(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２５％以下、
Ｓｉ：０．５〜２．５％以下、
Ｍｎ：０．５〜３．０％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｐ：０．１５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．１０％以下、
Ｎ：０．００５０％以下、
必要に応じて、Ｃａを０．０００２〜０．００２０％含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり常温で準安定なオ−ステナイトが５〜１０％と残部マルテンサイトおよびベイナイトおよびフェライトからなる複合組織を有することを特徴とする加工性に優れた電縫鋼管。
【請求項２】
重量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２５％以下、
Ｓｉ：０．５〜２．５％以下、
Ｍｎ：０．５〜３．０％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｐ：０．１５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．１０％以下、
Ｎ：０．００５０％以下、
必要に応じて、Ｃａを０．０００２〜０．００２０％含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり常温で準安定なオ−ステナイトが５〜１０％と残部マルテンサイトおよびベイナイトおよびフェライトからなる複合組織を有する鋼を熱延するに際して、仕上げ〜捲取りの温度範囲において平均５℃／ｓ以上の冷却を施し７５０℃以下で捲取り、その後、酸洗、冷延を施し、連続焼鈍するに際して、ＡＣ1 変態点温度以上ＡＣ3 変態点温度以下の温度範囲において１０秒以上保持し、６００℃から４８０℃の範囲を２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し、その後５００℃〜Ｍｓ点温度の温度範囲にて６０秒以上保持した鋼板を高周波により電縫溶接し造管するに際し、溶接雰囲気を酸素濃度１００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気にして溶接する加工性に優れた電縫鋼管の製造方法。
【請求項３】
重量％で、
Ｃ：０．０５〜０．２５％以下、
Ｓｉ：０．５〜２．５％以下、
Ｍｎ：０．５〜３．０％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｐ：０．１５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．１０％以下、
Ｎ：０．００５０％以下、
必要に応じて、Ｃａを０．０００２〜０．００２０％含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり常温で準安定なオ−ステナイトが５〜１０％と残部マルテンサイトおよびベイナイトおよびフェライトからなる複合組織を有する鋼を熱延するに際して、仕上温度をＡｒ3 変態点温度〜Ａｒ3 変態点温度＋１００℃とし、仕上げ〜捲取りの温度範囲において平均５℃／ｓ以上の冷却を施し６００℃以下で捲取った鋼板を高周波により電縫溶接し造管するに際し、溶接雰囲気を酸素濃度１００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気にし溶接する加工性に優れた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、特定の成分からなる鋼と、特定の熱延条件および高周波電縫溶接条件により得られる加工性の優れた電縫鋼管とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
欧米において、自動車の軽量化と部品点数削減によるコストダウンを目的としてハイドロフォ−ム技術の実用化が行われている。日本においても次世代自動車生産技術の中核の一つとして積極的な取り組みが行われている。このような背景のもと電縫鋼管を素材とし、ハイドロフォ−ムにより成形した足廻り部品およびボディ−部品の適用が増加しつつある。ハイドロフォ−ム用の電縫鋼管は複雑な加工に耐え得る良好な延性を有することが重要である。
【０００３】
これまで同程度の強度でありながら延性を向上させる、すなわち強度−延性バランスの向上を目的とした研究開発が数多く行われてきた。過去において、飛躍的に強度−延性バランスを向上させたのは、フェライトとマルテンサイトの混合組織からなる、いわゆる二相鋼である。例えば、特開昭５１−１２３１７号公報に熱延後急冷することにより得られる二相鋼の技術、特公昭５７−４５４５４号公報には連続焼鈍により得られる技術がある。現在、二相鋼はその優れた特性を生かし、自動車用等の材料の軽量化用途として注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ハイドロフォ−ム用の電縫鋼管は複雑な加工に耐え得る良好な延性を有することが重要である。本発明は加工性に優れた電縫鋼管とその製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．２５％以下、Ｓｉ：０．５〜２．５％以下、Ｍｎ：０．５〜３．０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１０％以下、Ｎ：０．００５０％以下、必要に応じて、Ｃａを０．０００２〜０．００２０％含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり常温で準安定なオ−ステナイトが５〜１０％と残部マルテンサイトおよびベイナイトおよびフェライトからなる複合組織を有することを特徴とする加工性の優れた鋼からなる電縫鋼管であり、これらの電縫鋼管を製造する方法としては特定の熱延および冷延後連続焼鈍方法をとることにより解決しようとするものである。また、上記の鋼を高周波により電縫溶接し造管するに際し、溶接雰囲気を酸素濃度１００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気にして溶接する加工性に優れた電縫鋼管の製造方法でもある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の加工性に優れた電縫鋼管とその製造方法について詳細に説明する。はじめに化学成分の限定理由について説明する。
Ｃは、残留オ−ステナイト相生成のため重要な元素で、０．０５％未満では十分な量の残留オ−ステナイトを得ることができずそのため良好な加工性を発揮することができない。しかし、Ｃが０．２５％を超えると電縫溶接部の最高硬さが母材と比較して高くなりすぎハイドロフォ−ムのような厳しい加工には好ましくない。したがって、Ｃの上限を０．２５％とした。
【０００７】
Ｓｉはオ−ステナイト中へのＣの濃化を促進し、残留オ−ステナイトの生成を容易にする作用があり、０．５％以上のＳｉ添加が必要である。しかし、過剰なＳｉ添加は鋼の脆化をまねき、強度・延性バランスを劣化させることになる。さらに電縫溶接部にＳｉ系の反応生成物が発生し溶接部の特性を劣化させる。したがって  Ｓｉ添加の上限を２．５％とする。
【０００８】
Ｍｎはフェライト・パ−ライト変態のノ−ズを長時間側へ移行するため、ベイナイト変態による残留オ−ステナイトの生成には不可欠な元素である。しかもＣと同様にオ−ステナイト安定化元素であって、優れた強度・延性バランスを得るために必要である。０．５％未満であると十分なオ−ステナイトを確保できない。一方、過剰に添加すると鋼板の延性が劣化する。よって、Ｍｎ添加の上限を３．０％とする。
【０００９】
ＳはＭｎＳを形成し、靱性およびプレス加工性を低下する元素である。特に高強度とした場合、靱性およびプレス加工性の劣化の影響が強く現れやすい。そのため可能なかぎり低くする必要がある。そのためＳは０．００５％以下にする。Ｐは鋼の強化のために有効であるが、０．１５％を越えて過多に添加すれば電縫溶接性を阻害する。
さらに、必要に応じてＣａを０．０００２〜０．００２０％含有させるとその効果がより明瞭に発揮される。
【００１０】
次に、冷延材および熱延材の鋼板の熱延条件ならびに冷延後の連続焼鈍条件の限定理由について説明する。
最初に冷延材の鋼板の熱延条件および冷延後の連続焼鈍条件の限定理由について説明する。
冷延材の熱延条件においては、オ−ステナイトの残留に不利となるパ−ライトの生成を避け、組織の微細化を助けるという点から冷却速度は５℃／ｓ以上とする。捲取温度は７５０℃を越えると捲取り後ベイナイトの生成が過度に進行し、またパ−ライトが生成してしまうことから捲取温度の上限を７５０℃とした。これは本発明の鋼板において、連続焼鈍後安定した強度延性特性を得るためになくてはならない条件である。
【００１１】
連続焼鈍においては、まずＡＣ1 変態点温度以上ＡＣ3 変態点温度以下の温度範囲において１０秒以上保持する必要がある。これは、この焼鈍過程においてフェライト／オ−ステナイト二相の状態にする必要があるためである。ＡＣ3 変態点温度以上であると焼鈍中全オ−ステナイト状態になりそのオ−ステナイトが粗大化するために最終的にオ−ステナイトを残留させることが困難となり所望の特性が得られない。またＡＣ1 変態点温度以下の焼鈍ではオ−ステナイトが得られない。
【００１２】
その後、６００℃〜４８０℃の温度範囲を２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する必要がある。これはこの温度域の急冷によりパ−ライトの変態を防止するとともにその後のオ−ステンパ−を行うための前段階の処理として重要な要件である。この冷却速度未満であるとオ−ステナイトが炭化物の析出を伴う変態をおこしてしまい所望の強度延性特性が得られない。上限の冷却速度は特に規定しないが、温度制御性を考慮すると２００℃／ｓ程度までと考えられる。
【００１３】
その後、５００℃〜ＭＳ点温度の温度範囲において６０秒以上保持する必要がある。これは最適なオ−ステンパ−処理を行うことによりオ−ステナイトを残留させるために必要な条件である。ＭＳ点温度未満まで冷却されてしまうとマルテンサイトの生成によりオ−ステナイトが消費されてしまいオ−ステナイトが確保されないばかりか硬質化してしまい所望の特性が得られなくなる。また、５００℃を超えると余分な炭化物生成によりＣが消費されてしまいこれも所望とする特性が得られない。さらに該温度範囲で６０秒以上保持する必要がある。これはベイナイト変態の利用によるオ−ステンパ−処理そのものを行うために必要な条件であり、この時間未満であると延性にとって最適なオ−ステナイトを得ることができない。
【００１４】
次に、熱延材の鋼板の熱延条件の限定理由について説明する。
熱延材の熱延条件において、仕上温度を低下させ組織の微細化による高強度化および高靱性化は効果的である。ただし、Ａｒ3 変態点温度より低い温度では加工フェライトが増加し、延性を害する。このため、仕上温度の下限をＡｒ3 変態点温度とする。一方、Ａｒ3 変態点温度＋１００℃以上になるとオ−ステナイト粒が大きくなり過ぎ残留オ−ステナイトを確保するのに不利になる。よって、仕上温度の上限をＡｒ3 変態点温度＋１００℃とした。引続き、冷却速度５℃／ｓ以上で６００℃以下で捲取る。冷却速度は成分との関係で決める必要があるが、冷却中でのフェライトの析出は未変態オ−ステナイト中へのＣの濃縮を助長し、オ−ステナイトの安定化に効果的であり、パ−ライトが析出しない範囲で極力遅くする必要がある。そのため冷却速度を５℃／ｓ以上とした。また、捲取温度は６００℃以上になると捲取った後、ベイナイト変態開始が速く、更にはパ−ライトが生じやすく残留オ−ステナイトの確保が困難になる。そのため捲取温度を６００℃以下とした。
【００１５】
次に電縫鋼管の造管工程について説明する。
上記に説明した鋼帯を高周波にて電縫溶接し素管を形成する。しかし、上記に説明した鋼板をＳｉおよびＭｎの添加量が高く、電縫溶接面の加熱溶融時に生成されたＦｅＯ系の酸化物が鋼中のＳｉ、Ｍｎなどにより還元されＳｉＯ2 、ＭｎＯなどの反応生成物が生成される。これらの反応生成物が電縫溶接部に微少な粒状酸化物として残存する。このような溶接欠陥を防ぐためには高周波電縫溶接での溶接雰囲気を不活性ガスによりシ−ルし、酸素濃度１００ｐｐｍ以下にすることが必須となる。このように上記に説明した鋼を電縫鋼管として造管する場合はシ−ル溶接することで電縫溶接部の優れた電縫鋼管の製造が可能となる。本発明のように特定の成分系と熱延、連続焼鈍条件およびシ−ル溶接のような特殊な電縫鋼管の製造法により高度で複雑な成形にも十分耐える加工性に優れた電縫鋼管が得られる。
【００１６】
【実施例】
表１に本発明鋼および比較鋼での化学成分を示す。表２に冷延材の連続焼鈍条件を示す。表３に熱延材の熱延条件を示す。表４に本発明により製造された冷延材の電縫鋼管および比較で製造された電縫鋼管の管状での機械的特性を示す。表２から明らかのように、本発明により製造された電縫鋼管においては、残留オ−ステナイト量が多く、また高強度でありながらＥＬ、均一伸びが非常に高い。また、電縫溶接部での溶接欠陥もない。一方、従来法で製造された電縫鋼管の場合、残留オ−ステナイト量がまったく無い、あるいわ非常に少なく、ＥＬ、均一伸びが低い。
表５に本発明により製造された熱延材の電縫鋼管および比較で製造された電縫鋼管の管状での機械的特性を示す。本発明により製造された電縫鋼管においては、高強度でありながらＥＬ、均一伸びが優れ、電縫溶接部での溶接欠陥もない。
【００１７】
【表１】
0003836973.tif 000002
【００１８】
【表２】
0003836973.tif 000003
【００１９】
【表３】
0003836973.tif 000004
【００２０】
【表４】
0003836973.tif 000005
【００２１】
【表５】
0003836973.tif 000006
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明法により製造された冷延材および熱延材の電縫鋼管は、準安定なオ−ステナイトが５〜１０％と残部マルテンサイトおよびベイナイトおよびフェライトからなる複合組織を有することを特徴とし加工性に優れている。今後、ハイドロフォ−ムのような複雑な加工に耐え得る高い延性を有する電縫鋼管の要求がますます増える。従って、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。