JPH04218618A

JPH04218618A - 焼付硬化性および加工性の優れた自動車用電縫鋼管の製　　　　　　　　　　　造方法

Info

Publication number: JPH04218618A
Application number: JP40376290A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamamoto; 康士山本; Kazumasa Yamazaki; 一正山崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1992-08-10

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、焼付硬化性および加工
性の優れた自動車用電縫鋼管の製造方法に関するもので
ある。特にＭｏとＮｂ、またはＶを複合添加することに
よって焼付硬化性および加工性に優れ、焼付硬化後３０
ｋｇｆ／ｍｍ２　以上の強度レベルを示す自動車用電縫
鋼管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年省資源および省エネルギーの観点か
ら、自動車の低燃費に関する法案化が進んでいる。これ
に対して各自動車会社は、自動車の軽量化を目指してお
り、鉄鋼材料に求められる性能としては、薄肉高強度化
である。ただしその際、加工性の劣化は認められないと
いう厳しい条件がある。

【０００３】一般に、電縫鋼管の高強度化の方法として
は、■材料のＣｅｑアップまたは析出強化元素の添加に
より強度を上げる方法、■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、冷間引き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、低温捲き取りによ
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、いずれの場合も高強度になるほど材料の加
工性が著しく劣化するという欠点がある。

【０００４】また、■〜■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。■の場合も、低温捲き取りによる操業ト
ラブルで歩留りが低下し、結果的にコスト高が生じる原
因となる。また、素材を高強度にして、これを造管する
わけであるから、造管時のトラブルを生じる原因となり
得る。

【０００５】さらに、これら高強度鋼管の自動車への取
付けは、高強度であるがゆえに、かなり困難となり、例
えば取付ける時はそれほど強度が高くなくても、その後
の何らかの処理により高強度化するような鋼管も望まれ
ているが、もちろん現在のところそのような鋼管は開発
されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車用電
縫鋼管を高強度化した時の加工性の劣化や、造管時およ
び自動車への組み込み時のトラブルを回避する目的で、
自動車用電縫鋼管の自動車への取付け時に充分な加工性
を有し、取付け後の処理によって所定の強度を得る方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、造管後の
高強度化のために、詳細な検討を加えた結果、自動車用
冷延鋼板に使用される焼付硬化特性の利用を考えた。焼
付硬化特性を有した鋼板とは、加工時には加工性に優れ
、加工後の焼付塗装処理（例えば１７０℃×２０ｍｉｎ
　）で鋼板の硬化を起こさせ、強度上昇相当の板厚を減
少しうることが可能となり、自動車用鋼板等の理想的な
鋼板として、その工業的価値はきわめて高いものである
。

【０００８】この焼付硬化という現象は、加工によって
導入された転位が固溶Ｃにトラップされて起こる、いわ
ゆる時効硬化であるが、そのための必要条件としては加
工によって導入された転位と固溶Ｃである。電縫鋼管は
、ホットコイルを成形して製造するため、加工転位の導
入という観点からは条件を満たしており、自動車用電縫
鋼管への適用を考えた。

【０００９】ただし、自動車用冷延鋼板で焼付硬化特性
を使用する時、強度上昇はせいぜい３〜５ｋｇｆ／ｍｍ
２　程度であるため、本発明の目的に使用するためには
強度上昇が少なすぎる。そのため、１０ｋｇｆ／ｍｍ２
程度以上の焼付硬化特性を持たせる必要があり、そのた
めには、かなりの工夫が必要になると考えられる。そこ
で本発明者らは、焼付硬化特性を電縫鋼管に適用するた
めに、多数の実験と詳細な検討を加えた結果、合金元素
としてのＭｏ添加、およびＭｏとＮｂやＶの複合添加が
効果的であることを見出した。

【００１０】さらに、この方法を用いることによって、
従来３〜５ｋｇｆ／ｍｍ２　レベルであった焼付硬化量
を１０ｋｇｆ／ｍｍ２　以上という、これまで考えられ
なかった焼付硬化量の得られることを見出した。成分に
関しては、上に述べたようにＭｏの添加が必須となるが
、これにＮｂやＶを複合添加すると、その効果の増大す
ることを見出した。

【００１１】また、ＭｏやＮｂやＶを添加した場合、捲
き取り温度によってはそれらの元素とＣが結合して析出
物を形成し、固溶Ｃが減少するため、析出物が形成しな
い温度を選ぶ必要のあることを見出した。具体的には、
捲き取り温度が５５０℃以上になると析出物が形成され
るため、本発明では捲き取り温度の範囲を５５０℃未満
とした。

【００１２】素材の製造条件のうち、熱間圧延条件につ
いては、特に規定する必要のないことを見出した。仕上
げ圧延条件については、変態点直上で圧延するのと高温
で圧延するのとでは、結晶粒に差が出て、素材の材質そ
のものにわずかに影響するが、焼付硬化の特性にはほと
んど影響を与えないことを見出した。さらに、捲き取り
の条件については上記析出物の生成状況の差の他、低温
捲き取りだと第２相中にマルテンサイトやベーナイトが
混在するために、いわゆる２相鋼の状態となって降伏比
が低下する。このため、鋼管製造時つまり造管時に加工
硬化により降伏比が上昇する。また、捲き取り温度が高
いと、Ｍｏの炭化物が析出して引張り強さおよび降伏比
が高くなる。そのため、鋼管製造時の降伏比の上昇はほ
とんどない。つまり、捲き取り温度による差異は析出物
の生成状況の他、引張り強さのレベルと素材の降伏比が
あり、鋼管製造のしやすさにわずかに影響を及ぼすと考
えられる。

【００１３】本発明はこのような知見に基づき、自動車
用電縫鋼管に、焼付硬化特性の適用を可能としたもので
、その要旨とするところは、重量％にて、Ｃ：０．０１
〜０．３０％、Ｍｏ：０．１０〜２．０％を含み、かつ
Ｎｂ：０．０１０〜０．１５％、Ｖ：０．０１０〜０．
３０％の１種または２種を含み、残部Ｆｅおよび不可避
的不純物からなる低炭素鋼を、通常の工程で熱間圧延し
、５５０℃未満で巻取って得られた熱延板を用いて造管
することを特徴とする焼付硬化性および加工性の優れた
自動車用電縫鋼管の製造方法にある。

【００１４】

【作用】本発明においては、成分を規定した素材を電縫
鋼管にした後、著しい焼付硬化特性を出すことに成功し
ている。次に本発明の成分、熱延条件および鋼管製造の
条件について述べる。本発明法は、Ｃ：０．０１〜０．
３０％とＭｏ：０．１０〜２．０％を含有し、かつＮｂ
：０．０１０〜０．１５％とＶ：０．０１０〜０．３０
％の１種または２種を含有する低炭素鋼に適用して好結
果を得ることができる。その他の好ましい成分組成とし
ては、Ｓｉ：０．０２〜０．５０％、Ｍｎ：０．１０〜１．００％、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．０００５〜０．０１００％を含み、また強度鋼の要求特性によってＣｕ：２．０％
以下、Ｎｉ：９．５％以下、Ｃｒ：５．５％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、Ｃａ：０．００８０％以下の１種または２種以上を必要に応じて添加し得る。

【００１５】Ｃは固溶Ｃとして時効硬化に必要不可欠で
あり、Ｃ＞０であればよい。ただし、Ｃ＜０．０１％は
製造上コスト高につながるため、Ｃ量の下限を０．０１
％とした。また、Ｃは素材の強度レベルを上げるために
有用であるが、添加量が多くなると加工性を劣化させる
ため、その上限を０．３０％とした。Ｍｏは転位との相
互作用の非常に大きな元素として知られている。つまり
、Ｍｏは鋼中クラスターとして、転位の近傍に存在する
ため、Ｍｏに引き寄せられたＣが転位の固着に利用され
、Ｍｏを添加していない場合に比較して著しい時効硬化
の増大をもたらし、焼付硬化性を向上すると考えられる
。以上の理由で、本発明にＭｏの添加は必要不可欠であ
るが、添加量が多すぎると溶接性を阻害するため、含有
量の上限は２．０％とした。また、含有量が０．１０％
未満ではその効果を示さないことから、下限を０．１０
％とした。

【００１６】Ｎｂは、Ｍｏの炭化物形成を促進するため
、つまりＣを引き寄せる力を増大させるために添加され
、時効硬化の増大に間接的に寄与しているが、多くなる
と溶接性を阻害するので、含有量の上限は０．１５％と
した。また、含有量が０．０１０％未満ではその効果を
示さないことから、下限を０．０１０％とした。ＶはＮ
ｂと同様に、Ｍｏの炭化物形成を促進させるために添加
するが、多くなると溶接性を阻害するため、含有量は０
．３０％を上限とした。また、含有量が０．０１０％未
満ではその効果を示さないので、下限を０．０１０％と
した。

【００１７】また、好ましい成分範囲として規定したＳ
ｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎに関しては、一般的に用いられる成
分範囲でよい。Ｓｉは固溶体強化作用により、鋼材の強
度および延性を改善する作用があり、０．０２％以上必
要であるが、０．５０％を越えて含有させると鋼材の靱
性が劣化するようになるため、その含有量を０．０２〜
０．５０％と定めた。

【００１８】Ｍｎは強度上必要な元素なので、０．１０
％以上含有させる必要があるが、溶接性および靱性確保
のため、上限を１．００％とした。Ａｌは製鋼段階の脱
酸のために必要であり、下限を０．００１％とした。し
かし含有量が多すぎると介在物そのものの絶対値が増加
するため、上限を０．１００％とした。

【００１９】Ｎは含有量が多すぎると鋼材の靱性を劣化
させるため、上限を０．０１００％とするが、製鋼の能
力からのコストアップを考えて、その下限を０．０００
５％とした。また、強度アップを狙いとして添加する成
分について述べる。まずＣｕは強度上昇、耐食性向上に
有用で添加されるが、２．０％を越えて添加しても強度
の上昇代が殆どなくなるので、含有量の上限を２．０％
とした。

【００２０】Ｎｉは低温靱性の改善に有用で添加される
が、高価な元素であるため、含有量は９．５％を上限と
した。Ｃｒは強度上昇や耐食性向上に有用で添加される
が、多くなると低温靱性、溶接性を阻害するため、含有
量は５．５％を上限とした。Ｔｉはオーステナイト粒の
細粒化に有用で添加されるが、多くなると溶接性を阻害
するため、含有量は０．１５％を上限とした。

【００２１】Ｂは微量の添加によって、鋼の焼入性を著
しく高める効果を有する。この効果を有効に得るために
は、少なくとも０．０００３％を添加する必要がある。しかし、過多に添加するとＢ化合物を生成して靱性を劣
化させるので、その上限を０．００３０％とした。Ｃａ
は硫化物系介在物の形態制御に有用で添加されるが、含
有量が多くなると鋼中介在物を形成し、鋼の性質を劣化
させるので、その上限を０．００８０％とした。

【００２２】熱延条件については、巻取り条件による規
定がある。つまり、巻取り温度が５５０℃以上になると
Ｍｏの炭化物が析出し始めて、固溶Ｃが析出のために使
われて、転位を固着するための固溶Ｃがなくなり、本発
明の意味がなくなる。そのために、巻取り温度は、Ｍｏ
が析出を起こさない５５０℃未満に規定する必要がある
。

【００２３】他の熱延条件については特に規定はない。ただし、最終製品の必要特性を考えて、仕上げ圧延条件
による結晶粒径を、また巻取り条件による引張り強度レ
ベルと降伏比を考慮して、製造条件を決定する必要があ
る。鋼管製造条件についても特に規定はない。焼付硬化
特性を出すためには、ホットコイルから鋼管に成形する
際の歪量で充分である。鋼管製造の後、鋼管の引抜き等
の２次加工も、まったく問題なく許容できる。

【００２４】

【実施例】表１に供試材の化学成分を示し、表２に熱処
理条件と、得られた機械的性質を示す。表２の鋼管Ｎｏ
．Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｊ１、Ｋ１、Ｌ１、Ｍ１、
Ｎ１、Ｏ１、Ｐ１、Ｑ１、Ｒ１、Ｓ１、Ｔ１、Ｕ１、Ｖ
１は本発明の実施例であり、本発明の狙いとする１０ｋ
ｇｆ／ｍｍ２　以上の焼付硬化特性を示している。

【００２５】また、Ｅ１、Ｆ１はＭｏが添加されていな
いために、焼付硬化がほとんど起こっていない。また、
Ｇ１は、Ｍｏは添加されているものの、ＮｂとＶのどち
らも添加されていないために、焼付硬化が小さく、１０
ｋｇｆ／ｍｍ２　未満である。また、Ｈ１とＩ１は、巻
取り温度が５５０〜７５０℃の範囲であるために、Ｍｏ
の析出物が生成して固溶Ｃが確保されず、焼付硬化が殆
ど起こっていない。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明は特別
に高価な合金元素を使用することなく、３０ｋｇｆ／ｍ
ｍ２　以上の強度を有する加工性の優れた自動車用電縫
鋼管を、安価に製造可能としたもので、産業上の効果は
大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　重量％にて、Ｃ：０．０１〜０．３０
％、Ｍｏ：０．１０〜２．０％を含み、かつＮｂ：０．
０１０〜０．１５％、Ｖ：０．０１０〜０．３０％の１
種または２種を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
らなる低炭素鋼を、通常の工程で熱間圧延し、５５０℃
未満で巻取って得られた熱延板を用いて造管することを
特徴とする焼付硬化性および加工性の優れた自動車用電
縫鋼管の製造方法。