鋼板の結晶方位のばらつきを利用した剛性と残留応力制御

摘要

自動車等の構造に用いられる鋼板では，高強度と成形性が必要である.加えて，剛性(弾性定数）が大きいほど，荷重に対する弾性変形が小さくなるため好ましい.金属結晶はその対称性に応じた弾性を有する.例えば単軸応力状態での縦弾性定数(ヤング率）は，鉄の立方晶単結晶の場合，図1に示すように荷重を付与する結晶方位(ミラー指数）に応じて130GPa()から280 GPa()まで大きく変化する.構造用鋼板の多くは多結晶体であるため，多結晶体を構成する結晶粒が有する方位のばらつき，あるいは配向性によって剛性は変化る.この配向の様子は集合組織と呼ばれ，塑性加工等の製造プロセスにより制御することが可能である.集合組織制御はモーター等で用いられ る電磁鋼板でも利用されており，金属材料における特性制御の有効な方法としてよく知られている.本稿の前半では，金属における集合組織形成の基本原理を踏まえたうえで，高剛性に有利な集合組織を得るための製造プロセスの工夫について述べる.後半では，集合組織の不均一分布を利用した残留応力制御の事例を紹介する.