JP3908882B2 - 成形性に優れた溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

【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％、Ｓｉを０．３％〜３％、Ｍｎを０.８〜１ . ７％含有し、その他Ｆｅ及びＰ，Ｓ等の不純物からなる鋼組成を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、部材として溶接されることを考慮して３％とした。またＭｎは実施例に示すように０.８〜１ . ７％とした。
【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、３５０〜５５０℃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×Ｅｌ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、ＴＳ×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)

1. 質量％で、Ｃを０．０５％〜０．２５％、Ｓｉを０．３％〜３％、Ｍｎを０.８〜１ . ７％含有し、その他Ｆｅ及びＰ，Ｓ等の不純物からなる鋼組成を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。