(57)【要約】【課題】コストが低く、また、焼入れ性等の問題を解消した中空スタビライザー用電縫溶接鋼管を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．２〜０．３５％，Ｓｉ：０．１〜０．５％，Ｍｎ：０．３〜１．５％，Ａｌ：０．０１〜０．１％，Ｔｉ：０．００１〜０．０４％，Ｂ：０．０００５〜０．００５％，Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｐ：０．０３％以下，Ｓ：０．０２％以下，Ｏ：０．０１５％以下、残部がＦｅおよび不可避の不純物よりなり、下記（１）式及び（２）式を満足する。（Ｎ−０．００２）／１４．０１＜Ｔｉ／４７．８８　（１）式（Ｔｉ−０．０２）／４７．８８＜Ｎ／１４．０１　　（２）式【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．２〜０．３５％，Ｓｉ：０．１〜０．５％，Ｍｎ：０．３〜１．５％，Ａｌ：０．０１〜０．１％，Ｔｉ：０．００１〜０．０４％，Ｂ：０．０００５〜０．００５％，Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｐ：０．０３％以下，Ｓ：０．０２％以下，Ｏ：０．０１５％以下、残部がＦｅおよび不可避の不純物よりなり、下記（１）式及び（２）式を満足することを特徴とする中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
（Ｎ−０．００２）／１４．０１＜Ｔｉ／４７．８８　・・（１）式
（Ｔｉ−０．０２）／４７．８８＜Ｎ／１４．０１　・・（２）式
【請求項２】
質量％で、Ｎｉ：０．００５〜１％，Ｃｒ：０．０５〜１％，Ｍｏ：０．００５〜１％の１種あるいは２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
【請求項３】
縮径圧延を施したことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
【請求項４】
鋼管肉厚（ｔ）と鋼管外径（Ｄ）の比であるｔ／Ｄが０．１５超であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
【請求項５】
伸管を施したことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の走行安定性を確保する中空スタビライザーに関し、特に焼入れ性に優れた中空スタビライザー用電縫溶接鋼管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の燃費向上対策の一つとして車体の軽量化が進められており、コーナリング時に車体のローリングを緩和し、高速走行時に車体の走行安定性を確保するスタビライザーもその中に含まれる。スタビライザーの製造においては、高い疲労強度を得るために実施される熱処理において、焼入れ性確保が要求される。
【０００３】
また、従来のスタビライザーは、棒鋼を製品形状に加工した中実材であるが、軽量化を図るため継目無鋼管や電縫溶接鋼管等の中空材である鋼管が使用されることが多くなってきており、特に厚肉中空材が要求されるようになってきている。
【０００４】
焼入れ性等の特性が要求される中空スタビライザー素管として、構造用合金鋼鋼管あるいは機械構造用炭素鋼鋼管等の適用がある。しかし、構造用合金鋼鋼管はコストが高く、また、機械構造用鋼鋼管は焼入れに問題を有している。
【０００５】
中空スタビライザー用電縫溶接鋼管の化学成分は、特公平１−５８２６４号公報、特公昭６１−４５６８８号公報に記載されている。ここでは、焼入れ性向上に重要な元素であるＢ添加時のＴｉの規制が、ＮおよびＯの合計で規制されている。また、ＮおよびＯについては、各々の制限がない。さらに何れの公報においても、鋼管肉厚（ｔ）と鋼管外径（Ｄ）の比であるｔ／Ｄが０．１５を超える厚肉中空鋼管についての記載がない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特公平１−５８２６４号公報、特公昭６１−４５６８８号公報に記載された中空スタビライザー用電縫溶接鋼管の化学成分では、焼入れ性向上に重要な元素であるＢ添加時のＴｉの規制が、ＮおよびＯの合計で規制されており、熱処理において、焼入れ性を確保するには不十分である。また、ＮおよびＯについては、各々の制限がないため、靱性および酸化物の制御が不十分である。
【０００７】
中空スタビライザーにおいては、厚肉中空材が要求されるようになってきているにもかかわらず、電縫溶接鋼管ではｔ／Ｄが０．１５を超える厚肉中空材の製造は困難であった。
【０００８】
本発明は、このような中空スタビライザー製造上の諸問題を解消すべく、スタビライザーとして適した特性を有する新しい電縫溶接鋼管を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．２〜０．３５％，Ｓｉ：０．１〜０．５％，Ｍｎ：０．３〜１．５％，Ａｌ：０．０１〜０．１％，Ｔｉ：０．００１〜０．０４％，Ｂ：０．０００５〜０．００５％，Ｎ：０．００１〜０．０１％、Ｐ：０．０３％以下，Ｓ：０．０２％以下，Ｏ：０．０１５％以下、残部がＦｅおよび不可避の不純物よりなり、下記（１）式　及び（２）式を満足することを特徴とする中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
（Ｎ−０．００２）／１４．０１＜Ｔｉ／４７．８８　・・（１）式
（Ｔｉ−０．０２）／４７．８８＜Ｎ／１４．０１　・・（２）式
（１）式および（２）式において、Ｔｉ、Ｎはそれぞれチタンと窒素含有量の質量％を表す。
（２）質量％で、Ｎｉ：０．００５〜１％，Ｃｒ：０．０５〜１％，Ｍｏ：０．００５〜１％の１種あるいは２種以上を含有することを特徴とする前記（１）に記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
（３）縮径圧延を施したことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
（４）鋼管肉厚（ｔ）と鋼管外径（Ｄ）の比であるｔ／Ｄが０．１５超であることを特徴とする前記（１）から（３）の何れかに記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
（５）伸管を施したことを特徴とする前記（１）から（４）の何れかに記載の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、特定の化学組成を有する熱延素材を用いるが、その熱延素材を製造する手段は特に限定されない。また、電縫溶接鋼管の製造方法としては、高周波電流を利用した電気抵抗溶接法及び電気抵抗溶接法により製造した鋼管を縮径圧延機により縮径圧延する方法、さらには、縮径圧延した後に鋼管の形状を整える目的で冷間引抜機にて伸管を行う方法を適用施することができる。
【００１１】
次に、鋼管の化学成分について説明する。
Ｃは基地中に固溶あるいは炭化物として析出し、鋼の強度を増加させる元素であり、また、セメンタイト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト等の硬質な第２相として析出し、高強度化と一様伸びの向上に寄与する。強度向上のために０．２％以上のＣが必要であるが、Ｃ含有量が０．３５％を超えると、加工性や溶接性が劣化するため、Ｃは０．２〜０．３５％の範囲に規定した。
【００１２】
Ｓｉは固溶強化型の合金元素であり、強度を確保するために０．１％のＳｉが必要であるが、０．５％を超えると、電縫溶接時に溶接欠陥となるＳｉ−Ｍｎ系の介在物を生成しやすくなり電縫溶接部の健全性に悪影響を及ぼす。このため、Ｓｉは０．１〜０．５％の範囲に規定した。なお、好ましくは、０．１〜０．３％である。
【００１３】
Ｍｎは強度および焼入れ性を向上させる元素であり、０．３％未満では焼入れ時の強度を十分に得られず、また、１．５％を超えると溶接性および溶接部の健全性にも悪影響を及ぼすため、Ｍｎは０．３〜１．５％の範囲に規定した。
【００１４】
Ａｌは溶鋼の脱酸材として使われる必要な元素であり、またＮを固定する元素でもあり、その量は結晶粒径や機械的性質に大きな影響を及ぼす。このような効果を有するためには０．０１％以上の含有量が必要であるが、０．１％を超えると非金属介在物が多くなり製品に表面疵が発生しやすくなる。このため、Ａｌは０．０１〜０．１％の範囲に規定した。
【００１５】
ＴｉはＢ添加による焼入れ性を安定かつ効果的に向上させるために作用するが、Ｔｉ：０．００１％未満および
（Ｎ−０．００２）／１４．０１＜Ｔｉ／４７．８８　　（１）式
を満足しない範囲では効果が期待できず、Ｔｉ：０．０４％超および
（Ｔｉ−０．０２）／４７．８８＜Ｎ／１４．０１　（２）式
を満足しない範囲では電縫溶接衝合部にＴｉの窒化物が多く生成して、靱性が劣化する傾向がある。そのため、Ｔｉを０．００１〜０．０４％の範囲に規定するとともに、上記（１）式及び（２）式を規定した。
【００１６】
Ｂは微量添加で鋼材の焼入れ性を大幅に向上させる元素であり、また、粒界強化およびＭ２３（Ｃ，Ｂ）６などとして析出強化の効果もある。添加量が０．０００５％未満では焼入れ性に効果が期待できず、また、０．００５％を超えると粗大なＢ含有相を生成する傾向があり、また、脆化が起こりやすくなる。このため、Ｂは０．０００５〜０．００５％の範囲に規定した。
【００１７】
Ｎは窒化物または炭窒化物を析出させ、強度を高める重要な元素の一つである。０．００１％以上の添加により効果を発揮するが、０．０１％を超えると窒化物の粗大化および固溶Ｎによる時効硬化により、靭性が劣化する傾向がみられる。このため、Ｎは０．００１〜０．０１％の範囲に規定した。
【００１８】
Ｐは溶接割れ性および靭性に悪影響を及ぼす元素であるため、Ｐは０．０３％以下に規制した。なお、好ましくは、０．０２％以下である。
【００１９】
Ｓは鋼中の非金属介在物に影響し、鋼管の曲げ性、扁平性を劣化させるとともに、靭性劣化，異方性および再熱割れ感受性の増大の原因となる。また、溶接部の健全性にも影響を及ぼすため、Ｓは０．０２％以下に規定した。なお、好ましくは、０．０１％以下である。
【００２０】
Ｏは靭性に悪影響を及ぼす酸化物の生成の原因となるとともに、疲労破壊の起点となる酸化物を生成し、疲労耐久性を劣化させるため、上限を０．０１５％に規定した。
【００２１】
Ｎｉは焼入れ性および靭性を向上させる元素である。０．００５％未満では効果が期待できず、１％を超えると焼入れ時に残留γが生成する可能性があり、疲労耐久性を劣化させるため、Ｎｉは０．００５〜１％の範囲に規定した。Ｎｉ含有範囲は０．０１５〜０．５％とするとより好ましい。
【００２２】
Ｃｒは焼入れ性を向上させる元素であり、またマトリックス中へＭ２３Ｃ６型炭化物を析出させる効果を有し、強度を高めるとともに、炭化物を微細化する作用を有する。０．０５％未満ではこれらの効果が十分期待できず、また、１％を超えると、溶接時にペネトレーターを発生しやすくなるため、Ｃｒは０．０５〜１％の範囲に規定した。
【００２３】
Ｍｏは焼入れ性を向上させる元素であり、また固溶強化をもたらす元素であるとともに、Ｍ２３Ｃ６を安定化させる元素である。０．００５％未満ではこの効果が十分期待できず、１％を超えると粗大炭化物を析出しやすく、靱性を劣化させるため、Ｍｏは０．００５〜１％の範囲に規定した。
【００２４】
次に、鋼管肉厚（ｔ）と鋼管外径（Ｄ）の比であるｔ／Ｄを０．１５超に限定した理由について述べる。一般的に肉厚／外径比（ｔ／Ｄ）が０．１５以下の電縫溶接鋼管は製造可能であるが、ｔ／Ｄが０．１５を超えると電縫溶接鋼管造管機の能力以上となり、製造が困難となる。本発明では電縫溶接鋼管を熱間絞り圧延機にて縮径圧延することにより、従来、電縫溶接鋼管では製造困難であったｔ／Ｄ；０．１５超を製造容易としたものであるから、ｔ／Ｄの対象を０．１５超とした。
【００２５】
さらに、電縫溶接鋼管を最終的に伸管すると好ましい。伸管することにより、鋼管の寸法精度の向上を図ると共に、表面品質を向上することができるからである。
【００２６】
本発明の電縫溶接鋼管に焼入れ熱処理を施してマルテンサイト率を９０％以上とすることにより、焼入れ硬さをＨｖ４２０以上とすることができる。
【００２７】
【実施例】
表１の組成をもつ各種鋼をスラブに鋳造した。これらのスラブを１１５０℃に加熱し、熱間圧延にて仕上温度９００℃、巻取温度６７０℃で板厚６．５ｍｍの熱延鋼板とした。熱延鋼板を所定の幅にスリットした後、高周波電縫溶接により外径８９．１ｍｍ肉厚６．５ｍｍの電縫溶接鋼管とした。複数の電縫溶接鋼管のうち一部の鋼管について高周波誘導加熱によりＡｃ３点以上のオーステナイト領域に加熱した後、熱間絞り圧延機にて縮径圧延を行い外径３６．８〜６３．５ｍｍ肉厚７ｍｍの鋼管とし、一部の鋼管について伸管を施した。各鋼管の焼入れ硬さを調査するために、該鋼管を９５０℃に加熱し、水中に焼入れた。焼入れた鋼管について、管軸方向に垂直な断面をビッカース硬度計にて硬度測定を実施し、更に光学顕微鏡にて金属組織を観察し、マルテンサイト率を測定した。製造結果を表２に示す。
【００２８】
【表１】
2004011009.tif 000002
【００２９】
【表２】
2004011009.tif 000003
【００３０】
表１に示した本発明例（Ｎｏ．Ｂ、Ｎｏ．Ｄ、Ｎｏ．Ｅ、Ｎｏ．Ｆ、Ｎｏ．Ｇ、Ｎｏ．Ｈ、Ｎｏ．Ｉ）は、マルテンサイト率を９０％以上とすることで焼入れ硬さがＨｖ４２０　以上であり、また、溶接衝合部衝撃特性も良好であり、スタビライザー用鋼管として必要な特性を満足し、かつ曲げ試験および管端圧着試験においても割れが生じていない。それに比較し、本発明の範囲を外れた比較例では、焼入れ硬さ、溶接衝合部衝撃特性、加工特性が劣化している。
【００３１】
比較例（Ｎｏ．Ｃ、Ｎｏ．Ｊ、Ｎｏ．Ｌ、Ｎｏ．Ｏ、Ｎｏ．Ｐ）は、焼入れ性に必要な元素が不足あるいは式（Ｎ−０．００２）／１４．０１＜Ｔｉ／４７．８８を満足していないため、焼入れ硬さを満足していない例である。比較例（Ｎｏ．Ａ、Ｎｏ．Ｋ、Ｎｏ．Ｍ）は式（Ｔｉ−０．０２）／４７．８８＜Ｎ／１４．０１を満足していないため、電縫溶接衝合部にＴｉの窒化物が多く生成され、溶接衝合部衝撃特性が劣化した例である。
【００３２】
比較例Ｎｏ．Ｎは、Ｂ量が規定値を超えているために粗大なＢ含有相を生成したために脆化し、衝撃特性が劣化および管端圧着試験で割れが発生した例である。比較例Ｎｏ．ＯはＳｉ量が、比較例Ｎｏ．ＱはＭｎ量が、それぞれ規定値を超えているために、電縫溶接時にＳｉ−Ｍｎ系の介在物を生成し、溶接衝合部の衝撃特性および加工性が低下したために、衝撃特性が劣化ならびに曲げ試験および管端圧着試験で割れが発生した例である。
【００３３】
比較例Ｎｏ．ＲはＰ量が、比較例Ｎｏ．ＳはＳ量が、それぞれ規定値を超えているために、溶接衝合部衝撃特性が劣化した例である。比較例Ｎｏ．Ｔは、Ｏ量が規定値を超えているために酸化物が多く生成し、溶接衝合部衝撃特性が劣化および管端圧着試験で割れが発生した例である。比較例Ｎｏ．Ｕは、Ｃｒ量が規定値を超えているために電縫溶接時にペネトレーターが多く生成し、溶接衝合部衝撃特性の劣化ならびに曲げ試験および管端圧着試験で割れが発生した例である。
【００３４】
比較例Ｎｏ．Ｖは、Ｍｏ量が規定値を超えているために粗大炭化物が多く生成し、曲げ試験および管端圧着試験で割れが発生した例である。比較例Ｎｏ．Ｉは、Ｔｉ量が規定値を超えているために靱性が低下し、管端圧着試験で割れが発生した例である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の中空スタビライザー用電縫溶接鋼管は、焼入れ硬さが高く、電縫溶接衝合部の衝撃特性および加工性にも優れており、ｔ／Ｄが０．１５超であるため、軽量化に寄与するとともに加工工程の省略化に貢献することが可能である。