(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１５〜０．３％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含み、さらにＳｉ≦０．４１％、Ｐ≦０．０２％、Ａｌ≦０．０３％、Ｎｂ≦０．０２０％、Ｂ≦０．００１％、Ｔｉ≦０．０１％、Ｃｒ≦０．４２％のうちから選択される１種以上を含有し、不可避不純物として０≦Ｎｉ＋Ｍｏ＜０．１５％およびＳ：０．００３％以下に規定し、残部がＦｅからなることを特徴とする加工性に優れ、腐食による水素侵入後の残留強度率の高い焼入れ用電縫鋼管。
【請求項２】
質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００３％をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電縫鋼管。
【請求項３】
質量％で、Ｃ：０．１５〜０．３％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含み、さらにＳｉ≦０．４１％、Ｐ≦０．０２％、Ａｌ≦０．０３％、Ｎｂ≦０．０２０％、Ｂ≦０．００１％、Ｔｉ≦０．０１％、Ｃｒ≦０．４２％のうちから選択される１種以上を含有し、不可避不純物として０≦Ｎｉ＋Ｍｏ＜０．１５％およびＳ：０．００３％以下に規定し、残部がＦｅからなる組成の鋼帯を電縫造管後、少なくとも電縫部を７００〜１０００℃に加熱し、５５０〜７００℃の温度域を２〜１０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することを特徴とする加工性に優れ、腐食による水素侵入後の残留強度率の高い焼入れ用電縫鋼管の製造方法。
【請求項４】
質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００３％をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の電縫鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用、機械構造用に用いられる加工性と耐久性に優れた焼入れ用電縫鋼管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、自動車用高張力電縫鋼管および素材用高張力熱延鋼帯に関して、特開昭６０−２１３５７号、特開昭６４−４４２４号、特開平５−２２２４５５号の各公報に開示されたような方法が提案されている。
【０００３】
あるいはまた耐食性に優れた電縫鋼管に関して、特開昭６３−１７６４２６号公報に開示されたような方法が提案されている。
ところで、最近特に自動車用部材において、その環境腐食に対する耐久信頼性が強く求められているが、これまで焼入れ性を有する電縫鋼管において加工性と耐久性をともに有する鋼管は得られていない。
【０００４】
すなわち、特開昭６０−２１３５７号公報に開示された方法では十分な焼入れ強度が得られず、特開昭６４−４４２４号に開示された方法では十分な焼入れ部の耐久性が得られず、特開平５−２２２４５５号公報に示された方法では十分な加工性が得られず、いずれにせよ焼入れ用鋼管としての加工性と耐久性が十分ではなく、その適用には自ずと限界がある。
【０００５】
一方、特開昭６３−１７６４２６号公報に示された方法では、焼入れ強度、加工性において問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、自動車用あるいは機械構造用として焼入れ前の高い加工性と焼入れ強度を有しつつ、腐食による焼入れ部の強度低下が生じない、加工性と耐久性に優れた焼入れ用電縫鋼管およびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために多くの実験的検討を行った結果、鋼成分と組織の調整を行うこと、またはこれらに加えて電縫造管後の熱処理条件を特定の条件とすることにより、加工性と耐久性に優れた焼入れ用電縫鋼管が得られることを見出した。
【０００７】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、（１）第１に、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．３％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含み、さらにＳｉ≦０．４１％、Ｐ≦０．０２％、Ａｌ≦０．０３％、Ｎｂ≦０．０２０％、Ｂ≦０．００１％、Ｔｉ≦０．０１％、Ｃｒ≦０．４２％のうちから選択される１種以上を含有し、不可避不純物として０≦Ｎｉ＋Ｍｏ＜０．１５％およびＳ：０．００３％以下に規定し、残部がＦｅからなることを特徴とする加工性に優れ、腐食による水素侵入後の残留強度率の高い焼入れ用電縫鋼管を提供するものである。
【０００８】
（２）第２に、質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００３％をさらに含むことを特徴とする（１）記載の電縫鋼管を提供するものである。
（３）第３に、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．３％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含み、さらにＳｉ≦０．４１％、Ｐ≦０．０２％、Ａｌ≦０．０３％、Ｎｂ≦０．０２０％、Ｂ≦０．００１％、Ｔｉ≦０．０１％、Ｃｒ≦０．４２％のうちから選択される１種以上を含有し、不可避不純物として０≦Ｎｉ＋Ｍｏ＜０．１５％およびＳ：０．００３％以下に規定し、残部がＦｅからなる組成の鋼帯を電縫造管後、少なくとも電縫部を７００〜１０００℃に加熱し、５５０〜７００℃の温度域を２〜１０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することを特徴とする加工性に優れ、腐食による水素侵入後の残留強度率の高い焼入れ用電縫鋼管の製造方法を提供するものである。
【０００９】
（４）第４に、質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００３％をさらに含むことを特徴とする（３）記載の電縫鋼管の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明に係る焼入れ用電縫鋼管は、重量％で、Ｃ：０．１５〜０．３％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含み、Ｎｉ＋Ｍｏ＜０．１５％、Ｓ：０．００３％以下、残部実質的にＦｅからなる。また、さらにＣａ：０．０００３〜０．００３％を含有してもよい。
【００１１】
以下、各成分の限定理由について説明する。
Ｃ：  Ｃは焼入性を確保するために必要な元素であるが、その含有量が０．１５％未満では所望の焼入性が得られず、一方０．３％を超えると加工性が低下する。したがってＣの含有量を０．１５〜０．３％の範囲とする。
【００１２】
Ｍｎ：  Ｍｎも焼入性を確保するために必要な元素であるが、その含有量が０．５％未満では所望の焼入性が得られず、一方２．０％を超えると加工性が低下する。したがってＭｎの含有量を０．５〜２．０％の範囲とする。
【００１３】
Ｃｕ：  Ｃｕは焼入れ部の水素遅れ割れ感受性を低め、さらに腐食による管体強度低下を抑制し、焼入れ部の耐久性を向上させる元素である。その添加効果は０．０５％以上で認められるが、０．３０％を超えて添加しても添加効果が飽和する。したがって、Ｃｕの含有量を０．０５〜０．３０％の範囲とする。
【００１４】
図１にＣｕ含有量と腐食試験後の残留強度率の関係を示す。残留強度率は、後述するように、０．１Ｎ塩酸中に２００時間浸漬し、浸漬前後での引張強度の差を示すものであり、耐久性の指標である。この図から、Ｃｕ添加によって残留強度率が上昇し、０．０５〜０．３０％の範囲で良好な残留強度率が得られ、鋼管の耐久性が増加することが理解される。
【００１５】
Ｎｉ、Ｍｏ：  ＮｉおよびＭｏは鋳造偏析によって局所的な腐食を助長し、水素誘起割れ、あるいは腐食による管体強度低下を助長し、鋼管の耐久性を低下させる。このため、これらの元素は添加しないことが望ましいが、Ｎｉは熱管圧延時のＣｕ疵を回避するために、またＭｏは焼入性を確保するために、やむなく添加する場合がある。その場合でも、その含有量は残留強度低下が著しくない範囲にする必要があり、そのためＮｉおよびＭｏの合計量を０．１５％未満とする。
【００１６】
図２にＮｉ＋Ｍｏ含有量と腐食試験後の残留強度率の関係を示す。この図からＮｉ、Ｍｏの添加によって残留強度率が減少し、鋼管の耐久性が低下し、残留強度率を８０％以上とするためにはＮｉ＋Ｍｏ含有量を０．１５％未満とする必要があることが理解される。
【００１７】
Ｓ：  Ｓは不純物元素であり、鋼管の加工性を低下させる元素であるから極力低減させることが望ましく、したがって、その含有量を０．００３％以下とする。
【００１８】
Ｃａ：  Ｃａは適量添加することで加工性を向上させるので選択成分として添加してもよい。しかし、その含有量が０．０００３％未満ではその効果が得られず、一方０．００３％を超えるとかえって加工性が低下してしまう。したがって、Ｃａ含有量を０．０００３〜０．００３％の範囲とする。
【００１９】
これら以外の元素は、本発明で着目する鋼管の焼入性、加工性、耐久性へ大きな影響を及ぼさないため、その範囲は特に規定しない。Ｓｉ、Ｐ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ、Ｔｉ、Ｃｒなどの合金添加元素を他の目的に従って通常量適宜添加することは許容される。
【００２０】
次に、製造方法について説明する。
本発明では、上記組成を有する鋼帯を、常法に従って電縫造管後、少なくとも電縫部を７００〜１０００℃に加熱し、５５０〜７００℃の温度域を２〜１０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却する。
【００２１】
加熱は、電縫部のみに対して行ってもよいし、管全体について行ってもよい。この温度が７００℃未満では電縫部の硬度が高く、所望の加工性が得られない。一方１０００℃を超えると粗粒となり、加工性が低下する。
【００２２】
図３に、電縫部の加熱温度と、偏平率、縮径率、限界曲げ半径との関係を示す。この図から、加熱温度７００〜１０００℃の範囲で良好な加工性が得られることが理解される。
【００２３】
５５０〜７００℃の温度域を２〜１０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することとしたのは、この温度域での冷却速度が加工性および耐久性に影響を及ぼすからであり、その冷却速度が２℃／ｓｅｃより遅いと表層のＣｕ濃化域でＣｕ相の偏析が生じ耐久性が劣化し、１０℃／ｓｅｃよりも速いと良好な加工性が得られない。
【００２４】
図４に、５５０〜７００℃の温度域での冷却速度と、残留強度率、偏平率、縮径率、限界曲げ半径との関係を示す。この図から、冷却速度が２〜１０℃／ｓｅｃの範囲で良好な加工性および耐久性が得られることが理解される。
【００２５】
【実施例】
以下本発明の実施例について説明する。
表１に示す６種の鋼を溶製し、板厚４ｍｍの熱延鋼帯とした後、３１．８ｍｍφ×４ｍｍｔの電縫鋼管とした。さらにオンラインで電縫部を９００℃に加熱後、５５０〜７００℃の温度域の冷却速度を５℃／ｓｅｃとする熱処理を行った。
【００２６】
これらの鋼管を、日本塑性加工学会編（１９９２年１０月３０日発行）；コロナ社刊「チューブフォーミング-管材の二次加工と製品設計-」に記載された要領で、電縫部を圧縮方向に直角とする偏平試験、型内へのプレス押込みによる縮径試験（テーパ角度１０°）、曲げ半径／管外径比を変えた回転引き曲げによる曲げ試験（電縫部外側）を行い、偏平率、縮径率、破断限界曲げ半径をそれぞれの加工性の指標とした。結果を表２に示す。
【００２７】
ここで、
偏平率（％）＝１００×［亀裂発生高さ（ｍｍ）］／［母管径（ｍｍ）］
縮径率（％）＝１００×［亀裂発生外径（ｍｍ）］／［母管径（ｍｍ）］
である。
【００２８】
一方、これらの鋼管に対し焼入れ焼戻し処理を施した後、０．１Ｎ塩酸中に２００時間浸漬し、浸漬前後でＪＩＳ  Ｚ２２０１に規定された１１号管状試験片に対して引張試験を行い、その試験結果から残留強度率を求め、求めた残留強度率を耐久性の指標とした。
【００２９】
ここで、
残留強度率（％）＝浸漬試験後のＴＳ（Ｎ／ｍｍ2 ）／浸漬試験前のＴＳ（Ｎ／ｍｍ2 ）×１００
浸漬試験前のＴＳ（Ｎ／ｍｍ2 ）＝浸漬試験前の引張破断荷重（Ｎ）／浸漬試験前の管断面積（ｍｍ2 ）
浸漬試験後のＴＳ（Ｎ／ｍｍ2 ）＝浸漬試験後の引張破断荷重（Ｎ）／浸漬試験前の管断面積（ｍｍ2 ）
【００３０】
【表１】
0003653871.tif 000002
【００３１】
【表２】
0003653871.tif 000003
【００３２】
表２から理解されるように、鋼組成が本発明の範囲内であり、電縫後の調質条件が本発明で規定した条件を満たしている実施例の電縫鋼管は、偏平率５０％以下、縮径率５０％以下、限界曲げ半径２Ｄ（Ｄ：母管径）以下の良好な加工性を有し、高周波焼入れ部の残留強度が高く、優れた耐久性を有することが確認された。これに対して鋼組成が本発明の範囲から外れる比較例は加工性および耐久性に劣っていた。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自動車用、機械構造用に適した加工性と耐久性に優れた焼入れ用電縫鋼管およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃｕ含有量と腐食試験後の残留強度率との関係を示す図。
【図２】Ｎｉ＋Ｍｏ含有量と腐食試験後の残留強度率との関係を示す図。
【図３】電縫部の加熱温度と、偏平率、縮径率、限界曲げ半径との関係を示す図。
【図４】５５０〜７００℃の温度域での冷却速度と、残留強度率、偏平率、縮径率、限界曲げ半径との関係を示す図。
【図１】
0003653871.tif 000004
【図２】
0003653871.tif 000005
【図３】
0003653871.tif 000006
【図４】
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