JP2009108361A - 加工性と強度に優れた電縫鋼管の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課 題】 加工性と強度に優れ、ハイドロフォーミングに好適な電縫鋼管の製造方法を提供する。
【解決手段】 C:0.05〜0.20質量%,Si:0.5〜2.0質量%,Mn:1.0〜3.0質量%,P:0.1質量%以下,S:0.01質量%以下を含有し残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、フェライト相とマルテンサイト相との2相組織を主体とし残部が残留オーステナイト相からなる組織を有し、マルテンサイト相の体積分率が30〜80%であり、フェライト相の平均粒径が3μm以下,マルテンサイト相の平均粒径が5μm以下である鋼帯を用いて電縫鋼管を製造し、その電縫鋼管に450〜600℃で過時効熱処理を施す。
【選択図】 無
Description
(a)所定の組成と組織を有する鋼帯を用いて電縫鋼管を製造し、その電縫鋼管に過時効熱処理を施すことによって、母材と電縫溶接熱影響部の特性の差を減少できる、
(b)電縫鋼管を製造する際に、電縫溶接によって電縫溶接熱影響部が高温に曝される時間を短縮することによって、母材と電縫溶接熱影響部の特性の差を減少できる、
(c)得られた電縫鋼管では、母材と電縫溶接熱影響部の硬度の差が減少し、均質化が達成できる
という知見を得た。本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
鋼帯の組成は以下の通りである。
C:0.05〜0.20質量%
Cは、電縫鋼管の強度を向上させるとともに、優れた加工性を得るために必要な残留オーステナイト相を生成させる作用を有する。C含有量が0.05質量%未満では、これらの効果が得られない。一方、0.20質量%を超えると、電縫鋼管の強度が過剰に上昇し、加工性が劣化する。したがって、Cは0.05〜0.20質量%の範囲内を満足する必要がある。
Siは、固溶強化によって電縫鋼管の引張強度と伸びのバランスを改善するとともに、フェライト変態を促進してフェライト相を生成させ、かつ残留オーステナイト相にCを濃化する作用を有する。残留オーステナイト相はCの濃化によって安定する。Si含有量が0.5質量%未満では、これらの効果が得られない。一方、2.0質量%を超えると、鋼帯の製造過程の熱間圧延にてスケールが発生しやすくなり、電縫鋼管の表面性状が劣化する。したがって、Siは0.5〜2.0質量%の範囲内を満足する必要がある。
Mnは、電縫鋼管の焼入れ性を改善し、残留オーステナイト相を安定化する作用を有する。Mn含有量が1.0質量%未満では、これらの効果が得られない。一方、3.0質量%を超えると、電縫鋼管の強度が過剰に上昇し、加工性が劣化する。したがって、Mnは1.0〜3.0質量%の範囲内を満足する必要がある。
Pは、フェライト変態を促進してフェライト相を生成させる作用を有する。しかし、P含有量が0.1質量%を超えると、電縫鋼管の延性が低下し、加工性が劣化する。したがって、Pは0.1質量%以下とする。
S:0.01質量%以下
Sは、他の元素と結合して硫化物を生成する。S含有量が0.01質量%を超えると、その硫化物は電縫鋼管の組織中で凝集し、介在物となって電縫鋼管の強度を低下させる原因になる。したがって、Sは0.01質量%以下とする。
鋼帯の組織は以下の通りである。
鋼帯は、フェライト相とマルテンサイト相との2相組織を主体とし、残部は残留オーステナイト相である。つまり鋼帯は3相からなる組織(すなわちフェライト相,マルテンサイト相,残留オーステナイト相)を有する。あるいは、残留オーステナイトが存在せず、フェライト相とマルテンサイト相との2相組織であっても良い。
本発明では、フェライト相とマルテンサイト相の結晶粒径を微細化することが重要であり、フェライト相の平均粒径が3μm以下,マルテンサイト相の平均粒径が5μm以下でハイドロフォーミング性が向上する。
次に、本発明の電縫鋼管の製造方法について説明する。
上記した鋼帯を電縫鋼管の製造ラインに供給して、電縫鋼管を製造する。電縫鋼管の製造ラインの操業条件は特に限定しない。ただし電縫溶接によって電縫溶接部の近傍が加熱され、450〜750℃に保持される時間(以下、溶接熱影響時間という)が1秒を超えると、電縫溶接熱影響部の強度が著しく低下する。したがって、溶接熱影響時間は1秒以下が好ましい。この溶接熱影響時間の調整は、電縫溶接の出側で冷却水あるいは冷却ガスを吹き付けて行なうことが好ましい。
過時効熱処理の温度(以下、時効温度という)が450℃未満では、均質化の効果が得られない。一方、600℃を超えると、電縫鋼管の強度が低下する。したがって、時効温度は450〜600℃の範囲内を満足する必要がある。
以上に説明した方法で、優れた加工性と強度を有する電縫鋼管を製造できる。
このようにして得られる電縫鋼管の母材の成分は、上記した鋼帯の成分と同じであるから説明を省略する。
その過時効熱処理によって、母材の硬度と電縫溶接熱影響部の硬度の差は30Hv以下となる。つまり母材と電縫溶接熱影響部を均質化し、バーストを抑制できる。また、母材の引張強度は690MPa以上となる。母材の引張強度(MPa)と伸び(%)の積は15000以上となり、加工性と強度を高いレベルで両立できる。
なお発明例1〜3と比較例の引張試験片は、いずれも電縫溶接部が引張試験片の長手方向の中心線に一致するように採取した。
次に、発明例1〜3および比較例の電縫鋼管のビッカース硬度(Hv)を測定した。硬度の測定は、それぞれ母材と電縫溶接熱影響部にて10点ずつ荷重4.9N(=500gf)で行ない、各々の平均値を母材の硬度HM ,電縫溶接熱影響部の硬度HHとした。そして、母材と電縫溶接熱影響部の硬度差ΔH(=HM−HH)を算出した。
つまり本発明を適用して製造した電縫鋼管は、引張強度と伸びのバランスが改善されて優れた加工性と強度を兼ね備えており、ハイドロフォーミングに好適であることが確かめられた。しかも母材と電縫溶接熱影響部が均質化されているので、ハイドロフォーミングによるバーストを抑制できる。
Claims (3)
- C:0.05〜0.20質量%、Si:0.5〜2.0質量%、Mn:1.0〜3.0質量%、P:0.1質量%以下、S:0.01質量%以下を含有し残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、フェライト相とマルテンサイト相との2相組織を主体とし残部が残留オーステナイト相からなる組織を有し、前記マルテンサイト相の体積分率が30〜80%であり、前記フェライト相の平均粒径が3μm以下、前記マルテンサイト相の平均粒径が5μm以下である鋼帯を用いて電縫鋼管を製造し、前記電縫鋼管に450〜600℃で過時効熱処理を施すことを特徴とする加工性と強度に優れた電縫鋼管の製造方法。
- C:0.05〜0.20質量%、Si:0.5〜2.0質量%、Mn:1.0〜3.0質量%、P:0.1質量%以下、S:0.01質量%以下を含有し残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、フェライト相とマルテンサイト相からなる組織を有し、前記マルテンサイト相の体積分率が30〜80%であり、前記フェライト相の平均粒径が3μm以下、前記マルテンサイト相の平均粒径が5μm以下である鋼帯を用いて電縫鋼管を製造し、前記電縫鋼管に450〜600℃で過時効熱処理を施すことを特徴とする加工性と強度に優れた電縫鋼管の製造方法。
- 前記鋼帯を用いて前記電縫鋼管を製造するにあたって、電縫溶接によって昇温される部位が450〜750℃の温度範囲に保持される時間を1秒以下とすることを特徴とする請求項1または2に記載の加工性と強度に優れた電縫鋼管の製造方法。
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