(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０１％〜０．２５％、Ｓｉ：０.０２〜２％、Ｍｎ：０.５〜１.７％、残部Ｆｅ及びＰ、Ｓ等の不純物からなる鋼組成を有する低炭素溶接鋼管を１０秒以下で室温からフェライト＋オーステナイト二相域温度まで加熱し、その温度域で２秒以下滞在せしめ、フェライト＋オーステナイト二相域温度から７００℃〜６００℃まで下記式（Ａ）を満足する臨界冷却速度以上で冷却した後、２００℃以下まで３０秒以下で冷却することを特徴とする、成形性に優れた溶接鋼管の製造方法。
【数１】
0003889907.tif 000006
【請求項２】
低炭素溶接鋼管の鋼組成が、質量％で、Ｃ：０．０１％〜０．２５％、Ｓｉ：０.０２〜２％、Ｍｎ：０.５〜１.７％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｍｏ：０．０５〜０．５％、残部Ｆｅ及びＰ、Ｓ等の不純物からなることを特徴とする請求項１記載の成形性に優れた溶接鋼管の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の低炭素溶接鋼管を加熱冷却する際、造管に引き続き、連続して同一ラインで加熱冷却を行うことを特徴とする、成形性に優れた溶接鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の構造部材として例えばサブフレームなどに使用される、成形性に優れた鋼管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車の軽量化を目的として、構造部材について従来の板プレスから鋼管への置き換えが進みつつある。ところが、鋼管をこのような部材に適用する場合、その成形性が高いレベルで要求されることになる。鋼管の成形性を向上させる技術は、従来から多くの研究がなされてきた。特に強度延性バランスを向上させる技術としていわゆる二相鋼が注目されており、例えば特開平１１−１７２３７６には特定の化学成分を有する鋼を特定の熱間圧延条件によって二相組織とした後造管することにより、成形性の高い鋼管が得られることが示されている。また特開平１１−１７２３７６あるいは特開平１１−１２４６３１には所定の化学成分を有する鋼管に特定の熱処理を施すことで造管後の成形性に優れたものが得られることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱間圧延により二相組織とすることは、熱間圧延の生産性低下を招くばかりでなく、特開平１１−１７２３７６にも記載されているように、造管歪みによる成形性の低下は避けられず、素鋼材の特定が十分に生かせないことは明らかである。造管後の熱処理は、特開平１１−１７２３７６によると特定の温度域から急速冷却することが開示されているが、この場合、フェライト中に過飽和の炭素が残存し、二相組織としては比較的低い加工性しか得られず、自動車用途には不十分である。また、特開平１１−１２４６３１に開示された熱処理方法は生産性が低く、必然的に高コストとなることが避けられないため、自動車足まわり部材のコスト上昇を招き、適用が困難であった。
【０００４】
さらに、従来の鋼管では、加工後に溶接された場合、溶接熱影響部が軟化するため、設計強度が上げられず、強度の高い鋼管を用いる利点が小さくなっていた。
本発明では低炭素鋼管をフェライト＋オーステナイト二相域温度から段階的に冷却することにより、高い生産性で、成形性の優れた鋼管が得られるという知見によるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、
（１）質量％で、Ｃ：０．０１％〜０．２５％、Ｓｉ：０.０２〜２％、Ｍｎ：０.５〜１.７％、残部Ｆｅ及びＰ、Ｓ等の不純物からなる鋼組成を有する低炭素溶接鋼管を１０秒以下で室温からフェライト＋オーステナイト二相域温度まで加熱し、その温度域で２秒以下滞在せしめ、フェライト＋オーステナイト二相域温度から７００℃〜６００℃まで下記式（Ａ）を満足する臨界冷却速度以上で冷却した後、２００℃以下まで３０秒以下で冷却することを特徴とする、成形性に優れた溶接鋼管の製造方法、
【数２】
0003889907.tif 000002
（２）低炭素溶接鋼管の鋼組成が、質量％で、Ｃ：０．０１％〜０．２５％、Ｓｉ：０.０２〜２％、Ｍｎ：０.５〜１.７％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｍｏ：０．０５〜０．５％、残部Ｆｅ及びＰ、Ｓ等の不純物からなることを特徴とする請求項１記載の成形性に優れた溶接鋼管の製造方法、
（３）（１）または（２）に記載の低炭素溶接鋼管を加熱冷却する際、造管に引き続き、連続して同一ラインで加熱冷却を行うことを特徴とする、成形性に優れた溶接鋼管の製造方法、
とよりなるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の成形性に優れた溶接鋼管の製造法を説明する。
まず、熱処理を施される溶接鋼管は必要に応じて適切な強度の得られる低炭素溶接鋼管を選択すればよい。特に、Ｃはマルテンサイトを生成するために０．０１％以上含有し、溶接性から０．２５％以下が好ましい。また、Ｓｉはフェライト中の固溶Ｃを減らし、成形性を向上させるのに有効であるが、溶接性を低下させるため、２％以下が好ましく、０.０２〜２％とする。
【０００７】
さらに、低炭素鋼管が、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％とＭｏ：０．０５〜０．５％を同時に含有することで溶接熱影響部の強度低下を抑制することができる。これはＮｂ、Ｍｏが鋼管中に同時に存在することにより、溶接の温度上昇による転位の消滅が抑制されるとともに、短時間で（Ｎｂ、Ｍｏ）Ｃが析出して熱影響部の軟化を抑えるためであると考えられる。溶接熱影響部の疲労強度低下を抑制するために、Ｍｏは０．２％を超えて含有することが好ましい。
【０００８】
造管は一般的な溶接であればいずれも使用可能であり、レーザー溶接鋼管、電縫溶接鋼管、ＴＩＧ溶接鋼管、プラズマ溶接鋼管などから、外径サイズ、寸法精度などに応じて適宜選択すればよい。
【０００９】
次に、熱処理方法について説明する。
室温からフェライト＋オーステナイト二相域温度までの加熱時間は１０秒以内とし、その温度域で２秒以下滞在させることで、フェライト＋オーステナイト二相の均一かつ微細な組織を得ることができる。加熱時間が１０秒を超えるか、または滞在時間が２秒を超えると組織の異常粒成長が生じ、加工に際して不安定な挙動を示し、好ましくない。また、鋼管熱処理の生産性も低下する。加熱は高周波誘導加熱、赤外線輻射加熱など、急速加熱に適したものが望ましいが、例えば一般的な炉を用いて、炉内雰囲気温度を高めに設定し、短時間で管体温度を上げてもよい。
【００１０】
加熱温度はフェライト＋オーステナイト二相域温度とすることで、Ｃの濃化したオーステナイト相とＣの低いフェライト相の二相組織として、その後の冷却でフェライト相＋マルテンサイト相のいわゆる二相組織として、強度が高く、成形性に優れた鋼管が得られる。加熱温度がフェライト＋オーステナイト二相域温度より低いと、オーステナイト相が得られず、歪み取り軟化焼鈍の効果しかない。また、加熱温度がフェライト＋オーステナイト二相域温度より高いと、冷却後にマルテンサイト組織が多くなり、強度が高く成形性の低い鋼管しか得られない。
【００１１】
本発明に於いてはフェライト＋オーステナイト二相域温度からの冷却は段階的に冷却速度を変えることが必要である。はじめに、フェライト＋オーステナイト二相域温度から７００℃以下６００℃までの冷却速度は下記式（Ａ）で得られる臨界冷却速度以上として、炭化物の析出を抑制し、フェライト相を成長させながら、Ｃをオーステナイト相に排出させて、清浄なフェライト相とＣの濃縮したオーステナイト相を得る。次に２００℃以下まで３０秒以下で冷却することにより、オーステナイト相をマルテンサイト相に変態させて、強度の高いマルテンサイト相と清浄なフェライト相からなる二相組織の鋼管を得る。
【数３】
0003889907.tif 000003
【００１２】
フェライト＋オーステナイト二相域温度からの冷却は、好ましくは冷却速度３０℃／秒未満とすることで、より清浄なフェライト相と、Ｃが濃縮したオーステナイト相が得られる。冷却速度が臨界冷却速度より遅いと炭化物を析出して成形性が低下する。また、冷却が７００℃より高いとフェライト相の成長とＣの排出が不十分で成形性が低下する。
【００１３】
７００℃以下まで冷却した後、２００℃以下までは３０秒以下で冷却することにより、オーステナイト相をマルテンサイト変態させて、いわゆる二相組織を得ることができる。２００℃以下までの冷却時間が長いとベイナイト変態を生じて成形性が低下するだけでなく、熱処理の生産性も低下する。
【００１４】
さらに、熱処理は、造管に引き続き、連続して同一ラインで加熱冷却を行うことにより、生産性が高く、しかも管長手方向に強度と成形性のばらつきが小さい溶接鋼管を得ることができる。鋼管を切断してから熱処理を行う場合は、管端の過加熱や、管端と管中央部の冷却のばらつきの結果、成形性のばらつきが大きい鋼管となるため、自動車足まわりとして成形される際に、煩雑な調整を要するが、熱処理を造管に引き続いて行うことで、管長手方向のばらつきを最小限度に抑制できる。従って、熱処理の生産性を上げるのみでなく、足まわり部材として加工される際の生産性をも高めることができ、加工まで含めた生産性は極めて高いものとなる。
【００１５】
【実施例】
本発明の詳細を実施例により説明する。
表１に示す成分の鋼を通常の圧延により板厚２ｍｍの鋼管とした。得られた熱延板から６０．５φ×２ｍｍｔの電縫鋼管を製造し、表２に示す条件で管体熱処理を施した。加熱は誘導加熱および赤外線加熱を用い、冷却は強制空冷、水噴霧および流水を組み合わせて行った。得られた鋼管からＪＩＳ１１号引張試験片を採取し、引張試験に供し、引張強さ（ＴＳ）と全伸び（Ｅｌ）を測定し、得られた結果を表２に示す。表２には、強度と成形性のバランスを示すため、ＴＳとＥｌを掛け合わせた値（ＴＳ×Ｅｌ）も示す。この値が高いほど、強度との成形性のバランスがよい。
【００１６】
【表１】
0003889907.tif 000004
ｌｏｇ[ 臨界冷却速度（℃／秒)]＝ 2.5−（３×Ｃ＋Mn＋0.4 ×Si) ・・・(A)
【００１７】
【表２】
0003889907.tif 000005
下線は本発明範囲外であることを示す
【００１８】
実施例１〜７は本発明例であり、ＴＳ×Ｅｌは高い値を示す。実施例８は昇温時間および保持時間が長く、組織が一部粗大になっており、同じ素管の実施例１に比べて、強度、成形性が低い。実施例９は６００℃までの冷却速度が遅く、炭化物が析出して、同じ素管の実施例２に比べて、強度、伸びが低い。実施例１０は６００℃から２００℃までの冷却時間が長く、同じ素管の実施例５に比べて強度の低下が大きい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明により、成形性の優れた溶接鋼管が短時間の熱処理で、高い生産性で製造できる。