(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で
Ｃ  ：０．０２０〜０．０３０％、
Ｓｉ：０．５００〜１．００％、
Ｍｎ：１．００〜２．００％、
Ｐ  ：０．０４５％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、
Ｎｉ：６．００〜８．００％、
Ｃｒ：１６．００〜１８．００％、
Ｎ  ：０．２０％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σｓ と、５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σｄ−σｓ ）、及び、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σｓ ｍａｘ と５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σｄ  ｍａｘの比σｄ  ｍａｘ ／σｓ ｍａｘ で表わす静動比を材料特性の指標とし、前記（σｄ−σｓ ）が１２０ＭＰａ以上、また前記（σｄ  ｍａｘ ／σｓ ｍａｘ）が１．２以上を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする衝撃吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
【請求項２】
質量％で
Ｃ  ：０．０４０％〜０．０８０％、
Ｓｉ：０．４０〜１．００％、
Ｍｎ：０．９０〜２．００％、
Ｐ  ：０．０４５％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、
Ｎｉ：８．００〜１０．５０％、
Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σｓ と、５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σｄ−σｓ ）、及び、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σｓ ｍａｘ と５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σｄ  ｍａｘの比σｄ  ｍａｘ ／σｓ ｍａｘ で表わす静動比を材料特性の指標とし、前記（σｄ−σｓ ）が１００ＭＰａ以上、また前記（σｄ−σｓ ）が１２０ＭＰａ以上、また前記（σｄ  ｍａｘ／σｓ ｍａｘ）が１．２以上を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする衝撃吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
【請求項３】
５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における加工硬化指数が０．３以上を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする請求項１または２に記載の衝突吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
【請求項４】
５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）≧３００００を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の衝突吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
【請求項５】
下記（１）式に示すオーステナイト安定度Ｍｄ３０ が０℃〜６０℃の範囲にあるオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の衝突吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
Ｍｄ３０ ＝４１３−４６２・（％Ｃ＋％Ｎ）−９．２・％Ｓｉ−８．１・％Ｍｎ
−１３．７・％Ｃｒ−９．５・％Ｎｉ−１８．５・％Ｍｏ  ……（１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、主として鉄道車両及び一般車両の構造部材や補強材に使用され、衝突吸収部材として用い動的変形特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境対策を背景として、鉄道車両の軽量化が推進され、普通鋼によるモノコック構造の軽量車体を起点に無塗装化や腐食対策を中心としたメンテナンスフリー及び軽量化の見地からステンレス鋼を用いた車両構体が主流である。また、これまで鉄道車両用の構造部材強度に関しては、静的な強度のみを考慮して車両設計されており、構造部材の動的な強度は設計時、考慮されていなかった。
【０００３】
一方、自動車、鉄道、航空機など、乗り物を利用する人の安全確保は、いずれの分野においても重要な問題として取り上げられており、鉄道車両においても踏み切り事故や列車衝突事故を想定した衝突安全設計の必要性がとくに在来線通勤車両を対象に高まりつつある。しかしながら、従来の車両用のステンレス鋼は耐腐食性の向上と共に車両の曲げ剛性に対する静的な強度の向上を主眼として開発されたものであり、耐衝突安全性の観点では開発されていなかった。また、鉄道車両に関しては自動車分野のように法的な衝突安全評価基準も設けられてないのが実情である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、車両の全面衝突においては、車両フレーム部材に高い衝撃吸収能を持つ材料を適用すれば、この部材が圧潰座屈変形することで衝撃エネルギーが吸収され、車両内の人員に与える衝撃を緩和することができる。材料の衝突吸収性能を考慮する場合、車両衝突時に各部位が受ける歪速度は１０3 （ｓ-1）程度に達するため、高歪速度領域での動的変形特性の解明が必要である。従って、その動的変形特性を見極めた上で、従来の耐腐食性能を有する動的変形特性に優れたステンレス鋼の開発が必要となった。
【０００５】
ところが、高強度ステンレス鋼については車両衝突時の高歪速度領域での動的変形特性は殆ど解明されておらず、衝撃エネルギー吸収のための構成部材としてどのような鋼板の特性に着目し、いかなる基準で材料選定及び材料開発を行なうべきか従来知られていなかった。
【０００６】
特開平９−２２８０００号公報には表面品質を向上させたオーステナイト系ステンレス鋼板が開示されているが、衝突安全性能に関連する材料特性については考慮されていない。また、特開平８−１７６７２３号公報，特開平２０００−１７３８５号公報では、耐衝撃性，衝突安全性に優れた自動車用鋼板が考案されているが、炭素鋼であるため耐腐食性に劣っており、無塗装での車両部材への適用は不可能である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した問題を解決すべく提案されたもので、具体的手段は以下に示すとおりである。
１）質量％で
Ｃ  ：０．０２０〜０．０３０％、    Ｓｉ：０．５００〜１．００％、
Ｍｎ：１．００〜２．００％、        Ｐ  ：０．０４５％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、            Ｎｉ：６．００〜８．００％、
Ｃｒ：１６．００〜１８．００％、    Ｎ  ：０．２０％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σｓ と、５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σｄ−σｓ ）、及び、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σｓ ｍａｘ と５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σｄ  ｍａｘの比σｄ  ｍａｘ ／σｓ ｍａｘ で表わす静動比を材料特性の指標とし、前記（σｄ−σｓ ）が１２０ＭＰａ以上、また前記（σｄ  ｍａｘ ／σｓ ｍａｘ）が１．２以上を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする衝撃吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
２）質量％で
Ｃ  ：０．０４０〜０．０８０％、    Ｓｉ：０．４０〜１．００％、
Ｍｎ：０．９０〜２．００％、        Ｐ  ：０．０４５％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、            Ｎｉ：８．００〜１０．５０％、
Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σｓ と、５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σｄ−σｓ ）、及び、５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σｓ ｍａｘ と５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σｄ  ｍａｘの比σｄ  ｍａｘ ／σｓ ｍａｘ で表わす静動比を材料特性の指標とし、前記（σｄ−σｓ ）が１００ＭＰａ以上、また前記（σｄ−σｓ ）が１２０ＭＰａ以上、また前記（σｄ  ｍａｘ／σｓ ｍａｘ）が１．２以上を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする衝撃吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
３）５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における加工硬化指数が０．３以上を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする前記１)または２）に記載の衝突吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
４）５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）≧３００００を満足するオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする前記１）乃至３）の何れか１項に記載の衝突吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
５）下記（１）式に示すオーステナイト安定度Ｍｄ３０ が０℃〜６０℃の範囲にあるオーステナイト系ステンレス鋼を選定することを特徴とする前記１）乃至４）の何れか１項に記載の衝突吸収部材として用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する方法。
Ｍｄ３０ ＝４１３−４６２・（％Ｃ＋％Ｎ）−９．２・％Ｓｉ−８．１・％Ｍｎ
−１３．７・％Ｃｒ−９．５・％Ｎｉ−１８．５・％Ｍｏ  ……（１）
【０００８】
尚、準静的変形強度σs と動的変形強度σd との差（σd −σs ）は、５×１０-4〜５×１０-2（ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における歪０．１％毎の準静的変形強度の平均値σs と、５×１０2 〜５×１０3 （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における歪０．１％毎の動的変形強度の平均値σd との差と定義する。
【０００９】
最大静的強度σs max と最大動的強度σd max の比σd max ／σs max で表わす静動比は、５×１０-4〜５×１０-2（ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σs max と５×１０2 〜５×１０3   （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σd max の比と定義する。
【００１０】
加工硬化指数とは、下記（２）式に示すｎ乗硬化式（ステンレス協会編ステンレス鋼便覧記載のHollomonの式）で定義されるｎ値であり、５×１０-4〜５×１０-2（ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における加工硬化指数と定義する。
σ＝Ｃ・εn                   ………（２）
ここで、σ：真応力，ε：真歪み，ｎ：加工硬化指数，Ｃ：定数
尚、ｎ値は引張り試験で得られた真応力真歪み曲線を（２）式で最小２乗法等により近似することにより計算されうる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の詳細について説明する。
車両衝突時の衝撃は、構造部材に対して加えられる可能性が高く、部材自身が高い衝撃吸収能を有していることが必要である。しかし、現在までのところ歪速度上昇による変形応力の上昇を考慮して、実部材としての衝撃吸収特性に優れた高強度ステンレス鋼材を提供する試みはなされておらず、実設計においても鉄道車両用の構造部材強度に関しては、静的な強度のみを考慮して車両設計されており、構造部材の動的な強度は考慮されていなかったことは前述した通りである。
【００１２】
車両用の構造部材は通常、角筒に似た断面形状をなしており、このような部材での高速圧潰変形を解析した結果、吸収エネルギーの８割程度は１０％以下の歪領域で吸収されていることが判明し、衝突吸収能および動的変形特性の指標として歪領域３〜１０％の範囲の平均応力σを用いた。通常、静的な強度σs が適度に小さいと必要な部材形状に加工し易く、動的な強度σd は大きいほど衝突吸収能に優れる。
【００１３】
従って、５×１０-4〜５×１０-2（ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σs と、５×１０2 〜５×１０3 （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σd −σs ）が大きいほど静的には成形性に優れ、動的には高い衝突吸収能に優れ，更に５×１０-4〜５×１０-2（ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大強度σs max と５×１０2 〜５×１０3 （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大強度σd max の比σd max ／σs max の値（静動比）も大きいほど静的には成形性に優れ、動的には高い衝突吸収能に優れる材料として好ましいといえる。また、一般的な材質の指標として、加工硬化指数と、成形性と耐衝撃性のバランス（引張強度と伸びのバランス）である引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）も衝突吸収特性を評価する指標として用いた。
【００１４】
前記の材料特性指標に基づいて検討を行なった結果、優れた衝突吸収特性を有する鋼材として常温で加工誘起変態が生ずる所定の成分を有するオーステナイト系ステンレス鋼が最も適していることを見出した。オーステナイト系ステンレス鋼の加工誘起変態による加工硬化の大きさはオーステナイトの安定度に起因している。ＣｒとＮｉ等の添加量を調整し、オーステナイトの安定度を適度に減少させることにより、常温で加工力を受けた場合、金属組織中のオーステナイト相がマルテンサイト相に変態する加工誘起変態が適度に生ずるようになり、そのことを利用して高い動的変形応力を確保することができる。
【００１５】
尚、オーステナイトの安定度Ｍd30 は下記（１）式に示す算出式（ステンレス協会編ステンレス鋼便覧記載）に基づき、計算することができ、Ｍd30 は０．３の引張り真歪みを与えたとき、５０％のマルテンサイト変態を生じる温度を意味する。この（１）式を用いて衝突吸収性能を評価したところ、本発明の範囲に規定することにより良好な衝突吸収性能が得られることがわかった。
オーステナイト安定度Ｍd30 ＝413-462・(%C+%N)-9.2・%Si-8.1・%Mn-13.7・%Cr
-9.5・%Ni-18.5・%Mo   ・・・・（１）
【００１６】
最終的に、前述した材料特性指標，オーステナイト安定度算出式，各元素の作用効果を総合的に鑑み、種々の実験を重ねた結果、本発明を完成した。
まず、前記１）の発明について説明する。
Ｃは強度を得るのに必要な元素であり０．０２％以上の添加が必要である。一方、多量に添加すると成形性や溶接性が劣化するため０．０３０％以下とする。
【００１７】
Ｓｉは固溶強化元素であり、０．５０％以上の添加が必要である。一方、添加量が多くなると成形性が劣化し静動比を低下させるため１．００％以下とする。
【００１８】
Ｍｎは固溶強化元素であり、１．００％以上の添加が必要である。一方、Ｓｉ添加と同様に添加量が多くなると成形性が劣化し静動比を低下させるため、２．００％以下とする。
【００１９】
Ｐは不純物であり含有量が多くなると粒界が弱くなり、耐衝撃性，成形性が劣化するため０．０４５％以下とした。
【００２０】
Ｓも不純物であり含有量が多くなると成形性が劣化するため０．０３０％以下とした。
【００２１】
Ｎｉ添加量を増せば非酸化性の環境に対しても耐食性を示すので、Ｎｉは６．００％以上含有するものとする。一方、高価なＮｉの添加量を極力抑え、金属組織をオーステナイト単相に保つため、８．００％以下とする。
【００２２】
Ｃｒの添加量を増せば耐食性が著しく向上するので、Ｃｒは１６．００％以上含有するものとする。一方１８．００％を超えると金属組織をオーステナイト単相に保つためさらに高価なＮｉを添加せねばならず、前記の範囲に限定する。
【００２３】
不純物であるＮは静動比向上に寄与するが、０．２０％を超えて含有すると成形性を劣化させると共に粒界腐食を起こす恐れがあるため、０．２０％以下とする。静動比を向上させるためには０．００２％以上含有することが好ましい。
【００２４】
上記の成分系において，５×１０-4〜５×１０-2（ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σs と、５×１０2 〜５×１０3 （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σd −σs ）は大きい値ほど衝突吸収構造部材用として好ましいが、種々の材料試験を重ねた結果、σd −σs が１２０ＭＰａ以上であれば、前記の材料組成で安定してその特性を示すことが判明したため、σd −σs を１２０ＭＰａ以上と限定する。σd −σs の上限は特に定めることなく本発明の効果を得ることができる。
【００２５】
次に前記２）の発明について説明する。尚、前記２）の発明についてはコスト性を重視して、調質圧延を施さない前提で材料設計を行なった。
Ｃは強度を得るのに必要な元素であり０．０４０％以上の添加が必要である。一方、多量に添加すると成形性や溶接性が劣化するため、０．０８０％以下とする。
【００２６】
Ｎｉ添加量を増せば非酸化性の環境に対しても耐食性を示すので、Ｎｉは８．００％以上含有するものとする。一方、高価なＮｉの添加量を極力抑え、金属組織をオーステナイト単相に保つため、１０．５０％以下とする。
【００２７】
Ｃｒの添加量を増せば耐食性が著しく向上するので、Ｃｒは１８．００％以上含有するものとする。一方２０．００％を超えると金属組織をオーステナイト単相に保つためさらに高価なＮｉを添加せねばならず、前記の範囲に限定する。
【００２８】
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓの限定理由は前記１）の発明と同様である。
【００２９】
上記の成分系において，５×１０-4〜５×１０-2（ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σs と、５×１０2 〜５×１０3 （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σd −σs ）は大きい値ほど衝突吸収構造部材用として好ましいが、種々の材料試験を重ねた結果、σd −σs が１００ＭＰａ以上であれば、前記の材料組成で安定してその特性を示すことが判明したため、σd −σs を１００ＭＰａ以上と限定する。σd −σs の上限は特に定めることなく、本発明の効果を得ることができるので上限値は定めない。
【００３０】
次に前記１）及び２）の発明について更に説明する。
５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σs と、５×１０２ 〜５×１０３ （ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σｄ  ｍａｘの比σｄ  ｍａｘ ／σｓ  ｍａｘ で表わす静動比は大きい値ほど衝突吸収構造部材用として好ましいが、種々の材料試験を重ねた結果、σｄ  ｍａｘ ／σｓ  ｍａｘ が１．２以上であれば、前記の材料組成で安定してその特性を示すことが判明したため、静動比σｄ  ｍａｘ ／σｓ  ｍａｘ を１．２以上と限定する。静動比の上限は特に定めることなく、本発明の効果を得ることができるので上限値は定めない。
【００３１】
次に前記３）の発明について説明する。
５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における加工硬化指数は大きい値ほど衝突吸収構造部材用として好ましいが、種々の材料試験を重ねた結果、加工硬化指数が０．３以上であれば、前記の材料組成で安定してその特性を示すことが判明したため、加工硬化指数を０．３以上と限定する。前記２）の成分系においては調質圧延を施さない前提で加工性を重視した成分なので、加工硬化指数を０．４以上とすることが更に好ましい。加工硬化指数の上限は特に定めることなく、本発明の効果を得ることができるので上限値は定めない。
【００３２】
次に前記４）の発明について説明する。
５×１０−４〜５×１０−２（ｓ−１）の歪速度範囲で変形した時の引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）は成形性と耐衝撃性のバランス（引張強さと伸びのバランス）であり、大きい値ほど衝突吸収構造部材用として好ましいが、種々の材料試験を重ねた結果、引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）≧３００００であれば、前記の材料組成で安定してその特性を示すことが判明したため、引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）≧３００００と限定する。前記２）の成分系においては調質圧延を施さない前提で加工性を重視した成分なので、引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）≧４００００を満足することが好ましい。
引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）の上限は特に定めることなく、本発明の効果を得ることができるので上限値は定めない。
【００３３】
次に前記５）の発明について説明する。
オーステナイト系ステンレス鋼の加工誘起変態による加工硬化の大きさはオーステナイトの安定度に起因している。ＣｒとＮｉ等の添加量を調整し、オーステナイトの安定度を適度に減少させることにより、常温で加工力を受けた場合、金属組織中のオーステナイト相がマルテンサイト相に変態する加工誘起変態が適度に生ずるようになり、そのことを利用して高い動的変形応力を確保することができる。尚、オーステナイトの安定度は前記（１）式に示す算出式に基づき、計算することができる。
【００３４】
（１）式に示すオーステナイト安定度Ｍd30 は、常温で加工力，衝撃力を受けた場合、金属組織中のオーステナイト相がマルテンサイト相に変態する加工誘起変態を発現させ、高い動的変形応力を確保するため、０℃以上とし、加工温度を考慮し好ましくは１０℃以上とする。又、過剰な加工硬化による変形時の割れ等を防ぐため、（１）式に示すオーステナイト安定度を６０℃以下とし、好ましくは４０℃以下とする。
【００３５】
このような成分の鋼を鋳造し、得られた熱片スラブまたは熱片ビレットを直接または加熱した後、あるいは冷片を再加熱して熱間圧延，熱間押し出し等により、衝突吸収性能に優れたオーステナイト系ステンレス鋼材を製造する。尚、前記１）の発明については、調質圧延を施している。
尚、本発明の鋼は上記の他に、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴｉ等の１種又は２種以上を合計で０．０３質量％以下含有することができる。
【００３６】
【実施例】
以下に本発明の衝撃吸収部材に用いるオーステナイト系ステンレス鋼を選定する実施例及び比較例により、具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は本実施例に限定されるものではない。
下記に示す種々の化学成分のオーステナイト系ステンレス鋼を実機で鋳造熱延して試作した。
［鋼種１］  質量％で
Ｃ  ：０．０３０％、    Ｓｉ：１．００％、      Ｍｎ：２．００％、
Ｐ  ：０．０４５％、    Ｓ  ：０．０３０％、    Ｎｉ：７．００％、
Ｃｒ：１７．００％、    Ｎ  ：０．２０％
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物
（３〜１０％平均応力の静動差：１３８ＭＰａ，引張強さ：１１０６ＭＰａ）
［鋼種２］  質量％で
Ｃ  ：０．０８０％、    Ｓｉ：１．００％、      Ｍｎ：２．００％、
Ｐ  ：０．０４５％、    Ｓ  ：０．０３０％、    Ｎｉ：９．５０％、
Ｃｒ：１９．００％
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物
（３〜１０％平均応力の静動差：１２５ＭＰａ，引張強さ：７１６ＭＰａ）
【００３７】
以上の鋼種の板状試験片を用いて、ＪＩＳ５号試験片を用いて静的引張試験及び動的引張試験を実施した。図１は鋼種１の歪速度１０-3（ｓ-1）における応力ひずみ曲線と歪速度１０3 （ｓ-1）における応力ひずみ曲線を示したものであり、図２は鋼種２の歪速度１０-3（ｓ-1）における応力ひずみ曲線と歪速度１０3 
（ｓ-1）における応力ひずみ曲線を示したものである。
【００３８】
図１の鋼種１の応力ひずみ線図を詳細に分析すると、１０-3（ｓ-1）の歪速度で３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σs と、１０3 （ｓ-1）の歪速度で３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σd −σs ）は１３８ＭＰａであり、１０-3（ｓ-1）の歪速度で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σs max と１０3 （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σd max の比σd max ／σs max で表わす静動比は１．２であり、１０-3（ｓ-1）の歪速度における３〜１０％の相当歪範囲における加工硬化指数が０．３２であり、１０-3（ｓ-1）の歪速度における引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）は４３０００であった。
【００３９】
一方、図２の鋼種２の応力ひずみ線図を詳細に分析すると、１０-3（ｓ-1）の歪速度で３〜１０％の相当歪範囲における準静的変形強度σs と、１０3 （ｓ-1）の歪速度で３〜１０％の相当歪範囲における動的変形強度σd との差（σd −σs ）は１２５ＭＰａであり、１０-3（ｓ-1）の歪速度で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大静的強度σs max と１０3 （ｓ-1）の歪速度範囲で変形した時の３〜１０％の相当歪範囲における最大動的強度σd max の比σd max ／σs max で表わす静動比は１．２６であり、１０-3（ｓ-1）の歪速度における３〜１０％の相当歪範囲における加工硬化指数が０．４８であり、１０-3（ｓ-1）の歪速度における引張強度（ＭＰａ）×全伸び（％）は４６０００であった。いずれも、高い動的強度を示している。
【００４０】
因みにまた、図３は本発明によるオーステナイト系ステンレス鋼とＴＲＩＰ  （Transformation-induced Plasticity ）鋼をはじめとする従来の高強度鋼の動的強度を比較した図である。ＴＲＩＰ鋼の成分を表１に、従来鋼の成分表２に示した。
【００４１】
動的応力と静的応力の差である静動差（σｄ −σｓ ）即ち、応力の歪速度依存性は一般的に鋼材の静的な強度の上昇と共に低下する傾向があるが、鋼種１，鋼種２は高い静的強度と静動差を有した車両構造部材として理想的な鋼材を選定できた。
【００４２】
また、衝突吸収エネルギー性能を確認するため、鋼材１とＴＲＩＰ鋼（表１のＮｏ．１を引用）で図４に示す角筒部材11を製作し、部材の長さ方向（矢印10の方向）に質量４００ｋｇの錘を速度１５ｍ／秒で衝突させる落重圧潰試験解析を実施した。図５は圧潰試験時の座屈変形過程における角筒部材の反力と変形量をプロットした荷重−変位線図で、図６は座屈変形過程における各変形時点での累積された吸収エネルギー量をプロットした吸収エネルギー−変位線図である。
図５においては、鋼種１は最大荷重経過後、ＴＲＩＰ鋼より高い荷重値を保っていると共に図６では、各変位過程において鋼種１はＴＲＩＰ鋼より約１．２倍の吸収エネルギーを示しており、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼が高い吸収エネルギー性能を有していることが判明した。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
【表２】
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【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明により、衝突吸収部材として優れたオーステナイト系ステンレス鋼を、鉄道車両をはじめとする車両用の衝突吸収部材として提供することができたと同時に、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼により、従来考慮されていなかった鉄道車両の衝突吸収設計を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼種１の歪速度１０-3（ｓ-1）における応力ひずみ曲線と歪速度１０3 （ｓ-1）における応力ひずみ曲線を示したものである。
【図２】鋼種２の歪速度１０-3（ｓ-1）における応力ひずみ曲線と歪速度１０3 （ｓ-1）における応力ひずみ曲線を示したものである。
【図３】本発明によるオーステナイト系ステンレス鋼とＴＲＩＰ（Transformation-induced Plasticity ）鋼をはじめとする従来の高強度鋼の動的強度を比較した図である。
【図４】落重圧潰試験用の角筒部材を示した図である。
【図５】圧潰試験時の座屈変形過程における角筒部材の反力と変形量をプロットした荷重−変位線図である。
【図６】座屈変形過程における各変形時点での累積された吸収エネルギー量をプロットした吸収エネルギー−変位線図である。
【符号の説明】
１０  角筒部材
１１  圧潰方向矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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