JPH0718374A - 延靱性の優れた超高張力電縫鋼管およびその製造方法 - Google Patents

延靱性の優れた超高張力電縫鋼管およびその製造方法

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JPH0718374A
JPH0718374A JP16300693A JP16300693A JPH0718374A JP H0718374 A JPH0718374 A JP H0718374A JP 16300693 A JP16300693 A JP 16300693A JP 16300693 A JP16300693 A JP 16300693A JP H0718374 A JPH0718374 A JP H0718374A
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steel pipe
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ductility
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Yasuo Kimiya
康雄 木宮
Daigo Sumimoto
大吾 住本
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 成分組成が重量でC:0.18〜0.30
%、Si:0.75〜2.00%、Mn:2.0〜3.
0%、P:0.005〜0.015%、S:0.000
5〜0.006%、Al:0.01〜0.08%、B:
0.0010〜0.0030%、N:0.002〜0.
005%、Ti:0.01〜0.10%、Nb:0.0
1〜0.10%、Mo:0.2〜1.5%を含有し、残
部Fe及び不可避的元素よりなる電縫鋼管において、熱
処理として焼準を行い、引張強度が150〜180kg
f/mm2 、伸びが10%以上、−40℃でのシャルピ
ー衝撃試験での延性破面率が100%であることを特徴
とする延靱性の優れた超高張力電縫鋼管およびその製造
方法 【効果】 電縫造管後に焼入れまたは焼入れ焼戻しをす
る必要が無く、ピース毎に処理する特殊な熱処理設備を
必要としないため、経済的である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車等の構造部材に使
用される超高張力電縫鋼管、特にドア補強用の引張強度
が150kgf/mm2 以上、伸びが10%以上、−4
0℃でのシャルピー衝撃試験での延性破面率が100%
である経済的で延靱性の優れた超高張力電縫鋼管および
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車等の構造部材については、燃費向
上・環境対策のために徹底した軽量化が検討されてお
り、安全性との両立を図る方策の一つとして一部部材で
は引張強度が150kgf/mm2 を超え、伸びが10
%以上でしかも靱性が要求される超高張力鋼管が採用さ
れつつある。
【0003】自動車ドア補強用の鋼管材料としては、特
開平3−122219号公報等に記載されているように
電縫造管後調質、即ち焼入れまたは焼入れ焼戻しをする
方法、および特開平3−140441号公報に記載され
ているような所定の低合金鋼を焼準する方法が一般的で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術としては、
従来の技術の項に記載したように2つのタイプがある。
まず、特開平3−122219号公報等に記載されてい
るような方法では、ピース毎に処理する特殊な熱処理設
備を必要とし、寸法形状、材質の確保に特別の注意が必
要であり、生産性が低く、設備投資・生産性の点で著し
くコストの高いものとなっている。更により剛性の高い
構造部材として注目されている角型鋼管、異形鋼管の製
造法としては寸法精度の確保上、不適当である。
【0005】次に、特開平3−140441号公報に記
載されているような所定の低合金鋼を焼準する方法は、
前記の焼入れタイプの問題点を解消できるが成分によっ
ては材料費が高くなり、延性が悪化する場合がある。特
開平3−140441号公報に記載されている方法の場
合はMnが3%を超えており、転炉での製造が事実上不
可能であり、また、Ni等の高価な成分が含まれてい
る。また鋼管の製造方法および伸び、靱性については明
らかにされていない。
【0006】本発明は焼準タイプで従来法よりも経済的
で、製造も容易であり、引張強度が150kgf/mm
2 以上、かつ延性が10%以上、−40℃でのシャルピ
ー衝撃試験での延性破面率が100%である延靱性の優
れた超高張力電縫鋼管を提供することを目的とするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは下記のとおりである。 (1)成分組成が重量でC:0.18〜0.30%、S
i:0.75〜2.00%、Mn:2.0〜3.0%、
P:0.005〜0.015%、S:0.0005〜
0.006%、Al:0.01〜0.08%、B:0.
0010〜0.0030%、N:0.002〜0.00
5%、Ti:0.01〜0.10%、Nb:0.01〜
0.10%、Mo:0.5〜1.5%を含有し、残部F
eおよび不可避元素よりなる電縫鋼管を熱処理として焼
準することを特徴とする延靱性の優れた超高張力電縫鋼
管の製造方法。
【0008】(2)引張強度が150〜180kgf/
mm2 、伸びが10%以上、−40℃でのシャルピー衝
撃試験での延性破面率が100%であることを特徴とす
る前項1記載の製造方法で製造した延靱性の優れた超高
張力電縫鋼管。 (3)成分組成がさらに重量でCr:0.1〜2.0
%、V:0.05〜0.30%、Ni:0.1〜1.0
%の少なくとも1種以上を含有することを特徴とする前
項1記載の延靱性の優れた超高張力電縫鋼管の製造方
法。
【0009】(4)成分組成がさらに重量でCr:0.
1〜2.0%、V:0.05〜0.30%、Ni:0.
1〜1.0%の少なくとも1種以上を含有することを特
徴とする請求項2記載の延靱性の優れた超高張力電縫鋼
管の製造方法。 (5)前項1あるいは前項3記載の延靱性の優れた超高
張力電縫鋼管の製造方法において、鋼管の断面形状が異
形あるいは角管であることを特徴とする延靱性の優れた
超高張力電縫鋼管の製造方法。
【0010】(6)前項2あるいは前項4記載の延靱性
の優れた超高張力電縫鋼管の製造方法において、鋼管の
断面形状が異形あるいは角管であることを特徴とする延
靱性の優れた超高張力電縫鋼管。 以下に本発明を詳細に説明する。最初に本発明に使用す
る鋼板の成分のうち請求項1〜6に共通の成分について
限定理由を説明する。
【0011】C量は少なければ延性が良好であり、加工
性に優れているが、所要の強度が得られないことから下
限を0.18%とした。また、0.30%を超えると造
管時の成形性等の冷間加工性および靱性が低下する傾向
にあり、また、電縫鋼管の造管溶接時に熱影響部が硬化
し、切断等で支障を来すことから、上限を0.30%と
した。
【0012】Siは微細なフェライトを形成し、延性の
向上には非常に有効であることから0.75%以上添加
する。しかし、2.0%を超えると電縫溶接性および靱
性が大幅に悪化するため、2.0%を上限とした。Mn
は、強度と延性のバランスを良くし、強度を上げ、伸び
を確保するためには最低2.0%以上必要である。また
3.0%を超えると転炉での溶製が極めて困難になるこ
とから、下限を2.0%、上限を3.0%とした。
【0013】Pは製鋼時不可避的に混入する元素である
が、0.005%未満にすることは製鋼技術上難しく、
0.015%を超えると特に靱性を劣化させるため、下
限を0.005%、上限を0.015%とした。SもP
同様製鋼時不可避的に混入する元素であり、0.000
5%未満にすることは製鋼技術上難しく、0.0060
%を超えると靱性の劣化が問題となるため、下限を0.
0005%、上限を0.0060%とした。Sによる電
縫溶接時の割れを更に抑制するには、MnSを形態制御
する元素であるCaを添加してもよい。
【0014】Alはキルド鋼の場合、0.01%未満に
抑えることは製鋼技術上難しく、また、0.08%を超
えると鋳片の割れ、酸化物系巨大介在物形成による内質
欠陥等をひきおこしやすいため、下限を0.01%、上
限を0.08%とした。Bは冷却過程においてフェライ
ト変態を遅らせて高強度変態組織を得るために必須の元
素であるが、本発明鋼の成分組成においても0.001
0%未満では強度不足となり、0.0030%を超える
とBoron Constituentが生成して延靱
性が著しく低下するため、下限を0.0010%、上限
を0.003%とした。
【0015】Nは製鋼時不可避的に混入する元素である
が、0.002%未満に抑えることは製鋼技術上難し
く、0.005%を超えるとTi、Bの強度上昇効果を
阻害して強度不足をひきおこすため、下限を0.002
%、上限を0.005%とした。Moはフェライト変態
を抑制し、細粒化に効果があり、析出強化する特徴を有
し、造管後の熱処理によりマルテンサイトとベイナイト
主体の組織を得て、強度および靱性を上げるのに有効で
あるため、0.2%以上を含有させる。しかし、1.5
%を超えて添加しても効果の向上が少なく、延性の劣化
を招くことから、下限を0.2%、上限を1.5%とし
た。
【0016】Ti、Nbについては、Moと同様に熱間
圧延での未再結晶γ域を広げるために細粒化に効果があ
り、析出強化し、いずれも鋼材の強度を上昇させ、靱性
を向上させる元素であり、超高張力電縫鋼管の製造に有
効であるため、0.01%以上を含有させる。しかし、
0.10%を超えると強化に有効でなくなり、しかも延
靱性を害する。したがってTi、Nbの下限をそれぞれ
0.01%、上限をそれぞれ、0.10%とした。
【0017】Crは比較的経済的な成分であり、フェラ
イト変態を抑制し、造管後の熱処理によりマルテンサイ
トを含むベイナイト組織を得て、強度を上げるのに有効
であるため、Moの代替として0.1%以上を含有させ
てもよい。この場合、2.0%を超えて添加すると延靱
性が大幅に悪化する。したがって、上限を2.0%とし
た。
【0018】VはMoと同様にフェライト変態を抑制
し、細粒化に効果があり、析出強化する特徴を有し、造
管後の熱処理により一部マルテンサイトを含むベイナイ
ト組織を得て、強度をあげるのに有効であるため、0.
05%以上を含有させてもよい。しかし、0.30%を
超えて添加しても効果の向上が少なく、延靱性の劣化を
招くことから、下限を0.05%、上限を0.30%と
した。
【0019】Niはフェライト変態を抑え、固溶強化す
るため、強度の向上には有効である。しかも靱性の向上
にも有効であるため、Moの代替として0.1%以上添
加しても良い。しかし、高価であるため、上限を1.0
%にした。以上のように成分の特徴は高Si、高Mnに
微量のNbを添加し、強度−伸びバランスを改善し、主
にMo、TiおよびBで靱性の改善を行っている点にあ
る。
【0020】次に製造工程について説明する。本発明の
製造工程を図1に示す。本発明に従い、上記成分の鋼を
熱間圧延時に950℃以下Ar3 変態点以上で仕上圧延
を終了することが望ましい。これは、特に靱性の改善が
望まれる場合、および低強度の鋼板を得て造管を容易に
する場合に必要である。950℃超では未再結晶域での
圧延が存在しないため強度・延靱性が劣化し、Ar3
態点未満では2相域圧延によって強度は上昇するが延靱
性が著しく低下する。よって上記成分の鋼を熱間圧延時
に950℃以下Ar3 変態点以上で仕上圧延を終了し、
引続き本発明の条件で巻取ることによって、後工程での
製造が容易な低強度で延性の優れた材質とすることがで
きる。
【0021】巻取温度は600℃以上で巻取れば、コイ
ル内の冷却速度は炉冷に近いため、Mo等の析出は過時
効し、フェライトが析出して比較的に低強度で延性のあ
る鋼板を製造できる。このように製造された鋼板は電縫
管に造管するのに十分な延性を有する。造管後に熱処理
として焼準を行う。これはAc3 点以上に加熱してオー
ステナイト化した後に空冷並の冷却で、フェライトの生
成を抑制し、マルテンサイトとベイナイト主体の組織と
し、強度上昇をはかる。焼準温度は温度のばらつきを考
慮してAc3 +20℃以上とし、上限は細粒を保ち、強
度−延性のバランスを確保するため、Ac3 +70℃以
下が望ましい。また、ここでの空冷は300℃までの冷
却速度が10〜150℃/分の範囲である。Ac3 点未
満の熱処理では上記の効果が得られず所定の強度が得ら
れない。
【0022】以上本発明の請求項1ないし請求項4に記
載の電縫鋼管およびその製造方法について説明したが、
請求項5および6記載の電縫鋼管およびその製造方法で
もよい。図2は請求項5記載の方法に従った工程を示
す。このように冷間絞り加工を付加することにより、曲
げ強度の優れた角型鋼管、異形鋼管の製造が可能であ
る。角型および異形鋼管の形状例を図3に示す。冷間絞
り加工は、ダイス引き抜きによる方法とロールフォーミ
ングによる方法がある。素管熱処理は造管時の冷間加工
による加工歪を除去し、電縫溶接部の焼入れ硬化部を軟
化し、冷間絞り加工性を改善するために行うものであ
り、600℃以上の軟化焼鈍または焼準を行う。冷間絞
り後は、冷間加工歪を除去し、強度−延性のバランスを
改善するために焼準を行う。ただし、素管熱処理として
焼準を行った場合は既に強度は十分に上昇しているた
め、冷間絞り後の仕上熱処理は焼鈍を行う。このように
すれば冷間加工による加工硬化量と焼鈍温度の組合せで
適当な強度−延性バランスが得られる。焼鈍温度は冷間
加工率によるが450℃以上から効果がある。
【0023】
【実施例】表1、表2(表1のつづき)に、サイズφ3
4.1×t2.0mmの電縫鋼管を従来法および本発明
法により製造した条件および結果を示す。ここでの冷間
伸管はダイスを用いて角形状に空引きを行った。従来法
では150kgf/mm2以上の引張強度を達成しても
伸びは10%を達成できない。しかも−40℃のシャル
ピー衝撃試験での延性破面率は低い値になっている。本
発明法では特に高Si、高Mn系の成分系であるため1
50kgf/mm2 以上の引張強度で伸び10%以上お
よび−40℃のシャルピー衝撃試験での延性破面率10
0%を達成できる。なお、本実施例は冷間伸管を行った
が、要は冷間で絞り加工を行えば加工硬化により強度の
上昇が得られるため、ロールフォーミングによる絞り加
工でも同様な効果が得られる。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、電縫造管後に焼入れま
たは焼入れ焼戻しをする必要が無く、ピース毎に処理す
る特殊な熱処理設備を必要としないため、経済的であ
る。さらに、熱処理後に冷間伸管加工を付加することに
より、各種寸法を容易に製造できるため、小ロット対応
が可能であり、より剛性の高い構造部材として注目され
ている角型鋼管、異形鋼管が容易に製造できる。また、
従来の焼準タイプに比較すると転炉での製造が可能であ
り、Ni等の高価な合金が含まれていないので経済的で
ある。さらに、特性においても引張強度150kgf/
mm2 以上、伸び10%以上の優れた強度−伸びバラン
スを有し、−40℃のシャルピー衝撃試験での延性破面
率100%を達成できる延靱性の優れた超高張力電縫鋼
管を製造することが可能になるので、産業上貢献すると
ころが極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1および請求項3に記載の方法
の製造工程を示す図である。
【図2】請求項5に記載の方法の製造工程を示す図であ
る。
【図3】本発明の角型および異形鋼管の形状例を示す図
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】(4)成分組成がさらに重量でCr:0.
1〜2.0%、V:0.05〜0.30%、Ni:0.
1〜1.0%の少なくとも1種以上を含有することを特
徴とする前項2記載の延靱性の優れた超高張力電縫鋼
。 (5)前項1あるいは前項3記載の延靱性の優れた超高
張力電縫鋼管の製造方法において、鋼管の断面形状が異
形あるいは角管であることを特徴とする延靱性の優れた
超高張力電縫鋼管の製造方法。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】(6)前項2あるいは前項4記載の延靱性
の優れた超高張力電縫鋼管において、鋼管の断面形状が
異形あるいは角管であることを特徴とする延靱性の優れ
た超高張力電縫鋼管。 以下に本発明を詳細に説明する。最初に本発明に使用す
る鋼板の成分のうち請求項1〜6に共通の成分について
限定理由を説明する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/54

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成分組成が重量で C :0.18〜0.30%、 Si:0.75〜2.00%、 Mn:2.0〜3.0%、 P :0.005〜0.015%、 S :0.0005〜0.006%、 Al:0.01〜0.08%、 B :0.0010〜0.0030%、 N :0.002〜0.005%、 Ti:0.01〜0.10%、 Nb:0.01〜0.10%、 Mo:0.2〜1.5% を含有し、残部Feおよび不可避元素よりなる電縫鋼管
    を熱処理として焼準することを特徴とする延靱性の優れ
    た超高張力電縫鋼管の製造方法。
  2. 【請求項2】 引張強度が150〜180kgf/mm
    2 、伸びが10%以上、−40℃でのシャルピー衝撃試
    験での延性破面率が100%であることを特徴とする請
    求項1記載の製造方法で製造した延靱性の優れた超高張
    力電縫鋼管。
  3. 【請求項3】 成分組成がさらに重量で Cr:0.1〜2.0%、 V :0.05〜0.30%、 Ni:0.1〜1.0% の少なくとも1種以上を含有することを特徴とする請求
    項1記載の延靱性の優れた超高張力電縫鋼管の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 成分組成がさらに重量で Cr:0.1〜2.0%、 V :0.05〜0.30%、 Ni:0.1〜1.0% の少なくとも1種以上を含有することを特徴とする請求
    項2記載の延靱性の優れた超高張力電縫鋼管の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項1あるいは請求項3記載の延靱性
    の優れた超高張力電縫鋼管の製造方法において、鋼管の
    断面形状が異形あるいは角管であることを特徴とする延
    靱性の優れた超高張力電縫鋼管の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項2あるいは請求項4記載の延靱性
    の優れた超高張力電縫鋼管において、鋼管の断面形状が
    異形あるいは角管であることを特徴とする延靱性の優れ
    た超高張力電縫鋼管。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001096625A1 (fr) * 2000-06-14 2001-12-20 Kawasaki Steel Corporation Tuyau d'acier constituant un renfort pour automobile, et procede de production associe

Cited By (2)

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WO2001096625A1 (fr) * 2000-06-14 2001-12-20 Kawasaki Steel Corporation Tuyau d'acier constituant un renfort pour automobile, et procede de production associe
US7018488B2 (en) 2000-06-14 2006-03-28 Jfe Steel Corporation Steel pipe for use in reinforcement of automobile and method for production thereof

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