高強度電阻焊鋼管及其制造方法

專利名稱：高強度電阻焊鋼管及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于車門防撞梁(door impact beam)、橫梁(cross member)>車柱(pillar)等汽車碰撞部件(crash member)的高強度電阻焊鋼管(high-strengthelectric resistance welded steel tube),特別涉及加工性(formability)和減震特性(shock absorption)均優異的高強度電阻焊鋼管。
背景技術：
近年來，以提高汽車的安全性(enhanced safety)、尤其是確保乘坐人的安全性(ensuring safety)為目的，在汽車車體(automotive body)配設了用于吸收碰撞時的沖擊能量(impact energy)的減震用部件,例如,對于作為減震用部件的車門防撞梁例如可應用專利文獻I所示的實施了淬火處理(quenching treatment)的具有馬氏體組織 (martensitic structure)的具有所希望的高強度的高強度鋼管。專利文獻I中記載的技術是一種機械結構用高強度鋼管的制造方法，對含有C 0. 15 0. 22%、Mn :1. 5% 以下、Si :0. 5% 以下、Ti :0. 04% 以下、B :0. 0003 0. 0035%、N 0. 0080%以下，或進一步含有Ni :0. 5%以下、Cr :0. 5%以下、Mo :0. 5%以下中的I種或2種以上的鋼管進行淬火處理，從而得到拉伸強度120kgf/mm2以上的機械結構用高強度鋼管(electric resistance welded steel tube for machine structural use)。根據專利文獻I中記載的技術，能夠通過一次的熱處理得到可適用于作為汽車加固用鋼管的車門防撞桿(door impact bar)(車門防撞梁)、保險杠用芯材(center core for bumper)的、具有10%以上的良好的伸長率且拉伸強度120kgf/mm2以上的高強度鋼管。另外，作為具有拉伸強度120kgf/mm2以上的鋼板，專利文獻2 7中記載了關于汽車結構部件中使用的拉伸強度為900MPa以上的高強度冷軋鋼板的技術。這些鋼板均具有鐵素體相和馬氏體相的二相組織或進一步含有貝氏體相、殘余奧氏體相的組織，并規定了貝氏體相、殘余奧氏體相的面積率的上限值。通過形成這樣的組織，從而制成兼具加工性和高強度的鋼板。在先技術文獻專利文獻I:日本特開平3-122219號公報專利文獻2:日本特開2010-255094號公報專利文獻3:日本特開2010-126787號公報專利文獻4:日本特開2009-242816號公報專利文獻5:日本特開2009-203550號公報專利文獻6:日本特開2007-100114號公報專利文獻7:日本特開2005-163055號公報

發明內容
但是，在專利文獻I記載的技術中，雖然在不實施特別的加工而以直管使用時，如車門防撞梁這樣的情況下沒有大的問題，但對于需要加工成各種形狀的復雜加工的橫梁、車柱等其他汽車減震用部件中所使用的鋼管而言，除了具備高強度以外還需要具備優異的加工性。另外，在專利文獻2 5記載的技術中，由于退火時的加熱保持后的冷卻速度慢，因此存在碳化物析出，鐵素體的固溶C量變不足，由賦予預應變-涂裝燒結處理引起的強度增加量(BH量)較少，無法確保BH量為IOOMPa以上這樣的問題。另外，在專利文獻6記載的技術中，沒有考慮從退火時的加熱保持到開始水淬火為止的冷卻速度，例如因生產線的設計，開始水淬火為止的時間長，冷卻速度慢的情況下，進行鐵素體和奧氏體中的C量分配，被認為有助于BH特性的鐵素體中殘存的固溶C量將變不足。因此，專利文獻6中完全沒有記載將BH量確保為IOOMPa以上的內容，并且也不能預料到。另外，在專利文獻7記載的技術中，最終退火時的冷卻速度在實施例所示的值中 最大為550°C /分鐘，較慢，只得到8%左右的伸長率。另外，伸長率整體較低，最大也只為11%。因此，將利用專利文獻7記載的技術制造的鋼板加工成電阻焊鋼管時，如果考慮造管時的加工應變則伸長率還會降低，存在作為鋼管無法確保10%以上的伸長率這樣的問題。本發明使鑒于上述需要而進行的，其目的在于提供一種具有優異的加工性，并且能夠確保適合作為汽車減震部件的優異的減震特性的高強度電阻焊鋼管及其制造方法。應予說明，此處所說的“高強度”是指拉伸強度TS為IlSOMPa以上的情況。另外，此處所說的“優異的加工性”是指在使用了 JIS規格所規定的JIS 12號拉伸試驗片(GL 50mm)的拉伸試驗(tensile test)中得到的、管軸方向(tube axis direction)的伸長率(elongation)El為10%以上，優選為12%以上，且管軸方向的屈服比(=(O. 2%耐力(proofstress)/拉伸強度)X 100 (%))低于90%的情況。另外，此處所說的“優異的減震特性”是指向管賦予2%的預應變(pre strain)，然后實施170°C X 10分鐘的熱處理(涂裝燒結處理(baking finishing))后的0. 2%耐力與賦予2%的預應變時的強度之差，即強度增加量(BH量(bake hardening value))為IOOMPa以上，且管軸方向的屈服比為90%以上的情況。應予說明，BH量被圖2所定義。本發明人等為實現上述目的，對在維持高強度的狀態下提高電阻焊鋼管的加工性的各種方法進行了深入研究。其結果想到將具有由鐵素體(ferrite)和馬氏體(martensite)構成的二相組織(dual phase structure)的加工性優異且具有所希望的涂裝燒結固化性(bake hardenability)的鋼板(冷軋鋼板)作為鋼管還料,采用能夠盡量不降低坯料的優異的加工性地進行造管的造管方法，制成加工性優異的電阻焊鋼管。并且發現對這樣的電阻焊鋼管實施制成所希望的部件形狀的加工后，實施熱處理(涂裝燒結處理)增加強度，從而可提高耐力，能夠確保作為部件的優異的減震特性。本發明是基于上述見解經過進一步研究而完成的。S卩，本發明的要旨如下所述。(I) 一種高強度電阻焊鋼管，其特征在于，具有以下的組成和組織所述組成為以質量 ％ 計含有 C 0. 05 0. 20%、Si 0. 5 2. 0%、Mn : I. O 3. 0%、P 0. 1% 以下、S 0. 01%以下、Al :0. 01 0. 1%、N :0. 005%以下，且余量由Fe和不可避免的雜質；所述組織為由鐵素體相和馬氏體相構成的二相組織，其中該馬氏體相以體積率計為20 60% ;其拉伸強度TS為1180MPa以上，管軸方向的伸長率El為10%以上，屈服比(yield ratio)低于90%，賦予預應變2%后實施170°C X 10分鐘的熱處理的涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)為IOOMPa以上，且屈服比為90%以上。( 2)如(I)中的高強度電阻焊鋼管，其特征在于，其組成為在上述組成基礎上以質量％計還含有選自Cu :1. 0%以下、Ni :1. 0%以下、Cr :0. 5%以下、Mo :0. 5%以下、Nb :0. 05%以下、Ti :0. 05%以下、W :0. 05%以下、B :0. 0050%以下中的I種或2種以上。(3)如(I)或(2)中的高強度電阻焊鋼管，其特征在于，其組成為在上述組成基礎上以質量%計還含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。(4) 一種高強度電阻焊鋼管的制造方法，其特征在于，對鋼坯料實施如下工序，即，對該鋼還料進行熱軋(hot rolling)制成熱軋板(hot rolled sheet)的熱軋工序(hotrolling process),對該熱軋板實施酸洗處理(pickling treatment),接著實施冷軋(coldrolling)制成冷乳板(cold rolled sheet)的冷乳工序(cold rolling process),以及對該冷軋板實施退火處理(annealing treatment)制成冷軋退火板(coled and annealedsheet)的退火工序,從而制成鋼管用還料(material for steel tube),接著,對該鋼管用 還料實施造管工序(tube production process),即，將該鋼管用還料連續成型而制成大致圓筒狀的開口管(open pipe)，對該開口管進行電阻焊焊接而制成電阻焊鋼管時，所述鋼坯料具有以下的組成以質量％計含有C :0. 05 0. 20%、Si :0. 5 2. 0%、Mn :1. O 3. 0%、P 0. 1%以下、S :0. 01%以下、Al :0. 01 0. 1%、N :0· 005%，且余量為Fe和不可避免的雜質，并且，上述熱軋工序是實施精軋結束溫度(finishing temperature)為Ar3相變點以上、卷取溫度(coiling temperature)為500 700°C的熱軋而制成熱軋板的工序,上述退火工序實施如下處理的工序對上述冷軋板在Ac1相變點 變點范圍的二相溫度區域的溫度下保持均熱，然后以平均冷卻速度10°C /s以上的冷卻速度(cooling rate)(定義為平均冷卻速度I)冷卻至600 750°C范圍的溫，然后實施平均以500°C /s以上的冷卻速度(定義為平均冷卻速度2)從600 750°C范圍的溫度冷卻至室溫的急冷處理，接著，實施再加熱至150 300°C溫度范圍的回火處理(tempering treatment),制成冷軋退火板,并且,上述成型為排輥方式的輥成型，上述電阻焊鋼管為如下鋼管，即，拉伸強度TS為IlSOMPa以上、管軸方向的伸長率El為10%以上、屈服比低于90%、賦予預應變2%后實施170°C XlO分鐘的熱處理的涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)為IOOMPa以上，且屈服比為90%以上。(5)如(4)中的高強度電阻焊鋼管的制造方法，其特征在于，其組成為在上述組成基礎上以質量％計還含有選自Cu :1. 0%以下、Ni :1. 0%以下、Cr :0. 5%以下、Mo :0. 5%以下、Nb :0. 05%以下、Ti :0. 05%以下、W :0. 05%以下、B :0. 0050%以下中的I種或2種以上。(6)如(4)或(5)中的高強度電阻焊鋼管的制造方法，其特征在于，其組成為在上述組成基礎上以質量％計還含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。根據本發明，能夠以低價且容易地制造適合作為汽車的減震部件的、具有優異的加工性且成型為實際部件形狀后能夠確保優異的減震特性的高強度電阻焊鋼管，在工業上起到顯著的效果。另外，本發明的高強度電阻焊鋼管并不局限于車門防撞梁，特別是對于要求加工性的橫梁、車柱等其他汽車減震用部件，進而對于汽車骨架部件等全部汽車部件，也具有可作為汽車部件用材料適用這樣的效果。


圖I是示意地表示采用了本發明的實施中優選的CBR方式的輥成型法的電阻焊鋼管制造設備的一個例子的說明圖。圖2是示意地表示涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)的定義的說明圖。
具體實施例方式首先，對本發明的高強度電阻焊鋼管的組成限定理由進行說明。以下，只要沒有特別說明，質量％簡記為％。C :0. 05 O. 20%C是具有強化鋼的作用的元素，為了確保所希望的強度，在本發明中需要含有O. 05%以上。另一方面，超過O. 20%地含有則會使可焊性(weldability)降低。因此，在本發明中，C限定在O. 05 O. 20%的范圍。并且，優選為O. 08 O. 18%。Si 0. 5 2. 0% Si作為脫氧劑發揮作用，同時通過固溶使鋼強化，并且具有促進鐵素體形成的作用，是用于確保優異的加工性的重要的元素。另外，Si通過使鐵素體相固溶強化而較低地抑制馬氏體相分率，能夠達到所希望的高強度。為了得到這樣的效果，需要含有O. 5%以上。另一方面，如果超過2. 0%地含有則在鋼板表面大量形成Si氧化物，使化學轉化處理性(chemical conversion treatability)降低。因此,在本發明中，Si 限定在 O. 5 2. 0% 的范圍。并且，優選為I. O 1.8%。Mn :1.0 3.0%Mn是提高淬透性(hardenability),變易于生成馬氏體相而增加鋼的強度的元素，為了確保所希望的強度，在本發明中需要含有1.0%以上。另一方面，如果超過3.0%地含有則助長偏析(segregation),鑄造時容易產生板還裂紋(slab crack),并且馬氏體相過度增加而使加工性降低。因此，Mn限定在I. O 3.0%的范圍。并且，優選為I. 5 2.5%。P 0. 1% 以下P在本發明中為雜質，為避免對加工性的不良影響優選盡可能減少，但過度減少會使精煉成本(refining cost)高漲。因此，P限定在實際上不產生不良影響的O. 1%以下。并且，優選為O. 05%以下。S 0. 01% 以下S與P相同在本發明中為雜質，為避免對加工性的不良影響優選盡可能減少，但過度減少會使精煉成本高漲，因此上限設為O. 01%。并且，優選為O. 005%以下。Al :0.01 0.1%Al為作為脫氧劑(deoxidizing agent)發揮作用的元素,為了得到這樣的效果,需要含有0.01%以上。另一方面，即使超過0. 1%地含有，效果也達到飽和，無法期待與含量對應的效果。因此，Al限定在O. 01 O. 1%的范圍。并且，優選為O. 01 O. 08%。N 0. 005% 以下N為使鋼強化，使成型性降低的元素，優選將其作為雜質盡可能減少，但過度減少會使精煉成本高漲。因此，N限定在實際上不產生不良影響的0.005%以下。并且，優選為
0.004% 以下。上述成分為基本的成分，在基本的組成基礎上，根據需要還可選擇性含有選自Cu I.0% 以下、Ni 1. 0% 以下、Cr :0. 5% 以下、Mo :0. 5% 以下、Nb :0. 05% 以下、Ti :0. 05% 以下、W :0. 05%以下、B :0. 0050%以下中的I種或2種以上，和/或選自Ca :0. 0050%以下、REM O. 0050%以下中的I種或2種。Cu、Ni、Cr、Mo、Nb、Ti、W、B均為使鋼的強度增加的元素，可根據需要選擇性含有I種或2種以上。Cu :1.0% 以下Cu為具有增加鋼的強度且提高耐腐蝕性的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在含有O. 05%以上時將會體現出來，但超過1.0%地含有則會使熱加工性(hotworkability)降低。因此，含有時，優選Cu限定在I. 0%以下。并且，更優選為O. 08 O. 5%。Ni :1.0% 以下Ni為具有增加鋼的強度且提高耐腐蝕性的作用的元素，可根據需要含有。這樣的 效果在含有O. 05%以上時將會體現出來，但Ni為高價元素，超過I. 0%地大量含有時會使材料成本高漲。因此，含有時，優選Ni限定在I. 0%以下。并且，更優選為O. 08 O. 5%。Cr :0.5% 以下Cr為具有通過提高淬透性來增加鋼的強度且提高耐腐蝕性的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在含有O. 05%以上時將會體現出來，但超過O. 5%地含有則會使加工性降低。因此，含有時，優選Cr限定在O. 5%以下。并且，更優選為O. 05 0.4%。Mo 0. 5% 以下Mo為除提高淬透性之外還具有通過析出強化(precipitation strengthening)來增加鋼的強度的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在含有O. 05%以上時將會體現出來，但超過O. 5%地含有則會使延展性(ductility)降低，并且導致材料成本的高漲。因此，含有時，優選Mo限定在O. 5%以下。并且，更優選為O. I O. 4%。Nb 0. 05% 以下Nb為具有使晶粒微細化且通過析出強化來增加鋼的強度的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在含有O. 005%以上時將會體現出來，如果超過O. 05%地含有則會使延展性降低。因此，含有時，優選Nb限定在O. 05%以下。并且，更優選為O. 008 O. 03%。Ti 0. 05% 以下Ti為具有使晶粒微細化且通過析出強化來增加鋼的強度的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在含有O. 005%以上時將會體現出來，但超過O. 05%地含有則會使延展性降低。因此，含有時，優選Ti限定在O. 05%以下。并且，更優選為O. 008 O. 03%。W 0. 05% 以下W為具有通過析出強化來增加鋼的強度的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在含有O. 01%以上時將會體現出來，但超過O. 05%地含有則會使延展性降低。因此，含有時，優選W限定在O. 05%以下。并且，更優選為O. 01 O. 03%。B :0.0050% 以下B為具有通過提高淬透性而將馬氏體分率調整在規定的范圍內且增加鋼的強度的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在含有O. 0005%以上時將會體現出來，但超過
O.0050%地含有則效果達到飽和而無法期待與含量對應的效果，所以在經濟上不利。因此，含有時，優選B限定在O. 0050%以下。并且，更優選為O. 001 O. 003%。
Ca 0. 0050% 以下、REM :0. 0050% 以下Ca、REM均為具有通過控制硫化物系夾雜物的形態(morphological control)來提高延展性的作用的元素，可根據需要含有。這樣的效果在均含有0. 0020%以上的Ca、REM時將會體現出來，單超過0. 0050%地含有則會使夾雜物量過量增加，鋼的清潔度(cleanness)降低。因此，含有時，優選Ca、REM均限定在0.0050%以下。并且，更優選為0. 0020
0.0040%ο上述成分以外的余量為Fe和不可避免的雜質。 接著，對本發明鋼管的組織限定理由進行說明。本發明鋼管具有以體積率計含有20 60%的馬氏體相、且余量由鐵素體相構成的二相組織。通過制成這樣的組織，能夠兼具所希望的高強度以及優異的加工性、優異的涂裝燒結固化性。馬氏體相在低于20體積％時，成為鐵素體相為主體的組織，無法達到所希望的高強度。另一方面，如果超過60體積％而馬氏體相變多，則成為馬氏體相為主體的組織，無法確保所希望的加工性。因此，馬氏體相的組織分率以體積率計限定在20 60%的范圍。優選以體積率計為40 55%。接著，對本發明鋼管的優選的制造方法進行說明。在本發明中，對鋼坯料實施熱軋工序、冷軋工序、退火工序制成鋼管用坯料，接著對該鋼管用坯料實施造管工序制成電阻焊鋼管。使用的鋼坯料的制造方法沒有特別限定，但優選將具有上述組成的鋼液用轉爐等常用的熔煉方法進行熔煉，用連續鑄造法或者鑄錠-軋制法制成板坯等的鋼坯料。接著對得到的鋼坯料實施通過實施熱軋來制成熱軋板的熱軋工序。將得到的鋼坯料冷卻后再進行加熱，或在鋼坯料保有規定量的熱的情況下，也可不進行再加熱而直接輸送進行熱軋。進行再加熱時，優選加熱溫度設為1000 1250°C。如果再加熱時的加熱溫度低于1000°C，則有時變形阻力過高，給予軋鋼機的負荷變得過大，難以進行軋制。另一方面，如果加熱超過1250°C，則發生晶粒粗大化，延展性等的降低顯著。熱軋由粗軋(rough rolling)和精軋(finish rolling)構成。粗軋的條件只要能得到規定尺寸形狀的板料(sheet bar)即可，對其條件沒有特別限定。另外，精軋是精軋結束溫度成為被軋制材料鋼帶的Ar3相變點以上的軋制，精軋結束后在卷取溫度500 700°C下進行卷取。如果精軋結束溫度低于Ar3相變點，則精軋成為(a + Y )的二相區軋制(rollingat two-phase region),變成明顯粗大的晶粒和微細的晶粒混合存在的混晶組織(mixedgrain structure)。因此，即使其后實施冷軋工序-退火工序，也無法確保良好的加工性，或者在進行加壓成型(press forming)、彎曲加工(bending work)等加工時產生粗糙表面。因此，將熱軋的精軋結束溫度限定在Ar3相變點以上。另外，如果卷取溫度低于500°C,貝U在冷卻中生成硬質相(hard phase),因此冷軋時的軋制負荷(roll load)變大，生產率(productivity)降低。另一方面，如果超過700°C成為高溫則未變態奧氏體(non-transformed austenite)變態成珠光體(pearlite),因此加工性降低。因此，卷取溫度限定在500 700°C的范圍。并且，優選為650°C以下。接著，對經由熱軋工序得到的熱軋板實施酸洗處理，接著實施進行冷軋制成冷軋板的冷軋工序。對冷軋的壓下率等冷軋工序的條件沒有特別規定。接著對得到的冷軋板實施退火工序制成冷軋退火板。在確保本發明所希望的加工性和所希望的涂裝燒結固化性(BH性)方面，退火工序是重要的工序。退火工序優選利用連續退火線。退火工序為如下的工序，即，將冷軋板加熱到Ac1相變點 Ac3相變點的范圍的二相溫度區域的溫度并保持均熱后，以平均冷卻速度10°c /s以上(平均冷卻速度I)冷卻至600 750°C范圍的溫度后，實施以平均500°C /s以上的冷卻速度從600 750°C范圍的溫度冷卻至室溫的急冷處理(平均冷卻速度2)，接著，實施再加熱至150 300°C的溫度范圍的回火處理，制成冷軋退火板。應予說明，為了穩定地確保所希望的高強度和BH特性，從加熱保持到急冷開始溫度為止的冷卻速度(平均冷卻速度I)優選設為15°C /s以上，急冷處理時的平均冷卻速度(平均冷卻速度2)優選設為800°C /s以上。更優選為1000°C /s以上。進一步優選為1100°C /s以上。
如果加熱并保持均熱的溫度在Ac1相變點 Ac3相變點范圍的二相溫度區域(two-phase temperature region)之外,貝U在其后的急冷(rapid cooling)中，無法確保所希望的組織分率的(鐵素體+馬氏體)組織。另外，如果從加熱保持溫度到急冷開始溫度為止的冷卻速度(平均冷卻速度I)低于10°C /s，則進行鐵素體和奧氏體的C量的分配，被認為有助于BH特性的鐵素體中的固溶C量將會變少，因此變得無法得到所希望的BH特性。另外，如果急冷開始溫度在750°C 600°C范圍之外，則無法得到所希望的組織分率的(鐵素體+馬氏體)組織。如果急冷開始溫度超過750°C而變高則延展性降低，如果低于600°C則無法確保所希望的高強度。并且，在上述溫度下保持均熱的時間優選為30s以上。另外，如果從600 750°C范圍的溫度到室溫的冷卻速度(平均冷卻速度2)平均低于500°C /s，則馬氏體變態量少，無法形成所希望的組織分率的(鐵素體+馬氏體)組織，無法確保所希望的高強度，并且被認為有助于BH特性的鐵素體中的固溶C量也變少，因此得不到所希望的BH量IOOMPa以上。應予說明，急冷處理的冷卻速度是從急冷開始溫度到200°C之間的平均冷卻速度。應予說明，對于急冷處理的方法沒有特別限定，但是從抑制鋼板寬度方向、長度方向的材質不均的觀點出發，優選為使用了水射流(jet flow water)的冷卻。并且,在本發明的退火工序(annealing process)中，急冷處理后,進一步以提高韌性為目的進行再加熱至150 300°C的溫度范圍的回火處理(tempering treatment)。如果回火溫度低于150°C，則無法期待韌性改善效果。另一方面，如果超過300°C則由于低溫回火脆性(low-temperature temperingbrittleness)導致延展性降低。因此，再加熱的溫度范圍限定在150 300°C。進一步根據需要，也可對得到的冷軋退火板進行調質軋制(skinpass rolling)。此時，調質壓下率(rolling reduction of skinpass rolling)優選設為 0· 2% I. 0%。如果調質壓下率低于0. 2%，則得不到形狀矯正效果。另一方面，如果超過I. 0%，則伸長率的劣化變得顯著。將經上述工序得到的冷軋退火板(冷軋退火鋼帶)作為鋼管用坯料，接著，對該鋼管用坯料實施造管工序，制成電阻焊鋼管。造管工序為連續地將鋼管用坯料成型成大致圓筒狀的開口管，對該開口管進行電阻焊焊接制成電阻焊鋼管的工序。
在本發明中，造管工序中的成型是利用排棍方式(cage roll method)的棍成型(roll forming method)。利用排棍方式的棍成型是指將稱為排棍的小型棍排列在成為管外面的一側，順滑地進行成型的方式的輥成型。應予說明，在利用排輥方式的輥成型中，也優選CBR方式(Chance free Bulge Roll method)的棍成型。在利用該方式的成型中，能夠將成型時附加到帶板的應變抑制在最小限度，能夠抑制因加工固化(work hardening)導致的材料特性劣化。將采用了 CBR方式的輥成型的電阻焊鋼管的制造設備的一個例子示于圖I。CBR方式的輥成型為如下的成型方法利用邊緣彎曲輥(edge bend roll) 2對帶板I的兩邊緣部進行預成型后，利用中央彎曲輥(center bend roll)3和排輥4，對帶板中央部進行彎曲成型，制作縱長的橢圓形(vertically long oval figure)的管還,接著利用翅片棍(finpass roll) 5,臨時對管圓周方向的4個部位進行過度彎曲(over bend)后,通過減徑壓縮(reducing)進行管側部的拉伸成型(stretch forming)和過彎曲部的彎曲返回成型(bendand return forming)制成圓形管還(參照川崎制鐵技報，vol. 32 (2000), pp49 53)。應予說明，CBR方式的棍成型法與以往的BD (擊穿(breakdown))方式相比,具有賦予還料 (帶板)的應變少，進而賦予管圓周方向的應變的不均小的特征。一邊用擠壓棍(squeezeroll )7對這樣得到的圓形管還進行擠壓,一邊通過焊接裝置(高頻電阻焊(high-frequencyresistance welding)) 6將對接部接合，制成電阻焊鋼管8。使用通過如上所述的制造方法得到的、具有高強度并且加工性優異且涂裝燒結固化性優異的鋼板(鋼管坯料)，通過利用如上所述的造管工序進行造管，從能夠制造高強度電阻焊鋼管，其能夠將造管時所附加的應變減少到最小限度，抑制加工固化，具有優異的加工性，并且成為部件后能夠確保優異的減震特性。得到的高強度電阻焊鋼管為如下的鋼管，即，拉伸強度TS為IlSOMPa以上，管軸方向的伸長率El為10%以上，屈服比低于90%，賦予預應變2%后實施170°C X 10分鐘的熱處理的涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)為IOOMPa以上，且屈服比為90%以上。如果電阻焊鋼管的管軸方向的伸長率低于10%，則作為管的加工性降低，難以成型為所希望的形狀。并且，優選伸長率為12%以上。另外，如果電阻焊鋼管的屈服比超過90%，則作為管的加工性降低，難以成型為所希望的形狀。并且，優選屈服比為85%以下。另外，如果涂裝燒結處理后的電阻焊鋼管的BH量低于lOOMPa，則碰撞時能夠吸收的能量變少，無法滿足作為沖擊部件的功能。并且，優選BH量為IlOMPa以上。另外，本發明電阻焊鋼管的制造時所采用的造管工序中，能夠將造管時所附加的應變減少到最小限度，進而減小賦予管圓周方向的應變的不均，因此本發明電阻焊鋼管的、在管圓周方向各位置的BH量的差(最大值與最小值之差)小，不包括電阻焊部的管圓周方向各位置的BH量是均勻的，可設在100 130MPa的范圍內。另外，如果電阻焊鋼管的屈服比低于90%，則碰撞時能夠吸收的能量變少，無法滿足作為沖擊部件的功能。應予說明，在本發明中，涂裝燒結處理的熱處理條件為170°C X 10分鐘的熱處理，但該條件為在涂裝燒結處理后可得到IOOMPa以上的強度增加量(BH量)的最低的熱處理條件，除此之外只要是優選的條件，本發明電阻焊鋼管的涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)均可顯示IOOMPa以上。作為在涂裝燒結處理后得到IOOMPa以上的強度增加量(BH量)的熱處理條件，優選為在170 250°C范圍的加熱溫度下，10 30分鐘范圍的保持時間。如果加熱溫度低于170°C，則實現增加所希望的強度所需要的固溶C向錯位擴散，不能實現充分固定錯位，因此無法確保所希望的涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)。另一方面，如果超過250°C而溫度過高，則降低生產率，并且有可能加熱至藍熱脆性區域，有時使材質劣化。另外，保持時間短至低于10分鐘時，擴散時間不足，向錯位不能到達必要量的固溶C，因此無法確保所希望的涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)。另一方面，如果保持時間超過30分鐘而變長，則生產率降低。優選為25分鐘以下。實施例將表I所示的組成的鋼液用轉爐熔煉，用連續鑄造法制成板坯(鋼坯料)。對這些板坯(鋼坯料)實施表2所示的條件的熱軋工序，制成熱軋板(板厚2. 4 3. Omm)后，進行酸洗，對該熱軋板實施冷軋制成冷軋板的冷軋工序，對該冷軋板實施表2所示的條件的退火工序，制成冷軋退火板(板厚I. 2 I. 8_)，從而制成鋼管坯料。從得到的鋼管坯料中采取試驗片，實施了組織觀察和拉伸試驗。試驗方法如下所述。
(I)組織觀察(observation)從得到的鋼管坯料采取組織觀察用試驗片，研磨軋制方向截面，用硝酸乙醇液(nital)腐蝕,使用掃描型電子顯微鏡(scanning electron microscope)(倍率2000倍)觀察組織，各拍攝10視角以上，利用圖像解析裝置(image analyzer)鑒別鐵素體、馬氏體等組織的種類，計算各相的組織分率(體積率)。(2)拉伸試驗(tensile test)根據JIS Z 2201的規定，以拉伸方向成為軋制方向的方式從得到的鋼管坯料采取JIS 12號拉伸試驗片(標距50mm)，根據JIS Z 2241的規定，實施拉伸試驗，求出0. 2%耐力YS (MPa)、拉伸強度TS (MPa)、伸長率El (%)，計算屈服比YR，評價強度和加工性。將得到的結果示于表3。對得到的鋼管坯料實施利用CBR方式的輥成型的成型，制成大致圓筒狀的開口管。接著，一邊用擠壓輥擠壓對接部，一邊利用高頻電阻焊接對該對接部進行電阻焊焊接，制成電阻焊鋼管(大小外徑48. 6mmΦ X壁厚I. 2 I. 8mm)。在一部分鋼管中，造管工序的成型為利用BD方式的成型。對得到的電阻焊鋼管實施組織觀察、拉伸試驗、以及涂裝燒結處理試驗，評價組織、拉伸特性、涂裝燒結固化特性。試驗方法如下所述。(I)組織觀察從得到的鋼管采取組織觀察用試驗片，研磨管軸方向截面，用硝酸乙醇液腐蝕，使用掃描型電子顯微鏡(倍率2000倍)觀察組織，各拍攝10視角以上，利用圖像解析裝置鑒定鐵素體、馬氏體等組織的種類，計算10視角以上的各相的平均組織分率(體積率)。(2)拉伸試驗根據JIS Z 2201的規定，以拉伸方向成為管軸方向的方式從得到的鋼管采取JIS12號拉伸試驗片(標距50mm)，根據JIS Z 2241的規定實施拉伸試驗，求出0. 2%耐力YS(MPa)、拉伸強度TS (MPa)、伸長率El (%)，計算屈服比，評價強度和加工性。(3)涂裝燒結處理試驗根據JIS Z 2201的規定，以拉伸方向成為管軸方向的方式從得到的鋼管采取JIS12號拉伸試驗片，接著賦予2%的拉伸應變作為預應變，實施進行170°C X 10分鐘的熱處理的涂裝燒結處理。應予說明，拉伸試驗片從管圓周方向各位置(將電阻焊部設為0°，沿圓周方向30°間距，共計11個位置，不包括電阻焊部)采取。然后，對經處理的試驗片實施拉伸試驗，求出涂裝燒結處理后的O. 2%耐力YS和拉伸強度TS，計算出涂裝燒結處理后的屈服比(=(YS/TS)X100 (%))。另外，如圖2所示，將涂裝燒結固化量(BH量)作為涂裝燒結處理后的O. 2%耐力與賦予2%的拉伸應變后的強度之差算出。求出了 BH量的圓周方向各位置上的最大值和最小值。應予說明，作為YS、TS，求出了圓周方向各位置的值的算術平均數。將得到的結果示于表3。本發明例均形成如下的電阻焊鋼管，S卩，具有拉伸強度TS為IlSOMPa以上的高強度，并且，管軸方向的伸長率El為10%以上且管軸方向的屈服比(=(O. 2%耐力/拉伸強度)XlOO (%))低于90%，具有優異的加工性，并且，賦予2%以上的預應變之后實施1700C X 10分鐘的熱處理(涂裝燒結處理)后，管軸方向的屈服比為90%以上，且BH量為 IOOMPa以上，具有優異的減震特性。而且，本發明例的圓周方向各位置的BH量的不均少，均在100 130MPa的范圍內。另一方面，不在本發明的范圍內的比較例，強度不足、加工性下降或BH量不足。并且，進一步研究了涂裝燒結處理條件的影響。根據JIS Z 2201的規定，以拉伸方向成為管軸方向的方式從表2所示的鋼管No. I(本發明例)采取Jis 12號拉伸試驗片，接著賦予2%的拉伸應變作為預應變，進行將加熱溫度和保持時間在100 250°C X5 30分鐘的范圍內變化的熱處理而實施涂裝燒結處理。應予說明，從管圓周方向各位置(將電阻焊部設為0°，沿圓周方向30°間距，共計11個位置，不包括電阻焊部)采取拉伸試驗片。然后，對經涂裝燒結處理的試驗片實施拉伸試驗，求出涂裝燒結處理后的O. 2%耐力YS和拉伸強度TS，計算出涂裝燒結處理后的屈服比(=(YS/TS)X100(%))。另外，如圖2所示，將涂裝燒結固化量(BH量)作為涂裝燒結處理后的O. 2%耐力與賦予2%的拉伸應變后的強度之差而算出。求出BH量的圓周方向各位置上的最大值和最小值。應予說明，作為YS、TS，求出了圓周方向各位置的值的算術平均數。將得到的結果不于表4。作為超出優選的涂裝燒結處理范圍的條件的、熱處理的加熱溫度低于170°C的情況中，只要不進行不考慮生產率的降低的過長的涂裝燒結處理就無法穩定地確保IOOMPa以上的BH量。應予說明，此處所說的過長的涂裝燒結時間是指超過30分鐘的時間。另外，SP使加熱溫度為170°C以上，但保持時間為低于10分鐘的5分鐘時，有時也無法確保IOOMPa以上的BH量，無法穩定地確保所希望的BH量。符號說明I 帶板2邊緣彎曲輥3中央彎曲棍4 排輥5翅片輥6焊接裝置7擠壓輥
8電阻焊焊接管9切割機 10 開口管
權利要求
1.一種高強度電阻焊鋼管，其特征在于，具有以下的組成和組織 所述組成為以質量％計含有，C :0. 05 O. 20%, Si :0. 5 2. 0%,Mn :I. O 3. 0%, P 0. 1% 以下，S :0. 01% 以下，Al :0. 01 O. 1%，N :0. 005% 以下， 且余量為Fe和不可避免的雜質， 所述組織為由鐵素體相和馬氏體相構成的二相組織，其中該馬氏體相以體積率計為20 60% ； 其拉伸強度TS為1180MPa以上，管軸方向的伸長率El為10%以上，屈服比低于90%，賦予預應變2%之后實施170°C X 10分鐘的熱處理的涂裝燒結處理后的強度增加量，即BH量為IOOMPa以上，且屈服比為90%以上。
2.根據權利要求I所述的高強度電阻焊鋼管，其組成為在上述組成基礎上以質量％計還含有選自Cu :1. 0%以下、Ni :1. 0%以下、Cr :0. 5%以下、Mo :0. 5%以下、Nb :0. 05%以下、Ti :0. 05%以下、W :0. 05%以下、B :0. 0050%以下中的I種或2種以上。
3.根據權利要求I或2所述的高強度電阻焊鋼管，其組成為在上述組成基礎上以質量%計還含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。
4.一種高強度電阻焊鋼管的制造方法，其特征在于，對鋼坯料實施如下工序，即，對該鋼坯料進行熱軋制成熱軋板的熱軋工序，對該熱軋板實施酸洗處理，接著實施冷軋制成冷軋板的冷軋工序，以及對該冷軋板實施退火處理制成冷軋退火板的退火工序，從而制成鋼管用坯料，接著，對該鋼管用坯料實施造管工序，即，將該鋼管用坯料連續成型而制成大致圓筒狀的開口管，對該開口管進行電阻焊焊接而制成電阻焊鋼管時，所述鋼坯料具有以下的組成 以質量％計含有C :0. 05 O. 20%, Si :0. 5 2. 0%,Mn :I. O 3. 0%, P 0. 1% 以下，S:0. 01% 以下，Al :0. 01 O. 1%，N :0. 005% 以下， 且余量為Fe和不可避免的雜質， 并且，所述熱軋工序是實施精軋結束溫度為Ar3相變點以上、卷取溫度為500 700°C的熱軋而制成熱軋板的工序， 所述退火工序是實施如下處理的工序在Ac1相變點 Ac3相變點范圍的二相溫度區域的溫度下保持均熱后，以平均冷卻速度10°C /s以上的冷卻速度冷卻至600 750°C范圍的溫度，然后以500°C /s以上的冷卻速度從600 750°C范圍的溫度急冷至室溫，接著在150 300°C的溫度范圍保持均熱， 所述成型為排輥方式的輥成型， 所述電阻焊鋼管為如下鋼管，即，拉伸強度TS為IlSOMPa以上，管軸方向的伸長率El為10%以上，屈服比低于90% ;賦予預應變2%之后實施170°C X 10分鐘的熱處理的涂裝燒結處理后的強度增加量，即BH量為IOOMPa以上，且屈服比為90%以上。
5.根據權利要求4所述的高強度電阻焊鋼管的制造方法，其組成為在上述組成基礎上以質量％計還含有選自Cu :1. 0%以下、Ni :1. 0%以下、Cr :0. 5%以下、Mo :0. 5%以下、Nb O. 05%以下、Ti :0. 05%以下、W :0. 05%以下、B :0. 0050%以下中的I種或2種以上。
6.根據權利要求4或5所述的高強度電阻焊鋼管的制造方法，其組成為在上述組成基礎上以質量%計還含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。
全文摘要
本發明提供一種適合用作汽車減震部件的高強度電阻焊鋼管。具體而言，其特征在于，具有以下的組成和組織所述組成為以質量%計含有，C0.05～0.20%、Si0.5～2.0%、Mn1.0～3.0%、P0.1%以下、S0.01%以下、Al0.01～0.1%、N0.005%以下，且余量由Fe和不可避免的雜質；所述組織為由鐵素體相和馬氏體相構成的二相組織，其中該馬氏體相以體積率計為20～60%；并且，其拉伸強度TS為1180MPa以上，管軸方向的伸長率El為10%以上，屈服比低于90%，賦予預應變2%之后實施170℃×10分鐘的熱處理的涂裝燒結處理后的強度增加量(BH量)為100MPa以上，且屈服比為90%以上。
文檔編號B21C37/08GK102822374SQ20118001516
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月23日 優先權日2010年3月24日
發明者荒谷昌利, 河端良和, 松岡才二, 平田知正 申請人:杰富意鋼鐵株式會社