JPH04276018A - 圧壊特性に優れたドアガードバーの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車のドア補強用部材
に係り、より詳しくは、マルテンサイト、ベイナイトな
どの低温変態生成物を含む複合組織からなる鋼板をパイ
プに造管し電縫溶接した後、熱処理を施すことにより、
高い圧壊荷重と衝撃吸収エネルギーを有する優れた圧壊
特性を有するドアガードバーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
車体の燃費向上及び衝撃時の安全性向上のために自動車
補強材の高強度化、軽量化が推進されている。特に、ド
ア補強用部材には、従来より１００ｋｇｆ／ｍｍ２級の
プレス品が主として使用されているが、最近、特公昭６
３−３７１６７号公報に提案されているように、より強
度の高いパイプ材が軽量化の点で有利なため、使用され
るようになった。このようなパイプ品でプレス品と同様
の吸収エネルギーを得るためには、従来の６０ｋｇｆ／
ｍｍ２程度の薄鋼板を造管し電縫溶接してから引き続き
高周波加熱などを施して、オーステナイト温度域から急
冷したパイプが製造されている。

【０００３】通常、このようなパイプ状に成形された鋼
材の圧壊特性は、同じ強度の場合には、降伏応力によっ
て決まるもので、この強度が高いほど圧壊荷重や吸収エ
ネルギーが大きい。そのため、この降伏強度を高めるこ
とが必要である。

【０００４】本発明は、かゝる要請に応えるべくなされ
たものであって、降伏強度が高く、圧壊特性の優れたド
アガードバーを製造し得る方法を提供することを目的と
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者らは、薄鋼板を造管し電縫溶接したドアガ
ードバーの圧壊特性の改善策について鋭意研究を重ねた
結果、ここに本発明を完成したものである。

【０００６】すなわち、本発明は、Ｃ：０．１〜０．３
％、Ｓｉ：０．２〜２．５％、Ｍｎ：０．２〜３．０％
及びｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％を含み、必要に
応じて、更にＴｉ：０．０４％以下、Ｎｂ：０．０４％
以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｖ：０．１％以下、Ｍｏ：
０．５％以下、Ｃｒ：０．５％、Ｃｕ：０．５％以下、
Ｎｉ：０．５％以下、Ｗ：０．５％以下及びＢ：０．０
０５％以下のうちの少なくとも１種以上を含み、残部が
鉄及び不可避的不純物よりなる鋼製パイプを、１２００
℃以下Ａｃ１点以上に加熱し、この温度から１００℃／
ｓ以上の冷却速度で室温まで急冷し、その後１５０〜４
５０℃の温度範囲で１秒〜１０分間の過時効処理を施し
て、フェライトと体積率で２０％以上のマルテンサイト
を含む低温変態生成物を生成し、更に１〜３０％の加工
を加えた後、焼付硬化処理を施すことを特徴とする圧壊
特性に優れたドアガードバーの製造方法を要旨とするも
のである。

【０００７】以下に本発明を更に詳述する。

【０００８】

【作用】本発明においては、ドアガードバーに成形する
鋼板として、特定の化学成分を有する鋼板を用いること
を特徴の１つとしている。まず、化学成分の限定理由に
ついて説明する。

【０００９】Ｃ：Ｃは鋼板の強度を高めるために極めて
重要な元素であるが、Ｃ量が０．１％よりも少ないと１
００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の引張強度が得られず、また十
分な降伏強度も得られない。一方、０．３％を超えて過
多に添加すると溶接部が脆くなり、圧壊時に割れが生じ
、所定の吸収エネルギーが得られない。したがって、Ｃ
量は０．１〜０．３％の範囲とする。

【００１０】Ｓｉ：Ｓｉは鋼の延性を劣化させずに強度
を上昇させると共に、フェライト・オーステナイト温度
域を拡大する元素でもある。また、フェライト中の固溶
Ｃ量を増す元素でもあり、焼付硬化性を高めるために有
用である。かゝる効果を発揮させるには少なくとも０．
２％以上必要であるが、２．５％を超えて過多に添加す
ると製造費用を高めるので、Ｓｉ量は０．２〜２．５％
の範囲とする。

【００１１】Ｍｎ：Ｍｎは強度を上昇させると共に、オ
ーステナイト相を安定化し、冷却過程におけるマルテン
サイトの生成を促進させる元素である。この効果を得る
ためには少なくとも０．２％以上の添加が必要である。 しかし、３．０％より過多に添加するとＭｎの偏析が生
じ、層状組織になり易い。したがって、Ｍｎ量は０．２
〜３．０％の範囲とする。

【００１２】ｓｏｌ．Ａｌ：Ａｌは溶鋼の脱酸に必要で
あり、このためには０．０１％以上が必要である。しか
し、０．１％を超えると製品の表面きずが増加し、製品
価値を減少させるので、Ａｌはｓｏｌ．Ａｌ量で０．０
１〜０．１％の範囲とする。

【００１３】以上の元素を必須成分とするが、必要に応
じて、以下の元素の少なくとも１種以上を適量で添加す
ることができる。

【００１４】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ：Ｔｉ、Ｎｂ及びＶは、炭
、窒化物を形成し、鋼を強化して降伏比を高める元素で
あるが、Ｔｉ、Ｎｂの場合はそれぞれ０．０４％を超え
ると、またＶの場合は０．１％を超えると、そのような
効果が飽和する。したがって、Ｔｉ量は０．０４％以下
、Ｎｂ量は０．０４％以下、Ｖ量は０．１％以下とする
。

【００１５】Ｐ：ＰはＳｉと同様に鋼の降伏強度を高め
るのに有効な元素であるが、０．１５％を超えて添加す
ると溶接部が脆化して圧壊時に割れを生じるので、Ｐ量
は０．１５％以下とする。

【００１６】Ｂ：Ｂは焼入れ性を増す元素であり、この
ため、溶接部の強度低下を防止する効果があるが、０．
００５％を超えるとその効果が飽和するので、Ｂ量は０
．００５％以下とする。

【００１７】Ｃｒ：Ｃｒは溶接部の焼入れ性を高め、こ
の部分の強度低下を防止する効果がある。しかし、０．
５％を超えて添加すると、造管時の溶接部にペネトレー
ターが発生し易くなるため、Ｃｒ量は０．５％以下とす
る。

【００１８】Ｃｕ：Ｃｕは焼戻し処理中に鋼中にε−Ｃ
ｕとして析出し、その強度を向上させる。しかし、また
、溶接部のホワイトバンド層のＡｃ３点を下げると共に
この部分に残存し、溶接部の強度低下を防ぎ、圧壊時に
おけるこの部分からの破壊を防止する。しかし、０．５
％を超えて添加するとそのような効果が飽和するので、
Ｃｕ量は０．５％以下とする。

【００１９】Ｍｏ：Ｍｏは鋼の焼入れ性を向上させると
共に、溶接後はホワイトバンド層に多く存在し、この層
の強度を高める効果がある。しかし、０．５％を超えて
添加してもその効果が飽和するので、Ｍｏ量は０．５％
以下とする。

【００２０】Ｎｉ：Ｎｉは鋼の焼入れ性を向上させ、溶
接部のホワイトバンド層のＡｃ３点を低下させ、この部
分の強度低下を防止する。しかし、０．５％を超えて添
加してもそのような効果が飽和するので、Ｎｉ量は０．
５％以下とする。

【００２１】Ｗ：Ｗは炭、窒化物を形成して降伏強度を
上げると共に、溶接後はホワイトバンドの強度低下を防
止する。しかし、０．５％を超えて添加しても、その効
果は飽和するので、Ｗ量は０．５％以下とする。

【００２２】上記元素のほか、必要に応じて他の元素も
少量添加できる。例えば、Ｃａ、Ｚｒを添加すると、Ｍ
ｎＳの介在物による割れを防止することができ、伸びを
改善することができる。またＲＥＭ（希土類元素）の添
加は、本発明の効果を損なうものではなく、添加しても
差し支えない。

【００２３】次に、上記化学成分を有する鋼板を用いて
電縫溶接により造管した後、フェライトと体積率で２０
％以上のマルテンサイトを含む低温変態生成物を有する
組織を得る。低温変態生成物としてはマルテンサイトの
他にベイナイトなども含み得る。かゝる組織を得る方法
としては、該パイプに以下の熱処理を加える。

【００２４】すなわち、該パイプをＡｃ１点以上に加熱
した後、この温度範囲から１００℃／ｓ以上の冷却速度
で室温まで冷却し、１５０〜４５０℃の温度範囲で１秒
〜１０分間の過時効処理を施すことにより、２０％以上
の体積率のマルテンサイトを含む組織となり、焼戻され
たマルテンサイトによる降伏強度の上昇と共に、焼付硬
化性を付与することができる。この焼戻しマルテンサイ
トによる降伏強度の上昇と共に焼付硬化を利用すること
により、従来よりも更に降伏強度の高いパイプを得るこ
とができ、このことによって、圧壊特性に優れたドアガ
−ドバーを得ることができる。

【００２５】ここで、焼付硬化性をかゝるパイプに付与
するには、図２に示すように、２０％以上の体積率のマ
ルテンサイトが必要であり、加熱温度をＡｃ１点以上と
し、この後１００℃／ｓ以上の急冷を行うことで達成さ
れるが、Ａｃ１点以下の温度では上記の体積率のマルテ
ンサイトなどの低温変態生成物を得ることができない。 加熱温度をあまり高くすると鋼表面の酸化や軟質化によ
り表面酸化や形状変形を起こし易くなるので、１２００
℃以下が好ましい。

【００２６】また、冷却速度については、１００℃／ｓ
以下ではマルテンサイトを含む低温変態生成物が生成し
ない。過時効処理の条件も上記範囲外では、同様に所望
の組織が得られない（図３参照）。なお、この焼入れ焼
戻し処理により、焼戻しマルテンサイトを含む組織とな
って鋼板の降伏強度（ＹＳ）を高めることにもなる。

【００２７】次いで、焼付硬化（塗装）処理は、通常、
ドアガードバーの装着後に１５０〜２５０℃の温度で処
理を行う工程であるが、本発明においては、この処理前
にドアガードバーに１〜３０％の加工を加えるものであ
る。この加工により、焼付硬化処理後におよそ５〜２０
ｋｇｆ／ｍｍ２の降伏強度を向上させることができる（
図４参照）。

【００２８】次に本発明の実施例を示す。

【００２９】

【実施例】

【表１】 に示す化学成分を有する鋼を真空溶製し、通常の方法で
熱延、冷延、焼鈍を行った。得られた鋼板を用いて電縫
溶接により造管したパイプについて、焼入れ焼戻しの熱
処理を施した後、プレス加工により加工歪を加えた。こ
の後、２００℃×２０分のＢＨ処理（焼付硬化処理）を
施した。パイプの最終的な形状は直径３１．８ｍｍ、厚
さ２ｍｍである。圧壊試験を行った結果を

【表２】 及び

【表３】 に示す。圧壊試験は図１に示すようにスパン７５０ｍｍ
で曲率１５０Ｒの圧子によって行った。

【００３０】表２及び表３において、試験Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．３は焼戻し温度による違いを示しており、試験Ｎｏ
．１〜Ｎｏ．２は焼戻し温度が低いため、十分な焼付硬
化特性が生じず、十分な圧壊特性は得られていない。ま
た、試験Ｎｏ．４〜Ｎｏ．８及び試験Ｎｏ．１１〜Ｎｏ
．１４は、焼戻し後の加工歪による特性の違いを示した
例であり、１〜３０％の加工歪の場合に良好な圧壊特性
を示していることがわかる。試験Ｎｏ．５と試験Ｎｏ．
９〜Ｎｏ．１０は鋼中のマルテンサイトの体積率による
効果を示しており、２０％以下では圧壊特性を変えるだ
けの硬化量が得られていない。試験Ｎｏ．３、試験Ｎｏ
．１１、試験Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．２８は、Ｎｏ．１４を
除き、添加元素による違いを示した例であり、本発明範
囲内の化学成分を有する場合に優れた圧壊特性が得られ
ている。

【００３１】なお、溶接部のミクロ組織を図５に示すと
共に図６に溶接部の硬さ分布を示すが、本発明例のパイ
プ熱処理材は溶接部の強度が高いことを示している。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
特定の化学成分を有する鋼製のパイプについて、特定の
熱処理並びに加工を加えた後、焼付硬化処理を施すので
、降伏強度が高く、圧壊特性の優れたドアガードバーを
得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】パイプの圧壊試験方法（スパン７５０ｍｍ）の
要領を示す図である。

【図２】マルテンサイト体積率と焼付硬化量の関係を示
す図である。

【図３】過時効温度とＹＳ（降伏強度）、ＴＳ（引張強
度）、ＢＨ（焼付硬化）特性の関係を示す図である。

【図４】加工率の違いによるドアガードバーの吸収エネ
ルギーと圧壊荷重を示す図である。

【図５】溶接部の金属組織（ミクロ組織）を示す写真で
ある。

【図６】溶接部の硬さ分布を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．１
   〜０．３％、Ｓｉ：０．２〜２．５％、Ｍｎ：０．２〜
   ３．０％及びｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．１％を含み
   、残部が鉄及び不可避的不純物よりなる鋼製パイプを、
   １２００℃以下Ａｃ１点以上に加熱し、この温度から１
   ００℃／ｓ以上の冷却速度で室温まで急冷し、その後１
   ５０〜４５０℃の温度範囲で１秒〜１０分間の過時効処
   理を施して、フェライトと体積率で２０％以上のマルテ
   ンサイトを含む低温変態生成物を生成し、更に１〜３０
   ％の加工を加えた後、焼付硬化処理を施すことを特徴と
   する圧壊特性に優れたドアガードバーの製造方法。
2. 【請求項２】　　前記鋼が、更にＴｉ：０．０４％以下
   、Ｎｂ：０．０４％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｖ：０
   ．１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｒ：０．５％、Ｃ
   ｕ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下、Ｗ：０．５％
   以下及びＢ：０．００５％以下のうちの少なくとも１種
   以上を含む請求項１に記載の方法。