KR20210135305A - 중공 스태빌라이저용 전봉 강관 및 그의 제조 방법 - Google Patents
중공 스태빌라이저용 전봉 강관 및 그의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210135305A KR20210135305A KR1020217032435A KR20217032435A KR20210135305A KR 20210135305 A KR20210135305 A KR 20210135305A KR 1020217032435 A KR1020217032435 A KR 1020217032435A KR 20217032435 A KR20217032435 A KR 20217032435A KR 20210135305 A KR20210135305 A KR 20210135305A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- less
- resistance
- steel pipe
- electric resistance
- hollow stabilizer
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 113
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 27
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 23
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 15
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 9
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 45
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 44
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 46
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 44
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 25
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 13
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 12
- RCYJPSGNXVLIBO-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenetitanium Chemical compound [S].[Ti] RCYJPSGNXVLIBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N picric acid Chemical compound OC1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- OCDVSJMWGCXRKO-UHFFFAOYSA-N titanium(4+);disulfide Chemical compound [S-2].[S-2].[Ti+4] OCDVSJMWGCXRKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
- C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
- C22C38/105—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
내부식 피로 특성이 우수한 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 제공한다. 질량％로, C: 0.15％ 이상, 0.20％ 미만, Si: 0.1∼1.0％, Mn: 0.1∼2.0％, P: 0.1％ 이하, S: 0.01％ 이하, Al: 0.01∼0.10％, Ti: 0.05％ 초과, 0.1％ 이하, B: 0.0005∼0.005％, Ca: 0.0001∼0.0050％ 및, N: 0.0050％ 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 입경: 10㎛ 이상의 TiS 입자 및 입경: 10㎛ 이상의 MnS 입자의 각각에 대해서, JIS G 0555에 준거하여 점산법으로 구한 청정도가 0∼0.1％인 조직을 갖는 중공 스태빌라이저용 전봉 강관.
Description
본 발명은, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관(electric-resistance-welded steel pipe or tube for hollow stabilizer)에 관한 것으로, 특히, Cr을 포함하지 않고, 또한, 우수한 내퀀칭 균열성(quench crack resistance)과 내부식 피로 특성(corrosion fatigue resistance)을 겸비한 중공 스태빌라이저용 전봉 강관에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 제조 방법에 관한 것이다.
대부분의 자동차에는, 코너링(cornering) 시에 있어서의 차체의 롤링(rolling) 억제나, 고속 주행 시의 주행 안정성 향상을 목적으로 하여, 스태빌라이저가 장착되어 있다. 상기 스태빌라이저로서는, 종래, 봉강(bar steel)을 이용한 중실(中實) 스태빌라이저(solid stabilizer)가 사용되고 있었지만, 최근에는 경량화를 위해, 강관을 이용한 중공 스태빌라이저가 일반적으로 채용되고 있다.
중공 스태빌라이저는, 통상, 소재로서의 강관을 냉간에서 소망하는 형상으로 성형한 후, 퀀칭 템퍼링(quenching and tempering) 등의 조질 처리를 실시함으로써 제조된다. 상기 강관으로서는, 조인트가 없는 강관이나 전봉 용접 강관(이하, 전봉 강관이라고 함) 등이 사용되지만, 그 중에서도 전봉 강관은, 비교적 염가이고, 또한 치수 정밀도가 우수한 점에서, 널리 이용되고 있다.
이러한 중공 스태빌라이저용의 소재로서 사용되는 전봉 강관(중공 스태빌라이저용 전봉 강관)에는, 퀀칭 템퍼링 후에 있어서, 강도(경도)나 내피로 특성이 우수할 것이 요구된다. 그 때문에, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 퀀칭 템퍼링 후에 있어서의 강도나 내피로 특성을 향상시키기 위해, 여러가지 기술이 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에서는, 전봉 강관을 가열 처리한 후, 압연 온도: 600∼850℃에서, 누적 축경률(cumulative diameter reducing ratio): 40％ 이상의 드로잉 압연을 실시하여, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 제조하는 기술이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관에 있어서, N과 Ti의 함유량이 특정의 관계를 충족하도록 제어하는 기술이 제안되어 있다.
특허문헌 3에서는, 전봉 용접부의 본드 폭(bond width)이 25㎛ 이하인, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관이 제안되어 있다.
특허문헌 4에서는, N과 Ti의 함유량이 특정의 관계를 충족하고, 또한, 전봉 용접부의 본드 폭이 25㎛ 이하인, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관이 제안되어 있다.
특허문헌 5에서는, 소정의 성분 조성을 갖고, TiS 입자 및 MnS 입자의 청정도가 0.1％ 이하인 조직을 갖는 중공 스태빌라이저용 전봉 강관이 제안되어 있다.
특허문헌 1∼5에 기재된 기술에 의하면, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의, 퀀칭 템퍼링 후에 있어서의 강도(경도) 및 내피로 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 한랭지에서는 동계의 도로의 동결 방지 대책으로서, NaCl, CaCl2 등의 염화물을 포함하는 동결 방지제를 노상에 산포하여, 슬립 등의 사고를 방지하고 있다. 그 때문에, 염소 이온을 포함하는 수분(눈, 얼음 등)이, 차체의 하부(서스펜션)에 부착되어, 부식 환경을 형성한다. 그 때문에, 최근, 자동차의 스태빌라이저에 대해서도, 부식 환경하에서의 내피로 특성, 즉, 내부식 피로 특성도 우수할 것이 요구되게 되었다.
그러나, 특허문헌 1∼4에서 제안되어 있는 기술에서는, 대기 중에서의 내피로 특성의 향상은 가능하지만, 부식 환경하에 있어서의 내피로 특성은 고려되어 있지 않아, 내부식 피로 특성이 충분하다고는 할 수 없었다.
한편, 특허문헌 5에 제안되어 있는 기술에 의하면, 내부식 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 특허문헌 5에 개시되어 있는 전봉 강관에는, 퀀칭 시에 퀀칭 균열이 발생하기 쉽다(내퀀칭 균열성이 낮다)는 문제가 있는 것을 알 수 있었다. 내퀀칭 균열성이 낮은 부재를 퀀칭할 때에는, 퀀칭 균열의 발생을 막기 위해, 냉각 속도가 느린 오일을 냉매로서 이용할 필요가 있어, 작업 환경이 악화된다. 또한, 부재의 두께가 두꺼우면, 오일 퀀칭에서는 퀀칭하기 어렵다.
또한, 특허문헌 5에서는, 내식성을 향상시키기 위해 Cr을 첨가하고 있다. 그 때문에, 전봉 강관의 제조 과정에 있어서, 슬래브(slab) 또는 오픈관(open pipe)을 가열했을 때에, Fe-Cr-O계의 내부 산화층이 형성되고, 그 결과, 탈(脫)스케일성이 저하한다. 탈스케일성이 낮으면, 표면에 잔존한 스케일(scales)이 압연 공정에서 압입되어, 압입 흠집이 발생한다. 그리고 그 결과, 최종 제품인 스태빌라이저의 내구성에 악영향을 미칠 우려가 있다.
그래서, 본 발명은, 상기 종래 기술의 문제를 해결하여, Cr을 포함하지 않고, 또한, 우수한 내퀀칭 균열성과 내부식 피로 특성을 겸비한 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 여기에서, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관이 내부식 피로 특성이 우수하다는 것은, 당해 중공 스태빌라이저용 전봉 강관에 대하여 퀀칭 템퍼링 처리를 실시한 후에 있어서, 부식 환경하에서의 내피로 특성이 우수한 것을 의미한다.
본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 중공 스태빌라이저의 내부식 피로 특성에 미치는 각종 요인에 대해서 검토했다.
그 결과, 성분 조성과 조직이 소정의 조건을 충족하도록 제어함으로써, Cr을 첨가하지 않고도, 우수한 내퀀칭 균열성과 내부식 피로 특성을 겸비한 중공 스태빌라이저용 전봉 강관이 얻어지는 것을 인식했다.
본 발명은 전술의 인식에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하를 요지로 하는 것이다.
1. 질량％로,
C: 0.15％ 이상, 0.20％ 미만,
Si: 0.1∼1.0％,
Mn: 0.1∼2.0％,
P: 0.1％ 이하,
S: 0.01％ 이하,
Al: 0.01∼0.10％,
Ti: 0.05％ 초과, 0.1％ 이하,
B: 0.0005∼0.005％,
Ca: 0.0001∼0.0050％ 및,
N: 0.0050％ 이하를 포함하고,
잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
입경: 10㎛ 이상의 TiS 입자 및 입경: 10㎛ 이상의 MnS 입자의 각각에 대해서, JIS G 0555에 준거하여 점산법(point counting method)으로 구한 청정도가 0∼0.1％인 조직을 갖는 중공 스태빌라이저용 전봉 강관.
2. 상기 성분 조성이, 추가로, 질량％로,
Cu: 1％ 이하,
Ni: 1％ 이하,
Nb: 0.05％ 이하,
W: 0.05％ 이하,
V: 0.5％ 이하 및,
REM: 0.02％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 함유하는, 상기 1에 기재된 중공 스태빌라이저용 전봉 강관.
3. 상기 1 또는 2에 기재된 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 제조 방법으로서,
상기 성분 조성을 갖는 강판을, 냉간 성형에 의해 대략 원통 형상으로 성형하여 오픈관으로 하고,
상기 오픈관의 폭 방향 단부끼리를 서로 대어, 전봉 용접하여 전봉 강관으로 하고,
상기 전봉 강관을, 850∼1000℃의 가열 온도로 가열하고,
상기 가열 후의 전봉 강관에, 압연 온도: 650℃ 이상, 누적 축경률: 30∼90％의 조건으로 열간 축경 압연을 실시하는, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 제조 방법.
본 발명에 의하면, Cr을 포함하지 않고, 또한, 우수한 내퀀칭 균열성과 내부식 피로 특성을 겸비한 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 제공할 수 있다. 본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, C 함유량이 0.20질량％ 미만으로 억제되어 있기 때문에, 내퀀칭 균열성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 물 퀀칭이라도 균열을 일으키는 일 없이 퀀칭을 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 탈스케일성을 저하시키는 원인이 되는 Cr을 포함하고 있지 않기 때문에, 탈스케일성이 우수하다. 그리고, 본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, Cr을 포함하고 있지 않음에도 불구하고, 우수한 내부식 피로 특성을 갖고 있다.
또한, 본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 이용하면, 비커스 경도(Vickers hardness)가 350HV 이상이고 또한 우수한 내부식 피로 특성을 갖는 중공 스태빌라이저를 제조할 수 있다. 또한, 비커스 경도를 450HV 이상으로 더욱 고강도화해도, 내부식 피로 특성이 저하하는 일 없이, 우수한 성능이 유지된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 스태빌라이저의 더 한층의 박육화(thickness reduction)를 달성할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
[성분 조성]
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 전술한 성분 조성을 갖는다. 이하, 상기 성분 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 본원 명세서에 있어서는, 특별히 언급하지 않는 한, 원소의 함유량의 단위로서의 「％」는 「질량％」를 나타내는 것으로 한다.
C: 0.15％ 이상, 0.20％ 미만
C는, 퀀칭성의 향상을 통하여, 마르텐사이트의 생성을 촉진함과 함께, 고용하여 강의 강도(경도)를 증가시키는 작용을 갖고, 중공 스태빌라이저의 강도(경도) 확보를 위해 중요한 원소이다. 퀀칭 템퍼링 처리 후의 경도를 비커스 경도로 350HV 이상으로 하기 위해서는, C 함유량을 0.15％ 이상으로 할 필요가 있다. 그 때문에, C 함유량은 0.15％ 이상, 바람직하게는 0.17％ 이상으로 한다. 한편, C 함유량이 0.20％ 이상이면, 퀀칭 균열의 위험성이 높아지는 것에 더하여, 퀀칭 처리 후의 인성이 저하한다. 그 때문에, C 함유량은 0.20％ 미만, 바람직하게는 0.19％ 이하로 한다.
Si: 0.1∼1.0％
Si는, 탈산제로서 작용함과 함께, 고용 강화 원소로서도 작용한다. 상기 효과를 얻기 위해서는, Si 함유량이 0.1％ 이상일 필요가 있다. 그 때문에, Si 함유량을 0.1％ 이상으로 한다. 한편, Si 함유량이 1.0％를 초과하면 전봉 용접성이 저하한다. 그 때문에, Si 함유량은 1.0％ 이하, 바람직하게는 0.75％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.20％ 이하로 한다.
Mn: 0.1∼2.0％
Mn은, 고용하여 강의 강도 향상에 기여함과 함께, 강의 퀀칭성을 향상시키는 원소이다. 소망하는 강도를 확보하기 위해서는, Mn 함유량을 0.1％ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, Mn 함유량이 0.1％ 미만이면, 강 중의 S가 Ti와 결합하기 쉬워져, TiS가 조대화(coarsening)한다. 그 때문에, Mn 함유량을 0.1％ 이상, 바람직하게는 0.3％ 이상, 보다 바람직하게는 0.5％ 이상으로 한다. 한편, Mn 함유량이 2.0％를 초과하면, 인성이 저하하는 것에 더하여, 퀀칭 균열의 위험이 증대한다. 그 때문에, Mn 함유량은 2.0％ 이하, 바람직하게는 1.8％ 이하, 보다 바람직하게는 1.5％ 이하로 한다.
P: 0.1％ 이하
P는, 불순물로서 강 중에 포함되는 원소로서, 입계(grain boundaries) 등에 편석함으로써 용접 균열성(weld cracking resistance), 인성에 악영향을 미친다. 그 때문에, P 함유량을 0.1％ 이하, 바람직하게는 0.05％ 이하로 한다. 한편, 용접 균열성 및 인성의 관점에서는, P 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, P 함유량의 하한은 한정되지 않고, 0이라도 좋다. 그러나, 과도의 P 함유량의 저감은 제조 비용의 증가를 초래한다. 그 때문에, 비용 저감이라는 관점에서는, P 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.005％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.010％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
S: 0.01％ 이하
S는, 강 중에서는 황화물계 개재물로서 존재하고, 열간 가공성, 인성, 내피로 특성을 저하시키는 원소이다. 그 때문에, S 함유량은 0.01％ 이하, 바람직하게는 0.005％ 이하로 한다. 한편, 열간 가공성, 인성 및, 내피로 특성의 관점에서는, S 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, S 함유량의 하한은 한정되지 않고, 0이라도 좋다. 그러나, 과도의 S 함유량의 저감은 제조 비용의 증가를 초래한다. 그 때문에, 비용 저감이라는 관점에서는, S 함유량을 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0005％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.001％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
Al: 0.01∼0.10％
Al은, 탈산제로서 작용함과 함께, N과 결합하여, 퀀칭성 향상에 유효한 고용 B량을 확보하는 효과를 갖는다. 또한, Al은, AlN으로서 석출하여, 퀀칭 가열 시의 오스테나이트립의 조대화를 방지하는 작용을 갖는다. 상기 효과를 얻기 위해서는, 0.01％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그 때문에, Al 함유량을 0.01％ 이상, 바람직하게는 0.02％ 이상으로 한다. 한편, Al 함유량이 0.10％를 초과하면, 산화물계 개재물량이 증가하여, 피로 수명이 저하한다. 그 때문에, Al 함유량은 0.10％ 이하, 바람직하게는 0.05％ 이하로 한다.
Ti: 0.05％ 초과, 0.1％ 이하
Ti는, N과 결합하여, 퀀칭성 향상에 유효한 고용 B량을 확보하는 효과를 갖는다. 또한, Ti는, 미세한 탄화물로서 석출하여, 퀀칭 등의 열 처리 시에 오스테나이트립의 미세화에 기여하고, 부식 환경에 있어서의 내피로 특성(내부식 피로 특성)의 향상에 기여한다. 상기 효과를 얻기 위해, Ti 함유량을 0.05％ 초과로 할 필요가 있다. 또한, Ti 함유량이 0.05％ 이하이면, 강 중의 S가 Mn과 결합하기 쉬워져, 상대적으로 MnS의 조대화로 연결된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.05％ 초과, 바람직하게는 0.051％ 이상, 보다 바람직하게는 0.052％ 이상으로 한다. 한편, Ti 함유량이 0.1％를 초과하면, 부식 피트(corrosion pit)의 기점이 되는 조대한 황화 티탄(TiS)이 형성되어, 내식성 및 내부식 피로 특성이 저하한다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.1％ 이하, 바람직하게는 0.091％ 이하, 보다 바람직하게는 0.061％ 이하로 한다.
B: 0.0005∼0.005％
B는, 미량으로 강의 퀀칭성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 또한, B는, 구(prior) 오스테나이트 입계를 강화함과 함께, P 편석에 의한 입계 취화(embrittlement)를 억제하고, 그 결과, 피로 균열의 진전을 억제하는 효과를 갖는다. 상기 효과를 얻기 위해, B 함유량을 0.0005％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상으로 한다. 한편, 0.005％를 초과하여 B를 첨가해도, 효과가 포화하여, 경제적으로 불리해진다. 이 때문에, B 함유량은 0.005％ 이하, 바람직하게는 0.003％ 이하로 한다.
Ca: 0.0001∼0.0050％
Ca는, 황화물계 개재물의 형태를 제어하여, 미세한 대략 구형(spherical in shape)의 개재물로 하는 작용을 갖는 원소이다. 본 발명에서는, 부식 피트의 기점이 되는 입경: 10㎛ 이상의 MnS 입자 및 입경: 10㎛ 이상의 TiS 입자의 수를 저감하기 위해, 0.0001％ 이상의 Ca를 첨가할 필요가 있다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0001％ 이상, 바람직하게는 0.001％ 이상으로 한다. 한편, Ca 함유량이 0.0050％를 초과하면, 조대한 CaS계의 클러스터(clusters)가 지나치게 많아져, 오히려 피로 균열의 기점이 되어, 내부식 피로 특성이 저하한다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0050％ 이하, 바람직하게는 0.0030％ 이하로 한다.
N: 0.0050％ 이하
N은, 불순물로서 불가피적으로 함유되는 원소이다. N은, 강 중의 질화물 형성 원소와 결합하여, 결정립의 조대화의 억제, 나아가서는 템퍼링 후의 강도 증가에 기여한다. 그러나, N 함유량이 0.0050％를 초과하면, 용접부의 인성이 저하한다. 그 때문에, N 함유량은 0.0050％ 이하, 바람직하게는 0.003％ 이하로 한다. 한편, N 함유량의 하한은 한정되지 않고, 0이라도 좋지만, 어느 정도의 양의 N을 첨가함으로써 상기 효과를 얻을 수도 있다. 또한, 과도의 N 함유량의 저감은 제조 비용의 증가를 초래한다. 그 때문에, 이들의 관점에서는, N 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.002％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 상기 각 원소를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 상기 각 원소와, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 성분 조성은, 추가로, 임의로, Cu, Ni, Nb, W, V 및, REM(희토류 금속)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을, 이하에 기술하는 양으로 함유할 수 있다.
Cu: 1％ 이하
Cu는, 퀀칭성을 더욱 향상시킴과 함께, 내식성을 더욱 향상시키는 원소이다. 그러나, Cu는 고가의 원소이기 때문에, Cu 함유량이 1％를 초과하면 재료 비용의 상승이 현저해진다. 그 때문에, Cu를 첨가하는 경우, Cu 함유량을 1％ 이하, 바람직하게는 0.50％ 이하, 보다 바람직하게는 0.40％ 이하로 한다. 한편, Cu 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, Cu를 첨가하는 경우, Cu의 첨가 효과를 높이기 위해서는, Cu 함유량을 0.05％ 이상, 바람직하게는 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Ni: 1％ 이하
Ni는, Cu와 마찬가지로, 퀀칭성을 더욱 향상시킴과 함께, 내식성을 더욱 향상시키는 원소이다. 그러나, Ni는 고가의 원소이기 때문에, Ni 함유량이 1％를 초과하면 재료 비용의 상승이 현저해진다. 그 때문에, Ni를 첨가하는 경우, Ni 함유량을 1％ 이하, 바람직하게는 0.50％ 이하, 보다 바람직하게는 0.40％ 이하로 한다. 한편, Ni 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, Ni를 첨가하는 경우, Ni의 첨가 효과를 높이기 위해서는, Ni 함유량을 0.05％ 이상, 바람직하게는 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Nb: 0.05％ 이하
Nb는, 미세한 탄화물을 형성하여 강도(경도)의 증가에 기여하는 원소이다. 그러나, Nb 함유량이 0.05％를 초과하면 Nb의 첨가 효과가 포화하기 때문에, 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, Nb를 첨가하는 경우, Nb 함유량을 0.05％ 이하, 바람직하게는 0.03％ 이하로 한다. 한편, Nb 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, Nb를 첨가하는 경우, Nb의 첨가 효과를 높이기 위해서는, Nb 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.005％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
W: 0.05％ 이하
W는, Nb와 마찬가지로, 미세한 탄화물을 형성하여 강도(경도)의 증가에 기여하는 원소이다. 그러나, W 함유량이 0.05％를 초과하면 W의 첨가 효과가 포화하기 때문에, 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, W를 첨가하는 경우, W 함유량을 0.05％ 이하, 바람직하게는 0.03％ 이하로 한다. 한편, W 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, W를 첨가하는 경우, W의 첨가 효과를 높이기 위해서는, W 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
V: 0.5％ 이하
V는, Nb, W와 마찬가지로, 미세한 탄화물을 형성하여 강도(경도)의 증가에 기여하는 원소이다. 그러나, V 함유량이 0.5％를 초과하면 V의 첨가 효과가 포화하기 때문에, 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, V를 첨가하는 경우, V 함유량을 0.5％ 이하, 바람직하게는 0.3％ 이하로 한다. 한편, V 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, V를 첨가하는 경우, V의 첨가 효과를 높이기 위해서는, V 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
REM: 0.02％ 이하
REM은, Ca와 마찬가지로, 황화물계 개재물의 형태를 미세한 대략 구형의 개재물로 제어하는 작용을 갖는 원소이다. 본 발명에서는, Ca의 작용을 보완하는 관점에서 REM을 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, REM 함유량이 0.02％를 초과하면, 피로 균열의 기점이 되는 개재물량이 지나치게 많아져, 오히려 내부식 피로 특성이 저하한다. 그 때문에, REM을 첨가하는 경우, REM 함유량을 0.02％ 이하, 바람직하게는 0.01％ 이하, 보다 바람직하게는 0.008％ 이하로 한다. 한편, REM 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, REM의 첨가 효과를 높인다는 관점에서는, REM 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은,
C : 0.15％ 이상, 0.20％ 미만,
Si: 0.1∼1.0％,
Mn: 0.1∼2.0％,
P: 0.1％ 이하,
S: 0.01％ 이하,
Al: 0.01∼0.10％,
Ti: 0.05％ 초과, 0.1％ 이하,
B: 0.0005∼0.005％,
Ca: 0.0001∼0.0050％,
N: 0.0050％ 이하,
임의로, Cu: 1％ 이하, Ni: 1％ 이하, Nb: 0.05％ 이하, W: 0.05％ 이하, V: 0.5％ 이하 및, REM: 0.02％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상, 그리고
잔부의 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 성분 조성에는 Cr이 포함되지 않는다. Cr을 첨가하면, 슬래브 혹은 파이프 가열 공정(축경 압연 전)에 있어서 Fe-Cr-O계의 내부 산화층이 형성됨으로써 탈스케일성이 저하하고, 압연 공정에서 스케일의 압입 흠집이 발생하여, 최종 제품인 스태빌라이저의 내구성에 악영향을 미칠 가능성이 있다. 단, 본 발명에 있어서도, 상기 성분 조성이, 불가피적 불순물로서 Cr을 함유하는 것은 허용된다. 또한, 불가피적 불순물로서의 Cr 함유량은 0.01％ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0.050％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
[조직]
본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 추가로, 입경: 10㎛ 이상의 TiS 입자 및 입경: 10㎛ 이상의 MnS 입자의 각각에 대해서, JIS G 0555에 준거하여 점산법으로 구한 청정도가 0∼0.1％인 조직을 갖는다. 이하, 상기 조직의 한정 이유에 대해서 설명한다.
입경 10㎛ 이상의 TiS 입자 및 입경 10㎛ 이상의 MnS 입자는, 부식 피트의 기점이 되어 내식성을 저하시킨다. 또한, 입경 10㎛ 이상의 TiS 입자 및 입경 10㎛ 이상의 MnS 입자는, 부식 피트를 기점으로 한 피로 균열의 발생을 촉진하기 때문에 내부식 피로 특성을 저하시킨다. 구체적으로는, 입경 10㎛ 이상의 TiS 입자의 청정도 및 입경 10㎛ 이상의 MnS 입자의 청정도의 적어도 한쪽이 0.1％를 초과하면, 내식성 및 내부식 피로성이 저하한다. 그 때문에, 입경 10㎛ 이상의 TiS 입자의 청정도 및 입경 10㎛ 이상의 MnS 입자의 청정도를, 각각 0.1％ 이하로 한다. 한편, 상기 청정도는 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 0 이상으로 한다. 또한, 여기에서 「입경」이란, 입자의 최대 길이를 가리키는 것으로 한다. 또한, 상기 청정도는, 강관의 판두께 중앙에 있어서의 값을 가리키는 것으로 한다. 상기 청정도는, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.
상기 청정도를 0∼0.1％로 하기 위해서는, Ca 함유량을 전술한 범위로 제어하는 것이 중요하다. 또한, REM을 첨가하는 경우에는, REM 함유량을 상기 범위로 제어하는 것도 중요하다.
[t/D]
상기 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 치수는, 특별히 한정되는 일 없이 임의의 치수로 할 수 있지만, 강관의 외경 D(㎜)에 대한 두께 t(㎜)의 비, t/D를 7％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. t/D는, 10％ 이상이라도 좋고, 12％ 이상이라도 좋다. 한편, t/D는 35％ 이하인 것이 바람직하다. t/D는, 30％ 이하라도 좋고, 25％ 이하라도 좋다.
[제조 방법]
본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 특별히 한정되는 일 없이, 임의의 방법으로 제조할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 적합한 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 상기 성분 조성을 갖는 강판에 대하여, 하기 (1)∼(4)의 공정을 순차 실시함으로써 제조할 수 있다.
(1) 냉간 성형
(2) 전봉 용접
(3) 가열
(4) 열간 축경 압연
(1) 냉간 성형
우선, 상기 성분 조성을 갖는 냉판을, 냉간 성형에 의해 대략 원통 형상으로 성형하여 오픈관으로 한다. 상기 냉간 성형의 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 일반적인 방법에 따라 행하면 좋다. 구체적으로는, 복수의 롤에 의해 연속하여 냉간 성형하는 것이 바람직하다.
(2) 전봉 용접
이어서, 상기 오픈관의 폭 방향 단부끼리를 서로 대어, 전봉 용접하여 전봉 강관으로 한다. 상기 오픈관의 폭 방향 단부끼리의 서로 댐은, 임의의 방법으로 행할 수 있지만, 통상은, 스퀴즈 롤(squeeze rolls)을 이용하여 행할 수 있다. 또한, 상기 전봉 용접은, 예를 들면, 고주파 저항 용접 또는 유도 가열 용접에 의해 행하는 것이 바람직하다.
(3) 가열
이어서, 얻어진 전봉 강관을, 850∼1000℃의 가열 온도로 가열한다. 상기 가열 온도가 850℃ 미만이면, 소망하는 용접부 인성을 확보할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 가열 온도를 850℃ 이상, 바람직하게는 860℃ 이상으로 한다. 한편, 상기 가열 온도가 1000℃를 초과하는 경우, 표면 탈탄이 현저해져, 표면 성상이 저하하는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 가열 온도를 1000℃ 이하, 바람직하게는 980℃ 이하로 한다.
(4) 열간 축경 압연
또한, 상기 가열 후의 전봉 강관에, 압연 온도: 650℃ 이상, 누적 축경률: 30∼90％의 조건으로 열간 축경 압연을 실시한다. 상기 압연 온도가 650℃ 미만이면, 가공성이 저하하여, 소망하는 스태빌라이저 형상으로의 성형이 어려워지는 경우가 있다. 상기 압연 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 실제적으로는, 상기 압연 온도는 상기 가열 온도 이하이다. 또한, 상기 누적 축경률이 30∼90％이면, 전봉 강관의 가공성이 열화하는 일 없이, 소망하는 스태빌라이저 형상으로의 성형이 가능하다. 상기 누적 축경률은 35％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 누적 축경률은 80％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(중공 스태빌라이저)
본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 중공 스태빌라이저를 제조하기 위한 소재로서 적합하게 사용할 수 있다. 중공 스태빌라이저의 제조는 특별히 한정되는 일 없이, 임의의 방법으로 행할 수 있다. 일반적으로는, 상기 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 스태빌라이저 형상으로 성형한 후, 열 처리를 실시함으로써 중공 스태빌라이저로 할 수 있다.
상기 성형에서는, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 스태빌라이저 형상으로 성형한다. 성형 방법으로서는, 상용의 성형 방법을 모두 적용할 수 있다. 표면 탈탄의 억제라는 관점에서는, 상기 성형을 냉간 굽힘 가공으로 하는 것이 바람직하다. 냉간 굽힘 가공으로서는, 회전 당겨 굽힘(rotary draw-bending), 프레스 굽힘(press bending) 등을 예시할 수 있다.
이어서, 스태빌라이저 형상으로 성형된 부품(중공 스태빌라이저)에 대하여, 열 처리를 실시한다. 상기 열 처리로서는, 퀀칭 처리 또는 퀀칭 템퍼링 처리를 행하는 것이 바람직하다.
또한, 열 처리 후에는, 관 내면 및 관 외면의 한쪽 또는 양쪽에 대하여 쇼트 블래스트 처리(shot blasting treatment)를 실시하는 것이, 내피로 특성 향상을 위해 바람직하다.
본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 이용하여 제조되는 스태빌라이저는, 상기 성분 조성과, 입경: 10㎛ 이상의 TiS 입자 및 입경: 10㎛ 이상의 MnS 입자를 각각, JIS G 0555에 준거하여 점산법으로 구한 청정도가 0∼0.1％ 이하인 조직을 갖고, 구 오스테나이트립의 평균 입경이 50㎛ 이하이고, 또한 경도가 비커스 경도로 400HV 이상 550HV 미만이다. 즉, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관에 있어서의 성분 조성과 청정도는, 퀀칭 템퍼링 처리 후의 중공 스태빌라이저에 있어서도 유지된다.
실시예
이하, 본 발명의 작용·효과에 대해서, 실시예를 이용하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
이하의 순서로 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 작성했다.
우선, 표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 용강을 이용하여, 연속 주조법에 의해 강 슬래브를 제조했다. 상기 강 슬래브를 열간 압연하여 판두께 4.5㎜의 열연 강판으로 했다. 또한, 강의 청정도는, 성분 조성뿐만 아니라 제강 조건의 영향도 받는다. 그 때문에, 연속 주조법에 의한 상기 강 슬래브의 제조에 있어서는, 용강 온도 및 주입(鑄入) 속도를 일정하게 했다.
이어서, 상기 열연 강판을, 냉간에서, 복수의 롤을 이용하여 연속적으로 성형하고, 대략 원통 형상의 오픈관으로 했다. 이어서, 상기 오픈관의 원주 방향 단부끼리를 서로 대어, 압접하고, 고주파 전기 저항 용접법을 이용하여 전봉 용접하여 전봉 강관(외경 89.1㎜φ×두께 4.5㎜)으로 했다. 그 후, 얻어진 전봉 강관을, 유도 가열에 의해 980℃의 가열 온도까지 가열했다. 이어서, 가열된 전봉 강관에 열간 축경 압연을 실시하여, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관으로 했다. 상기 열간 축경 압연은, 축경 압연 온도: 800℃, 축경률: 71％의 조건으로 실시했다. 상기 축경 압연 온도는, 최종 압연 스탠드의 출측에 있어서, 방사 온도계로 실측했다. 최종적인 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 치수는, 외경: 21.7∼54㎜φ×두께 4.0㎜로 했다.
(청정도)
이어서, 얻어진 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 각각에 대해서, 이하의 순서로 조직을 관찰하고, JIS G 0555에 준거하여 점산법에 의해 청정도를 구했다.
우선, 얻어진 중공 스태빌라이저용 전봉 강관으로부터, 관찰면이 관 축 방향에 평행한 단면이 되도록 조직 관찰용 시험편을 채취했다. 다음으로, 주사형 전자 현미경(배율: 500∼2000배)을 이용하여 상기 조직 관찰용 시험편의 판두께 중앙에 있어서의 표면을 관찰하여, 존재하는 개재물 입자의 종류, 크기 및, 개수를 측정했다. 개재물 입자의 종류(조성)는, 상기 주사형 전자 현미경에 부설된 에너지 분산형 X선 분석기(EDX형 분석기)에 의해 당해 개재물 입자를 구성하는 원소를 분석함으로써 동정했다. 또한, 상기 단면(관찰면)에 있어서의 당해 입자의 최대 길이를, 그 입자의 입경으로 했다. 그리고, TiS 입자 및 MnS 입자의 각각에 대해서, 입경이 10㎛ 이상인 입자의 개수를 계측했다. 얻어진 입자의 개수로부터, JIS G 0555에 준거하여 점산법으로 개재물의 면적률(％)을 산출하고, 60시야에 있어서의 평균값을 청정도로 했다.
(퀀칭 템퍼링)
다음으로, 퀀칭 템퍼링 후의 특성을 평가하기 위해, 얻어진 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 각각에, 이하의 조건으로 퀀칭 템퍼링 처리를 실시했다.
우선, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을, 통전 가열에 의해, 표면 온도가 950℃가 될 때까지 가열했다. 상기 통전 가열은, 전봉 강관의 길이 방향 양단을 전극으로 사이에 끼우고, 당해 전극 사이에 통전함으로써 실시했다. 또한, 상기 표면 온도는 방사 온도계로 측정했다. 이어서, 950℃에 3초간 유지한 후, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 퀀칭조(quenching bath)(물)에 투입하여, 냉각 속도 80±10℃/s로 급냉함으로써, 퀀칭 처리를 실시했다.
추가로, 350℃의 템퍼링 온도에 20분간 유지하는 템퍼링 처리를 행했다. 상기 템퍼링 온도는, 강관에 열전대를 부착하여 측정했다.
또한, 실제의 스태빌라이저의 제조에 있어서는, 냉간 가공에 의해 스태빌라이저 형상으로 성형한 후, 퀀칭 템퍼링 처리가 행해진다. 그러나, 상기 냉간 가공은 구 오스테나이트립의 평균 입경 및 비커스 경도에는 영향을 미치지 않는다. 그 때문에, 본 실시예에서는 전봉 강관을 냉간 가공하는 일 없이 퀀칭 템퍼링 처리를 실시했다.
(비커스 경도)
퀀칭 템퍼링 처리 후의 강도를 평가하기 위해, 상기 퀀칭 템퍼링 처리 후의 전봉 강관으로부터 시험편을 채취하고, 강관의 관 축 방향에 수직인 단면(C 단면)에 있어서의 비커스 경도를, 비커스 경도계를 이용하여 측정했다. 상기 측정에 있어서는, 상기 단면의, 관 외표면에서 관 내표면까지의 전체 두께에 걸쳐, 0.1㎜ 피치로 비커스 경도를 측정하고, 그의 평균값을 구했다. 또한, 비커스 경도의 측정 조건은, 하중: 500gf(4.9N)로 했다.
(구 γ 입경)
상기 퀀칭 템퍼링 처리 후의 전봉 강관에 있어서의 구 오스테나이트 입경(구 γ 입경)을, 이하의 순서로 측정했다.
우선, 상기 퀀칭 템퍼링 처리 후의 전봉 강관으로부터, 관 축 방향에 직교하는 단면이 관찰면이 되도록 시험편을 채취했다. 상기 단면을 연마한 후, 부식액(피크르산 수용액)으로 부식하여 구 오스테나이트 입계를 현출했다. 그 후, 상기 단면을 광학 현미경(배율: 100배)으로 관찰하여, 10시야 이상에서 촬상했다. 얻어진 조직 사진을 화상 해석하여, 구 오스테나이트립의 평균 입경을 산출했다.
(내부식 피로 특성)
상기 퀀칭 템퍼링 처리 후의 전봉 강관의 내부식 피로 특성을 평가하기 위해, 이하의 순서로 피로 시험을 행하여, 피로 수명을 구했다.
우선, 상기 퀀칭 템퍼링 처리를 실시하기 전의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관으로부터, 소정 길이의 시험체를 채취하여, 부식 피로 시험용 시험편으로 가공했다. 또한, 상기 시험편의 중앙부에, 외경 24.4㎜φ의 평행부를 형성했다. 이어서, 상기 시험편에 퀀칭 템퍼링 처리를 실시했다. 상기 퀀칭 템퍼링 처리에서는, 우선, 상기 시험편을 유도 가열에 의해 표면 온도에서 950℃가 되도록 가열한 후, 3초간 유지하고, 물 스프레이(spraying water)를 분사하여 냉각 속도: 80℃/s로 퀀칭 처리를 실시했다. 상기 퀀칭 처리 후, 350℃에서 20분 유지의 조건으로 템퍼링 처리를 실시했다.
상기 퀀칭 템퍼링 처리의 후, 시험편의 중앙 평행부에, 5％ NaCl 수용액을 포함시킨 탈지면을 감아 습윤 상태로 하여 피로 시험을 실시하고, 균열 발생까지의 반복수를 구하여, 내부식 피로 특성을 평가했다. 또한, 시험 조건은 부하 응력±400㎫(양진(兩振:reversed stress))로 하고, 부하 주기는 1㎐로 했다. 이와 같이 하여 얻어지는 피로 수명은, 내부식 피로 특성의 지표로 간주할 수 있다.
얻어진 결과를 표 2에 나타낸다. 본 발명의 조건을 충족하는 중공 스태빌라이저용 전봉 강관은, 비교예에 비해, 퀀칭 템퍼링 처리 후의 구 오스테나이트 입경도 작고, 또한, 퀀칭 템퍼링 처리 후의 내부식 피로 특성도 우수했다. 구 오스테나이트 입경이 작으면 결정 입계가 증가하여, 상기 결정 입계에 의해 균열의 전파를 차단할 수 있다. 또한, 구 오스테나이트립을 미세화하면, 수소 취화의 내부식 피로성으로의 영향을 억제하여, 내부식 피로 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 이용하여 얻어지는 스태빌라이저는, 균열의 전파 저항성이 우수하고, 따라서 높은 피로 강도를 구비한다.
(실시예 2)
표 1에 강종 A, B, C로서 나타낸 성분 조성을 갖는 열연 강판을 이용하여, 표 3에 나타낸 조건으로 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 작성했다. 그 외의 조건은, 상기 실시예 1과 마찬가지로 했다.
그 후, 실시예 1과 동일한 순서로, 청정도, 그리고 퀀칭 템퍼링 처리 후의 비커스 경도, 구 오스테나이트 입경 및, 내부식 피로 특성을 평가했다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다.
표 4에 나타낸 결과로부터, 본 발명에서 규정하는 제조 조건이면, 퀀칭 템퍼링 처리 후의 부식 피로 수명이 50만회를 초과하여, 내부식 피로 특성이 우수한 중공 스태빌라이저용 전봉 강관을 제조할 수 있는 것을 알 수 있다.
Claims (3)
- 질량％로,
C: 0.15％ 이상, 0.20％ 미만,
Si: 0.1∼1.0％,
Mn: 0.1∼2.0％,
P: 0.1％ 이하,
S: 0.01％ 이하,
Al: 0.01∼0.10％,
Ti: 0.05％ 초과, 0.1％ 이하,
B: 0.0005∼0.005％,
Ca: 0.0001∼0.0050％ 및,
N: 0.0050％ 이하를 포함하고,
잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
입경: 10㎛ 이상의 TiS 입자 및 입경: 10㎛ 이상의 MnS 입자의 각각에 대해서, JIS G 0555에 준거하여 점산법으로 구한 청정도가 0∼0.1％인 조직을 갖는 중공 스태빌라이저용 전봉 강관. - 제1항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로, 질량％로,
Cu: 1％ 이하,
Ni: 1％ 이하,
Nb: 0.05％ 이하,
W: 0.05％ 이하,
V: 0.5％ 이하 및,
REM: 0.02％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 함유하는, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관. - 제1항 또는 제2항에 기재된 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 제조 방법으로서,
상기 성분 조성을 갖는 강판을, 냉간 성형에 의해 대략 원통 형상으로 성형하여 오픈관으로 하고,
상기 오픈관의 폭 방향 단부끼리를 서로 대어, 전봉 용접하여 전봉 강관으로 하고,
상기 전봉 강관을, 850∼1000℃의 가열 온도로 가열하고,
상기 가열 후의 전봉 강관에, 압연 온도: 650℃ 이상, 누적 축경률: 30∼90％의 조건으로 열간 축경 압연을 실시하는, 중공 스태빌라이저용 전봉 강관의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019048652 | 2019-03-15 | ||
| JPJP-P-2019-048652 | 2019-03-15 | ||
| PCT/JP2020/005221 WO2020189097A1 (ja) | 2019-03-15 | 2020-02-12 | 中空スタビライザー用電縫鋼管およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210135305A true KR20210135305A (ko) | 2021-11-12 |
| KR102635314B1 KR102635314B1 (ko) | 2024-02-07 |
Family
ID=72520673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217032435A KR102635314B1 (ko) | 2019-03-15 | 2020-02-12 | 중공 스태빌라이저용 전봉 강관 및 그의 제조 방법 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220186348A1 (ko) |
| EP (1) | EP3940102A4 (ko) |
| JP (1) | JP6844758B2 (ko) |
| KR (1) | KR102635314B1 (ko) |
| CN (1) | CN113557317B (ko) |
| CA (1) | CA3133451C (ko) |
| MX (1) | MX2021011173A (ko) |
| WO (1) | WO2020189097A1 (ko) |
| ZA (1) | ZA202106907B (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115522154B (zh) * | 2022-10-09 | 2024-04-16 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种稳定杆及其制备方法、悬架总成和车辆 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003201543A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-07-18 | Jfe Steel Kk | 加工性に優れた鋼管およびその製造方法 |
| JP2005076047A (ja) | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Jfe Steel Kk | 耐疲労特性に優れた中空スタビライザの製造方法 |
| JP2006206999A (ja) | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Jfe Steel Kk | 高強度中空スタビライザ用電縫鋼管および高強度中空スタビライザの製造方法 |
| JP2008208417A (ja) | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Jfe Steel Kk | 熱処理用電縫溶接鋼管およびその製造方法 |
| JP2013147751A (ja) | 2013-03-13 | 2013-08-01 | Jfe Steel Corp | 偏平性に優れた熱処理用電縫溶接鋼管 |
| WO2017056384A1 (ja) | 2015-09-29 | 2017-04-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度中空スタビライザー用電縫鋼管、高強度中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法、高強度中空スタビライザー、および高強度中空スタビライザーの製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE382103T1 (de) * | 2001-03-07 | 2008-01-15 | Nippon Steel Corp | Elektrogeschweisstes stahlrohr für hohlstabilisator |
| JP4837601B2 (ja) * | 2006-03-09 | 2011-12-14 | 新日本製鐵株式会社 | 中空部品用鋼管及びその製造方法 |
| WO2018079398A1 (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管およびその製造方法 |
| JP6796472B2 (ja) * | 2016-12-09 | 2020-12-09 | 日本製鉄株式会社 | 中空部材及びその製造方法 |
-
2020
- 2020-02-12 JP JP2020548846A patent/JP6844758B2/ja active Active
- 2020-02-12 MX MX2021011173A patent/MX2021011173A/es unknown
- 2020-02-12 WO PCT/JP2020/005221 patent/WO2020189097A1/ja active Application Filing
- 2020-02-12 US US17/593,146 patent/US20220186348A1/en active Pending
- 2020-02-12 KR KR1020217032435A patent/KR102635314B1/ko active IP Right Grant
- 2020-02-12 EP EP20773123.3A patent/EP3940102A4/en active Pending
- 2020-02-12 CA CA3133451A patent/CA3133451C/en active Active
- 2020-02-12 CN CN202080020008.8A patent/CN113557317B/zh active Active
-
2021
- 2021-09-17 ZA ZA2021/06907A patent/ZA202106907B/en unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003201543A (ja) * | 2001-10-25 | 2003-07-18 | Jfe Steel Kk | 加工性に優れた鋼管およびその製造方法 |
| JP2005076047A (ja) | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Jfe Steel Kk | 耐疲労特性に優れた中空スタビライザの製造方法 |
| JP2006206999A (ja) | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Jfe Steel Kk | 高強度中空スタビライザ用電縫鋼管および高強度中空スタビライザの製造方法 |
| JP2008208417A (ja) | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Jfe Steel Kk | 熱処理用電縫溶接鋼管およびその製造方法 |
| JP2013147751A (ja) | 2013-03-13 | 2013-08-01 | Jfe Steel Corp | 偏平性に優れた熱処理用電縫溶接鋼管 |
| WO2017056384A1 (ja) | 2015-09-29 | 2017-04-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度中空スタビライザー用電縫鋼管、高強度中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法、高強度中空スタビライザー、および高強度中空スタビライザーの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3133451A1 (en) | 2020-09-24 |
| MX2021011173A (es) | 2021-10-22 |
| CN113557317B (zh) | 2022-11-25 |
| CN113557317A (zh) | 2021-10-26 |
| WO2020189097A1 (ja) | 2020-09-24 |
| EP3940102A4 (en) | 2022-04-27 |
| JP6844758B2 (ja) | 2021-03-17 |
| ZA202106907B (en) | 2023-10-25 |
| US20220186348A1 (en) | 2022-06-16 |
| KR102635314B1 (ko) | 2024-02-07 |
| EP3940102A1 (en) | 2022-01-19 |
| CA3133451C (en) | 2023-07-11 |
| JPWO2020189097A1 (ja) | 2021-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2842579B2 (ja) | 疲労強度の優れた高強度ばね用鋼 | |
| KR102081525B1 (ko) | 고강도 중공 스테빌라이져용 전봉 강관, 고강도 중공 스테빌라이져용 전봉 강관의 제조 방법, 고강도 중공 스테빌라이져, 및 고강도 중공 스테빌라이져의 제조 방법 | |
| EP1801255B1 (en) | Cold formable spring steel wire excellent in cold cutting capability and fatigue properties and manufacturing process thereof | |
| KR101750668B1 (ko) | 스프링용 강 및 스프링의 제조 방법 | |
| EP2514846A1 (en) | Steel for leaf spring with high fatigue strength, and leaf spring component | |
| KR20190042044A (ko) | 내황산 이슬점 부식강 | |
| EP3124638B1 (en) | Stabilizer steel having high strength and excellent corrosion resistance, vehicle stabilizer employing same, and method for manufacturing same | |
| JP5892267B2 (ja) | 電縫鋼管 | |
| WO2013132829A1 (ja) | ばね鋼 | |
| JP4867638B2 (ja) | 耐遅れ破壊特性および耐腐食性に優れた高強度ボルト | |
| KR102635314B1 (ko) | 중공 스태빌라이저용 전봉 강관 및 그의 제조 방법 | |
| JP5147272B2 (ja) | 軸方向に対して直交する方向での衝撃特性に優れた冷間鍛造非調質高強度鋼部品 | |
| JP4937499B2 (ja) | 耐食性および疲労特性に優れた高強度ばね用鋼およびその製造方法 | |
| KR20220004758A (ko) | 중공 스태빌라이저용 전봉 강관 | |
| JP6119717B2 (ja) | ばね用鋼およびばね | |
| JP4332446B2 (ja) | 冷間加工性および耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼、並びに耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼部品 | |
| JP6135553B2 (ja) | 鉄筋およびその製造方法 | |
| KR0146799B1 (ko) | 내식성이 우수한 고강도 강관형 스태빌라이저의 제조방법 | |
| JP6225880B2 (ja) | ばね用鋼およびばね |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |