(57)【要約】  耐疲労特性に優れた、高強度の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管や高強度の中空スタビライザーを提供することを目的とする。中空スタビライザー製造用の電縫鋼管（５）は、内面溶接ビードカット部（３０）が、三山形状であり、その三山形状の谷部（３０ａ）の深さ（Ｈ）が０．３ｍｍ以下であり、谷部（３０ａ）の周方向中央部と、その谷部（３０ａ）の左右両側に位置する左右の山部（３０ｂ、３０ｃ）の頂点とでなす角度（θ）が、１６０度以上１８０度未満である。
2019188224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空スタビライザーを製造するための鋼管であって、且つ管内面には、溶接部を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部が形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部を有する電縫鋼管において、
上記内面溶接ビードカット部は、上記谷部の深さＨが０．３ｍｍ以下であり、谷部の周方向中央部と、その谷部の左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが、１６０度以上１８０度未満であることを特徴とする中空スタビライザー製造用の電縫鋼管。
【請求項２】
鋼管を構成する鋼材は、質量％で、Ｃ：０．２０％以上０．４０％以下、Ｓｉ：０．１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．０５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５０％以下、Ｃａ：０．０００１％以上０．００５０％以下、Ｎ：０．００５０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管。
【請求項３】
鋼管を構成する鋼材は、更に、質量％で、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下、Ｎｉ：０．０５％以上１．００％以下のうちの、一方又は両方を含有することを特徴とする請求項２に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管。
【請求項４】
鋼管を構成する鋼材は、更に、質量％で、Ｎｂ：０．００１％以上０．０５０％以下、Ｗ：０．００１％以上０．０５０％以下、Ｖ：０．０５％以上０．５０％以下のうちから選択した１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管。
【請求項５】
鋼管を構成する鋼材は、更に、質量％で、ＲＥＭ：０．００１％以上０．０２０％以下を含有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管からなり、ビッカース硬さが４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満の中空スタビライザー。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管に対して冷間曲げ加工を施した後に、焼入れ処理又は焼入れ焼戻処理からなる熱処理を施し、上記熱処理後の硬さをビッカース硬さで４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満に調整することを特徴とする中空スタビライザーの製造方法。
【請求項８】
鋼板を、冷間成形によって筒状に成形してオープン管とし、該オープン管の幅方向端部同士を衝合し電縫溶接して電縫造管とする第１の工程と、
上記電縫造管を８５０℃以上１０００℃以下の温度に加熱した後に、圧延温度：６５０℃以上１０００℃以下で且つ累積縮径率：３０％以上９０％以下で熱間縮径圧延を施す第２の工程と、
溶接部を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部が形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部について、谷部の深さＨを０．３ｍｍ以下とし、且つ谷部の周方向中央部とその谷部の左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが１６０度以上１８０度未満となるように調整する第３の工程と、
を有することを特徴とする中空スタビライザー製造用の電縫鋼管の製造方法。
【請求項９】
上記鋼板は、質量％で、Ｃ：０．２０％以上０．４０％以下、Ｓｉ：０．１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．０５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５０％以下、Ｃａ：０．０００１％以上０．００５０％以下、Ｎ：０．００５０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項８に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管の製造方法。
【請求項１０】
上記鋼板は、更に、質量％で、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下、Ｎｉ：０．０５％以上１．００％以下、Ｎｂ：０．００１％以上０．０５０％以下、Ｗ：０．００１％以上０．０５０％以下、Ｖ：０．０５％以上０．５０％以下、ＲＥＭ：０．００１％以上０．０２０％以下のうちから選択した１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項９に記載した中空スタビライザー製造用の電縫鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空スタビライザーに関する技術である。
ここで、本明細書では、ビッカース硬さは肉厚方向の平均硬さで示す。「高強度」とは、ビッカース硬さで４００ＨＶ以上、好ましくは４５０ＨＶ以上である場合を指す。
【背景技術】
【０００２】
通常、自動車は、コーナリング時の車体のローリングを緩和したり、高速走行時の走行安定性を保持したりするために、スタビライザーを有する。最近では、自動車車体の軽量化のために、スタビライザーとして、鋼管を用いた中空スタビライザーの使用が一般的となっている。
このような中空スタビライザーは、通常、継目無鋼管や電縫溶接で作製した電縫鋼管を素材としている。そして、そのような鋼管は、冷間で目的のスタビライザー形状に成形された後、焼入れ又は焼入れ焼戻等の調質処理が施されて、製品となる。なかでも、電縫鋼管は、比較的安価でしかも寸法精度も優れていることから、中空スタビライザー製造用の素材として広く利用されている。【０００３】
従来の中空スタビライザーの発明としては、例えば特許文献１及び２に記載の発明がある。
すなわち特許文献１には、耐疲労特性に優れた中空スタビライザーの製造方法が記載されている。特許文献１では、質量％で、Ｃ：０．２〜０．３８％、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ａｌ：０．１％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％を含む組成の溶接鋼管を素材として、その素材に対し、８００〜１０００℃の範囲の温度に加熱する加熱処理を施した後に、圧延温度：６００〜８５０℃で累積縮径率：４０％以上の絞り圧延を施して、中空スタビライザー製造用の鋼管とする。その後、特許文献１では、その鋼管に対し、冷間曲げ加工によってスタビライザー形状に成形する成形工程と、焼入れ処理及び焼戻処理を施す熱処理工程とを順次施し、中空スタビライザーを製造する。特許文献１には、この製造方法によれば、安価な方法で耐疲労特性を向上させることができると記載されている。【０００４】
また、特許文献２では、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｔｉ：０．００１〜０．０４％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｎ：０．００１０〜０．０１００％を含み、かつＴｉ、Ｎが、（Ｎ／１４）＜（Ｔｉ／４７．９）を満足するように含有する組成を有する鋼板を略円筒状のオープン管としたのち、そのオープン管の端部同士を突き合わせて、高周波抵抗溶接でボンド幅が３０〜６５μｍとなるように入熱を調整して電縫溶接を施して電縫造管とする。続いて、特許文献２では、その電縫造管を、Ａｃ３変態点以上の温度に加熱し、外径比で圧下率：（１−２５／縮径圧延前ボンド幅（μｍ））×１００％以上の縮径圧延を施しボンド幅を２５μｍ以下とする。以上の処理によって、偏平性に優れた熱処理用電縫鋼管を製造することが、特許文献２に記載されている。この特許文献２には、製造された電縫鋼管は、中空スタビライザー等の焼入れ処理を施される使途に好適であり、また、電縫溶接部の減炭層幅が狭いため、急速短時間加熱による焼入れ処理を施しても、電縫溶接部の焼入れ硬さの低下を抑制でき、耐久性に優れた中空スタビライザーとすることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０７６０４７号公報
【特許文献２】特開２００８−２０８４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載された技術のように、鋼管に熱間縮径加工を施すと、鋼管に対し管内表面縮径にともなう凹凸が生じてしまう。特に、電縫溶接部は、熱間縮径加工前の母管段階で内面溶接部にビードカット処理が施されて内面溶接ビードカット部が形成されているが、溶接ボンド部とその周辺部との各硬さの差によって、母管段階での溶接ビードカット形状が影響を受ける。このため、内面溶接ビードカット部の形状は、熱間縮径加工によって、複雑な三山形状に変形する。そして、本発明者が検討したところ、内面溶接ビードカット部の三山形状の部分は、場合によってはスタビライザーにねじり応力が付与された場合の応力集中箇所となり、疲労特性を低下させる原因となるとの知見を得た。そして、この応力集中による疲労特性の低下は、特に高強度スタビライザーの場合に顕著となる。【０００７】
更に、スタビライザーの強度が高くなるほど、また管厚が薄くなるほど、スタビライザーがねじれた場合に発生する応力に関し、管外面側の応力と管内面側の応力が接近する。このため、スタビライザーは、管内面側の表面性状や表面形状の影響を受けやすくなり、管内面側を起点とした割れが発生する確率が高くなる。この割れ発生は、熱間縮径加工で製造するパイプの大きな課題である。なお、冷牽（冷間引抜加工）によって、内面の形状は平滑化するものの、製造コストアップがともなう。
本発明は、上記のような点に着目したもので、耐疲労特性に優れかつ高強度の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管や、耐疲労特性に優れかつ高強度の中空スタビライザーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、高強度中空スタビライザーの疲労特性に及ぼす内面溶接ビード部の形状の影響について検討した。その結果、疲労は、内面溶接ビード部における三山形状の薄肉部（谷部）の深さＨ、及び三山形状の薄肉部（谷部）と中央厚肉部からなる左右の山部とでなす角度θを、特定の範囲に制御することが重要であるとの知見を得た。
本発明は、係る知見に基づき、更に検討を加えて完成されたものである。【０００９】
そして、課題を解決するために、本発明の一態様の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管は、内面溶接ビードカット部が、三山形状であり、その三山形状の谷部の深さＨが０．３ｍｍ以下であり、谷部の周方向中央部と、その谷部の左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが、１６０度以上１８０度未満であることを要旨とする。
また、本発明の一態様は、上記一態様の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管からなり、ビッカース硬さが４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満の中空スタビライザーである。
また、本発明の一態様の中空スタビライザーの製造方法は、上記一態様の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管に対して冷間曲げ加工を施した後に、焼入れ処理又は焼入れ焼戻処理からなる熱処理を施し、上記熱処理後の硬さをビッカース硬さで４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満とすることを要旨とする。【００１０】
また、本発明の一態様の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管の製造方法は、鋼板を、冷間成形によって筒状に成形してオープン管とし、該オープン管の幅方向端部同士を衝合し電縫溶接して電縫造管とする第１の工程と、上記電縫造管を８５０℃以上１０００℃以下の温度に加熱した後に、圧延温度：６５０℃以上１０００℃以下で且つ累積縮径率：３０％以上９０％以下で熱間縮径圧延を施す第２の工程と、溶接部を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部が形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部について、谷部の深さＨを０．３ｍｍ以下とし、且つ谷部の周方向中央部とその谷部の左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが１６０度以上１８０度未満となるように調整する第３の工程と、を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、耐疲労特性に優れた中空スタビライザーの製造に適した電縫鋼管を提供可能となる。特に、耐疲労特性に優れた高強度の中空スタビライザーに好適である。
例えば、本発明の態様によれば、硬さが４００ＨＶ以上でかつ優れた耐腐食疲労特性を保持する高強度中空スタビライザーを簡易に製造でき、産業上、格段の効果を奏することが可能となる。また、例えば本発明の態様によれば、硬さが４５０ＨＶ以上と更に高強度化しても、疲労特性の低下は認められず、スタビライザーの更なる薄肉化に貢献できる、という効果も奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る中空スタビライザー製造用の電縫鋼管の製造方法を説明するブロック図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る中空スタビライザー製造用の電縫鋼管の製造方法を説明する概念図である。
【図３】第１の工程で作製した電縫造管における、内面ビードカット部の形状を説明する図である。
【図４】熱間縮径処理部の処理で生じた、三山形状からなる内面ビードカット部の形状及び谷部の深さＨ及び角度θを示す図である。
【図５】中空スタビライザーの形状の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
ここで、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係や、部品間の距離などは現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
本実施形態は、自動車その他の車両に使用される中空スタビライザーに加工される鋼管として好適な、三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部を有する電縫鋼管、及びその電縫鋼管から製造される中空スタビライザーに関する。特に本実施形態は、高強度で疲労特性が向上した中空スタビライザーを製造可能な電縫鋼管や高強度の中空スタビライザーを製造するのに好適な技術である。
本実施形態は、その高強度の中空スタビライザーの寸法として、（厚さ／外径）が２０％以下に特に好適な技術である。
【００１４】
＜中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５の製造方法＞
本実施形態の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５の製造方法は、図１に示すように、第１の工程１と第２の工程３とを有する。
（第１の工程１）
第１の工程１は、図１及び図２に示すように、鋼板を冷間成形により、略円筒状（筒形状）に成形してオープン管とするオープン管成形部１Ａと、そのオープン管の幅方向端部同士を衝合して電縫溶接して電縫造管２とする電縫溶接処理部１Ｂとを有する工程である。
【００１５】
オープン管成形部１Ａは、図２に示すように、例えば複数のロールにより連続して冷間成形して、略円筒状のオープン管とする処理を行う。
電縫溶接処理部１Ｂは、例えばオープン管の幅方向端部同士をスクイズロールで衝合し、高周波抵抗溶接、誘導加熱等により電縫溶接して所定寸法の電縫造管２（電縫鋼管）とする処理を行う。
使用する鋼板は、図２では鋼帯の状態の場合を例示している。鋼板は、熱間圧延にて製造された熱延鋼板が好ましい。
【００１６】
第１の工程１は、更に、電縫溶接処理部１Ｂの後処理として、電縫溶接にて管外面側及び管内面側に発生した溶接ビードをそれぞれカットするビードカット処理部１Ｃを備える。ビードカット処理部１Ｃは、図３のような溶接ビード１１を、バイトによって連続して切削する処理を行う。この切削によって、輪郭が断面円弧状の内面溶接ビードカット部が形成される。
すなわち、このビードカット処理部１Ｃの処理にて、管内面には、図３に一点鎖線２０で示すような、内面溶接ビードカット部が形成される。この状態では、内面溶接ビードカット部の形状は、溶接線１２を中心部として、溶接部が断面円弧状に切削されてなる１つの谷形状となっている（図３の一点鎖線２０参照）。
【００１７】
（第２の工程３）
第２の工程３は、図１及び図２に示すように、第１の工程１で作製された電縫造管２を加熱する加熱処理部３Ａと、加熱した電縫造管２に対し熱間縮径圧延を施して電縫鋼管５とする熱間縮径圧延処理部３Ｂとを有する。符号３Ｃは温間切断処理を示す。
加熱処理部３Ａは、電縫造管２を加熱する処理を行う。加熱温度は、８５０℃以上１０００℃以下とすることが好ましい。加熱温度が８５０℃未満では、所望の溶接部靭性を確保できない場合がある。一方、１０００℃を超える高温では、表面脱炭が著しくなり、表面性状が低下する場合がある。
【００１８】
熱間縮径圧延処理部３Ｂは、熱間縮径圧延を施す処理を行う。熱間縮径圧延の条件は、圧延温度：６５０℃以上１０００℃以下で且つ累積縮径率：３０％以上９０％以下が好ましい。更に好ましくは累積縮径率：３０％以上８０％以下である。
ここで、熱間縮径圧延の際の圧延温度が６５０℃未満では、加工性が低下し、所望のスタビライザー形状への成形が難しくなる場合がある。
累積縮径率は、熱間縮径圧延処理の前後で発生した縮径率である。
熱間縮径圧延を施すと、溶接ボンド部とその周辺部との各硬さの差によって、谷形状の中央部に位置する溶接ボンド部が増厚すると共に谷形状の左右両側も増厚することよって、内面溶接ビードカット部３０には、図４に示すように、１つの谷形状が二つの谷部３０ａに分かれると共に増厚による三山が形成される。この結果、内面溶接ビードカット部３０の形状は、三山形状に変化する。
【００１９】
本実施形態では、この内面溶接ビードカット部３０の三山形状を均す第３の工程４を有する。本実施形態では、この第３の工程４が、第２の工程３の熱間縮径圧延処理部３Ｂと同期を取って実施される。
第３の工程４は、溶接線１２を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部３０ａが形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部３０について、熱間縮径圧延後における、谷部３０ａの深さＨを０．３ｍｍ以下とし、且つ谷部３０ａの周方向中央部と、その谷部３０ａの左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが１６０度以上１８０度未満となるように調整する工程である。なお、谷部３０ａの周方向中央部がほぼ深さが一番深い位置となる。
【００２０】
この第３の工程４は例えば、鋼管５を薄引き化する調整処理で行う。例えば、この第３の工程４は、縮径圧延前後において、減肉率が０％以上１０％以下、好ましくは３％以上１０％以下となるように、鋼管を薄引き化する処理とする。減肉率は、（縮径前肉厚‐縮径後肉厚）／縮径前肉厚×１００（％）で規定する。
ここで、累積縮径率が３０％以上９０％以下、かつ縮径圧延前後での減肉率が０％以上１０％以下の範囲で当該累積縮径率及び減肉率を適正に調整することで、上記範囲の深さＨ及び角度θの範囲に収まる内面溶接ビードカット部３０の形状を成形することができる。
【００２１】
すなわち、熱間縮径圧延での累積縮径率に応じて、縮径圧前後の減肉率を調節することで、谷部３０ａの深さＨを０．３ｍｍ以下とし、且つ谷部３０ａの周方向中央部とその谷部３０ａの左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが１６０度以上１８０度未満となるように調整することが可能となる。
谷部３０ａの深さは、図４に示すように、左右両側の山部３０ｂ、３０ｃを結んだ直線に対する深さである。
【００２２】
ここで、累積縮径率が３０％を下回ると、スタビライザー製造用の鋼管としてのサイズに適さない。累積縮径率が９０％を超えると、管長手方向のストレッチを大きくしたとしても、管内表面の素材の凹凸が大きくなるため、所望の溶接内面ビード形状が得られない。
また、減肉率が０％未満、すなわち、増肉してしまうと、管内表面の素材の凹凸が大きくなるため、溶接内面ビード形状の改善が困難となる。一方、減肉率が１０％を超える場合には、ストレッチ力が過大となることで、熱間縮径圧延時に破断が生じたり、管内面溶接ビード部の薄肉部が顕著になるため疲労特性の低下に繋がったりする。
【００２３】
＜中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５の構成＞
本実施形態の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５は、例えば、上述のような製造方法で製造される。
本実施形態の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５は、中空スタビライザーを製造するための鋼管であって、且つ管内面には、溶接部を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部３０ａが形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部３０を有する電縫鋼管５である。内面溶接ビードカット部３０は、上記谷部３０ａの深さＨが０．３ｍｍ以下であり、谷部３０ａの周方向中央部と、その谷部３０ａの左右両側に位置する左右の山部３０ｂ、３０ｃの頂点とでなす角度θが、１６０度以上１８０度未満である。
【００２４】
電縫鋼管５を構成する鋼材は、ビッカース硬さで４００ＨＶ以上、好ましくは４５０ＨＶ以上の鋼材である。４５０ＨＶ以上の中空スタビライザーを得るためには、鋼材は、質量％で、Ｃ：０．２０％以上０．４０％以下、Ｓｉ：０．１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．０５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５０％以下、Ｃａ：０．０００１％以上０．００５０％以下、Ｎ：０．００５０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることが好ましい。
【００２５】
電縫鋼管５を構成する鋼材は、更に、質量％で、Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下、Ｎｉ：０．０５％以上１．００％以下のうちの、一方又は両方を含有することが好ましい。
また、電縫鋼管５を構成する鋼材は、更に、質量％で、Ｎｂ：０．００１％以上０．００５％以下、Ｗ：０．００１％以上０．０５０％以下、Ｖ：０．０５％以上０．５０％以下のうちから選択した１種又は２種以上を含有することが好ましい。
また、鋼管を構成する鋼材は、更に、質量％で、ＲＥＭ：０．００１％以上０．０２０％以下を含有することが好ましい。
【００２６】
（組成限定理由）
次に、電縫鋼管５の組成限定理由について説明する。以下、特に断らない限り、質量％は、単に％で記す。
・Ｃ：０．２０％以上０．４０％以下
Ｃは、焼入れ性の向上を介して、マルテンサイトの生成を促進すると共に、固溶して鋼の強度（硬さ）を増加させる作用を有し、中空スタビライザーの高強度化のために重要な元素である。本実施形態では、焼入れ焼戻処理後の硬さをビッカース硬さで４００ＨＶ以上とするためには、０．２０％以上の含有を必要とする。一方、０．４０％を超えて多量に含有すると、焼入れ処理後の靭性が低下する。このため、Ｃは０．２０％以上０．４０％以下の範囲に限定した。なお、好ましくはＣは０．２２％以上である。好ましくはＣは０．３９％以下である。
【００２７】
・Ｓｉ：０．１％以上１．０％以下
Ｓｉは、脱酸剤として作用すると共に、固溶強化元素としても作用する。このような効果を得るためにはＳｉは０．１％以上の含有を必要とする。一方、Ｓｉが１．０％を超えて含有すると、電縫溶接性が低下する。このため、Ｓｉは０．１％以上１．０％以下の範囲に限定した。なお、好ましくはＳｉは０．５％以下である。
・Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下
Ｍｎは、固溶して鋼の強度増加に寄与すると共に、鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、本実施形態では、所望の高強度（高硬さ）を確保するために、Ｍｎは０．１％以上の含有を必要とする。一方、Ｍｎは２．０％を超えて含有すると、靭性の低下、焼割れの危険が増大する。このため、Ｍｎは０．１％以上２．０％以下の範囲に限定した。なお、好ましくはＭｎは０．５％以上である。好ましくはＭｎは１．８％以下である。
【００２８】
・Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、不純物として存在し、粒界等に偏析し、溶接割れ性、靭性に悪影響を及ぼす元素であり、中空スタビライザー用としては０．１００％以下に低減することが必要となる。なお、好ましくはＰは０．０５０％以下である。なお、Ｐは、不可避的に含有してしまうため、通常、Ｐの含有量は０．００１％以上となる。
・Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、鋼中では硫化物系介在物として存在し、熱間加工性、靭性、耐疲労特性を低下させる元素であり、中空スタビライザー用としては０．０１０％以下に低減することが必要となる。なお、好ましくはＳは０．００５％以下である。なお、Ｓは、不可避的に含有してしまうため、通常、Ｓの含有量は０．００１％以上となる。
【００２９】
・Ａｌ：０．０１％以上０．１０％以下
Ａｌは、脱酸剤として作用すると共に、Ｎと結合し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する。また、Ａｌは、ＡｌＮとして析出し、焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を防止する作用を有する。このような効果を得るためには、Ａｌは０．０１％以上の含有を必要とする。一方、Ａｌは０．１０％を超えて多量に含有すると、酸化物系介在物量が増加し、疲労寿命を低下させる場合がある。このため、Ａｌは０．０１％以上０．１０％以下の範囲に限定した。なお、好ましくはＡｌは０．０５％以下である。
・Ｃｒ：０．０１％以上０．５０％以下
Ｃｒは、鋼の焼入れ性を向上させると共に、耐食性の向上に寄与する元素であり、このような効果を得るためには０．０１％以上の含有を必要とする。一方、Ｃｒは０．５０％を超えて含有すると、電縫溶接性が低下する。このため、Ｃｒは０．０１％以上０．５０％以下の範囲に限定した。なお、好ましくはＣｒは０．１％以上である。好ましくはＣｒは０．３％以下である。
【００３０】
・Ｔｉ：０．０１％以上０．０５％以下
Ｔｉは、Ｎと結合し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する。また、Ｔｉは、微細な炭化物として析出し、焼入れ等の熱処理時に、オーステナイト粒の微細化に寄与し、腐食環境における耐疲労特性（耐腐食疲労特性）の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Ｔｉは０．０１％以上の含有を必要とする。一方、Ｔｉ：０．０５％を超える含有は、粗大な硫化チタン（ＴｉＳ）を形成しやすく、腐食ピットの起点となりやすく、耐食性及び耐腐食疲労特性が低下する。このため、Ｔｉは０．０１％以上０．０５％以下の範囲に限定した。なお好ましくはＴｉは０．０４％以下である。
【００３１】
・Ｂ：０．０００５％以上０．００５０％以下
Ｂは、微量で鋼の焼入れ性を向上させる有効な元素である。また、Ｂは、粒界を強化する作用を有し、Ｐ偏析による粒界脆化を抑制する。このような効果を得るために、Ｂは０．０００５％以上の含有を必要とする。一方、Ｂは０．００５０％を超えて含有しても、効果が飽和し経済的に不利となる。このため、Ｂは０．０００５％以上０．００５％以下の範囲に限定した。なお、好ましくはＢは０．００１０％以上である。好ましくはＢは０．００３０％以下である。
・Ｃａ：０．０００１％以上０．００５０％以下
Ｃａは、硫化物系介在物の形態を微細な略球形の介在物に制御する作用を有する元素である。粗大なＭｎＳ粒子は疲労破壊の起点になる危険性があるため、ＭｎＳの生成を抑制させるために添加する。このような効果を得るためには、Ｃａは０．０００１％以上の含有を必要とする。一方、Ｃａは０．００５０％を超えて多量に含有すると、粗大なＣａＳ系のクラスターが多くなりすぎて、かえって疲労き裂の起点となり、疲労特性が低下する。このため、Ｃａは０．０００１％以上０．００５０％以下の範囲に限定した。なお、好ましくはＣａは０．００１０％以上である。好ましくはＣａは０．００３０％以下である。
【００３２】
・Ｎ：０．００５０％以下
Ｎは、不純物として不可避的に含有される。鋼中の窒化物形成元素と結合し、結晶粒の粗大化の抑制、更には焼戻後の強度増加に寄与する。しかし、Ｎは０．００５０％を超える含有は、溶接部の靭性を低下させる。このため、Ｎは０．００５０％以下に限定した。なお、好ましくはＮは０．００１０％以下である。より好ましくはＮは０．０００３％以下である。なお、Ｎは、不可避的に含有してしまうため、通常、その含有量は０．０００１％以上となる。
【００３３】
・Ｃｕ：０．０５％以上１．００％以下、Ｎｉ：０．０５％以上１．００％以下のうちから選ばれた１種又は２種
Ｃｕ、Ｎｉはいずれも、焼入れ性を向上させると共に、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、Ｃｕ：０．０５％以上、Ｎｉ：０．０５％以上の含有を必要とする。一方、Ｃｕ、Ｎｉはいずれも高価な元素であり、Ｃｕ：１．００％、Ｎｉ：１．００％をそれぞれ超えて含有すると、材料コストの高騰を招く。このため、含有する場合には、Ｃｕ：１．００％以下、Ｎｉ：１．００％以下に限定することが好ましい。また、Ｃｕ：０．０５％以上、Ｎｉ：０．０５％以上に限定することが好ましい。なお、より好ましくはＣｕ：０．１０％以上、Ｎｉ：０．１０％以上である。より好ましくはＣｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下である。
【００３４】
・Ｎｂ：０．００１％以上０．０５０％以下、Ｗ：０．００１％以上０．０５０％以下、Ｖ：０．０５％以上０．５０％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上
Ｎｂ、Ｗ、Ｖはいずれも、微細な炭化物を形成して強度（硬さ）の増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して１種又は２種以上含有できる。このような効果を得るためには、それぞれＮｂ：０．００１％以上、Ｗ：０．０１％以上、Ｖ：０．０５％以上の含有を必要とする。一方、Ｎｂ：０．０５０％、Ｗ：０．０５０％、Ｖ：０．５０％を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となる。また、炭化物が粗大化しやすくなり、靭性に悪影響を及ぼす。このため、含有する場合には、Ｎｂ：０．０５０％以下、Ｗ：０．０５０％以下、Ｖ：０．５０％以下にそれぞれ限定することが好ましい。なお、より好ましくはＮｂ：０．０１０％以上、Ｗ：０．０１０％以上、Ｖ：０．１０％以上である。より好ましくはＮｂ：０．０３０％以下、Ｗ：０．０３０％以下、Ｖ：０．３０％以下である。
【００３５】
・ＲＥＭ：０．００１％以上０．０２０％以下
ＲＥＭは、Ｃａと同様に、硫化物系介在物の形態を微細な略球形の介在物に制御する作用を有する元素であり、本実施形態では、Ｃａの作用を補完する観点から、０．００１％以上含有することが望ましい。一方、ＲＥＭは０．０２０％を超えて含有すると、介在物量が多くなりすぎて、かえって疲労き裂の起点となり、疲労特性が低下する。このため、含有する場合には、ＲＥＭは０．０２０％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくはＲＥＭは０．００１％以上である。より好ましくはＲＥＭは０．０１０％以下である。
【００３６】
＜中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５の効果＞
中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５において、内面溶接ビードカット部３０を、上記谷部３０ａの深さＨが０．３ｍｍ以下であり、且つ谷部３０ａの周方向中央部と、その谷部３０ａの左右両側に位置する左右の山部３０ｂ、３０ｃの頂点とでなす角度θが、１６０度以上１８０度未満とする。
この構成を適用することで、管内面の溶接ビード部の局部的な応力集中を抑制し、高強度、薄肉化した中空スタビライザーを製造した場合でも、高い疲労特性を得ることができる（後述の実施例を参照）。
【００３７】
すなわち、本実施形態の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５は、中空スタビライザーを製造するための鋼管であって、且つ管内面には、溶接部を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部３０ａが形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部３０を有する電縫鋼管５において、内面溶接ビードカット部３０は、谷部３０ａの深さＨが０．３ｍｍ以下であり、谷部３０ａの周方向中央部と、その谷部３０ａの左右両側に位置する左右の山部３０ｂ、３０ｃの頂点とでなす角度θが、１６０度以上１８０度未満である。
この構成によれば、この中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５を用いて製造した中空スタビライザーの疲労特性を向上することが出来ることが分かる。
【００３８】
またこのとき、鋼管を構成する鋼材は、質量％で、Ｃ：０．２０％以上０．４０％以下、Ｓｉ：０．１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１％以上０．１０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．０５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５０％以下、Ｃａ：０．０００１％以上０．００５０％以下、Ｎ：０．００５０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなると良い。
この構成を採用することで、製造した中空スタビライザーの硬さを確実に４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満にすることが出来て、疲労特性に優れた高強度の中空スタビライザーを提供することが出来る。
【００３９】
＜中空スタビライザー＞
本実施形態の中空スタビライザー４０は、図５のような形状に、上記の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５を加工して、ビッカース硬さが４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満となった中空スタビライザーである。
中空スタビライザーは、例えば、上記の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５に対して冷間曲げ加工を施す成形工程と、成形工程後に、焼入れ処理又は焼入れ焼戻処理からなる熱処理を施す熱処理工程とを備え、熱処理工程の熱処理によって、熱処理後の硬さをビッカース硬さで４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満に調整されて製造される。更に、管内面あるいは管外面あるいは管内外面にショットブラスト処理を施しても良い。
【００４０】
成形工程では、目的とするスタビライザー形状に成形する。成形方法としては、公知の成形方法がいずれも適用できる。成形工程での処理は、冷間曲げ加工とすることが、表面脱炭の抑制という観点から好ましい。冷間曲げ加工では、回転引き曲げ、プレス曲げ等が例示できる。
熱処理工程は、焼入れ処理又は焼入れ焼戻処理からなる。
焼入れ処理は、Ａｃ３変態点以上好ましくは１１００℃以下の温度に加熱し、所定時間、好ましくは１秒以上保持したのち、焼入れ槽に投入し、例えば冷却速度１０℃／ｓ以上１００℃／ｓ以下で急冷する処理とすることが好ましい。これにより、本実施形態の中空スタビライザー４０は、高強度、高靭性を具備することができる。
【００４１】
焼入れ加熱温度が１１００℃を超えて高温となるとオーステナイト粒が粗大化する。なお、加熱は、通電加熱とすることが、表面脱炭抑制、生産性の観点から好ましい。また、焼入れ槽の冷媒は、水、焼入れ油、又は濃度を調整した水とポリマーの混合液とすることが好ましい。
焼入れ処理後には、更に焼戻処理を施すことが好ましい。焼戻処理は、焼戻温度を所望の硬さに応じて調整することが好ましい。焼戻温度は好適には２００℃以上４５０℃以下である。焼戻処理を施すことにより、靭性が顕著に向上する。
【００４２】
なお、熱処理後には、管内面、管外面あるいは管内外面に通常のショットブラスト処理を施すことが耐疲労特性向上のために好ましいことは言うまでもない。
本実施形態の中空スタビライザーは、上記成分組成からなり、内面溶接ビードカット部３０の三山形状の薄肉部（谷部３０ａ）の深さＨが０．３ｍｍ以下であり、三山形状の薄肉部（谷部３０ａ）と中央厚肉部（山部３０ｂ、３０ｃ）がなす角度θが１６０度以上１８０度未満となっている。
そして、熱処理後の、硬さがビッカース硬さで４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満の高強度に設定される。
【００４３】
ここで、本実施形態では、「高強度」とは、肉厚方向の平均硬さが、ビッカース硬さで４００ＨＶ以上、好ましくは４５０ＨＶ以上である場合をいうものとする。なお、肉厚方向の平均硬さが、５８０ＨＶ以上となると靱性の低下が著しくなるため、５８０ＨＶ未満を上限とする。
また、ここでいう「疲労特性に優れた」とは、負荷応力：±４００ＭＰａとする疲労試験（両振り）を行い、割れ発生までの繰返し数が２０万回以上である場合をいうものとする。
【実施例】
【００４４】
次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
本実施例で使用する熱延鋼板の組成を表１に示す。【００４５】
【表１】
2019188224.tif 000003
【００４６】
本実施例では、熱延鋼板（板厚：４．３ｍｍ）を、冷間で、複数のロールで連続的に成形し、略円筒状のオープン管とした。次に、該オープン管の円周方向端部同士を衝合、圧接し、高周波電気抵抗溶接法を用いて電縫溶接して電縫造管２（外径８９．１ｍｍφ×肉厚４．３ｍｍ）とした。
更に、得られた電縫造管２に、表２に示す加熱温度（縮径圧延前加熱温度）に加熱したのち、ストレッチレデューサーで表２に示す累積縮径率で縮径圧延する縮径圧延工程を施して、表２に示す寸法（外径２５．４ｍｍφ×肉厚４．０ｍｍ）の電縫鋼管５とし、中空スタビライザー製造用の素材とした。【００４７】
そして、本実施例では、表２に示すように、管Ｎｏ．１〜２３の２３本の中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５を作製した。
また、各中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５の電縫溶接部から、組織観察用試験片（観察面が管軸方向に垂直な断面）を採取し光学顕微鏡（倍率：１０〜２０倍）を用いて、管の内面溶接ビードカット部３０の三山形状の薄肉部（谷部３０ａ）の深さＨ、及び三山形状の薄肉部（谷部３０ａ）と中央厚肉部（山部３０ｂ、３０ｃ）がなす角度θを計測した。【００４８】
また、各中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５に回転引き曲げによりＬ字形状への曲げ加工（曲げ半径はパイプ外径の２倍）して、中空スタビライザーに擬した各供試体を作製した。このとき、表２に示す条件で焼入れ焼戻しの熱処理を施した。
なお、焼入れ処理は、鋼管外表面が表２に示す加熱温度となるように、通電加熱したのち、水槽に浸漬する処理とした。焼入れ処理後、表２に示す温度で２０ｍｉｎ間保持する焼戻処理を施した。その後、外表面に鋼球でショットブラストを施して、管Ｎｏ．１〜２３のＬ字形状の試験片を作製し、ねじり疲労試験の供試体とした。【００４９】
また、ショットブラストを施す前の各供試体から硬さ測定片を採取し、硬さ測定を行った。硬さ測定は、鋼管の管軸方向に垂直な断面（Ｃ断面）について行い、管外表面から肉厚方向に管内表面まで０．３ｍｍピッチでビッカース硬度計（荷重：５００ｇｆ（４．９Ｎ））を用いて行った。
また、ねじり疲労試験では、発生応力最大箇所（曲げ内側から管円周方向におよそ６０度の位置）での負荷応力：±４００ＭＰａとする疲労試験（両振り）を行い、割れ発生までの繰返し数を調査した。なお、試験条件は負荷応力±４００ＭＰａ（両振り）とし、周波数は１Ｈｚとした。【００５０】
得られた結果を表２に示す。【００５１】
【表２】
2019188224.tif 000004
【００５２】
表２から分かるように、本発明に基づく管Ｎｏ．１〜９では、焼入れ焼戻処理後の硬さが４００ＨＶ以上とすることができて、高強度（高硬さ）である。更に、疲労試験による破壊までの耐久繰返し回数が２０万回以上となっており、疲労特性に優れた高強度の中空スタビライザーを製造出来ることが分かる。
一方、管Ｎｏ．２と、管Ｎｏ．１７及び１８を比較すると、同じ鋼材を使用し、熱処理後の硬さを共に５００ＨＶ以上と高強度としても、内面ビードカット部の形状が本発明の範囲外の場合である管Ｎｏ．１７及び１８では、疲労試験による破壊までの耐久繰返し回数が２０万回未満となっている。このように、内面ビードカット部の形状を本発明の範囲内とすることで、同じ高強度とした場合に、疲労特性に優れた中空スタビライザーとすることができることが分かる。【００５３】
ここで、管Ｎｏ．１０は、強度を５９０ＨＶとしたため、靭性が低下して割れが発生した。すなわち、管Ｎｏ．１０は、最終製品の硬さを無理に５９０ＨＶまで硬くしようしたため、製品に焼割れの歪が入ってしまって、寿命が短くなった。
管Ｎｏ．１５，１６は、材料としてＳの配合が多すぎるか、Ｃａの配合がないことから、介在物起点割れが生じている。
なお、管Ｎｏ．１１〜１４は、硬さが４００ＨＶ未満と高強度となっていないので、疲労試験による破壊までの耐久繰返し回数が２０万回未満となっているが、内面ビードカット部の形状を本発明の範囲内とすることで、内面ビードカット部の形状を本発明の範囲外とする場合よりは、疲労特性は向上している。【００５４】
以上のように、熱間縮径圧延を施して内面ビードカット部の形状が三山形状となっている中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５の内面ビードカット部の三山形状を本発明の範囲内とすることで、その中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５の疲労特性を向上させることが出来る。
更に、中空スタビライザー製造用の電縫鋼管５を用いて、硬さ４００ＨＶ以上５８０ＨＶ未満の中空スタビライザーを製造すれば、疲労特性に優れた高強度の中空スタビライザーとすることが出来ることが分かる。【００５５】
以上、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０１８−０６５８７５（２０１８年３月２９日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
【符号の説明】
【００５６】
１ 第１の工程
１Ａ オープン管成形部
１Ｂ 電縫溶接処理部
１Ｃ ビードカット処理部
２ 電縫造管
３ 第２の工程
３Ａ 加熱処理部
３Ｂ 熱間縮径圧延処理部
４ 第３の工程
５ 電縫鋼管
１２ 溶接線
３０ 内面溶接ビードカット部
３０ａ 谷部
３０ｂ、３０ｃ山部
４０ 中空スタビライザー
Ｈ  深さ
θ 角度
【図１】
2019188224.tif 000005
【図２】
2019188224.tif 000006
【図３】
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【図４】
2019188224.tif 000008
【図５】
2019188224.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月4日(2019.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
中空スタビライザーを製造するための鋼管であって、且つ管内面には、溶接部を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部が形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部を有する電縫鋼管において、
上記内面溶接ビードカット部は、左右両側の谷部が共に、上記谷部の最大の深さＨが０．３ｍｍ以下であり、左右両側の谷部が共に、谷部の周方向中央部と、その谷部の左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが、１６０度以上１８０度未満であることを特徴とする中空スタビライザー製造用の電縫鋼管。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
鋼板を、冷間成形によって筒状に成形してオープン管とし、該オープン管の幅方向端部同士を衝合し電縫溶接して電縫造管とする第１の工程と、
上記電縫造管を８５０℃以上１０００℃以下の温度に加熱した後に、圧延温度：６５０℃以上１０００℃以下で且つ累積縮径率：３０％以上９０％以下で熱間縮径圧延を施す第２の工程と、
溶接部を挟んで左右両側にそれぞれ薄肉となった谷部が形成されて周方向に沿って三山形状の輪郭形状からなる内面溶接ビードカット部について、左右両側の谷部が共に、谷部の最大の深さＨを０．３ｍｍ以下とし、且つ左右両側の谷部が共に、谷部の周方向中央部とその谷部の左右両側に位置する左右の山部の頂点とでなす角度θが１６０度以上１８０度未満となるように調整する第３の工程と、
を有することを特徴とする中空スタビライザー製造用の電縫鋼管の製造方法。
【国際調査報告】
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