JP6465249B2 - 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 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のスタビライザー用として好適な電縫鋼管に係り、とくに高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の耐疲労特性の向上する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に関する。なお、ここでいう「薄肉」とは、肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下である場合をいうものとする。
従来から、自動車のほとんどに、コーナリング時の車体のローリングを緩和したり、高速走行時の走行安定性を保持するために、スタビライザーが装着されている。しかも、最近では、地球環境の保全という観点から、自動車の燃費向上が要望され、自動車車体の軽量化が進められている。自動車車体の軽量化のために、自動車部材のひとつであるスタビライザーにおいても、鋼管を用いた中空スタビライザーが一般的となっている。
このような中空スタビライザーは、通常、継目無鋼管や電縫溶接鋼管（以下、電縫鋼管ともいう）を素材として、冷間で所望の形状に成形したのち、焼入れまたは焼入れ焼戻等の調質処理を施されて製品とされる。なかでも、電縫鋼管は、比較的安価でしかも寸法精度に優れることから、中空スタビライザー用素材として、広く利用されている。
例えば、特許文献１には、耐疲労特性に優れた中空スタビライザーの製造方法が記載されている。特許文献１に記載された技術では、質量％で、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％を含む組成の溶接鋼管に、好ましくは800〜1000℃の範囲の温度に加熱する加熱処理を施したのち圧延温度：600〜850℃で累積縮径率：40％以上の絞り圧延を施し、さらに冷間曲げ加工によりスタビライザー形状に成形する成形工程と、焼入れ処理および焼戻処理を施す熱処理工程とを順次施し、中空スタビライザーとするとしている。特許文献１に記載された技術によれば、安価な方法で耐疲労特性を向上させることができるとしている。
また、特許文献２には、高強度中空スタビライザー用鋼管が記載されている。特許文献２に記載された鋼管は、質量％で、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％を含みさらにTi、Ｎを、Ti：0.001〜0.04％、Ｎ：0.0010〜0.0100％の範囲で、かつＮ／14＜Ti／47.9を満足するように含有する組成を有し、焼入れ処理後、あるいは焼入れ焼戻処理後の強度−靭性バランスに優れる、高強度中空スタビライザー用電縫鋼管である。特許文献２に記載された技術によれば、従来得られなかったような400HVを超える高硬度で、強度−靭性バランスに優れた、中空スタビライザーを容易に製造できるとしている。
また、特許文献３には、質量％で、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％を含み、かつTi、Ｎが、（Ｎ／14）＜（Ti／47.9）を満足するように含有する組成を有し、電縫溶接部のボンド幅が25μm以下である偏平性に優れた熱処理用電縫溶接鋼管が記載されている。そして、その製造方法として、上記した組成を有する鋼管素材を成形し略円筒状のオープン管としたのち、該オープン管の端部同士を突き合わせて高周波抵抗溶接によりボンド幅が30〜65μmとなるように入熱を調整して電縫溶接し電縫溶接鋼管とし、ついで、該電縫溶接鋼管に、Ａc3変態点以上の温度に加熱し、外径比で圧下率：（1−25／縮径圧延前ボンド幅（μm））×100％以上の縮径圧延を施し、ボンド幅を25μm以下とする、偏平性に優れた熱処理用電縫溶接鋼管の製造方法が記載されている。特許文献３に記載された製造方法で得られた電縫溶接鋼管は、中空スタビライザー等の焼入れ処理を施される使途に好適であるとしている。特許文献３に記載された電縫溶接鋼管は、電縫溶接部の減炭層幅が狭いため、急速短時間加熱による焼入れ処理を施しても、電縫溶接部の焼入れ硬さの低下を抑制でき、耐久性に優れた中空スタビライザーとすることができるとしている。
また、特許文献４には、好ましくは質量％で、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％を含有する組成の、鋼管の管内に、1〜20質量％のアルカリ金属炭酸塩を含有し、残部が木炭、黒鉛、石炭、コークスの１種または２種以上と不可避的不純物とからなる固体浸炭処理剤を、管内面の表面積1mm２あたり0.05μg以上挿入し、両端に栓を取り付け、誘導加熱し熱間で縮径圧延する、疲労強度に優れる鋼管の製造方法が記載されている。特許文献４に記載された技術では、管内面に固体浸炭処理剤を付着させて、熱間で縮径圧延を施すことにより、内面の脱炭層の形成を防止でき、疲労強度が増加し、中空スタビライザーなどの素材として好適な、疲労強度に優れる鋼管となるとしている。
最近の自動車車体の更なる軽量化の要望にともない、自動車車体部材の一つである中空スタビライザーにおいても、高強度化、さらには薄肉化が急速に進められている。そのため、中空スタビライザー用として、スタビライザー形状に成形され熱処理を施されたのちに優れた耐疲労特性を保持できる薄肉の電縫鋼管が求められている。ここでいう「薄肉」電縫鋼管とは、肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下の電縫鋼管をいう。
しかしながら、特許文献１〜４のいずれにも、本発明でいう「薄肉」の鋼管について、さらには「薄肉」鋼管の耐疲労特性についての言及はなく、特許文献１〜４に記載された各技術によっては、優れた耐疲労特性（耐ねじり疲労特性）を有する薄肉鋼管を得ることは難しいという問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題を解決し、高強度薄肉中空スタビライザー用として、鋼管の外径をＤとしたとき、肉厚ｔ：6mm以下で、かつｔ／Ｄが0.2以下の薄肉で、スタビライザー形状に成形され熱処理を施されたのちに耐疲労特性に優れた電縫鋼管およびその製造方法を提供することを目的とする。
なお、ここでいう「高強度」とは、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の肉厚方向の平均硬さで、ビッカース硬さで450HV以上である場合をいうものとする。なお、「焼入れ焼戻処理」は、焼入れ加熱温度：850〜1000℃で、水、焼入れ油等の冷媒に浸漬して急冷する焼入れ処理を施したのち、上記した高強度（ビッカース硬さHV）が得られる焼戻温度、保持時間の範囲内で焼き戻し、空冷する処理とする。
また、ここでいう「耐疲労特性に優れた」とは、JIS Z 2273の規定に準拠して両振りのねじり疲労試験を実施し106回の疲労強度が450MPa以上である場合をいうものとする。
本発明者らは、上記した目的を達成するため、薄肉鋼管の耐疲労特性に及ぼす各種要因について鋭意検討した。その結果、管内面の品質を向上させることが最も重要であることに思い至った。
というのは、薄肉の中空スタビライザー（薄肉鋼管）では、使用時には、管内面に発生する応力と管外面に発生する応力とが近い応力を示すことになる。そのような状況では、外面にショットブラストが施され、外面側が硬化しさらに圧縮の残留応力が存在するように管外面のみが強化されると、使用時に管内面からのき裂発生が懸念される。このような管内面からのき裂発生を防止し、耐疲労特性を向上させるためには、管内面の品質を向上させることが重要となる。
管内面の品質を向上させる手段としては、冷間引抜加工が有効であると考えられるが、工程が複雑となり、製造コストが高騰するという問題がある。
そこで、本発明者らは、更なる検討を行った結果、管内面の脱炭層、管内面の表面粗さおよび曲げ加工部の偏平率など管内面の品質が、薄肉中空スタビライザー（薄肉鋼管）の耐疲労特性に大きく影響することに思い至った。管内面に脱炭層が存在すると、焼入れ処理を行っても内面近傍が十分に高硬度化せず、塑性変形が生じやすくなり、疲労き裂発生の起点となりやすい。このため、耐疲労特性の向上のためには、管内面の脱炭層を可能な限り低減することが好ましい。本発明者らは、脱炭層が管内表面から120μm以下であれば、疲労き裂発生を抑制することができることを見出し、本発明では、脱炭層は、管内表面から肉厚方向に120μm以下に限定することとした。なお、脱炭層は、望ましくは管内表面から50μm以下、さらに望ましくは管内表面から30μm以下であることがよい。
また、管内面の表面粗さが粗くなり管内面にしわが存在するようになると、応力集中の原因となる凹部が増加し、疲労き裂発生の起点となる場合がある。このため、耐疲労特性の向上のためには、表面粗さを低減することが好ましい。管内面の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmであれば、管内面からの疲労き裂発生を抑制することができることを見出し、本発明では、管内面の表面粗さＲａを0.01〜5.0μmに限定することとした。なお、管内面の表面粗さＲａは、望ましくは2.0μm以下であることがよい。また、望ましくは0.07μm以上であることがよい。
また、中空スタビライザー形状の曲げ加工部の偏平率が大きくなると、中空スタビライザー使用時に発生する繰返し荷重の負荷により、曲率半径が小さい部位に応力が集中し、耐久性が低下する懸念がある。そのため、曲げ加工部の偏平率が大きくならないように、降伏比を高める必要があることを知見した。本発明者らは、更なる検討により、電縫鋼管の降伏比が65％以上であれば、耐久性が低下することが懸念されるほどに、曲げ加工部の偏平率が大きくなることはないことを見出した。
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１） 鋼素材に、加熱工程と、熱間圧延工程と、スキンパス圧延工程と、を順次施し熱延板とし、さらに、該熱延板を鋼管素材として、該鋼管素材に、電縫造管工程を施し電縫鋼管とし、該電縫鋼管に、再加熱し熱間縮径圧延を施す熱間縮径圧延工程を施して製品管とする薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法であって、前記鋼素材が、質量％で、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％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、前記鋼素材の前記加熱工程が、前記鋼素材を加熱温度：1000〜1300℃の範囲の温度に加熱する工程であり、前記熱間圧延工程を、圧延終了温度：750〜950℃で熱間圧延を終了し、冷却して、巻取温度：500〜650℃でコイル状に巻き取る工程とし、前記スキンパス圧延工程を、圧下率：0.3％以上でスキンパス圧延を施す工程とし、前記熱間縮径圧延工程が、前記電縫鋼管を加熱温度：800〜1100℃の温度に再加熱したのち、前記熱間縮径圧延を圧延終了温度：850℃以下、累積縮径率：75％以下である圧延とする工程であり、前記製品管が、管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmであり、降伏比：65％以上を有し、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上で、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の耐疲労特性に優れる肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（２） （１）において、前記スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで550HV未満である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（３） （１）または（２）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（４） （１）ないし（３）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（５） （１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、REM：0.02％以下を含有する高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（６）熱延鋼板製電縫鋼管にさらに、熱間縮径圧延を施してなる電縫鋼管であって、質量％で、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％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmであり、降伏比：65％以上を有し、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上未満で、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の耐疲労特性に優れる肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（７） （６）において、前記スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで550HV未満である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（８） （６）または（７）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（９） （６）ないし（８）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（１０） （６）ないし（９）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、REM：0.02％以下を含有する高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（１） 鋼素材に、加熱工程と、熱間圧延工程と、スキンパス圧延工程と、を順次施し熱延板とし、さらに、該熱延板を鋼管素材として、該鋼管素材に、電縫造管工程を施し電縫鋼管とし、該電縫鋼管に、再加熱し熱間縮径圧延を施す熱間縮径圧延工程を施して製品管とする薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法であって、前記鋼素材が、質量％で、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％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、前記鋼素材の前記加熱工程が、前記鋼素材を加熱温度：1000〜1300℃の範囲の温度に加熱する工程であり、前記熱間圧延工程を、圧延終了温度：750〜950℃で熱間圧延を終了し、冷却して、巻取温度：500〜650℃でコイル状に巻き取る工程とし、前記スキンパス圧延工程を、圧下率：0.3％以上でスキンパス圧延を施す工程とし、前記熱間縮径圧延工程が、前記電縫鋼管を加熱温度：800〜1100℃の温度に再加熱したのち、前記熱間縮径圧延を圧延終了温度：850℃以下、累積縮径率：75％以下である圧延とする工程であり、前記製品管が、管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmであり、降伏比：65％以上を有し、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上で、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の耐疲労特性に優れる肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（２） （１）において、前記スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで550HV未満である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（３） （１）または（２）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（４） （１）ないし（３）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（５） （１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、REM：0.02％以下を含有する高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
（６）熱延鋼板製電縫鋼管にさらに、熱間縮径圧延を施してなる電縫鋼管であって、質量％で、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％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmであり、降伏比：65％以上を有し、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上未満で、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の耐疲労特性に優れる肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（７） （６）において、前記スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで550HV未満である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（８） （６）または（７）において、前記組成に加えてさらに、質量％で、Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（９） （６）ないし（８）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とする高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
（１０） （６）ないし（９）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、REM：0.02％以下を含有する高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
本発明によれば、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上550HV未満で、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の耐疲労特性に優れる、肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）の比、ｔ／Ｄが0.2以下の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管を、容易に製造でき、産業上格段の効果を奏する。なお、本発明によれば、自動車車体の軽量化をさらに促進できるという効果もある。
本発明高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管は、熱延鋼板を電縫造管して得られた電縫鋼管、すなわち熱延鋼板製電縫鋼管にさらに、熱間縮径圧延を施してなる電縫鋼管である。なお、ここでいう「熱間縮径圧延を施してなる電縫鋼管」とは、熱間縮径圧延を施された状態の電縫鋼管を意味する。ここでは、熱間縮径圧延後の電縫鋼管を特性・構造で表現するためには多大な労力を要し、実際的でないため、熱間縮径圧延を施された状態の電縫鋼管として表す。
まず、本発明で使用する熱延鋼板の製造方法について説明する。
鋼素材に、加熱工程と、熱間圧延工程と、スキンパス圧延工程と、を順次施し熱延板（熱延鋼板）とする。
使用する鋼素材は、質量％で、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％以下を含み、あるいはさらに、Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種、および／または、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、REM：0.02％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材とする。
鋼素材に、加熱工程と、熱間圧延工程と、スキンパス圧延工程と、を順次施し熱延板（熱延鋼板）とする。
使用する鋼素材は、質量％で、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％以下を含み、あるいはさらに、Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種、および／または、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、REM：0.02％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼素材とする。
つぎに、鋼素材の組成の限定理由について説明する。以下、組成における質量％は、とくに断りのない限り、単に％で記す。
Ｃ：0.20〜0.40％
Ｃは、焼入れ性の向上を介して、マルテンサイトの生成を促進するとともに、固溶して鋼の強度（硬さ）を増加させる作用を有し、中空スタビライザーの高強度化のために重要な元素である。本発明では、高強度（高硬さ）を確保するためには、Ｃは0.20％以上の含有を必要とする。一方、Ｃは0.40％を超えて多量に含有すると、焼入れ処理後の靭性が低下する。このため、Ｃは0.20〜0.40％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Ｃは、0.22％以上であり0.38％以下である。より好ましくは、Ｃは、0.24％以上であり、0.37％以下である。
Ｃは、焼入れ性の向上を介して、マルテンサイトの生成を促進するとともに、固溶して鋼の強度（硬さ）を増加させる作用を有し、中空スタビライザーの高強度化のために重要な元素である。本発明では、高強度（高硬さ）を確保するためには、Ｃは0.20％以上の含有を必要とする。一方、Ｃは0.40％を超えて多量に含有すると、焼入れ処理後の靭性が低下する。このため、Ｃは0.20〜0.40％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Ｃは、0.22％以上であり0.38％以下である。より好ましくは、Ｃは、0.24％以上であり、0.37％以下である。
Si：0.1〜1.0％
Siは、脱酸剤として作用するとともに、固溶強化元素としても作用する。このような効果を得るためには、Siは0.1％以上の含有を必要とする。一方、Siは1.0％を超えて含有すると、焼入れ性が低下する。このため、Siは0.1〜1.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Siは、0.12％以上であり、0.5％以下である。より好ましくは、Siは、0.15％以上であり、0.3％以下である。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、固溶強化元素としても作用する。このような効果を得るためには、Siは0.1％以上の含有を必要とする。一方、Siは1.0％を超えて含有すると、焼入れ性が低下する。このため、Siは0.1〜1.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Siは、0.12％以上であり、0.5％以下である。より好ましくは、Siは、0.15％以上であり、0.3％以下である。
Mn：0.1〜2.0％
Mnは、固溶して鋼の強度増加に寄与するとともに、鋼の焼入れ性を向上させる元素である。本発明では、所望の高強度（高硬さ）を確保するために、Mnは0.1％以上の含有を必要とする。一方、Mnは2.0％を超えて含有すると、残留オーステナイト量が増加しすぎて、焼戻処理後の靭性が低下する。このため、Mnは0.1〜2.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Mnは、0.3％以上であり、1.7％以下である。より好ましくは、Mnは、0.4％以上である。
Mnは、固溶して鋼の強度増加に寄与するとともに、鋼の焼入れ性を向上させる元素である。本発明では、所望の高強度（高硬さ）を確保するために、Mnは0.1％以上の含有を必要とする。一方、Mnは2.0％を超えて含有すると、残留オーステナイト量が増加しすぎて、焼戻処理後の靭性が低下する。このため、Mnは0.1〜2.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Mnは、0.3％以上であり、1.7％以下である。より好ましくは、Mnは、0.4％以上である。
Ｐ：0.1％以下
Ｐは、不純物として存在し、粒界等に偏析し、溶接割れ性、靭性に悪影響を及ぼす元素である。中空スタビライザー用としては、Ｐは0.1％以下に低減することが必要となる。なお、好ましくは、Ｐは0.05％以下である。一方、Ｐを必要以上に低減することは、強度の低下、および製造コストの上昇を招く恐れがある。よって、好ましくは、Ｐは、0.001％以上である。
Ｐは、不純物として存在し、粒界等に偏析し、溶接割れ性、靭性に悪影響を及ぼす元素である。中空スタビライザー用としては、Ｐは0.1％以下に低減することが必要となる。なお、好ましくは、Ｐは0.05％以下である。一方、Ｐを必要以上に低減することは、強度の低下、および製造コストの上昇を招く恐れがある。よって、好ましくは、Ｐは、0.001％以上である。
Ｓ：0.01％以下
Ｓは、鋼中では硫化物系介在物として存在し、熱間加工性、靭性、耐疲労特性を低下させる元素である。中空スタビライザー用としては、Ｓは0.01％以下に低減することが必要となる。なお、好ましくは、Ｓは0.005％以下である。一方、Ｓを必要以上に低減することは、製造コストの上昇を招く恐れがある。よって、好ましくは、Ｓは0.0001％以上である。
Ｓは、鋼中では硫化物系介在物として存在し、熱間加工性、靭性、耐疲労特性を低下させる元素である。中空スタビライザー用としては、Ｓは0.01％以下に低減することが必要となる。なお、好ましくは、Ｓは0.005％以下である。一方、Ｓを必要以上に低減することは、製造コストの上昇を招く恐れがある。よって、好ましくは、Ｓは0.0001％以上である。
Al：0.01〜0.10％
Alは、脱酸剤として作用するとともに、Ｎと結合し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する。また、Alは、AlNとして析出し、焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を防止する作用を有する。このような効果を得るためには、Alは0.01％以上の含有を必要とする。一方、Alは0.10％を超えて多量に含有すると、酸化物系介在物量が増加し、疲労寿命を低下させる場合がある。このため、Alは0.01〜0.10％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Alは、0.015％以上であり、0.05％以下である。より好ましくは、Alは、0.02％以上であり、0.045％以下である。
Alは、脱酸剤として作用するとともに、Ｎと結合し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する。また、Alは、AlNとして析出し、焼入れ加熱時のオーステナイト粒の粗大化を防止する作用を有する。このような効果を得るためには、Alは0.01％以上の含有を必要とする。一方、Alは0.10％を超えて多量に含有すると、酸化物系介在物量が増加し、疲労寿命を低下させる場合がある。このため、Alは0.01〜0.10％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Alは、0.015％以上であり、0.05％以下である。より好ましくは、Alは、0.02％以上であり、0.045％以下である。
Cr：0.01〜1.0％
Crは、鋼の焼入れ性を向上させるとともに、耐食性の向上に寄与する元素である。このような効果を得るためには、Crは0.01％以上の含有を必要とする。一方、Crは1.0％を超えて含有しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となるうえ、電縫溶接性が低下する。このため、Crは0.01〜1.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Crは、0.10％以上であり、0.8％以下である。より好ましくは、Crは、0.12％以上であり、0.5％以下である。
Crは、鋼の焼入れ性を向上させるとともに、耐食性の向上に寄与する元素である。このような効果を得るためには、Crは0.01％以上の含有を必要とする。一方、Crは1.0％を超えて含有しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となるうえ、電縫溶接性が低下する。このため、Crは0.01〜1.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Crは、0.10％以上であり、0.8％以下である。より好ましくは、Crは、0.12％以上であり、0.5％以下である。
Ti：0.01〜0.05％
Tiは、Ｎと結合し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する。また、Tiは、微細な炭化物として析出し、焼入れ等の熱処理時に、オーステナイト粒の微細化に寄与し、耐疲労特性の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Tiは0.01％以上の含有を必要とする。一方、Tiが0.05％を超える含有は、介在物が増加し靭性が低下する。このため、Tiは0.01〜0.05％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Tiは、0.011％以上であり、0.04％以下である。より好ましくは、Tiは、0.012％以上であり0.038％以下である。
Tiは、Ｎと結合し、焼入れ性向上に有効な固溶Ｂ量を確保する効果を有する。また、Tiは、微細な炭化物として析出し、焼入れ等の熱処理時に、オーステナイト粒の微細化に寄与し、耐疲労特性の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Tiは0.01％以上の含有を必要とする。一方、Tiが0.05％を超える含有は、介在物が増加し靭性が低下する。このため、Tiは0.01〜0.05％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Tiは、0.011％以上であり、0.04％以下である。より好ましくは、Tiは、0.012％以上であり0.038％以下である。
Ｂ：0.0005〜0.0050％
Ｂは、微量で鋼の焼入れ性を向上させる有効な元素である。また、Ｂは、粒界を強化する作用を有し、Ｐ偏析による粒界脆化を抑制する。このような効果を得るために、Ｂは0.0005％以上の含有を必要とする。一方、Ｂは0.0050％を超えて含有しても、効果が飽和し経済的に不利となる。このため、Ｂは0.0005〜0.0050％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Ｂは、0.0008％以上であり、0.0030％以下である。より好ましくは、Ｂは、0.0010％以上であり、0.0025％以下である。
Ｂは、微量で鋼の焼入れ性を向上させる有効な元素である。また、Ｂは、粒界を強化する作用を有し、Ｐ偏析による粒界脆化を抑制する。このような効果を得るために、Ｂは0.0005％以上の含有を必要とする。一方、Ｂは0.0050％を超えて含有しても、効果が飽和し経済的に不利となる。このため、Ｂは0.0005〜0.0050％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Ｂは、0.0008％以上であり、0.0030％以下である。より好ましくは、Ｂは、0.0010％以上であり、0.0025％以下である。
Ca：0.0001〜0.0050％
Caは、硫化物系介在物の形態を微細な、略球形の微細な介在物に制御する作用を有する元素である。このような効果を得るためには、Caは0.0001％以上の含有を必要とする。一方、Caは0.0050％を超えて多量に含有すると、介在物量が多くなりすぎて、かえって耐疲労特性が低下する。このため、Caは0.0001〜0.0050％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Caは、0.0005％以上であり、0.0030％以下である。
Caは、硫化物系介在物の形態を微細な、略球形の微細な介在物に制御する作用を有する元素である。このような効果を得るためには、Caは0.0001％以上の含有を必要とする。一方、Caは0.0050％を超えて多量に含有すると、介在物量が多くなりすぎて、かえって耐疲労特性が低下する。このため、Caは0.0001〜0.0050％の範囲に限定した。なお、好ましくは、Caは、0.0005％以上であり、0.0030％以下である。
Ｎ：0.010％以下
Ｎは、鋼中に不可避的に含有される元素であるが、鋼中の窒化物形成元素と結合し、結晶粒の粗大化の抑制、さらには焼戻後の強度増加に寄与する。しかし、Ｎが0.010％を超える含有は、電縫溶接部の靭性を低下させる。このため、Ｎは0.010％以下に限定した。なお、好ましくは、Ｎは0.0050％以下である。より好ましくは、Ｎは、0.0005％以上であり、0.0040％以下である。
Ｎは、鋼中に不可避的に含有される元素であるが、鋼中の窒化物形成元素と結合し、結晶粒の粗大化の抑制、さらには焼戻後の強度増加に寄与する。しかし、Ｎが0.010％を超える含有は、電縫溶接部の靭性を低下させる。このため、Ｎは0.010％以下に限定した。なお、好ましくは、Ｎは0.0050％以下である。より好ましくは、Ｎは、0.0005％以上であり、0.0040％以下である。
上記した成分が基本の成分であり、本発明では、この基本の組成に加えてさらに、選択元素として、必要に応じて、Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種、および／または、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、REM：0.02％以下を含有できる。
Cu：1％以下、Ni：1％以下のうちから選ばれた１種または２種
Cu、Niはいずれも、焼入れ性を向上させるとともに、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、それぞれCu：0.01％以上、Ni：0.01％以上の含有を必要とする。一方、Cu、Niはいずれも高価な元素であり、Cu：1％、Ni：1％をそれぞれ超えて含有すると、材料コストの高騰を招く。このため、含有する場合には、それぞれCu：1％以下、Ni：1％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、それぞれCu：0.1〜0.5％、Ni：0.1〜0.5％である。
Cu、Niはいずれも、焼入れ性を向上させるとともに、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、それぞれCu：0.01％以上、Ni：0.01％以上の含有を必要とする。一方、Cu、Niはいずれも高価な元素であり、Cu：1％、Ni：1％をそれぞれ超えて含有すると、材料コストの高騰を招く。このため、含有する場合には、それぞれCu：1％以下、Ni：1％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、それぞれCu：0.1〜0.5％、Ni：0.1〜0.5％である。
Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
Nb、Ｗ、Ｖはいずれも、微細な炭化物を形成して強度（硬さ）の増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、Nb：0.001％以上、Ｗ：0.01％以上、Ｖ：0.01％以上、それぞれ含有することが望ましい。一方、Nb：0.05％、Ｗ：0.05％、Ｖ：0.5％を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となるうえ、炭化物が粗大化しやすくなり、靭性に悪影響を及ぼす。このため、含有する場合には、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下にそれぞれ限定することが好ましい。なお、より好ましくは、それぞれNb：0.001〜0.03％、Ｗ：0.01〜0.03％、Ｖ：0.01〜0.3％である。
Nb、Ｗ、Ｖはいずれも、微細な炭化物を形成して強度（硬さ）の増加に寄与する元素であり、必要に応じて選択して含有できる。このような効果を得るためには、Nb：0.001％以上、Ｗ：0.01％以上、Ｖ：0.01％以上、それぞれ含有することが望ましい。一方、Nb：0.05％、Ｗ：0.05％、Ｖ：0.5％を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となるうえ、炭化物が粗大化しやすくなり、靭性に悪影響を及ぼす。このため、含有する場合には、Nb：0.05％以下、Ｗ：0.05％以下、Ｖ：0.5％以下にそれぞれ限定することが好ましい。なお、より好ましくは、それぞれNb：0.001〜0.03％、Ｗ：0.01〜0.03％、Ｖ：0.01〜0.3％である。
REM：0.02％以下
REMは、Caと同様に、硫化物系介在物の形態を微細な略球形の介在物に制御する作用を有する元素である。本発明では、Caの作用を補完する観点から、REMは0.0005％以上含有することが望ましい。一方、REMは0.02％を超えて含有すると、介在物量が多くなりすぎて、延性、靭性が低下する。このため、含有する場合には、REMは0.02％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、REMは0.001〜0.01％である。
REMは、Caと同様に、硫化物系介在物の形態を微細な略球形の介在物に制御する作用を有する元素である。本発明では、Caの作用を補完する観点から、REMは0.0005％以上含有することが望ましい。一方、REMは0.02％を超えて含有すると、介在物量が多くなりすぎて、延性、靭性が低下する。このため、含有する場合には、REMは0.02％以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは、REMは0.001〜0.01％である。
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。なお、不可避的不純物として、Ｏ（酸素）：0.005％以下に調整することが好ましい。Ｏ（酸素）は、鋼中では酸化物系介在物として存在し、加工性、靭性、耐疲労性等を低下させるため、0.005％以下に調整することが好ましい。なお、より好ましくは0.002％以下である。
本発明では、鋼素材の製造方法はとくに限定する必要はなく、常用の方法がいずれも適用できる。なお、上記した組成の溶鋼を、転炉、電気炉等の常用の溶製炉で溶製し、連続鋳造法等の常用の鋳造方法でスラブ等の鋳片（鋼素材）とすることが、生産性の観点から好ましい。なお、造塊−分塊圧延により鋼片（鋼素材）としてもなんら問題はない。
得られた鋼素材に、まず、加熱工程を施す。
加熱工程では、鋼素材を加熱温度：1000〜1300℃の範囲の温度に加熱する。
加熱温度が、1000℃未満では、鋳造段階で析出した炭化物等の析出物を完全に固溶することができず、所望の高強度（高硬さ）を確保することができない。一方、加熱温度が1300℃を超えて高温となると、結晶粒の粗大化が著しくなり、所望の耐疲労特性を確保できなくなる。このため、加熱工程における加熱温度は1000〜1300℃の範囲の温度に限定した。なお、好ましくは、加熱温度は1100〜1250℃である。
加熱工程では、鋼素材を加熱温度：1000〜1300℃の範囲の温度に加熱する。
加熱温度が、1000℃未満では、鋳造段階で析出した炭化物等の析出物を完全に固溶することができず、所望の高強度（高硬さ）を確保することができない。一方、加熱温度が1300℃を超えて高温となると、結晶粒の粗大化が著しくなり、所望の耐疲労特性を確保できなくなる。このため、加熱工程における加熱温度は1000〜1300℃の範囲の温度に限定した。なお、好ましくは、加熱温度は1100〜1250℃である。
加熱された鋼素材には、ついで、熱間圧延工程を施す。
熱間圧延工程では、圧延終了温度を750〜950℃の範囲の温度とする熱間圧延を施し、所定寸法の熱延板とする。
熱間圧延工程では、圧延終了温度を750〜950℃の範囲の温度とする熱間圧延を施し、所定寸法の熱延板とする。
圧延終了温度：750℃〜950℃
圧延終了温度が、750℃未満では、熱延板が硬質化し加工性が低下する。一方、圧延終了温度が950℃を超える高温では、表面肌が粗くなり、同時に表面脱炭が著しい。このため、熱間圧延工程の圧延終了温度は750〜950℃の範囲に限定した。なお、好ましくは、圧延終了温度は800〜880℃である。圧延終了温度を上記した温度範囲内に調整することにより、本発明が対象とする薄肉鋼板では、圧延後の冷却中にパーライト変態が完了し、巻き取り後にパーライト変態が生じることはない。巻き取り後にパーライト変態が生じると、パーライト変態が発熱反応であるため、熱延板は高温域で長時間保持されることになり、板表面での脱炭が進行する。このため、パーライト変態を極力、巻き取り前の、ランアウトテーブル上で進行させておくことが、電縫鋼管内面の脱炭層厚さを小さくすることに繋がる。
圧延終了温度が、750℃未満では、熱延板が硬質化し加工性が低下する。一方、圧延終了温度が950℃を超える高温では、表面肌が粗くなり、同時に表面脱炭が著しい。このため、熱間圧延工程の圧延終了温度は750〜950℃の範囲に限定した。なお、好ましくは、圧延終了温度は800〜880℃である。圧延終了温度を上記した温度範囲内に調整することにより、本発明が対象とする薄肉鋼板では、圧延後の冷却中にパーライト変態が完了し、巻き取り後にパーライト変態が生じることはない。巻き取り後にパーライト変態が生じると、パーライト変態が発熱反応であるため、熱延板は高温域で長時間保持されることになり、板表面での脱炭が進行する。このため、パーライト変態を極力、巻き取り前の、ランアウトテーブル上で進行させておくことが、電縫鋼管内面の脱炭層厚さを小さくすることに繋がる。
熱間圧延工程では、圧延終了後、熱延板を冷却し、巻取温度：500〜650℃でコイル状に巻き取る。なお、巻取温度が、上記した温度範囲を低温側に外れると、熱延板が硬質化し加工性が低下する。一方、上記した温度範囲を高温側に外れると、表面脱炭が著しくなり、耐疲労特性が低下する。このため、巻取温度は500〜650℃の範囲の温度とした。なお、好ましくは、巻取温度は500〜620℃である。
得られた熱延板に、スキンパス圧延工程を施す。
なお、本発明では、得られた熱延板に、板酸洗工程を施し、表面に生成した酸化スケールを除去し、しかるのちにスキンパス圧延工程を施してもよい。板表面に酸化スケールが残存していると、その後の加熱・圧延工程で脱炭層が形成される恐れがある。なお、酸洗液は、常用の酸洗液である塩酸、硫酸、あるいはそれらの混合したものとすることが好ましい。
なお、本発明では、得られた熱延板に、板酸洗工程を施し、表面に生成した酸化スケールを除去し、しかるのちにスキンパス圧延工程を施してもよい。板表面に酸化スケールが残存していると、その後の加熱・圧延工程で脱炭層が形成される恐れがある。なお、酸洗液は、常用の酸洗液である塩酸、硫酸、あるいはそれらの混合したものとすることが好ましい。
スキンパス圧延工程では、好ましくは板酸洗工程後の熱延板に、圧下率：0.3％以上でスキンパス圧延を施す。スキンパス圧延により、熱延板表面に生成した脱炭層を潰して薄肉化するとともに、板表面の表面粗さを低減する。圧下率：0.3％未満では、脱炭層の薄肉化が不十分となるうえ、表面粗さＲａを5.0μm以下とすることができない。このため、スキンパス圧延の圧下率は0.3％以上とした。一方、スキンパス圧延の圧下率は1.5％を超えると、圧延の負荷が大きくなる。このため、スキンパス圧延の圧下率は1.5％以下が好ましい。なお、好ましくは、スキンパス圧延の圧下率は0.3〜1.0％である。
上記した工程で得られた熱延鋼板（熱延板）を鋼管素材として、該鋼管素材に電縫造管工程を施し電縫鋼管とする。電縫造管工程は、とくに限定する必要はないが、熱延鋼板（鋼管素材）を複数のロールを用い冷間で連続的に略円筒状のオープン管に成形し、該オープン管の円周方向端部同士を圧接し、電縫溶接する工程とすることが好ましい。
本発明では、得られた電縫鋼管にさらに、熱間縮径圧延工程を施す。
熱間縮径圧延工程は、電縫鋼管を加熱温度：800〜1100℃の温度に再加熱したのち、圧延終了温度：850℃以下、累積縮径率：75％以下である縮径圧延を施す工程とする。
熱間縮径圧延工程は、電縫鋼管を加熱温度：800〜1100℃の温度に再加熱したのち、圧延終了温度：850℃以下、累積縮径率：75％以下である縮径圧延を施す工程とする。
本発明における熱間縮径圧延工程は、所望の製品サイズの鋼管とするとともに、高い加工性と均一な焼入れ性を確保するために行う。熱間縮径圧延を行うことにより母管とくらべ炭素量が低い溶接部の幅を狭くでき、均一な焼入れ性を有する鋼管となる。そのため、再加熱温度を800〜1100℃の範囲の温度とし、縮径圧延の圧延終了温度を850℃以下の温度とする。
再加熱温度が、上記した再加熱温度範囲から外れ、800℃未満では、溶接部の復炭が不十分となり、焼入れ性が低下する。一方、再加熱温度が1100℃を超えて高温では、表面脱炭が著しくなり、焼入れ処理後の表面硬さが低下する。なお、好ましくは、再加熱温度は、900℃以上であり、1050℃以下である。
また、縮径圧延の圧延終了温度が850℃を超えて高温となると、αとγとの二相温度域の通過時間が長時間側となり、フェライト脱炭が進行するとともに、降伏比：65％以上を確保することができず、曲げ加工部の断面偏平率が高くなり、耐疲労特性が低下する。また、縮径圧延の圧延終了温度を850℃以下の温度とすることにより、圧延ロールとの接触による抜熱を利用でき、二相温度域の通過時間を短くすることができ、フェライト脱炭の進行を抑制することができる。このような観点から、縮径圧延の圧延終了温度は、850℃以下に限定した。なお、好ましくは、縮径圧延の圧延終了温度は845℃以下である。一方、縮径圧延の圧延終了温度が600℃未満では材料が硬くなり、加工性が低下する。このため、縮径圧延の圧延終了温度は600℃以上とすることが好ましい。より好ましくは、縮径圧延の圧延終了温度は700℃以上である。
また、累積縮径率が75％を超えて縮径率が大きくなると、管内面のしわ発生が顕著となり、耐疲労特性の低下を招く。このため、累積縮径率は75％以下に限定した。一方、累積縮径率は35％未満では本発明で目的とする強度が得られない。このため、累積縮径率は35％以上が好ましい。なお、好ましくは、累積縮径率は35〜72％である。より好ましくは、累積縮径率は、45％以上であり、71％以下である
熱間縮径圧延工程後に、本発明ではさらに管酸洗工程を施してもよい。管酸洗工程により、管表面、とくに管内面に形成されたスケールを除去する。なお、酸洗液は、常用の酸洗液である塩酸、硫酸、あるいはそれらを混合したものとすることが好ましい。
なお、上記した工程を経て、得られた電縫鋼管は、上記した組成を有し、管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の円周方向の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmで、内面のしわが減少し、降伏比：65％以上を有する電縫鋼管となる。
降伏比が65％未満では、電縫鋼管を冷間でスタビライザー形状に曲げ加工した際に、曲げ加工部の断面偏平率が大きくなり、中空スタビライザーとして使用した時の耐久性が低下する。降伏比：65％以上を有する本発明電縫鋼管であれば、曲げ加工部の断面偏平率が小さく、中空スタビライザーとして使用した時の耐久性の低下も認められない。なお、好ましくは、降伏比は66％以上である。一方、降伏比が90％以上では、加工性が劣るためスタビライザーへの加工に支障がでる場合がある。このため、好ましくは、降伏比は90％以下である。降伏比は、より好ましくは85％以下であり、さらに好ましくは80％以下である。
また、本発明電縫鋼管は、管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の円周方向の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmで、管内面のしわが減少した鋼管であり、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後において、管内面からのき裂発生を抑制でき、耐疲労特性が向上した薄肉電縫鋼管である。なお、本発明電縫鋼管においても、管外面側には、ショットブラスト処理を施し、外面の硬質化および圧縮残留応力の付与を図っておくことはいうまでもない。
また、上記した組成を有する本発明電縫鋼管は、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上550HV未満でかつ耐疲労特性に優れた高強度薄肉電縫鋼管である。
なお、本発明において、焼入れ焼戻処理とは、焼入れ加熱温度：850〜1000℃で、水、焼入れ油等の冷媒に浸漬して急冷する焼入れ処理を施したのち、上記した高強度（ビッカース硬さHV）が得られる焼戻温度、保持時間の範囲内で焼き戻し、空冷する処理とする。
焼入れ加熱温度が850℃未満では、肉厚の厚いスタビライザーの場合、全体に均一な焼き入れが施されない場合がある。一方、焼入れ加熱温度が1000℃超えでは、表面脱炭が生じやすくなり、本発明で目的とする焼き入れ硬さが得られないことがある。好ましくは、焼入れ加熱温度は、860℃以上であり、980℃以下である。
また、焼戻温度は上記した高強度（ビッカース硬さHV）が得られる温度とするが、焼戻温度が200℃未満では材料が脆化する場合がある。一方、420℃超えでは、本発明で目的とする硬さが得られない場合がある。より好ましくは、焼戻温度は200〜420℃である。焼戻温度での保持時間は、上記した高強度（ビッカース硬さHV）が得られる保持時間とするが、焼戻温度での保持時間が5min未満では均一な硬さが得られない場合がある。一方、60min超えでは生産性の低下を招く場合がある。より好ましくは、焼戻温度での保持時間は、10min以上であり、30min以下である。
なお、本発明では、上記したビッカース硬さの上限は550HV未満とすることが好ましい。ビッカース硬さが550HVを超えると、遅れ破壊を発生しやすくなる恐れがある。また、材料が脆化しやすくなる恐れがある。
なお、本発明において、焼入れ焼戻処理とは、焼入れ加熱温度：850〜1000℃で、水、焼入れ油等の冷媒に浸漬して急冷する焼入れ処理を施したのち、上記した高強度（ビッカース硬さHV）が得られる焼戻温度、保持時間の範囲内で焼き戻し、空冷する処理とする。
焼入れ加熱温度が850℃未満では、肉厚の厚いスタビライザーの場合、全体に均一な焼き入れが施されない場合がある。一方、焼入れ加熱温度が1000℃超えでは、表面脱炭が生じやすくなり、本発明で目的とする焼き入れ硬さが得られないことがある。好ましくは、焼入れ加熱温度は、860℃以上であり、980℃以下である。
また、焼戻温度は上記した高強度（ビッカース硬さHV）が得られる温度とするが、焼戻温度が200℃未満では材料が脆化する場合がある。一方、420℃超えでは、本発明で目的とする硬さが得られない場合がある。より好ましくは、焼戻温度は200〜420℃である。焼戻温度での保持時間は、上記した高強度（ビッカース硬さHV）が得られる保持時間とするが、焼戻温度での保持時間が5min未満では均一な硬さが得られない場合がある。一方、60min超えでは生産性の低下を招く場合がある。より好ましくは、焼戻温度での保持時間は、10min以上であり、30min以下である。
なお、本発明では、上記したビッカース硬さの上限は550HV未満とすることが好ましい。ビッカース硬さが550HVを超えると、遅れ破壊を発生しやすくなる恐れがある。また、材料が脆化しやすくなる恐れがある。
以下、実施例に基づき、さらに本発明について説明する。
表１に示す組成の溶鋼を、転炉で溶製し、連続鋳造法で鋳片として、鋼素材とした。得られた鋼素材に、表２に示す加熱温度に加熱する加熱工程と、表２に示す圧延終了温度の熱間圧延と表２に示す巻取温度で巻き取る熱間圧延工程と、表２に示す板酸洗工程と、さらに、表２に示す圧下率のスキンパス圧延工程と、を施し、表２に示す板厚の熱延鋼板とした。なお、一部では板酸洗工程は行わなかった。酸洗液は塩酸とした。
ついで、得られた熱延鋼板を鋼管素材として、冷間で、複数のロールで連続的に成形し、略円筒状のオープン管とした。ついで、該オープン管の円周方向端部同士を圧接し、高周波電気抵抗溶接法を用いて電縫溶接して、表３に示す寸法形状の電縫鋼管とした。
そしてさらに、得られた電縫鋼管に、表３に示す加熱温度に再加熱したのち、熱間縮径圧延機で表３に示す縮径率で縮径圧延する熱間縮径圧延工程と表３に示す管酸洗工程を施して、表３に示す寸法の製品管（電縫鋼管）とした。なお、一部では管酸洗工程を実施した。酸洗液は硫酸とした。
得られた製品管（電縫鋼管）から、組織観察用試験片（観察面が管軸方向に直交する断面）を採取し、研磨し、管内面近傍の炭素量をＥＰＭＡを用いて測定した。炭素量は、管内面表面基点として、肉厚方向に1mmの位置まで測定した。そして、製品管の平均Ｃ量を基準として、平均Ｃ量の90％以下となった領域を脱炭層とし、脱炭層の肉厚方向の深さを脱炭層深さ（μm）とした。
また、製品管から、管内面の表面粗さ測定用試験片を採取し、表面粗さ計を用い、管内面円周方向の表面粗さを測定した。なお、表面粗さ測定は、JIS B 0601-2001の規定に準拠して、管内面円周方向の表面粗さＲａ（μm）を測定した。
また、製品管から、管軸方向が引張方向となるように、JIS 11号試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を実施し、引張特性（降伏比（ＹＲ：ＹＲ＝ＹＳ／ＴＳ×１００（％）、ＹＳ：降伏強さ、ＴＳ：引張強さ））を求めた。
また、製品管から、試験材（管材）を採取し、スタビライザー形状への加工を模擬した成形を加えたのち、表３に示す条件で熱処理（焼入れ焼戻処理）を施した。
なお、焼入れ処理は、鋼管外表面が表３に示す焼入加熱温度となるように、通電加熱したのち、水槽に浸漬する処理とした。焼入れ処理後、表３に示す温度で20min間保持する焼戻処理を施した。
熱処理後の試験片（管材）から、硬さ測定用試験片を採取し、管軸方向に垂直な面（Ｃ断面）を研磨して、硬さ測定を行った。管内面を起点とし肉厚方向に0.1mmピッチで、JIS Z 2244に準拠してビッカース硬さ測定を行った。硬さ測定は、ビッカース硬度計（荷重：500gf（4.9N）を用いてビッカース硬さHV0.5を測定した。得られた硬さを算術平均して当該鋼管の熱処理後硬さ（平均硬さ）とした。
また、熱処理後の試験片（管材）から、疲労試験片を採取し、JIS Z 2273の規定に準拠して両振りのねじれ疲労試験を実施し、106回の疲労強度（MPa）を求めた。
得られた結果を表４に示す。
本発明例はいずれも、焼入れ焼戻処理後の硬さが450HV以上であり高強度（高硬さ）でしかも、両振りねじり疲労試験の疲労強度が450MPa以上と耐疲労特性に優れており、薄肉の中空スタビライザー用として好適な電縫鋼管となっている。
一方、本発明の範囲を外れる比較例は、焼入れ焼戻処理後の硬さが450HV未満であり所望の高強度（高硬さ）を確保できていないか、耐疲労特性が450MPa未満と低下している。
一方、本発明の範囲を外れる比較例は、焼入れ焼戻処理後の硬さが450HV未満であり所望の高強度（高硬さ）を確保できていないか、耐疲労特性が450MPa未満と低下している。
Claims (10)
- 鋼素材に、加熱工程と、熱間圧延工程と、スキンパス圧延工程と、を順次施し熱延板とし、さらに、該熱延板を鋼管素材として、該鋼管素材に、電縫造管工程を施し電縫鋼管とし、該電縫鋼管に、再加熱し熱間縮径圧延を施す熱間縮径圧延工程を施して製品管とする薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法であって、
前記鋼素材が、質量％で、
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：0.01〜0.15％、 Ti：0.01〜0.05％、
Ｂ：0.0005〜0.0050％、 Ca：0.0001〜0.0050％、
Ｎ：0.010％以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
前記鋼素材の前記加熱工程が、前記鋼素材を加熱温度：1000〜1300℃の範囲の温度に加熱する工程であり、
前記熱間圧延工程を、圧延終了温度：750〜950℃で熱間圧延を終了し、冷却して、巻取温度：500〜650℃でコイル状に巻き取る工程とし、前記スキンパス圧延工程を、圧下率：0.3％以上でスキンパス圧延を施す工程とし、
前記熱間縮径圧延工程が、前記電縫鋼管を加熱温度：800〜1100℃の温度に再加熱したのち、前記熱間縮径圧延を圧延終了温度：800〜850℃、累積縮径率：75％以下である圧延とする工程であり、
前記製品管が、管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmであり、
降伏比：65％以上を有し、
スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上で、
スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の耐疲労特性に優れる肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
ここで、前記焼入れ焼戻処理は、以下の条件にて行う。
焼入れ加熱温度８５０〜１０００℃まで加熱した後水又は焼入れ油に浸漬して急冷し、２００〜４２０℃の温度にて焼戻を行う。焼戻温度における保持時間は５min以上６０min以下とする。 - 上記スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで550HV未満である請求項１に記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
- 前記組成に加えてさらに、質量％で、
Cu：1％以下、 Ni：1％以下
のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とする請求項１または２に記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。 - 前記組成に加えてさらに、質量％で、
Nb：0.05％以下、 Ｗ：0.05％以下、
Ｖ：0.5％以下
のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。 - 前記組成に加えてさらに、質量％で、REM：0.02％以下を含有する請求項１ないし４のいずれかに記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管の製造方法。
- 熱延鋼板製電縫鋼管にさらに、熱間縮径圧延を施してなる電縫鋼管であって、質量％で、
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：0.01〜0.15％、 Ti：0.01〜0.05％、
Ｂ：0.0005〜0.0050％、 Ca：0.0001〜0.0050％、
Ｎ：0.010％以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
管内面側の脱炭層が表面から肉厚方向に120μm以下で、管内面の表面粗さＲａが0.01〜5.0μmであり、
降伏比：65％以上を有し、
スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで450HV以上で、スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の耐疲労特性に優れる肉厚ｔ：6mm以下で、かつ肉厚ｔ（mm）と外径Ｄ（mm）との比、ｔ／Ｄが0.2以下である高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
ここで、前記焼入れ焼戻処理は、以下の条件にて行う。
焼入れ加熱温度８５０〜１０００℃まで加熱した後水又は焼入れ油に浸漬して急冷し、２００〜４２０℃の温度にて焼戻を行う。焼戻温度における保持時間は５min以上６０min以下とする。 - 上記スタビライザー形状に成形し焼入れ焼戻処理を施した後の硬さがビッカース硬さで550HV未満である請求項６に記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
- 前記組成に加えてさらに、質量％で、
Cu：1％以下、 Ni：1％以下
のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とする請求項６または７に記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。 - 前記組成に加えてさらに、質量％で、
Nb：0.05％以下、 Ｗ：0.05％以下、
Ｖ：0.5％以下
のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とする請求項６ないし８のいずれかに記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。 - 前記組成に加えてさらに、質量％で、REM：0.02％以下を含有する請求項６ないし９のいずれかに記載の高強度薄肉中空スタビライザー用電縫鋼管。
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