JPH04187742A - 被削性の優れた機械構造用電気抵抗溶接鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被削性の優れた機械構造用電気抵抗溶接鋼管
に関するものである。

（従来の技術） 切削加工技術の進展、自動車その他の機械生産量の増大
に伴い、被削性の優れた鋼材の必要性が大きくなってい
る。機械構造用鋼管についても、切削加工の自動化、高
能率化によって切屑処理性、切削仕上面の良好な材料が
望まれている。

一般の機械構造用鋼については、被削性を改善させるた
めに、例えば、特開昭５５−８５６５８号公報、特開昭
５７−１４０８５３号公報や特開昭６２−３３７４７号
公報に示されているようなＳ系快削鋼、ｐｂ快削鋼、Ｃ
ａ快削鋼およびこれらの複合快削鋼が開発され、実用化
されている。

なお、これらの快削性元素が生成する介在物による機械
的性質の劣化を防ぐために、特公昭６１−１６３３７号
公報に示すようにｓｏｌ、ＡＩを制限し、Ｓ。

Ｃａ、　　Ｏの量を特定しているものもある。

（発明が解決しようとする課題） 上記に示した従来の快削鋼を用いて被削性の良好な機械
構造用鋼管を電気抵抗溶接によって製造しようとする際
には、以下に示す問題点がある。

すなわち、これらの快削鋼の快削性元素が生成する介在
物は、一般に機械的性質を劣化させ、さらに電気抵抗溶
接性を劣化させ、溶接割れ、超音波探傷試験時のＵＳＴ
不良などによる大幅な歩留低下の原因となるため、電気
抵抗溶接管の材料としては使用することができない。

なお、特公昭６１−１６３３７号公報についても、電気
抵抗溶接管の素材として用いる場合には、上記問題点を
完全に解消するものでなく、さらにＳｉギルド鋼におい
て０の量を０．００４０重量％以下に低減させることは
通常困難である。

一方、上記に示した快削性元素を大幅な歩留低下を生じ
させない範囲内で添加し、電気抵抗溶接管素材とするこ
とも考えられるが、この程度の添加では、管に冷間引抜
あるいはその他の冷間加工を与えた場合、−ＪＩＩＱに
切屑処理性が悪化するため、その被削性は十分なもので
はない。

本発明は前記の問題点を解消し、機械構造用電縫鋼管の
被削性改善要求に応えることを目的としてなされたもの
である。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは下記のとおりである。

（１）重量％表示で Ｃ：　０．０２〜０．６０％、 Ｓｉ：０．４％以下、 Ｍｎ：０．２０〜２．０％、 Ｐ　：　０．０３０％以下、 Ｓ　：　０．０４０％以下、 ｓｏｌ、Ａｌ　：　Ｏ，００１〜０．００６％、Ｎ　：
　０．０１００〜０．０２５０％０　：　０．００６０
％以下、 Ｃａ：　０．００１〜０．０２０％で、がっＣａ％／（
１，２５×Ｏ％＋０．６２５ｘＳ％）≧０．０５を含有
し、 残部鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする
被削性の優れた機械構造用電気抵抗溶接鋼管。

（２）重量％表示で Ｃ：　０．０２〜０．６０％、 Ｓｉ　：　０．４％以下、 Ｍｎ：０．２０〜２．０％、 Ｐ：０．０３０％以下、 Ｓ　：　０．０４０％以下、 Ｃｒ：０．１０〜１．５０％、 Ｍｏ：　０．１０〜０．６０％、 ５ｏｌＡｊ　：　Ｏ，００１〜０．　ＯＯ６％、Ｎ　：
　０．０１００〜０．０２５０％０　：　０．００６０
％以下、 Ｃａ：　０．００１〜０．０２０％で、かつＣａ％／（
１，２５×Ｏ％＋０．６２５×Ｓ％）≧０．０５を含有
し、 残部鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする
被削性の優れた機械構造用電気抵抗溶接鋼管。

ここで、本発明は切屑処理性の良好な電気抵抗溶接管を
歩留よく製造することを可能とするために素材のＳ、　
Ｃａ、　　Ｏの量を限定し、さらにＮの効果を最大限に
発揮させたものである。

（作　用） 以下に本発明の詳細を述べるとともに、前記のように本
発明鋼管の成分範囲を定めた理由について説明する。

本発明は切屑処理性の良好な機械構造用鋼管を電気抵抗
溶接により製造することを目的としたもので、Ｓ、　Ｃ
ａ、　　Ｏの量を限定することにより快削成分の介在物
による電気抵抗溶接の際の溶接割れ、ＩＪＳＴ不良など
を原因とする歩留の大幅低下を抑制し、Ｎの効果により
切屑処理性を向上させている。

Ｃは機械的強度を確保するうえで必須であるため下限を
０．０２％とした。また、０．６０％を超えると靭性お
よび被削性が劣化するうえ、製管のための電気抵抗溶接
時に、その熱影響によって著しく硬化し加工性を損なう
ので、その上限を０．６０％とした。

Ｓｉは脱酸上鋼に含まれる元素であるが、過剰に添加す
ると延性を低下させるほか、Ｓｉスケールの生成によっ
て被削材の表面性状を劣化させ、被削性も悪化させるた
め、その上限値を０．４％とした。

Ｍｎは一般に鋼の強度、靭性を確保する上で不可欠な元
素であり、Ｓによる熱間脆性を回避する意味を併せて、
下限を０．２０％とした。しかしながら、過度の添加は
加工性・溶接性を劣化させるため２．０％以下とした。

Ｐは一般に鋼中に固溶して生地を脆化させることにより
被削性を向上させる元素であるが、この量が多いと電気
抵抗溶接性を劣化させる。従って、その上限を０．０３
０％とした。

Ｓは切屑処理性を改善するために有効な元素であるが、
Ｓｉの増大とともに、製管のための電気抵抗溶接の際の
溶接割れ、超音波探傷試験時のＵＳＴ不良などによる大
幅な歩留低下の原因となるため、その上限値を０．０４
０％とした。なお、ＵＳＴ不良による歩留落ちを最低限
に抑えたい場合には、Ｏ，ＯＩ　５％以上、０．０２５
％以下の添加が望ましい。

ｓｏＺ、Ａｉ！は一般に脱酸上台まれる元素であり、リ
ムド鋼ベースのものを考慮して下限値を０．００１％と
した。一方、Ａｔはアルミナクラスターの生成により綱
の被削性を悪化させるうえ、ＡＩＮの生成により本発明
のなかでＮによる効果である青熱脆性を軽減させるため
、その上限を０．００６％とした。

Ｎは被削性に対して有効な元素である。これは切屑の温
度がＮによる青熱脆性温度領域に達するため、切屑の分
断性が良くなるというものである。

ｏ、ｏｉｏｏ％以上の添加でその作用を最大限に発揮し
、製管後に冷間加工により加工硬化を与えられた材料に
ついても優れた切屑処理性を有するものとなる。しかし
ながら、０．０２５０％を超えて添加すると電縫溶接性
を著しく劣化させ、熱間圧延時の表面疵の発生原因とな
るため、その上限値を０．０２５０％とした。なお、機
械的性質の劣化を最小限に抑えたい場合には、０．０１
５０％以下の添加が望ましい。

Ｏは前述のＳｉ、ｓｏｌ、ＡＩ量を前提とした場合、０
．００６０％超の添加によって酸化物が増大し、超音波
探傷試験時のＵＳＴ不良の要因となるうえ、Ｃ８酸化物
を生成することにより、次に述べる硫化物ＭｎＳの形態
を制御するためのＣａを少なくするので、その上限を０
．００６０％とした。

Ｃａは０．００１％以上の添加によって硫化物ＭｎＳの
形態を制御し、靭性を向上させる効果を有しているほか
、酸化物生成により工具寿命、切削抵抗を良好とする。

一方、０．０２０％を超えて添加すると大型介在物とな
り、靭性、電気抵抗溶接性に悪影響を及ぼす。このため
添加量の範囲を０．００２〜０．０２０％に制限した。

さらに、Ｃａ％／（１，２５×Ｏ％＋０．６２５×Ｓ％
）を０．０５以上とすることで、製管のための電気抵抗
溶接の際のＵＳＴ不良の原因となるＭｎ５Ｏ展伸を抑え
る効果を発揮させることができる。なお、上式の分母は
、ＣａがＣａＳとしてＳと有効に結びつき、硫化物の多
くを楕円状化してＭｎ５Ｏ展伸を抑制し、さらに、Ｃａ
、　ＡＩが有効に結びついて低融点酸化物ＣａＯ・Ａｌ
ｔｏｓを生成するために必要なＣａ量を表している。

また、本発明は機械構造用鋼管の耐食性を考慮して、０
．１０％以上のＣｒ、　Ｍｏ等の合金元素を加えた場合
にも有効であり、炭素鋼をはじめ各種の合金鋼に対して
も適用し得る。但し、これらの元素についても、多量添
加は機械構造用合金銅としての被削性を低下させるので
、その上限値をＣｒは１．５０％、Ｍｏは０．６０％と
した。さらに、必要に応じて結晶粒を細粒化し靭性を向
上させるために、Ｎｂ、　Ｗ等を含有させることも可能
である。また、本発明にＲＥＭ（希土類元素）を含有さ
せることにより機械的性質を改善させることも可能であ
る。

本発明に従い前記の化学成分で構成された鋼は、転炉、
電気炉などで溶製され、造塊−分塊あるいは連続鋳造の
工程を経て熱間圧延される。次いで、必要に応じて冷間
圧延を施され、管成形−電気抵抗溶接された後、必要に
応じて所定の熱処理を受け、あるいはさらに冷間引抜に
より所定の外径にされた後、機械構造用鋼管として使用
に供される。

（実施例） 第１表は、本発明を実施するにあたって使用に供した鋼
の化学組成を示したものである。第１表に示した成分の
鋼を溶製、連続鋳造、熱間圧延を行った後、電気抵抗溶
接を行い、φ５０．８Ｘｔ５．０請請の電気抵抗溶接管
を製造した。また、製管後の全ての管について、超音波
探傷（ＵＳＴ）を実施した。この際のＵＳＴの歩留値と
実用試験結果について第２表に示す。さらに、製管後、
熱処理、冷間引抜を行い、旋盤を用いて切削試験を実施
した。その結果も併せて第２表に示す。これらの結果を
まとめて模式的に第１図、第２図に本発明の効果を示す
。

なお、切削試験は、回転数３００〜８００ＰＰＭ。

送り０．１０〜０．５０　ａｍｌ　ｒｅｖ、、切削速度
５０〜２００ｍ１ｌｌ／　ｌ１Ｉｎ、　、切込み１．５
　ｍｓの切削条件で超硬工具を用いて実施し、切屑を採
取した。ここで、切屑処理性指数は、切屑長さ５０ＩＩ
ＩＩｌ以下が得られる条件数の全条件数に対する百分率
で示した。

第２表および第１図より、Ｓレベルの低い従来の機械構
造用電気抵抗溶接鋼管はＵ３７時の歩留は良好であるが
、切屑処理性が劣り、かつＳレベルの高い従来の快削鋼
を素材とした場合には、切屑処理性は良好であるが、Ｕ
３７時の歩留が著しく劣ることがわかる。さらに、Ｓ、
Ｎ、Ｃａ、Ｏの量を本発明で示した範囲に特定すること
により、歩留を著しく低下させることなく切屑処理性の
良好な電気抵抗溶接鋼管を製造することが可能であるこ
とがわかる。さらに、第２図よりＳとＮの複合効果によ
り、冷間加工材においても切屑処理性が良好であること
がわかる。

（発明の効果） 以上の実施例からも分かるように、Ｓ、　Ｃａ、　０の
量を本発明で示した範囲に特定することにより、ＵＳＴ
時の歩留の低下はほとんどない、さらにＳおよびＮとの
複合効果により、その被削性は非常に良好である。本発
明により被削性の優れた機械構造用電気抵抗溶接鋼管を
製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の効果について模式的に示した図、第２
図は本発明鋼と比較鋼の切削試験結果の一例を示した図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％表示で Ｃ：０．０２〜０．６０％、 Ｓｉ：０．４％以下、 Ｍｎ：０．２０〜２．０％、 Ｐ：０．０３０％以下、 Ｓ：０．０４０％以下、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．００６％、Ｎ：０．０
   １００〜０．０２５０％ Ｏ：０．００６０％以下、 Ｃａ：０．００１〜０．０２０％で、かつ Ｃａ％／（１．２５×Ｏ％＋０．６２５×Ｓ％）≧０．
   ０５を含有し、 残部鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする
   被削性の優れた機械構造用電気抵抗溶接鋼管。
2. （２）重量％表示で Ｃ：０．０２〜０．６０％、 Ｓｉ：０．４％以下、 Ｍｎ：０．２０〜２．０％、 Ｐ：０．０３０％以下、 Ｓ：０．０４０％以下、 Ｃｒ：０．１０〜１．５０％、 Ｍｏ：０．１０〜０．６０％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．００６％、Ｎ：０．０
   １００〜０．０２５０％ Ｏ：０．００６０％以下、 Ｃａ：０．００１〜０．０２０％で、かつ Ｃａ％／（１．２５×Ｏ％＋０．６２５×Ｓ％）≧０．
   ０５を含有し、 残部鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする
   被削性の優れた機械構造用電気抵抗溶接鋼管。