòu)部件的剛性，優(yōu)選的是超過0.5mm的板厚。強磁性型減震合金，由于加工部的損失系數(shù)顯著變差，因而盡量進行輕加工，換言之優(yōu)選加工成彎曲加工主體的平板結(jié)構(gòu)。平板結(jié)構(gòu)成為主體的強磁性型減震合金的板厚，從確保剛性的觀點出發(fā)，優(yōu)選超過0.75mm的板厚，進而優(yōu)選超過0.8mm的板厚。在此，鋼板的退火中通常有連續(xù)退火和分批退火，在分批退火的情況下，由于在將鋼板巻繞成巻材形狀的狀態(tài)下進行退火，因而在退火中形成巻繞瑕疵，需要在退火后進行用于矯正巻繞瑕疵的形狀矯正，此時在晶粒內(nèi)導入塑性應(yīng)變，最大相對導磁率降低，損失系數(shù)變差。因此，退火需要進行連續(xù)退火，冷軋后的冷軋鋼板進行退火以使平均結(jié)晶粒徑在50tim以上且300um以下，需要加熱至再結(jié)晶溫度以上且不足Ad相變點的溫度。不足再結(jié)晶溫度時，由于在晶粒內(nèi)殘留塑性應(yīng)變，因而不能得到4000以上的最大相對導磁率。并且，在Ad相變點以上時，由于成為鐵素體-奧氏體二相域或奧氏體單相域，在冷卻時進行鐵素體相變時賦予晶粒內(nèi)應(yīng)變，因而不優(yōu)選。并且，如后所述，退火中在冷卻時需要進行張力控制。為了降低再結(jié)晶后的晶粒內(nèi)的殘余應(yīng)力，需要在退火時的冷卻過程中，降低賦予鋼板的張力。在賦予較高的張力的狀態(tài)下進行冷卻的情況下，由于磁疇結(jié)構(gòu)被凍結(jié)以緩和張力方向的應(yīng)力，因而殘留磁通密度超過I.IOT。在圖1表示冷卻時的張力的損失系數(shù)的關(guān)系，可知張力在4.9MPa以下時可得到0.030以上的較高的損失系數(shù)。另外，由于張力顯著降低時鋼板曲折地前進，因而張力需要在0.1MPa以上。在退火后，不優(yōu)選進行導入塑性應(yīng)變而降低最大相對導磁率的表面光軋、拉平，但如果是保持最大相對導磁率在4000以上的輕度的表面光軋、拉平，也可以實施。并且，在最大相對導磁率在4000以上，殘留磁通密度滿足1.10T以下的范圍內(nèi)，可以在鋼板的表面鍍敷鋅、鉻、鎳等提高耐腐蝕性的元素。實施例實施例1將具有表l所示的本發(fā)明范圍內(nèi)成分的鋼坯再加熱至IIO(TC，以81(TC的最終溫度進行熱軋、酸洗后，通過冷軋制成板厚為0.8mm的冷軋鋼板后，以88(TC進行2min的連續(xù)退火，改變張力而冷卻至室溫。其中，表l所示的化學成分以外的余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，特別是Nb、Ti、Zr分別不足0.001%。并且，對再結(jié)晶溫度而言，通過事先進行對應(yīng)每2(TC改變溫度的退火，觀察退火后的組織來求出再結(jié)晶溫度，確認88(TC在再結(jié)晶溫度以上。并且，通過熱力學計算方式計算出Ad相變點，確認88(TC不足相變點。從冷卻后的鋼板，利用機械加工切出長度為250mm、寬度為25mm的樣品，通過依據(jù)JISG0602的懸梁自由衰減法，以抓握部的長度50mm、自由長度200mm使其震動，用激光變位計測定其振幅的衰減，通過下述式求出損失系數(shù)損失系數(shù)與n(Xk/Xk+0"在此，Xk表示第k個振幅。其中，由于損失系數(shù)依賴于震動時的材料的應(yīng)變量，因而將在測定中求出的最大損失系數(shù)作為各樣品中的損失系數(shù)。并且，通過機械加工方式切出4個100mm長度且10mm寬度的長條鋼，通過依據(jù)JISC2550(2000)的愛潑斯坦法，測定最大相對導磁率和殘留磁通密度(最大勵磁磁場3183A/m)。并且，通過依據(jù)JISG0552(1998)的切斷法，測定平均結(jié)晶粒徑。并且，利用將軋制方向作為長度方向的JIS5號拉伸試驗片，通過依據(jù)JISZ2241的拉伸試驗，評價機械特性。結(jié)果表示在表2中?？芍鋮s時的張力在4.9MPa以下時，最大相對導磁率在4000以上且殘留磁通密度在1.10T以下，可得到0.030以上的較高的損失系數(shù)。另外，平均結(jié)晶粒徑不會因張力受影響，全部為68um。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例2對在實施例1中賦予0.2MPa的張力而冷卻至室溫的鋼板接著實施表面光軋的鋼板(延伸率0%)以及改變延伸率而進行表面光軋的鋼板，與實施例l相同地調(diào)査損失系數(shù)、磁特性、平均結(jié)晶粒徑、機械特性。結(jié)果表示在表3中。延伸率在2%以上時，由于在晶粒內(nèi)導入塑性應(yīng)變，因而最大相對導磁率降低，不能得到0.030以上的損失系數(shù)。其中，平均結(jié)晶粒徑不因延伸率發(fā)生變化，全部在66至69um之間。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例3具有表4所示成分的鋼坯再加熱至1090°C，以900。C的最終溫度進行熱軋、酸洗后，通過冷軋制成板厚為1.2mm的冷軋鋼板。對所述冷軋鋼板AI進行800。C且lmin的連續(xù)退火，賦予0.2MPa的張力而冷卻至室溫。其中，表4所示的化學成分以外的余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，特別是Ti、Zr分別不足0.001%。并且，與實施例l相同地求出再結(jié)晶溫度、Ad相變點，確認80(TC在再結(jié)晶溫度以上且不足ACl相變點。對冷卻后的鋼板，與實施例1相同地調(diào)查了損失系數(shù)、磁特性、平均結(jié)晶粒徑、機械特性。結(jié)果表示在表4中?？芍哂斜景l(fā)明范圍內(nèi)的成分的冷軋鋼板A、C、E、F、G、H、I，晶粒成長性優(yōu)良，具有0.030以上的較高的損失系數(shù)。特別是，S量低至0.001%或0.0005%的冷軋鋼板A、I，晶粒成長性顯著優(yōu)良，具有0.040以上的非常高的損失系數(shù)。另一方面，C量和S量在本發(fā)明范圍外的冷軋鋼板B或C量在本發(fā)明范圍外且添加Nb的冷軋鋼板D，晶粒成長性顯著變差，不能得到較高的損失系數(shù)。并且，添加0.5%以上的Si或0.05%以上的P的冷軋鋼板C、F、G、H、I，由于具有0.030以上的較高的損失系數(shù)，并且具有170MPa以上的較高的下屈服點，因而處理性良好。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1.一種板厚在2.0mm以下的減震合金薄板，其特征在于，具有以質(zhì)量％計含有C0.005％以下、Si不足1.0％、Mn0.05～1.5％、P0.2％以下、S0.01％以下、Sol.Al不足1.0％、N0.005％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，并且平均結(jié)晶粒徑在50μm以上且300μm以下，最大相對導磁率在4000以上，殘留磁通密度在1.10T以下。2.如權(quán)利要求1所述的板厚在2.0mm以下的減震合金薄板，其特征在于，在所述成分組成中，以質(zhì)量％計，Si:0.5%以上、不足1.0%。3.如權(quán)利要求1或2所述的板厚在2.0mm以下的減震合金薄板，其特征在于，在所述成分組成中，以質(zhì)量％計，P:0.05%以上、0.2%以下。4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的板厚在2.0mm以下的減震合金薄板，其特征在于，在所述成分組成中，以質(zhì)量％計，S:0.002%以下。5.—種制造板厚在2.0mm以下的減震合金薄板的方法，其特征在于，對具有權(quán)利要求1至4中任一項所述的成分組成的鋼，進行熱軋、酸洗后，進行冷軋、連續(xù)退火時，通過加熱至再結(jié)晶溫度以上、不足Aq相變點的溫度而使平均結(jié)晶粒徑在50"m以上且300ixm以下，通過在O.lMPa以上且4.9MPa以下的張力下進行冷卻而使最大相對導磁率在4000以上、殘留磁通密度在1.10T以下。全文摘要本發(fā)明提供不需要大量的Al、Si、Cr等元素就具有損失系數(shù)在0.030以上的良好的減震性和優(yōu)良的可加工性的板厚在2.0mm以下的鐵系減震合金薄板及其制造方法。一種板厚在2.0mm以下的減震合金薄板，其特征在于，具有以質(zhì)量％計含有C0.005％以下、Si不足1.0％、Mn0.05～1.5％、P0.2％以下、S0.01％以下、Sol.Al不足1.0％、N0.005％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的成分組成，并且平均結(jié)晶粒徑在50μm以上且300μm以下，最大相對導磁率在4000以上，殘留磁通密度在1.10T以下。文檔編號C22C38/00GK101389779SQ20078000618公開日2009年3月18日申請日期2007年2月6日優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日發(fā)明者井上正,藤田耕一郎申請人:杰富意鋼鐵株式會社