JPH0742499B2

JPH0742499B2 - 熱影響部の軟化しにくい自動車用高強度電縫鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH0742499B2
Application number: JP1014267A
Authority: JP
Inventors: 弘人田邉; 逸朗弘重; 慎悟谷岡; 功穴井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1989-01-24
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPH02197525A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、造管のまま、もしくは低温の歪取焼鈍後に
て、引張強さ60〜100kgf/mm²の高強度を示し、例えばア
ーク溶接によっても、その熱影響部の強度が低下しにく
い自動車用高強度電縫鋼管、例えば、リアアクスルカバ
ー，クロスメンバー，プロペラシャフト，インパクトバ
ー等用の高強度電縫鋼管の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術）一般に、引張強さ60kgf/mm²を越える自動車用高強度電
縫鋼管を得る方法としては、熱延板を冷間圧延して高強度とした後、高強度電縫
鋼管とする方法、電縫管とした後に、冷間引抜き加工によって強度を
上げる方法、電縫管とした後に、焼入処理等、熱処理によって高
強度鋼管とする方法、例えば特開昭61−272318号公報記載の如く熱延時
に、急速冷却、低温巻取によって高強度鋼板とした後、
高強度電縫鋼管とする方法、等があるが、〜の場合は、冷間圧延・冷間絞り・鋼
管熱処理等、工程が複雑であり、コスト高を生じる原因
となる。中でも，の場合は加工歪による強化をして
いるため、実車装備の際のアーク溶接によって、熱影響
部の部分的な強度低下が大きいという問題がある。また
，の場合についても、鋼管の焼入，コイルの焼入に
より強度を確保しているために、アーク溶接時に熱影響
部にて焼戻を生じて強度が低下してしまう問題がある。

（発明が解決しようとする課題）第１図に示すごとく、プロペラシャフトにて説明する
と、プロペラシャフト用鋼管１と、ヨーク３をアーク溶
接にて接続する場合、アーク溶接部２にて硬さ変化を生
じ、従来の強度レベルの電縫管に比べ、高強度化した場
合はより顕著に熱影響部の硬さ低下が大きくなる。

本発明は、自動車用鋼管を高強度化するための最大の問
題である前記のような組み付けアーク溶接部の強度低下
を少なくし、アーク溶接熱影響部にても母材に近い強度
を示す高強度電縫鋼管を得ることを課題とするものであ
る。

（課題を解決するための手段）本発明の要旨は、 C:0.08〜0.23％（重量％、以下同じ）， Mn≦2.0％， Si≦0.8％， Nb≦0.10％，を含有し、かつ Cr≦1.0％， Mo≦0.60％，の一種以上を含有し、残部は脱酸度を調整することによ
り残存するsol.Al,Feおよび不可避的不純物よりなる素
材鋼スラブを、熱間圧延後、450〜650℃の温度範囲にて
巻取り、熱延鋼板とした後、電縫溶接を行うことによ
り、造管のまま、もしくは、歪取焼鈍を行い、引張強さ
60〜100kgf/mm²の鋼管とすることを特徴とする熱影響部
の軟化しにくい自動車用高強度電縫鋼管の製造方法であ
る。

（作用）本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、
成分・熱延条件を選定することにより、組み付けアーク
溶接部の強度低下を少なくし、アーク溶接熱影響部にて
も母材に近い強度を示す高強度電縫鋼管が得られる。

以下本発明における電縫鋼管製造条件の限定理由につい
て述べる。

まず、アーク溶接熱影響部の軟化に対する抵抗性を向上
させるため、高強度化する機構として加工による強化，
焼入組織による強度より寧ろフェライト結晶粒の微細化
による強化，固溶強化，析出強化を利用することを基本
としている。そのため、成分系が本発明の大きな特徴の
一つとなる。

本発明において、微粒化に有効な元素，固溶強化，析出
強化に有効な元素を用いてアーク溶接軟化部に対する抵
抗性の高い成分系を詳細に調べた結果、第２図（ベース
鋼の成分;C:0.16％,Si:0.20％,Mn:1.20％,P:0.02％,S:
0.004％,Al:0.03％、N:0.004％；加熱温度:1230℃，圧
延停止温度:810℃，冷却速度:20℃/sec）に示すごとくN
b,Cr,Moの単独添加、もしくは、複合添加（添加量（wt
％）はそれぞれNb:0.03％、Cr:0.60％、Mo:0.20％）がH
AZ軟化に対して、有効であることが明確となった。ただ
し、より軟化に対して、高い抵抗性を得ようとすると、
複合添加がより効果的であり、少量添加にて細粒化に顕
著に影響するNbを添加した上での、Cr,Moの添加が効果
的である。つまり、Nbを基本成分とし、Cr,Moの一種以
上を添加するのが熱影響部の軟化軽減に対して有効であ
る。ここで、Nbは微量にて細粒化効果が得られること、
及びコスト上の制約より上限を0.10wt％とする。

また、Moは固溶強度が大きく、特殊炭化物を形成し、析
出強度も期待される元素であるが、非常に高価な元素で
あるというコスト上の問題及び大量に添加すると焼入性
が非常に高まり、HAZ部の硬さが非常に高くなるという
問題も生じるため上限を0.60wt％とする。

また、Crは固溶強化，特殊炭化物の形成等の効果を有
し、Moとの複合添加にて、高価なMoを軽減しても軟化に
対して同等の抵抗を得られるが、酸化物を形成し易く、
電縫溶接時にペネトレーターを発生し易いため、上限を
1.0wt％とした。

尚、Nb,Cr,Mo以外の成分については通常の電縫鋼管の成
分系としており、強度を安定して上昇させる元素とし
て、C,Si,Mnを用いた。

ここで、Ｃは高強度が目標のため0.08wt％以上とし、靭
性の低下を回避する目的にて、靭性の劣化が懸念される
0.23wt％を上限とした。

また、Siは鋼中の脱酸元素として有効な元素であるが、
過剰に含有されると電縫溶接時にSiO₂成分によるペネト
レーター欠陥を発生し易く、そのため0.8wt％以下に限
定した。

Mnは、Ｃと同様に鋼管の強度を上昇させる元素であって
靭性改善にも有効であるが、過剰に含有されれば電縫溶
接時にMnO成分によるペネトレーター欠陥を発生し易
く、そのために2.0wt％以下に限定した。

次に、前記のような成分系を用いて、アーク溶接部の軟
化を生じ難く、高強度を得るための圧延・冷却条件につ
いて説明する。

ここでの最大のポイントは、細粒フェライト組織を得る
ことで、第３図（ベース鋼の成分;C:0.18％,Si:0.20％,
Mn:1.20％,P:0.02％,S:0.003％,Nb:0.03％,Mo:0.4％,A
l:0.03％,N:0.004％（wt％）；加熱温度:1230℃，圧延
停止温度:810℃，冷却速度:20℃/sec）に示すごとく、
巻取温度を450〜650℃の範囲にすることである。未再結
晶域での制御圧延を実施しても、650℃を越える巻取り
温度では組織の粗大化，炭化物の凝集粗大化が促進さ
れ、高強度を得るのが難しくなるので、巻取り温度上限
を650℃とした。また、逆に巻取り温度を450℃より下げ
ると、比較的焼入性の良い本鋼種は、ベイナイト組織，
冷速によってはマルテンサイト組織となり、母材部の強
度が著しく上昇し、逆にアーク溶接部の硬さと母材硬さ
との差が大きくなってしまうため、下限を450℃とし
た。

このようにして得られた熱延鋼板より電縫鋼管とするこ
とにより、実施例の如く造管ままで引張強度60〜100kgf
/mm²の高強度を示し、HAZ軟化しにくい自動車用高強度
電縫鋼管を得ることができる。また、プロペラシャフト
等一部残留応力の軽減が必要な品種については、造管後
に回復現象が起こる450℃以上、強度が顕著に低下する6
50℃以下の温度範囲にて歪取焼鈍を実施する場合がある
が、そのような場合についても歪取焼鈍後にて引張強度
60〜100kgf/mm²の高強度を示し、HAZ軟化しにくい自動
車用高強度電縫鋼管を得ることができる。

（実施例）第１表に本発明の実施例および比較例を示す。各試料
は、仕上圧延終了後、20℃/secで500℃まで水冷を実施
し、500℃にて巻取った熱延板を用いて、外径38.1mm,肉
厚3.2mmの電縫管とした。比較材を含めいずれの鋼種に
ても、60kgf/mm²以上の高強度が得られているが、アー
ク溶接部の硬さ低下は、Ｉの比較材がΔHv＝44と非常に
軟化しているのに対して、Ａ〜ＤのNb−Mo鋼，およびＥ
〜ＧのNb−Cr−Mo鋼,HのNb−Cr鋼にて、約25以下の低い
軟化代となっている。また、D,Gのように歪取焼鈍を実
施した場合についても、HAZ部の軟化は同様に軽減され
ている。

第４図に代表例として、実施例Ａおよび比較例ＩのHAZ
部の硬さプロファイルを示す。本発明を適用した鋼種に
ついては、最軟化部にても高硬度を有している。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば従来自動車用電縫
鋼管の高強度化に対する最大の障害であったアーク溶接
部の強度低下を軽減することができる。従って、自動車
用鋼管の軽量化，小径化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はプロペラシャフトとヨークとのアーク溶
接部を示す説明図、（ｂ）は電縫鋼管を高強度化する
と、自動車用電縫鋼管に対して実施されるアーク溶接の
熱影響部での硬度低下が顕著になってくることを示す
図、第２図はアーク溶接熱影響部の軟化軽減に対する抵
抗と、添加元素の関係について示す図、第３図は巻取温
度の強度への影響を示す図、第４図は本発明の実施例A,
比較例Ｉについてのアーク溶接部の硬さ分布を示す図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者穴井功愛知県東海市東海町５―３新日本製鐵株式會社名古屋製鐵所内 (56)参考文献特開平１−172520（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.08〜0.23％（重量％、以下同じ）， Mn≦2.0％， Si≦0.8％， Nb≦0.10％，を含有し、かつ Cr≦1.0％， Mo≦0.60％，の一種以上を含有し、残部は脱酸度を調整することによ
り残存するsol.Al,Feおよび不可避的不純物よりなる素
材鋼スラブを、熱間圧延後、450〜650℃の温度範囲にて
巻取り、熱延鋼板とした後、電縫溶接を行うことによ
り、造管のまま、もしくは、歪取焼鈍を行い、引張強さ
60〜100kgf/mm²の鋼管とすることを特徴とする熱影響部
の軟化しにくい自動車用高強度電縫鋼管の製造方法。