CN104508170A - 淬火钢管构件、使用了淬火钢管构件的汽车用轴梁及淬火钢管构件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的淬火钢管构件由GI镀锌钢管形成，所述GI镀锌钢管的长度方向的中央部的垂直于所述长度方向的截面具有含有所述GI镀锌钢管的内周面之间相接触的接触部的大致V字形状，所述接触部利用Fe-Zn合金相而发生一体化，距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度是距离所述母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度的95％以上。

Description

淬火钢管构件、使用了淬火钢管构件的汽车用轴梁及淬火钢管构件的制造方法
技术领域
本发明涉及淬火钢管构件、使用了淬火钢管构件的汽车用轴梁及淬火钢管构件的制造方法。本申请基于2012年9月20日在日本提出申请的特愿2012-207249号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
汽车用轴梁是将左右车轴连接的构件，在行驶中反复施加载荷，因此需要高的疲劳特性。
因此，如专利文献1所示，提出了通过对钢管进行压制成型后实施淬火而进行高强度化、从而确保疲劳特性的汽车用轴梁的制造方法的方案。
但是，在该方法中由于在炉中进行淬火，因此具有加热时间长、构件的最表层面会发生脱碳而软化、无法获得充分的疲劳特性的问题。
另外，为了抑制该表层软化，提出了如专利文献2所示那样通过在对钢管表面实施镀锌之后进行加热、从而在钢材表面上形成碳浓化层、使淬火后的表层固化的技术的方案。
但是，该方法也是在炉中进行加热，因此必须长时间加热，在此期间锌发生挥发。因而，具有必须格外地关注还包括挥发的部分在内的锌、花费很大成本的问题。
另外，专利文献3公开了通过在规定的压制条件下将钢管压制成型为截面V字状而获得的疲劳特性优良的轴梁。
但是，该专利文献3中，其目的在于提供即便不进行淬火等热处理、也可发挥优良的疲劳特性的轴梁，对于由于上述热处理导致的最表面脱碳并无任何言及。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-171337号公报
专利文献2：日本特开2006-45592号公报
专利文献3：日本特开2009-274077号公报
发明内容
发明要解决的课题
在此，本发明的目的在于，解决上述以往的问题，提供疲劳特性优良且低成本的淬火钢管构件、汽车用轴梁及淬火钢管构件的制造方法。
用于解决课题的方法
本发明的概要如下所述。
(1)本发明的第一方式为淬火钢管构件，其由GI镀锌钢管形成，上述GI镀锌钢管的长度方向的中央部的垂直于上述长度方向的截面具有含有上述GI镀锌钢管的内周面之间相接触的接触部的大致V字形状，上述接触部利用Fe-Zn合金相而发生一体化，距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度是距离上述母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度的95％以上。
(2)上述(1)所述的淬火钢管构件，其中，上述GI镀锌钢管的距离上述母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度可以为500Hv以上。
(3)上述(1)或(2)所述的淬火钢管构件，其中，上述接触部可以遍及上述GI镀锌钢管的全长的50％以上的长度而形成。
(4)本发明的第二方式是汽车用轴梁，其使用了上述(1)～(3)中任一项所述的淬火钢管构件。
(5)本发明的第三方式是淬火钢管构件的制造方法，其具备以下工序：压制成型工序，该工序为按照GI镀锌钢管的长度方向的中央部的垂直于上述长度方向的截面具有含有上述GI镀锌钢管的内周面之间相接触的接触部的大致V字形状的方式来对上述GI镀锌钢管进行压制成型；加热保持工序，该工序为在镀锌量A(g/m2)、850℃以上的最高加热温度T(℃)和最高加热温度保持时间t(小时)满足下述(I)式的条件下、对经压制成型的上述GI镀锌钢管进行加热保持；冷却工序，该工序为通过利用水冷对经加热保持的GI镀锌钢管进行冷却、从而利用Fe-Zn合金相使上述接触部一体化。
(T+273.15)×(logt+20)/A≤340(I)式
(6)上述(5)所述的淬火钢管构件的制造方法，其中，在上述冷却工程中，以30℃/s以上的冷却速度将经加热保持的上述GI镀锌钢管水冷至200℃以下。
(7)上述(5)或(6)所述的淬火钢管构件的制造方法，其中，上述镀锌量A可以为60g/m2以上。
(8)上述(5)～(7)任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其中，在上述压制成型工序中，可以按照上述接触部遍及上述GI镀锌钢管的全长的50％以上的长度而形成的方式对上述GI镀锌钢管进行压制成型。
(9)上述(5)～(8)任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其中，在上述加热保持工序中，可以对上述GI镀锌钢管进行通电加热。
(10)上述(5)～(9)任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其中，在上述加热保持工序中，可以按照将经压制成型的上述GI镀锌钢管在钢材的Ac3点以上的温度区域下保持3秒以上且30秒以下的方式来进行通电加热。
(11)上述(5)～(10)任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其中，上述GI镀锌钢管可以具有Ac3点为850℃以下的成分体系。
发明效果
根据上述淬火钢管构件，由于由GI镀锌钢管形成，因此通过利用镀锌抑制表层的脱碳，可以确保高的表层硬度，提高疲劳特性。
另外，GI镀锌钢管的内周面之间发生接触的接触部利用Fe-Zn合金相而发生一体化，因此可以抑制由接触部的摩擦所导致的疲劳寿命的降低，提高疲劳特性。因此，可以实现薄壁轻量化，可以实现大幅度的低成本化。
另外，根据上述淬火钢管构件的制造方法，通过在满足式(I)的条件下对GI镀锌钢管进行加热保持，可以以最低限度的镀锌量来抑制表层的脱碳、对应加热保持设备而调整镀锌量、抑制表层的脱碳。因此，可以实现大幅度的低成本化。
附图说明
图1A是本实施方式的汽车用轴梁的俯视图。
图1B是上述汽车用轴梁的立体图。
图1C是图1A的IC-IC截面图。
图1D是图1A的ID-ID截面图
图2是用于制造本实施方式的淬火钢管构件的工序说明图。
图3是Fe-Zn合金的状态图。
具体实施方式
以下，对本发明一个实施方式的汽车用轴梁(以下称作轴梁)详细地进行说明。以下的说明中作为淬火钢管构件的具体例子举出了轴梁，但本发明的淬火钢管构件并非限定于此，还包括产业机械用的构造构件或建筑用的构造构件等需要高疲劳特性的各种淬火钢管构件。
图1A、图1B是表示本实施方式的轴梁1的俯视图和立体图。图1C是图1A的IC-IC截面图，图1D是图1A的ID-ID截面图。
如图1A、图1B所示，本实施方式的轴梁1通过将GI镀锌钢管10按照使得垂直于其长度方向的截面(以下称作垂直截面)呈大致V字状的方式来进行压制成型而形成。
另外，如图1C所示，本实施方式的轴梁1在其长度方向的中心部具有内周面之间相接触的接触部11。
该接触部11通过在GI镀锌钢管10的内周面的镀锌之间相接触的状态下进行淬火处理，从而利用Fe-Zn合金相而发生一体化。
根据这种构成，除了提高轴梁1的刚性的效果之外，还可以抑制因GI镀锌钢管10的内周面之间的摩擦所导致的疲劳寿命的降低、可以提高疲劳特性。
另外，如图1D所示，在远离中心部的长度方向的部位上，内周面之间也可不接触。即，接触部11仅在GI镀锌钢管10的长度方向的中心部处进行接触即可。
但是，为了更适当地发挥提高疲劳特性的效果，优选接触部11遍及GI镀锌钢管10的全长的50％以上的长度而形成、更优选遍及70％以上的长度而形成。
另外，本实施方式的轴梁1通过在对GI镀锌钢管10进行压制成型后实施淬火处理而获得，因此可以在通过镀锌的效果抑制从表层上的脱碳的同时实施淬火处理，由此可以提高轴梁1整体的硬度。即，通过在轴梁1的表层部分抑制脱碳，可以确保与板厚(壁厚)中心部分同等的硬度，由此可以提高疲劳特性。
更具体地说，在本实施方式的轴梁1中，将距离母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度设为X、将距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度设为Y，(Y/X)×100的值达到95以上。另外，显微维氏硬度在载荷50g下进行测定。
当(Y/X)×100的值小于95时，由于自表层开始的疲劳龟裂，因此有降低疲劳寿命的可能性。(Y/X)×100的值优选为96以上、更优选为97以上。
另外，为了确保高的疲劳特性，优选距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度Y以显微维氏硬度计为500Hv以上、更优选为540Hv以上。
如此，根据本实施方式的轴梁1，其由GI镀锌钢管10形成，因此可以在通过镀锌的效果抑制表层的脱碳的同时获得表层硬度提高、疲劳特性提高的效果，由于GI镀锌钢管10的内周面之间发生接触的接触部11利用Fe-Zn合金相而发生一体化，因此可以抑制因内周面之间的摩擦所导致的疲劳寿命的降低，可以倍增地提高疲劳特性。因此，可以实现薄壁轻量化，可实现大幅度的低成本化。
另外，在本发明中，GI镀锌钢管10的钢材的化学成分虽无特别限定，但对优选的成分组成进行说明。以下与化学成分的含量有关的％是指质量％。
GI镀锌钢管10的钢材的化学成分可以以下述范围含有C、Si、Mn、Ti、B。
C：0.15～0.30％
C是决定轴梁1的强度的元素。为了确保用于具有充分疲劳特性的强度，优选使C含量为0.15％以上、更优选为0.20％以上。为了使硬度为Hv500以上，优选达到0.24％以上。另外，为了抑制淬裂的发生，优选使C含量为0.30％以下、更优选为0.25％以下。
Si：0.05～0.35％
Si是脱氧元素，而且有助于固溶强化。为了获得这些效果，优选含有0.05％以上。另外，通过使Si为0.35％以下，可以确保韧性。Si含量的下限更优选为0.20％，Si含量的上限更优选为0.30％。
Mn：0.5～2.0％
Mn是提高淬硬性的元素，通过使Mn含量为0.5％以上，可以充分地确保淬硬性的提高效果，因此优选。另外，通过使Mn含量为2.0％以下，可以抑制延迟断裂特性的劣化、可以抑制MnS的析出、可以避免电焊焊接部附近的疲劳强度的降低，因此优选。
Mn含量的下限更优选为1.0％、Mn含量的上限更优选小于1.7％。
Ti：0.005～0.05％
Ti通过将钢中N以TiN的形式进行固定、抑制BN的析出，从而对稳定且有效地提高由B添加所带来的淬硬性发挥作用。因此，按照与TiN的化学计量相匹配的方式，优选以N含量的3.42倍以上进行添加，从N含量的范围也自动地决定了Ti含量的优选范围。
但是，由于还有作为碳化物析出的部分，因此为了更为可靠地进行N的固定，优选为比理论值高的0.005～0.05％的范围。更优选为0.01～0.02％。
B：0.0005～0.005％
B是通过微量的添加来大幅度地提高钢材的淬硬性的元素。通过使B的含量为0.0005％以上，可适合地获得提高淬硬性的效果，因此优选，更优选为0.001％以上。
另外，当使B为0.005％以下时，可以抑制粗大的含B析出物的生成，另外可以抑制脆化，因此优选，更优选为0.002％以下。
另外，GI镀锌钢管10的钢材的化学成分可将Al、P、S、N、O限制在下述范围。
Al：0.08％以下
Al是作为钢液的脱氧材料有用的元素，优选添加0.01％以上。另外，Al还是固定N的元素，因此Al量对晶体粒径或机械性质带来大的影响。通过使Al含量为0.08％以下，可以抑制因非金属夹杂物所导致的制品表面缺陷的发生，因此优选。Al含量更优选为0.05％以下。
P：0.05％以下
P是对耐焊接开裂性和韧性带来不良影响的元素，因此优选为0.05％以下、更优选为0.03％以下。
S：低于0.0030％
S使韧性劣化、同时通过MnS的析出会降低电焊焊接部附近的疲劳强度，因此优选S含量小于0.0030％、更优选为0.0026％以下。
另外，为了抑制MnS的析出，优选并非仅抑制S含量、还通过S与Mn含量的关系进行抑制，具体地说优选使Mn含量与S含量之积的值为0.0025以下。通过使Mn含量与S含量之积的值为0.0025以下，可以充分地确保电焊焊接部附近的疲劳强度。
N：0.006％以下
N是具有使氮化物或碳氮化物析出、从而提高强度的效果的元素。但是，在B添加钢中有因BN的析出导致的淬硬性的降低、如上所述由为了防止BN的析出而添加的Ti所带来的TiN的析出所导致的热加工性或疲劳强度的降低、以及韧性降低的问题。另一方面，TiN还具有抑制高温时的γ粒径的粗大化、提高韧性的效果。因此，为了使热加工性、疲劳强度和韧性的平衡达到最佳，优选N含量为0.006％以下。另外，N含量更优选为0.001～0.005％、进一步优选为0.002～0.004％。
O：0.004％以下
O是变为CaO、损害Ca的添加效果的元素，因此O含量优选限制为0.004％以下。
另外，GI镀锌钢管10的钢材的化学成分可以根据需要以下述范围含有Mo、Cr、Nb、V、Ni中的一种以上作为选择元素。
Mo：0.05～0.5％
Mo是具有提高淬硬性的效果的元素。当Mo含量小于0.05％时，无法充分地期待这些效果，另一方面，Mo含量超过0.5％时，合金成本提高，因此Mo含量优选为0.05～0.5％的范围。
Cr：0.05～1.0％
Cr并非是必须的添加元素，是以提高淬硬性为目的而添加的元素。为了充分地获得淬硬性的提高效果，优选使Cr含量为0.05％以上、更优选为0.10％以上。另外，从抑制电焊焊接时的缺陷发生的方面出发、优选使Cr含量为1.0％以下、更优选为0.8％以下。
Nb：0.01～0.1％
Nb除了具有由Nb碳氮化物所产生的析出强化的效果之外，还具有对钢材的晶体粒径进行微细化、提高韧性的效果。当Nb含量为0.01％以上时，可充分地获得强度-韧性的提高效果。另一方面，即便当Nb含量超过0.1％而含有时，也无法期待更多的提高效果、只不过是导致成本的提高，因此Nb含量优选为0.01～0.1％的范围。
V：0.01～0.1％
V是具有由V碳氮化物产生的析出强化的效果的元素。通过使V含量为0.01％以上，可以适合地发挥这些效果，因此优选。另一方面，即便V含量超过0.1％而含有时，也无法期待更多的提高效果、只不过是导致合金成本的提高，因此V含量优选为0.1％以下。
Ni：0.1～1.0％
Ni是具有提高淬硬性及韧性的效果的元素。通过使Ni含量为0.1％以上，可以适合地发挥其效果，因此优选。另一方面，当Ni含量超过1.0％时，合金成本提高，因此Ni含量优选为1.0％以下。
即，GI镀锌钢管10的钢材的化学成分只要是下述化学成分即可：以上述范围含有C、Si、Mn、Ti、B，将Al、P、S、N、O限制在上述范围内，根据需要以上述范围含有Mo、Cr、Nb、V、Ni中的一种以上作为选择元素，剩余部分含有Fe和不可避免的杂质。
另外，本发明中，为了通过淬火将轴梁1的组织制成马氏体，需要充分地确保原料的淬硬性。作为淬硬性的指标，例如使用根据“铁和钢、74(1988)P.1073”一直以来已知的临界冷却温度Vc90(℃/s)即可。其为下述(式A)所示的指标，是指马氏体的体积率达到90％以上时的冷却速度。因此，Vc90越低，则淬硬性越高，即便冷却速度变慢，也可获得马氏体组织。
logVc90＝2.94-0.75β(式A)
其中，β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+2.0Mo+0.45Ni。
另外，当不含B(硼)时，(式A)变成(式A’)。
logVc90＝2.94-0.75(β’-1)(式A’)
其中，β’＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+Mo+0.45Ni。
接着，对上述轴梁1的制造方法详细地进行说明。
如图2的流程图所示，本实施方式的轴梁1的制造方法至少具有压制成型工序、加热保持工序和冷却工序。以下对各工序进行详细叙述。
(压制成型工序)
首先，在压制成型工序中，通过沿着GI镀锌钢管10的长度方向从外侧向内侧赋予位移，将GI镀锌钢管10压制成型成大致V字形状，制成轴梁1的形状。即，按照其长度方向的中央部的垂直于长度方向的截面具有含有GI镀锌钢管10的内周面之间相接触的接触部11的大致V字形状的方式对GI镀锌钢管10进行压制成型。
具体形状如图1A～图1D所示，如图1C所示在长度方向的中央部处形成有钢管内面之间相接触的接触部11。另外，两端部为钢管被挤压成扁平的形状。
(加热保持工序)
在加热保持工序中，在满足下述(1)式的条件下对如此压制成型的GI镀锌钢管10进行加热保持。
(T+273.15)×(logt+20)/A≤340    (1)式
(1)式中，A是GI镀锌钢管10的镀锌量(g/m2)、T是850℃以上的最高加热温度(℃)、t是最高加热温度保持时间(小时)。另外，本说明书中将与加热条件有关的(T+273.15)×(logt+20)称作热处理参数B。
通过按照满足该(1)式的方式来设计镀锌量A和热处理参数B，将距离母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度设为X、将距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度作设为Y，可以使(Y/X)×100的值达到95以上。
另外，由于使最高加热温度为850℃以上，因此可以使淬火组织变成马氏体。另一方面，当最高加热温度为低于850℃的低温时，会变成2相域、产生未淬火的部分、疲劳特性急剧降低。
即，通过在满足上述(1)式的条件下对GI镀锌钢管10进行加热保持，通过由抑制表层脱碳所产生的疲劳特性提高的效果和由接触部11的合金化所产生的疲劳特性提高的效果，可以使疲劳特性倍增地提高。
从能够更为可靠地抑制加热保持工序中的表层脱碳的方面出发，优选GI镀锌钢管10的镀锌量A为60g/m2以上。
作为加热保持工序中的加热方法，例如可以是通电加热、感应加热、炉加热。但当考虑到生产率时，更优选通电加热。
最高加热温度的上限并无特别限定，当为过剩的高温时，有锌从钢管的表面挥发的可能性。因此，为了更为可靠地抑制表层脱碳，可以使1100℃作为上限。
保持时间优选在Ac3点以上的温度区域内为3秒以上。当使保持时间为3秒以上时，通过更为可靠地抑制温度不均，从而可以降低淬火后的硬度不均。另外，由于可以使铁可靠地向镀锌层扩散，因此可以稳定地利用Fe-Zn合金相将接触部11一体化。
另外，保持时间优选为30秒以下。其原因在于，通过使保持时间为30秒以下，可以抑制铁过剩地向镀锌层扩散。
另外，当通过通电加热对GI镀锌钢管10进行加热时，有电流发生偏流、导致温度不均的可能性，当使保持时间为3～30秒时，确认了能够加热至均匀地淬火的温度范围。
如上所述，本实施方式的轴梁1的制造方法中，由于在850℃以上的最高加热温度下进行加热保持，因此能够保持尽量地降低钢材的Ac3点的温度区域变宽、变得易于生产，因此优选使用Ac3点为850℃以下的成分体系的钢管。
这里，Ac3点可利用下述(2)式算出。
Ac3＝910－203(C1/2)－15.2×Ni+44.7×Si+104×V+31.5×Mo+13.1×W    (2)式
其中，淬硬性(Vc90)为70℃/秒以下的钢材的成分体系可以用下述(3)式及(4)式表示。Vc90是指90％以上变为马氏体时的冷却速度。
10α≤70    (3)式
α＝2.94－0.75×(2.7×C+0.4×Si+Mn+0.45×Ni+0.8×Cr+2×Mo)(4)式
当在上述条件下保持GI镀锌钢管10时，钢管表面的镀锌相进入图3的状态图中带有阴影线的区域，由此进行骤冷则变成Fe-Zn合金相，将V字截面形状部位的接触部11一体化。该结果是，可以抑制因GI镀锌钢管10内周面之间的摩擦所导致的疲劳寿命的降低，提高疲劳强度。如上所述，当铁向镀覆相的扩散不足时，则会移至比阴影线区域更左侧的区域，即便进行骤冷，也会变成铁-锌合金相与铁的混合相，从而不优选。
(冷却工序)
冷却工序中，通过对经加热保持的GI镀锌钢管10进行水冷，利用Fe-Zn合金相将接触部11一体化。
在冷却工序中，当以30℃/s以上的冷却速度冷却至200℃以下时，通过马氏体化可以进一步提高疲劳特性，因此优选。更优选使冷却速度为50℃/s以上。
作为冷却方法，可以是喷雾冷却、浸水冷却、汽水冷却等，当考虑生产率时，优选喷雾冷却。
关于如此获得的本实施方式的轴梁1，接触部1利用Fe-Zn合金相而发生一体化，且距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度是距离母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度的95％以上，因此通过由抑制表层脱碳所产生的疲劳特性提高效果和由接触部11的合金化所产生的疲劳特性提高效果，可以使疲劳特性倍增地提高。
另外，不使镀锌为GA、而是为GI的理由是，GA由于合金化已经进行，因此即便进行短时间的加热、也会成为与长时间加热GI相同的状态，在冷却后会变成铁-锌合金相与铁的混合相，利用Fe-Zn合金相使接触部11一体化的效果变得不充分。
实施例
以下示出实施例。
作为发明例1～6及比较例1～3，将0.24％C-0.2％Si-1.2％Mn-0.02％Ti-10ppmB的成分的GI钢板进行电焊焊接之后，进行压制加工、通电加热及喷雾冷却，从而制造轴梁，测定了距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度、距离母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度及疲劳特性。另外，关于发明例1～6及比较例1、2，通过合金化使接触部一体化。
表1示出各种设定条件和测定结果。A是单位面积重量(g/m2)、T是最高加热温度(℃)、t是保持时间(小时)、B是热处理参数、X是距离母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度、Y是距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度。
表1
在B/A的值满足本发明范围的发明例1～6中，通过抑制从表层的脱C的效果，可以使Y/X的值为95％以上，通过与由接触部的合金化所产生的疲劳特性提高效果的协同效果，可获得高的疲劳特性。发明例1～6中，关于距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度是500Hv以上的发明例1～5，与发明例6相比，可获得更为良好的疲劳特性。
另一方面，在B/A的值不满足本发明范围的比较例1、2中，由于自表层的脱碳从而表层部的硬度降低，无法获得与由接触部的合金化所产生的疲劳特性提高效果的协同效果，无法获得高的疲劳特性。
另外，在未实施镀覆的比较例3中，不仅由于自表层的脱碳而表层部的硬度降低，而且也无法获得由接触部的合金化所产生的疲劳特性的提高效果，因此还是无法获得高的疲劳特性。
由上述结果可知，根据本发明，可以获得疲劳特性优良且低成本的轴梁。
产业上的利用可能性
根据本发明，可提供疲劳特性优良且低成本的淬火钢管构件、汽车用轴梁以及淬火钢管构件的制造方法。
符号说明
1    轴梁
10    GI镀锌钢管
11    接触部
A    锌单位面积重量
B    热处理参数
T    保持时间
T    最高加热温度
X    距离母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度
Y    距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度

Claims (11)

1.一种淬火钢管构件，其特征在于，
其由GI镀锌钢管形成，
所述GI镀锌钢管的长度方向的中央部的垂直于所述长度方向的截面具有含有所述GI镀锌钢管的内周面之间相接触的接触部的大致V字形状，
所述接触部利用Fe-Zn合金相而发生一体化，
距离母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度是距离所述母材表层为200μm深度位置的显微维氏硬度的95％以上。
2.根据权利要求1所述的淬火钢管构件，其特征在于，所述GI镀锌钢管的距离所述母材表层为50μm深度位置的显微维氏硬度是500Hv以上。
3.根据权利要求1或2所述的淬火钢管构件，其特征在于，所述接触部遍及所述GI镀锌钢管的全长的50％以上的长度而形成。
4.一种汽车用轴梁，其特征在于，使用了权利要求1～3中任一项所述的淬火钢管构件。
5.一种淬火钢管构件的制造方法，其具备以下工序：
压制成型工序，该工序为按照GI镀锌钢管的长度方向的中央部的垂直于所述长度方向的截面具有含有所述GI镀锌钢管的内周面之间相接触的接触部的大致V字形状的方式来对所述GI镀锌钢管进行压制成型；
加热保持工序，该工序为在镀锌量A、850℃以上的最高加热温度T和最高加热温度保持时间t满足下述(1)式的条件下、对经压制成型的所述GI镀锌钢管进行加热保持；
冷却工序，该工序为通过利用水冷对经加热保持的GI镀锌钢管进行冷却、从而利用Fe-Zn合金相使所述接触部一体化，
(T+273.15)×(logt+20)/A≤340      (1)式
其中，A的单位为g/m2、T的单位为℃、t的单位为小时。
6.根据权利要求5所述的淬火钢管构件的制造方法，其特征在于，在所述冷却工程中，以30℃/s以上的冷却速度将经加热保持的所述GI镀锌钢管水冷至200℃以下。
7.根据权利要求5或6所述的淬火钢管构件的制造方法，其特征在于，所述镀锌量A为60g/m2以上。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其特征在于，在所述压制成型工序中，按照所述接触部遍及所述GI镀锌钢管的全长的50％以上的长度而形成的方式对所述GI镀锌钢管进行压制成型。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其特征在于，在所述加热保持工序中，对所述GI镀锌钢管进行通电加热。
10.根据权利要求5～9中任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其特征在于，在所述加热保持工序中，按照将经压制成型的所述GI镀锌钢管在钢材的Ac3点以上的温度区域下保持3秒以上且30秒以下的方式来进行通电加热。
11.根据权利要求5～10中任一项所述的淬火钢管构件的制造方法，其特征在于，所述GI镀锌钢管具有Ac3点为850℃以下的成分体系。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114058964A (zh) * 2021-11-30 2022-02-18 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种高速车轴用钢及其热处理方法和生产方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020117890A1 (en) * 1999-09-02 2002-08-29 Klaus Glaser Method of manufacturing a transverse support as a component of a twist beam axle
JP2003206698A (ja) * 2001-10-05 2003-07-25 Nisshin Steel Co Ltd めっき鋼管製ロックボルト
JP2004314651A (ja) * 2003-04-10 2004-11-11 Toyota Motor Corp アクスルビーム
JP2007245176A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Kobe Steel Ltd 接合体の製造方法
CN101713045A (zh) * 2005-04-01 2010-05-26 Bpw(梅州）车轴有限公司 高强度超细晶粒合金结构钢及其生产方法和应用
CN102174684A (zh) * 2006-08-11 2011-09-07 新日本制铁株式会社 疲劳特性优异的异型截面形状的汽车行走部件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020117890A1 (en) * 1999-09-02 2002-08-29 Klaus Glaser Method of manufacturing a transverse support as a component of a twist beam axle
JP2003206698A (ja) * 2001-10-05 2003-07-25 Nisshin Steel Co Ltd めっき鋼管製ロックボルト
JP2004314651A (ja) * 2003-04-10 2004-11-11 Toyota Motor Corp アクスルビーム
CN101713045A (zh) * 2005-04-01 2010-05-26 Bpw(梅州）车轴有限公司 高强度超细晶粒合金结构钢及其生产方法和应用
JP2007245176A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Kobe Steel Ltd 接合体の製造方法
CN102174684A (zh) * 2006-08-11 2011-09-07 新日本制铁株式会社 疲劳特性优异的异型截面形状的汽车行走部件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114058964A (zh) * 2021-11-30 2022-02-18 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种高速车轴用钢及其热处理方法和生产方法

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