JP2962054B2 - 機械構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法 - Google Patents
機械構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に高強度が必要とさ
れる自動車ドアの補強用として、ドアインパクトビーム
等に使用される機械構造用の電気抵抗溶接鋼管（以下、
ＥＲＷ鋼管と記す。）の製造方法に関するものである。
れる自動車ドアの補強用として、ドアインパクトビーム
等に使用される機械構造用の電気抵抗溶接鋼管（以下、
ＥＲＷ鋼管と記す。）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開平３−122219号公報には、焼入れま
たは焼入れ−焼戻し法による高強度ＥＲＷ鋼管の製造方
法が示されている。これらの方法では、主として焼入れ
には高周波焼入れ法が用いられる。このように、現在、
前記ドア補強材の大半は高周波焼入法により製造されて
いるが、この高周波を用いる方法は一般に低能率で量産
に不向きであり、そのため熱処理コストが高い。
たは焼入れ−焼戻し法による高強度ＥＲＷ鋼管の製造方
法が示されている。これらの方法では、主として焼入れ
には高周波焼入れ法が用いられる。このように、現在、
前記ドア補強材の大半は高周波焼入法により製造されて
いるが、この高周波を用いる方法は一般に低能率で量産
に不向きであり、そのため熱処理コストが高い。
【０００３】最近、熱延鋼板 (コイル) の製造時のイン
ライン焼入プロセスを用いて、主としてＣ−高Mn鋼を素
材として、製管後は熱処理をしない、いわゆるＡｓ−Ｅ
ＲＷ鋼管（ＥＲＷ製管のまま）でドア補強材を製造する
方法が開発されているが、この方法が適用できるのは、
圧延設備およびその後の冷却速度上の制約から板厚が2.
3mm 以下の薄物に限られる。
ライン焼入プロセスを用いて、主としてＣ−高Mn鋼を素
材として、製管後は熱処理をしない、いわゆるＡｓ−Ｅ
ＲＷ鋼管（ＥＲＷ製管のまま）でドア補強材を製造する
方法が開発されているが、この方法が適用できるのは、
圧延設備およびその後の冷却速度上の制約から板厚が2.
3mm 以下の薄物に限られる。
【０００４】Ｃ−Mn−Ｂ鋼の熱延鋼板を熱間圧延のまま
で素材として、ＥＲＷ鋼管として製管した後に焼入れし
たタイプのドア補強材は、焼入れのままで固溶強化した
ものであるため、ドア補強用として局部補強板をさらに
溶接補強（アーク溶接）する際、溶接部の軟化が著し
い。その軟化部が衝撃曲げ変形を受けた際、クラックの
起点となって曲げ時の低荷重で割れが発生し、ドア補強
材として最も重要な耐衝撃曲げ変形の特性が維持できな
いという問題がある。
で素材として、ＥＲＷ鋼管として製管した後に焼入れし
たタイプのドア補強材は、焼入れのままで固溶強化した
ものであるため、ドア補強用として局部補強板をさらに
溶接補強（アーク溶接）する際、溶接部の軟化が著し
い。その軟化部が衝撃曲げ変形を受けた際、クラックの
起点となって曲げ時の低荷重で割れが発生し、ドア補強
材として最も重要な耐衝撃曲げ変形の特性が維持できな
いという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、引張
強さ1180Ｎ/mm2以上の特性を有し、かつ靱性にも優れた
機械構造用高強度ＥＲＷ鋼管の、量産性および経済性を
備えた製造方法を提供することにある。
強さ1180Ｎ/mm2以上の特性を有し、かつ靱性にも優れた
機械構造用高強度ＥＲＷ鋼管の、量産性および経済性を
備えた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】本発明は、ＥＲＷ鋼管の
素材として使用する熱延鋼板の化学組成を適切にすれ
ば、熱間圧延のままで1180Ｎ/mm2以上の強度が得られ、
これをそのまま熱処理せずに成形、溶接して得られるＥ
ＲＷ鋼管は、1180Ｎ/mm2以上の引張強さと高い靱性を有
すること、さらに、このＥＲＷ鋼管に他の部材をアーク
溶接しても、熱影響部 (ＨＡＺ) の軟化代が小さいた
め、前記の曲げ変形時の割れを起こしにくい等の多くの
利点があることを見い出した。
素材として使用する熱延鋼板の化学組成を適切にすれ
ば、熱間圧延のままで1180Ｎ/mm2以上の強度が得られ、
これをそのまま熱処理せずに成形、溶接して得られるＥ
ＲＷ鋼管は、1180Ｎ/mm2以上の引張強さと高い靱性を有
すること、さらに、このＥＲＷ鋼管に他の部材をアーク
溶接しても、熱影響部 (ＨＡＺ) の軟化代が小さいた
め、前記の曲げ変形時の割れを起こしにくい等の多くの
利点があることを見い出した。
【０００７】本発明の要旨は、次の機械構造用高強度Ｅ
ＲＷ鋼管の製造方法にある。
ＲＷ鋼管の製造方法にある。
【０００８】即ち、質量％で、Ｃ: 0.15〜0.25％、Si：
0.10〜0.50％、Mn:1.0〜3.0 ％、Ｐ：0.02％以下、Ｓ:
0.02％以下、Cr:1.5〜3.0 ％、Mo:0.01〜1.0％およびN
b:0.015〜0.050％、必要に応じて、さらにNi:1.0％以
下、Ti:0.015〜0.05％およびＢ:0.0005 〜0.0050％のう
ちのいずれか１種以上を含有し、残部がFeおよび不可避
的不純物よりなる鋼材を熱間圧延したままで素材として
用いることを特徴とする引張強さ1180Ｎ/mm2以上の機械
構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法である 。
0.10〜0.50％、Mn:1.0〜3.0 ％、Ｐ：0.02％以下、Ｓ:
0.02％以下、Cr:1.5〜3.0 ％、Mo:0.01〜1.0％およびN
b:0.015〜0.050％、必要に応じて、さらにNi:1.0％以
下、Ti:0.015〜0.05％およびＢ:0.0005 〜0.0050％のう
ちのいずれか１種以上を含有し、残部がFeおよび不可避
的不純物よりなる鋼材を熱間圧延したままで素材として
用いることを特徴とする引張強さ1180Ｎ/mm2以上の機械
構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法である 。
【０００９】
【作用】まず、本発明の方法でＥＲＷ鋼管の素材となる
熱延鋼板は、熱間圧延のままで、即ち、特別の熱処理を
施さない状態で、1180Ｎ/mm2以上の引張強さ(T.S) を持
たなければならない。この目標にそって、その化学組成
を上記のように定めた。各合金成分の含有量の限定理由
は下記のとおりである。
熱延鋼板は、熱間圧延のままで、即ち、特別の熱処理を
施さない状態で、1180Ｎ/mm2以上の引張強さ(T.S) を持
たなければならない。この目標にそって、その化学組成
を上記のように定めた。各合金成分の含有量の限定理由
は下記のとおりである。
【００１０】Ｃ： 熱間圧延のままの熱延鋼板に、所定の強度を付与する重
要な元素である。引張強さ(T.S) で1180Ｎ/mm2以上を得
るためには0.15％以上の含有量が必要であり、一方、0.
25％を超えると溶接性が悪化する。溶接性を考慮して上
限を0.25％とした。
要な元素である。引張強さ(T.S) で1180Ｎ/mm2以上を得
るためには0.15％以上の含有量が必要であり、一方、0.
25％を超えると溶接性が悪化する。溶接性を考慮して上
限を0.25％とした。
【００１１】Si： 脱酸のために添加する。その効果を維持するためには
0.10％以上の含有量が必要である。一方、Si含有量が0.
50％を超えると製管溶接 (ＥＲＷ溶接) の際に溶接部に
欠陥が生じやすいため0.50％以下とした。
0.10％以上の含有量が必要である。一方、Si含有量が0.
50％を超えると製管溶接 (ＥＲＷ溶接) の際に溶接部に
欠陥が生じやすいため0.50％以下とした。
【００１２】Mn： 焼入れ性を向上させるのに有効な元素でしかも安価であ
る。熱延鋼板の強度としてT.S 1180Ｎ/mm2以上を得るた
めに 1.0％の含有量が必要である。一方、Mn含有量が
3.0％を超えるとSiと同様にＥＲＷ溶接部に欠陥を生じ
やすいため 3.0％を上限とした。
る。熱延鋼板の強度としてT.S 1180Ｎ/mm2以上を得るた
めに 1.0％の含有量が必要である。一方、Mn含有量が
3.0％を超えるとSiと同様にＥＲＷ溶接部に欠陥を生じ
やすいため 3.0％を上限とした。
【００１３】Ｐ： 焼入れ後の靱性を悪化させる元素である。その含有量が
0.02％を超えると靱性が低下するため、0.02％以下とし
た。
0.02％を超えると靱性が低下するため、0.02％以下とし
た。
【００１４】Ｓ： 非金属介在物 MnSを生成させ、靱性および溶接部の健全
性を悪化させる元素である。その含有量が0.02％を超え
るとこの傾向が著しくなるため、0.02％以下とした。
性を悪化させる元素である。その含有量が0.02％を超え
るとこの傾向が著しくなるため、0.02％以下とした。
【００１５】Cr： 焼入れ性を比較的安価に向上させるのに有効な元素であ
るが、Mnと同じ理由により、 1.5％以上、 3.0％以下と
した。
るが、Mnと同じ理由により、 1.5％以上、 3.0％以下と
した。
【００１６】Mo： 焼入れ性を向上させるのに最も有効な元素であるが、高
価であることから上限を 1.0％とした。ただし、その含
有量が0.01％未満では、焼入効果が得られず、下限を0.
01％とした。
価であることから上限を 1.0％とした。ただし、その含
有量が0.01％未満では、焼入効果が得られず、下限を0.
01％とした。
【００１７】Nb： 結晶粒の細粒化により、靱性を向上させるのに有効であ
るが、0.015 ％未満ではその効果が少なく、一方、 0.0
50％を超えると溶接部の靱性が悪化する。よって、0.01
5 ％以上、 0.050％以下とした。
るが、0.015 ％未満ではその効果が少なく、一方、 0.0
50％を超えると溶接部の靱性が悪化する。よって、0.01
5 ％以上、 0.050％以下とした。
【００１８】本発明においては、必要に応じて、さらに
次の各元素のうちから、１種または２種以上を選んで含
有させる。いずれも略々同一の作用効果を有する。
次の各元素のうちから、１種または２種以上を選んで含
有させる。いずれも略々同一の作用効果を有する。
【００１９】Ti： Ｂの焼入れ性向上効果を維持させるためには、鋼中に固
溶しているＮを窒化物（TiN）として固定しなければな
らない。さらに、この析出物により結晶粒の粗大化を防
止して靱性を向上させるのに有効である。これらの目的
でTiを添加するが、通常、不可避的に含まれるＮの範囲
でこの効果を得るには、0.015 ％以上の含有量が必要で
ある。一方、 0.05 ％を超えると粗大な窒化物を形成し
て逆に靱性が悪化する。よって、0.015 ％以上、0.05％
以下とした。
溶しているＮを窒化物（TiN）として固定しなければな
らない。さらに、この析出物により結晶粒の粗大化を防
止して靱性を向上させるのに有効である。これらの目的
でTiを添加するが、通常、不可避的に含まれるＮの範囲
でこの効果を得るには、0.015 ％以上の含有量が必要で
ある。一方、 0.05 ％を超えると粗大な窒化物を形成し
て逆に靱性が悪化する。よって、0.015 ％以上、0.05％
以下とした。
【００２０】Ni： 強化ならびに靱性向上に有効であるが、高価な元素であ
るため、上限を 1.0％とした。
るため、上限を 1.0％とした。
【００２１】Ｂ: 焼入れ性向上効果が大きい元素である。0.0005％未満で
はその効果がなく、一方、0.0050％を超えると靱性の悪
化をもたらす。よって、その範囲を、0.0005〜0.0050％
とした。
はその効果がなく、一方、0.0050％を超えると靱性の悪
化をもたらす。よって、その範囲を、0.0005〜0.0050％
とした。
【００２２】本発明の方法では、以上の化学組成の鋼板
を熱延のままで製管用素材として用いる。その理由は次
のとおりである。
を熱延のままで製管用素材として用いる。その理由は次
のとおりである。
【００２３】本発明の方法の素材となる熱延鋼板の化学
組成は、熱延後空気冷却のままで充分な焼入れ組織（マ
ルテンサイト）が得られるものとなっている。すなわ
ち、急冷または低温巻取りなどを施すことなく、1490Ｎ
/mm2レベルの高強度となる。よって、ＥＲＷ製管後の強
度は、目標とする1180Ｎ/mm2以上の引張強さが確保され
る。したがって、熱延後のコイル焼鈍などの熱処理工程
の追加が不要であり、製造コストの低減にも寄与する。
組成は、熱延後空気冷却のままで充分な焼入れ組織（マ
ルテンサイト）が得られるものとなっている。すなわ
ち、急冷または低温巻取りなどを施すことなく、1490Ｎ
/mm2レベルの高強度となる。よって、ＥＲＷ製管後の強
度は、目標とする1180Ｎ/mm2以上の引張強さが確保され
る。したがって、熱延後のコイル焼鈍などの熱処理工程
の追加が不要であり、製造コストの低減にも寄与する。
【００２４】上記の化学組成の熱延鋼板をスリット後ロ
ール成形を経てＥＲＷ鋼管とする。得られた鋼管は、そ
のままの特別の熱処理を施さない状態でも1180Ｎ/mm2以
上の引張強さと−40℃よりもさらに低い温度での曲げ加
工でも割れが発生しない高い靱性を有する。
ール成形を経てＥＲＷ鋼管とする。得られた鋼管は、そ
のままの特別の熱処理を施さない状態でも1180Ｎ/mm2以
上の引張強さと−40℃よりもさらに低い温度での曲げ加
工でも割れが発生しない高い靱性を有する。
【００２５】
【実施例】（試験１） 表１に示す３鋼種を転炉−脱ガス処理を経て溶製し連続
鋳造によりスラブを製造した。これらを次の条件で熱間
圧延し、厚さ2.7mm の熱延鋼板とした。
鋳造によりスラブを製造した。これらを次の条件で熱間
圧延し、厚さ2.7mm の熱延鋼板とした。
【００２６】 スラブ加熱温度 ：1250℃、 熱延終了温度： 900℃ コイル巻取り温度： 700℃、 冷却条件 ：空冷 上記の熱延鋼板を使用し、外径28.6mm×厚さ2.76mm×長
さ10000mm のＥＲＷ鋼管とし、さらに表１に示すよう
に、比較例として 950℃で高周波焼入れ処理したものを
製造した。これらの鋼管の引張試験結果を表１に併せて
示す。
さ10000mm のＥＲＷ鋼管とし、さらに表１に示すよう
に、比較例として 950℃で高周波焼入れ処理したものを
製造した。これらの鋼管の引張試験結果を表１に併せて
示す。
【００２７】上記で得られた鋼管を用いて、図１に示す
ように、これらの鋼管の中央部の２か所にスポットアー
ク溶接を施工し、この溶接部の断面の硬度分布の測定お
よび図３に示す方法を用いて三点曲げ特性の比較を実施
した。硬度分布の測定位置とその結果を図２に、三点曲
げ試験の結果を表２に、それぞれ示す。
ように、これらの鋼管の中央部の２か所にスポットアー
ク溶接を施工し、この溶接部の断面の硬度分布の測定お
よび図３に示す方法を用いて三点曲げ特性の比較を実施
した。硬度分布の測定位置とその結果を図２に、三点曲
げ試験の結果を表２に、それぞれ示す。
【００２８】図２のグラフに示すように、比較例では、
その組成が本発明の範囲外であり、さらに高周波焼入れ
処理によって強度を上昇させたものであるため溶接熱影
響部の硬度低下が著しく、また表２に示すように三点曲
げ試験で折損が発生した。これに対して、本発明例のＥ
ＲＷ製管のままのものでは、溶接熱影響部の硬度低下が
小さい。この結果、表２に示すように三点曲げ試験でも
折損は全く発生せず、高い曲げ吸収性を有していること
が明らかとなった。
その組成が本発明の範囲外であり、さらに高周波焼入れ
処理によって強度を上昇させたものであるため溶接熱影
響部の硬度低下が著しく、また表２に示すように三点曲
げ試験で折損が発生した。これに対して、本発明例のＥ
ＲＷ製管のままのものでは、溶接熱影響部の硬度低下が
小さい。この結果、表２に示すように三点曲げ試験でも
折損は全く発生せず、高い曲げ吸収性を有していること
が明らかとなった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】（試験２） 表３に示す鋼種１〜22（１〜14が本発明例、15〜22が比
較例) を転炉−脱ガス処理を経て溶製し、連続鋳造によ
りスラブを製造した。これらを熱間圧延し、厚さ2.0mm
の熱延鋼板とした。熱延条件は試験１と同じである。
較例) を転炉−脱ガス処理を経て溶製し、連続鋳造によ
りスラブを製造した。これらを熱間圧延し、厚さ2.0mm
の熱延鋼板とした。熱延条件は試験１と同じである。
【００３２】得られた熱延鋼板を用いて外径31.8mm×厚
さ 2.0mm×長さ4000〜10000 mmのＥＲＷ鋼管を製造し
た。表４に示すように、本発明例１〜14および比較例15
〜22は製管のままとし、さらに比較例22は高周波焼入れ
を施した。高周波焼入れの条件は、試験１と同じとし
た。
さ 2.0mm×長さ4000〜10000 mmのＥＲＷ鋼管を製造し
た。表４に示すように、本発明例１〜14および比較例15
〜22は製管のままとし、さらに比較例22は高周波焼入れ
を施した。高周波焼入れの条件は、試験１と同じとし
た。
【００３３】このようにして製造されたＥＲＷ鋼管につ
いて、上記試験１と同様の機械的特性およびＪＩＳ４号
試験片による衝撃破面遷移温度（ vＴrs）の測定を実施
した。これらの結果を表４に併せて示す。
いて、上記試験１と同様の機械的特性およびＪＩＳ４号
試験片による衝撃破面遷移温度（ vＴrs）の測定を実施
した。これらの結果を表４に併せて示す。
【００３４】本発明例１〜14では、いずれも目標強度は
1180Ｎ/mm2以上、伸びは10％以上を示し、さらには vＴ
rsも−40℃以下の強靱な特性が得られている。３点曲げ
試験においてもいずれも折損はなかった。
1180Ｎ/mm2以上、伸びは10％以上を示し、さらには vＴ
rsも−40℃以下の強靱な特性が得られている。３点曲げ
試験においてもいずれも折損はなかった。
【００３５】一方、化学組成が本発明で定める範囲外の
比較例15〜22では、強度不足、伸び不足または高強度化
による３点曲げ時の折損が発生した。高周波焼入れ処理
を施した比較例22では、その化学組成も適正ではなく、
３点曲げ時に折損が生じた。
比較例15〜22では、強度不足、伸び不足または高強度化
による３点曲げ時の折損が発生した。高周波焼入れ処理
を施した比較例22では、その化学組成も適正ではなく、
３点曲げ時に折損が生じた。
【００３６】本発明の方法では、以上のように熱間圧延
したままの素材を用いて、製管のままで望ましい特性値
が得られる。本発明の方法は、インライン焼入れや高周
波焼入れのための設備を必要としないので、高能率、量
産タイプの製造方法でもある。さらに、素材の熱延鋼板
は熱延後の空気焼入れで充分な高強度が得られるので、
冷却速度に及ぼす板厚の影響が小さく、従来の板厚の制
約が解消される。よって、このような観点からも、本発
明の方法は量産性および経済性を備えた製造方法でもあ
る。
したままの素材を用いて、製管のままで望ましい特性値
が得られる。本発明の方法は、インライン焼入れや高周
波焼入れのための設備を必要としないので、高能率、量
産タイプの製造方法でもある。さらに、素材の熱延鋼板
は熱延後の空気焼入れで充分な高強度が得られるので、
冷却速度に及ぼす板厚の影響が小さく、従来の板厚の制
約が解消される。よって、このような観点からも、本発
明の方法は量産性および経済性を備えた製造方法でもあ
る。
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【発明の効果】本発明の方法によれば、熱間圧延したま
まの素材を用いて、製管のまま、もしくはノルマライズ
処理で、引張強さが1180Ｎ/mm2以上で、かつ衝撃破面遷
移温度（ vＴrs）が-40℃以下で曲げ吸収エネルギーが
大きく、３点曲げ試験の評価にも優れた機械構造用高強
度ＥＲＷ鋼管を製造することができる。
まの素材を用いて、製管のまま、もしくはノルマライズ
処理で、引張強さが1180Ｎ/mm2以上で、かつ衝撃破面遷
移温度（ vＴrs）が-40℃以下で曲げ吸収エネルギーが
大きく、３点曲げ試験の評価にも優れた機械構造用高強
度ＥＲＷ鋼管を製造することができる。
【図１】鋼管の三点曲げ特性試験のためのスポットアー
ク溶接施工をした箇所を示す図である。
ク溶接施工をした箇所を示す図である。
【図２】スポットアーク溶接部の硬さ測定位置を示す概
略断面図および硬さ分布の測定結果を示す図である。
略断面図および硬さ分布の測定結果を示す図である。
【図３】鋼管の三点曲げ特性試験を行う方法を示す図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 9/08,8/10
Claims (1)
- 【請求項１】質量％で、Ｃ: 0.15〜0.25％、Si：0.10〜
0.50％、Mn:1.0〜3.0 ％、Ｐ：0.02％以下、Ｓ: 0.02％
以下、Cr:1.5〜3.0 ％、Mo:0.01〜1.0％およびNb:0.015
〜0.050％、必要に応じて、さらにNi:1.0％以下、Ti:0.
015〜0.05％およびＢ:0.0005〜0.0050％のうちのいずれ
か１種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よ
りなる鋼材を熱間圧延したままで素材として用いること
を特徴とする引張強さ1180Ｎ/mm2以上の機械構造用高強
度電気抵抗溶接鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17396892A JP2962054B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 機械構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17396892A JP2962054B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 機械構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617127A JPH0617127A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2962054B2 true JP2962054B2 (ja) | 1999-10-12 |
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ID=15970374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17396892A Expired - Fee Related JP2962054B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | 機械構造用高強度電気抵抗溶接鋼管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962054B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110904391B (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-04 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种焊缝质量优良的厚规格erw海底管线焊管及其制造方法 |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP17396892A patent/JP2962054B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0617127A (ja) | 1994-01-25 |
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