JP2001200313A - 加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管の製造方法 - Google Patents

加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管の製造方法

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JP2001200313A
JP2001200313A JP2000008285A JP2000008285A JP2001200313A JP 2001200313 A JP2001200313 A JP 2001200313A JP 2000008285 A JP2000008285 A JP 2000008285A JP 2000008285 A JP2000008285 A JP 2000008285A JP 2001200313 A JP2001200313 A JP 2001200313A
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temperature
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Shinya Sakamoto
真也 坂本
Yoshio Terada
好男 寺田
Junichi Okamoto
潤一 岡本
Masahiro Misawa
正浩 三澤
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 加工性が要求される自動車用、機械構造用電
縫鋼管とその製造法を提供する。 【解決手段】 質量%で、C、Si、Mn、S、P、A
l、Nを特定し、さらに必要に応じてCr、Ni、C
u、Mo、V、Ti、Nb、B、Caのうち一種または
2種以上、特定量を含有し、残部が鉄および不可避不純
物からなる電縫鋼管を製造する方法として、電縫鋼管を
C3点〜(AC3点+50℃)に再加熱し、その温度で3
〜20分保持し、その後(AC1点−100℃)〜AC1
未満の温度まで冷却し、その温度で5〜180分保持し
た後、空冷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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
成分と製造方法により優れた特性を有する加工性に優れ
た冷間鍛造用電縫鋼管とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、冷間鍛造に際し、その変形抵抗を
下げて冷間鍛造性の向上を図るために、軟質化処理が行
われ、その手段の一つとしてセメンタイトの球状化焼鈍
処理が行われている。この球状化焼鈍処理は、例えば特
開昭59−136421号公報などに見られるようにA
1 点以上の温度に加熱した後、10℃/h程度の超徐冷
で連続冷却する方法で行われている。しかしながら、こ
れでは処理時間が非常に長くなり工業的に不利である。
また、鋼の熱処理(日本鉄鋼協会編)では、球状化の焼
鈍処理としてA1 点直下の温度で長時間保持、A1
点直上直下の温度で加熱冷却の繰り返し、A1 点直上
に加熱した後、非常にゆっくり炉冷する方法が述べられ
ている。一方、焼鈍時間の短縮を目的として連続冷却の
冷却速度を速くしたり、あるいはA1 点直下の保定時間
を短くするような試みを行うと、結果として強度、硬さ
が増加しいずれも軟質化の目的を達成できない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したような問題を
解消するため、本発明者らは鋭意開発を進めた結果、冷
間鍛造用電縫鋼管として加工性を向上させるためには電
縫鋼管に造管後、熱処理により軟質化することが効果的
であることを見出した。すなわち、本発明は、加工性に
優れた冷間鍛造用電縫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、質量%で、
C:0.10〜0.50%、Si:0.01〜0.50
%、Mn:0.1〜2.0%、S:0.03%以下、
P:0.03%以下、Al:0.01〜0.10%、
N:0.0050%以下に、さらに必要に応じてCr:
0.05〜1.0%、Ni:0.1〜2.0%、Cu:
0.1〜2.0%、Mo:0.05〜1.0%、V:
0.03〜0.2%、Ti:0.01〜0.2%、N
b:0.01〜0.2%、B:0.001%以下、C
a:0.0002〜0.0020%のうち一種または二
種以上含有し、残部が鉄および不可避不純物からなり、
これらの電縫鋼管を製造する方法としては電縫鋼管をA
C3点〜(AC3点+50℃)に再加熱し、その温度で3〜
20分保持し、その後(AC1点−100℃)〜AC1点未
満の温度まで冷却し、その温度で5〜180分保持した
後、空冷することを特徴とする加工性に優れた冷間鍛造
用電縫鋼管の製造方法である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で電縫鋼管を製造する方法
としては、電縫鋼管をAC3点〜(AC3点+50℃)に再
加熱し、その温度で3〜20分保持し、その後(AC1
−100℃)〜AC1点未満の温度まで空冷し、その温度
で5〜180分保持した後、空冷することを特徴とする
加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管とその製造方法であ
る。以下に本発明の加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管
とその製造方法について詳細に説明する。はじめに鋼の
化学成分の限定理由について説明する。
【0006】Cはセメンタイト相を形成し、製品の強度
確保に重要であり、Cは0.10%以上必要である。一
方、Cが0.50%を越えるとセメンタイト量が過剰に
なり強度、硬さが著しく高くなる。したがって、Cは
0.10〜0.50%とする。Siは脱酸剤として必須
の成分であり、固溶強化あるいは焼き入れ性の増大効果
を通じて製品の強度確保に重要な成分である。しかしな
がら、0.50%を越えると高周波により電縫溶接した
とき電縫溶接部に酸化反応生成物(微小粒状酸化物)が
生成しやすくなる。また、熱延時に発生するスケールに
よって鋼管の表面に凹凸が発生しやすくなる。一方、製
品の強度確保の観点からSiは0.01%以上必要であ
る。したがって、Siは0.01〜0.50%とする。
【0007】Mnは焼き入れ性の増大効果を通じて製品
の強度確保に重要な成分である。しかし過剰に添加する
と強度、硬さが著しく高くなるため、上限を2.0%と
した。一方、Mnの下限はS脆化防止のため0.1%と
した。したがって、Mnは0.1〜2.0%とする。
S、Pはいずれも冷間鍛造性に有害な元素である。いず
れも0.03%を越えると悪影響が顕著になるので、こ
れ以下に限定した。Alは脱酸剤として作用するが、鋼
中のNと結合しオーステナイト結晶粒度の粗大化を抑制
する。オーステナイト粒の粗大化抑制のためには0.0
1%以上の添加を必要とする。一方、Alが0.10%
を越えるとオーステナイト結晶粒粗大化抑制効果は飽和
し、さらに冷間鍛造性が劣化する。したがって、Alは
0.01〜0.10%とする。
【0008】Nは固溶Nとして存在すると冷間鍛造中に
おいて、ひずみ時効を生じて冷間鍛造性を悪化させるた
め、極力低いことが望ましい。本発明においてはAl等
により固溶Nを窒化物として固定しているため、極端な
低減は必要ないが、Nが過度に多いと窒化物として固定
されない固溶Nの量が増加する恐れがある。したがっ
て、Nは0.0050%以下とする。Crは焼き入れ性
を向上し、強度ならびに靱性を高めると共に炭化物の形
成を助長し耐摩耗性を向上させるのに有効である。この
効果は0.05%以上で顕著になるためこの値を下限と
する。しかし、1.0%を越えると冷間鍛造性が劣化す
るとともに添加コストが上昇する。したがって、Crは
0.05〜1.0%とする。
【0009】Niは焼き入れ性を向上させる効果がある
が、充分添加しなければ効果は顕著に現れず高価でもあ
るので下限を0.1%とした。一方、添加量が多くなる
と強度、硬さが高くなるので上限を2.0%とした。し
たがって、Niは0.1〜2.0%とする。Cuは強い
固溶強化性を有し、焼き入れ性を向上させ少量の添加は
切削性を向上させる作用があるが、0.1%より少ない
と効果が認められない。一方、2.0%を越えると熱間
加工性を著しく劣化させる。したがって、Cuは0.1
〜2.0%とする。
【0010】Moは炭化物を形成する元素であり、また
焼き入れ性を向上させる元素で焼き入れ性および耐摩耗
性向上のために添加する。しかし、0.05%未満では
焼き入れ性および耐摩耗性が不十分であり、1.0%を
越えると冷間鍛造性が劣化する。したがって、Moは
0.05〜1.0%とする。VはAlと同様にNの固定
に効果のある元素であり、その効果を得るには0.03
%以上必要である。しかし、過剰な添加はV炭窒化物の
析出強化により冷間鍛造性を阻害する恐れがあるため
0.2%を上限とした。したがって、Vは0.03〜
0.2%とする。
【0011】TiはV、Alと同様にNの固定に効果の
ある元素であり、その効果を得るには0.01%以上必
要である。しかし、過剰な添加はTi炭窒化物の析出強
化により冷間鍛造性を阻害する恐れがあるため0.2%
を上限とした。したがって、Tiは0.01〜0.2%
とする。NbはV、Ti、Alと同様にNの固定に効果
のある元素であり、その効果を得るには0.01%以上
必要である。しかし、過剰な添加はNb炭窒化物の析出
強化により冷間鍛造性を阻害する恐れがあるため0.2
%を上限とした。したがって、Nbは0.01〜0.2
%とする。
【0012】BはNとの親和力が強く、Alと同様に固
溶Nの固定に効果がある元素である。しかし、過剰な添
加はB炭窒化物を過剰に生成し冷間鍛造性を低下させる
恐れがあるため0.001%を上限とした。したがっ
て、Bは0.001%以下とする。Caは、介在物の形
態を調整し、冷間加工性を向上するのに有効である。C
aは多すぎると鋼中の介在物が増し逆に冷間加工性を劣
化させる。したがって、Caは0.0002〜0.00
20%とする。上記の組成を満足する鋼を熱処理により
軟質化するために球状化焼鈍を用いる。球状化焼鈍を用
いるのは変形能に有害な層状炭化物をなくし、球状炭化
物とすることにより変形能を向上させるとともに軟質化
することにより冷間鍛造性を良好にするためである。
【0013】次に、電縫鋼管に造管後、軟質化処理のた
めの熱処理条件について説明する。熱処理条件として、
C3点〜(AC3点+50℃)の温度に再加熱し、その温
度で3〜20分保持する。冷間鍛造性を向上させるため
には、まず電縫溶接部と母材部の均一化が重要である。
そのためにはAC3点以上に加熱し、オーステナイト化し
て組織の均一化を図る。一方、(AC3点+50℃)以上
ではオーステナイト粒径が大きくなり、軟質化にはよい
が特定の強度、硬さが得られない。以上のことからAC3
点〜(AC3点+50℃)の加熱温度とする。
【0014】次に、加熱保持時間は3〜20分とした理
由について説明する。加熱保持時間が3分未満ではオー
ステナイト化が十分でなく、熱処理後の組織は不均一と
なる。一方、加熱保持時間が20分を越えると、生産性
が悪くなる。その後、(AC1点−100℃)〜AC1点に
徐冷し、その温度で5〜180分保持した後、空冷す
る。まず、(AC1点−100℃)以上に限定したのは
(AC1点−100℃)以下では炭化物の球状化が不十分
で冷間加工性の向上が少ない。一方、AC1点以上では一
部がオーステナイト化されており、その後の冷却により
フェライト+パーライトに変態し冷間加工性が劣化す
る。以上のことから本熱処理での加熱温度を(AC1点−
100℃)〜AC1点とした。
【0015】加熱時間を5〜180分に保持した理由に
ついて説明する。加熱時間が5分以下では炭化物の球状
化が不十分で冷間鍛造性の向上が少ない。一方、180
分以上では炭化物の球状化が進行するが鋼の硬さの低下
代は飽和してしまう。さらには熱処理時間が増すこと
で、製造コストが高くなる。以上のことから本熱処理で
の加熱時間を5分〜180分とした。上記に記載した熱
処理を行うことで電縫溶接部と母材部が均一化され、さ
らに冷間鍛造性は向上する。本発明のように特性の成分
系と熱処理条件により優れた特性を有する加工性に優れ
た冷間鍛造用電縫鋼管が得られる。
【0016】
【実施例】表1に鋼板の化学成分を示す。表2に造管後
の熱処理条件を示す。また、そのヒートサイクルを図1
に示す。表3に本発明により製造された電縫鋼管および
比較で製造された電縫鋼管の特性を示す。表3から明ら
かのように、本発明により製造された電縫鋼管は組織中
の炭化物の占める割合が面積率にして30%以下、炭化
物の球状化率が80%以上で、かつ硬さがHv100〜
180である。本発明法により製造された電縫鋼管の硬
さは熱処理前後で著しく低下している。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】本発明法により製造された電縫鋼管は、
組織中の炭化物の占める割合が面積率にして30%以
下、炭化物の球状化率が80%以上で、かつ硬さがHv
100〜180と熱処理前後の硬さの低下が顕著であ
る。今後、自動車および機械構造用部品のコスト削減の
観点から安価で加工性の良好な冷間鍛造用電縫鋼管の要
求がますます増える。したがって、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るヒートサイクルを示す図である。 特許出願人 新日本製鐡株式会社代理人 弁理士
椎 名 彊
フロントページの続き (72)発明者 岡本 潤一 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 三澤 正浩 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 Fターム(参考) 4E087 BA02 BA18 4K042 AA06 BA05 CA02 CA03 CA05 CA06 CA08 CA09 CA10 CA12 CA13 DA03 DC02 DC03

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で、 C :0.10〜0.50%、 Si:0.01〜0.50%、 Mn:0.1〜2.0%、 S :0.03%以下、 P :0.03%以下、 Al:0.01〜0.10%、 N :0.0050%以下 に、さらに必要に応じて Cr:0.05〜1.0%、 Ni:0.1〜2.0%、 Cu:0.1〜2.0%、 Mo:0.05〜1.0%、 V :0.03〜0.2%、 Ti:0.01〜0.2%、 Nb:0.01〜0.2%、 B :0.001%以下、 Ca:0.0002〜0.0020%のうち一種または
    二種以上含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる
    電縫鋼管を熱処理するに際し、AC3点〜(AC3点+50
    ℃)に再加熱し、その温度で3〜20分保持し、その後
    (AC1点−100℃)〜AC1点未満の温度まで冷却し、
    その温度で5〜180分保持した後、空冷することを特
    徴とする加工性に優れた冷間鍛造用電縫鋼管の製造方
    法。
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