JPH09267122A - 耐遅れ破壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプ - Google Patents
耐遅れ破壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプInfo
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- JPH09267122A JPH09267122A JP8078888A JP7888896A JPH09267122A JP H09267122 A JPH09267122 A JP H09267122A JP 8078888 A JP8078888 A JP 8078888A JP 7888896 A JP7888896 A JP 7888896A JP H09267122 A JPH09267122 A JP H09267122A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の超高強度薄鋼板
からなるパイプであって、歪みが小さく、しかも、種々
の腐食環境下においてすぐれた耐遅れ破壊特性を有する
非熱処理タイプの電縫溶接パイプを提供することにあ
る。 【解決手段】本発明による耐遅れ破壊特性にすぐれる超
高強度鋼板製パイプは、重量％にてＣ 0.０８〜0.２
５％、Ｍｎ 1.０〜3.０％を含み、マルテンサイト又は
ベイナイトを単独又は複合で５０％以上含む引張強度９
８０Ｎ／mm2 以上の薄鋼板からなり、歪みゲージ法によ
る切断法で求めたパイプ外表面部の残留応力が下記式 σR ≦（0.0369σB 2 −122σB ＋102405）×（ＨＶM ／
ＨＶO ） （式中、σR はパイプ表面の最大残留応力Ｎ／mm2 、σ
B はパイプの引張強度Ｎ／mm2 、ＨＶM はパイプの板厚
の中心部の平均硬さ、ＨＶO はパイプの外表面から0.１
〜0.２mm内部の平均硬さを示す。）で示されることを特
徴とする。
からなるパイプであって、歪みが小さく、しかも、種々
の腐食環境下においてすぐれた耐遅れ破壊特性を有する
非熱処理タイプの電縫溶接パイプを提供することにあ
る。 【解決手段】本発明による耐遅れ破壊特性にすぐれる超
高強度鋼板製パイプは、重量％にてＣ 0.０８〜0.２
５％、Ｍｎ 1.０〜3.０％を含み、マルテンサイト又は
ベイナイトを単独又は複合で５０％以上含む引張強度９
８０Ｎ／mm2 以上の薄鋼板からなり、歪みゲージ法によ
る切断法で求めたパイプ外表面部の残留応力が下記式 σR ≦（0.0369σB 2 −122σB ＋102405）×（ＨＶM ／
ＨＶO ） （式中、σR はパイプ表面の最大残留応力Ｎ／mm2 、σ
B はパイプの引張強度Ｎ／mm2 、ＨＶM はパイプの板厚
の中心部の平均硬さ、ＨＶO はパイプの外表面から0.１
〜0.２mm内部の平均硬さを示す。）で示されることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のドア補強
部材等に用いられる引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の超高
強度鋼板からなり、種々の腐食環境下において耐遅れ破
壊特性にすぐれるパイプに関する。
部材等に用いられる引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の超高
強度鋼板からなり、種々の腐食環境下において耐遅れ破
壊特性にすぐれるパイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の安全性向上のために、ドア等の
補強部材の高強度化が進められており、軽量化の観点か
ら、主として引張強度１４７０Ｎ／mm2 級のパイプが用
いられている。従来、このような高強度パイプは、６９
０Ｎ／mm2 程度の薄鋼板を電縫溶接によってパイプと
し、これを引き続き高周波等でオーステナイト域の温度
に加熱した後、水冷して、製造されている。しかし、こ
のような方法によって高強度パイプを製造するときは、
製造費用が高いうえに、水冷等の焼入れに際してパイプ
の形状が歪む問題や、酸化による塗装性の劣化等の問題
がある。更に、上記方法によれば、薄鋼板を角型や異形
断面のパイプに成形したときは、均一に焼入れすること
ができない難点がある。
補強部材の高強度化が進められており、軽量化の観点か
ら、主として引張強度１４７０Ｎ／mm2 級のパイプが用
いられている。従来、このような高強度パイプは、６９
０Ｎ／mm2 程度の薄鋼板を電縫溶接によってパイプと
し、これを引き続き高周波等でオーステナイト域の温度
に加熱した後、水冷して、製造されている。しかし、こ
のような方法によって高強度パイプを製造するときは、
製造費用が高いうえに、水冷等の焼入れに際してパイプ
の形状が歪む問題や、酸化による塗装性の劣化等の問題
がある。更に、上記方法によれば、薄鋼板を角型や異形
断面のパイプに成形したときは、均一に焼入れすること
ができない難点がある。
【０００３】他方、特開平２−２５３３８６号公報に記
載されているように、１４７０Ｎ／mm2 級の薄鋼板を造
管し、これを非熱処理タイプの電縫溶接パイプとするこ
とによって、圧壊時の吸収エネルギー特性を高める方法
が知られている。この方法によれば、上述したようなパ
イプの形状の歪みや、酸化による塗装性の劣化等の熱処
理型パイプの問題は解決されるが、しかし、このような
非熱処理タイプのパイプでは、造管時に発生する残留応
力のために、腐食によって遅れ破壊が発生することがあ
る。
載されているように、１４７０Ｎ／mm2 級の薄鋼板を造
管し、これを非熱処理タイプの電縫溶接パイプとするこ
とによって、圧壊時の吸収エネルギー特性を高める方法
が知られている。この方法によれば、上述したようなパ
イプの形状の歪みや、酸化による塗装性の劣化等の熱処
理型パイプの問題は解決されるが、しかし、このような
非熱処理タイプのパイプでは、造管時に発生する残留応
力のために、腐食によって遅れ破壊が発生することがあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】超高強度薄鋼板の遅れ
破壊については、例えば、金属学会会報第４巻第２３８
〜２４０頁（１９９３年）に一部、報告されているが、
しかし、そこでの遅れ破壊は、単純な曲げ応力下での現
象であり、応力、歪みの状態及び腐食環境の異なる状況
での遅れ破壊現象については明らかにされていない。本
発明者らは、引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の超高強度薄
鋼板からなる実機能製品であり、２軸応力となる電縫溶
接パイプの遅れ破壊について、種々研究を重ねた結果、
遅れ破壊の発生を防止し得るパイプを得て、本発明に至
ったものである。
破壊については、例えば、金属学会会報第４巻第２３８
〜２４０頁（１９９３年）に一部、報告されているが、
しかし、そこでの遅れ破壊は、単純な曲げ応力下での現
象であり、応力、歪みの状態及び腐食環境の異なる状況
での遅れ破壊現象については明らかにされていない。本
発明者らは、引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の超高強度薄
鋼板からなる実機能製品であり、２軸応力となる電縫溶
接パイプの遅れ破壊について、種々研究を重ねた結果、
遅れ破壊の発生を防止し得るパイプを得て、本発明に至
ったものである。
【０００５】従って、本発明は、従来の非熱処理タイプ
のパイプの製造における上述したような問題を解決する
ためになされたものであって、引張強度９８０Ｎ／mm2
以上の超高強度薄鋼板からなるパイプであって、歪みが
小さく、しかも、種々の腐食環境下においてすぐれた耐
遅れ破壊特性を有する非熱処理タイプの電縫溶接パイプ
を提供することを目的とする。
のパイプの製造における上述したような問題を解決する
ためになされたものであって、引張強度９８０Ｎ／mm2
以上の超高強度薄鋼板からなるパイプであって、歪みが
小さく、しかも、種々の腐食環境下においてすぐれた耐
遅れ破壊特性を有する非熱処理タイプの電縫溶接パイプ
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による耐遅れ破壊
特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプは、重量％にてＣ
0.０８〜0.２５％、及びＭｎ 1.０〜3.０％を含
み、マルテンサイト又はベイナイトを単独又は複合で５
０％以上含む引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の薄鋼板から
なり、歪みゲージ法による切断法で求めたパイプ外表面
部の残留応力が下記式 σR ≦（0.0369σB 2 −122σB ＋102405）×（ＨＶM ／
ＨＶO ） （式中、σR はパイプ表面の最大残留応力Ｎ／mm2 、σ
B はパイプの引張強度Ｎ／mm2 、ＨＶM はパイプの板厚
の中心部の平均硬さ、ＨＶO はパイプの外表面から0.１
〜0.２mm内部の平均硬さを示す。）で示されることを特
徴とする。
特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプは、重量％にてＣ
0.０８〜0.２５％、及びＭｎ 1.０〜3.０％を含
み、マルテンサイト又はベイナイトを単独又は複合で５
０％以上含む引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の薄鋼板から
なり、歪みゲージ法による切断法で求めたパイプ外表面
部の残留応力が下記式 σR ≦（0.0369σB 2 −122σB ＋102405）×（ＨＶM ／
ＨＶO ） （式中、σR はパイプ表面の最大残留応力Ｎ／mm2 、σ
B はパイプの引張強度Ｎ／mm2 、ＨＶM はパイプの板厚
の中心部の平均硬さ、ＨＶO はパイプの外表面から0.１
〜0.２mm内部の平均硬さを示す。）で示されることを特
徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】歪みゲージ法による切断法で求め
たパイプ外表面部の残留応力とは、以下の方法によって
求めた値である。即ち、パイプの外表面に１mmのゲージ
レングスの２軸ゲージを貼付した後、パイプの円周方向
に１０mmの幅、パイプの軸（長手）方向に３０mmの長さ
の大きさにゲージを含んで切断し、切断前後の歪みゲー
ジの差を求め、その値からヤング率を２１０００として
一般的な応力計算によって求めた値である。従って、歪
みゲージ法による切断法で求めたパイプ外表面部の残留
応力とは、パイプの表面の真の残留応力ではなく、見か
けの残留応力である。
たパイプ外表面部の残留応力とは、以下の方法によって
求めた値である。即ち、パイプの外表面に１mmのゲージ
レングスの２軸ゲージを貼付した後、パイプの円周方向
に１０mmの幅、パイプの軸（長手）方向に３０mmの長さ
の大きさにゲージを含んで切断し、切断前後の歪みゲー
ジの差を求め、その値からヤング率を２１０００として
一般的な応力計算によって求めた値である。従って、歪
みゲージ法による切断法で求めたパイプ外表面部の残留
応力とは、パイプの表面の真の残留応力ではなく、見か
けの残留応力である。
【０００８】次に、本発明による超高強度鋼板製パイプ
において、鋼板の化学成分について説明する。Ｃは、鋼
板の強化に必要な元素であり、９８０Ｎ／mm2 以上の引
張強度を得るためには、0.０８％以上の添加が必要であ
る。しかし、添加量が0.２５％を越えるときは、鋼の延
性が低下し、偏平又は圧壊時等にパイプが割れるので、
これを上限とする。
において、鋼板の化学成分について説明する。Ｃは、鋼
板の強化に必要な元素であり、９８０Ｎ／mm2 以上の引
張強度を得るためには、0.０８％以上の添加が必要であ
る。しかし、添加量が0.２５％を越えるときは、鋼の延
性が低下し、偏平又は圧壊時等にパイプが割れるので、
これを上限とする。
【０００９】Ｍｎは、マルテンサイトやベイナイト等の
変態組織を得るために必要な元素であって、添加量が1.
０％よりも少ないときは、例えば、熱間圧延後の急冷や
冷間圧延後の連続焼鈍等において、十分な量の変態組織
を得ることができない。しかし、添加量が3.０％を越え
るときは、Ｍｎの偏析等によって延性が低下し、偏平又
は圧壊時等に割れが発生するので、これを上限とする。
変態組織を得るために必要な元素であって、添加量が1.
０％よりも少ないときは、例えば、熱間圧延後の急冷や
冷間圧延後の連続焼鈍等において、十分な量の変態組織
を得ることができない。しかし、添加量が3.０％を越え
るときは、Ｍｎの偏析等によって延性が低下し、偏平又
は圧壊時等に割れが発生するので、これを上限とする。
【００１０】本発明において、その他の元素について
は、何ら制約されるものではない。Ｓｉ、Ｐ、Ｎｉ、Ｃ
ａ及びＲＥＭは、鋼の延性を高める効果がある。Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｃｕ及びＢは、鋼の焼入れ性を高める効果を有す
る。また、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ及びＷは、析出強化に
よって鋼の降伏強度を高め、パイプの圧壊特性を高める
ために有効である。
は、何ら制約されるものではない。Ｓｉ、Ｐ、Ｎｉ、Ｃ
ａ及びＲＥＭは、鋼の延性を高める効果がある。Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｃｕ及びＢは、鋼の焼入れ性を高める効果を有す
る。また、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ及びＷは、析出強化に
よって鋼の降伏強度を高め、パイプの圧壊特性を高める
ために有効である。
【００１１】本発明において、鋼板の組織は、ベイナイ
ト又はマルテンサイトを単独で、又は複合で、５０％以
上含むことが必要である。このような組織は、鋼板が９
８０Ｎ／mm2 以上の引張強度を有すると共に、パイプに
加工し得るすぐれた曲げ加工を有するためである。鋼板
の組織がベイナイト又はマルテンサイトを単独で、又は
混合物として、５０％よりも少ないときは、目的とする
所定の強度と曲げ加工性を得ることができない。
ト又はマルテンサイトを単独で、又は複合で、５０％以
上含むことが必要である。このような組織は、鋼板が９
８０Ｎ／mm2 以上の引張強度を有すると共に、パイプに
加工し得るすぐれた曲げ加工を有するためである。鋼板
の組織がベイナイト又はマルテンサイトを単独で、又は
混合物として、５０％よりも少ないときは、目的とする
所定の強度と曲げ加工性を得ることができない。
【００１２】ベイナイト又はマルテンサイトが単独で、
又は複合で５０％よりも少ない場合に、引張強度９８０
Ｎ／mm2 以上を得るためには、これらの変態相の硬さを
高める必要があり、このように、変態相の硬さを高めれ
ば、曲げ加工性が低下し、パイプの偏平、圧壊時等に割
れが発生する。
又は複合で５０％よりも少ない場合に、引張強度９８０
Ｎ／mm2 以上を得るためには、これらの変態相の硬さを
高める必要があり、このように、変態相の硬さを高めれ
ば、曲げ加工性が低下し、パイプの偏平、圧壊時等に割
れが発生する。
【００１３】ベイナイト相の炭化物の状態については、
特に限定されるものではなく、オーステナイト域からの
冷却によって生成した変態相であればよい。また、マル
テンサイトについては、焼入れマルテンサイトでもよ
く、焼戻しマルテンサイトであってもよい。
特に限定されるものではなく、オーステナイト域からの
冷却によって生成した変態相であればよい。また、マル
テンサイトについては、焼入れマルテンサイトでもよ
く、焼戻しマルテンサイトであってもよい。
【００１４】超高強度薄鋼板に高い応力を付与した状態
で、例えば、塩酸に浸漬すると、遅れ破壊が発生する
が、鋼板に予め加工を付与した材料と、歪みを付与しな
い材料とでは、割れ発生の時間が異なり、前者の方がよ
り早い時期に割れが発生する。この割れ発生の時期の相
違は、腐食される前に加工により鋼板にミクロな欠陥が
導入された影響と考えられる。即ち、図１に示すよう
に、同一応力、腐食条件であっても、この加工の状態に
よって割れ発生時間が異なり、両者の間には相関があ
り、鋼板に予め加工を付与した材料と、歪みを付与しな
い材料とについて、それぞれ斜線領域が３００時間の塩
酸浸漬によっても、割れの発生しない領域である。
で、例えば、塩酸に浸漬すると、遅れ破壊が発生する
が、鋼板に予め加工を付与した材料と、歪みを付与しな
い材料とでは、割れ発生の時間が異なり、前者の方がよ
り早い時期に割れが発生する。この割れ発生の時期の相
違は、腐食される前に加工により鋼板にミクロな欠陥が
導入された影響と考えられる。即ち、図１に示すよう
に、同一応力、腐食条件であっても、この加工の状態に
よって割れ発生時間が異なり、両者の間には相関があ
り、鋼板に予め加工を付与した材料と、歪みを付与しな
い材料とについて、それぞれ斜線領域が３００時間の塩
酸浸漬によっても、割れの発生しない領域である。
【００１５】一方、応力の状態を単軸から２軸に変える
と、割れ発生の時期が早まる。この理由については明ら
かでないが、遅れ破壊を誘因する水素が欠陥に集まりや
すくなるためであると考えられる。このように、加工及
び応力状態によって遅れ破壊特性は大きく変化する。こ
れらを適正に制御することによってはじめて、遅れ破壊
の発生しない超高強度薄鋼板製の電縫溶接パイプを得る
ことができる。
と、割れ発生の時期が早まる。この理由については明ら
かでないが、遅れ破壊を誘因する水素が欠陥に集まりや
すくなるためであると考えられる。このように、加工及
び応力状態によって遅れ破壊特性は大きく変化する。こ
れらを適正に制御することによってはじめて、遅れ破壊
の発生しない超高強度薄鋼板製の電縫溶接パイプを得る
ことができる。
【００１６】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の超高強度薄鋼板は、
熱延工程又は冷延焼鈍工程のいずれかにおいて、通常の
方法、例えば、２相域温度以上から急冷して、マルテン
サイト又はベイナイト又はこれらの混合組織を形成させ
ることによって製造した。用いた鋼の化学成分と、この
ようにして得られた複合組織鋼板の組織を表１に示す。
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。引張強度９８０Ｎ／mm2 以上の超高強度薄鋼板は、
熱延工程又は冷延焼鈍工程のいずれかにおいて、通常の
方法、例えば、２相域温度以上から急冷して、マルテン
サイト又はベイナイト又はこれらの混合組織を形成させ
ることによって製造した。用いた鋼の化学成分と、この
ようにして得られた複合組織鋼板の組織を表１に示す。
【００１７】このようにして製造した1.６〜4.０mm厚さ
の超高強度薄鋼板を通常の方法で造管し、電縫溶接し
て、直径２５〜４０mmのパイプとし、その際に、造管条
件を種々変更して、残留応力レベルを変化させた。得ら
れたパイプについての遅れ破壊試験は、1.０Ｎの塩酸浸
漬と塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）に従って行
なった。結果を表２に示すように、本発明のパイプで
は、いずれも遅れ破壊がなかったが、比較例のパイプで
は、いずれも遅れ破壊が発生した。
の超高強度薄鋼板を通常の方法で造管し、電縫溶接し
て、直径２５〜４０mmのパイプとし、その際に、造管条
件を種々変更して、残留応力レベルを変化させた。得ら
れたパイプについての遅れ破壊試験は、1.０Ｎの塩酸浸
漬と塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）に従って行
なった。結果を表２に示すように、本発明のパイプで
は、いずれも遅れ破壊がなかったが、比較例のパイプで
は、いずれも遅れ破壊が発生した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【図１】は、超高強度薄鋼板に予め加工を付与した材料
と、しない材料とについて、引張強度と遅れ破壊の発生
する残留応力との関係を示すグラフである。
と、しない材料とについて、引張強度と遅れ破壊の発生
する残留応力との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤木 慎路 愛知県西加茂郡三好町大字三好字井ノ口47 番地 株式会社三五三好工場内
Claims (1)
- 【請求項１】重量％にてＣ 0.０８〜0.２５％、及び
Ｍｎ 1.０〜3.０％を含み、マルテンサイト又はベイナ
イトを単独又は複合で５０％以上含む引張強度９８０Ｎ
／mm2 以上の薄鋼板からなり、歪みゲージ法による切断
法で求めたパイプ外表面部の残留応力が下記式 σR ≦（0.0369σB 2 −122σB ＋102405）×（ＨＶM ／
ＨＶO ） （式中、σR はパイプ表面の応力が最大となる方向の最
大の残留応力（Ｎ／mm2）、σB はパイプの引張強度
（Ｎ／mm2 ）、ＨＶM はパイプの板厚の中心部の平均硬
さ、ＨＶO はパイプの外表面から0.１〜0.２mm内部の平
均硬さを示す。）で示される耐遅れ破壊特性にすぐれる
超高強度鋼板製パイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078888A JPH09267122A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 耐遅れ破壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8078888A JPH09267122A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 耐遅れ破壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09267122A true JPH09267122A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13674358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8078888A Pending JPH09267122A (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 耐遅れ破壊特性にすぐれる超高強度鋼板製パイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09267122A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107304457A (zh) * | 2016-04-25 | 2017-10-31 | 现代自动车株式会社 | 具有三层结构的高韧性热处理钢管及其制造方法 |
-
1996
- 1996-04-01 JP JP8078888A patent/JPH09267122A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107304457A (zh) * | 2016-04-25 | 2017-10-31 | 现代自动车株式会社 | 具有三层结构的高韧性热处理钢管及其制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020702 |