(57)【要約】【課題】疲労特性が劣化しにくく、耐内面割れ性に優れたトーションビーム用鋼管及びその製造方法を提供すること。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０３〜１．２０％、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．０１０〜０．２００％、Ａｌ：０．００５〜０．５００％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ｎ：０．０００〜０．００６％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、残部：Ｆｅおよび不純物である化学組成を有し、引張強度が５９０〜９８０ＭＰａであり、焼き戻しマルテンサイトの面積率が８０面積％以上であり、前記焼き戻しマルテンサイトのパケット粒の平均粒径が１０μｍ以下であり、かつ、転位密度が２×１０１４ｍ−２以下であることを特徴とする、耐内面割れ性に優れるトーションビーム用鋼管とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０３〜１．２０％、
Ｍｎ：０．３〜２．５％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｔｉ：０．０１０〜０．２００％、
Ａｌ：０．００５〜０．５００％、
Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、
Ｎ：０．０００〜０．００６％、
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、
を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
引張強度が５９０〜９８０ＭＰａであり、
焼き戻しマルテンサイトの面積率が８０面積％以上であり、
前記焼き戻しマルテンサイトのパケット粒の平均粒径が１０μｍ以下であり、かつ、転位密度が２×１０１４ｍ−２以下であることを特徴とする、耐内面割れ性に優れるトーションビーム用鋼管。
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．００５〜１．０００％、
Ｎｉ：０．００５〜１．０００％、
Ｃｒ：０．０３〜１．００％、
Ｍｏ：０．１０〜０．５０％、
Ｖ：０．００１〜０．２００％、
Ｗ：０．００１〜０．１００％、
Ｃａ：０．０００１〜０．０２００％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０２００％、
Ｚｒ：０．０００１〜０．０２００％、および、
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２００％、
から選択される１種以上を含有する、請求項１に記載のトーションビーム用鋼管。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．０５〜０．３０％、
Ｓｉ：０．０３〜１．２０％、
Ｍｎ：０．３〜２．５％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｔｉ：０．０１０〜０．２００％、
Ａｌ：０．００５〜０．５００％、
Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、
Ｎ：０．０００〜０．００６％、
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、
を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する部材に対し、熱間圧延時の仕上げ温度が９２０℃以上となるように圧延した後、冷却開始から２００℃までの平均冷却速度が４０℃/ｓ以上１００℃/ｓ以下となるよう２００℃以下まで冷却し、その後造管および電縫溶接により鋼管とした後に、５００〜７００℃の温度で１分以上１２０分以下の条件で焼き戻しを行うことを特徴とする、トーションビーム用鋼管の製造方法。
【請求項４】
前記化学組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．００５〜１．０００％、
Ｎｉ：０．００５〜１．０００％、
Ｃｒ：０．０３〜１．００％、
Ｍｏ：０．１０〜０．５０％、
Ｖ：０．００１〜０．２００％、
Ｗ：０．００１〜０．１００％、
Ｃａ：０．０００１〜０．０２００％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０２００％、
Ｚｒ：０．０００１〜０．０２００％、および、
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２００％、
から選択される１種以上を含有する、請求項３に記載のトーションビーム用鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トーションビーム用鋼管及びトーションビーム用鋼管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に用いられる焼鈍省略型トーションビームで疲労特性を向上させるための技術が開発されている。例えば特許文献１の電縫鋼管用熱延鋼管の開発により、曲げ成形性、低サイクル疲労特性が改善されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９/１３３９６５号
【０００４】
しかしながら、単純に従来技術の材料を高強度化しても、目的とする特性が改善されない場合があった。そこで詳しく調査したところ、鋼管部材のプレス成形時に「内面割れ」が発生し、その箇所が疲労き裂の起点となって疲労特性が向上しないことが突き止められた。つまり、単純に従来技術の材料を高強度化しても、部材をプレス成形時に「内面割れ」が発生し、その箇所が疲労き裂の起点となって疲労特性が向上しないことが突き止められた。この「内面割れ」に関しては従来知見がほとんど無く、これまでの材料は「耐内面割れ性」が考慮されていない。
【０００５】
このように、内面割れがどのように起こるのか不明な点が多かったが、発明者らの鋭意検討により、せん断変形により粒界(ラス構造ではパケット境界)が裂けて内面割れが発生することが明らかとなった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような経緯でなされた発明であり、本発明の課題は、疲労特性が劣化しにくく、耐内面割れ性に優れたトーションビーム用鋼管及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０３〜１．２０％、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．０１０〜０．２００％、Ａｌ：０．００５〜０．５００％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ｎ：０．０００〜０．００６％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、引張強度が５９０〜９８０ＭＰａであり、焼き戻しマルテンサイトの面積率が８０面積％以上であり、前記焼き戻しマルテンサイトのパケット粒の平均粒径が１０μｍ以下であり、かつ、転位密度が２×１０１４ｍ−２以下であることを特徴とする、耐内面割れ性に優れるトーションビーム用鋼管とする。
【０００８】
また、前記化学組成が、質量％で、Ｃｕ：０．００５〜１．０００％、Ｎｉ：０．００５〜１．０００％、Ｃｒ：０．０３〜１．００％、Ｍｏ：０．１０〜０．５０％、Ｖ：０．００１〜０．２００％、Ｗ：０．００１〜０．１００％、Ｃａ：０．０００１〜０．０２００％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２００％、Ｚｒ：０．０００１〜０．０２００％、および、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２００％、から選択される１種以上を含有する構成とすることが好ましい。
【０００９】
また、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０３〜１．２０％、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．０１０〜０．２００％、Ａｌ：０．００５〜０．５００％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ｎ：０．０００〜０．００６％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、を含み、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する部材に対し、熱間圧延時の仕上げ温度が９２０℃以上となるように圧延した後、冷却開始から２００℃までの平均冷却速度が４０℃/ｓ以上１００℃/ｓ以下となるよう２００℃以下まで冷却し、その後造管および電縫溶接により鋼管とした後に、５００〜７００℃の温度で１分以上１２０分以下の条件で焼き戻しを行うことを特徴とする、トーションビーム用鋼管の製造方法とする。
【００１０】
また製造方法も、前記化学組成が、質量％で、Ｃｕ：０．００５〜１．０００％、Ｎｉ：０．００５〜１．０００％、Ｃｒ：０．０３〜１．００％、Ｍｏ：０．１０〜０．５０％、Ｖ：０．００１〜０．２００％、Ｗ：０．００１〜０．１００％、Ｃａ：０．０００１〜０．０２００％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２００％、Ｚｒ：０．０００１〜０．０２００％、および、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２００％、から選択される１種以上を含有する構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用いると、疲労特性が劣化しにくく、耐内面割れ性に優れたトーションビーム用鋼管及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】仕上げ温度と平均パケット粒径の相関を表した図である。
【図２】平均パケット粒径と内面割れ深さの相関を表した図である。
【図３】造管後の焼き入れ温度から２００℃まで冷却した際の平均冷却速度と、焼き戻しマルテンサイト分率の相関を表した図である。
【図４】焼き戻しマルテンサイト分率と内面割れ深さの相関を表した図である。
【図５】焼き戻し温度と転位密度の相関を表した図である。
【図６】焼き戻し時間と転位密度の相関を表した図である。
【図７】転位密度と内面割れ深さの相関を表した図である。
【図８】曲げ試験の概要を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、発明の実施形態について説明する。本実施形態におけるトーションビーム用鋼管は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｓｉ：０．０３〜１．２０％、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０．０１０〜０．２００％、Ａｌ：０．００５〜０．５００％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ｎ：０．０００〜０．００６％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、を含み、必要に応じてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭから選択される１種以上の元素を添加し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する。また、このトーションビーム用鋼管は、引張強度が５９０〜９８０ＭＰａであり、焼き戻しマルテンサイトの面積率が８０面積％以上であり、前記焼き戻しマルテンサイトのパケット粒の平均粒径が１０μｍ以下であり、かつ、転位密度が２×１０１４ｍ−２以下である。このため、疲労特性が劣化しにくく、耐内面割れ性に優れたトーションビーム用鋼管とすることができる。
【００１４】
ここで、化学組成について説明する。なお、各元素の含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
【００１５】
Ｃ：０．０５〜０．３０％
Ｃは、鋼の強度を向上させる元素である。Ｃ含有量が０．０５％未満では、トーションビームとして必要な強度が得られない。一方、Ｃ含有量が０．３０％を超えると強度が上がり過ぎて耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ｃ含有量は０．０５〜０．３０％とする。Ｃ含有量は０．０８％以上であるのが好ましく、０．２０％以下であるのが好ましい。
【００１６】
Ｓｉ：０．０３〜１．２０％
Ｓｉは、脱酸のために用いられる元素である。Ｓｉ含有量が０．０３％未満では、脱酸が不十分となり粗大な酸化物が生成する。一方、Ｓｉ含有量が１．２０％を超えるとＳｉＯ２などの介在物の生成を招き、成形時に微小ボイドが発生しやすくなる。そのため、Ｓｉ含有量は０．０３〜１．２０％とする。Ｓｉ含有量は０．１％以上であるのが好ましく、１．０％以下であるのが好ましい。
【００１７】
Ｍｎ：０．３〜２．５％
Ｍｎは、焼入れ性を上げ鋼の強度を向上させると共に、焼き戻しマルテンサイト分率を確保するのに重要な元素である。Ｍｎ含有量が０．３％未満では、焼入れ性が足りず、十分な焼き戻しマルテンサイト分率が得られない。一方、Ｍｎ含有量が２．５％を超えると強度が上がり過ぎて耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ｍｎ含有量は０．３〜２．５％とする。Ｍｎ含有量は０．６％以上であるのが好ましく、２．０％以下であるのが好ましい。
【００１８】
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、鋼中に不純物として含まれる元素である。Ｐ含有量が０．０３０％を超えると、結晶粒界に濃化しやすくなり、耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ｐ含有量は０．０３０％以下とする。Ｐ含有量は０．０２０％以下であるのが好ましい。
【００１９】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、鋼中に不純物として含まれる元素である。Ｓ含有量が０．０１０％を超えると、粗大なＭｎＳが生成し、耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。Ｓ含有量は０．００５％以下であるのが好ましい。
【００２０】
Ｔｉ：０．０１０〜０．２００％
Ｔｉは、ＴｉＣとして析出することで鋼の強度を向上させるとともに、熱延時のピンニング効果により結晶粒の微細化に寄与する元素である。Ｔｉ含有量が０．０１０％未満では、結晶粒のピンニング効果が得られず、粒径が粗大化してしまう。また、ＮをＴｉＮとして固定できずにＮがＢと共に析出してしまうため、Ｂによる焼入れ性向上効果が得られなくなる。一方、Ｔｉ含有量が０．２００％を超えると粗大なＴｉＣおよびＴｉＮが析出し、耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ｔｉ含有量は０．０１０〜０．２００％とする。Ｔｉ含有量は０．０２％以上であるのが好ましく、０．０８％以下であるのが好ましい。
【００２１】
Ａｌ：０．００５〜０．５００％
Ａｌは、ＡｌＮを生成し、熱延時のピンニング効果により結晶粒の微細化に寄与する元素である。Ａｌ含有量が０．００５％未満では、結晶粒のピンニング効果が得られず、粒径が粗大になる。一方、Ａｌ含有量が０．５００％を超えると粗大なＡｌＮが析出し、耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ａｌ含有量は０．００５〜０．５００％とする。Ａｌ含有量は０．０１０％以上であるのが好ましく、０．２００％以下であるのが好ましい。
【００２２】
Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％
Ｎｂは、ＮｂＣを生成し、熱延時のピンニング効果により結晶粒の微細化に寄与する元素である。Ｎｂ含有量が０．０１０％未満では、結晶粒のピンニング効果が得られず、粒径が粗大になる。一方、Ｎｂ含有量が０．０４０％を超えると粗大なＮｂＣが析出し、耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ｎｂ含有量は０．０１０〜０．０４０％とする。
【００２３】
Ｎ：０．０００〜０．００６％
Ｎは、ＡｌＮを生成し、熱延時のピンニング効果により結晶粒の微細化に寄与する元素である。Ｎ含有量が０．００６％を超えると粗大なＡｌＮが析出し、耐内面割れ性が劣化する。そのため、Ｎ含有量は０．０００〜０．００６％とする。
【００２４】
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％
Ｂは、鋼の焼入れ性を向上させ、熱延でマルテンサイト組織を造り込むために必須な元素である。Ｂ含有量が０．０００５％未満ではその効果は得られない。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えるとＢが凝集および析出し、粒界に偏析する固溶Ｂが減少するため効果が低下する。そのため、Ｂ含有量は０．０００５〜０．００５０％とする。
【００２５】
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＶおよびＷは、鋼の高強度化に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、これらの元素を過剰に含有させても効果が飽和し、コストの上昇を招く。
【００２６】
そのため、これらの元素のうちの一つもしくは複数を含有させる含有させる場合でも、Ｃｕ：０．００５％以上１．０００％以下、Ｎｉ：０．００５％以上１．０００％以下、Ｃｒ：０．０３％以上１．００％以下、Ｍｏ：０．１０％以上０．５０％以下、Ｖ：０．００１％以上０．２００％以下およびＷ：０．００１％以上０．１００％以下の範囲であることが好ましい。また、各元素の含有量は、Ｃｕ：０．５００％以下、Ｎｉ：０．５００％以下、Ｃｒ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．２５％以下、Ｖ：０．１００％以下およびＷ：０．０５０％以下であるのが好ましい。
【００２７】
また、Ｃａ、Ｍｇ、ＺｒおよびＲＥＭは、介在物を制御し耐内面割れ性をさらに抑制する効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、これらの元素を過剰に含有させても効果が飽和し、コストの上昇を招く。そのため、これらの元素のうちの一つもしくは複数を含有させる場合は、各々の元素は０．０００１％以上０．０２００％以下で含有させるのが好ましい。
【００２８】
なお、ＲＥＭとは、ランタノイドの１５元素にＹおよびＳｃを合わせた１７元素の総称である。これらの１７元素のうちの１種以上を鋼材に含有することができ、ＲＥＭ含有量は、これらの元素の合計含有量を意味する。
【００２９】
本発明の鋼管の化学組成において、残部はＦｅおよび不純物を含んでいる。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００３０】
次に機械的特性について説明する。本発明に係る鋼管は、トーションビーム用であるため、５９０ＭＰａ以上の引張強度が必要である。一方、現状では引張強度が９８０ＭＰａを超えると成形が困難になるため、引張強度の上限は９８０ＭＰａである。なお、引張強度は、各鋼管からＪＩＳ  １２号引張試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ−２２４１に準拠して引張試験を行って測定すれば良い。
【００３１】
次に金属組織について説明する。まず、平均パケット粒径は１０μｍ以下である。ここで平均パケット粒径とは鋼管180°位置のＬ方向断面（圧延方向および厚さ方向に平行な断面）の板厚中心位置における組織を後述するＳＥＭ−ＥＢＳＤ装置を用いて観察し、ラス構造が平行に並んでいる領域をパケット粒とみなす。図１に示すように、熱延時の仕上げ温度を９２０℃以上(再結晶域)とすれば、平均パケット粒径が１０μｍ以下となる。これは、再結晶域で圧延を繰り返すことでγ粒径が微細化するためである。図２に示すように、平均パケット粒径が小さくなるほど、内面割れ深さが小さくなり、１０μｍ以下となれば、成形後の部材の内面割れ深さを０μｍとすることが可能となる。このため、平均パケット粒径は１０μｍ以下とする。
【００３２】
実施形態では、内面割れ深さの測定を行うために、先端の中央部分が中抜きとなっているポンチを下金型の上に設置した鋼管に対して押し込むことによって、曲げ加工を施し、内面曲げ部の曲率半径が４ｍｍになるように調整した。そして、内面曲げ部の断面のうち、ポンチの中抜き部分と対向する部位の断面を、ＳＥＭを用いて観察することによって、内面割れの深さを測定した。内面割れ深さの観察においては、V字頂点部の内面側をSEMで1000倍で300×300μmの視野で、連続した3視野を観察し、内面割れの有無を確認した。内面割れが存在した場合、個々の内面割れについて、それぞれ、割れの起点から終点までの直線距離を求め、個々の内面割れの深さを求めた。測定した内面割れの深さの最大値を、「内面割れ深さ」とした。
【００３３】
なお、ラス構造であるマルテンサイト組織では、パケット粒界により内面割れが発生する。パケット粒を細粒にすることによって、成形歪を各パケット粒に均等に配分させることが可能になる。平均パケット粒径が１０μｍを超えると、粗大なパケット粒に成形歪が集中し、内面割れを誘発する。そのため、ベイナイトの平均パケット粒径は１０μｍ以下とする。平均パケット粒径は８μｍ以下であるのが好ましい。
【００３４】
平均パケット粒径については、鋼管のＬ方向断面（圧延方向および厚さ方向に平行な断面）の板厚中心位置における組織をＳＥＭ−ＥＢＳＤ装置を用いて観察し、細長い結晶の長手方向がほぼ平行に並んでいる領域をパケット粒とみなし、その平均粒径（例えば、３０個の平均）を求めることで得られる。なお、鋼管が電縫鋼管である場合には、溶接部から周方向に１８０°離れた位置における断面を観察するものとする。鋼管180°位置のＬ方向断面（圧延方向および厚さ方向に平行な断面）の板厚中心位置における組織をＳＥＭ−ＥＢＳＤ装置を用いて観察し、ラス構造が平行に並んでいる領域をパケット粒とみなし、その平均粒径を求めることで得られる。倍率は3000倍で40μm×40μmの範囲を3視野測定し、任意に抽出したパケット粒30個の平均値を平均パケット粒径とした。
【００３５】
また、本発明に係る鋼管は、焼き戻しマルテンサイトの面積率を８０面積％以上とする。図３に示されたことから理解されるように、焼き戻しマルテンサイトの面積分率は、仕上げ圧延後の、冷却開始時の温度９２０℃以上から２００℃となるまで冷却した間の平均冷却速度と関係がある。図４に示すように、焼き戻しマルテンサイト分率を８０面積％以上とすれば、成形後の部材の内面割れ深さを０μｍとすることが可能となる。このため、焼き戻しマルテンサイトの面積率は８０面積％以上とする。なお、焼き戻しマルテンサイトの面積率を一定量以上確保することによって、成形歪を各結晶粒に均等に配分させることが可能になるが、焼き戻しマルテンサイトの面積率が８０面積％未満であると、硬質相と軟質相の境界に歪が集中する結果となる。尚、焼き戻しマルテンサイトの面積率の測定方法は、試験片については、まず、観察面を研磨した後、ナイタール腐食液でエッチングした。そして、SEMによって撮影された組織写真を画像解析することによって、焼き戻しマルテンサイト組織の面積率を測定した。具体的には、鋼管180°位置のＬ方向断面（圧延方向および厚さ方向に平行な断面）の板厚中心位置における組織を、SEMで3000倍で40μm×40μmの範囲を3視野測定し、焼き戻しマルテンサイト組織の分率を測定した。
【００３６】
図３に示されたことから理解されるように、焼き戻しマルテンサイトの面積率を８０面積％以上とするには、仕上げ圧延後に、９２０℃以上の冷却開始から２００℃に至るまでの平均冷却速度を４０℃/s以上とすれば良い。より具体的には、４０℃/s以上の平均冷却速度で２００℃まで冷却し、それを造管後に焼き戻せば焼き戻しマルテンサイト分率を８０面積％以上とすることができる。
【００３７】
冷却開始から２００℃までの平均冷却速度の上限は特に規定しないが、通常の設備能力を考慮して１００℃/sとする。また平均冷却速度が１００℃／ｓを超えると、冷却停止温度の制御が困難になることに加えて、鋼管の表面と内部との間で冷却速度の差が大きくなり、材質の安定性が損なわれるおそれがある。冷却途中で温度保持があっても構わないが、平均冷却速度が４０℃/sを下回るとマルテンサイト分率について十分な面積率を確保できない可能性があるため、この場合でも冷却開始から２００℃に至るまでの冷却速度の下限は４０℃/sとする。
【００３８】
また、本発明に係る鋼管は、転位密度を２×１０１４ｍ−２以下とする。図５及び図６に示すことから理解されるように、転位密度は焼き戻し温度や焼き戻し時間と関係がある。また、図７に示すことから理解されるように、転位密度は内面割れ深さと関係がある。転位密度が小さくなるほど、内面割れ深さが小さくなり、２×１０１４ｍ−２以下となれば、成形後の部材の内面割れ深さを０μｍとすることが可能となる。このため、転位密度を２×１０１４ｍ−２以下とする。尚、転位密度の測定方法は、鋼管180°位置のＬ方向断面（圧延方向および厚さ方向に平行な断面）の板厚中心位置をX線にて（110）（211）（220）の半価幅を測定し、Williamson-Hall法（CAMP-ISIJ VOL.17(2004)-398）にて転位密度を算出する。実際にはバラツキが生じるので、3箇所測定した平均値をここでの転位密度とする。
【００３９】
造管後に焼き戻すことで、造管時に導入された転位も回復するため、造管時に導入された転位を核として、焼き戻し時に析出物が析出するため、転位密度が低いながら高強度にできる。より詳しくは、造管後の焼き戻しは、５００〜７００℃の温度で１分以上１２０分以下とし、X線で測定した転位密度が２×１０１４ｍ−２以下となるようにする。このようにすれば、耐内面割れ性に優れた鋼管とすることができる。なお、焼き戻しが造管前であった場合、当該転位密度は１桁増加するため、×１０１５ｍ−２と表される大きさになる。このため、転位密度が分かれば、焼き戻しをしたのが造管前であるか、造管後であるかを判別できる。
【００４０】
なお、金属組織の観察は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に準拠して行うものとする。具体的には、まず、観察面を研磨した後、ナイタール腐食液でエッチングする。そして、前述のようにＳＥＭによって撮影された組織写真を画像解析することによって、焼き戻しマルテンサイトおよびその他組織の面積率を測定する。具体的には、鋼管180°位置のＬ方向断面（圧延方向および厚さ方向に平行な断面）の板厚中心位置における組織を、SEMで3000倍で40μm×40μmの範囲を3視野測定し、ラス状の結晶粒の集合であり、内部に鉄系炭化物を含む組織であり、鉄炭化物の伸長方向が2つ以上（ランダム）であるものを焼き戻しマルテンサイトと定義し、分率を測定した。ここで焼き戻しを行っていないマルテンサイトであれば、ラスの内部に鉄系炭化物を含まないので、区別することが出来る。
【００４１】
本発明に係る鋼管の製造条件は例えば、以下に示す方法により、製造することができる。以下に例示する製造方法では、スラブに対して所定の条件で熱間圧延を施し、熱延鋼板を得た後に、電縫鋼管とし、焼戻しを行う。
【００４２】
熱間圧延工程における加熱温度は、１０７０〜１３００℃にすることが望ましい。上記温度範囲まで加熱することによって、溶鋼凝固過程で析出した炭化物、窒化合物および炭窒化合物を鋼中で固溶させる。その結果、熱延後に炭化物を微細に分散させることができ、耐内面割れ性を劣化させずに強度を向上させることができる。また、成形時に微小ボイドの発生を抑制することもできる。加熱温度が１３００℃を超えると、粗大なＡｌＮが、熱間圧延中または圧延後の冷却中に析出するおそれがある。一方、加熱温度が１０７０℃未満であると、鋼中に炭化物、窒化合物および炭窒化合物を十分に固溶させることができない。
【００４３】
また、熱間圧延工程における仕上げ温度は、前述の説明から９２０℃以上とすることが望ましい。再結晶域で圧延を繰り返すことによってγ粒径が微細化し、平均パケット粒径を１０μｍ以下とすることができ、内面割れを抑制することができる。
【００４４】
熱間圧延後に冷却を行うが、２００℃に至るまでの平均冷却速度は、前述の説明から４０〜１００℃／ｓとする。このように冷却しておけば、後工程で焼き戻しを行うことで、焼き戻しマルテンサイト分率を８０面積％以上とすることができる。なお、２００℃以下の温度域まで冷却した後、巻き取る。
【００４５】
得られた熱延鋼板を筒状に造管後、電縫溶接を行い、電縫鋼管を製造する。電縫鋼管の製造工程では、サイザーを用いて外径の調整を行うが、この際の縮径量が２．０％を超えると、予ひずみが大きくなり、耐内面割れ性を劣化するおそれがある。予ひずみを減らし耐内面割れ性を確保するためには、サイザーによる縮径量は２．０％以下とするのが好ましい。
【００４６】
鋼管とした後に、５００〜７００℃の温度で１分以上１２０分以下の条件で焼き戻しを行う。このような条件で焼き戻しをすることによって、前述の説明のように転位密度を２×１０１４ｍ−２以下とすることができ、耐内面割れ性に優れた鋼管とすることができる。この後、鋼管を屈曲させトーションビームとして成形する。
【００４７】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４８】
表１に示す化学組成を有する鋼を炉で溶製した後、鋳造によって厚さが２５０ｍｍのスラブを作製した。このスラブを加熱し、表２に示す条件で熱間圧延を行い、板厚３．０ｍｍの鋼板とした。その後、上記の鋼板から直径９０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの電縫鋼管を作製した。また造管後の焼き戻し条件を表２に併せて示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
【表２】
2019059980.tif 000003
【００５１】
その後、上記鋼管の金属組織の観察を行った。鋼管のＬ方向断面が観察面になるように観察用試験片を２つずつ採取した。そのうちの１つの試験片について、板厚中心位置における組織をＳＥＭ−ＥＢＳＤ装置を用いて前述の方法で観察した。そして、パケット粒径を求め、その値から平均パケット粒径を算出した。また、もう１つの試験片について前述のSEM組織写真を画像解析することによって、焼き戻しマルテンサイト組織の面積率を測定した。またX線により転位密度の測定を行った。
【００５２】
次に、上記鋼管の引張強度の測定を行った。各鋼管からＪＩＳ１２号引張試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して引張試験を行い、引張強さを測定した。
【００５３】
さらに、各鋼管について、曲げ試験を行った。図８は、曲げ試験の概要を説明するための図である。図８（ａ）に示す形状のポンチを下金型の上に設置した鋼管に対して押し込むことによって、曲げ加工を施し、図８（ｂ）に示す内面曲げ部の曲率半径が４ｍｍになるように調整した。そして、内面曲げ部の断面を、ＳＥＭを用いて観察することによって、内面割れの深さを測定した。
【００５４】
それらの結果を表３にまとめて示す。
【００５５】
【表３】
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【００５６】
試験Ｎｏ．１〜１０は、本発明の規定を全て満足する本発明例である。表３から分かるように、引張強度は本願発明の範囲内であり、また内面割れも発生しなかった。
【００５７】
これらに対して、比較例である試験Ｎｏ．１１、３２、３４は、Ｎｏ１１．はＣ量が少ないため、Ｎｏ３２は焼き戻し温度が高いため、Ｎｏ．３４は焼き戻し時間が長いため、本願発明の強度範囲よりも低い結果となった。Ｎｏ．３５は造管前に焼戻した場合で、転位密度が高いために、内面割れが顕著に生じた。
【００５８】
また、試験Ｎｏ．１２〜３１および３３は、化学組成または製造方法が本願発明の範囲外であるため、焼き戻しマルテンサイト面積率、平均パケット粒径、転位密度、引張強度のいずれかが本発明の規定を満足せず、内面割れが発生する結果となった。
【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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【図７】
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【図８】
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