JP2001164319A - 成形性に優れた溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形性に優れた溶接鋼管の製造法を提供する
こと。 【解決手段】 質量％で、Ｃを０．０５％以上０．２５
％以下含有し、Ｓｉを０．３％以上含有する溶接鋼管を
フェライト＋オーステナイト二相域温度まで急速加熱保
持した後、Ｍｓ点〜Ｍｓ点−１５０℃まで冷却し、さら
に特定の温度範囲に短時間保持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。 【効果】 自動車サブフレームなどの複雑な形状に加工
できる、成形性に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。

Description

【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
優れた溶接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、その強度延性バランスが高いレベルで要求さ
れることになる。鋼管の加工性を向上させるためには造
管後の歪み取り焼鈍による加工性改善は既に一般的なも
のであるが、強度延性バランスを大きく改善するもので
はない。そこで、造管後に積極的に熱処理を利用して加
工性を向上させようとする試みが行われている。例えば
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に二相組織とし
て良好な伸びが得られることが示されている。しかし、
部材構造によっては、さらに高い成形性を有する鋼管が
要求されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は自動車の構造
部材として使用される、優れた成形性を有する溶接鋼管
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】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を０．０５％〜０．２５％含有し、Ｓｉを０．３
％以上含有する溶接鋼管を室温からフェライト＋オース
テナイト二相域温度まで１０秒以内で加熱し、その温度
域で２秒以下滞在させた後、Ｍｓ点〜Ｍｓ点−１５０℃
まで１００秒以下で冷却し、さらに３５０℃〜５５０℃
の間に１００秒以下保持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、（２） （１）に記載の
熱処理を、造管に引き続き、連続して同一ラインで行う
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。すなわち、本発明は、成分
を特定した溶接鋼管に短時間の熱処理を施すことにより
成形性に優れた溶接鋼管が高い生産性で得られることを
見出したものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の成形性に優れた
溶接鋼管の製造法について詳細に説明する。まず、本発
明に用いられる溶接鋼管は要求される寸法精度などに応
じて、電縫溶接鋼管、レーザー溶接鋼管、ＴＩＧ溶接鋼
管、プラズマ溶接鋼管などを使用することができる。

【０００６】次に、熱処理を施される溶接鋼管の成分の
限定理由は以下の通りである。尚、以下の成分の％は質
量％を意味する。Ｃはフェライト＋オーステナイト二相
域温度に加熱された際に、オーステナイト相に濃化して
オーステナイト相を安定化するため、０．０５％以上が
必要である。しかし、０．２５％を越えると、強度が高
く、加工が困難となるため、上限を０．２５％とした。
Ｓｉはフェライト＋オーステナイト二相域温度に加熱さ
れた後に冷却される際、炭化物の生成を抑制し、オース
テナイト相へのＣの濃化を高めてオーステナイト相を安
定化させる重要な元素であり、０．３％以上とした。上
限は特に設けないが、部材として溶接されることを考慮
して３％以内が好ましい。

【０００７】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、熱処理の生産性も低下する。

【０００８】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
却保持条件によりオーステナイト相を残留させて、成形
性に優れた溶接鋼管を得ることができる。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、全面が均一なオーステナイト相と
なり、Ｃの濃化が生じないため、その後の冷却条件でも
オーステナイト相が残留せず、成形性が低くなる。

【０００９】フェライト＋オーステナイト二相域温度か
らＭｓ点〜Ｍｓ点−１５０℃までの冷却時間は１００秒
以下とすることで、高温での炭化物の生成を抑制して、
オーステナイト相をＭｓ点〜Ｍｓ点−１５０℃まで冷却
する事ができる。冷却時間が１００秒を超えると、高温
で炭化物が生成してしまい、オーステナイト相をＭｓ点
〜Ｍｓ点−１５０℃まで残留させることが困難である。

【００１０】また、フェライト＋オーステナイト二相域
温度からの冷却は、Ｍｓ点〜Ｍｓ点−１５０℃まで冷却
することが必要である。Ｍｓ点以下に冷却することによ
り、一部マルテンサイト変態を生じさせて、３５０〜５
５０℃に保持する際に生じるベイナイト変態を促進し、
生産性を大きく向上することができる。Ｍｓ点以下まで
冷却しない場合、保持時間を長くする必要があり、生産
性の低下が著しい。Ｍｓ点−１５０℃未満まで冷却して
しまうと、オーステナイトのほとんどがマルテンサイト
変態して、残留するオーステナイト相が減少して成形性
が低下する。

【００１１】Ｍｓ点〜Ｍｓ点−１５０℃まで冷却した
後、３５０℃〜５５０℃の間に１００秒以下保持するこ
とで、残留したオーステナイト相の一部をベイナイト変
態させて、Ｃをさらに濃化させた、安定なオーステナイ
トを生成することができ、成形性に優れた溶接鋼管を得
ることができる。保持温度が５５０℃を超える場合、ま
たは１００秒を超えて保持した場合は、オーステナイト
相が全てベイナイト変態してしまい、成形性が低下す
る。３５０℃未満に保持した場合、オーステナイト相が
マルテンサイト変態してしまうため、成形性が低下す
る。

【００１２】さらに、造管に引き続いて、連続して同一
ラインで熱処理を行うことにより、生産性が高く、しか
も管長手方向に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。剪断後に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
形性のばらつきが生じるため、成形される際に煩雑な調
整を要するが、造管に引き続いて、連続して、同一ライ
ンで熱処理を行うことで、管長手方向の温度ばらつきを
抑制し、結果として加工性のばらつきを抑制できる。従
って、熱処理の生産性を上げるのみでなく、加工まで含
めた生産性は極めて高いものとなる。

【００１３】

【実施例】本発明の詳細を実施例により説明する。表１
に示す成分の鋼板から６０．５φ×２ｍｍｔの電縫溶接
鋼管を製造し、表２に示す条件で管体熱処理を施した。
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、同じ強度
での成形性が高いことを示す。

【００１４】

【表１】 ＊）下線は本発明範囲外であることを示す

【００１５】

【表２】 ＊）下線は本発明範囲外であることを示す

【００１６】実施例１〜３は本発明例であり、ＴＳ×Ｅ
ｌは３００００以上を示す。実施例４、５は鋼管の成分
が本発明範囲外であり、ＴＳ×Ｅｌが低い。実施例６は
昇温時間および保持時間が長く、一部粗大な組織が観察
され、ＴＳ×Ｅｌが低い。実施例７は４００℃までの冷
却時間が長く、高温で炭化物を生成して、ＴＳ×Ｅｌが
低い。実施例８は４５０℃における保持時間が長く、Ｔ
Ｓ×Ｅｌが低い。実施例９は保持温度が高く、強度低下
の割に伸びは低い。実施例１０は保持温度が低く、ベイ
ナイト変態が進行せずに、オーステナイトのほとんどは
マルテンサイトを生成して、ＴＳ×Ｅｌは低い。以上の
ことから明らかなように本発明において製造された溶接
鋼管は強度が高く、成形性に優れている。

【００１７】

【発明の効果】本発明により、自動車サブフレームなど
の複雑な形状に加工できる、成形性に優れた溶接鋼管が
短時間の熱処理で高い生産性で製造できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で、Ｃを０．０５％〜０．２５％
   含有し、Ｓｉを０．３％以上含有する溶接鋼管を室温か
   らフェライト＋オーステナイト二相域温度まで１０秒以
   内で加熱し、その温度域で２秒以下滞在させた後、Ｍｓ
   点〜Ｍｓ点−１５０℃まで１００秒以下で冷却し、さら
   に３５０℃〜５５０℃の間に１００秒以下保持すること
   を特徴とする、成形性に優れた溶接鋼管の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱処理を、造管に引き
   続き、連続して同一ラインで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。