(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ  ：０．０１  〜０．１wt.%、
Ｓｉ：０．００２〜１．０wt.%、
Ｍｎ：０．２    〜２．０wt.%、
Ａｌ：０．０１  〜０．１０wt.%
Ｎ  ：０．０００６〜０．００６wt.%
Ｓ  ：０．０１５wt.%以下、および、
残り：Ｆｅおよび不可避不純物
からなる化学成分組成を有し、１〜２０％のマルテンサイト組織と、８０％以上のフェライト組織とからなり、そして、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする液圧バルジ成形性に優れた高強度電縫鋼管。
【請求項２】
請求項１に記載の化学成分組成に加え、更に、
Ｔｉ：０．００２〜０．０７wt.%、
Ｎｂ：０．００２〜０．０７wt.%、
Ｖ  ：０．００２〜０．０７wt.%、
Ｂ  ：０．０００３〜０．００３wt.%
Ｐ  ：０．０１  〜０．１０wt.%
Ｃｕ：０．０１  〜０．５wt.%
Ｎｉ：０．０１  〜０．５wt.%
Ｃｒ：０．０１  〜０．５wt.%、
Ｍｏ：０．０１  〜０．２０wt.%、および、
Ｃａ：０．０００３〜０．００３wt.%、
からなる群から選んだ少なくとも１つの元素を含有する、請求項１に記載の高強度電縫鋼管。
【請求項３】
請求項１または２に記載の化学成分組成を有する鋼スラブを、仕上圧延終了温度７００℃以上、巻取り温度２００℃以下の条件で熱間圧延し、得られた熱延鋼帯を酸洗した後、幅絞り率１〜１０％で電縫鋼管に造管することによって、１〜２０％のマルテンサイト組織と、８０％以上のフェライト組織とからなり、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下である電縫鋼管を製造することを特徴とする、液圧バルジ成形性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の化学成分組成を有する熱延鋼帯を酸洗し次いで電縫鋼管に造管した後、７２０〜７８０℃の温度で加熱し、次いで、３０℃／Ｓ以上の冷却速度で２００℃以下まで冷却することによって、１〜２０％のマルテンサイト組織と、８０％以上のフェライト組織とからなり、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下である電縫鋼管を製造することを特徴とする、液圧バルジ成形性に優れた高強度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】
この発明は、例えば、サスペンションアームなどの自動車足廻り部品、シャシー、ボディなどの自動車構造部品に使用される、液圧バルジ成形性に優れた電縫鋼管およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電縫鋼管に優れた加工成形性を付与する手段に関し、従来から種々の研究がなされており、例えば、特開昭６０−１７０５３号公報には、所定の化学成分組成を有する鋼を、特定の組織とすることによって、電縫溶接後の伸び、偏平性、拡管性、および、溶接ビード部の切削性を向上させることが開示されている。
【０００３】
また、特開昭６０−２１３５７号公報には、電縫溶接鋼管の材質を所定の化学成分組成とすることによって、偏平性、拡管性および溶接ビード部の切削性を向上させることが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電縫鋼管の成形方法として、液圧バルジ成形は有力な加工手段であるが、電縫鋼管に液圧バルジ成形によって大きな張出しを施す場合、または、曲げ加工後に張出しを施す場合に、上記特開昭６０−１７０５３号公報および特開昭６０−２１３５７号公報に記載されているような従来技術によって製造された電縫鋼管では、成形加工時に破断が生ずるおそれがあり、破断の発生を防止するためには、中間焼鈍が必要になる。
【０００５】
従って、この発明の目的は、上述した問題を解決し、サスペンションアームなどの自動車足廻り部品、シャシー、ボディなどの自動車構造部品の素材に要求される、液圧バルジ成形性に優れた電縫鋼管およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、請求項１に記載の液圧バルジ成形性に優れた高強度電縫鋼管は、Ｃ：０．０１〜０．１wt.%、Ｓｉ：０．００２〜１．０wt.%、Ｍｎ：０．２〜２．０wt.%、Ａｌ：０．０１〜０．１０wt.%、Ｎ：０．０００６〜０．００６wt.%、Ｓ：０．０１５wt.%以下、および、残り：Ｆｅおよび不可避不純物からなる化学成分組成を有し、１〜２０％のマルテンサイト組織と、８０％以上のフェライト組織とからなり、そして、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下であることに特徴を有するものである。
【０００７】
請求項２に記載の液圧バルジ成形性に優れた高強度電縫鋼管は、請求項１に記載の化学成分組成に加え、更に、Ｔｉ：０．００２〜０．０７wt.%、Ｎｂ：０．００２〜０．０７wt.%、Ｖ：０．００２〜０．０７wt.%、Ｂ：０．０００３〜０．００３wt.%、Ｐ：０．０１〜０．１０wt.%、Ｃｕ：０．０１〜０．５wt.%、Ｎｉ：０．０１〜０．５wt.%、Ｃｒ：０．０１〜０．５wt.%、Ｍｏ：０．０１〜０．２０wt.%、および、Ｃａ：０．０００３〜０．００３wt.%、からなる群から選んだ少なくとも１つの元素を含有していることに特徴を有するものである。
【０００８】
請求項３に記載の液圧バルジ成形性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法は、請求項１または２に記載の化学成分組成を有する鋼スラブを、仕上圧延終了温度７００℃以上、巻取り温度２００℃以下の条件で熱間圧延し、得られた熱延鋼帯を酸洗した後、幅絞り率１〜１０％で電縫鋼管に造管することによって、１〜２０％のマルテンサイト組織と、８０％以上のフェライト組織とからなり、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下である電縫鋼管を製造することに特徴を有するものである。
【０００９】
また、請求項４に記載の液圧バルジ成形性に優れた高強度電縫鋼管の製造方法は、請求項１または２に記載の化学成分組成を有する熱延鋼帯を酸洗し次いで電縫鋼管に造管した後、７２０〜７８０℃の温度で加熱し、次いで、３０℃／Ｓ以上の冷却速度で２００℃以下まで冷却することによって、１〜２０％のマルテンサイト組織と、８０％以上のフェライト組織とからなり、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下である電縫鋼管を製造することに特徴を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の電縫鋼管の化学成分組成を上述のように限定した理由について述べる。
【００１１】
Ｃ：Ｃは、所定量のマルテンサイトを生成させ、目標とする組織を確保するために必須の元素であって、その含有量は０．０１〜０．１wt.%の範囲内に限定すべきである。上記範囲の量のＣを含有させることによって、造管歪による延性の低下が少ない液圧バルジ成形性に優れた電縫鋼管が得られる。Ｃ量が０．０１wt.%未満または０．１wt.%超では、造管歪による延性の低下が大になり、液圧バルジ成形性が劣化する。
【００１２】
Ｓｉ：Ｓｉは、フェライトの生成を促進し、所望のフェライト量を確保するために有用な元素であり、その含有量は、０．００２〜１．０wt.%の範囲内に限定すべきである。Ｓｉ量が０．００２wt.%未満では、所望の効果が得られず、一方、１．０wt.%を超えると、電縫溶接部の液圧バルジ成形性が劣化する。
【００１３】
Ｍｎ：Ｍｎは、所望量のマルテンサイトを生成させ、目標とする組織を確保するために必須の元素であって、その含有量は、０．２〜２．０wt.%の範囲内に限定すべきであり、上記範囲のＭｎを含有させることによって微細なマルテンサイト組織が得られる。Ｍｎ量が０．２wt.%未満ではパーライト変態が生じ、一方、２．０wt.%を超えるとフェライト変態が抑制され、いずれも所望の組織が得られず、造管による液圧バルジ成形性の低下が大になる。
【００１４】
Ａｌ：Ａｌは、脱酸元素として添加されるが、その含有量は０．０１〜０．１０wt.%の範囲内に限定すべきである。Ａｌ含有量が０．０１wt.%未満では、所望の効果が得られず、一方、０．１０wt.%を超えると介在物の増大により、液圧バルジ成形性が劣化する。
【００１５】
Ｎ：Ｎ含有量は０．０００６〜０．００６wt.%の範囲内に限定すべきである。Ｎ含有量が０．００６wt.%を超えると液圧バルジ成形性が劣化する。Ｎ含有量の下限は、製鋼上の制約から０．０００６wt.%とする。
【００１６】
Ｓ：Ｓ含有量は０．０１５wt.%以下とすべきである。Ｓ含有量が０．０１５wt.%を超えると液圧バルジ成形性が劣化する。
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂ、Ｐ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏのうちの少なくとも１種：Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂ、Ｐ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＣｒおよびＭｏは、強度を向上させる作用を有しており、目標とする強度を得るために、必要に応じてその少なくとも１種を含有させる。
【００１７】
Ｔｉ、ＮｂおよびＶの含有量は０．００２〜０．０７wt.%の範囲内に、Ｂ含有量は０．０００３〜０．００３wt.%の範囲内に、Ｐ含有量は０．０１〜０．１０wt.%の範囲内に、Ｃｕ、ＮｉおよびＣｒの含有量は０．０１〜０．５wt.%の範囲内にそしてＭｏ含有量は０．０１〜０．２０wt.%の範囲内にそれぞれ限定すべきである。上記各元素の含有量がその上限を超えると液圧バルジ性が劣化する。一方、上記各元素の含有量がその下限未満では、所望の添加効果が得られない。
【００１８】
Ｃａ：Ｃａは、硫化物の形態を制御し、Ｓによる液圧バルジ性の低下を抑制する作用を有している。従って必要に応じ、０．０００３〜０．００３wt.%の範囲内の量を添加する。Ｃａ含有量が０．００３wt.%を超えると介在物の増大によって液圧バルジ成形性が劣化する。一方、０．０００３wt.%未満では、所望の効果が得られない。
【００１９】
この発明の高強度電縫鋼管は、次のようにして製造される。上記化学成分組成を有する鋼スラブを、仕上圧延終了温度７００℃以上、巻取り温度２００℃以下の条件で熱間圧延し、得られた熱延鋼帯を酸洗した後、幅絞り率１〜１０％で電縫鋼管に造管することによって、１〜２０％のマルテンサイト組織と、８０％以上のフェライト組織とからなり、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下である電縫鋼管を製造することができる。
【００２０】
電縫鋼管の素材である鋼スラブは、連続鋳造後、一旦Ａ3 変態点以下まで冷却した後、再加熱してもよく、または、鋼スラブを連続鋳造後、連続的に熱間圧延して熱延鋼帯としてもよい。
【００２１】
熱間圧延時の仕上圧延終了温度は７００℃以上とすることが必要である。仕上圧延終了温度が７００℃未満では、所望量のフェライトが得られず、液圧バルジ成形性が劣化する。熱間圧延時の巻取り温度は２００℃以下とすることが必要である。巻取り温度が２００℃を超えると、所望量のマルテンサイトが得られず、強度と液圧バルジ成形性バランスが劣化する。
【００２２】
電縫鋼管のバルジ成形性は、鋼成分、鋼帯のミクロ組織に加えて、成形による歪量の影響を受ける。そこで、電縫鋼管の成形時における下記(1) 式で求められる幅絞り率は、１〜１０％の範囲内とすることが必要である。
【００２３】
0003731103.tif 000002
成形時の幅絞り率が１０％を超えると、液圧バルジ成形性の低下が著しくなる。一方、幅絞り率が１％未満であると、周方向の液圧バルジ成形性が不均一になって、相対的に成形性が低い部位に歪が集中する結果、液圧バルジ成形性が低下する。
【００２４】
図１は、幅絞り率と液圧バルジ成形性との関係を示すグラフである。液圧バルジ成形性は、６０．５mmφ×２．６mmｔの電縫鋼管に対し、変形部長さを１２１mmとし、両端が閉塞された管内に液体を圧入し、管体に対しその内側から液圧を付与したときの、管体破断時における周長増加率によって評価した。なお、その際の管体の応力比（軸方向応力／円周方向応力）が０となる条件とした。更に、曲げ半径２００mmＲで９０°の曲げ加工を施した曲げ管に対しても、軸圧縮なしの条件によって評価した。
【００２５】
図１から明らかなように、幅絞り率を１〜１０％の範囲内とすることによって、曲げ管の場合には１５％以上の高い周長増加率が得られ、また、直管の場合（軸圧縮なし）には２５％以上の高い周長増加率が得られ、これによって、液圧バルジ成形性に優れていることがわかる。
【００２６】
また、造管歪みによる液圧バルジ成形性の劣化を回避するために、熱延鋼帯を電縫鋼管に造管した後、熱処理を施すことによって、１〜２０％のマルテンサイトと８０％以上のフェライトとからなる組織とすることができる。
【００２７】
この場合、再加熱温度を７２０〜７８０℃の範囲内とすることが必要である。再加熱温度が７２０℃未満または７８０℃を超えると、フェライト量を８０％以上とすることができない。また、２００℃以下までの冷却速度が３０℃／Ｓ以上でないと、１〜２０％のマルテンサイト組織とすることができない。
【００２８】
図２は、マルテンサイト分率と液圧バルジ成形性との関係を示すグラフである。図面から明らかなように、マルテンサイト分率を１〜２０％の範囲内とすることによって、○印の直管（軸圧縮なし）、●印の直管（軸圧縮あり）および△印の曲げ管（軸圧縮なし）の何れの場合も、強度−周長増加率バランスの優れた値が得られる。
【００２９】
上述した成分組成を有し、上記条件によって製造された、１〜２０％のマルテンサイト組織と８０％以上のフェライト組織とからなり、前記マルテンサイト組織の平均粒径が５μｍ以下である組織を有する熱延鋼帯を、１〜１０％の幅絞り率で造管した電縫鋼管は、造形歪による液圧バルジ成形性の低下量が少なく、且つ、造管後に優れた液圧バルジ成形性を有している。その理由は、次のように考えられる。
【００３０】
無加工の熱延鋼帯は、フェライト分率が高いものほど液圧バルジ成形性が高い。しかしながら、プレーンなフェライト組織の場合は、造管後の加工硬化に伴う液圧バルジ成形性の低下が著しい。その原因は、加工時に活動する転位がすべり面に沿って均一にすべり加工硬化を引き起こすためであると考えられる。これに対し、２０％以下のマルテンサイト組織が含まれていると、転位のすべりが不均一に生じ、ある程度加工が進行しても可動転位密度が高く、従って、液圧バルジ成形性の低下が抑制されるものと考えられる。
【００３１】
【実施例】
次に、この発明を実施例により説明する。
〔実施例１〕
表１に示す本発明の範囲内の化学成分組成を有する８種類の鋼Ａ〜Ｈを溶製して鋼スラブとなし、得られた鋼スラブを表２に示す本発明の範囲内の熱延条件で熱間圧延して熱延鋼帯となし、次いで、前記熱延鋼帯を本発明の範囲内の造管条件によって造管し、６０．５mmφ×２．６mmｔの寸法の本発明の電縫鋼管の供試体（以下、本発明供試体という）No. １〜８を調製した。
【００３２】
比較のために、同じく表１に示す、少なくとも１つの元素が本発明の範囲外の化学成分組成を有する比較用鋼ＩおよびＪを溶製して鋼スラブとなし、得られた鋼スラブを、表２に示す本発明の範囲内の熱延条件によって熱間圧延となし、次いで、前記熱延鋼帯を本発明の範囲内の造管条件によって造管し、上記と同じ寸法の電縫鋼管の供試体（以下、比較用供試体という）No. ９、１０を調製した。
【００３３】
【表１】
0003731103.tif 000003
【００３４】
【表２】
0003731103.tif 000004
【００３５】
このようにして得られた本発明供試体および比較用供試体の各々に対し、変形部長さを１２１mmとし、管の内側から液圧を付与して、破断時における周長増加率によりバルジ成形性を評価し、表２に併せて示した。また、曲げ半径２００mmＲで９０°に曲げ加工を施した曲げ管に対しても、軸圧縮なしの条件によってバルジ成形性を評価し、同じく表２に併せて示した。
【００３６】
表１および表２から明らかなように、本発明の範囲内の化学成分組成を有する本発明供試体No. １〜８は、本発明の範囲外の化学成分組成を有する比較用供試体No. ９、１０に比べて、直管の場合も曲げ管の場合も周長増加率が高く、優れた液圧バルジ成形性を有していた。
【００３７】
〔実施例２〕
次に、本発明の範囲内の化学成分組成を有する６種類の鋼スラブＡ〜Ｆを溶製し、得られた鋼スラブに対し、表３に示すように、本発明の範囲内または範囲外の熱延条件および造管条件によって熱延および造管し、６０．５mmφ×２．６mmｔの寸法の電縫鋼管の供試体No. １１〜２８を調製した。
【００３８】
【表３】
0003731103.tif 000005
【００３９】
表３から明らかなように、巻取り温度が本発明の範囲を超えて高く、マルテンサイト分率が０で且つフェライト分率が本発明の範囲を外れて低い比較用供試体No. １３、仕上圧延温度およびフェライト分率が本発明の範囲を外れて低い比較用供試体No. １４、幅絞り率が本発明の範囲を超えて多い比較用供試体No. １６、幅絞り率が本発明の範囲を外れて少ない比較用供試体No. １７、マルテンサイト分率が本発明の範囲を超えて多く且つフェライト分率が本発明の範囲を外れて少ない比較用供試体No. ２４およびマルテンサイト粒径が本発明の範囲を超えて大きい比較用供試体No. ２５は、何れも周長増加率が低く、液圧バルジ成形性が劣っていた。
【００４０】
これに対し、仕上圧延温度、巻取り温度、幅絞り率、マルテンサイト分率、マルテンサイト粒径およびフェライト分率が、何れも本発明の範囲内である本発明供試体No. １１、１２、１５、１８〜２３、および、No. ２６〜２８は、直管の場合も曲げ管の場合も周長増加率が高く、優れた液圧バルジ成形性を有していた。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、サスペンションアームなどの自動車足廻り部品、シャシー、ボディなどの自動車構造部品の素材に要求される、液圧バルジ成形性に優れた電縫鋼管が得られる、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】幅絞り率と周長増加率即ち液圧バルジ成形性との関係を示すグラフである。
【図２】マルテンサイト分率と周長増加率即ち液圧バルジ成形性との関係を示すグラフである。
【図１】
0003731103.tif 000006
【図２】
0003731103.tif 000007