CN109642264A - 高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管及其制造方法 - Google Patents

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堀弘道
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Abstract

本发明提供一种高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法。该方法包括：将钢原材料加热至1000～1300℃的温度，然后，在750～950℃下结束热轧，进行冷却，在500～650℃下卷取成卷状，接着，实施压下率为0.3％以上的表皮光轧制成热轧板，对该热轧板进行电焊制管，制成电焊钢管，接着，再加热至800～1100℃的温度后，实施轧制结束温度为850℃以下、累积减径率为75％以下的热减径轧制，其中，所述钢原材料具有以下组成，以质量％计含有：C：0.20～0.40％、Si：0.1～1.0％、Mn：0.1～2.0％、Al：0.01～0.10％、Cr：0.01～1.0％、Ti：0.01～0.05％、B：0.0005～0.0050％、Ca：0.0001～0.0050％、N：0.010％以下。由此，制成管内表面侧的脱碳层从表面起沿壁厚方向为120μm以下、管内表面的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm、YR为65％以上的薄壁电焊钢管，成为实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为450HV以上、且耐疲劳特性优异的薄壁的产品管。

Description

高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管及其制造方法
技术领域
本发明涉及适于作为汽车的稳定器用途的电焊钢管，特别是涉及高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的耐疲劳特性提高的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管及其制造方法。需要说明的是，这里所谓的“薄壁”是指壁厚t为6mm以下、且壁厚t(mm)与外径D(mm)之比t/D为0.2以下的情况。
背景技术
目前，为了缓和转弯时车身的滚动、保持高速行驶时的行驶稳定性，在汽车中的基本上都安装有稳定器。但是，最近，从保护地球环境这样的观点考虑，要求改善汽车的油耗，正在推进汽车车身的轻质化。为了汽车车身的轻质化，对于作为汽车部件之一的稳定器而言，通常为使用了钢管的中空稳定器。
这样的中空稳定器通常以无缝钢管、电阻焊钢管(以下，也称为电焊钢管)作为原料，冷成型为希望的形状后，实施淬火或淬火回火等调质处理，制成产品。其中，电焊钢管因较廉价且尺寸精度优异，因此被广泛用作中空稳定器用原料。
例如，专利文献1中记载了耐疲劳特性优异的中空稳定器的制造方法。在专利文献1记载的技术中，对焊接钢管实施优选加热至800～1000℃范围的温度的加热处理，然后，在轧制温度：600～850℃下实施累积减径率：40％以上的减径轧制，进一步依次实施通过冷弯曲加工成型为稳定器形状的成型工序和实施淬火处理及回火处理的热处理工序，制成中空稳定器，所述焊接钢管具有以质量％计包含C：0.2～0.38％、Si：0.35％以下、Mn：0.3～1.5％、Al：0.1％以下、Ti：0.005～0.1％、B：0.0005～0.005％的组成。根据专利文献1中记载的技术，能够以廉价的方法提高耐疲劳特性。
另外，在专利文献2中记载了一种高强度中空稳定器用钢管。专利文献2中记载的钢管是一种中空稳定器用高强度电焊钢管，其具有如下组成：以质量％计，含有C：0.20～0.38％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.30～2.00％、Al：0.01～0.10％、W：0.01～1.50％、B：0.0005～0.0050％，并且在Ti：0.001～0.04％、N：0.0010～0.0100％的范围、且满足N/14＜Ti/47.9的方式含有Ti、N，所述电焊钢管在淬火处理后或淬火回火处理后的强度-韧性平衡优异。根据专利文献2中记载的技术，能够容易制造以往无法得到的超过400HV的高硬度、且强度-韧性平衡优异的中空稳定器。
另外，在专利文献3中记载了一种扁平性优异的热处理用电阻焊钢管，其具有如下组成，以质量％计，包含C：0.15～0.40％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.30～2.00％、Al：0.01～0.10％、Ti：0.001～0.04％、B：0.0005～0.0050％、N：0.0010～0.0100％，且以满足(N/14)＜(Ti/47.9)的方式含有Ti、N，所述电阻焊钢管的电阻焊部的熔合线宽度为25μm以下。而且，作为其制造方法，记载了一种扁平性优异的热处理用电阻焊钢管的制造方法：将具有上述的组成的钢管原材料成型，制成基本为圆筒状的开管，然后，使该开管的端部彼此对接，通过高频电阻焊以熔合线宽度为30～65μm的方式调整热量输入进行电阻焊，制成电阻焊钢管，接着，对该电阻焊钢管加热至Ac3相变点以上的温度，实施以外径比计实施压下率：(1-25/减径轧制前熔合线宽度(μm))×100％以上的减径轧制，使熔合线宽度为25μm以下。利用专利文献3中记载的制造方法获得的电阻焊钢管适于中空稳定器等实施淬火处理的用途。专利文献3中记载的电阻焊钢管的电阻焊部的低碳层(low-carbon layer)宽度窄，因此即使实施利用快速短时间加热进行的淬火处理，也能够抑制电阻焊部的淬火硬度降低，可以制成耐久性优异的中空稳定器。
另外，专利文献4中记载了一种疲劳强度优异的钢管的制造方法，该方法包括：在钢管的管内以管内表面每1mm2的表面积0.05μg以上加入固体渗碳处理剂，所述固体渗碳处理剂含有1～20质量％的碱金属碳酸盐，且余量由木炭、石墨、煤、焦碳中的一种或两种以上和不可避免的杂质构成，两端安装塞子，进行感应加热，进行热减径轧制，所述钢管优选具有如下组成：以质量％计含有C：0.15～0.5％、Si：0.1～0.4％、Mn：0.3～2.0％、Ti：0.005～0.05％、Al：0.005～0.05％、B：0.0005～0.0050％、N：0.001～0.006％。在专利文献4所记载的技术中，通过在管内表面附着固体渗碳处理剂并实施热减径轧制，能够防止内表面的脱碳层的形成，增加疲劳强度，成为适合作为中空稳定器等的原材料的疲劳强度优异的钢管。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-076047号公报
专利文献2：日本特开2006-206999号公报
专利文献3：日本特开2008-208417号公报
专利文献4：日本特开2010-189758号公报
发明内容
发明所要解决的课题
随着最近的汽车车身的进一步轻质化的要求，对于汽车车身部件之一的中空稳定器而言，正在快速进行高强度化、更薄壁化。因此，作为中空稳定器用途，要求在成型为稳定器形状实施了热处理后能够保持优异的耐疲劳特性的薄壁的电焊钢管。这里所谓的“薄壁”电焊钢管是指壁厚t：6mm以下，且壁厚t(mm)与外径D(mm)之比t/D为0.2以下的电焊钢管。
然而，在专利文献1～4的任一篇中均没有提及本发明中所说的“薄壁”的钢管，另外也没有提及“薄壁”钢管的耐疲劳特性，存在难以通过专利文献1～4中记载的各项技术得到具有优异的耐疲劳特性(抗扭转疲劳特性)的薄壁钢管的问题。
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种电焊钢管及其制造方法，所述电焊钢管作为高强度薄壁中空稳定器用途，在将钢管的外径设为D时，其是壁厚t：6mm以下、且t/D为0.2以下的薄壁，在成型为稳定器形状并实施了热处理后耐疲劳特性优异。
需要说明的是，这里所谓的“高强度”是指成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的壁厚方向的平均硬度，以维氏硬度计为450HV以上的情况。需要说明的是，“淬火回火处理”是如下处理：在实施了于淬火加热温度为850～1000℃下浸渍于水、淬火油等冷却剂进行快速冷却的淬火处理后，在得到上述的高强度(维氏硬度HV)的回火温度、保持时间的范围内进行回火，空气冷却。
另外，这里所谓的“耐疲劳特性优异”是指按照JIS Z 2273的规定实施交变的扭转疲劳试验，106次的疲劳强度为450MPa以上的情况。
用于解决问题的方法
本发明人等为了实现上述目的，对于影响薄壁钢管的耐疲劳特性的各种因素进行了深入研究。其结果发现最重要的是提高管内表面的品质。
这是由于，在薄壁的中空稳定器(薄壁钢管)中，使用时管内表面产生的应力与管外表面产生的应力显示出相近的应力。在这样的状况下，如果对外表面实施喷丸，仅增强管外表面，使得外表面侧硬化，且存在压缩的残留应力，则存在使用时产生来自管内表面的裂纹的隐患。为了防止产生这样的来自管内表面的裂纹，提高耐疲劳特性，重要的是提高管内表面的品质。
作为提高管内表面的品质的方法，可以认为冷拔加工是有效的，但工序复杂，存在制造成本高涨的问题。
因此，本发明人等进行了进一步研究，结果发现，管内表面的脱碳层、管内表面的表面粗糙度及弯曲加工部的扁平率等管内表面的品质对薄壁中空稳定器(薄壁钢管)的耐疲劳特性有很大影响。在管内表面存在脱碳层时，即使进行淬火处理，也不会使内面附近充分高硬度化，易发生塑性变形，容易成为产生疲劳裂纹的原因。因此，为了提高耐疲劳特性，优选尽可能减少管内表面的脱碳层。本发明人等发现，脱碳层为自管内表面起120μm以下时，能够抑制疲劳裂纹的产生，在本发明中，脱碳层限定为从管内表面起沿壁厚方向120μm以下。需要说明的是，脱碳层优选为从管内表面起50μm以下，进一步优选为从管内表面起30μm以下。
另外，管内表面的表面粗糙度***糙，管内表面存在褶皱时，成为应力集中的原因的凹部增加，有时成为疲劳裂纹产生的原因。因此，为了提高耐疲劳特性，优选降低表面粗糙度。发现管内表面的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm时，能够抑制来自管内表面的疲劳裂纹产生，在本发明中，将管内表面的表面粗糙度Ra设定为0.01～5.0μm。需要说明的是，管内表面的表面粗糙度Ra优选为2.0μm以下。另外，优选为0.07μm以上。
另外，中空稳定器形状的弯曲加工部的扁平率增大时，由于中空稳定器使用时产生的重复负载的负荷，应力集中在曲率半径小的部位，存在耐久性降低的隐患。因此，发现需要提高屈服比，使得弯曲加工部的扁平率不增大。本发明人等通过进一步研究发现，在电焊钢管的屈服比为65％以上时，弯曲加工部的扁平率不会增大到担心耐久性降低的程度。
本发明是基于该见解并进一步研究而完成的。即本发明的主旨如下所述。
(1)一种高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，该方法包括：对钢原材料依次实施加热工序、热轧工序、表皮光轧工序而制成热轧板，并进一步以该热轧板作为钢管原材料，对该钢管原材料实施电焊制管工序而制成电焊钢管，对该电焊钢管实施热减径轧制工序而制成产品管，在所述热减径轧制工序中进行再加热并实施热减径轧制，其中，
所述钢原材料具有以下组成，以质量％计含有：
C：0.20～0.40％、Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～2.0％、P：0.1％以下、
S：0.01％以下、Al：0.01～0.10％、
Cr：0.01～1.0％、Ti：0.01～0.05％、
B：0.0005～0.0050％、Ca：0.0001～0.0050％、
N：0.010％以下，
余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述钢原材料的所述加热工序是将所述钢原材料加热至加热温度1000～1300℃范围的温度的工序，
所述热轧工序是以轧制结束温度750～950℃结束热轧，进行冷却，以卷取温度500～650℃卷取成卷状的工序，
所述表皮光轧工序是以压下率0.3％以上实施表皮光轧的工序，
所述热减径轧制工序是将所述电焊钢管再加热至加热温度800～1100℃的温度，然后将所述热减径轧制设为轧制结束温度850℃以下、累积减径率75％以下的轧制的工序，
所述产品管的管内表面侧的脱碳层从表面起沿壁厚方向为120μm以下，管内表面的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管具有65％以上的屈服比，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为450HV以上，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的耐疲劳特性优异，壁厚t为6mm以下，且壁厚t(mm)与外径D(mm)之比t/D为0.2以下。
(2)根据(1)所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，所述成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为低于550HV。
(3)根据(1)或(2)所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种：
Cu：1％以下、Ni：1％以下。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种以上：
Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有REM：0.02％以下。
(6)一种高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，其是对热轧钢板制电焊钢管进一步实施热减径轧制而成的电焊钢管，其中，
所述电焊钢管具有以下组成，以质量％计含有：
C：0.20～0.40％、Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～2.0％、P：0.1％以下、
S：0.01％以下、Al：0.01～0.10％、
Cr：0.01～1.0％、Ti：0.01～0.05％、
B：0.0005～0.0050％、Ca：0.0001～0.0050％、
N：0.010％以下，
且余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述电焊钢管的管内表面侧的脱碳层从表面起沿壁厚方向为120μm以下，管内表面的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm，
所述电焊钢管具有65％以上的屈服比，
所述电焊钢管成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为450HV以上，成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的耐疲劳特性优异，壁厚t为6mm以下，且壁厚t(mm)与外径D(mm)之比t/D为0.2以下。
(7)根据(6)所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，其中，所述成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度为低于550HV。
(8)根据(6)或(7)所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，在其组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种：
Cu：1％以下、Ni：1％以下。
(9)根据(6)～(8)中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，在其组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种以上：
Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下。
(10)根据(6)～(9)中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，在其组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有REM：0.02％以下。
发明的效果
根据本发明，可以容易制造高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，其在成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为450HV以上且低于550HV，成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的耐疲劳特性优异，壁厚t：6mm以下且壁厚t(mm)与外径D(mm)之比t/D为0.2以下，在工业上起到显著的效果。需要说明的是，根据本发明，还具有能够进一步促进汽车车身的轻质化的效果。
具体实施方式
本发明的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管是对将热轧钢板进行电焊制管而得到的电焊钢管、即对热轧钢板制电焊钢管进一步实施热减径轧制而成的电焊钢管。需要说明的是，这里所谓的“实施热减径轧制而成的电焊钢管”是指实施了热减径轧制的状态的电焊钢管。这里，为了用特性、结构表达热减径轧制后的电焊钢管需要极大的功夫，并不实用，因此以实施了热减径轧制的状态的电焊钢管来表示。
首先，对于本发明使用的热轧钢板的制造方法进行说明。
对钢原材料依次实施加热工序、热轧工序、表皮光轧工序，制成热轧板(热轧钢板)。
使用的钢原材料具有如下组成：以质量％计，含有C：0.20～0.40％、Si：0.1～1.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0.1％以下、S：0.01％以下、Al：0.01～0.10％、Cr：0.01～1.0％、Ti：0.01～0.05％、B：0.0005～0.0050％、Ca：0.0001～0.0050％、N：0.010％以下，或者进一步含有选自Cu：1％以下、Ni：1％以下中一种或两种、和/或选自Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下中一种或两种以上、和/或REM：0.02％以下，且余量由Fe及不可避免的杂质构成。
接着，对钢原材料的组成的限定原因进行说明。以下，组成的质量％只要没有特别说明，则简记为％。
C：0.20～0.40％
C(碳)具有通过提高淬火性来促进马氏体的生成、并且固溶而增加钢的强度(硬度)的作用，是用于使中空稳定器高强度化的重要的元素。在本发明中，为了确保高强度(高硬度)，C需要含有0.20％以上。另一方面，大量含有C超过0.40％时，淬火处理后的韧性降低。因此，C限定于0.20～0.40％的范围。需要说明的是，优选C为0.22％以上且0.38％以下。更优选C为0.24％以上且0.37％以下。
Si：0.1～1.0％
Si(硅)作为脱氧剂发挥作用，并且还作为固溶强化元素发挥作用。为了获得这样的效果，Si需要含有0.1％以上。另一方面，含有Si超过1.0％时，淬火性降低。因此，Si限定为0.1～1.0％的范围。需要说明的是，优选Si为0.12％以上且0.5％以下，更优选Si为0.15％以上且0.3％以下。
Mn：0.1～2.0％
Mn(锰)是固溶而有助于钢的强度增加、并且提高钢的淬火性的元素。在本发明中，为了确保希望的高强度(高硬度)，Mn需要含有0.1％以上。另一方面，含有Mn超过2.0％时，残留奥氏体量过度增加，回火处理后的韧性降低。因此，Mn限定为0.1～2.0％的范围内。需要说明的是，优选Mn为0.3％以上且1.7％以下，更优选Mn为0.4％以上。
P：0.1％以下
P(磷)作为杂质存在，偏析于晶界等，是对焊接裂纹性、韧性造成不良影响的元素。作为中空稳定器用途，P需要降低至0.1％以下。需要说明的是，优选P为0.05％以下。另一方面，超过必要地降低P会导致强度降低及制造成本升高。因此，优选P为0.001％以上。
S：0.01％以下
S(硫)在钢中以硫化物类夹杂物的形式存在，是降低热加工性、韧性、耐疲劳特性的元素。作为中空稳定器用途，需要将S降低至0.01％以下。需要说明的是，优选S为0.005％以下。另一方面，超过必要地降低S会导致制造成本的升高。因此，优选S为0.0001％以上。
Al：0.01～0.10％
Al(铝)作为脱氧剂发挥作用，并且与N结合，具有确保对于提高淬火性有效的固溶B量的效果。另外，Al以AlN的形式析出，具有防止淬火加热时奥氏体粒粗大化的作用。为了获得这样的效果，Al需要含有0.01％以上。另一方面，大量含有Al超过0.10％时，氧化物类夹杂物量增加，有时使疲劳寿命降低。因此，Al限定为0.01～0.10％的范围。需要说明的是，优选Al为0.015％以上且0.05％以下。更优选Al为0.02％以上且0.045％以下。
Cr：0.01～1.0％
Cr(铬)是提高钢的淬火性，并且有助于提高耐腐蚀性的元素。为了获得这样的效果，Cr需要含有0.01％以上。另一方面，即使含有Cr超过1.0％，效果也饱和，无法期待与含量相符的效果，在经济上变得不利，而且电焊性降低。因此，Cr限定为0.01～1.0％的范围。需要说明的是，Cr为0.10％以上且0.8％以下。更优选Cr为0.12％以上且0.5％以下。
Ti：0.01～0.05％
Ti(钛)与N结合，具有确保对于提高淬火性有效的固溶B量的效果。另外，Ti以微细碳化物的形式析出，在淬火等热处理时有助于奥氏体粒的微细化，有助于提高耐疲劳特性。为了获得这样的效果，Ti需要含有0.01％以上。另一方面，含有Ti超过0.05％时，夹杂物增加，韧性降低。因此，Ti限定为0.01～0.05％的范围。需要说明的是，优选Ti为0.011％以上且0.04％以下。更优选Ti为0.012％以上且0.038％以下。
B：0.0005～0.0050％
B(硼)是以微量提高钢的淬火性的有效的元素。另外，B具有强化晶界的作用，抑制P偏析导致的晶界脆化。为了获得这样的效果，B需要含有0.0005％以上。另一方面，即使含有B超过0.0050％，效果也饱和，经济上变得不利。因此B限定为0.0005～0.0050％的范围。需要说明的是，优选B为0.0008％以上且0.0030％以下。更优选B为0.0010％以上且0.0025％以下。
Ca：0.0001～0.0050％
Ca(钙)是具有将硫化物类夹杂物的形态控制为微细的基本成球形的微细夹杂物的作用的元素。为了获得这样的效果，Ca需要含有0.0001％以上。另一方面，大量含有Ca超过0.0050％时，夹杂物量变得过多，反而耐疲劳特性降低。因此，Ca限定为0.0001～0.0050％的范围。需要说明的是，Ca为0.0005％以上且0.0030％以下。
N：0.010％以下
N(氮)是钢中不可避免地含有的元素，与钢中的氮化物形成元素结合，有助于抑制晶粒的粗大化，另外有助于增加回火后的强度。但是，含有N超过0.010％时，使电阻焊部的韧性降低。因此，N限定为0.010％以下。需要说明的是，优选N为0.0050％以下。更优选N为0.0005％以上且0.0040％以下。
上述的成分为基本的成分，在本发明中，除了该基本的组成以外，作为选择元素，可以根据需要进一步含有选自Cu：1％以下、Ni：1％以下中的一种或两种、和/或选自Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下中的一种或两种以上、和/或REM：0.02％以下。
选自Cu：1％以下、Ni：1％以下中的一种或两种
Cu(铜)、Ni(镍)均是提高淬火性，并且提高耐腐蚀性的元素，可以根据需要选择含有。为了获得这样的效果，分别需要含有Cu：0.01％以上、Ni：0.01％以上。另一方面，Cu、Ni均为昂贵的元素，分别含有超过Cu：1％、Ni：1％时，导致材料成本的高涨。因此，在含有的情况下，优选分别限定为Cu：1％以下、Ni：1％以下。需要说明的是，优选分别为Cu：0.1～0.5％、Ni：0.1～0.5％。
选自Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下中的一种或两种以上
Nb(铌)、W(钨)、V(钒)均是形成微细的碳化物，有助于强度(硬度)的增加的元素，根据需要可以选择含有。为了获得这样的效果，希望分别含有Nb：0.001％以上、W：0.01％以上、V：0.01％以上。另一方面，即使含有超过Nb：0.05％、W：0.05％、V：0.5％，效果也饱和，无法期待与含量相符的效果，在经济上变得不利，而且碳化物易粗大化，对韧性造成不良影响。因此，在含有的情况下，优选分别限定为Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下。需要说明的是，优选分别为Nb：0.001～0.03％、W：0.01～0.03％、V：0.01～0.3％。
REM：0.02％以下
REM(稀土元素)与Ca同样是具有将硫化物类夹杂物的形态控制为微细的基本成球形的夹杂物的作用的元素。在本发明中，从补充Ca的作用的观点考虑，希望REM含有0.0005％以上。另一方面，含有REM超过0.02％时，夹杂物量变得过多，延展性、韧性降低。因此，在含有的情况下，优选REM限定为0.02％以下。需要说明的是，更优选REM为0.001～0.01％。
除了上述的成分以外的余量由Fe及不可避免的杂质构成。需要说明的是，作为不可避免的杂质，优选调整为O(氧)：0.005％以下。O(氧)在钢中以氧化物类夹杂物的形式存在，使加工性、韧性、耐疲劳性等降低，因此优选调整为0.005％以下。需要说明的是，更优选为0.002％以下。
在本发明中，钢原材料的制造方法不需要特别限定，常用的方法均可以应用。需要说明的是，从生产性的观点考虑，优选利用转炉、电炉等常用的熔炼炉来熔炼上述的组成的钢水，利用连铸法等常用的铸造方法制成钢坯等铸片(钢原材料)。需要说明的是，通过铸锭-开坯轧制制成钢片(钢原材料)也没有问题。
对于得到的钢原材料，首先实施加热工序。
在加热工序中，将钢原材料加热至加热温度：1000～1300℃范围的温度。
加热温度低于1000℃时，无法将铸造阶段析出的碳化物等析出物完全固溶，不能确保希望的高强度(高硬度)。另一方面，加热温度超过1300℃成为高温时，晶粒的粗大化变得明显，无法确保希望的耐疲劳特性。因此，加热工序的加热温度限定为1000～1300℃范围的温度。需要说明的是，优选加热温度为1100～1250℃。
接着，对加热后的钢原材料实施热轧工序。
在热轧工序中，实施将轧制结束温度设定为750～950℃范围的温度的热轧，制成给定尺寸的热轧板。
轧制结束温度：750℃～950℃
轧制结束温度低于750℃时，热轧板***，加工性降低。另一方面，轧制结束温度为超过950℃的高温时，表面表层***糙，同时表面脱碳显著。因此，热轧工序的轧制结束温度限定为750～950℃的范围。需要说明的是，优选轧制结束温度为800～880℃。通过将轧制结束温度调整为上述的温度范围内，本发明的作为对象的薄壁钢板在轧制后的冷却中珠光体相变结束，卷取后不会发生珠光体相变。如果在卷取后发生珠光体相变，则由于珠光体相变为散热反应，因此热轧板会被长时间保持在高温范围，进行板表面的脱碳。因此，尽量使珠光体相在卷取前的输出辊道上预先进行，这可以减小电焊钢管内表面的脱碳层厚度。
在热轧工序中，轧制结束后将热轧板冷却，在卷取温度：500～650℃卷取为卷状。需要说明的是，在卷取温度沿低温侧脱离上述的温度范围时，热轧板***，加工性降低。另一方面，在沿高温侧脱离上述的温度范围时，表面脱碳变得明显，耐疲劳特性降低。因此，卷取温度设定为500～650℃的范围的温度。需要说明的是，优选卷取温度为500～620℃。
对得到的热轧板实施表皮光轧工序。
需要说明的是，在本发明中，可以对得到的热轧板实施板酸洗工序，去除生成于表面的氧化皮，然后实施表皮光轧工序。在板表面残留有氧化皮时，存在随后的加热、轧制工序中形成脱碳层的隐患。需要说明的是，优选酸洗液是作为常用的酸洗液的盐酸、硫酸、或其混合而成的酸洗液。
在表皮光轧工序中，优选对于板酸洗工序后的热轧板以压下率：0.3％以上实施表皮光轧。通过表皮光轧，压碎生成于热轧板表面的脱碳层，进行薄壁化，并且降低板表面的表面粗糙度。在压下率低于0.3％时，脱碳层的薄壁化不充分，而且无法使表面粗糙度Ra为5.0μm以下。因此，表皮光轧的压下率设为0.3％以上。另一方面，在表皮光轧的压下率超过1.5％时，轧制的负荷增大。因此，优选表皮光轧的压下率为1.5％以下。需要说明的是，优选表皮光轧的压下率为0.3～1.0％。
将上述工序中得到的热轧钢板(热轧板)作为钢管原材料，对该钢管原材料实施电焊制管工序，制成电焊钢管。电焊制管工序不需要特别限定，优选为如下工序：使用多个辊将热轧钢板(钢管原材料)连续地冷成型成基本上为圆筒状的开管，将该开管的圆周方向端部彼此压接，进行电阻焊。
在本发明中，对得到的电焊钢管进一步实施热减径轧制工序。
热减径轧制工序为如下工序：将电焊钢管再加热至加热温度：800～1100℃的温度，然后，实施轧制结束温度为850℃以下、累积减径率为75％以下的减径轧制。
本发明的热减径轧制工序是为了制成希望的产品尺寸的钢管、并且确保高加工性和均匀的淬火性而进行的。通过进行热减径轧制，能够缩小碳量比母管低的焊接部的宽度，成为具有均匀淬火性的钢管。因此，将再加热温度设定为800～1100℃范围的温度，将减径轧制的轧制结束温度设定为850℃以下的温度。
再加热温度脱离上述的再加热温度范围，低于800℃时，焊接部的恢复碳量变得不充分，淬火性降低。另一方面，再加热温度为超过1100℃的高温时，表面脱碳变得明显，淬火处理后的表面硬度降低。需要说明的是，优选再加热温度为900℃以上且1050℃以下。
另外，减径轧制的轧制结束温度超过850℃成为高温时，α和γ的双相温度范围的通过时间为长时间，进行铁素体脱碳，并且无法确保屈服比为65％以上，弯曲加工部的截面扁平率增高，耐疲劳特性降低。另外，通过将减径轧制的轧制结束温度设定为850℃以下的温度，可以利用与轧辊接触所释放的热，能够缩短双相温度范围的通过时间，可以抑制铁素体脱碳的进行。从这样的观点考虑，减径轧制的轧制结束温度限定为850℃以下。需要说明的是，优选减径轧制的轧制结束温度为845℃以下。另一方面，在减径轧制的轧制结束温度低于600℃时，材料***，加工性降低。因此，优选减径轧制的轧制结束温度设为600℃以上，更优选减径轧制的轧制结束温度为700℃以上。
另外，累积减径率超过75％，减径率增大时，管内表面的褶皱的产生变得显著，导致耐疲劳特性降低。因此，累积减径率限定为75％以下。另一方面，累积减径率低于35％时，无法获得本发明中作为目标的强度。因此，优选累积减径率为35％以上。需要说明的是，优选累积减径率为35～72％，更优选累积减径率为45％以上且71％以下。
在热减径轧制工序后，本发明还可以进一步实施管酸洗工序。通过管酸洗工序，去除形成于管表面、特别是管内表面的氧化皮。需要说明的是，优选酸洗液为作为常用的酸洗液的盐酸、硫酸、或将它们混合而成的酸洗液。
需要说明的是，经过上述的工序得到的电焊钢管成为具有上述的组成、管内表面侧的脱碳层从表面起沿壁厚方向为120μm以下、管内表面的圆周方向的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm、内表面的褶皱减少、且具有65％以上的屈服比的电焊钢管。
在屈服比低于65％时，将电焊钢管冷弯曲加工成稳定器形状时，弯曲加工部的截面扁平率增大，用作中空稳定器时的耐久性降低。如果是具有屈服比为65％以上的本发明电焊钢管，则弯曲加工部的截面扁平率小，未确认到用作中空稳定器时的耐久性降低。需要说明的是，优选屈服比为66％以上。另一方面，屈服比为90％以上时，有时因加工性变差而对成型为稳定器的加工造成妨害。因此，优选屈服比为90％以下，更优选屈服比为85％以下，进一步优选为80％以下。
另外，本发明电焊钢管是管内表面侧的脱碳层从表面起沿壁厚方向为120μm以下、管内表面的圆周方向的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm、且管内表面的褶皱减少的钢管，是在成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后能够抑制来自管内表面的裂纹的产生、且提高了耐疲劳特性的薄壁电焊钢管。需要说明的是，对于本发明电焊钢管而言，当然可以对管外表面侧实施喷丸处理，实现外表面的硬化及压缩残留应力的赋予。
另外，具有上述的组成的本发明电焊钢管是在成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为450HV以上且低于550HV、且耐疲劳特性优异的高强度薄壁电焊钢管。
需要说明的是，在本发明中，淬火回火处理是指如下处理：在实施了淬火加热温度为850～1000℃下浸渍水、淬火油等冷却剂中进行快速冷却的淬火处理后，在得到上述高强度(维氏硬度HV)的回火温度、保持时间的范围内进行回火、空气冷却。
在淬火加热温度低于850℃时，在壁厚厚的稳定器的情况下，有时无法对整体实施均匀的淬火。另一方面，在淬火加热温度超过1000℃时，易发生表面脱碳，有时无法得到本发明中作为目标的淬火硬度。优选淬火加热温度为860℃以上且980℃以下。
另外，回火温度设为可获得上述的高强度(维氏硬度HV)的温度，但在回火温度低于200℃时，有时材料变脆。另一方面，在超过420℃时，有时无法得到本发明中作为目标的硬度。更优选回火温度为200～420℃。回火温度下的保持时间设为可获得上述的高强度(维氏硬度HV)的保持时间，但在回火温度下的保持时间低于5分钟时，有时无法获得均匀的硬度。另一方面，在超过60分钟时，有时导致生产性降低。更优选回火温度下的保持时间为10分钟以上且30分钟以下。
需要说明的是，在本发明中，优选上述的维氏硬度的上限低于550HV。在维氏硬度超过550HV时，存在易发生滞后破坏的隐患，而且存在材料容易变脆的隐患。
以下，基于实施例对本发明进一步进行说明。
实施例
在转炉中熔炼表1所示的组成的钢水，利用连续铸造法制成铸片，作为钢原材料。对得到的钢原材料实施以下工序制成了表2所示的板厚的热轧钢板：加热至表2所示的加热温度的加热工序、表2所示的轧制结束温度的热轧和在表2所示的卷取温度下进行卷取的热轧工序、表2所示的板酸洗工序、以及表2所示的压下率的表皮光轧工序。需要说明的是，对一部分未进行板酸洗工序。酸洗液为盐酸。
接着，将得到的热轧钢板作为钢管原材料，在利用多个辊连续地冷成型，制成基本为圆筒状的开管。接着，将该开管的圆周方向端部彼此压接，使用高频电阻焊法进行电阻焊，制成了表3所示的尺寸形状的电焊钢管。
然后，进一步对得到的电焊钢管再加热至表3所示的加热温度，然后，实施利用热减径轧机以表3所示的减径率进行减径轧制的热减径轧制工序和表3所示的管酸洗工序，制成了表3所示的尺寸的产品管(电焊钢管)。需要说明的是，对一部分实施了管酸洗工序。酸洗液为硫酸。
从得到的产品管(电焊钢管)采集组织观察用试验片(观察面为与管轴方向正交的截面)，抛光，使用EPMA测定了管内表面附近的碳量。碳量以管内表面作为基点，沿壁厚方向测定至1mm的位置。然后，以产品管的平均C量为基准，将为平均C量的90％以下的区域作为脱碳层，将脱碳层沿壁厚方向的深度作为脱碳层深度(μm)。
另外，从产品管采集管内表面的表面粗糙度测定用试验片，使用表面粗糙度仪测定了管内表面圆周方向的表面粗糙度。需要说明的是，表面粗糙度测定按照JIS B0601-2001的规定，测定了管内表面圆周方向的表面粗糙度Ra(μm)。
另外，从产品管以管轴方向为拉伸方向的方式采集JIS11号试验片，按照JIS Z2241的规定实施拉伸试验，求出了拉伸特性(屈服比(YR：YR＝YS/TS×100(％)、YS：屈服强度、TS：抗拉强度))。
另外，从产品管采集试验材料(管材)，实施了模拟加工成稳定器形状的成型，然后在表3所示的条件下实施了热处理(淬火回火处理)。
需要说明的是，淬火处理是进行通电加热，使得钢管外表面成为表3所示的淬火加热温度，然后浸渍于水槽中的处理。在淬火处理后，实施了于表3所示的温度下保持20分钟的回火处理。
从热处理后的试验片(管材)采集硬度测定用试验片，对与管轴方向垂直的面(C截面)抛光，进行了硬度测定。以管内表面为起点沿壁厚方向以0.1mm间距按照JIS Z 2244进行了维氏硬度测定。硬度测定使用维氏硬度计(载荷：500gf(4.9N)测定了维氏硬度HV0.5。将得到的硬度算术平均值作为该钢管的热处理后硬度(平均硬度)。
另外，从热处理后的试验片(管材)采集疲劳试验片，按照JIS Z 2273的规定实施交变动扭转疲劳试验(torsional fatigue test under completely reversed stress)，求出了106次的疲劳强度(MPa)。
将得到的结果示于表4。
本发明例均是淬火回火处理后的硬度为450HV以上、高强度(高硬度)、且交变扭转疲劳试验的疲劳强度为450MPa以上、耐疲劳特性优异的适于薄壁的中空稳定器用途的电焊钢管。
另一方面，对于脱离本发明的范围的比较例而言，淬火回火处理后的硬度低于450HV，无法确保希望的高强度(高硬度)，或者耐疲劳特性差，低于450MPa。

Claims (10)

1.一种高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，该方法包括：对钢原材料依次实施加热工序、热轧工序、表皮光轧工序而制成热轧板，并进一步以该热轧板作为钢管原材料，对该钢管原材料实施电焊制管工序而制成电焊钢管，对该电焊钢管实施热减径轧制工序而制成产品管，在所述热减径轧制工序中进行再加热并实施热减径轧制，其中，
所述钢原材料具有以下组成，以质量％计含有：
C：0.20～0.40％、Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～2.0％、P：0.1％以下、
S：0.01％以下、Al：0.01～0.10％、
Cr：0.01～1.0％、Ti：0.01～0.05％、
B：0.0005～0.0050％、Ca：0.0001～0.0050％、
N：0.010％以下，
余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述钢原材料的所述加热工序是将所述钢原材料加热至加热温度1000～1300℃范围的温度的工序，
所述热轧工序是以轧制结束温度750～950℃结束热轧，进行冷却，以卷取温度500～650℃卷取成卷状的工序，
所述表皮光轧工序是以压下率0.3％以上实施表皮光轧的工序，
所述热减径轧制工序是将所述电焊钢管再加热至加热温度800～1100℃的温度，然后将所述热减径轧制设为轧制结束温度850℃以下、累积减径率75％以下的轧制的工序，
所述产品管的管内表面侧的脱碳层从表面起沿壁厚方向为120μm以下，管内表面的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管具有65％以上的屈服比，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为450HV以上，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的耐疲劳特性优异，壁厚t为6mm以下，且壁厚t(mm)与外径D(mm)之比t/D为0.2以下。
2.根据权利要求1所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，
所述成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为低于550HV。
3.根据权利要求1或2所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种：
Cu：1％以下、Ni：1％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种以上：
Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的制造方法，其中，
所述高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管的组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有REM：0.02％以下。
6.一种高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，其是对热轧钢板制电焊钢管进一步实施热减径轧制而成的电焊钢管，其中，
所述电焊钢管具有以下组成，以质量％计含有：
C：0.20～0.40％、Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～2.0％、P：0.1％以下、
S：0.01％以下、Al：0.01～0.10％、
Cr：0.01～1.0％、Ti：0.01～0.05％、
B：0.0005～0.0050％、Ca：0.0001～0.0050％、
N：0.010％以下，
且余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述电焊钢管的管内表面侧的脱碳层从表面起沿壁厚方向为120μm以下，管内表面的表面粗糙度Ra为0.01～5.0μm，
所述电焊钢管具有65％以上的屈服比，
所述电焊钢管成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度计为450HV以上，成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的耐疲劳特性优异，壁厚t为6mm以下，且壁厚t(mm)与外径D(mm)之比t/D为0.2以下。
7.根据权利要求6所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，其中，所述成型为稳定器形状并实施了淬火回火处理后的硬度以维氏硬度为低于550HV。
8.根据权利要求6或7所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，在其组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种：
Cu：1％以下、Ni：1％以下。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，在其组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有选自以下元素中的一种或两种以上：
Nb：0.05％以下、W：0.05％以下、V：0.5％以下。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的高强度薄壁中空稳定器用电焊钢管，在其组成中，除了上述组成以外，以质量％计还含有REM：0.02％以下。
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