(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．５０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｓ  ：０．０３％以下
Ｐ  ：０．０３％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．１０％、
Ｎ  ：０．００３０％以下に、
さらに必要に応じて
Ｃｒ：０．０５〜１．０％、
Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ｍｏ：０．０５〜１．０％、
Ｖ：０．０３〜０．２％、
Ｔｉ：０．０１〜０．２％、
Ｎｂ：０．０１〜０．２％、
Ｂ：０．００１％以下、
Ｃａ：０．０００２〜０．００２０％のうち一種または二種以上含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり組織中の炭化物の占める割合が面積率にして３０％以下、炭化物の球状化率が８０％以上で、かつ硬さがＨｖ１００〜１８０であることを特徴とする加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管。
【請求項２】
重量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．５０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｓ  ：０．０３％以下、
Ｐ  ：０．０３％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．１０％、
Ｎ  ：０．００３０％以下に、
さらに必要に応じて
Ｃｒ：０．０５〜１．０％、
Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ｍｏ：０．０５〜１．０％、
Ｖ：０．０３〜０．２％、
Ｔｉ：０．０１〜０．２％、
Ｎｂ：０．０１〜０．２％、
Ｂ：０．００１％以下、
Ｃａ：０．０００２〜０．００２０のうち一種または二種以上含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる電縫鋼管を熱処理するに際し、（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点に再加熱し、その温度で５〜１８０分保持した後、空冷することを特徴とする加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管の製造方法。
【請求項３】
重量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．５０％、
Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｓ  ：０．０３％以下、
Ｐ  ：０．０３％以下、
Ａｌ：０．０１〜０．１０％、
Ｎ  ：０．００３０％以下に、
さらに必要に応じて
Ｃｒ：０．０５〜１．０％、
Ｎｉ：０．１〜２．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ｍｏ：０．０５〜１．０％、
Ｖ：０．０３〜０．２％、
Ｔｉ：０．０１〜０．２％、
Ｎｂ：０．０１〜０．２％、
Ｂ：０．００１％以下、
Ｃａ：０．０００２〜０．００２０％のうち一種または二種以上含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる電縫鋼管を熱処理するに際し、ＡＣ3 点〜（ＡＣ3 点＋５０℃）に再加熱し、その後（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点未満の温度まで空冷し、その温度で５〜１８０分保持した後、空冷することを特徴とする加工性に優れた冷間鍛造用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、優れた加工性が要求される自動車用、機械構造用電縫鋼管に関し、特定の成分と製造方法により優れた特性を有する加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷間鍛造に際し、その変形抵抗を下げて冷間鍛造性の向上を図るために、軟質化処理が行われ、その手段の一つとしてセメンタイトの球状化焼鈍処理が行われている。この球状化焼鈍処理は、例えば特開昭５９−１３６４２１号公報などに見られるようにＡ1 点以上の温度に加熱した後、１０℃／ｈ程度の超徐冷で連続冷却する方法で行われている。しかしながら、これでは処理時間が非常に長くなり工業的に不利である。一方、焼鈍時間の短縮を目的として連続冷却の冷却速度を速くしたり、あるいはＡ1 点直下の保定時間を短くするような試み行うと、結果として強度、硬さが増加しいずれも軟質化の目的を達成できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
冷間鍛造用電縫鋼管として加工性を向上させるためには電縫鋼管に造管後、熱処理により軟質化することが効果的である。本発明は加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管とその製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
その発明の要旨とするところは、重量％で、Ｃ：０．１０〜０．５０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｓ：０．０３％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎ：０．００３０％以下に、さらに必要に応じて、Ｃｒ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜２．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｖ：０．０３〜０．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ｂ：０．００１％以下、Ｃａ：０．０００２〜０．００２０％のうち一種または二種以上含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり組織中の炭化物の占める割合が面積率にして３０％以下、炭化物の球状化率が８０％以上で、かつ硬さがＨｖ１００〜１８０であることを特徴とする加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管であり、これらの電縫鋼管を製造する方法としては電縫鋼管を（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点に再加熱し、その温度で５〜１８０分保持した後、空冷することである。または、電縫溶接部の均一化を図るためにＡＣ3 点〜（ＡＣ3 点＋５０℃）に再加熱し、その後（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点未満の温度まで空冷し、その温度で５〜１８０分保持した後、空冷することである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は組織中の炭化物の占める割合が面積率にして３０％以下でこの炭化物の球状化率が８０％以上で、かつ硬さがＨｖ１００〜１８０であることを特徴とする加工性の優れた冷間鍛造用電縫鋼管であり、これらの電縫鋼管を製造する方法としては電縫鋼管を（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点に再加熱し、その温度で５〜１８０分保持した後、空冷することである。または、電縫溶接部の均一化を図るためにＡＣ3 点〜（ＡＣ3 点＋５０℃）に再加熱し、その後（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点未満の温度まで空冷し、その温度で５〜１８０分保持した後、空冷することを特徴とする加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管とその製造方法である。
【０００６】
以下に本発明の加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管とその製造方法について詳細に説明する。はじめに鋼の化学成分の限定理由について説明する。
Ｃはセメンタイト相を形成し、製品の強度確保に重要であり、Ｃは０．１０％以上必要である。一方、Ｃが０．５０％を越えるとセメンタイト量が過剰になり強度、硬さが著しく高くなる。したがって、Ｃは０．１０〜０．５０％とする。Ｓｉは脱酸剤として必須の成分であり、固溶強化あるいは焼き入れ性の増大効果を通じて製品の強度確保に重要な成分である。しかしながら、０．５０％を越えると高周波により電縫溶接したとき電縫溶接部に酸化反応生成物（微小粒状酸化物）が生成しやすくなる。また、熱延時に発生するスケ−ルによって鋼管の表面に凹凸が発生しやすくなる。一方、製品の強度確保の観点からＳｉは０．０１％以上必要である。したがって、Ｓｉは０．０１〜０．５０％とする。
【０００７】
Ｍｎは焼き入れ性の増大効果を通じて製品の強度確保に重要な成分である。しかし過剰に添加すると強度、硬さが著しく高くなるため、上限を２．０％とした。一方、Ｍｎの下限はＳ脆化防止のため０．１％とした。したがって、Ｍｎは０．１〜２．０％とする。
Ｓ、Ｐはいずれも冷間鍛造性に有害な元素である。いずれも０．０３％を越えると悪影響が顕著になるので、これ以下に限定した。
Ａｌは脱酸剤として作用するが、鋼中のＮと結合しオ−ステナイト結晶粒度の粗大化を抑制する。オ−ステナイト粒の粗大化抑制のためには０．０１％以上の添加を必要とする。一方、Ａｌが０．１０％を越えるとオ−ステナイト結晶粒粗大化抑制効果は飽和し、さらに冷間鍛造性が劣化する。したがって、Ａｌは０．０１〜０．１０％とする。
【０００８】
Ｎは固溶Ｎとして存在すると冷間鍛造中において、ひずみ時効を生じて冷間鍛造性を悪化させるため、極力低いことが望ましい。本発明においてはＡｌ等により固溶Ｎを窒化物として固定しているため、極端な低減は必要ないが、Ｎが過度に多いと窒化物として固定されない固溶Ｎの量が増加する恐れがある。したがって、Ｎは０．００３０％以下とする。
Ｃｒは焼き入れ性を向上し、強度ならびに靱性を高めると共に炭化物の形成を助長し耐摩耗性を向上させるのに有効である。この効果は０．０５％以上で顕著になるためこの値を下限とする。しかし、１．０％を越えると冷間鍛造性が劣化するとともに添加コストが上昇する。したがって、Ｃｒは０．０５〜１．０％とする。
【０００９】
Ｎｉは焼き入れ性を向上させる効果があるが、充分添加しなければ効果は顕著に現れず高価でもあるので下限を０．１％とした。一方、添加量が多くなると強度、硬さが高くなるので上限を２．０％とした。したがって、Ｎｉは０．１〜２．０％とする。
Ｃｕは強い固溶強化性を有し、焼き入れ性を向上させ少量の添加は切削性を向上させる作用があるが、０．１％より少ないと効果が認められない。一方、２．０％を越えると熱間加工性を著しく劣化させる。したがって、Ｃｕは０．１〜２．０％とする。
【００１０】
Ｍｏは炭化物を形成する元素であり、また焼き入れ性を向上させる元素で焼き入れ性および耐摩耗性向上のために添加する。しかし、０．０５％未満では焼き入れ性および耐摩耗性が不十分であり、１．０％を越えると冷間鍛造性が劣化する。したがって、Ｍｏは０．０５〜１．０％とする。
ＶはＡｌと同様にＮの固定に効果のある元素であり、その効果を得るには０．０３％以上必要である。しかし、過剰な添加はＶ炭窒化物の析出強化により冷間鍛造性を阻害する恐れがあるため０．２％を上限とした。したがって、Ｖは０．０３〜０．２％とする。
【００１１】
ＴｉはＶ、Ａｌと同様にＮの固定に効果のある元素であり、その効果を得るには０.０１％以上必要である。しかし、過剰な添加はＴｉ炭窒化物の析出強化により冷間鍛造性を阻害する恐れがあるため０．２％を上限とした。したがって、Ｔｉは０．０１〜０．２％とする。
ＮｂはＶ、Ｔｉ、Ａｌと同様にＮの固定に効果のある元素であり、その効果を得るには０．０１％以上必要である。しかし、過剰な添加はＮｂ炭窒化物の析出強化により冷間鍛造性を阻害する恐れがあるため０．２％を上限とした。したがって、Ｎｂは０．０１〜０．２％とする。
【００１２】
ＢはＮとの親和力が強く、Ａｌと同様に固溶Ｎの固定に効果がある元素である。しかし、過剰な添加はＢ炭窒化物を過剰に生成し冷間鍛造性を低下させるさせる恐れがあるため０．００１％を上限とした。したがって、Ｂは０．００１％以下とする。
Ｃａは、介在物の形態を調整し、冷間加工性を向上するのに有効である。Ｃａは多すぎると鋼中の介在物が増し逆に冷間加工性を劣化させる。したがって、Ｃａは０．０００２〜０．００２０％とする。
【００１３】
上記の組成を満足する鋼を熱処理により軟質化する理由は次の通りである。
熱処理法としては球状化焼鈍を用いる。球状化焼鈍を用いるのは変形能に有害な層状炭化物をなくし、球状炭化物とすることにより変形能を向上させるとともに軟質化することにより冷間鍛造性を良好にするためである。本発明では優れた冷間鍛造性を得るために硬さをＨｖ１００〜１８０を得るために組織中の炭化物の占める割合が面積率にして３０％以下、炭化物の球状化率が８０％以上と限定した。
【００１４】
次に、電縫鋼管に造管後、軟質化処理のための熱処理条件について説明する。熱処理条件として、（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点に再加熱し、その温度で５〜１８０分保持した後、空冷する。まず、（ＡＣ1 点−１００℃）以上に限定したのは（ＡＣ1 点−１００℃）以下では炭化物の球状化が不十分で冷間加工性の向上が少ない。一方、ＡＣ1 点以上では一部がオ−ステナイト化され炭化物の一部が再固溶される。オ−ステナイトはその後の冷却によりフェライト＋パ−ライトに変態し冷間加工性が劣化する。以上のことから本熱処理での加熱温度を（ＡＣ1 点−１００℃）〜ＡＣ1 点とした。
【００１５】
加熱時間を５〜１８０分に保持した理由について説明する。加熱時間が５分以下では炭化物の球状化が不十分で冷間鍛造性の向上が少ない。一方、１８０分以上では炭化物の球状化が進行するが鋼の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５分〜１８０分とした。
【００１６】
さらに冷間鍛造性を向上させるためには電縫溶接部と母材部の均一化が重要である。そのためには上記の熱処理前にＡＣ3 点〜（ＡＣ3 点＋５０℃）の温度に再加熱する。ＡＣ3 点以下では完全にオ−ステナイト化されないため組織の均一化が達成できない。一方、（ＡＣ3 点＋５０℃）以上ではオ−ステナイト粒径が大きくなり、軟質化にはよいが特定の強度、硬さが得られない。以上のことからＡＣ3 点〜（ＡＣ3 点＋５０℃）の温度の再加熱しその後、上記に記載した熱処理を行うことで電縫溶接部と母材部が均一化され、さらに冷間鍛造性は向上する。本発明のように特性の成分系と熱処理条件により優れた特性を有する加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管が得られる。
【００１７】
【実施例】
表１に鋼板の化学成分を示す。表２に造管後の熱処理条件を示す。表３に本発明により製造された電縫鋼管および比較で製造された電縫鋼管の特性を示す。表３から明らかのように、本発明により製造された電縫鋼管は組織中の炭化物の占める割合が面積率にして３０％以下、炭化物の球状化率が８０％以上で、かつ硬さがＨｖ１００〜１８０である。本発明法により製造された電縫鋼管の硬さは熱処理前後で著しく低下している。
【００１８】
【表１】
0003999915.tif 000002
【００１９】
【表２】
0003999915.tif 000003
【００２０】
【表３】
0003999915.tif 000004
【００２１】
【発明の効果】
本発明法により製造された電縫鋼管は、組織中の炭化物の占める割合が面積率にして３０％以下、炭化物の球状化率が８０％以上で、かつ硬さがＨｖ１００〜１８０と熱処理前後の硬さの低下が顕著である。今後、自動車および機械構造用部品のコスト削減の観点から安価で加工性の良好な冷間鍛造用電縫鋼管の要求がますます増える。したがって、本発明により製造された電縫鋼管の効果は極めて大きいものである。