JP7138779B2 - 中空スタビライザー用電縫鋼管及び中空スタビライザー、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、中空スタビライザー用電縫鋼管（電気抵抗溶接鋼管）及び中空スタビライザー、並びにそれらの製造方法に関する。
本願は、２０１９年０３月２９日に、日本に出願された特願２０１９－０６９１５０号及び２０２０年０２月０６日に、日本に出願された特願２０２０－０１９１８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１９年０３月２９日に、日本に出願された特願２０１９－０６９１５０号及び２０２０年０２月０６日に、日本に出願された特願２０２０－０１９１８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、地球環境保全の観点から、自動車の排気ガス規制が強化され、燃費向上のために自動車車体の軽量化が推進されている。車体の軽量化の一つの方法として、棒鋼を用いた中実部品を、鋼管を用いた中空部品に変更することが検討されている。
例えば、コーナリング時に車体のローリングを抑制したり、高速走行時の走行安定性を向上させるスタビライザーにおいても、棒鋼を用いた中実部品から、鋼管を用いた中空部品（中空スタビライザー）への変更による、車体の軽量化が検討されている。
例えば、コーナリング時に車体のローリングを抑制したり、高速走行時の走行安定性を向上させるスタビライザーにおいても、棒鋼を用いた中実部品から、鋼管を用いた中空部品（中空スタビライザー）への変更による、車体の軽量化が検討されている。
電気抵抗溶接鋼管（電縫鋼管）は、比較的安価でしかも寸法精度に優れることから、中空スタビライザー用素材として、広く利用されている。
例えば、特許文献１には、Ｃ：０．３５％以下、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３０～１．２０％、Ｃｒ：０．５０％未満、Ｎ＋Ｏ：０．０２００％以下、Ｔｉ：鋼中の（Ｎ＋Ｏ）の４～１２倍、Ｂ：０．０００５～０．００９％を含み、あるいはさらにＣａ：２００ｐｐｍ以下および／またはＮｂ：Ｃ×４/１０以下含有し、ＤI値が１．０ｉｎ.以上となるように、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ含有量を調整し、さらに、Ｃｅｑが０．６０％以下となるようにＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ含有量を調整した、中空状スタビライザー用電縫鋼管用鋼が開示されている。
また、特許文献２には、Ｃ：０．３５％以下、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．３０～１．２０％、Ｃｒ：０．５０％未満、Ｎ＋Ｏ：０.０２００％以下、Ｔｉ：鋼中の（Ｎ＋Ｏ）の４～１２倍、Ｂ：０．０００５～０．００９％を含み、あるいはさらにＣａ：２００ｐｐｍ以下含有し、ＤＩ値が１．０ｉｎ.以上となるように、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ含有量を調整し、さらに、Ｃｅｑが０．６０％以下となるようにＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ含有量を調整した鋼のスラブに、熱間圧延を施し、巻取り温度５７０～６９０℃に制御して巻き取る、中空状スタビライザー用電縫鋼管用鋼の製造方法が開示されている。
また、特許文献３には、スタビライザー等に使用できる高強度高延性電縫鋼管の製造方法が提案されている。特許文献３には、Ｃ：０．１８～０．２８％、Ｓｉ：０．１０～０．５０％、Ｍｎ：０．６０～１．８０％、Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％、Ｂ：０．０００５～０．００５０％を含み、更にＣｒ：０．２０～０．５０％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｂ：０．０１５～０．０５０％のうちの１種以上を含有し、あるいはさらにＣａ：０．００５０％以下含有する鋼を素材とした電縫鋼管に８５０～９５０℃でノルマライズ処理を施した後、焼入れを行うことが開示されている。
中空スタビライザーは、電気抵抗溶接鋼管をさらに伸管し、またはそのままで、所要の肉厚／外径比とした厚肉電気抵抗溶接鋼管を、１）曲げ加工などの冷間成形加工により所要の形状に成形し、これを加熱、水冷して焼入れした後、焼戻しを施すか、或いは、２）厚肉電気抵抗溶接鋼管を加熱し、プレスなどの熱間成形加工により所要の形状に成形し、引き続いて水冷して焼入れした後、焼戻しを施すことによって製造される。特に、後者の熱間成形加工による方法は、前者の冷間成形加工による方法に比べて、加工成形が容易であり、複雑な形状にも対応できる点で優れているので、製造プロセスとして有利である。
しかしながら、このような熱間成形加工が行われる場合、特許文献１～３に記載の電縫鋼管では、溶接部の焼入れ性が不足することで、鋼管の疲労強度が低下する場合があった。
しかしながら、このような熱間成形加工が行われる場合、特許文献１～３に記載の電縫鋼管では、溶接部の焼入れ性が不足することで、鋼管の疲労強度が低下する場合があった。
このような課題に対し、特許文献４には、質量％で、Ｃ：０．１５～０．４０％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．３０～２．００％、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｔｉ：０．００１～０．０４％、Ｂ：０．０００５～０．００５０％、Ｎ：０．００１０～０．０１００％を含み、かつＴｉおよびＮが、（Ｎ／１４）＜（Ｔｉ／４７．９）を満足し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、電気抵抗溶接部のボンド幅が２５μｍ以下であることを特徴とする電気抵抗溶接鋼管が開示されている。
特許文献４では、溶接時に形成される減炭層の幅を２５μｍ以下にすることで、電気抵抗溶接部の焼き入れ硬さの低下を抑制でき、疲労に対する耐久性が向上することが記載されている。
特許文献４では、溶接時に形成される減炭層の幅を２５μｍ以下にすることで、電気抵抗溶接部の焼き入れ硬さの低下を抑制でき、疲労に対する耐久性が向上することが記載されている。
しかしながら、本発明者らが検討を行った結果、特許文献４の電気抵抗溶接鋼管では、一定の疲労強度向上効果が得られるものの、溶接部の形状、鋼管内表面の粗さ及び鋼管に含まれる介在物等の影響によって、十分な耐久性（疲労強度）が得られない場合があることが分かった。
本発明は上記の課題に鑑みてなされた。本発明は、十分な加工性を有し、焼入れ焼戻し後の疲労強度に優れる中空スタビライザー用電縫鋼管、疲労強度に優れる中空スタビライザー、及びそれらの製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、疲労強度と電縫鋼管の内面のビードカットおよび内面粗さとの関係に着目し、鋭意調査した。その結果、以下のようなことが分かった。
（ｉ）ビードカットの深さと内面粗さ（深さ）のいずれかの最大値が大きいと疲労強度が劣化する。
（ｉｉ）ビードカットまたは内面粗さによる疲労破壊は内表面からのき裂である。
一方で、本発明者らの検討の結果、ビードカットの深さや内面粗さを抑制した場合でも、以下のような疲労破壊が発生することが分かった。
（Ｉ）ＭｎＳなどの延伸化した介在物によって疲労破壊が助長される。
（ＩＩ）このような介在物起点の破壊は鋼表面ではなく、内部からの破壊である。
（ｉ）ビードカットの深さと内面粗さ（深さ）のいずれかの最大値が大きいと疲労強度が劣化する。
（ｉｉ）ビードカットまたは内面粗さによる疲労破壊は内表面からのき裂である。
一方で、本発明者らの検討の結果、ビードカットの深さや内面粗さを抑制した場合でも、以下のような疲労破壊が発生することが分かった。
（Ｉ）ＭｎＳなどの延伸化した介在物によって疲労破壊が助長される。
（ＩＩ）このような介在物起点の破壊は鋼表面ではなく、内部からの破壊である。
これらのことから、本発明者らは、中空スタビライザーとして好適に使用される電縫鋼管において、電気抵抗溶接に供される鋼板の成分に加え、鋼管の内面粗さ、溶接部の形状（ビードカット）、介在物の大きさ等が疲労強度に大きく影響することを見出した。
また、本発明者らは、上述した電縫鋼管の特徴は、電縫鋼管に加工や熱処理を行って得られる中空スタビライザーの疲労強度にも影響を与えることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
［１］本発明の一態様に係る中空スタビライザー用電縫鋼管は、母材部と溶接部とからなる中空スタビライザー用電縫鋼管であって、前記母材部が、化学成分として、質量％で、Ｃ：０．３０～０．３８％、Ｓｉ：０．１５～０．３０％、Ｍｎ：１．２０～１．５０％、Ａｌ：０．０２０～０．０６０％、Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％、Ｂ：０．００１０～０．００５０％、Ｃｒ：０．１０～０．２５％、Ｍｏ：０～０．２０％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｃｕ：０～０．２５％、Ｎｉ：０～０．２５％、Ｖ：０～０．０５％、Ｎ：０．００６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０1００％以下、Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、前記母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、前記電縫鋼管の外径が１０～４０ｍｍであり、前記電縫鋼管のＣ方向断面において、前記電縫鋼管の内面側の、前記溶接部を含む領域に凹形状のビードカットが存在し、前記ビードカットの一方の開口縁からもう一方の開口縁へ最短距離で仮想線を引いたとき、前記仮想線から前記ビードカットの底までの最大深さが３００μｍ以下であり、前記母材部に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下であり、前記電縫鋼管の前記母材部における、前記内面側の表面粗さが、最大谷深さＲｖで３００μｍ以下であり、前記溶接部を含む前記電縫鋼管の最高硬さが３００Ｈｖ以下である。
［２］［１］に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管は、前記母材部の前記化学成分が、以下の式（１）を満たしてもよい。
Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ）≧０．２０ ．．．（１）
［３］［１］または［２］に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管は、前記母材部の前記化学成分が、Ｃｕ：０．０５～０．２５％、Ｎｉ：０．０５～０．２５％、Ｖ：０．０１～０．０５％、からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。
［４］［１］～［３］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管は、前記母材部の金属組織が、面積率で、４０％～６０％のフェライトと、６０％～４０％のパーライトからなってもよい。
［５］本発明の別の態様に係る中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法は、［１］～［４］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を製造する方法であって、電気抵抗溶接によって成形された電縫鋼管を、８００℃以上かつ１０００℃以下に加熱した後に放冷する熱処理を行う。
［６］本発明の別の態様に係る中空スタビライザーは、母材部と溶接部とからなる中空スタビライザーであって、前記母材部が、化学成分として、質量％で、Ｃ：０．３０～０．３８％、Ｓｉ：０．１５～０．３０％、Ｍｎ：１．２０～１．５０％、Ａｌ：０．０２０～０．０６０％、Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％、Ｂ：０．００１０～０．００５０％、Ｃｒ：０．１０～０．２５％、Ｍｏ：０～０．２０％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｃｕ：０～０．２５％、Ｎｉ：０～０．２５％、Ｖ：０～０．０５％、Ｎ：０．００６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０1００％以下、Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、前記母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、前記母材部の外径が１０～４０ｍｍであり、Ｃ方向断面において、前記中空スタビライザーの中空部の内面側の、前記溶接部を含む領域に凹部が存在し、前記溶接部の内面側の一方の端部からもう一方の端部へ最短距離で仮想線を引いたとき、前記仮想線から前記凹部の底までの最大深さが３００μｍ以下であり、前記母材部に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下であり、前記母材部における、前記内面側の表面粗さが、最大谷深さＲｖで３００μｍ以下であり、表面硬さが４５５Ｈｖ以上である。
［７］［６］に記載の中空スタビライザーは、前記母材部の前記化学成分が、以下の式（２）を満たしてもよい。
Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ）≧０．２０ ．．．（２）
［８］［６］または［７］に記載の中空スタビライザーは、前記母材部の前記化学成分が、Ｃｕ：０．０５～０．２５％、Ｎｉ：０．０５～０．２５％、Ｖ：０．０１～０．０５％、からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。
［９］本発明の別の態様に係る中空スタビライザーの製造方法は、［６］～［８］のいずれかに記載の中空スタビライザーの製造方法であって、［１］～［４］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を、伸管する伸管工程と、前記伸管工程後の前記電縫鋼管を、８００℃～１０００℃に加熱する熱処理工程と、前記熱処理工程後の前記電縫鋼管を、中空スタビライザー形状に加工する加工工程と、前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程と、前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～４００℃に加熱する焼き戻し工程と、を含む。
［１０］本発明の別の態様に係る中空スタビライザーの製造方法は、［６］～［８］のいずれかに記載の中空スタビライザーの製造方法であって、［１］～［４］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を中空スタビライザー形状に加工する加工工程と、前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程と、前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～４００℃に加熱する焼き戻し工程と、を含む。
［１］本発明の一態様に係る中空スタビライザー用電縫鋼管は、母材部と溶接部とからなる中空スタビライザー用電縫鋼管であって、前記母材部が、化学成分として、質量％で、Ｃ：０．３０～０．３８％、Ｓｉ：０．１５～０．３０％、Ｍｎ：１．２０～１．５０％、Ａｌ：０．０２０～０．０６０％、Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％、Ｂ：０．００１０～０．００５０％、Ｃｒ：０．１０～０．２５％、Ｍｏ：０～０．２０％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｃｕ：０～０．２５％、Ｎｉ：０～０．２５％、Ｖ：０～０．０５％、Ｎ：０．００６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０1００％以下、Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、前記母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、前記電縫鋼管の外径が１０～４０ｍｍであり、前記電縫鋼管のＣ方向断面において、前記電縫鋼管の内面側の、前記溶接部を含む領域に凹形状のビードカットが存在し、前記ビードカットの一方の開口縁からもう一方の開口縁へ最短距離で仮想線を引いたとき、前記仮想線から前記ビードカットの底までの最大深さが３００μｍ以下であり、前記母材部に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下であり、前記電縫鋼管の前記母材部における、前記内面側の表面粗さが、最大谷深さＲｖで３００μｍ以下であり、前記溶接部を含む前記電縫鋼管の最高硬さが３００Ｈｖ以下である。
［２］［１］に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管は、前記母材部の前記化学成分が、以下の式（１）を満たしてもよい。
Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ）≧０．２０ ．．．（１）
［３］［１］または［２］に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管は、前記母材部の前記化学成分が、Ｃｕ：０．０５～０．２５％、Ｎｉ：０．０５～０．２５％、Ｖ：０．０１～０．０５％、からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。
［４］［１］～［３］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管は、前記母材部の金属組織が、面積率で、４０％～６０％のフェライトと、６０％～４０％のパーライトからなってもよい。
［５］本発明の別の態様に係る中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法は、［１］～［４］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を製造する方法であって、電気抵抗溶接によって成形された電縫鋼管を、８００℃以上かつ１０００℃以下に加熱した後に放冷する熱処理を行う。
［６］本発明の別の態様に係る中空スタビライザーは、母材部と溶接部とからなる中空スタビライザーであって、前記母材部が、化学成分として、質量％で、Ｃ：０．３０～０．３８％、Ｓｉ：０．１５～０．３０％、Ｍｎ：１．２０～１．５０％、Ａｌ：０．０２０～０．０６０％、Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％、Ｂ：０．００１０～０．００５０％、Ｃｒ：０．１０～０．２５％、Ｍｏ：０～０．２０％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｃｕ：０～０．２５％、Ｎｉ：０～０．２５％、Ｖ：０～０．０５％、Ｎ：０．００６０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０1００％以下、Ｏ：０．００５０％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、前記母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、前記母材部の外径が１０～４０ｍｍであり、Ｃ方向断面において、前記中空スタビライザーの中空部の内面側の、前記溶接部を含む領域に凹部が存在し、前記溶接部の内面側の一方の端部からもう一方の端部へ最短距離で仮想線を引いたとき、前記仮想線から前記凹部の底までの最大深さが３００μｍ以下であり、前記母材部に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下であり、前記母材部における、前記内面側の表面粗さが、最大谷深さＲｖで３００μｍ以下であり、表面硬さが４５５Ｈｖ以上である。
［７］［６］に記載の中空スタビライザーは、前記母材部の前記化学成分が、以下の式（２）を満たしてもよい。
Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ）≧０．２０ ．．．（２）
［８］［６］または［７］に記載の中空スタビライザーは、前記母材部の前記化学成分が、Ｃｕ：０．０５～０．２５％、Ｎｉ：０．０５～０．２５％、Ｖ：０．０１～０．０５％、からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。
［９］本発明の別の態様に係る中空スタビライザーの製造方法は、［６］～［８］のいずれかに記載の中空スタビライザーの製造方法であって、［１］～［４］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を、伸管する伸管工程と、前記伸管工程後の前記電縫鋼管を、８００℃～１０００℃に加熱する熱処理工程と、前記熱処理工程後の前記電縫鋼管を、中空スタビライザー形状に加工する加工工程と、前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程と、前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～４００℃に加熱する焼き戻し工程と、を含む。
［１０］本発明の別の態様に係る中空スタビライザーの製造方法は、［６］～［８］のいずれかに記載の中空スタビライザーの製造方法であって、［１］～［４］のいずれかに記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を中空スタビライザー形状に加工する加工工程と、前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程と、前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～４００℃に加熱する焼き戻し工程と、を含む。
本発明の上記態様によれば、加工性及び焼入れ焼戻し後の疲労強度に優れた電縫鋼管、疲労強度に優れた中空スタビライザー、及びそれらの製造方法を提供できる。
本発明の電縫鋼管は、加工、焼き入れ焼き戻し等の熱処理を行った後の疲労強度にも優れる。また、本発明の電縫鋼管は、従来鋼管と同等以上の冷間加工性も確保されている。そのため、本発明の電縫鋼管は、中空スタビライザー用の電縫鋼管として好適である。また、本発明の中空スタビライザーは、疲労強度に優れており、自動車部品として適用されれば、自動車の車体の軽量化に貢献できる。
本発明の電縫鋼管は、加工、焼き入れ焼き戻し等の熱処理を行った後の疲労強度にも優れる。また、本発明の電縫鋼管は、従来鋼管と同等以上の冷間加工性も確保されている。そのため、本発明の電縫鋼管は、中空スタビライザー用の電縫鋼管として好適である。また、本発明の中空スタビライザーは、疲労強度に優れており、自動車部品として適用されれば、自動車の車体の軽量化に貢献できる。
以下、本発明の一実施形態に係る中空スタビライザー用電縫鋼管（本実施形態に係る電縫鋼管）及び本発明の一実施形態に係る中空スタビライザー（本実施形態に係る中空スタビライザー）について説明する。
まず、本実施形態に係る電縫鋼管について、図面を参照して説明する。
図１を参照し、本実施形態に係る電縫鋼管１は、所定の化学組成を有する母材部２と、溶接部３とからなる。
また、本実施形態に係る電縫鋼管１は、中空スタビライザーへの適用を想定し、電縫鋼管の母材部２（鋼板）の肉厚が２．０～６．０ｍｍであり、外径が１０～４０ｍｍである。
まず、本実施形態に係る電縫鋼管について、図面を参照して説明する。
図１を参照し、本実施形態に係る電縫鋼管１は、所定の化学組成を有する母材部２と、溶接部３とからなる。
また、本実施形態に係る電縫鋼管１は、中空スタビライザーへの適用を想定し、電縫鋼管の母材部２（鋼板）の肉厚が２．０～６．０ｍｍであり、外径が１０～４０ｍｍである。
本実施形態に係る電縫鋼管１は、鋼管の素材となる熱延鋼板または冷延鋼板等の鋼板を、成形ロール等で管状に成形し、突合せ部を電気抵抗溶接によって溶接することによって得られる。電気抵抗溶接によって、鋼管端部が溶融し、液相が排出されながら固液共存相が潰され接合する。この接合部と溶接熱影響部とが溶接部３であり、電気抵抗溶接の熱影響を受けない部分が、母材部２である。
また、本実施形態に係る電縫鋼管１は、電縫鋼管のＣ方向断面（管軸方向に垂直な断面）において、電縫鋼管１の少なくとも内面側の、溶接部３を含む領域（溶接部３と、その周囲の領域とを含む場合がある）を機械的に切削しているので、図２Ｂに示すように、溶接部３を含む領域に、凹形状のビードカット４が存在する。
また、本実施形態に係る電縫鋼管１は、電縫鋼管のＣ方向断面（管軸方向に垂直な断面）において、電縫鋼管１の少なくとも内面側の、溶接部３を含む領域（溶接部３と、その周囲の領域とを含む場合がある）を機械的に切削しているので、図２Ｂに示すように、溶接部３を含む領域に、凹形状のビードカット４が存在する。
＜化学成分＞
鋼管の母材部は、化学成分として、以下を含む。本実施形態において、化学成分に係る％は、断りがない限り質量％である。
鋼管の母材部は、化学成分として、以下を含む。本実施形態において、化学成分に係る％は、断りがない限り質量％である。
Ｃ：０．３０～０．３８％
Ｃは、鋼中に固溶して、或いは鋼中に炭化物として析出して、鋼の強度を増加させる元素である。中空スタビライザーとして用いる場合に一般に求められる強度を確保するため、Ｃ含有量を０．３０％以上とする。一方、Ｃ含有量が０．３８％を超えると、加工性や溶接性が劣化する。そのため、Ｃ含有量を０．３８％以下とする。好ましくは、０．３３％～０．３７％である。
Ｃは、鋼中に固溶して、或いは鋼中に炭化物として析出して、鋼の強度を増加させる元素である。中空スタビライザーとして用いる場合に一般に求められる強度を確保するため、Ｃ含有量を０．３０％以上とする。一方、Ｃ含有量が０．３８％を超えると、加工性や溶接性が劣化する。そのため、Ｃ含有量を０．３８％以下とする。好ましくは、０．３３％～０．３７％である。
Ｓｉ：０．１５～０．３０％
Ｓｉは、固溶強化に寄与する元素である。この効果を得るため、Ｓｉ含有量を０．１５％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が０．３０％を超えると、電気抵抗溶接時の溶接欠陥となるＳｉ－Ｍｎ系の介在物が生成しやすくなる。そのため、Ｓｉ含有量を０．３０％以下とする。好ましくは、０．２０％～０．３０％である。
Ｓｉは、固溶強化に寄与する元素である。この効果を得るため、Ｓｉ含有量を０．１５％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が０．３０％を超えると、電気抵抗溶接時の溶接欠陥となるＳｉ－Ｍｎ系の介在物が生成しやすくなる。そのため、Ｓｉ含有量を０．３０％以下とする。好ましくは、０．２０％～０．３０％である。
Ｍｎ：１．２０～１．５０％
Ｍｎは鋼の焼入れ性を向上させて、強度向上に寄与する元素である。この効果を得るため、Ｍｎ含有量を１．２０％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が１．５０％を超えると、溶接性が低下したり、溶接部にＭｎＳなどの粗大な介在物が生成して、疲労強度が低下したりする。そのため、Ｍｎ含有量は１．５０％以下とする。好ましくは、１．２０％～１．４０％である。
Ｍｎは鋼の焼入れ性を向上させて、強度向上に寄与する元素である。この効果を得るため、Ｍｎ含有量を１．２０％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が１．５０％を超えると、溶接性が低下したり、溶接部にＭｎＳなどの粗大な介在物が生成して、疲労強度が低下したりする。そのため、Ｍｎ含有量は１．５０％以下とする。好ましくは、１．２０％～１．４０％である。
Ａｌ：０．０２０～０．０６０％
Ａｌは、脱酸剤として作用する元素であるとともに、Ｎを固定し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する元素である。このような効果を得るため、Ａｌ含有量を０．０２０％以上とする。一方、Ａｌ含有量が０．０６０％を超えると、介在物の生成が多くなり、疲労強度が低下する場合がある。そのため、Ａｌ含有量は０．０６０％以下とする。好ましくは、０．０２０％～０．０５０％である。
Ａｌは、脱酸剤として作用する元素であるとともに、Ｎを固定し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する元素である。このような効果を得るため、Ａｌ含有量を０．０２０％以上とする。一方、Ａｌ含有量が０．０６０％を超えると、介在物の生成が多くなり、疲労強度が低下する場合がある。そのため、Ａｌ含有量は０．０６０％以下とする。好ましくは、０．０２０％～０．０５０％である。
Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％
Ｔｉは、Ｎを固定し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保するために有効な元素である。また、Ｔｉは、微細な炭化物として析出し、溶接時や熱処理時の結晶粒の粗大化を抑制し、靭性の向上に寄与する元素である。このような効果を得るため、Ｔｉ含有量を０．０２０％以上とする。一方、Ｔｉ含有量が０．０５０％を超えると、粗大な介在物が形成され靭性や疲労強度が低下する。そのため、Ｔｉ含有量を０．０５０％以下とする。好ましくは０．０２０～０．０４０％である。
Ｔｉは、Ｎを固定し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保するために有効な元素である。また、Ｔｉは、微細な炭化物として析出し、溶接時や熱処理時の結晶粒の粗大化を抑制し、靭性の向上に寄与する元素である。このような効果を得るため、Ｔｉ含有量を０．０２０％以上とする。一方、Ｔｉ含有量が０．０５０％を超えると、粗大な介在物が形成され靭性や疲労強度が低下する。そのため、Ｔｉ含有量を０．０５０％以下とする。好ましくは０．０２０～０．０４０％である。
Ｂ：０．００１０～０．００５０％
Ｂは、微量の含有で鋼材の焼き入れ性を大幅に向上させる元素である。また、Ｂは粒界強化の効果を有する元素でもある。これらの効果を得るため、Ｂ含有量を０．００１０％以上とする。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えると粗大なＢ含有析出物が生じ、靭性が低下する場合がある。そのため、Ｂ含有量を０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００２０～０．００３５％である。
Ｂは、微量の含有で鋼材の焼き入れ性を大幅に向上させる元素である。また、Ｂは粒界強化の効果を有する元素でもある。これらの効果を得るため、Ｂ含有量を０．００１０％以上とする。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えると粗大なＢ含有析出物が生じ、靭性が低下する場合がある。そのため、Ｂ含有量を０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００２０～０．００３５％である。
Ｃｒ：０．１０～０．２５％
Ｃｒは鋼の焼入れ性を向上させる元素である。この効果を得るため、Ｃｒ含有量を０．１０％以上とする。一方、Ｃｒ含有量が０．２５％を超えると、溶接部に介在物が生じ、溶接部の健全性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量を０．２５％以下とする。好ましくは、０．１０～０．２０％である。
Ｃｒは鋼の焼入れ性を向上させる元素である。この効果を得るため、Ｃｒ含有量を０．１０％以上とする。一方、Ｃｒ含有量が０．２５％を超えると、溶接部に介在物が生じ、溶接部の健全性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量を０．２５％以下とする。好ましくは、０．１０～０．２０％である。
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％
Ｃａは、鋼管中の介在物を微細にし、疲労強度の向上に寄与する元素である。Ｃａ含有量が０．０００５％未満では、この効果が十分に得られない。そのため、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とする。一方、Ｃａ含有量が０．００５０％を超えると、粗大な介在物が形成され、靭性や疲労強度が低下する。そのため、Ｃａ含有量を０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００１０～０．００３０％である。
Ｃａは、鋼管中の介在物を微細にし、疲労強度の向上に寄与する元素である。Ｃａ含有量が０．０００５％未満では、この効果が十分に得られない。そのため、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とする。一方、Ｃａ含有量が０．００５０％を超えると、粗大な介在物が形成され、靭性や疲労強度が低下する。そのため、Ｃａ含有量を０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００１０～０．００３０％である。
Ｍｏ：０～０．２０％
Ｍｏは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｍｏは鋼の焼入れ性を向上させるとともに、固溶強化によって鋼の強度を向上させる元素である。上記効果を得る場合には、Ｍｏ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｏ含有量が０．２０％を超えると、粗大な炭化物が形成され、靭性が劣化する。そのため、Ｍｏ含有量は０．２０％以下とする。好ましくは、０．０５～０．１０％である。
Ｍｏは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｍｏは鋼の焼入れ性を向上させるとともに、固溶強化によって鋼の強度を向上させる元素である。上記効果を得る場合には、Ｍｏ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｏ含有量が０．２０％を超えると、粗大な炭化物が形成され、靭性が劣化する。そのため、Ｍｏ含有量は０．２０％以下とする。好ましくは、０．０５～０．１０％である。
Ｃｕ：０～０．２５％
Ｃｕは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｃｕは、焼入れ性向上に加えて耐遅れ破壊特性を上昇させる効果を有する元素であり、含有させてもよい。上記効果を得る場合には、Ｃｕ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｕ含有量が０．２５％を超えると、加工性が低下することが懸念される。そのため、含有させる場合でも、Ｃｕ含有量を０．２５％以下とする。好ましくは、０．０５～０．１０％である。
Ｃｕは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｃｕは、焼入れ性向上に加えて耐遅れ破壊特性を上昇させる効果を有する元素であり、含有させてもよい。上記効果を得る場合には、Ｃｕ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｕ含有量が０．２５％を超えると、加工性が低下することが懸念される。そのため、含有させる場合でも、Ｃｕ含有量を０．２５％以下とする。好ましくは、０．０５～０．１０％である。
Ｎｉ：０～０．２５％
Ｎｉは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｎｉは、焼入れ性向上に加えて耐遅れ破壊特性を上昇させる効果を有する元素であり、含有させてもよい。上記効果を得る場合には、Ｎｉ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉは効果な元素であるとともに、Ｎｉ含有量が０．２５％を超えても効果が飽和する。そのため、含有させる場合でも、Ｎｉ含有量を０．２５％以下とする。好ましくは、０．０５～０．１０％である。
Ｎｉは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｎｉは、焼入れ性向上に加えて耐遅れ破壊特性を上昇させる効果を有する元素であり、含有させてもよい。上記効果を得る場合には、Ｎｉ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉは効果な元素であるとともに、Ｎｉ含有量が０．２５％を超えても効果が飽和する。そのため、含有させる場合でも、Ｎｉ含有量を０．２５％以下とする。好ましくは、０．０５～０．１０％である。
Ｖ：０～０．０５％
Ｖは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｖは、鋼の強度を向上させるために有効な元素であり、含有させてもよい。上記効果を得る場合には、Ｖ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。一方、Ｖ含有量が０．０５％を超えると、加工性が低下することが懸念される。そのため、含有させる場合でも、Ｖ含有量を０．０５％以下とする。
Ｖは必ずしも含有させる必要がないので、その下限は０％である。しかしながら、Ｖは、鋼の強度を向上させるために有効な元素であり、含有させてもよい。上記効果を得る場合には、Ｖ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。一方、Ｖ含有量が０．０５％を超えると、加工性が低下することが懸念される。そのため、含有させる場合でも、Ｖ含有量を０．０５％以下とする。
Ｎ：０．００６０％以下
Ｎは不純物として含有される。Ｎ含有量が０．００６０％を超えると、ＢＮとして析出することで、固溶Ｎによる焼入れ性向上効果が低下したり、窒化物の粗大化および時効硬化により靱性が劣化したりする場合がある。そのため、Ｎ含有量を０．００６０％以下とする。一方で、Ｎは窒化物や炭窒化物による強度向上に寄与する元素である。そのため、Ｎ含有量を０．００１０％以上としてもよい。
Ｎは不純物として含有される。Ｎ含有量が０．００６０％を超えると、ＢＮとして析出することで、固溶Ｎによる焼入れ性向上効果が低下したり、窒化物の粗大化および時効硬化により靱性が劣化したりする場合がある。そのため、Ｎ含有量を０．００６０％以下とする。一方で、Ｎは窒化物や炭窒化物による強度向上に寄与する元素である。そのため、Ｎ含有量を０．００１０％以上としてもよい。
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐは、耐溶接割れ性および靱性に悪影響を及ぼす不純物元素である。Ｐ含有量は少ない方が好ましいが、０．０２０％以下であれば許容される。そのため、Ｐ含有量を０．０２０％以下とする。好ましくは、０．０１５％以下である。
Ｐは、耐溶接割れ性および靱性に悪影響を及ぼす不純物元素である。Ｐ含有量は少ない方が好ましいが、０．０２０％以下であれば許容される。そのため、Ｐ含有量を０．０２０％以下とする。好ましくは、０．０１５％以下である。
Ｓ：０．０１００％以下
Ｓは、鋼材中のＭｎＳなどの非金属介在物の形成に影響し、疲労強度、加工性を低下させる不純物元素である。また、Ｓは、靱性や異方性、再熱割れ感受性にも悪影響を与える元素である。Ｓ含有量は少ないほど好ましいが、０．０１００％以下であれば許容される。そのため、Ｓ含有量を０．０１００％以下とする。好ましくは、０．００５０％以下である。
Ｓは、鋼材中のＭｎＳなどの非金属介在物の形成に影響し、疲労強度、加工性を低下させる不純物元素である。また、Ｓは、靱性や異方性、再熱割れ感受性にも悪影響を与える元素である。Ｓ含有量は少ないほど好ましいが、０．０１００％以下であれば許容される。そのため、Ｓ含有量を０．０１００％以下とする。好ましくは、０．００５０％以下である。
Ｏ：０．００５０％以下
Ｏは、鋼中では主として酸化物系介在物として存在し、鋼管の加工性、靭性、疲労強度を低下させる元素である。Ｏ含有量は少ないほど好ましいが、０．００５０％以下であれば許容される。そのため、Ｏ含有量を０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００４０％以下である。
Ｏは、鋼中では主として酸化物系介在物として存在し、鋼管の加工性、靭性、疲労強度を低下させる元素である。Ｏ含有量は少ないほど好ましいが、０．００５０％以下であれば許容される。そのため、Ｏ含有量を０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００４０％以下である。
残部：Ｆｅ及び不純物からなる
本実施形態に係る電縫鋼管は上記の元素を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなることを基本とする。不純物は、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるものや、製造工程において混入するものがある。不純物としては、上述したＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏ以外に例えばＨが挙げられる。
本実施形態に係る電縫鋼管は上記の元素を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなることを基本とする。不純物は、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるものや、製造工程において混入するものがある。不純物としては、上述したＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏ以外に例えばＨが挙げられる。
Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ）≧０．２０
本実施形態に係る電縫鋼管１では、それぞれの元素の含有量を上記の範囲に限定した上で、以下の式（１）で表されるＥＳＳＰ値が０．２０以上であることが好ましい。
ＥＳＳＰ値＝Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ） ．．．（１）
ＥＳＳＰ値は、酸素と結合したＣａを差し引いた残りのＣａ（有効Ｃａ）に関する指標である。具体的には、ＣａがＳと原子量比で結合することを前提に、Ｓ含有量に応じて必要とされる有効Ｃａ量が存在するかどうかを示す指標である。
ＥＳＳＰが０．２０未満であると、Ｏ含有量及びＳ含有量に対してＣａ含有量が不足してＭｎＳが生成しやすくなる。圧延で延伸したＭｎＳは、疲労強度の低下や水素割れの起点となるとなるので、ＥＳＳＰは０．２０以上とすることが好ましい。
本実施形態に係る電縫鋼管１では、それぞれの元素の含有量を上記の範囲に限定した上で、以下の式（１）で表されるＥＳＳＰ値が０．２０以上であることが好ましい。
ＥＳＳＰ値＝Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ） ．．．（１）
ＥＳＳＰ値は、酸素と結合したＣａを差し引いた残りのＣａ（有効Ｃａ）に関する指標である。具体的には、ＣａがＳと原子量比で結合することを前提に、Ｓ含有量に応じて必要とされる有効Ｃａ量が存在するかどうかを示す指標である。
ＥＳＳＰが０．２０未満であると、Ｏ含有量及びＳ含有量に対してＣａ含有量が不足してＭｎＳが生成しやすくなる。圧延で延伸したＭｎＳは、疲労強度の低下や水素割れの起点となるとなるので、ＥＳＳＰは０．２０以上とすることが好ましい。
＜ビードカットの最大深さ：３００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下＞
通常、電縫鋼管は、一群の成形ロールにより鋼板を走行させながら筒状に成形してオープン管とし、オープン管とした鋼板の互いに突き合わせた板幅方向両端部を誘導加熱等による加熱によって溶融させて、その状態のまま一対のスクイズロールにより鋼板の板幅方向両端部を押圧することによって、その両端部同士を溶接して電気抵抗溶接部とすることで得られる。このとき、鋼板の板幅方向両端部間に形成された溶融金属の一部が外部に押し出されることにより、電縫鋼管の表面から突出する溶接ビードが溶接部に形成される。この溶接ビードは、後工程での加工不良の原因となる上、最終製品として用いられる電縫鋼管の外観劣化の原因となる。そのため、この溶接ビードは、切削冶具等によって切削される（ビードカット）。
そのため、図２Ａ、図２Ｂに示すように、本実施形態に係る電縫鋼管１では、電縫鋼管１を管軸方向とは垂直な方向の断面（Ｃ断面）でみたとき、電縫鋼管１の内面側の、溶接部３を含む領域に凹形状のビードカット４が存在する。
通常、電縫鋼管は、一群の成形ロールにより鋼板を走行させながら筒状に成形してオープン管とし、オープン管とした鋼板の互いに突き合わせた板幅方向両端部を誘導加熱等による加熱によって溶融させて、その状態のまま一対のスクイズロールにより鋼板の板幅方向両端部を押圧することによって、その両端部同士を溶接して電気抵抗溶接部とすることで得られる。このとき、鋼板の板幅方向両端部間に形成された溶融金属の一部が外部に押し出されることにより、電縫鋼管の表面から突出する溶接ビードが溶接部に形成される。この溶接ビードは、後工程での加工不良の原因となる上、最終製品として用いられる電縫鋼管の外観劣化の原因となる。そのため、この溶接ビードは、切削冶具等によって切削される（ビードカット）。
そのため、図２Ａ、図２Ｂに示すように、本実施形態に係る電縫鋼管１では、電縫鋼管１を管軸方向とは垂直な方向の断面（Ｃ断面）でみたとき、電縫鋼管１の内面側の、溶接部３を含む領域に凹形状のビードカット４が存在する。
本発明者らの検討の結果、図３に示すように、溶接ビードが切削された後の溶接部の形状、特に電縫鋼管の内面側のビードカット深さは、加工性だけではなく、疲労強度に大きく影響することが新たに分かった。例えばビードカットで過度に溶接部を削ると、伸管後にビードカットが折れ込んでしまい、その折れ込み部からき裂が発生して早期破断することが分かった。
また、本発明者らがさらに検討を行った結果、ビードカット４の一方の開口縁５からもう一方の開口縁５へ最短距離で仮想線１０を引いたとき、仮想線１０からビードカット４の底までの最大深さ（言い換えれば、仮想線１０に垂直な方向の、仮想線１０から凹形状のビードカット４の底までの距離のうち、最大の値）であるビードカット深さｄが３００μｍを超えると、伸管後に基準深さ以上の折れ込みが発生し、折れ込み部から疲労き裂が早期に発生・成長することで疲労強度が低下し、焼入れ焼戻し後に本実施形態における疲労強度の基準値である、疲労試験における破断までの負荷応力の繰り返し回数８万回に安定的に到達しないことが分かった。そのため、本実施形態に係る電縫鋼管１では、ビードカット４の一方の開口縁５からもう一方の開口縁５へ最短距離で仮想線１０を引いたとき、仮想線１０からビードカット４の底までの最大深さ（ビードカット深さｄ）を３００μｍ以下とする。好ましくは１００μｍ以下である。
伸管でビードカット深さは改善されるため、伸管後のビードカット折れ込みの基準である３００μｍを伸管前の鋼管のビードカット深さｄの上限とした。伸管前のビードカット深さが３００μｍ以下であれば、伸管後のビードカット深さは３００μｍ以下となる。
本実施形態に係る電縫鋼管１では、ビードカット深さｄの下限を定める必要はなく、小さいほど好ましい。
また、本発明者らがさらに検討を行った結果、ビードカット４の一方の開口縁５からもう一方の開口縁５へ最短距離で仮想線１０を引いたとき、仮想線１０からビードカット４の底までの最大深さ（言い換えれば、仮想線１０に垂直な方向の、仮想線１０から凹形状のビードカット４の底までの距離のうち、最大の値）であるビードカット深さｄが３００μｍを超えると、伸管後に基準深さ以上の折れ込みが発生し、折れ込み部から疲労き裂が早期に発生・成長することで疲労強度が低下し、焼入れ焼戻し後に本実施形態における疲労強度の基準値である、疲労試験における破断までの負荷応力の繰り返し回数８万回に安定的に到達しないことが分かった。そのため、本実施形態に係る電縫鋼管１では、ビードカット４の一方の開口縁５からもう一方の開口縁５へ最短距離で仮想線１０を引いたとき、仮想線１０からビードカット４の底までの最大深さ（ビードカット深さｄ）を３００μｍ以下とする。好ましくは１００μｍ以下である。
伸管でビードカット深さは改善されるため、伸管後のビードカット折れ込みの基準である３００μｍを伸管前の鋼管のビードカット深さｄの上限とした。伸管前のビードカット深さが３００μｍ以下であれば、伸管後のビードカット深さは３００μｍ以下となる。
本実施形態に係る電縫鋼管１では、ビードカット深さｄの下限を定める必要はなく、小さいほど好ましい。
上述のようなビードカット深さｄは、電気抵抗溶接によって形成された溶接ビードを切削する際の切削バイトの位置を適切に設定することによって制御できる。
また、疲労破壊は主として内面側から発生するので、電縫鋼管１の外面側の溶接部３の形状については特に限定しないが、外観の向上のため、従来の電縫鋼管と同様に切削を行ってもよい。
また、疲労破壊は主として内面側から発生するので、電縫鋼管１の外面側の溶接部３の形状については特に限定しないが、外観の向上のため、従来の電縫鋼管と同様に切削を行ってもよい。
上述のビードカット深さｄは、以下の方法で測定することができる。すなわち、溶接部横の最大肉厚と溶接部（衝合部）の肉厚をマイクロメーターで測定し、最大肉厚から溶接部の最も薄い部分の肉厚を引くことで測定する。
＜鋼管の母材部における、内面側の表面粗さ：最大谷深さＲｖで３００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下＞
上述した溶接部の形状を制御することで、鋼管内面の溶接部３を起点とする疲労破壊を抑制することができる。しかしながら、疲労破壊は、溶接部以外からも発生するので、溶接部の形状の制御だけでは、十分に疲労強度が向上しない。
本発明者らが検討した結果、図４に示すように、電縫鋼管１の内面側の母材部２における表面粗さが大きくなると疲労強度が低下することが分かった。
そのため、本実施形態に係る電縫鋼管１では、母材部２における、内面側の表面粗さをＪＩＳＢ０６０１：２０１３に規定された最大谷深さＲｖで３００μｍ以下とする。内面側の表面（内表面）の最大谷深さＲｖが３００μｍを超えると、疲労き裂が早期に発生・成長することで疲労強度が低下し、焼入れ焼戻し後に本実施形態における疲労強度の基準値である繰り返し回数８万回を安定的に満足できない。表面の最大谷深さＲｖは、好ましくは１００μｍ以下である。
上述のような最大谷深さＲｖは、スケール制御等のために圧延、酸洗等を適切に実施し、また、鋼材の製造時や輸送時などの搬送を適切に実施して腐食孔やキズを抑制することによって得られる。
上述した溶接部の形状を制御することで、鋼管内面の溶接部３を起点とする疲労破壊を抑制することができる。しかしながら、疲労破壊は、溶接部以外からも発生するので、溶接部の形状の制御だけでは、十分に疲労強度が向上しない。
本発明者らが検討した結果、図４に示すように、電縫鋼管１の内面側の母材部２における表面粗さが大きくなると疲労強度が低下することが分かった。
そのため、本実施形態に係る電縫鋼管１では、母材部２における、内面側の表面粗さをＪＩＳＢ０６０１：２０１３に規定された最大谷深さＲｖで３００μｍ以下とする。内面側の表面（内表面）の最大谷深さＲｖが３００μｍを超えると、疲労き裂が早期に発生・成長することで疲労強度が低下し、焼入れ焼戻し後に本実施形態における疲労強度の基準値である繰り返し回数８万回を安定的に満足できない。表面の最大谷深さＲｖは、好ましくは１００μｍ以下である。
上述のような最大谷深さＲｖは、スケール制御等のために圧延、酸洗等を適切に実施し、また、鋼材の製造時や輸送時などの搬送を適切に実施して腐食孔やキズを抑制することによって得られる。
上述の鋼管の母材部２における内面側の表面粗さは、以下の方法で測定することができる。すなわち、接触式または非接触式の形状測定装置を用いて高さ分布を測定し、ＪＩＳＢ０６０１：２０１３に準拠して表面粗さを算出する。
＜母材部（鋼板）に含まれる最大介在物径：３００μｍ以下＞
本発明者らの検討の結果、上述したビードカット深さ、内面側の表面粗さを所定の範囲内に制御したとしても、図４に示すように、母材部２に含まれる最大介在物径が大きくなると、疲労強度が低下することが分かった。そのため、電縫鋼管の疲労強度の向上には、表面を起点とする疲労破壊だけでなく、鋼管に用いられる鋼板の内部に存在する介在物を起点とする疲労破壊を抑制する必要がある。
本実施形態に係る電縫鋼管１では、母材部２に含まれる最大介在物径を３００μｍ以下とする。最大介在物径が３００μｍを超えると、疲労き裂は早期に発生・成長して疲労強度が低下し、焼入れ焼戻し後に本実施形態における疲労強度の基準値である繰り返し回数８万回に安定的に到達しない。好ましくは、最大介在物径は、１００μｍ以下である。
本発明者らの検討の結果、上述したビードカット深さ、内面側の表面粗さを所定の範囲内に制御したとしても、図４に示すように、母材部２に含まれる最大介在物径が大きくなると、疲労強度が低下することが分かった。そのため、電縫鋼管の疲労強度の向上には、表面を起点とする疲労破壊だけでなく、鋼管に用いられる鋼板の内部に存在する介在物を起点とする疲労破壊を抑制する必要がある。
本実施形態に係る電縫鋼管１では、母材部２に含まれる最大介在物径を３００μｍ以下とする。最大介在物径が３００μｍを超えると、疲労き裂は早期に発生・成長して疲労強度が低下し、焼入れ焼戻し後に本実施形態における疲労強度の基準値である繰り返し回数８万回に安定的に到達しない。好ましくは、最大介在物径は、１００μｍ以下である。
母材部２に含まれる最大介在物径は、以下の方法で測定することができる。
すなわち、鋼管断面を４５°ピッチで光学顕微鏡およびＳＥＭで観察し、発見された最大介在物の面積を測定し、測定された最大介在物面積と等しい面積を有する円の直径を最大介在物径とする。
すなわち、鋼管断面を４５°ピッチで光学顕微鏡およびＳＥＭで観察し、発見された最大介在物の面積を測定し、測定された最大介在物面積と等しい面積を有する円の直径を最大介在物径とする。
＜溶接部を含む電縫鋼管の最高硬さ：３００Ｈｖ以下＞
電縫鋼管は、例えば、中空スタビライザーとして使用される場合、冷間加工や熱処理に供される。そのため、冷間加工性も重要である。
溶接部３等において硬さが過剰に高くなると、加工時に割れが生じる場合がある。そのため、本実施形態に係る電縫鋼管１では、溶接部３及び母材部２における最高硬さを３００Ｈｖ以下とする。
一方で、溶接部３における硬さが低くなりすぎると、疲労強度の低下や伸管不良を起こす場合がある。そのため、溶接部３の最高硬さは、母材部２の硬さ以上であることが好ましい。
溶接部３における最高硬さは、溶接後にノルマライジング等の熱処理を行うことによって制御できる。
電縫鋼管は、例えば、中空スタビライザーとして使用される場合、冷間加工や熱処理に供される。そのため、冷間加工性も重要である。
溶接部３等において硬さが過剰に高くなると、加工時に割れが生じる場合がある。そのため、本実施形態に係る電縫鋼管１では、溶接部３及び母材部２における最高硬さを３００Ｈｖ以下とする。
一方で、溶接部３における硬さが低くなりすぎると、疲労強度の低下や伸管不良を起こす場合がある。そのため、溶接部３の最高硬さは、母材部２の硬さ以上であることが好ましい。
溶接部３における最高硬さは、溶接後にノルマライジング等の熱処理を行うことによって制御できる。
溶接部３及び母材部２における最高硬さは、以下の方法で測定することができる。すなわち、溶接部３の硬さは、衝合部を中心に左右に０．５ｍｍピッチで±２．５ｍｍまで測定する。また、母材部２の硬さは、溶接部（電縫溶接部）３から時計回りに９０°、１８０°、２７０°位置において、肉厚方向に１／４肉厚、１／２肉厚、３／４肉厚について１点ずつ測定する。硬さ（ビッカース硬さ）の測定はＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して行い、測定荷重は1ｋｇｆ以下とする。
本実施形態に係る電縫鋼管１では、母材部２の金属組織について限定されないが、一般に中空スタビライザーとして使用する際に求められる特性と、伸管不良を起こさない適切な硬さを満足するために、金属組織が面積率で、４０％～６０％のフェライトと、６０％～４０％のパーライトとからなることが好ましい。
母材部２の金属組織の面積率は、以下の方法で測定することができる。すなわち、鋼管断面をナイタールエッチングでフェライトとパーライトとに識別し、電縫溶接部を０°とし、時計回りに９０°、１８０°、２７０°位置の内面及び外面の金属組織を光学顕微鏡にて倍率１００倍で撮影し、金属組織中のフェライト及びパーライトの分率を求める。各位置で測定された面積率を平均して母材部２の金属組織の面積率とすればよい。
次に、本実施形態に係る中空スタビライザーについて説明する。
本実施形態に係る中空スタビライザーは、上述した本実施形態に係る中空スタビライザー用電縫鋼管を、必要に応じて伸管及び熱処理し、中空スタビライザーの形状に加工した後、焼入れ及び焼き戻しを行って得ることができる。
そのため、本実施形態に係る中空スタビライザーは、母材部と溶接部とからなる。
本実施形態に係る中空スタビライザーは、使用されるスタビライザーの形状を想定し、母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、母材部の外径が１０～４０ｍｍである。
中空スタビライザーは、例えば図５に示すような形状である。図５では、中空スタビライザー１０は、車両１１の懸架機構部に配置されている。この中空スタビライザー１０は、車体１２の幅方向に延びるトーション部２０と、トーション部２０の両端に連なる一対の曲がり部２１と、それぞれの曲がり部２１に連なる一対のアーム部２２とを含む。前記トーション部２０は、ゴムブッシュ等を備えた一対の支持部３０を介して、例えば車体１２の一部に支持されている。一対のアーム部２２は、それぞれスタビライザリンク等の接続部材３１を介して、例えば懸架機構部のサスペンションアーム（図示せず）に接続されている。
本実施形態に係る中空スタビライザーは、上述した本実施形態に係る中空スタビライザー用電縫鋼管を、必要に応じて伸管及び熱処理し、中空スタビライザーの形状に加工した後、焼入れ及び焼き戻しを行って得ることができる。
そのため、本実施形態に係る中空スタビライザーは、母材部と溶接部とからなる。
本実施形態に係る中空スタビライザーは、使用されるスタビライザーの形状を想定し、母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、母材部の外径が１０～４０ｍｍである。
中空スタビライザーは、例えば図５に示すような形状である。図５では、中空スタビライザー１０は、車両１１の懸架機構部に配置されている。この中空スタビライザー１０は、車体１２の幅方向に延びるトーション部２０と、トーション部２０の両端に連なる一対の曲がり部２１と、それぞれの曲がり部２１に連なる一対のアーム部２２とを含む。前記トーション部２０は、ゴムブッシュ等を備えた一対の支持部３０を介して、例えば車体１２の一部に支持されている。一対のアーム部２２は、それぞれスタビライザリンク等の接続部材３１を介して、例えば懸架機構部のサスペンションアーム（図示せず）に接続されている。
＜化学成分＞
本実施形態に係る中空スタビライザーは、上述したように本実施形態に係る中空スタビライザー用電縫鋼管を、必要に応じて伸管及び熱処理し、中空スタビライザーの形状に加工した後、焼入れ及び焼き戻しを行って得ることができる。これらの工程では、化学成分は実質的に変化しないので、本実施形態に係る中空スタビライザーの母材部の化学組成の範囲及び限定理由は、本実施形態に係る電縫鋼管の母材部の化学組成の範囲及び限定理由と同じである。
本実施形態に係る中空スタビライザーは、上述したように本実施形態に係る中空スタビライザー用電縫鋼管を、必要に応じて伸管及び熱処理し、中空スタビライザーの形状に加工した後、焼入れ及び焼き戻しを行って得ることができる。これらの工程では、化学成分は実質的に変化しないので、本実施形態に係る中空スタビライザーの母材部の化学組成の範囲及び限定理由は、本実施形態に係る電縫鋼管の母材部の化学組成の範囲及び限定理由と同じである。
＜凹部の底までの最大深さが３００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下＞
上述したように、電縫鋼管には、通常、内面側の、溶接部を含む領域に凹形状の溶接ビードが切削冶具等によって切削されて形成されたビードカットが存在する。そのため、電縫鋼管を、伸管して、または伸管せずに、スタビライザー形状に加工した中空スタビライザーの内面側では、ビードカットに起因する凹部が存在したり、または、伸管によってビードカットが折れ込んで形成される凹部が存在したりする場合がある。これらの凹部は中空スタビライザーの疲労強度を低下させる。
本実施形態に係る中空スタビライザーでは、ビードカットの最大深さが小さい電縫鋼管を用いて製造されるので、ビードカットに起因する凹部の深さが小さく、また、ビードカットの折れ込みが抑制される。そのため、凹部の最大深さが小さい。
具体的には、本実施形態に係る中空スタビライザーでは、中空部の中心軸方向とは垂直な方向の断面（Ｃ方向断面）でみたとき、中空スタビライザーの中空部の内面側の、溶接部を含む領域において、溶接部の内面側の一方の端部からもう一方の端部へ最短距離で仮想線を引いたとき、仮想線から前記凹部の底までの最大深さが３００μｍ以下である。好ましくは、最大深さが１００μｍ以下である。
本実施形態に係る中空スタビライザーでは、上記の最大深さが３００μｍ以下であるので、疲労強度に優れる。
上述の凹部の深さは、凹部横の最大肉厚と凹部の肉厚を測定し、最大肉厚から凹部の最も薄い部分の肉厚を引くことで測定する。肉厚は、例えばマイクロメーターで測定すればよい。
上述したように、電縫鋼管には、通常、内面側の、溶接部を含む領域に凹形状の溶接ビードが切削冶具等によって切削されて形成されたビードカットが存在する。そのため、電縫鋼管を、伸管して、または伸管せずに、スタビライザー形状に加工した中空スタビライザーの内面側では、ビードカットに起因する凹部が存在したり、または、伸管によってビードカットが折れ込んで形成される凹部が存在したりする場合がある。これらの凹部は中空スタビライザーの疲労強度を低下させる。
本実施形態に係る中空スタビライザーでは、ビードカットの最大深さが小さい電縫鋼管を用いて製造されるので、ビードカットに起因する凹部の深さが小さく、また、ビードカットの折れ込みが抑制される。そのため、凹部の最大深さが小さい。
具体的には、本実施形態に係る中空スタビライザーでは、中空部の中心軸方向とは垂直な方向の断面（Ｃ方向断面）でみたとき、中空スタビライザーの中空部の内面側の、溶接部を含む領域において、溶接部の内面側の一方の端部からもう一方の端部へ最短距離で仮想線を引いたとき、仮想線から前記凹部の底までの最大深さが３００μｍ以下である。好ましくは、最大深さが１００μｍ以下である。
本実施形態に係る中空スタビライザーでは、上記の最大深さが３００μｍ以下であるので、疲労強度に優れる。
上述の凹部の深さは、凹部横の最大肉厚と凹部の肉厚を測定し、最大肉厚から凹部の最も薄い部分の肉厚を引くことで測定する。肉厚は、例えばマイクロメーターで測定すればよい。
＜母材部における、内面側の表面粗さ：最大谷深さＲｖで３００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下＞
上述した溶接部の凹部の形状を制御することで、中空スタビライザーの中空部の内面の溶接部を起点とする疲労破壊のような繰り返し荷重がかかった場合の破壊を抑制することができるので疲労強度が向上する。しかしながら、疲労破壊は、溶接部以外からも発生するので、溶接部の形状の制御だけでは、十分に疲労強度が向上しない。
そのため、本実施形態に係る中空スタビライザーでは、中空スタビライザーの中空部の内面側の表面粗さをＪＩＳＢ０６０１：２０１３に規定された最大谷深さＲｖで３００μｍ以下とする。内面側の表面（内表面）の最大谷深さＲｖが３００μｍを超えると、疲労き裂が早期に発生・成長することで疲労強度が低下する。表面の最大谷深さＲｖは、好ましくは１００μｍ以下である。
上述のような最大谷深さＲｖは、内面側の最大谷深さが３００μｍ以下である電縫鋼管を用い、伸管を行う場合には、伸管を適切に実施することによって得られる。
上述した溶接部の凹部の形状を制御することで、中空スタビライザーの中空部の内面の溶接部を起点とする疲労破壊のような繰り返し荷重がかかった場合の破壊を抑制することができるので疲労強度が向上する。しかしながら、疲労破壊は、溶接部以外からも発生するので、溶接部の形状の制御だけでは、十分に疲労強度が向上しない。
そのため、本実施形態に係る中空スタビライザーでは、中空スタビライザーの中空部の内面側の表面粗さをＪＩＳＢ０６０１：２０１３に規定された最大谷深さＲｖで３００μｍ以下とする。内面側の表面（内表面）の最大谷深さＲｖが３００μｍを超えると、疲労き裂が早期に発生・成長することで疲労強度が低下する。表面の最大谷深さＲｖは、好ましくは１００μｍ以下である。
上述のような最大谷深さＲｖは、内面側の最大谷深さが３００μｍ以下である電縫鋼管を用い、伸管を行う場合には、伸管を適切に実施することによって得られる。
上述の中空部の内面側の表面粗さは、接触式または非接触式の形状測定装置を用いて高さ分布を測定し、ＪＩＳＢ０６０１：２０１３に準拠して表面粗さを算出する。
＜母材部に含まれる最大介在物径：３００μｍ以下＞
上述した溶接部の凹部の深さ、中空部の内面側の表面粗さを所定の範囲内に制御したとしても、母材部に含まれる最大介在物径が大きくなると、疲労強度が低下する。そのため、本実施形態に係る中空スタビライザーでは、母材部に含まれる最大介在物径を３００μｍ以下とする。最大介在物径が３００μｍを超えると、疲労き裂は早期に発生・成長して疲労強度が低下する。好ましくは、最大介在物径は、１００μｍ以下である。
中空スタビライザーの最大介在物径を上記の範囲とするには、素材として、母材部（鋼板）に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下である電縫鋼管を用いればよい。
上述した溶接部の凹部の深さ、中空部の内面側の表面粗さを所定の範囲内に制御したとしても、母材部に含まれる最大介在物径が大きくなると、疲労強度が低下する。そのため、本実施形態に係る中空スタビライザーでは、母材部に含まれる最大介在物径を３００μｍ以下とする。最大介在物径が３００μｍを超えると、疲労き裂は早期に発生・成長して疲労強度が低下する。好ましくは、最大介在物径は、１００μｍ以下である。
中空スタビライザーの最大介在物径を上記の範囲とするには、素材として、母材部（鋼板）に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下である電縫鋼管を用いればよい。
母材部に含まれる最大介在物径は、以下の方法で測定することができる。
すなわち、鋼管断面を４５°ピッチで光学顕微鏡およびＳＥＭで観察し、発見された最大介在物の面積を測定し、測定された最大介在物面積と等しい面積を有する円の直径を最大介在物径とする。
すなわち、鋼管断面を４５°ピッチで光学顕微鏡およびＳＥＭで観察し、発見された最大介在物の面積を測定し、測定された最大介在物面積と等しい面積を有する円の直径を最大介在物径とする。
＜表面硬さ：４５５Ｈｖ以上＞
本実施形態に係る中空スタビライザーでは、表面硬さが４５５Ｈｖ以上である。表面硬さが４５５Ｈｖ未満であると、疲労強度が低下する。表面硬さの上限は特に限定されない。
本実施形態に係る中空スタビライザーでは、表面硬さが４５５Ｈｖ以上である。表面硬さが４５５Ｈｖ未満であると、疲労強度が低下する。表面硬さの上限は特に限定されない。
表面硬さ（ビッカース硬さ）については、例えば、図６における中空スタビライザーの曲がり部（肩部）２１の周方向に４５°ずつずらした８点の表面硬さを測定し、その平均硬さを算出する。その時の測定条件はＪＩＳ－Ｚ２２４４：２００９に準拠して行い、その測定荷重は１ｋｇｆ以下とする。
次に、本実施形態に係る電縫鋼管１の好ましい製造方法について説明する。
本実施形態に係る電縫鋼管１は、上述の構成を有していれば製造方法によらずその効果は得られる。しかしながら、以下の方法によれば安定して製造できるので好ましい。
本実施形態に係る電縫鋼管１は、上述の構成を有していれば製造方法によらずその効果は得られる。しかしながら、以下の方法によれば安定して製造できるので好ましい。
本実施形態に係る電縫鋼管の製造方法では、まず、所定の化学組成を有する鋼片を加熱及び熱間圧延して巻き取る。その際、加熱温度を１０００℃以上とし、巻き取り温度を８００℃以下に制御することが好ましい。加熱温度が１０００℃未満では圧延そのものが難加工になる。または巻き取り温度が８００℃超であると、スケールが多く残存するので引き続き行う造管工程においてキズが付きやすい。また、そのスケールの酸洗処理に関しては薄いスケール以上の処理条件の厳格化が必要となる。
熱間圧延後は、酸洗を行ってもよいし、行わず熱延ままとしてもよい。ただし、熱延ままの鋼板に後述する造管を行う場合、一群の成形ロールの形状等を適切に選定することが好ましい。また、圧延条件におけるスケールの状態に応じ、酸洗処理を適切にしないと(インヒビターなどの選定など)、電縫鋼管１の母材部２における、内面側の表面粗さが、Ｒｖで３００μｍ超になることが懸念される。
熱間圧延後は、酸洗を行ってもよいし、行わず熱延ままとしてもよい。ただし、熱延ままの鋼板に後述する造管を行う場合、一群の成形ロールの形状等を適切に選定することが好ましい。また、圧延条件におけるスケールの状態に応じ、酸洗処理を適切にしないと(インヒビターなどの選定など)、電縫鋼管１の母材部２における、内面側の表面粗さが、Ｒｖで３００μｍ超になることが懸念される。
次いで、熱間圧延によって得られた鋼板を、一群の成形ロールにより走行させながら筒状に成形してオープン管とし、オープン管とした鋼板の互いに突き合わせた板幅方向両端部を誘導加熱等による加熱によって溶融させて、その状態のまま一対のスクイズロールにより鋼板の板幅方向両端部を押圧することによって、その両端部同士を溶接して電気抵抗溶接部とする。この場合の条件については限定されず、通常行われる条件とすればよい。
電気抵抗溶接を行って得られた電縫鋼管に対し、ビードカットを行う。ビードカットは重要である。ビードカットは、溶接後に少なくとも内面に盛り上がったビードに対し、切削後滑らかに、かつビードカット深さが所定の値以下となるようにバイト形状及び切削位置を選択し、内面ビードを切削するようにする。外面側のビードも切削してもよい。
ビードカットを行った後、電縫鋼管に対し、８００℃以上、かつ１０００℃以下に加熱する熱処理（いわゆるノルマ処理）を実施する。この熱処理によって、溶接部を含む最高硬さを低減させることができる。加熱温度は８００℃以上のオーステナイト変態温度以上が望ましいが、硬さや組織制御ができていれば、必ずしも変態温度を超える必要はない。溶接等で生成した硬化組織は冷間加工の際のキズの発生の原因となるので、上記熱処理によって冷間加工によるキズの発生を抑制することができる。
加熱温度が８００℃未満では硬化組織が残存し、冷間加工性が劣化する。そのため、加熱温度を８００℃以上とすることが好ましい。一方加熱温度が１０００℃超となると組織が、粗大なオーステナイト（γ）粒となり、硬化組織または炭化物等が生成する。この場合、加工性が劣化する。そのため、加熱温度を１０００℃以下とすることが好ましい。より好ましくは９５０℃以下である。
加熱後の冷却速度に関しては、フェライト、パーライト組織を生成させるため放冷とする。放冷の場合、好ましくは８００から５００℃の平均冷却速度で３℃／ｓ以下である。
加熱温度が８００℃未満では硬化組織が残存し、冷間加工性が劣化する。そのため、加熱温度を８００℃以上とすることが好ましい。一方加熱温度が１０００℃超となると組織が、粗大なオーステナイト（γ）粒となり、硬化組織または炭化物等が生成する。この場合、加工性が劣化する。そのため、加熱温度を１０００℃以下とすることが好ましい。より好ましくは９５０℃以下である。
加熱後の冷却速度に関しては、フェライト、パーライト組織を生成させるため放冷とする。放冷の場合、好ましくは８００から５００℃の平均冷却速度で３℃／ｓ以下である。
上述の製造方法によって、本実施形態に係る電縫鋼管１が得られる。本実施形態に係る電縫鋼管１は、さらに、そのままの状態か伸管または縮径圧延し、曲げやプレスなどの冷間加工で成形し、熱処理（焼き入れ焼戻し等）を行って、中空スタビライザーとすることができる。
本実施形態に係る中空スタビライザーは、本実施形態に係る電縫鋼管を素材として、以下の工程を含む製造方法によって得ることができる。
（Ｉ）前記電縫鋼管を、中空スタビライザー形状に加工する加工工程
（ＩＩ）前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程
（ＩＩＩ）前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～３５０℃に加熱する焼き戻し工程
ただし、必要に応じて、加工工程の前に、以下の工程をさらに行ってもよい。
（ＩＶ）電縫鋼管を、伸管する伸管工程
（Ｖ）前記伸管工程後の前記電縫鋼管を、８００℃～１０００℃に加熱する熱処理工程
（Ｉ）前記電縫鋼管を、中空スタビライザー形状に加工する加工工程
（ＩＩ）前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程
（ＩＩＩ）前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～３５０℃に加熱する焼き戻し工程
ただし、必要に応じて、加工工程の前に、以下の工程をさらに行ってもよい。
（ＩＶ）電縫鋼管を、伸管する伸管工程
（Ｖ）前記伸管工程後の前記電縫鋼管を、８００℃～１０００℃に加熱する熱処理工程
（伸管工程）
目的とするスタビライザーの形状に基づいて、必要に応じて、電縫鋼管を伸管する。例えば伸管は１０～４０％の減面率（伸管前の断面積と伸管後の断面積の差を、伸管前の断面積で除した値×１００）の範囲である。
目的とするスタビライザーの形状に基づいて、必要に応じて、電縫鋼管を伸管する。例えば伸管は１０～４０％の減面率（伸管前の断面積と伸管後の断面積の差を、伸管前の断面積で除した値×１００）の範囲である。
（熱処理工程）
伸管を行った電縫鋼管は、加工性が低下する。そのため、引き続いて行う加工工程での加工性を確保するため、熱処理を行ってもよい。
熱処理を行う場合、伸管工程後の前記電縫鋼管を、８００℃～１０００℃に加熱し、空冷することが好ましい。
伸管を行った電縫鋼管は、加工性が低下する。そのため、引き続いて行う加工工程での加工性を確保するため、熱処理を行ってもよい。
熱処理を行う場合、伸管工程後の前記電縫鋼管を、８００℃～１０００℃に加熱し、空冷することが好ましい。
（加工工程）
加工工程では、電縫鋼管を、中空スタビライザー形状に加工する。加工は、目的の形状が得られれば限定されず、例えば、熱間加工、温間加工、冷間加工のいずれでもよい。
加工工程では、電縫鋼管を、中空スタビライザー形状に加工する。加工は、目的の形状が得られれば限定されず、例えば、熱間加工、温間加工、冷間加工のいずれでもよい。
（焼入れ工程）
（焼戻し工程）
焼入れ工程及び焼戻し工程では、加工工程後の中空スタビライザー形状を有する電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し（焼入れ）、２００℃～４００℃に加熱し、水冷または空冷により冷却（焼戻し）する。焼入れ温度、冷却速度、焼戻し温度を制御することによって組織や表面硬さを制御することができる。
（焼戻し工程）
焼入れ工程及び焼戻し工程では、加工工程後の中空スタビライザー形状を有する電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却し（焼入れ）、２００℃～４００℃に加熱し、水冷または空冷により冷却（焼戻し）する。焼入れ温度、冷却速度、焼戻し温度を制御することによって組織や表面硬さを制御することができる。
（実施例１）
表１に示す化学組成（質量％、残部Ｆｅ及び不純物）を有するスラブを１０００℃以上に加熱し、熱間圧延し、８００℃以下の温度で巻取って酸洗し、熱延鋼板とした。この、熱延鋼板を鋼管形状に成形し、電気抵抗溶接によって鋼管１～１９、Ｘ、Ｙを得た。
表１に示す化学組成（質量％、残部Ｆｅ及び不純物）を有するスラブを１０００℃以上に加熱し、熱間圧延し、８００℃以下の温度で巻取って酸洗し、熱延鋼板とした。この、熱延鋼板を鋼管形状に成形し、電気抵抗溶接によって鋼管１～１９、Ｘ、Ｙを得た。
この鋼管の内面側に対し、ビードカットを行った。鋼管１８及びＹを除いてＣ方向断面におけるビードカット深さが３００μｍ以下になるように制御してビードカットを行った。また、いずれの鋼管も表面粗さＲｖは３００μｍ以下であったが、鋼管１９については、ショットブラストによって表面粗さＲｖが３００μｍ超となるようにした。
ビードカット後の電縫鋼管に対し、表２に示す熱処理温度及び冷却条件で熱処理を行った。
熱処理後の電縫鋼管に対し、上述した方法で、最高硬さの測定及び金属組織観察を行った。結果を表２に示す。鋼管１１～１４を除いて、最大介在物径は３００μｍ以下であった。
熱処理後の電縫鋼管に対し、上述した方法で、最高硬さの測定及び金属組織観察を行った。結果を表２に示す。鋼管１１～１４を除いて、最大介在物径は３００μｍ以下であった。
電縫鋼管がスタビライザーに適しているかを確認するために以下の条件で疲労強度を評価した。
外径３４ｍｍ×肉厚５．５ｍｍの電縫鋼管１～１９を、伸管し、焼入れ・焼き戻し処理を施して外径２４ｍｍ×肉厚４．９ｍｍの電縫鋼管とした。伸管は減面率４０%で実施した。その後、表面のキズなどから判断して冷間加工性を評価した。ただし、鋼管Ｘ、鋼管Ｙについては、伸管を行わなかった。また、焼入れ焼戻し（ＱＴ）は、１０００℃で１時間保持して焼き入れし、１５０℃～２５０℃の温度域で１０分焼き戻した。疲労強度は硬さの影響を受けるので焼き戻し温度を制御して硬さが５３０～５７０Ｈｖの間に入るように焼き戻し温度を選定した。
外径３４ｍｍ×肉厚５．５ｍｍの電縫鋼管１～１９を、伸管し、焼入れ・焼き戻し処理を施して外径２４ｍｍ×肉厚４．９ｍｍの電縫鋼管とした。伸管は減面率４０%で実施した。その後、表面のキズなどから判断して冷間加工性を評価した。ただし、鋼管Ｘ、鋼管Ｙについては、伸管を行わなかった。また、焼入れ焼戻し（ＱＴ）は、１０００℃で１時間保持して焼き入れし、１５０℃～２５０℃の温度域で１０分焼き戻した。疲労強度は硬さの影響を受けるので焼き戻し温度を制御して硬さが５３０～５７０Ｈｖの間に入るように焼き戻し温度を選定した。
この焼き入れ焼き戻し材から疲労試験片を採取し、ねじり疲労試験を実施した。試験方法はＪＩＳ Ｚ ２２７３：１９７８に準拠した。負荷応力は３５０ＭＰａとし、応力比Ｒ（最小応力／最大応力）＝－１の両振りとした。
試験片破断後、疲労き裂の起点を調査し、破壊起点をビードカット折れ込み、内表面凹み部、介在物で分類し、ビードカット折れ込みが起点であればその深さを、内表面凹み部が起点であればその深さ、介在物が起点であれば介在物径を測定した。疲労強度の評価は、本検討の基準値として、繰り返し回数（破断回数）が８万回（８．０×１０４回）以上であれば疲労強度に優れると判断した。繰り返し回数が１０万回以上で、破断しないと判断して試験を完了した。
表２に試験結果を示す。
試験片破断後、疲労き裂の起点を調査し、破壊起点をビードカット折れ込み、内表面凹み部、介在物で分類し、ビードカット折れ込みが起点であればその深さを、内表面凹み部が起点であればその深さ、介在物が起点であれば介在物径を測定した。疲労強度の評価は、本検討の基準値として、繰り返し回数（破断回数）が８万回（８．０×１０４回）以上であれば疲労強度に優れると判断した。繰り返し回数が１０万回以上で、破断しないと判断して試験を完了した。
表２に試験結果を示す。
表２からわかるように、鋼管１～１０及びＸは本発明鋼管であり、その後の焼き入れ焼き戻し後の疲労試験において、優れた疲労強度が確保できた。また、鋼管１～１０はその後の伸管が可能であり冷間加工性が十分であった。
一方、鋼管１１～１９及びＹでは十分な疲労強度が得られなかった。
鋼管１１はＣａが含有されておらず、介在物の形態制御ができなかったことで疲労強度が低下した。
鋼管１２はＳ含有量が高く、鋼管１４はＭｎ含有量が高かったので、いずれも粗大なＭｎＳが生成して疲労強度が低下した。
鋼管１３は各化学成分の範囲としては適正であるが、ＥＳＳＰが低く介在物の形態制御ができず疲労強度が低下した。
鋼管１５はＢ含有量が低く焼き入れ時に粒界フェライトが生成し、局所的に軟化したため疲労破壊が助長されて疲労強度が低下した。
鋼管１６はノルマではなくテンパー（６００℃）を行ったので、炭化物の球状化し、電縫溶接部の最高硬さ高かった。その結果、伸管時に溶接部からキズが発生した。
鋼管１７は、熱処理後の冷却において水冷を行ったので硬化組織が形成された。そのため、鋼管１７は伸管を断念した。
鋼管１８及び鋼管Ｙは電縫溶接終了後にビードカットを深く入れた。このため深いビードカット折れ込みが発生し、疲労破壊の起点となって疲労強度が低下した。
鋼管１９は内面に過度のショットブラストをかけて内表面を荒らした。その結果、内表面の凹部から疲労破壊は発生し、疲労強度が低下した。
一方、鋼管１１～１９及びＹでは十分な疲労強度が得られなかった。
鋼管１１はＣａが含有されておらず、介在物の形態制御ができなかったことで疲労強度が低下した。
鋼管１２はＳ含有量が高く、鋼管１４はＭｎ含有量が高かったので、いずれも粗大なＭｎＳが生成して疲労強度が低下した。
鋼管１３は各化学成分の範囲としては適正であるが、ＥＳＳＰが低く介在物の形態制御ができず疲労強度が低下した。
鋼管１５はＢ含有量が低く焼き入れ時に粒界フェライトが生成し、局所的に軟化したため疲労破壊が助長されて疲労強度が低下した。
鋼管１６はノルマではなくテンパー（６００℃）を行ったので、炭化物の球状化し、電縫溶接部の最高硬さ高かった。その結果、伸管時に溶接部からキズが発生した。
鋼管１７は、熱処理後の冷却において水冷を行ったので硬化組織が形成された。そのため、鋼管１７は伸管を断念した。
鋼管１８及び鋼管Ｙは電縫溶接終了後にビードカットを深く入れた。このため深いビードカット折れ込みが発生し、疲労破壊の起点となって疲労強度が低下した。
鋼管１９は内面に過度のショットブラストをかけて内表面を荒らした。その結果、内表面の凹部から疲労破壊は発生し、疲労強度が低下した。
（実施例２）
実施例１の伸管前の鋼管２、鋼管４、鋼管Ｘ及び鋼管Ｙを使用し、表３に記載の条件で伸管及び熱処理を行い、図６に示す形状に加工し、表３に記載の条件で焼入れ、焼戻しを行って中空スタビライザーを作成した。
実施例１の伸管前の鋼管２、鋼管４、鋼管Ｘ及び鋼管Ｙを使用し、表３に記載の条件で伸管及び熱処理を行い、図６に示す形状に加工し、表３に記載の条件で焼入れ、焼戻しを行って中空スタビライザーを作成した。
得られたスタビライザー１～７の表面硬さをビッカース硬度計で測定した。測定条件は、以下の通りとした。
図６における中空スタビライザーの曲がり部（肩部）２１の周方向に４５°ずつずらした８点の表面硬さを測定し、その平均硬さを算出した。その時の測定条件はＪＩＳ－Ｚ２２４４（２００９年）に準拠して行い、その測定荷重は１ｋｇｆ以下とした。
結果を表４に示す。
図６における中空スタビライザーの曲がり部（肩部）２１の周方向に４５°ずつずらした８点の表面硬さを測定し、その平均硬さを算出した。その時の測定条件はＪＩＳ－Ｚ２２４４（２００９年）に準拠して行い、その測定荷重は１ｋｇｆ以下とした。
結果を表４に示す。
また、得られたスタビライザー１～７に対して疲労試験を行い、繰り返し回数（破断回数）を評価した。疲労試験は以下の条件で行った。
図６は、電縫鋼管を中心曲率半径ｒ（５０ｍｍ）で曲げたものである。トーション部の長さＬ１は４４８ｍｍ、アーム部の長さＬ２は２００ｍｍ、一対の支持部（ゴムブッシュ）間のスパンＬ３が２９３ｍｍであった。疲労試験試験（両振り試験）は、一方のアーム部が固定点Ａにて固定された状態のもとで、他方のアーム部の荷重点Ｂに、＋２４２０Ｎと－２４２０Ｎの荷重が負荷される条件とした。
結果を表４に示す。
図６は、電縫鋼管を中心曲率半径ｒ（５０ｍｍ）で曲げたものである。トーション部の長さＬ１は４４８ｍｍ、アーム部の長さＬ２は２００ｍｍ、一対の支持部（ゴムブッシュ）間のスパンＬ３が２９３ｍｍであった。疲労試験試験（両振り試験）は、一方のアーム部が固定点Ａにて固定された状態のもとで、他方のアーム部の荷重点Ｂに、＋２４２０Ｎと－２４２０Ｎの荷重が負荷される条件とした。
結果を表４に示す。
表３、表４から分かるように、スタビライザー１～３、５、６は十分な耐久回数を有していた。一方でスタビライザー４、７は早期にヘタリが発生してしまい、必要な疲労強度を満足しなかった。
１ 電縫鋼管
２ 母材部
３ 溶接部
４ ビードカット
５ 開口縁
１０ 仮想線
ｄ ビードカット深さ
１０ 中空スタビライザー
１１ 車両
１２ 車体
１０Ａ 鋼管
２０ トーション部
２１ 曲がり部
２２ アーム部
３０ 支持部
３１ 接続部材
２ 母材部
３ 溶接部
４ ビードカット
５ 開口縁
１０ 仮想線
ｄ ビードカット深さ
１０ 中空スタビライザー
１１ 車両
１２ 車体
１０Ａ 鋼管
２０ トーション部
２１ 曲がり部
２２ アーム部
３０ 支持部
３１ 接続部材
Claims (10)
- 母材部と溶接部とからなる中空スタビライザー用電縫鋼管であって、
前記母材部が、化学成分として、質量％で、
Ｃ：０．３０～０．３８％、
Ｓｉ：０．１５～０．３０％、
Ｍｎ：１．２０～１．５０％、
Ａｌ：０．０２０～０．０６０％、
Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％、
Ｂ：０．００１０～０．００５０％、
Ｃｒ：０．１０～０．２５％、
Ｍｏ：０～０．２０％、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃｕ：０～０．２５％、
Ｎｉ：０～０．２５％、
Ｖ：０～０．０５％、
Ｎ：０．００６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０1００％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
前記母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、前記電縫鋼管の外径が１０～４０ｍｍであり、
前記電縫鋼管のＣ方向断面において、
前記電縫鋼管の内面側の、前記溶接部を含む領域に凹形状のビードカットが存在し、
前記ビードカットの一方の開口縁からもう一方の開口縁へ最短距離で仮想線を引いたとき、前記仮想線から前記ビードカットの底までの最大深さが３００μｍ以下であり、
前記母材部に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下であり、
前記電縫鋼管の前記母材部における、前記内面側の表面粗さが、最大谷深さＲｖで３００μｍ以下であり、
前記溶接部を含む前記電縫鋼管の最高硬さが３００Ｈｖ以下である、
中空スタビライザー用電縫鋼管。 - 前記母材部の前記化学成分が、以下の式（１）を満たす、
請求項１に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管。
Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ）≧０．２０ ．．．（１） - 前記母材部の前記化学成分が、
Ｃｕ：０．０５～０．２５％、
Ｎｉ：０．０５～０．２５％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
からなる群から選択される１種以上を含有する、
請求項１または２に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管。 - 前記母材部の金属組織が、面積率で、４０％～６０％のフェライトと、６０％～４０％のパーライトからなる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管。 - 請求項１～４のいずれか一項に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を製造する方法であって、電気抵抗溶接によって成形された電縫鋼管を、８００℃以上かつ１０００℃以下に加熱した後に放冷する熱処理を行う、中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
- 母材部と溶接部とからなる中空スタビライザーであって、
前記母材部が、化学成分として、質量％で、
Ｃ：０．３０～０．３８％、
Ｓｉ：０．１５～０．３０％、
Ｍｎ：１．２０～１．５０％、
Ａｌ：０．０２０～０．０６０％、
Ｔｉ：０．０２０～０．０５０％、
Ｂ：０．００１０～０．００５０％、
Ｃｒ：０．１０～０．２５％、
Ｍｏ：０～０．２０％、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃｕ：０～０．２５％、
Ｎｉ：０～０．２５％、
Ｖ：０～０．０５％、
Ｎ：０．００６０％以下、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０1００％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
前記母材部の肉厚が２．０～６．０ｍｍ、前記母材部の外径が１０～４０ｍｍであり、
Ｃ方向断面において、
前記中空スタビライザーの中空部の内面側の、前記溶接部を含む領域に凹部が存在し、
前記溶接部の内面側の一方の端部からもう一方の端部へ最短距離で仮想線を引いたとき、前記仮想線から前記凹部の底までの最大深さが３００μｍ以下であり、
前記母材部に含まれる最大介在物径が３００μｍ以下であり、
前記母材部における、前記内面側の表面粗さが、最大谷深さＲｖで３００μｍ以下であり、
表面硬さが４５５Ｈｖ以上である、
中空スタビライザー。 - 前記母材部の前記化学成分が、以下の式（２）を満たす、
請求項６に記載の中空スタビライザー。
Ｃａ×（１－１２４×Ｏ）／（１．２５×Ｓ）≧０．２０ ．．．（２） - 前記母材部の前記化学成分が、
Ｃｕ：０．０５～０．２５％、
Ｎｉ：０．０５～０．２５％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
からなる群から選択される１種以上を含有する、
請求項６または７に記載の中空スタビライザー。 - 請求項６～８のいずれか一項に記載の中空スタビライザーの製造方法であって、
請求項１～４のいずれか一項に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を伸管する伸管工程と、
前記伸管工程後の前記電縫鋼管を、８００℃～１０００℃に加熱する熱処理工程と、
前記熱処理工程後の前記電縫鋼管を、中空スタビライザー形状に加工する加工工程と、
前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程と、
前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～４００℃に加熱する焼き戻し工程と、
を含む、中空スタビライザーの製造方法。 - 請求項６～８のいずれか一項に記載の中空スタビライザーの製造方法であって、
請求項１～４のいずれか一項に記載の中空スタビライザー用電縫鋼管を中空スタビライザー形状に加工する加工工程と、
前記加工工程後の前記電縫鋼管を、９００℃～１２００℃に加熱した後、３０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却する焼入れ工程と、
前記焼入れ工程後の前記電縫鋼管を、２００～４００℃に加熱する焼き戻し工程と、
を含む、中空スタビライザーの製造方法。
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