JP6958391B2 - Steel pipe - Google Patents
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Description
本発明は鋼管に関する。 The present invention relates to steel pipes.
機械部品及び自動車用部品等には高炭素鋼板が使用されており、切削加工によって当該鋼板を製品形状に形成することが多いため、当該鋼板は被削性に優れていることが要求される。 High carbon steel sheets are used for machine parts, automobile parts, and the like, and the steel sheets are often formed into product shapes by cutting, so that the steel sheets are required to have excellent machinability.
高炭素鋼板の被削性を改善するには、黒鉛を析出させたり、Ｐｂ、Ｃａ、Ｔｅ及びＢｉ等の快削元素を添加したりする方法が従来から採用されている。また、環境に悪影響を与えがちな快削元素の添加、及び、熱処理性を阻害する黒鉛の析出によることなく、鋼板の被削性を改善する方法として、特許文献１には、母材のパーライトの面積率が４０〜８０％、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ以上であり、母材にフェライト＋球状セメンタイト又はフェライト＋棒状セメンタイトが分散析出した混合組織になっている鋼板が記載されている。 In order to improve the machinability of a high carbon steel sheet, a method of precipitating graphite or adding free-cutting elements such as Pb, Ca, Te and Bi has been conventionally adopted. Further, as a method for improving the machinability of a steel plate without adding a free-cutting element that tends to have an adverse effect on the environment and precipitating graphite that impairs heat treatment, Patent Document 1 describes pearlite as a base material. A steel plate having an area ratio of 40 to 80%, a pearlite lamella spacing of 0.4 μm or more, and a mixed structure in which ferrite + spherical cementite or ferrite + rod-shaped cementite is dispersed and precipitated on a base material is described.
ところで、従来は、高炭素鋼板を電縫溶接等によって溶接すると、割れが発生するため製造が困難であり、高炭素電縫鋼管は実現されていなかった。 By the way, conventionally, when a high carbon steel plate is welded by electric sewing welding or the like, it is difficult to manufacture it because cracks occur, and a high carbon electric sewing steel pipe has not been realized.
電縫鋼管等の鋼管の被削性を改善する方法として、特許文献２には、０．２５〜０．６０質量％のＣを含む素材鋼管に、Ａｃ３変態点以上に加熱及び均熱を施したのち、圧延終了温度を９００℃〜（Ａｃ１変態点）とし、９００℃以下の温度域で累積縮径率が３０〜７０％の縮径圧延を施す鋼管の製造方法が記載されている。 As a method for improving the machinability of steel pipes such as electro-rolled steel pipes, Patent Document 2 states that a material steel pipe containing 0.25 to 0.60% by mass of C is heated and soaked above the Ac 3 transformation point. Describes a method for manufacturing a steel pipe in which the rolling end temperature is set to 900 ° C. to (Ac 1 transformation point) and the diameter reduction rolling is performed in a temperature range of 900 ° C. or lower with a cumulative diameter reduction ratio of 30 to 70%. ..
しかしながら、上述のような従来技術によっても、被削性に優れる高炭素鋼管を得ることは容易ではない。 However, it is not easy to obtain a high carbon steel pipe having excellent machinability even by the above-mentioned conventional techniques.
例えば、特許文献１に記載のパーライトの面積率及びラメラ間隔を制御した金属組織を持つ鋼板を単に溶接しても、被削性に優れた鋼管は製造できない。また、特許文献２に記載の０．２５〜０．６０質量％のＣを含む素材鋼管の代わりに、０．６０質量％以上のＣを含む電縫鋼管に対して、特許文献２と同様に縮径圧延しても、被削性に優れた鋼管は製造されない。 For example, a steel pipe having excellent machinability cannot be produced by simply welding a steel plate having a metal structure in which the area ratio of pearlite and the lamella spacing described in Patent Document 1 are controlled. Further, instead of the material steel pipe containing 0.25 to 0.60% by mass of C described in Patent Document 2, the electro-sewn steel pipe containing 0.60% by mass or more of C is treated in the same manner as in Patent Document 2. Even if the diameter is reduced, a steel pipe having excellent machinability is not manufactured.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、被削性に優れる高炭素鋼管を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high carbon steel pipe having excellent machinability.
本発明に係る鋼管は、０．６質量％以上１．５質量％以下のＣを含み、残部としてＦｅを含む鋼管であって、母材及び溶接部を含む上記鋼管の金属組織は、パーライトを含み、マルテンサイト及びベイナイトを含んでおらず、硬さが４００ＨＶ以下である金属組織であり、上記金属組織における上記パーライトの面積率が４０％以上であり、該パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ以上であることを特徴とする。 The steel pipe according to the present invention is a steel pipe containing 0.6% by mass or more and 1.5% by mass or less of C and containing Fe as a balance, and the metal structure of the steel pipe including the base metal and the welded portion is pearlite. It is a metal structure containing martensite and bainite and having a hardness of 400 HV or less, the area ratio of the pearlite in the metal structure is 40% or more, and the lamella spacing of the pearlite is 0.4 μm or more. It is characterized by being.
また、本発明に係る鋼管において、上記母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織は、上記パーライトと、フェライトと、球状又は棒状セメンタイトとが分散析出した混合組織になっていることが好ましい。 Further, in the steel pipe according to the present invention, the metal structure of the steel pipe including the base metal and the welded portion preferably has a mixed structure in which the pearlite, ferrite, and spherical or rod-shaped cementite are dispersed and precipitated.
また、本発明に係る鋼管において、上記鋼管は、Ｓｉ：２．０質量％以下、Ｍｎ：０．１質量％以上２．０質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ｐ：０．０３質量％以下及びＡｌ：０．００５質量％以上０．２０質量％以下のうちの少なくとも１つをさらに含むことが好ましい。 Further, in the steel pipe according to the present invention, the said steel pipe has Si: 2.0% by mass or less, Mn: 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less, S: 0.03% by mass or less, P: 0. It is preferable that at least one of 03% by mass or less and Al: 0.005% by mass or more and 0.20% by mass or less is further contained.
また、本発明に係る鋼管において、上記鋼管は、Ｎｉ：２．５質量％以下、Ｃｒ：５．０質量％以下及びＭｏ：４．０質量％以下のうちの少なくとも１つをさらに含むことが好ましい。 Further, in the steel pipe according to the present invention, the steel pipe may further contain at least one of Ni: 2.5% by mass or less, Cr: 5.0% by mass or less, and Mo: 4.0% by mass or less. preferable.
また、本発明に係る鋼管において、上記鋼管は、Ｔｉ：０．３質量％以下、Ｎｂ：０．５質量％以下、Ｖ：１．５質量％以下及びＢ：０．０１質量％以下のうちの少なくとも１つをさらに含むことが好ましい。 Further, in the steel pipe according to the present invention, the said steel pipe has Ti: 0.3% by mass or less, Nb: 0.5% by mass or less, V: 1.5% by mass or less, and B: 0.01% by mass or less. It is preferable to further contain at least one of.
本発明に係る鋼管は、被削性に優れる高炭素鋼管を提供することができる。 The steel pipe according to the present invention can provide a high carbon steel pipe having excellent machinability.
以下、本発明に係る鋼管及び鋼管の製造方法の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a steel pipe and a method for manufacturing a steel pipe according to the present invention will be described.
＜鋼管＞
本実施形態に係る鋼管は、０．６質量％以上１．５質量％以下のＣを含み、残部としてＦｅを含む鋼管である。
<Steel pipe>
The steel pipe according to the present embodiment is a steel pipe containing 0.6% by mass or more and 1.5% by mass or less of C and Fe as the balance.
〔母材及び溶接部の金属組織〕
本実施形態に係る母材及び溶接部を含む鋼管（鋼管全体）の金属組織は、パーライトを含み、マルテンサイト及びベイナイトを含んでおらず、硬さが４００ＨＶ以下である金属組織である。また、金属組織におけるパーライトの面積率が４０％以上であり、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ以上である。なお、溶接部とは、鋼板又は鋼帯が溶接されている部分のことを指し、例えば、溶接ビード部を指す。
[Metal structure of base metal and weld]
The metal structure of the steel pipe (entire steel pipe) including the base metal and the welded portion according to the present embodiment is a metal structure containing pearlite, not containing martensite and bainite, and having a hardness of 400 HV or less. Further, the area ratio of pearlite in the metal structure is 40% or more, and the lamella spacing of pearlite is 0.4 μm or more. The welded portion refers to a portion where a steel plate or a steel strip is welded, for example, a weld bead portion.
（パーライトの面積率）
パーライトの面積率は、４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがさらに好ましい。
(Area ratio of pearlite)
The area ratio of pearlite is preferably 40% or more, and more preferably 60% or more.
パーライトの面積率が４０％を下回ると、鋼管の切削加工時の発熱によって構成刃先の結晶粒成長が促進され、切削過程で構成刃先が脱着を繰り返すことで切削抵抗が著しく変動する。切削抵抗の変動は、いわゆるビビリの発生原因となり、構成刃先の切削面の品位を低下させる。また、欠けた刃先片がマイクロチップとなり、工具の掬い面及び逃げ面の摩耗を促進させる。その結果、パーライトの面積率が４０％未満の鋼管を切削加工する場合、切削速度の低減を余儀なくされ、作業効率の低下及び切削コストの上昇を招きやすい。これに対し、上述のように、パーライトの面積率が４０％以上であることで、パーライトが、剪断面域においてクラック発生を促す応力集中源として特に顕著に機能し、展延性の大きな軟質なフェライトの影響が抑えられ、切削抵抗が軽減する。このように、パーライトの面積率が４０％以上であることで、切削抵抗が軽減し、切削加工時の発熱量が低減するため、熱摩耗に起因する工具摩耗を抑え工具寿命を長くすることができる。また、パーライトの面積率が高くなればなるほど鋼管の被削性を向上させることができる。 When the area ratio of pearlite is less than 40%, the growth of crystal grains at the built-up edge is promoted by the heat generated during the cutting process of the steel pipe, and the cutting resistance fluctuates remarkably due to the repeated attachment / detachment of the built-edge edge during the cutting process. Fluctuations in cutting resistance cause so-called chattering and deteriorate the quality of the cutting surface of the built-up edge. In addition, the chipped cutting edge becomes a microchip, which promotes wear on the scooping surface and flank surface of the tool. As a result, when cutting a steel pipe having an area ratio of pearlite of less than 40%, the cutting speed is unavoidably reduced, which tends to lead to a decrease in work efficiency and an increase in cutting cost. On the other hand, as described above, when the area ratio of pearlite is 40% or more, pearlite functions particularly remarkably as a stress concentration source that promotes crack generation in the shear section region, and is a soft ferrite having high ductility. The influence of is suppressed and the cutting resistance is reduced. In this way, when the area ratio of pearlite is 40% or more, cutting resistance is reduced and the amount of heat generated during cutting is reduced, so that tool wear caused by thermal wear can be suppressed and the tool life can be extended. can. Further, the higher the area ratio of pearlite, the better the machinability of the steel pipe.
また、母材の金属組織と溶接部の金属組織との両方におけるパーライトの面積率が、４０％以上であることで、母材の金属組織と溶接部の金属組織との間において切削時に応力変動が生じず、工具寿命が短くなるのを防ぐことができる。これにより、鋼管の被削性を高めることができる。 Further, since the area ratio of pearlite in both the metal structure of the base material and the metal structure of the weld is 40% or more, the stress fluctuates during cutting between the metal structure of the base material and the metal structure of the weld. Can be prevented from shortening the tool life. Thereby, the machinability of the steel pipe can be improved.
（パーライトのラメラ間隔）
パーライトのラメラ間隔は、０．４μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましい。
(Pearlite lamella spacing)
The lamella spacing of pearlite is preferably 0.4 μm or more, more preferably 0.5 μm or more.
パーライトの強度はパーライトのラメラ間隔に依存し、ラメラ間隔が広くなるほどパーライトの強度は低くなり、被削性に優れるようになる。そのため、ラメラ間隔が０．４μｍ以上であることで、パーライトの強度が高くなりすぎず、被削性が低下するのを防ぐことができる。また、ラメラ間隔が０．４μｍ以上であることで、ラメラ間隔が狭くなりすぎず、単位体積当りのセメンタイト／フェライトの界面が増大するのを防ぐことができる。そのため、パーライトを切り込む際に、軟質なフェライトと硬質なセメンタイトとの界面で生じる応力変動及び破砕したセメンタイトのマイクロチップによる工具摩耗が促進されず、工具寿命が短くなるのを防ぐことができる。 The intensity of pearlite depends on the lamella spacing of pearlite, and the wider the lamella spacing, the lower the strength of pearlite and the better the machinability. Therefore, when the lamella spacing is 0.4 μm or more, the strength of pearlite does not become too high, and it is possible to prevent the machinability from being lowered. Further, when the lamella spacing is 0.4 μm or more, the lamella spacing does not become too narrow, and it is possible to prevent the cementite / ferrite interface per unit volume from increasing. Therefore, when cutting pearlite, stress fluctuations that occur at the interface between soft ferrite and hard cementite and tool wear due to crushed cementite microchips are not promoted, and it is possible to prevent the tool life from being shortened.
また、母材の金属組織と溶接部の金属組織との両方におけるパーライトのラメラ間隔が０．４μｍ以上であることで、母材の金属組織と溶接部の金属組織との間において切削時に応力変動が生じず、工具寿命が短くなるのを防ぐことができる。これにより、鋼管の被削性を高めることができる。 Further, since the lamella spacing of pearlite in both the metal structure of the base material and the metal structure of the weld is 0.4 μm or more, the stress fluctuates during cutting between the metal structure of the base material and the metal structure of the weld. Can be prevented from shortening the tool life. Thereby, the machinability of the steel pipe can be improved.
（金属組織の硬さ）
本実施形態に係る母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織の硬さは４００ＨＶ以下である。硬さが４００ＨＶ以下であることで、鋼管と切削工具との間における切削抵抗が低減するため、切削工具の寿命が短くなるのを防ぐことができる。
(Hardness of metal structure)
The hardness of the metal structure of the steel pipe including the base metal and the welded portion according to the present embodiment is 400 HV or less. When the hardness is 400 HV or less, the cutting resistance between the steel pipe and the cutting tool is reduced, so that it is possible to prevent the life of the cutting tool from being shortened.
また、鋼管の母材の金属組織と溶接部の金属組織との両方における硬さが４００ＨＶ以下であることで、母材の金属組織と溶接部の金属組織との間において切削時に応力変動が生じないことからも切削工具の寿命が短くなるのを防ぐことができる。これにより、鋼管の被削性を高めることができる。 Further, since the hardness of both the metal structure of the base metal of the steel pipe and the metal structure of the weld is 400 HV or less, stress fluctuation occurs during cutting between the metal structure of the base material and the metal structure of the weld. Since there is no such thing, it is possible to prevent the life of the cutting tool from being shortened. Thereby, the machinability of the steel pipe can be improved.
（母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織の具体例）
母材及び溶接部を含む鋼管（鋼管全体）の金属組織としては、上述のパーライト、又は、パーライトとフェライト中に球状若しくは棒状セメンタイトとが分散析出した混合組織になっていることが好ましい。鋼管を切削するために、剪断面域に大きな剪断応力を加えると、パーライトとフェライトとの塑性変形能の相違に起因してパーライトとフェライトとの界面に応力が集中し、亀裂が発生する。また、切削が進むと、フェライトに比べて塑性変形能に劣るパーライトにおいて亀裂が伝播する。剪断面域で亀裂伝播が連続的又は同時多発的に発生することで、切削抵抗値が低下し、鋼管が容易に切断される。これにより、鋼管の被削性が向上する。鋼管の母材及び溶接部の金属組織が異なると、母材及び溶接部の間おいて切削時に応力変動が生じるため、工具寿命が低下する。これに対し、母材及び溶接部の両方を上述のような混合組織とすることにより、工具寿命の低下を抑制でき、優れた被削性を得ることができる。
(Specific example of metal structure of steel pipe including base metal and welded part)
The metal structure of the steel pipe (entire steel pipe) including the base metal and the welded portion is preferably the above-mentioned pearlite or a mixed structure in which spherical or rod-shaped cementite is dispersed and precipitated in pearlite and ferrite. When a large shear stress is applied to the shear section area in order to cut a steel pipe, the stress is concentrated at the interface between pearlite and ferrite due to the difference in plastic deformability between pearlite and ferrite, and cracks occur. Further, as cutting progresses, cracks propagate in pearlite, which is inferior in plastic deformability to ferrite. The continuous or simultaneous occurrence of crack propagation in the sheared surface region lowers the cutting resistance value and easily cuts the steel pipe. This improves the machinability of the steel pipe. If the metal structure of the base metal and the welded portion of the steel pipe is different, stress fluctuation occurs during cutting between the base metal and the welded portion, so that the tool life is shortened. On the other hand, by forming both the base metal and the welded portion in the mixed structure as described above, it is possible to suppress a decrease in tool life and obtain excellent machinability.
一般的に、特許文献１に記載されているような０．６質量％以上１．５質量％以下のＣを含む鋼板を電縫溶接等の溶接により鋼管を形成した場合、鋼管の溶接部が硬質なマルテンサイト及びベイナイト組織になる。このように、母材の金属組織と溶接部の金属組織とが異なり、溶接部の金属組織が硬質なマルテンサイト及びベイナイトを多く含むことで、鋼管の溶接部の金属組織は被削性に優れなくなる虞がある。これに対し、上述のように、鋼管の母材及び溶接部の金属組織が、共に、マルテンサイト及びベイナイトを含んでいないことで、母材及び溶接部の金属組織が同等且つ軟質な組織となる。これにより、鋼管の溶接部においても優れた被削性を確保することができる。その結果、所定形状への切削加工が予定されている機械部品及び自動車用部品等の素材として優れた被削性を有する高炭素電縫鋼管を得ることができる。また、当該鋼管によれば、工具寿命を延長し、切削加工に要するコストを節減することができる。 Generally, when a steel pipe containing 0.6% by mass or more and 1.5% by mass or less of C as described in Patent Document 1 is formed by welding such as electric sewing welding, the welded portion of the steel pipe is formed. It becomes a hard martensite and bainite structure. In this way, the metal structure of the base metal and the metal structure of the weld are different, and the metal structure of the weld contains a large amount of hard martensite and bainite, so that the metal structure of the weld of the steel pipe is excellent in machinability. There is a risk that it will disappear. On the other hand, as described above, since the metal structures of the base metal and the welded portion of the steel pipe do not contain martensite and bainite, the metal structures of the base metal and the welded portion have the same and soft structure. .. As a result, excellent machinability can be ensured even in the welded portion of the steel pipe. As a result, it is possible to obtain a high carbon electric resistance sewn steel pipe having excellent machinability as a material for machine parts and automobile parts that are scheduled to be cut into a predetermined shape. Further, according to the steel pipe, the tool life can be extended and the cost required for cutting can be reduced.
〔鋼管に含まれる成分〕
本実施形態に係る鋼管は、０．６質量％以上１．５質量％以下のＣを含み、残部としてＦｅを含む。また、本実施形態に係る鋼管は、Ｃ以外の成分として後述する各成分の少なくとも１種を含んでいてもよい。
[Components contained in steel pipe]
The steel pipe according to the present embodiment contains C of 0.6% by mass or more and 1.5% by mass or less, and contains Fe as the balance. Further, the steel pipe according to the present embodiment may contain at least one of each component described later as a component other than C.
（Ｃ）
本実施形態に係る鋼管は、０．６質量％以上１．５質量％以下のＣを含む。すなわち、本実施形態に係る鋼管は高炭素鋼の鋼管である。Ｃは、高炭素電縫鋼管を各種部品に切削加工した後で熱処理する用途においては、良好な被削性及び必要強度を得る上で必須の成分である。鋼管におけるＣの含有量が０.６質量％以上であることで、軟質なフェライトの影響が抑えられ、鋼管の被削性を改善することができる。また、鋼管におけるＣの含有量が１.５質量％以下であることで、工具摩耗に及ぼす硬質なセメンタイトの悪影響を抑え、被削性が低下することを防ぐことができる。
(C)
The steel pipe according to the present embodiment contains C of 0.6% by mass or more and 1.5% by mass or less. That is, the steel pipe according to this embodiment is a high carbon steel pipe. C is an indispensable component for obtaining good machinability and required strength in applications where a high carbon electrosewn steel pipe is cut into various parts and then heat-treated. When the C content in the steel pipe is 0.6% by mass or more, the influence of soft ferrite can be suppressed and the machinability of the steel pipe can be improved. Further, when the C content in the steel pipe is 1.5% by mass or less, it is possible to suppress the adverse effect of hard cementite on tool wear and prevent the machinability from being lowered.
鋼管におけるＣの含有量は、０．６質量％以上１．２質量％以下であることが好ましい。鋼管におけるＣの含有量が０．６質量％以上１．２質量％以下であることにより、より被削性に優れた鋼管が得られる。 The content of C in the steel pipe is preferably 0.6% by mass or more and 1.2% by mass or less. When the C content in the steel pipe is 0.6% by mass or more and 1.2% by mass or less, a steel pipe having more excellent machinability can be obtained.
（Ｓｉ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｓｉ（ケイ素）を含んでいてもよい。Ｓｉは製鋼段階で脱酸剤として添加される成分であるが、セメンタイトを不安定化し黒鉛化促進作用を呈する。鋼管におけるＳｉの含有量は、２．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましく、０．４質量％以下であることがさらに好ましい。Ｓｉの含有量が２．０質量％以下であることにより、過剰量のＳｉが含まれることに起因する黒鉛析出により、鋼管の熱処理性が阻害されることを防ぐことができる。
(Si)
The steel pipe according to the present embodiment may contain Si (silicon). Si is a component added as a deoxidizer in the steelmaking stage, but it destabilizes cementite and exhibits a graphitization promoting action. The content of Si in the steel pipe is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, and further preferably 0.4% by mass or less. When the Si content is 2.0% by mass or less, it is possible to prevent the heat treatment property of the steel pipe from being hindered by the graphite precipitation caused by the excessive amount of Si.
（Ｍｎ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｍｎ（マンガン）を含んでいてもよい。Ｍｎは、良好な焼入れ性を有する鋼管を得るために必要な成分である。鋼管におけるＭｎの含有量は、０．１質量％以上２．０質量％以下であることが好ましく、０．３質量％以上１．０質量％以下であることがより好ましい。鋼管におけるＭｎの含有量が０．１質量％以上であることにより、鋼管の焼入れ性が向上する。一方、鋼管におけるＭｎの含有量が２．０質量％以下であることにより、鋼管の熱処理後の靱性の低下を抑制することができる。
(Mn)
The steel pipe according to this embodiment may contain Mn (manganese). Mn is a component necessary for obtaining a steel pipe having good hardenability. The Mn content in the steel pipe is preferably 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less, and more preferably 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less. When the Mn content in the steel pipe is 0.1% by mass or more, the hardenability of the steel pipe is improved. On the other hand, when the Mn content in the steel pipe is 2.0% by mass or less, it is possible to suppress a decrease in toughness of the steel pipe after heat treatment.
（Ｓ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｓ（硫黄）を含んでいてもよい。鋼管におけるＳの含有量は、０．０３質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以下であることがより好ましく、０．０１質量％以下であることがさらに好ましい。鋼管におけるＳの含有量が０．０３質量％以下であることにより、熱処理後の鋼管の強度及び靱性が低下することを防ぐことができる。
(S)
The steel pipe according to this embodiment may contain S (sulfur). The content of S in the steel pipe is preferably 0.03% by mass or less, more preferably 0.02% by mass or less, and further preferably 0.01% by mass or less. When the S content in the steel pipe is 0.03% by mass or less, it is possible to prevent the strength and toughness of the steel pipe from being lowered after the heat treatment.
（Ｐ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｐ（リン）を含んでいてもよい。鋼管におけるＰの含有量は、０．０３質量％以下であることが好ましく、０．０１５質量％以下であることがより好ましい。鋼管におけるＰの含有量が０．０３質量％以下であることにより、熱処理後の鋼管の靱性が低下することを防ぐことができる。
(P)
The steel pipe according to this embodiment may contain P (phosphorus). The content of P in the steel pipe is preferably 0.03% by mass or less, and more preferably 0.015% by mass or less. When the P content in the steel pipe is 0.03% by mass or less, it is possible to prevent the toughness of the steel pipe from being lowered after the heat treatment.
（Ａｌ）
本実施形態に係る鋼管は、Ａｌ（アルミニウム）を含んでいてもよい。Ａｌは、製鋼段階で脱酸剤として添加される成分である。鋼管におけるＡｌの含有量は、０．００５質量％以上０．２０質量％以下であることが好ましく、０．０１質量％以上０．１質量％以下であることがより好ましい。鋼管におけるＡｌの含有量が０．００５質量％以上であることにより、好適な脱酸効果が得られ、含有量が多くなるのに応じて良好な脱酸効果が得られる。鋼管におけるＡｌの含有量が０．２０質量％以下であることにより、鋼管におけるＡｌの含有量が過剰とならないため、鋼管の清浄度が低下し、強度及び靱性が低下することを防ぐことができる。
(Al)
The steel pipe according to this embodiment may contain Al (aluminum). Al is a component added as an antacid in the steelmaking stage. The Al content in the steel pipe is preferably 0.005% by mass or more and 0.20% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less. When the Al content in the steel pipe is 0.005% by mass or more, a suitable deoxidizing effect can be obtained, and as the content increases, a good deoxidizing effect can be obtained. When the Al content in the steel pipe is 0.20% by mass or less, the Al content in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent the cleanliness of the steel pipe from being lowered and the strength and toughness from being lowered. ..
（Ｎｉ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｎｉ（ニッケル）を含んでいてもよい。Ｎｉは鋼管の焼入れ性を向上させる成分である。鋼管におけるＮｉの含有量は、２．５質量％以下であることが好ましく、１．８質量％以下であることがより好ましい。鋼管におけるＮｉの含有量が２．５質量％以下であることにより、鋼管におけるＮｉの含有量が過剰とならないため、Ｎｉの過剰添加による被削性に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。また、Ｎｉは、Ｓｉと同様に黒鉛化促進元素であるが、鋼管におけるＮｉの含有量が２．５質量％以下であることにより、黒鉛の析出に起因する鋼管の焼入れ性の低下を防ぐことができる。
(Ni)
The steel pipe according to this embodiment may contain Ni (nickel). Ni is a component that improves the hardenability of steel pipes. The content of Ni in the steel pipe is preferably 2.5% by mass or less, and more preferably 1.8% by mass or less. When the Ni content in the steel pipe is 2.5% by mass or less, the Ni content in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent adverse effects on the machinability due to the excessive addition of Ni. Further, Ni is a graphitization promoting element like Si, but since the content of Ni in the steel pipe is 2.5% by mass or less, it is possible to prevent the deterioration of the hardenability of the steel pipe due to the precipitation of graphite. Can be done.
（Ｃｒ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｃｒ（クロム）を含んでいてもよい。Ｃｒは、鋼管の焼入れ性を向上させる成分であり、セメンタイトを安定化させ、セメンタイトに固溶してセメンタイトの強度を向上させる作用もある。鋼管におけるＣｒの含有量は、５．０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上２．０質量％以下であることがより好ましく、０．１質量％以上１．０質量％以下であることがさらに好ましい。鋼管におけるＣｒの含有量が５．０質量％以下であることにより、鋼管におけるＣｒの含有量が過剰とならないため、鋼材コストの上昇を招くことを防ぐことができる。また、セメンタイトの強化作用による工具摩耗が促進しないため、鋼管の被削性の低下を防ぐことができる。また、鋼管におけるＣｒの含有量が０．１質量％以上であることにより、鋼管の焼入れ性及びセメンタイトの強度の向上という効果が顕著になる。また、鋼管におけるＣｒの含有量が少なければ少ないほど、鋼管の被削性を向上させることができる。
(Cr)
The steel pipe according to this embodiment may contain Cr (chromium). Cr is a component that improves the hardenability of steel pipes, and also has the effect of stabilizing cementite and dissolving it in cementite to improve the strength of cementite. The Cr content in the steel pipe is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 1.0% by mass. The following is more preferable. When the Cr content in the steel pipe is 5.0% by mass or less, the Cr content in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent an increase in steel material cost. In addition, since tool wear is not promoted due to the strengthening action of cementite, it is possible to prevent a decrease in machinability of the steel pipe. Further, when the Cr content in the steel pipe is 0.1% by mass or more, the effect of improving the hardenability of the steel pipe and the strength of cementite becomes remarkable. Further, the smaller the Cr content in the steel pipe, the better the machinability of the steel pipe.
（Ｍｏ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｍｏ（モリブデン）を含んでいてもよい。Ｍｏは、鋼管の焼入れ性を向上させる成分である。鋼管におけるＭｏの含有量は、４．０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上１．０質量％以下であることがより好ましく、０．１質量％以上０．４質量％以下であることがさらに好ましい。鋼管におけるＭｏの含有量が４．０質量％以下であることにより、鋼管におけるＭｏの含有量が過剰とならないため、鋼材コストの上昇を招くことを防ぐことができる。また、鋼管におけるＭｏの含有量が０．１質量％以上であることにより、鋼管の焼入れ性の向上という効果が顕著になる。また、鋼管におけるＭｏの含有量が少なければ少ないほど、鋼管の被削性を向上させることができる。
(Mo)
The steel pipe according to this embodiment may contain Mo (molybdenum). Mo is a component that improves the hardenability of steel pipes. The content of Mo in the steel pipe is preferably 4.0% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 0.4% by mass or less. The following is more preferable. When the Mo content in the steel pipe is 4.0% by mass or less, the Mo content in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent an increase in steel material cost. Further, when the Mo content in the steel pipe is 0.1% by mass or more, the effect of improving the hardenability of the steel pipe becomes remarkable. Further, the smaller the Mo content in the steel pipe, the better the machinability of the steel pipe.
（Ｔｉ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｔｉ（チタン）を含んでいてもよい。Ｔｉは、鋼中のＣ、Ｓ及びＮとの反応によって生成される析出物のピンニング作用によって鋼管の金属組織におけるオーステナイト粒を微細化し、熱処理後の鋼管の靭性を向上させる。また、Ｔｉは、析出強化によって鋼管を高強度化する作用もある。鋼管におけるＴｉの含有量は、０．３質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以上０．１質量％以下であることがより好ましい。鋼管におけるＴｉの含有量が０．３質量％以下であることにより、鋼管におけるＴｉの含有量が過剰とならないため、鋼材のコストの上昇を招くことを防ぐことができる。また、鋼管におけるＴｉの含有量が０．０２質量％以上であることにより、鋼管の靱性及び強度を向上させるという効果が顕著になる。また、鋼管におけるＴｉの含有量が少なければ少ないほど、鋼管の被削性を向上させることができる。
(Ti)
The steel pipe according to this embodiment may contain Ti (titanium). Ti refines austenite grains in the metal structure of the steel pipe by the pinning action of the precipitates generated by the reaction with C, S and N in the steel, and improves the toughness of the steel pipe after heat treatment. Ti also has the effect of increasing the strength of the steel pipe by strengthening precipitation. The Ti content in the steel pipe is preferably 0.3% by mass or less, and more preferably 0.02% by mass or more and 0.1% by mass or less. When the Ti content in the steel pipe is 0.3% by mass or less, the Ti content in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent an increase in the cost of the steel material. Further, when the Ti content in the steel pipe is 0.02% by mass or more, the effect of improving the toughness and strength of the steel pipe becomes remarkable. Further, the smaller the Ti content in the steel pipe, the better the machinability of the steel pipe.
（Ｎｂ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｎｂ（ニオブ）を含んでいてもよい。Ｎｂは、Ｔｉと同様に鋼中のＣと反応し、反応生成物ＮｂＣのピンニング作用によって鋼管の金属組織におけるオーステナイト粒を微細化し、熱処理後の靭性を向上させ、鋼材を高強度化する析出硬化元素である。鋼管におけるＮｂの含有量は、０．５質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以上０．１質量％以下であることがより好ましい。鋼管におけるＮｂの含有量が０．５質量％以下であることにより、鋼管におけるＮｂの含有量が過剰とならないため、鋼管の焼入れ性の低下及び鋼材のコストの上昇を招くことを防ぐことができる。また、鋼管におけるＮｂの含有量が０．０２質量％以上であることにより、鋼管の靱性及び強度を向上させるという効果が顕著になる。また、鋼管におけるＮｂの含有量が少なければ少ないほど、鋼管の被削性を向上させることができる。
(Nb)
The steel pipe according to this embodiment may contain Nb (niobium). Nb reacts with C in steel like Ti, and by the pinning action of reaction product NbC, austenite grains in the metal structure of the steel pipe are made finer, toughness after heat treatment is improved, and precipitation hardening is performed to increase the strength of the steel material. It is an element. The content of Nb in the steel pipe is preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0.02% by mass or more and 0.1% by mass or less. When the Nb content in the steel pipe is 0.5% by mass or less, the Nb content in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent a decrease in hardenability of the steel pipe and an increase in the cost of the steel material. .. Further, when the Nb content in the steel pipe is 0.02% by mass or more, the effect of improving the toughness and strength of the steel pipe becomes remarkable. Further, the smaller the Nb content in the steel pipe, the better the machinability of the steel pipe.
（Ｖ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｖ（バナジウム）を含んでいてもよい。Ｖは、ピンニング作用のある炭窒化物として析出し、鋼管の金属組織におけるオーステナイト粒の微細化及び熱処理後の鋼管の靭性向上に寄与する。鋼管におけるＶの含有量は、１．５質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上０．４質量％以下であることがより好ましい。鋼管におけるＶの含有量が１．５質量％以下であることで、鋼管におけるＶの含有量が過剰とならないため、鋼管の焼入れ性の低下及び鋼材のコストの上昇を招くことを防ぐことができる。また、鋼管におけるＶの含有量が０．１質量％以上であることにより、鋼管の金属組織におけるオーステナイト粒の微細化及び熱処理後の鋼管の靱性向上という効果が顕著になる。また、鋼管におけるＶの含有量が少なければ少ないほど、鋼管の被削性を向上させることができる。
(V)
The steel pipe according to this embodiment may contain V (vanadium). V is precipitated as a carbonitride having a pinning action, and contributes to the miniaturization of austenite grains in the metal structure of the steel pipe and the improvement of the toughness of the steel pipe after heat treatment. The V content in the steel pipe is preferably 1.5% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 0.4% by mass or less. When the V content in the steel pipe is 1.5% by mass or less, the V content in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent a decrease in hardenability of the steel pipe and an increase in the cost of the steel material. .. Further, when the V content in the steel pipe is 0.1% by mass or more, the effects of refining the austenite grains in the metal structure of the steel pipe and improving the toughness of the steel pipe after the heat treatment become remarkable. Further, the smaller the V content in the steel pipe, the better the machinability of the steel pipe.
（Ｂ）
本実施形態に係る鋼管は、Ｂ（ホウ素）を含んでいてもよい。Ｂは、鋼管の焼入れ性を向上させる。鋼管におけるＢの含有量は、０．０１質量％以下であることが好ましく、０．０００３質量％以上０．００５質量％以下であることがより好ましく、０．０００８質量％以上０．００５質量％以下であることがさらに好ましい。鋼管におけるＢの含有量が０．０１質量％以下であることで、鋼管におけるＢの含有量が過剰とならないため、鋼管の熱間加工性に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。また、鋼管におけるＢの含有量が０．０００３質量％以上であることで、鋼管の焼入れ性を向上させる効果が顕著になる。また、鋼管におけるＢの含有量が多いほど鋼管における焼入れ性は向上するが、鋼管におけるＢの含有量が０．０１質量％において鋼管の焼入れ性向上効果が飽和する。そのため、鋼管におけるＢの含有量を０．０００８質量％以上０．０１質量％以下とすることで、鋼管の焼入れ性効果の向上及び熱間加工性の低下の防止の両方の効果を好適に奏することができる。
(B)
The steel pipe according to this embodiment may contain B (boron). B improves the hardenability of the steel pipe. The content of B in the steel pipe is preferably 0.01% by mass or less, more preferably 0.0003% by mass or more and 0.005% by mass or less, and 0.0008% by mass or more and 0.005% by mass or less. The following is more preferable. When the content of B in the steel pipe is 0.01% by mass or less, the content of B in the steel pipe does not become excessive, so that it is possible to prevent adverse effects on the hot workability of the steel pipe. Further, when the content of B in the steel pipe is 0.0003% by mass or more, the effect of improving the hardenability of the steel pipe becomes remarkable. Further, the higher the content of B in the steel pipe, the better the hardenability in the steel pipe, but when the content of B in the steel pipe is 0.01% by mass, the effect of improving the hardenability of the steel pipe is saturated. Therefore, by setting the B content in the steel pipe to 0.0008% by mass or more and 0.01% by mass or less, both the effects of improving the hardenability effect of the steel pipe and preventing the decrease in hot workability can be suitably achieved. be able to.
本実施形態に係る鋼管は、Ｃ以外の成分として上述した各成分を含み得る。好適な態様としては、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｐ及びＡｌのうちの少なくとも１つを含むものが挙げられる。より好適な態様としては、Ｎｉ、Ｃｒ及びＭｏのうちの少なくとも１つをさらに含むものが挙げられる。さらに好適な態様としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ及びＢのうちの少なくとも１つをさらに含むものが挙げられる。 The steel pipe according to the present embodiment may contain each of the above-mentioned components as a component other than C. Suitable embodiments include those containing at least one of Si, Mn, S, P and Al. More preferable embodiments include those further containing at least one of Ni, Cr and Mo. More preferred embodiments include those further comprising at least one of Ti, Nb, V and B.
＜鋼管の製造方法＞
本実施形態に係る鋼管の製造方法は、鋼帯又は鋼板から、本実施形態に係る鋼管を製造する方法であって、溶接工程と、加熱工程と、冷却工程とを含む。
<Manufacturing method of steel pipe>
The method for manufacturing a steel pipe according to the present embodiment is a method for manufacturing a steel pipe according to the present embodiment from a steel strip or a steel plate, and includes a welding step, a heating step, and a cooling step.
〔溶接工程〕
溶接工程では、鋼帯又は鋼板を連続的にロール成形し、略円筒状のオープン管とし、該オープン管の端部同士を電縫溶接等によって溶接する。ここで、上述の鋼帯は、上述の鋼管と同じ組成を有する熱延鋼帯及び冷延鋼帯の何れであってもよいが、熱延鋼帯であることが好ましい。熱延鋼帯を用いることによって、鋼管の製造コストを低減することができる。鋼板についても、熱延鋼板及び冷延鋼板の何れであってもよいが、鋼帯と同様の理由により、熱延鋼板を用いることが好ましい。
[Welding process]
In the welding process, a steel strip or a steel plate is continuously roll-formed to form a substantially cylindrical open pipe, and the ends of the open pipe are welded to each other by electric stitch welding or the like. Here, the above-mentioned steel strip may be either a hot-rolled steel strip or a cold-rolled steel strip having the same composition as the above-mentioned steel pipe, but is preferably a hot-rolled steel strip. By using the hot-rolled steel strip, the manufacturing cost of the steel pipe can be reduced. The steel plate may be either a hot-rolled steel plate or a cold-rolled steel plate, but it is preferable to use a hot-rolled steel plate for the same reason as the steel strip.
〔加熱工程〕
加熱工程では、溶接工程後の鋼に焼鈍等による加熱処理を施す。加熱工程における加熱温度は、Ａ１点よりも高く、１０００℃以下であることが好ましく、Ａ１点＋１０℃以上であることがより好ましい。加熱温度がＡ１点よりも高いことで、高温で鋼管を加熱することができるため、球状又は棒状のセメンタイトの核となる炭化物を減らすことができる。これにより、鋼の金属組織における球状化セメンタイトの面積率が高くなりすぎないため、金属組織における、軟質で粘性の高いフェライトと球状又は棒状のセメンタイトとの混合組織の面積率が高くなることを防ぐことができる。また、加熱温度が１０００℃以下であることで、鋼管表面の脱炭及び酸化スケールの生成の著しい進行を防ぐことで、鋼管の表面形状の悪化を防ぐことができる。
[Heating process]
In the heating process, the steel after the welding process is heat-treated by annealing or the like. The heating temperature in the heating step is higher than the A1 point, preferably 1000 ° C. or lower, and more preferably A1 point + 10 ° C. or higher. Since the heating temperature is higher than the A1 point, the steel pipe can be heated at a high temperature, so that the carbides that are the cores of spherical or rod-shaped cementite can be reduced. As a result, the area ratio of the spheroidized cementite in the metal structure of the steel does not become too high, so that the area ratio of the mixed structure of the soft and highly viscous ferrite and the spherical or rod-shaped cementite in the metal structure is prevented from becoming high. be able to. Further, when the heating temperature is 1000 ° C. or lower, it is possible to prevent deterioration of the surface shape of the steel pipe by preventing decarburization of the surface of the steel pipe and significant progress of generation of oxide scale.
加熱工程における加熱時間（均熱時間）は、１時間以上であることが好ましく、２時間以上５時間以下であることがより好ましい。上述の温度において２時間以上加熱することで、セメンタイトを十分溶解させることができる。これにより、球状又は棒状セメンタイト生成の核となる未溶解セメンタイトが大量に残留することを防ぎ、鋼の金属組織における球状及び棒状セメンタイトの過剰な生成を防ぐことができる。その結果、被削性に優れた金属組織を得ることができる。また、加熱時間が５時間以下であることで、鋼管の製造コストを低減することができる。 The heating time (equal heating time) in the heating step is preferably 1 hour or more, and more preferably 2 hours or more and 5 hours or less. Cementite can be sufficiently dissolved by heating at the above temperature for 2 hours or more. This prevents a large amount of undissolved cementite, which is the core of spherical or rod-shaped cementite formation, from remaining, and prevents excessive formation of spherical or rod-shaped cementite in the metal structure of steel. As a result, a metal structure having excellent machinability can be obtained. Further, when the heating time is 5 hours or less, the manufacturing cost of the steel pipe can be reduced.
〔冷却工程〕
冷却工程では、加熱工程後の鋼を冷却する。冷却工程における冷却速度は、５℃／時以上７０℃／時以下であることが好ましく、６０℃／時以下であることがさらに好ましい。
[Cooling process]
In the cooling step, the steel after the heating step is cooled. The cooling rate in the cooling step is preferably 5 ° C./hour or more and 70 ° C./hour or less, and more preferably 60 ° C./hour or less.
冷却速度が５℃／時以上であることにより、鋼の金属組織における球状化セメンタイトの面積率が高くなりすぎないため、パーライトの面積率が減少しすぎず、鋼管の被削性が低下することを防ぐことができる。また、冷却速度が７０℃／時以下であることにより、鋼の金属組織におけるマルテンサイト及びベイナイトの生成を抑制し、鋼管の被削性が低下することを防ぐことができる。 When the cooling rate is 5 ° C./hour or more, the area ratio of spheroidized cementite in the metal structure of the steel does not become too high, so that the area ratio of pearlite does not decrease too much and the machinability of the steel pipe decreases. Can be prevented. Further, when the cooling rate is 70 ° C./hour or less, it is possible to suppress the formation of martensite and bainite in the metal structure of the steel and prevent the machinability of the steel pipe from being lowered.
〔鋼管の製造方法による効果〕
本実施形態に係る鋼管の製造方法によれば、以下の効果を奏する。例えば、Ｃの含有量が０．６質量％以上の高炭素鋼管である本実施形態に係る鋼管の元となる鋼帯又は鋼板を溶接後、特許文献２のように縮径圧延したとする。この場合、鋼の金属組織におけるセメンタイトの析出量が多いため、セメンタイトが金属組織中に適切に分散せずに、鋼管の被削性が低下する。
[Effect of steel pipe manufacturing method]
According to the method for manufacturing a steel pipe according to the present embodiment, the following effects are obtained. For example, it is assumed that the steel strip or steel plate that is the source of the steel pipe according to the present embodiment, which is a high carbon steel pipe having a C content of 0.6% by mass or more, is welded and then rolled to a reduced diameter as in Patent Document 2. In this case, since the amount of cementite deposited in the metal structure of the steel is large, the cementite is not properly dispersed in the metal structure, and the machinability of the steel pipe is lowered.
これに対し、本実施形態に係る鋼管の製造方法によれば、上述のように、特定の成分及び組成の鋼帯又は鋼板を溶接後、上述の加熱処理及び冷却処理を施す。これにより、母材及び溶接部の金属組織が、共に、パーライトを含み、金属組織におけるパーライトの面積率が４０％以上であり、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ以上である鋼管が得られる。すなわち、本実施形態に係る鋼管の製造方法によれば、被削性に優れた金属組織の鋼管を得ることができる。 On the other hand, according to the method for manufacturing a steel pipe according to the present embodiment, as described above, after welding a steel strip or a steel plate having a specific component and composition, the above-mentioned heat treatment and cooling treatment are performed. As a result, a steel pipe in which the metal structure of the base metal and the welded portion both contain pearlite, the area ratio of pearlite in the metal structure is 40% or more, and the pearlite lamella spacing is 0.4 μm or more can be obtained. That is, according to the method for manufacturing a steel pipe according to the present embodiment, a steel pipe having a metal structure having excellent machinability can be obtained.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
＜鋼管の製造例＞
〔鋼帯の製造〕
まず、以下の表１に示す成分の熱延鋼帯を製造した。なお、表１では、本実施形態に係る鋼管に必ず、又は、好ましくは含まれる成分の範囲から外れている鋼帯の成分及び当該成分を含む鋼帯に下線を付している。
<Manufacturing example of steel pipe>
[Manufacturing of steel strips]
First, a hot-rolled steel strip having the components shown in Table 1 below was produced. In Table 1, the steel pipes according to the present embodiment are always or preferably underlined with the components of the steel strips that are out of the range of the components and the steel strips containing the components.
次に、表１に示す鋼帯に対して、溶接、加熱及び冷却を施して鋼管を製造した。
Next, the steel strips shown in Table 1 were welded, heated and cooled to produce steel pipes.
（溶接）
まず、表１に示す成分を有する板厚６．０ｍｍの熱延鋼帯に、連続的にロール成形を施し、当該熱帯鋼帯を略円筒状のオープン管とし、当該オープン管の端部同士を電縫溶接することで、外径６０．５ｍｍφの素材鋼管とした。
(welding)
First, a hot-rolled steel strip having a plate thickness of 6.0 mm having the components shown in Table 1 is continuously roll-formed to form the tropical steel strip into a substantially cylindrical open pipe, and the ends of the open pipe are connected to each other. By electric stitch welding, a material steel pipe having an outer diameter of 60.5 mmφ was obtained.
（加熱）
溶接後、表２に示すように、試験Ｎｏ．１〜２３の素材鋼管に対して、均熱温度６８０℃以上１０００℃以下、均熱時間２時間の加熱条件にて、加熱処理を施した。なお、試験Ｎｏ．２２の素材鋼管に対しては、表２に示すように、溶接後の加熱及び冷却処理を施さない代わりに、焼鈍鋼帯を用いて素材鋼管を作製した。
(heating)
After welding, as shown in Table 2, Test No. The material steel pipes 1 to 23 were heat-treated under the heating conditions of a soaking temperature of 680 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower and a soaking time of 2 hours. In addition, the test No. As shown in Table 2, for the material steel pipe of 22, the material steel pipe was produced by using an annealed steel strip instead of performing the heating and cooling treatment after welding.
（冷却）
加熱後、試験Ｎｏ．１〜２３の素材鋼管に対して、５℃／時以上７０℃／時以下である表２に示す冷却速度において室温まで炉冷する冷却処理を施した。これにより、母材及び溶接部における金属組織に含まれるパーライトが、表２に示す面積率及びラメラ間隔を示す電縫鋼管を作製した。なお、表２では、表１で付した下線と同様に、本実施形態に係る鋼管に必ず、又は、好ましくは含まれる成分の範囲から外れている成分を含む鋼帯に下線を付している。また、表２では、本実施形態に係る鋼管の母材及び溶接部の金属組織におけるパーライトの面積率及びラメラ間隔から外れる面積率及びラメラ間隔に下線を付している。
(cooling)
After heating, test No. The material steel pipes 1 to 23 were subjected to a cooling treatment for cooling to room temperature at the cooling rate shown in Table 2 which is 5 ° C./hour or more and 70 ° C./hour or less. As a result, an electrosewn steel pipe in which pearlite contained in the metal structure in the base metal and the welded portion shows the area ratio and the lamella spacing shown in Table 2 was produced. In Table 2, similarly to the underlined in Table 1, the steel pipe according to the present embodiment is always underlined, or the steel strip containing a component that is preferably out of the range of the contained component is underlined. .. Further, in Table 2, the area ratio of pearlite and the area ratio deviating from the lamella spacing and the lamella spacing in the metal structure of the base material and the welded portion of the steel pipe according to the present embodiment are underlined.
次に、表２に示す電縫鋼管のパーライトの面積率及びパーライトのラメラ間隔の測定方法について以下に説明する。 Next, a method for measuring the area ratio of pearlite and the pearlite spacing of pearlite shown in Table 2 will be described below.
（パーライトの面積率）
最終的に得られた試験Ｎｏ．１〜２３の電縫鋼管の母材及び溶接部における試験片断面に対して、圧延方向及び板厚方向への鏡面研磨及びエッチング処理を施した。当該試験片断面を、光学顕微鏡を用いて倍率５００倍の視野にて各々写真撮影し、当該試験片断面の写真を画像処理することでパーライトの面積率を測定した。
(Area ratio of pearlite)
Finally obtained test No. The cross sections of the test pieces in the base material and the welded portion of the electrosewn steel pipes 1 to 23 were mirror-polished and etched in the rolling direction and the plate thickness direction. The cross section of the test piece was photographed with an optical microscope in a field of magnification of 500 times, and the area ratio of pearlite was measured by image processing the photograph of the cross section of the test piece.
（パーライトのラメラ間隔）
パーライトの面積率の測定と同様に、最終的に得られた試験Ｎｏ．１〜２３の電縫鋼管の母材及び溶接部における試験片断面に対して、圧延方向及び板厚方向への鏡面研磨及びエッチング処理を施した。光学顕微鏡を用いて倍率５００倍の視野にてパーライトを観察しながら、当該パーライトのラメラ間隔が狭い部分を２０箇所選択した。また、選択部分２０箇所を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて倍率２０００倍にて写真撮影した。撮影した２０枚の写真の中からパーライトのラメラ間隔が特に狭い写真１０枚を特定した。当該写真におけるパーライトのラメラ間隔を測定し、パーライトのラメラ間隔の測定値を平均化することによりパーライトのラメラ間隔を求めた。
(Pearlite lamella spacing)
Similar to the measurement of the area ratio of pearlite, the finally obtained test No. The cross sections of the test pieces in the base metal and the welded portion of the electrosewn steel pipes 1 to 23 were mirror-polished and etched in the rolling direction and the plate thickness direction. While observing pearlite in a field of view at a magnification of 500 times using an optical microscope, 20 portions of the pearlite having a narrow lamella interval were selected. In addition, 20 selected portions were photographed at a magnification of 2000 using a scanning electron microscope (SEM). From the 20 photographs taken, 10 photographs with a particularly narrow pearlite lamella interval were identified. The pearlite lamella spacing in the photograph was measured, and the pearlite lamella spacing was determined by averaging the measured values of the pearlite lamella spacing.
次に、得られた試験Ｎо．１〜２３の鋼管に対し、切削試験を行うことで工具寿命を測定し、工具寿命から鋼管の被削性を評価した。
Next, the obtained test Nо. The tool life was measured by performing a cutting test on the steel pipes 1 to 23, and the machinability of the steel pipe was evaluated from the tool life.
切削試験は以下の条件にて工具を用いて鋼管を円周方向に切削し、５００ｍ切削する毎に工具の状態を確認し、工具のバイト本体又は刃先に欠損があるかどうかを確認した。鋼管を１００００ｍ切削した場合でも、当該工具のバイト本体及び刃先に欠損がないことを確認した場合は、工具が工具寿命に至っていないとみなし、鋼管の切削性を良好（○）と評価した。逆に、鋼管を１００００ｍ切削するまでに工具におけるバイト本体又は刃先に欠損が生じた場合は、鋼管の切削性を不良（×）として評価した。結果を表３に示す。なお、表３では、表１で付した下線と同様に、本実施形態に係る鋼管に必ず、又は、好ましくは含まれる成分の範囲から外れている成分を含む鋼帯に下線を付している。
周速：１９０ｍ／分
送り量：０．２ｍｍ／ｒｅｖ.
切込：０．５ｍｍ
チップ：超硬チップ
In the cutting test, the steel pipe was cut in the circumferential direction using a tool under the following conditions, and the state of the tool was checked every 500 m, and it was confirmed whether the tool bit body or the cutting edge was defective. When it was confirmed that there was no defect in the cutting tool body and cutting edge of the tool even when the steel pipe was cut by 10000 m, it was considered that the tool had not reached the end of the tool life, and the machinability of the steel pipe was evaluated as good (◯). On the contrary, when the cutting tool body or the cutting edge of the tool was defective before cutting the steel pipe by 10000 m, the machinability of the steel pipe was evaluated as defective (x). The results are shown in Table 3. In Table 3, similarly to the underlined in Table 1, the steel pipe according to the present embodiment is always underlined, or the steel strip containing a component that is preferably out of the range of the contained component is underlined. ..
Peripheral speed: 190 m / minute feed amount: 0.2 mm / rev.
Notch: 0.5 mm
Chip: Carbide chip
これに対し、鋼管の母材及び溶接部の少なくとも何れかの金属組織におけるパーライトの面積率が４０％未満であるか、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ未満であるか、鋼管の硬さが４００ＨＶ以上である比較例１〜１３の鋼管は、被削性が優れていなかった。 On the other hand, the area ratio of pearlite in at least one of the metal structures of the base metal and the welded part of the steel pipe is less than 40%, the pearlite lamella spacing is less than 0.4 μm, or the hardness of the steel pipe is 400 HV. The steel pipes of Comparative Examples 1 to 13 described above were not excellent in machinability.
例えば、鋼管の母材の金属組織におけるパーライトのラメラ間隔が０．４μｍ未満である比較例１では、工具寿命が短く、鋼管の被削性は優れていなかった。この原因としては、比較例１の鋼管の母材の金属組織におけるパーライトの強度が高すぎることで、切削時に母材の金属組織と溶接部の金属組織との間に応力変動が生じ、工具摩耗が促進されたためであると考えられる。また、工具の切削により、金属組織中で粉砕されたセメンタイトのマイクロチップによっても工具摩耗が促進されたためであると考えられる。 For example, in Comparative Example 1 in which the pearlite lamella spacing in the metal structure of the base material of the steel pipe was less than 0.4 μm, the tool life was short and the machinability of the steel pipe was not excellent. The reason for this is that the strength of pearlite in the metal structure of the base metal of the steel pipe of Comparative Example 1 is too high, causing stress fluctuations between the metal structure of the base material and the metal structure of the weld during cutting, resulting in tool wear. Is thought to be due to the promotion of. It is also considered that the tool wear was promoted by the cementite microchip crushed in the metal structure by cutting the tool.
鋼管の溶接部の金属組織におけるパーライトの面積率が４０％未満の比較例２では、溶接部における金属組織において軟質なフェライトの面積率が高く、当該軟質なフェライトの影響が強く表れて切削抵抗が増加した。その結果、比較例２では、母材の金属組織と溶接部の金属組織との間において切削時に応力変動が生じ、工具摩耗が促進されたため、鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 2 in which the area ratio of pearlite in the metal structure of the welded portion of the steel pipe is less than 40%, the area ratio of soft ferrite is high in the metal structure of the welded portion, and the influence of the soft ferrite is strongly expressed and the cutting resistance is increased. Increased. As a result, in Comparative Example 2, stress fluctuation occurred during cutting between the metal structure of the base metal and the metal structure of the welded portion, and tool wear was promoted, so that the machinability of the steel pipe was not excellent.
鋼管の母材の金属組織におけるパーライトの面積率が４０％未満であり、且つ、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ未満である比較例３では、母材における金属組織において軟質なフェライトの面積率が高くなった。これにより、当該軟質なフェライトの影響が強く表れて切削抵抗が増加した。その結果、比較例３では、比較２と同様に鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 3 in which the area ratio of pearlite in the metal structure of the base metal of the steel pipe is less than 40% and the lamella spacing of pearlite is less than 0.4 μm, the area ratio of soft ferrite in the metal structure of the base material is It got higher. As a result, the influence of the soft ferrite was strongly manifested and the cutting resistance increased. As a result, in Comparative Example 3, the machinability of the steel pipe was not excellent as in Comparative Example 2.
母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織において、パーライトの面積率が４０％未満であり、且つ、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ未満である比較例４では、母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織において軟質なフェライトの面積率が高くなった。これにより、当該軟質なフェライトの影響が強く表れると共に、パーライトの強度が高すぎるため、切削抵抗が増加した。その結果、比較例６では鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 4 in which the area ratio of pearlite is less than 40% and the pearlite lamella spacing is less than 0.4 μm in the metal structure of the steel pipe including the base metal and the welded portion, the steel pipe including the base metal and the welded portion is used. The area ratio of soft ferrite increased in the metal structure of. As a result, the influence of the soft ferrite appears strongly, and the strength of pearlite is too high, so that the cutting resistance increases. As a result, in Comparative Example 6, the machinability of the steel pipe was not excellent.
鋼管の溶接部の金属組織において、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ未満の比較例５では、工具寿命が短く、鋼管の被削性は優れていなかった。この原因としては、比較例５の鋼管の溶接部の金属組織におけるパーライトの強度が高すぎることにより、切削時に母材の金属組織と溶接部の金属組織との間に生じた応力変動により、工具摩耗が促進されたためであると考えられる。また、工具の切削により、金属組織中で粉砕されたセメンタイトのマイクロチップによっても工具摩耗が促進されたためであると考えられる。 In Comparative Example 5 in which the pearlite lamella spacing was less than 0.4 μm in the metal structure of the welded portion of the steel pipe, the tool life was short and the machinability of the steel pipe was not excellent. The cause of this is that the strength of pearlite in the metal structure of the welded portion of the steel pipe of Comparative Example 5 is too high, and the stress fluctuation generated between the metal structure of the base metal and the metal structure of the welded portion during cutting causes the tool. It is considered that this is because the wear was promoted. It is also considered that the tool wear was promoted by the cementite microchip crushed in the metal structure by cutting the tool.
鋼管の母材の金属組織において、パーライトの面積率が４０％未満である比較例６では、母材における金属組織において軟質なフェライトの面積率が高く、当該軟質なフェライトの影響が強く表れて切削抵抗が増加した。その結果、比較例６では、母材の金属組織と溶接部の金属組織との間において切削時に応力変動が生じ、工具摩耗が促進されたため、鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 6 in which the area ratio of pearlite is less than 40% in the metal structure of the base material of the steel pipe, the area ratio of soft ferrite is high in the metal structure of the base material, and the influence of the soft ferrite is strongly expressed and cutting is performed. Resistance increased. As a result, in Comparative Example 6, stress fluctuation occurred during cutting between the metal structure of the base metal and the metal structure of the welded portion, and tool wear was promoted, so that the machinability of the steel pipe was not excellent.
比較例７は、鋼管の母材及び溶接部の金属組織が、共に、パーライトを含み、金属組織におけるパーライトの面積率が４０％以上であり、パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ以上であり、硬さが４００ＨＶ以下である。ただし、鋼管におけるＣの含有量が０．６質量％未満である比較例７では、鋼管の母材及び溶接部の金属組織においてＣが不足していた。これにより、母材及び溶接部における金属組織において、フェライト及び球状セメンタイト又はフェライト及び棒状セメンタイト中の球状セメンタイト及び棒状セメンタイトの含有量と、パーライト中のセメンタイト含有量とが少ないため、当該軟質なフェライトの影響が強く表れて切削抵抗が増加した。その結果、比較例７では、鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 7, both the base material of the steel pipe and the metal structure of the welded portion contained pearlite, the area ratio of pearlite in the metal structure was 40% or more, the lamella spacing of pearlite was 0.4 μm or more, and it was hard. Is 400 HV or less. However, in Comparative Example 7 in which the content of C in the steel pipe was less than 0.6% by mass, C was insufficient in the base metal of the steel pipe and the metal structure of the welded portion. As a result, in the metallographic structure of the base metal and the welded portion, the content of spherical cementite and rod-shaped cementite in ferrite and spherical cementite or ferrite and rod-shaped cementite is small, and the content of cementite in pearlite is small. The effect was strong and the cutting resistance increased. As a result, in Comparative Example 7, the machinability of the steel pipe was not excellent.
母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織において、パーライトの面積率が４０％未満である比較例８では、母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織において軟質なフェライトの面積率が高くなった。これにより、当該軟質なフェライトの影響が強く表れると共に、パーライトの強度が高すぎるため、切削抵抗が増加した。その結果、比較例８では鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 8 in which the area ratio of pearlite was less than 40% in the metal structure of the steel pipe including the base metal and the weld, the area ratio of soft ferrite was high in the metal structure of the steel pipe including the base material and the weld. .. As a result, the influence of the soft ferrite appears strongly, and the strength of pearlite is too high, so that the cutting resistance increases. As a result, in Comparative Example 8, the machinability of the steel pipe was not excellent.
母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織において、鋼管におけるＣの含有量が１．５質量％より大きい比較例９では、母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織においてフェライト及び球状セメンタイト、又は、フェライト及び棒状セメンタイト中の球状セメンタイト及び棒状セメンタイトの含有量、並びに、パーライト中のセメンタイト量が多いため、切削抵抗が増加した。その結果、比較例９では鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 9 in which the C content in the steel pipe is greater than 1.5% by mass in the metal structure of the steel pipe including the base metal and the weld, ferrite and spherical cementite or spherical cementite or spherical cementite or spherical cementite or spherical cementite or spherical cementite in the metal structure of the steel pipe including the base material and the weld. , The content of spherical cementite and rod-shaped cementite in ferrite and rod-shaped cementite, and the large amount of cementite in pearlite increased the cutting resistance. As a result, in Comparative Example 9, the machinability of the steel pipe was not excellent.
鋼帯を溶接した後、焼鈍しによる加熱処理を施していない比較例１０では、鋼管の溶接部における金属組織が全てマルテンサイト及びベイナイトから構成されていたため、工具摩耗が促進された。その結果、比較例１０では、鋼管の被削性が優れなかった。 In Comparative Example 10 in which the steel strip was welded and not heat-treated by annealing, the metal structure in the welded portion of the steel pipe was entirely composed of martensite and bainite, so that tool wear was promoted. As a result, in Comparative Example 10, the machinability of the steel pipe was not excellent.
母材及び溶接部を含む鋼管の金属組織において、鋼管の硬さが４００ＨＶよりも高い比較例１１では、鋼管と切削工具との間における切削抵抗が増加した。その結果、比較例１１では鋼管の被削性が優れていなかった。 In the metal structure of the steel pipe including the base metal and the welded portion, in Comparative Example 11 in which the hardness of the steel pipe was higher than 400 HV, the cutting resistance between the steel pipe and the cutting tool increased. As a result, in Comparative Example 11, the machinability of the steel pipe was not excellent.
鋼管の母材の硬さが４００ＨＶよりも高い比較例１２では、母材の強度が高すぎるため、母材と溶接部との間に応力変動が生じ、工具摩耗が促進されたため、鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 12 in which the hardness of the base material of the steel pipe is higher than 400 HV, the strength of the base material is too high, so that stress fluctuation occurs between the base material and the welded portion, and tool wear is promoted. The shaving property was not excellent.
鋼管の溶接部の硬さが４００ＨＶよりも高い比較例１３では、溶接部の強度が高すぎるため、母材と溶接部との間に応力変動が生じ、工具摩耗が促進されたため、鋼管の被削性が優れていなかった。 In Comparative Example 13 in which the hardness of the welded portion of the steel pipe is higher than 400 HV, the strength of the welded portion is too high, so that stress fluctuation occurs between the base metal and the welded portion, and tool wear is promoted. The shaving property was not excellent.
Claims (3)
母材及び溶接部を含む上記鋼管の金属組織は、パーライトを含み、マルテンサイト及びベイナイトを含んでおらず、硬さが４００ＨＶ以下である金属組織であり、
上記金属組織における上記パーライトの面積率が４０％以上であり、該パーライトのラメラ間隔が０．４μｍ以上であり、
上記鋼管は、Ｓｉ：２．０質量％以下、Ｍｎ：０．１質量％以上２．０質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ｐ：０．０３質量％以下及びＡｌ：０．００５質量％以上０．２０質量％以下をさらに含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする鋼管。 0.6 wt% to 1.5 wt% of the following C A including steel,
The metallographic structure of the steel pipe including the base metal and the welded portion is a metallographic structure containing pearlite, not containing martensite and bainite, and having a hardness of 400 HV or less.
And the area ratio of the pearlite in the metallic structure is 40% or more state, and are lamellar spacing is 0.4μm or more of the perlite,
The steel pipe has Si: 2.0% by mass or less, Mn: 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less, S: 0.03% by mass or less, P: 0.03% by mass or less, and Al: 0. A steel pipe further containing 005% by mass or more and 0.20% by mass or less, and the balance of which is composed of Fe and unavoidable impurities.
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