JPH0774382B2

JPH0774382B2 - 高周波焼入により製造される車体補強電縫鋼管用熱延鋼材の製造方法

Info

Publication number: JPH0774382B2
Application number: JP2175113A
Authority: JP
Inventors: 弘人田邉; 一正山崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH0463227A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は特に高強度を必要とする車体補強鋼管、例えば
自動車側面衝突時の運転者の安全性を確保するためのド
ア補強鋼管であるドアインパクトバー、あるいはバンパ
ー用芯材等の高強度を要求される車体補強電縫鋼管、特
に高周波焼入により製造される車体補強電縫鋼管用熱延
鋼材の製造方法に関する。

（従来の技術）自動車車体補強部材、例えばインパクトビームとして用
いる材料には、衝突時の乗員の安全性確保のため、高強
度であることと同時に衝突時に大きな塑性変形を受けて
も破断を起こして急激に強度が低下することがないよう
にすること、そして低温でもこの特性を確保することが
必要である。このように、自動車車体補強部材にとって
は強度、延性、低温靱性は重要な特性である。

高強度な電縫鋼管の製造方法としては、特公昭56−4653
8号公報に記載された高張力電縫鋼管の製造方法が知ら
れている。該方法では、延性を確保するために焼戻処理
を施しており、一般に焼入焼戻処理は鋼管の靱性・延性
の回復のために必要であった。しかしながら、焼戻処理
を施すと強度が大幅に低下するため、例えば120kgf/mm²
以上という高強度の鋼管を得るのは困難であった。かか
る高強度鋼管を得ようとする場合には、高周波焼入まま
で使用するのが好ましいが、この場合は靱性が劣化す
る。そこで、高周波焼入ままで靱性を向上させようとす
ると、低炭素化を図れば良いが、このときは高周波焼入
時の冷却速度によって強度のバラツキがきわめて大きく
なり実用性能として問題が生じてくる。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、前記の如くインパクトビーム用鋼管のように
高強度、高靱性、高延性が必要な鋼管を製造するに際し
低成分化し、高周波焼入ままで使用するような場合にお
いて、焼きが入りにくい、強度バラツキが大きいなどの
問題を解決するためになされたものである。

（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、 C:0.15〜0.25％（重量％、以下同じ） Mn≦1.5％ Si≦0.5％ Ti≦0.04％ B:0.0003〜0.0035％Ｎ≦0.0080％を含有し、さらに Ni≦0.5％ Cr≦0.5％ Mo≦0.5％の一種または二種以上を含有し、残部Feおよび不可避的
不純物よりなる鋼を素材とし、熱間圧延後600℃以上で
巻取ることを特徴とする高周波焼入により製造される車
体補強電縫鋼管用熱延鋼材の製造方法にある。

（作用）本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
成分・熱延条件を選定することにより、その後電縫管と
する際の造管性は従来の低強度鋼管と同等で、電縫鋼管
とした後に高周波焼入処理を行うことにより、良好な伸
び・靱性を示す高強度車体補強電縫鋼管を得ることがで
きる熱延鋼材を提供する。

以下本発明における熱延鋼材製造条件の限定理由につい
て述べる。

まず、成分系であるが、本発明は、最終製品の車体補強
電縫鋼管の時点では焼入マルテンサイト組織による強化
をめざしたもので、焼入ままのマルテンサイト組織の強
度はＣ含有量によって決定される。これは変態の利用に
より過飽和に導入される固溶Ｃが支配要因となっている
と考えられる。自動車車体補強電縫鋼管として好ましい
120kgf/mm²以上の強度を確保するためには、第１図に示
すごとくＣは0.15％以上が必要である。一方、Ｃ量を増
やしていくと延性の劣化が顕著となる。10％程度以上の
伸びを確保するには、Ｃは0.25％以下とすることが必要
である。第２図に炭素量に対する高周波焼入材の靱性を
示す。C0.25％以下で靱性を高く保つことができる。

以上のように本発明においては、炭素量の効果を詳細に
調べることにより、0.15％≦Ｃ≦0.25％の範囲で、高周
波焼入処理後の高強度と高靱性・高延性を達成すること
ができ、車体補強電縫鋼管として有効な特性が得られ
る。

Mnは鋼のマルテンサイト変態温度を低下させ、焼入性を
向上させるとともに、焼入処理途中にて変態後のセルフ
テンパーを回避し、強度を高く保つ効果を持つことがで
きる元素である。ただし、Mnは、例えば電縫溶接にて鋼
管を製造する場合を想定すると溶接欠陥を生じ易く、そ
の含有量は1.50％が上限である。

Ni,Cr,MoはMnに比べ、非常に高価であるが、Mnの他にこ
れらNi,Cr,Moを単独または複合添加すると、マルテンサ
イト変態温度を低下させ、セルフテンパーを回避し、高
強度化により効果を発揮するものである。溶接性を確保
するため上限はそれぞれ0.5％とする。

Siについては、Mnとともに電縫溶接にて鋼管を製造する
場合に、溶接部の健全性を維持するうえで非常に重要な
元素である。Siの上限は、溶接部にてペネトレーターと
呼ばれる酸化物を形成しないようにするため0.5％以下
とする。Mn/Si比のバランスを、３〜10とするのが望ま
しい。

Ｂは、焼入性を飛躍的に向上させる元素で、本発明の鋼
種の場合、比較的低Ｃにてマルテンサイト分率90％以上
を得るため、Ｂ添加を特徴としているが、0.0003％未満
では、焼入性向上効果が得られず、また0.0035％を超え
る場合は、コスト高になるばかりでなく、表面疵や靱性
劣化の原因となり易い。従って、Ｂの添加は0.0003〜0.
0035％とした。

このＢの焼入性向上効果は、Ｎが0.003％以上存在する
と失われるので、このＮの固定化の目的でTiの添加を行
う。添加するTiの量は0.04％を超えると疵の発生、切削
性の劣化等品質面でトラブルを生じ易く、従ってTiは0.
04％以下に規制する。

尚、Ｎは不可避的に鋼中に存在し、BNを形成し、Ｂの効
果を軽減してしまう。そこで、Ｎは極力軽減するのが望
ましく、上限を0.0080％とする。

次に、熱延条件の限定理由であるが、本発明において詳
細に巻取温度の検討を実施した結果、第３図に示す結果
が得られた。横軸は巻取温度、縦軸は熱延鋼材より電縫
鋼管とした後高周波焼入処理を実施した場合の鋼管強度
特性であり、600℃未満の巻取温度では、強度のバラツ
キが非常に大きくなる。すべて同一成分で同一の高周波
焼入処理を実施した場合の例で、焼きの十分入った場合
の強度は、巻取温度によらずほぼ一定であるものの、巻
取温度が600℃未満では、部分的に焼入れ不十分な組織
を形成し、強度バラツキが大きく、高強度を安定して確
保するためには不適切である。逆に600℃以上の巻取温
度では、熱延鋼材段階で比較的均一で粗いフェライト・
パーライト組織を形成しており、造管後焼きを入れた場
合、十分な焼きが入りバラツキの少ない強度特性が得ら
れる。

さらに、熱延鋼材を電縫鋼管とする場合の造管性からも
600℃以上の巻取温度とする。ここで言う造管性という
のは、熱延鋼材のハンドリングのしやすさ、成形のしや
すさ、電縫溶接のしやすさを指す。本発明の出発材は、
炭素量は極力軽減しているが、Ｂの添加等にて焼入性を
高くしているため、熱延の巻取温度の低温化にて容易に
高強度な熱延鋼材が得られてしまう。高強度な鋼材にな
ると熱延鋼材から電縫鋼管用鋼帯にするせん断加工の際
の刃物の寿命の短期化、巻取・巻戻し力の上昇といった
ハンドリングの難しさ、材料の降伏強度の上昇により成
形反力の増大、バックリング量の増大による定型の困難
さ、成形の難しさと同時に電縫溶接品質に影響を及ぼす
電縫溶接給電部の形状不安定化を生じ溶接品質安定が難
しくなる。

これに対して巻取温度を600℃以上とすると、第４図に
示す如く一般の電縫鋼管の強度水準である40kgf/mm²か
ら60kgf/mm²程度の熱延鋼材となり、通常の電縫鋼管と
変わらない状態にて電縫溶接が可能である。

さらに、造管性に悪影響を与える要因として、素材強度
のバラツキがある。インパクトビーム用素材は薄肉材料
が多く、熱延後の温度降下は比較的速い。その結果冷却
条件の微妙な違いにより巻取温度に影響を生じ易く、60
0℃未満の場合素材強度は巻取温度の変化に対応して大
きく変化し、その後の造管での成形の安定性、さらには
電縫溶接の安定性に悪影響を及ぼす。第３図に示す如く
600℃以上では、巻取温度に対する素材強度のバラツキ
範囲は非常に少なく、600℃以上の巻取温度とすること
により良好な造管性が得られる。

以上のような成分・熱延条件にて製造した熱延鋼材は、
電縫鋼管とするのが容易であり、電縫鋼管としたのち、
高周波焼入処理を実施することにより引張強さ120kgf/m
m²以上で、延性・靱性に優れ、車体補強電縫鋼管として
良好な性能を示す。

（実施例）第１表に本発明の実施例および比較例を示す。本発明の
製造方法による熱延鋼板のJIS 5号引張り特性及び当該
熱延鋼板を外径31.8mm×肉厚2.0mmの電縫鋼管とした後
の熱処理方法、及び熱処理後のJIS 11号引張り特性、シ
ャルピー吸収エネルギーを第１表に併せて示す。ここ
で、シャルピー吸収エネルギーは、靱性評価用に専用に
作製したフルサイズの試験片にて得たデータを示す。

実施例Ａ〜Ｆではいずれの場合も熱延鋼材にて引張強度
60kgf/mm²程度以下で造管の際特に大きな問題を生じな
かった。電縫鋼管とした後高周波焼入処理を実施するこ
とによりいずれの場合も120kgf/mm²以上、伸び10％程
度、吸収エネルギー2kgf−m/cm²程度以上が得られ、し
かも引張強度のバラツキは数kgf/mm²以下と均一な組織
の電縫鋼管が得られた。

比較例ＧはＣ含有量が本発明成分範囲より低い場合、電
縫鋼管とした後の高周波焼入処理によって、最終目標の
強度が得られない。

比較例ＨはＣ量が本発明成分範囲より高い場合で、電縫
鋼管の高周波焼入処理後、強度は十分達成できるもの
の、伸びが非常に低い状態である。

比較例Ｉ〜Ｍは600℃未満の低温巻取を実施した場合で
あるが、最終的電縫鋼管の特性としては比較的高強度・
高延性・高靱性は達成できるものの、その強度バラツキ
は20kgf/mm²近くあり、車体補強鋼管として安定した特
性を確保し難い。また、熱延鋼材段階にて高強度であ
り、造管性で劣る。比較例I,K,Lは通常ラインで電縫鋼
管とした際、せん断工程の丸刃の欠損にて、せん断品質
を良好に保つのが難しく、電縫鋼管化する場合特殊な対
策を要する。また、比較例J,Mは素材の強度は若干低下
され、せん断丸刃の寿命の問題はあるものの、比較的良
好なせん断品質が得られた。ただし、鋼帯先後端部のハ
ンドリングの困難さ、電縫鋼管成形の際の反力が高く、
調整等の負荷が増え、通常強度材より生産性の低下が顕
著である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、車体補強電縫鋼
管として有用な、伸び・靱性に優れた引張強さ120kgf/m
m²以上の高強度電縫鋼管用素材であって、しかも電縫鋼
管とする際の作業負荷が従来の低強度材と何等変わらな
い熱延鋼材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱延鋼材の炭素含有量が、高周波焼入処理後の
最終的な電縫鋼管の引張り特性に対する影響を示す図、
第２図は熱延鋼材の炭素含有量が、高周波焼入処理後の
最終的な電縫鋼管の引張り強さ、シャルピー衝撃値に対
する影響を示す図、第３図は高周波焼入後の強度特性に
対する巻取温度条件の影響を示す図、第４図は巻取温度
の熱延鋼材の引張り強さに対する効果を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.15〜0.25％（重量％、以下同じ） Mn≦1.5％ Si≦0.5％ Ti≦0.04％ B:0.0003〜0.0035％Ｎ≦0.0080％を含有し、さらに Ni≦0.5％ Cr≦0.5％ Mo≦0.5％の一種または二種以上を含有し、残部Feおよび不可避的
不純物よりなる鋼を素材とし、熱間圧延後600℃以上で
巻取ることを特徴とする高周波焼入により製造される車
体補強電縫鋼管用熱延鋼材の製造方法。