[发明专利]冲击吸收特性优异的结构构件用不锈钢板

说明书

技术领域

本发明涉及主要作为需要强度和冲击吸收性能的结构构件使用的不锈钢板，特别是涉及汽车、公共汽车的前纵梁、支柱、保险杠等冲击吸收构件以及行走部分构件、铁道车辆的车体、自行车的轮圈等结构构件用的钢板。 

背景技术

近年来从环境问题的观点出发，汽车、两轮车、公共汽车、铁道车辆等运输设备的燃效的提高成为最重要的课题。作为其解决手段之一，车体的轻量化正被积极推进。车体的轻量化较大地依靠形成构件的坯材的轻量化，具体而言，依靠坯材板厚度的减薄，但若将坯材板厚度减薄，则刚性和碰撞安全性能会降低。作为提高碰撞安全性的对策，构成构件的材料的高强度化是有效的，普通高强度钢板适用于汽车的冲击吸收构件。然而，普通钢其耐蚀性低，因此进行重复涂装成为前提，不能用于未涂装或轻涂装的构件，或者由于重复涂装而成本提高。另外，对于普通钢而言，虽然可通过固溶强化、析出强化、复相组织化、加工诱发相变等各种方法实现高强度化，但均存在伴随着高强度化延性显著降低的缺点。若延性降低则难以加工成结构构件，结构的自由度将大大降低。 

而含有Cr的不锈钢与普通钢相比，耐蚀性有较大幅度的优势，因此可期待由锈留余量(将由于锈而引起的厚度降低估算在内的厚度分量)降低带来的轻量化和省略涂装。另外，奥氏体系不锈钢其强度-延性的平衡性优异，通过调整化学成分可期待获得高强度-高延性。而且，对于碰撞安全性的提高，例如考虑车辆碰撞的情况下，如果将具有高的冲击吸收能力的 材料用于车辆框架，则通过构件压坏变形来吸收冲击，从而可缓和给予车辆内的人员的冲击。即，由车体轻量化带来的燃效提高、涂装简略化、安全性提高等优点增大。 

例如，作为铁道车辆的结构构件，耐蚀性优异的SUS301L和SUS304等延性高、成形性优异的奥氏体系不锈钢板在被使用。日本特开2002-20843号公报中，以主要用于铁道车辆以及一般车辆的结构构件、补强材料为目的，公开了在高变形速度下的冲击吸收能力优异的奥氏体系不锈钢。该不锈钢是通过对于含有6～8％Ni并具有奥氏体组织的坯材，在变形时生成加工诱发马氏体相而在高速变形下进行高强度化的，规定了动态拉伸变形时和静态拉伸变形时的变形强度、最大强度、加工硬化指数等。然而，在关于以高速受到冲击时在安全方面最重要的冲击吸收功这一点上并不充分，此外虽然动态变形强度和静态变形强度之差高，但在静态变形强度低的情况下，有时碰撞性能差。另外，虽然规定了最大动态强度与最大静态强度的比率作为静动比，但由于较低变形区域的强度，例如屈服强度(proofstress)对碰撞时的冲击吸收特性影响较大，因此若采用最大强度的比率有时成为问题。此外，碰撞时受到较大变形的场合，不仅强度，往往坯材延性也有所贡献，作为吸收功特性，必须是考虑直至破坏的较大变形的设计。即，日本特开2002-20843号公报关于车辆碰撞时的安全性能即冲击吸收特性并不充分。另外，由于较多量地含有Ni，因此成本增高，难以适用于汽车、两轮车以及公共汽车等一般车辆。 

另外，通过淬火来高强度化的马氏体系不锈钢板(例如SUS420)，存在延性显著低、焊接区韧性显著低的问题。汽车、公共汽车、铁道车辆其焊接结构较多，因此在焊接区韧性低的情况下，作为结构物的可靠性会大大降低。此外，铁素体系不锈钢板(例如SUS430)其强度较低，因此不适合于要求强度的构件，由于构件高速变形时的冲击吸收功较低的问题，不能使碰撞安全性能提高。 

发明内容

由此来看，尚没有确保不锈钢板的成形性并确保作为车辆结构构件的碰撞安全性能的提高高速变形时的冲击吸收功的技术。本发明是解决上述课题，提供高强度且高速变形时的冲击吸收特性优异的不锈钢板的发明。 

本发明者们关于受到高速变形时的变形机理实施金属组织研究的结果，发现了确保奥氏体系不锈钢的优异的可加工性并提高高速变形时的冲击吸收功的技术。具体地讲，为了使在应变速度10³/秒这一超高速变形时的变形阻力上升，通过主动充分利用加工诱发相变而使加工硬化能力增大，使构件碰撞时的强度和延性飞跃地提高，由此使冲击吸收功增大。由此，吸收车体碰撞时的冲击，并且将车体破坏控制在最小限度，使乘员的安全性格外提高。本发明的要旨如下。