(57)【要約】【課題】本発明は優れた冷間鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性を有する厚肉の高強度鋼管とその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、質量％でC:0.15-0.50%、Si:0.35%以下、Mn:0.50-2.50%、S:0.010%以下、P:0.010%以下、Al:0.001-0.040%、B:0.0005-0.010%を含有し、さらにBi:0.0010-0.10%、Pb:0.0010-0.10%、Sn:0.0010-0.10%、Sb:0.0010-0.10%、Te:0.0010-0.10%のうち一種以上を含有し、鋼管の管軸方向に垂直な断面の全域にてセメンタイトの平均粒径が０.１０μｍ以上、１.００μｍ以下であり、フェライトの分率が１０％以下、フェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１０μｍ以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で
Ｃ：０．１５〜０．５０％、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｍｎ：０．５０〜２．５０％、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０４０％、Ｂ：０．０００５〜０．０１０％を含有し、さらにＢｉ：０．００１０〜０．１０％、Ｐｂ：０．００１０〜０．１０％、Ｓｎ：０．００１０〜０．１０％、Ｓｂ：０．００１０〜０．１０％、Ｔｅ：０．００１０〜０．１０％のうち一種または二種以上を含有し、鋼管の管軸方向に垂直な断面の全域においてセメンタイトの平均粒径が０．１０μｍ以上、１．００μｍ以下であり、さらにフェライトの分率が１０％以下、かつフェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする冷間鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性に優れた鋼管。
【請求項２】
更に、質量％でＣｒ：０．０５〜１．５０％、Ｍｏ：０．０５〜１．５０％、Ｎｉ：０．１０〜２．０％、Ｃｕ：０．１０〜２．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、Ｃａ：０．００１０〜０．０１０％のうち一種または二種以上を含んだ請求項１記載の冷間鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性に優れた鋼管。
【請求項３】
鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、１．０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で室温まで連続冷却した後、(Ａｃ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｃ１変態点温度未満に再加熱し、その温度範囲で５０分以上、８０分以下保持した後、空冷することを特徴とする請求項１乃至２記載の鋼管の製造方法。
【請求項４】
鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、１．０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で室温まで連続冷却した後、Ａｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に再加熱し、その温度範囲で２０分以下保持した後、０．０１〜０．１０℃／ｓｅｃの冷却速度で(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲まで連続冷却し、その後空冷することを特徴とする請求項１乃至２記載の鋼管の製造方法。
【請求項５】
鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、１．０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で室温まで連続冷却した後、Ａｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に再加熱し、その温度範囲で２０分以下保持した後、０．１〜１．０℃／ｓｅｃの冷却速度で(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲まで連続冷却し、(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲で５分以上、６０分以下保持した後、空冷することを特徴とする請求項１乃至２記載の鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部品、機械構造用部品の製造に用いる冷問鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性に優れた鋼管とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用部品や機械構造用部品等の素材として用いられる鋼管は一般に目的とする最終部品形状への加工工程において、冷間鍛造加工後、切削が施され、その後焼き入れ処理による必要強度の付与がなされて使用される。
焼き入れによって鋼管の強度を上げるためには素材である鋼管のＣ含有量を高くすることが必要である。冷間鍛造加工性向上の観点から、高炭素鋼は球状化熱処理により強度を低下させることが一般的である。例えば、高炭素鋼の球状化熱処理方法と熱処理後の金属組織が開示されている。（特許文献１、２参照）
一方、部品の形状が複雑になるとともに加工回数の低減によるコスト低減の観点から、さらに冷間鍛造加工性の優れた鋼管が必要となっている。
さらに切削工程においては、切削加工の自動化、高能率化によって切屑処理性、切削仕上面の良好な材料が望まれている。一般に機械構造用鋼については、被削性を改善させるためには、Ｓ系快削鋼、Ｐｂ快削鋼、Ｃａ快削鋼およびこれらの複合快削鋼が開発され、実用化されている。（特許文献３、４、５参照）
なお、これらの特許文献に開示されている技術によれば、快削性元素が生成する介在物による機械的性質の劣化を防ぐために、Ｓｏｌ.Ａｌを制限し、Ｓ、Ｃａ、Ｏの量を特定しているものもある。
【特許文献１】特開平１１一２６９５５２号公報
【特許文献２】特開平１１−２６９５５３号公報
【特許文献３】特開昭５５−８５６５８号公報
【特許文献４】特開昭５７−１４０８５３号公報
【特許文献５】特開昭６２−３３７４７号公報
【特許文献６】特公昭６１−１６３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
自動車および機械構造用中・高炭素系鋼管は、冷間鍛造加工後、切削が施され、その後焼き入れ処理される。このようなことから自動車および機械構造用中・高炭素系鋼管には優れた冷間鍛造加工性と切削性、さらに焼き入れ性が要求される。
しかしながら、上述の従来公知の球状化熱処理だけでは、十分な冷間鍛造加工性が得られないものである上に、切削性は冷間鍛造加工性と相矛盾する特性であり、従来の切削性に優れた鋼管では、十分な冷間鍛造加工性が得られなかった。
本発明では優れた冷間鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性を有する厚肉の高強度鋼管とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は以下の構成を要旨とするものである。
（１）本発明は、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．５０％、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｍｎ：０．５０〜２．５０％、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０４０％、Ｂ：０．０００５〜０．０１０％を含有し、さらにＢｉ：０．００１０〜０．１０％、Ｐｂ：０．００１０〜０．１０％、Ｓｎ：０．００１０〜０．１０％、Ｓｂ：０．００１０〜０．１０％、Ｔｅ：０．００１０〜０．１０％のうち一種または二種以上を含有し、鋼管の管軸方向に垂直な断面の全域においてセメンタイトの平均粒径が０．１０μｍ以上、１．００μｍ以下であり、さらにフェライトの分率が１０％以下、かつフェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする冷間鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性に優れた鋼管に関する。
（２）更に本発明は、重量％でＣｒ：０．０５〜１．５０％、Ｍｏ：０．０５〜１．５０％、Ｎｉ：０．１０〜２．０％、Ｃｕ：０．１０〜２．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、Ｃａ：０．００１０〜０．０１０％のうち一種または二種以上を含んだ前記（１）記載の冷間鍛造性と切削性さらに焼き入れ性に優れた鋼管に関する。
【０００５】
（３〉本発明は、鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、１．０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で室温まで  連続冷却した後、(Ａｃ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｃ１変態点温度未満に再加熱し、その温度範囲で５０分以上、８０分以下保持した後、空冷することを特徴とする前記（１）乃至（２）記載の鋼管の製造方法に関する。
（４〉本発明は、鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、１．０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で室温まで  連続冷却した後、Ａｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に再加熱し、その温度範囲で２０分以下保持した後、０．０１〜０．１０℃／ｓｅｃの冷却速度で(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲まで連続冷却し、その後空冷することを特徴とする前記（１）乃至（２）記載の鋼管の製造方法に関する。
（５）本発明は、鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、１．０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で室温まで  連続冷却した後、Ａｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に再加熱し、その温度範囲で２０分以下保持した後、０．１〜１．０℃／ｓｅｃの冷却速度で(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲まで連続冷却し、(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲で５分以上、６０分以下保持した後、空冷することを特徴とする前記（１）乃至（２）記載の鋼管の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
以上に説明した如く、この発明によれば、自動車および機械構造部品用の鋼管に必要な良好な冷間鍛造加工性と切削性、さらに焼き入れ性を付与することができ、自動車および機械構造用部品として満足できる鋼管が提供可能となる。
本発明では、冷間鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性を有する厚肉の高強度鋼管を提供することを目的としている。しかし、冷間鍛造加工性と切削性は相矛盾する特性である。本発明による球状セメンタイトの均一分散は冷間鍛造加工性を向上させるだけでなく、さらに切削性も向上させる。
本発明では切削性に有効な元素であるＢｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅを一種または二種以上含有しているが、球状セメンタイトの分散状態を均一にすることにより、切削時のせん断領域において材料が均一に変形し、かつフェライトの結晶粒界近傍の球状セメンタイトの界面から発生する亀裂が、連続的に進展することにより、切屑の形成が従来よりも格段に良好となる。また、球状セメンタイトの均一分散により切削時の変形抵抗が低下し、切削バイトの寿命も従来に比べて格段に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では化学成分、金属組織を特定条件下で組み合わせているが、以下各要件ごとに説明する。はじめに、化学成分の限定理由について説明する。
Ｃは自動車および機械構造用部品としての強度確保及び焼き入れ性を確保するために必要な元素であるが、Ｃ量が０．１５％（質量％、以下特に記載しない限り％は質量％を意味する。）未満では最終製品の強度が不足し、焼き入れ性も確保できない。一方、Ｃ量が０．５０％を超えると硬くなりすぎて冷間加工性の劣化や被削性および靭性の劣化を招く。従って、Ｃは０．１５〜０．５０％とする。
Ｓｉは固溶体強化により硬さの上昇を招き冷間加工性が劣化する。また、Ｓｉの過剰添加は延性の劣化とＳｉスケ−ルの生成によって被削材の表面性状を劣化させ、被削性も悪化させてしまう。従って、Ｓｉは０．３５％以下とした。
Ｍｎは焼き入れ性の確保に有効な元素であるが、Ｍｎ量が０．５０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｍｎ量が２．５０％を超えると硬くなって冷間鍛造加工性や溶接性の劣化を招く。従って、Ｍｎは０．５０〜２．５０％とする。
【０００８】
ＳはＭｎと結合してＭｎＳを形成する。ＭｎＳは冷間加工において割れの発生起点となる。このため、Ｓ量はできるだけ少ないことが望ましい。従って、Ｓは０．０１０％以下とする。
Ｐは鋼中に不可避的に含有される成分であるが、Ｐは鋼中で粒界偏析や中心偏析を起こし、延性劣化の原因となるので、０．０１０％以下とする。
Ａｌは一般に脱酸上含まれる元素であり、酸化物系介在物を適切に調整する上で必要であり、Ａｌ量が０．００１％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ａｌ量が０．０４０％を超えるとアルミナクラスタ−の生成により鋼の被削性を悪化させる。従って、Ａｌは０．００１〜０．０４０％とする。
Ｂは焼き入れ性の確保に有効な元素であるが、Ｂ量が０．０００５％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｂ量が０．０１００％を超えると粒界脆化を招く場合がある。従って、Ｂは０．０００５〜０．０１００％とする。
【０００９】
Ｂｉは低融点であり、切屑の青熱脆性温度領域での脆化により切屑の分断性を良くする効果がある。Ｂｉ量が０．００１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｂｉ量が０．１０００％を超えると熱延時の表面疵の原因となるほか、冷間鍛造加工性を阻害する。従って、Ｂｉは０．００１０〜０．１０００％とすることが好ましい。
Ｐｂは低融点であり、切屑の青熱脆性温度領域での脆化により切屑の分断性を良くする効果がある。Ｐｂ量が０．００１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｐｂ量が０．１０００％を超えると熱延時の表面疵の原因となるほか、冷間鍛造加工性を阻害する。従って、Ｐｂは０．００１０〜０．１０００％とすることが好ましい。
【００１０】
Ｓｎは低融点であり、切屑の青熱脆性温度領域での脆化により切屑の分断性を良くする効果がある。Ｓｎ量が０．００１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｓｎ量が０．１０００％を超えると冷間鍛造加工性を阻害する。従って、Ｓｎは０．００１０〜  ０．１０００％とすることが好ましい。
Ｓｂは低融点であり、切屑の青熱脆性温度領域での脆化により切屑の分断性を良くする効果がある。Ｓｂ量が０．００１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｓｂ量が０．１０００％を超えると冷間鍛造加工性を阻害する。従って、Ｓｂは０．００１０〜  ０．１０００％とすることが好ましい。
【００１１】
ＴｅはＳと有効に結びついてＭｎＳの展伸を防止することで切屑の分断性を良くする効果がある。Ｔｅ量が０．００１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｔｅ量が０．１０００％を超えると冷間鍛造加工性を阻害する。従って、Ｔｅは０．００１０〜０．１０００％とすることが好ましい。
Ｃｒは焼き入れ性の確保に有効な元素であるが、Ｃｒ量が０．０５％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｃｒ量が１．５０％を超えるとむしろ硬くなって被削性や冷間鍛造加工性の劣化を招く。従って、Ｃｒは０．０５〜１．５０％とすることが好ましい。
Ｍｏは焼き入れ性の確保に有効な元素であるが、Ｍｏ量が０．０５％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｍｏ量が１．５０％を超えるとむしろ硬くなって被削性や冷間鍛造加工性の劣化を招く。従って、Ｍｏは０．０５〜１．５０％とすることが好ましい。
Ｎｉは焼き入れ性の確保に有効な元素であるが、Ｎｉ量が０．１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｎｉ量が２．００％を超えるとむしろ硬くなって被削性や冷間鍛造加工性の劣化を招く。従って、Ｎｉは０．１０〜２．００％とすることが好ましい。
【００１２】
Ｃｕは焼き入れ性の確保に有効な元素であるが、Ｃｕ量が０．１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｃｕ量が２．００％を超えるとむしろ硬くなって被削性や冷間鍛造加工性の劣化を招く。従って、Ｃｕは０．１０〜２．００％とすることが好ましい。
ＴｉはＮとの親和力が強いためにＢ添加した場合にＢＮの析出を防止し、固溶Ｂが確保できる。ＴｉはＢ添加する場合に必要に応じて添加するが、０．０１％未満ではこの効果が不十分である。一方、０．２０％を超えるとＴｉＣの析出硬化が顕著となり、靭性や冷間鍛造加工性の劣化を招く。従って、Ｔｉは０．０１〜０．２０％とすることが好ましい。
【００１３】
Ｎｂは焼き入れ性の確保に有効な元素であるが、０．００５％未満ではこの効果が不十分である。一方、０．１００％を超えて添加しても焼き入れ性の効果は飽和してしまう。従って、Ｎｂは０．００５〜０．１００％とすることが好ましい。
Ｃａは硫化物ＭｎＳの形態を制御し、靭性を向上させる効果を有しているほか、酸化物生成により工具寿命、切削抵抗を良好とする。Ｃａ量が０．００１０％未満ではこの効果が不十分である。一方、Ｃａ量が０．０１００％を超えると鋼中の介在物の量が増加し、靭性や冷間鍛造加工性の劣化を招く。従って、Ｃａは０．００１０〜０．０１００％とすることが好ましい。
【００１４】
次に、金属組織の限定理由について説明する。
冷間鍛造加工性はセメンタイトの形態および分散状態、さらにはフェライト分率とフェライト粒径に大きく影響される。冷間鍛造加工性の優れた鋼管を得るためには、鋼管の管軸方向に垂直な断面においてセメンタイトの平均粒径が０．１０μｍ以上、１．００μｍ以下であり、さらにフェライトの分率が１０％以下、かつフェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１０μｍ以下にすることが重要であり、上記の一つでも満足しない場合、本発明の効果は得られず、全てを満足して初めて本発明の効果が得られるものである。
セメンタイトの平均粒径は冷間鍛造加工におけるボイドの発生に大きく影響する。セメンタイトが微細なるとボイドの発生は抑制できるがセメンタイトの平均粒径が０．１０μｍ未満になると強度の上昇にともない伸びが低下し、そのため冷間鍛造加工性も低下する。一方、セメンタイトの平均粒径の増加にともない冷間鍛造加工性は向上するが、セメンタイトの平均粒径が１．００μｍを超えると、冷間鍛造加工におけるボイドの発生により冷間鍛造加工性が低下し、割れが発生しやすくなる。
【００１５】
以上より、セメンタイトの平均粒径は０．１０μｍ以上、１．００μｍ以下とする。フェライトの分率とフェライト結晶粒の円相当の平均粒径は冷間鍛造加工性を支配する重要な因子である。フェライトの分率が１０％を超え、かつフェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１０μｍを超えると、冷間鍛造加工時にフェライトの部分が大きく変形するため、フェライトの結晶粒界近傍の球状セメンタイトの界面に応力集中によるボイドが発生し、これがクラックに成長するため、冷間加工性を劣化させてしまう。
【００１６】
球状セメンタイトの分散状態を均一にすることにより、フェライトの結晶粒界近傍での球状セメンタイトの界面の応力集中が緩和され、ボイドの発生が抑制されることで冷間鍛造加工性が向上する。また、素材の均質性により切削時のせん断領域において材料が均一に変形し、かつフェライトの結晶粒界近傍の球状セメンタイトの界面から発生する亀裂が、連続的に進展することにより切屑の形成が従来よりも格段に良好となる。また、球状セメンタイトの均一分散により、切削時の変形抵抗が低下し、切削バイトの寿命も従来よりも格段に向上する。
フェライトの分率を１０％以下、かつフェライト結晶粒の円相当の平均粒径を１０μｍ以下にすることにより、冷間鍛造加工性、さらには切削性が著しく向上する。
【００１７】
次に、本発明の冷間鍛造加工性と切削性さらに焼き入れ性の優れた鋼管の製造方法の限定理由について説明する。
本発明の金属組織を得るためには、鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、１．０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で連続冷却することによりフェライトの生成を抑制する。その結果、鋼管の管軸方向に垂直な断面の全域において、セメンタイトが均一に分散した組織が得られ、その後の球状化熱処理により、球状化したセメンタイトの均一分散化が達成できる。
【００１８】
次に、球状化熱処理条件について説明する。
鋼管を(Ａｃ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｃ１変態点温度未満に再加熱し、その温度範囲で  ５０分以上、８０分以下保持した後、空冷する。まず、加熱温度を(Ａｃ１変態点温度−２０℃)以上に限定したのは加熱温度が(Ａｃ１変態点温度−２０℃)未満ではセメンタイトの球状化が不十分で軟質化が達成できない。一方、加熱温度がＡｃ１変態点温度を超えると、一部がオ−ステナイト化されセメンタイトの一部が再固溶される。オ−ステナイトは加熱後の空冷においてフェライト＋パ−ライトに変態し軟質化が達成できない。以上のことから本熱処理での加熱温度を(Ａｃ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｃ１変態点温度未満とした。
加熱時間を５０〜８０分に保持した理由について説明する。
加熱時間が５０分未満ではセメンタイトの球状化が不十分で軟質化が達成できない。一方、８０分を超えるとセメンタイトの球状化は進行するが硬さの低下代は飽和してしまう。さらには熱処理時間が増すことで、製造コストが高くなる。以上のことから本熱処理での加熱時間を５０以上、８０分以下とする。
【００１９】
また、次のような鋼管の球状化熱処理条件でも冷間鍛造加工性に優れた鋼管が得られる。鋼管をＡｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に再加熱し、その温度範囲で２０分以下保持した後、０．０１〜０．１０℃／ｓｅｃの冷却速度で(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲まで連続冷却し、その後空冷する。Ａｃ１変態点温度とＡｃ３変態点温度の二相域加熱であってもＡｃ３変態点温度の直下ではフェライトからオ−ステナイト化する比率が大きいので大部分のセメンタイトが溶けてしまう。これに対してＡｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に加熱することでフェライトからオ−ステナイト化する比率が僅かであるために溶け残ったセメンタイトが存在する。その温度範囲で２０分を超えると、その温度範囲で溶け残ったセメンタイトの大部分が溶けてしまうため２０分以下とする。加熱後の連続冷却では、溶け残ったセメンタイトを核に球状化成長する。
このために加熱後の連続冷却速度を０．０１〜０．１０℃／ｓｅｃとする。連続冷却終了温度は(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲とし、その後空冷する。
【００２０】
さらに、つぎのような鋼管の球状化熱処理条件でも冷間鍛造加工性に優れた鋼管が得られる。鋼管をＡｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に再加熱し、その温度範囲で２０分以下保持した後、０．１〜１．０℃／ｓｅｃの冷却速度で(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲まで連続冷却し、(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の温度範囲で５分以上、６０分以下保持した後、空冷する。Ａｃ１変態点温度とＡｃ３変態点温度の二相域加熱であってもＡｃ３変態点温度の直下ではフェライトからオ−ステナイト化する比率が大きいので大部分のセメンタイトが溶けてしまう。これに対して、Ａｃ１    変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に加熱することで、フェライトからオ−ステナイト化する比率が僅かであるために溶け残ったセメンタイトが存在する。その温度範囲で  ２０分を超えると、その温度範囲で溶け残ったセメンタイトの大部分が溶けてしまうため２０分以下とする。
加熱後の連続冷却および冷却終了温度範囲ではパ−ライト変態を抑制するために、０．１〜１．０℃／ｓｅｃの冷却速度で、(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下の冷却終了温度範囲とする。冷却終了温度での保持時間が５分未満ではセメンタイトの球状化が不十分で軟質化が達成できない。一方、６０分を超えるとセメンタイトの球状化は進行するが硬さの低下代は飽和してしまう。さらには熱処理時間が増すことで、製造コストが高くなる。
【実施例】
【００２１】
表1に以下の試験に用いた鋼管の化学成分を示す。
表１の記号Ａ〜Ｋは本発明範囲の本発明例であり、記号Ｌ〜Ｒは本発明から外れる比較例である。表２に鋼管の変態点を示す。鋼管の変態点はフォ−マスタ−試験により実測した。図１に鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、連続  冷却する熱処理条件を示す。図２に鋼管を(Ａｃ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｃ１変態点温度未満に加熱し、その温度で５０分以上、８０分以下保持した後、空冷する熱処理条件を示す。図３に鋼管をＡｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に加熱し、その温度で２０分以下保持した後、(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下まで０．０１〜０．１０℃／ｓｅｃで冷却し、その後空冷する熱処理条件を示す。図４に鋼管をＡｃ１変態点温度以上、(Ａｃ１変態点温度＋３０℃)以下に加熱し、その温度で２０分以下保持した後、(Ａｒ１変態点温度−２０℃)以上、Ａｒ１変態点温度以下まで０．１〜１．０℃／ｓｅｃで冷却し、その温度で５分以上、６０分以下保持した後、空冷する熱処理条件を示す。
【００２２】
【表１】
2007231374.tif 000002
【００２３】
【表２】
2007231374.tif 000003
【００２４】
表３に本発明により製造された鋼管および比較で製造された鋼管の金属組織と冷間鍛造加工性、切削性および焼き入れ性を示す。表３の記号１〜１１は本発明範囲内の本発明例であり、表３の記号１２〜２３は本発明範囲から外れる比較例である。金属組織の観察はＳＥＭにより２０００倍で６視野を観察し、セメンタイトの平均粒径およびフェライトの結晶粒の円相当直径を算出した。
冷間鍛造加工性は圧縮試験により評価した。球状化熱処理後の硬さはビッカ−ス硬度計により荷重９．８Ｎで測定した。φ７×L１０mmの円柱状の試験片を鋼管の管軸方向が試験片のL方向となるように採取した。試験片のＬ方向に圧縮した場合、表面に割れが発生したときの試験片の高さを圧縮高さＬ´とした。切削試験は、回転数３００〜８００ＲＰＭ、送り０．１０〜０．５０ｍｍ／ｒｅｖ、切削速度５０〜２００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み１．５ｍｍの切削条件で超硬工具を用いて実施した。ここで、切削性は切屑長さ５０ｍｍ以下が得られる条件数の全条件数に対する百分率の切削処理指数で示した。焼き入れ試験は外径４０．０ｍｍ、肉厚７．０ｍｍ、長さ５００ｍｍの鋼管を外表面側から冷却されるように鋼管の両管端部に蓋をして、９００℃で３０秒保持した後、水中に挿入し連続冷却た。焼き入れ後の鋼管の外表面側の表層から０．５ｍｍと鋼管の内表面側の表層から０．５ｍｍの位置における硬さを測定し、その硬さの差で評価した。硬さはビッカ−ス硬度計により荷重９．８Ｎで測定した。
【００２５】
【表３】
2007231374.tif 000004
【００２６】
表３より記号１〜１１の本発明例はセメンタイトの平均粒径が０．１０μｍ以上、１．００μｍ以下であり、さらにフェライトの分率が１０％以下、かつフェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１０μｍ以下であることから、圧縮高さｈ´が１．１〜１．８ｍｍと低く、冷間鍛造性が優れ、切削処理指数も９０％以上と高く切削性に優れており、さらに焼き入れ後の鋼管の外表面と内表面の硬さの差もＨｖで５以下と低く焼き入れ性に優れている。
表３より記号１２はＳｂが０．０００５％と低く本発明範囲から外れる比較例であり、切削性が劣っている。表３より記号１３はＳｎが０．０００５％と低く、さらにＢが０．０００２％と低く本発明範囲から外れる比較例であり、切削性と焼き入れ性が劣っている。表３より記号１４はＰｂが０．１５００％と高く、Ｂが０．０００１％と低く本発明範囲から外れる比較例であり、優れた切削性であるが、焼き入れ性と冷間鍛造加工性が劣っている。表３より記号１５はＴｅが０．１２００％と高く、本発明範囲から外れる比較例であり、優れた切削性であるが冷間鍛造加工性が劣っている。
【００２７】
表３より記号１６はＣｒが２．５０％と高く、冷間鍛造加工性が劣っている。表３より記号１７はＢが０．０００２％と低く、優れた冷間鍛造性と切削性であるが、焼き入れ性が劣っている。表３より記号１８はＣが０．６０％と高く、優れた切削性と焼き入れ性であるが、冷間鍛造加工性が劣っている。表３より記号１９〜２３はいずれも切削処理指数が９０％以上と高く切削性が優れており、かつ焼き入れ後の鋼管の外表面と内表面の硬さの差がＨｖで５以下と焼き入れ性に優れているが、表３の記号１９はセメンタイト平均粒径が２．５０μｍと大きく本発明範囲から外れる比較例、表３の記号２０はフェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１３．０μｍと大きく本発明範囲から外れる比較例、表３の記号２１はフェライトの分率が１９．０％と高く本発明範囲から外れる比較例、表３の記号２２はセメンタイト平均粒径が３．００μｍと大きく、かつフェライト分率が２２．０％と高く本発明範囲から外れる比較例、表３の記号２３はセメンタイト平均粒径が２．８０μｍと大きく、かつフェライトの分率が２５．０％と高く、さらにフェライト結晶粒の円相当の平均粒径が１８．０μｍと大きく本発明範囲から外れる比較例であり、表３の記号１９〜２３はいずれも金属組織が本発明範囲から外れることから冷間鍛造加工性が劣っている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】鋼管をＡｃ３変態点温度以上に加熱後、連続冷却する熱処理条件を示す説明図。
【図２】鋼管を（Ａｃ１変態点温度−２０℃）以上、Ａｃ１変態点温度未満に加熱し、その温度で５０分以上、８０分以下保持した後、空冷する熱処理条件を示す説明図。
【図３】鋼管をＡｃ１変態点温度以上、（Ａｃ１変態点温度＋３０℃）以下に加熱し、その温度で２０分以下保持後、（Ａｒ１変態点温度−２０℃）以上、Ａｒ１変態点温度以下まで０．０１〜０．１０℃／ｓｅｃで冷却しその後空冷する熱処理条件を示す説明図。
【図４】鋼管をＡｃ１変態点温度以上、（Ａｃ１変態点温度＋３０℃〉以下に加熱し、その温度で２０分以下保持した後、（Ａｒ１変態点  温度−２０℃）以上、Ａｒ１変態点温度以下まで０．１〜１．０℃／ｓｅｃで冷却し、その温度で５分以上、６０分以下保持した後、空冷する熱処理条件を示す説明図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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