高强度电阻焊钢管及其制造方法

专利名称：高强度电阻焊钢管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于车门防撞梁(door impact beam)、横梁(cross member)>车柱(pillar)等汽车碰撞部件(crash member)的高强度电阻焊钢管(high-strengthelectric resistance welded steel tube),特别涉及加工性(formability)和减震特性(shock absorption)均优异的高强度电阻焊钢管。
背景技术：
近年来，以提高汽车的安全性(enhanced safety)、尤其是确保乘坐人的安全性(ensuring safety)为目的，在汽车车体(automotive body)配设了用于吸收碰撞时的冲击能量(impact energy)的减震用部件,例如,对于作为减震用部件的车门防撞梁例如可应用专利文献I所示的实施了淬火处理(quenching treatment)的具有马氏体组织 (martensitic structure)的具有所希望的高强度的高强度钢管。专利文献I中记载的技术是一种机械结构用高强度钢管的制造方法，对含有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，或进一步含有Ni :0. 5%以下、Cr :0. 5%以下、Mo :0. 5%以下中的I种或2种以上的钢管进行淬火处理，从而得到拉伸强度120kgf/mm2以上的机械结构用高强度钢管(electric resistance welded steel tube for machine structural use)。根据专利文献I中记载的技术，能够通过一次的热处理得到可适用于作为汽车加固用钢管的车门防撞杆(door impact bar)(车门防撞梁)、保险杠用芯材(center core for bumper)的、具有10%以上的良好的伸长率且拉伸强度120kgf/mm2以上的高强度钢管。另外，作为具有拉伸强度120kgf/mm2以上的钢板，专利文献2 7中记载了关于汽车结构部件中使用的拉伸强度为900MPa以上的高强度冷轧钢板的技术。这些钢板均具有铁素体相和马氏体相的二相组织或进一步含有贝氏体相、残余奥氏体相的组织，并规定了贝氏体相、残余奥氏体相的面积率的上限值。通过形成这样的组织，从而制成兼具加工性和高强度的钢板。在先技术文献专利文献I:日本特开平3-122219号公报专利文献2:日本特开2010-255094号公报专利文献3:日本特开2010-126787号公报专利文献4:日本特开2009-242816号公报专利文献5:日本特开2009-203550号公报专利文献6:日本特开2007-100114号公报专利文献7:日本特开2005-163055号公报

发明内容
但是，在专利文献I记载的技术中，虽然在不实施特别的加工而以直管使用时，如车门防撞梁这样的情况下没有大的问题，但对于需要加工成各种形状的复杂加工的横梁、车柱等其他汽车减震用部件中所使用的钢管而言，除了具备高强度以外还需要具备优异的加工性。另外，在专利文献2 5记载的技术中，由于退火时的加热保持后的冷却速度慢，因此存在碳化物析出，铁素体的固溶C量变不足，由赋予预应变-涂装烧结处理引起的强度增加量(BH量)较少，无法确保BH量为IOOMPa以上这样的问题。另外，在专利文献6记载的技术中，没有考虑从退火时的加热保持到开始水淬火为止的冷却速度，例如因生产线的设计，开始水淬火为止的时间长，冷却速度慢的情况下，进行铁素体和奥氏体中的C量分配，被认为有助于BH特性的铁素体中残存的固溶C量将变不足。因此，专利文献6中完全没有记载将BH量确保为IOOMPa以上的内容，并且也不能预料到。另外，在专利文献7记载的技术中，最终退火时的冷却速度在实施例所示的值中 最大为550°C /分钟，较慢，只得到8%左右的伸长率。另外，伸长率整体较低，最大也只为11%。因此，将利用专利文献7记载的技术制造的钢板加工成电阻焊钢管时，如果考虑造管时的加工应变则伸长率还会降低，存在作为钢管无法确保10%以上的伸长率这样的问题。本发明使鉴于上述需要而进行的，其目的在于提供一种具有优异的加工性，并且能够确保适合作为汽车减震部件的优异的减震特性的高强度电阻焊钢管及其制造方法。应予说明，此处所说的“高强度”是指拉伸强度TS为IlSOMPa以上的情况。另外，此处所说的“优异的加工性”是指在使用了 JIS规格所规定的JIS 12号拉伸试验片(GL 50mm)的拉伸试验(tensile test)中得到的、管轴方向(tube axis direction)的伸长率(elongation)El为10%以上，优选为12%以上，且管轴方向的屈服比(=(O. 2%耐力(proofstress)/拉伸强度)X 100 (%))低于90%的情况。另外，此处所说的“优异的减震特性”是指向管赋予2%的预应变(pre strain)，然后实施170°C X 10分钟的热处理(涂装烧结处理(baking finishing))后的0. 2%耐力与赋予2%的预应变时的强度之差，即强度增加量(BH量(bake hardening value))为IOOMPa以上，且管轴方向的屈服比为90%以上的情况。应予说明，BH量被图2所定义。本发明人等为实现上述目的，对在维持高强度的状态下提高电阻焊钢管的加工性的各种方法进行了深入研究。其结果想到将具有由铁素体(ferrite)和马氏体(martensite)构成的二相组织(dual phase structure)的加工性优异且具有所希望的涂装烧结固化性(bake hardenability)的钢板(冷轧钢板)作为钢管还料,采用能够尽量不降低坯料的优异的加工性地进行造管的造管方法，制成加工性优异的电阻焊钢管。并且发现对这样的电阻焊钢管实施制成所希望的部件形状的加工后，实施热处理(涂装烧结处理)增加强度，从而可提高耐力，能够确保作为部件的优异的减震特性。本发明是基于上述见解经过进一步研究而完成的。S卩，本发明的要旨如下所述。(I) 一种高强度电阻焊钢管，其特征在于，具有以下的组成和组织所述组成为以质量 ％ 计含有 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和不可避免的杂质；所述组织为由铁素体相和马氏体相构成的二相组织，其中该马氏体相以体积率计为20 60% ;其拉伸强度TS为1180MPa以上，管轴方向的伸长率El为10%以上，屈服比(yield ratio)低于90%，赋予预应变2%后实施170°C X 10分钟的热处理的涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)为IOOMPa以上，且屈服比为90%以上。( 2)如(I)中的高强度电阻焊钢管，其特征在于，其组成为在上述组成基础上以质量％计还含有选自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种或2种以上。(3)如(I)或(2)中的高强度电阻焊钢管，其特征在于，其组成为在上述组成基础上以质量%计还含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。(4) 一种高强度电阻焊钢管的制造方法，其特征在于，对钢坯料实施如下工序，即，对该钢还料进行热轧(hot rolling)制成热轧板(hot rolled sheet)的热轧工序(hotrolling process),对该热轧板实施酸洗处理(pickling treatment),接着实施冷轧(coldrolling)制成冷乳板(cold rolled sheet)的冷乳工序(cold rolling process),以及对该冷轧板实施退火处理(annealing treatment)制成冷轧退火板(coled and annealedsheet)的退火工序,从而制成钢管用还料(material for steel tube),接着,对该钢管用 还料实施造管工序(tube production process),即，将该钢管用还料连续成型而制成大致圆筒状的开口管(open pipe)，对该开口管进行电阻焊焊接而制成电阻焊钢管时，所述钢坯料具有以下的组成以质量％计含有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%，且余量为Fe和不可避免的杂质，并且，上述热轧工序是实施精轧结束温度(finishing temperature)为Ar3相变点以上、卷取温度(coiling temperature)为500 700°C的热轧而制成热轧板的工序,上述退火工序实施如下处理的工序对上述冷轧板在Ac1相变点 变点范围的二相温度区域的温度下保持均热，然后以平均冷却速度10°C /s以上的冷却速度(cooling rate)(定义为平均冷却速度I)冷却至600 750°C范围的温，然后实施平均以500°C /s以上的冷却速度(定义为平均冷却速度2)从600 750°C范围的温度冷却至室温的急冷处理，接着，实施再加热至150 300°C温度范围的回火处理(tempering treatment),制成冷轧退火板,并且,上述成型为排辊方式的辊成型，上述电阻焊钢管为如下钢管，即，拉伸强度TS为IlSOMPa以上、管轴方向的伸长率El为10%以上、屈服比低于90%、赋予预应变2%后实施170°C XlO分钟的热处理的涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)为IOOMPa以上，且屈服比为90%以上。(5)如(4)中的高强度电阻焊钢管的制造方法，其特征在于，其组成为在上述组成基础上以质量％计还含有选自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种或2种以上。(6)如(4)或(5)中的高强度电阻焊钢管的制造方法，其特征在于，其组成为在上述组成基础上以质量％计还含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。根据本发明，能够以低价且容易地制造适合作为汽车的减震部件的、具有优异的加工性且成型为实际部件形状后能够确保优异的减震特性的高强度电阻焊钢管，在工业上起到显著的效果。另外，本发明的高强度电阻焊钢管并不局限于车门防撞梁，特别是对于要求加工性的横梁、车柱等其他汽车减震用部件，进而对于汽车骨架部件等全部汽车部件，也具有可作为汽车部件用材料适用这样的效果。


图I是示意地表示采用了本发明的实施中优选的CBR方式的辊成型法的电阻焊钢管制造设备的一个例子的说明图。图2是示意地表示涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)的定义的说明图。
具体实施例方式首先，对本发明的高强度电阻焊钢管的组成限定理由进行说明。以下，只要没有特别说明，质量％简记为％。C :0. 05 O. 20%C是具有强化钢的作用的元素，为了确保所希望的强度，在本发明中需要含有O. 05%以上。另一方面，超过O. 20%地含有则会使可焊性(weldability)降低。因此，在本发明中，C限定在O. 05 O. 20%的范围。并且，优选为O. 08 O. 18%。Si 0. 5 2. 0% Si作为脱氧剂发挥作用，同时通过固溶使钢强化，并且具有促进铁素体形成的作用，是用于确保优异的加工性的重要的元素。另外，Si通过使铁素体相固溶强化而较低地抑制马氏体相分率，能够达到所希望的高强度。为了得到这样的效果，需要含有O. 5%以上。另一方面，如果超过2. 0%地含有则在钢板表面大量形成Si氧化物，使化学转化处理性(chemical conversion treatability)降低。因此,在本发明中，Si 限定在 O. 5 2. 0% 的范围。并且，优选为I. O 1.8%。Mn :1.0 3.0%Mn是提高淬透性(hardenability),变易于生成马氏体相而增加钢的强度的元素，为了确保所希望的强度，在本发明中需要含有1.0%以上。另一方面，如果超过3.0%地含有则助长偏析(segregation),铸造时容易产生板还裂纹(slab crack),并且马氏体相过度增加而使加工性降低。因此，Mn限定在I. O 3.0%的范围。并且，优选为I. 5 2.5%。P 0. 1% 以下P在本发明中为杂质，为避免对加工性的不良影响优选尽可能减少，但过度减少会使精炼成本(refining cost)高涨。因此，P限定在实际上不产生不良影响的O. 1%以下。并且，优选为O. 05%以下。S 0. 01% 以下S与P相同在本发明中为杂质，为避免对加工性的不良影响优选尽可能减少，但过度减少会使精炼成本高涨，因此上限设为O. 01%。并且，优选为O. 005%以下。Al :0.01 0.1%Al为作为脱氧剂(deoxidizing agent)发挥作用的元素,为了得到这样的效果,需要含有0.01%以上。另一方面，即使超过0. 1%地含有，效果也达到饱和，无法期待与含量对应的效果。因此，Al限定在O. 01 O. 1%的范围。并且，优选为O. 01 O. 08%。N 0. 005% 以下N为使钢强化，使成型性降低的元素，优选将其作为杂质尽可能减少，但过度减少会使精炼成本高涨。因此，N限定在实际上不产生不良影响的0.005%以下。并且，优选为
0.004% 以下。上述成分为基本的成分，在基本的组成基础上，根据需要还可选择性含有选自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种或2种以上，和/或选自Ca :0. 0050%以下、REM O. 0050%以下中的I种或2种。Cu、Ni、Cr、Mo、Nb、Ti、W、B均为使钢的强度增加的元素，可根据需要选择性含有I种或2种以上。Cu :1.0% 以下Cu为具有增加钢的强度且提高耐腐蚀性的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在含有O. 05%以上时将会体现出来，但超过1.0%地含有则会使热加工性(hotworkability)降低。因此，含有时，优选Cu限定在I. 0%以下。并且，更优选为O. 08 O. 5%。Ni :1.0% 以下Ni为具有增加钢的强度且提高耐腐蚀性的作用的元素，可根据需要含有。这样的 效果在含有O. 05%以上时将会体现出来，但Ni为高价元素，超过I. 0%地大量含有时会使材料成本高涨。因此，含有时，优选Ni限定在I. 0%以下。并且，更优选为O. 08 O. 5%。Cr :0.5% 以下Cr为具有通过提高淬透性来增加钢的强度且提高耐腐蚀性的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在含有O. 05%以上时将会体现出来，但超过O. 5%地含有则会使加工性降低。因此，含有时，优选Cr限定在O. 5%以下。并且，更优选为O. 05 0.4%。Mo 0. 5% 以下Mo为除提高淬透性之外还具有通过析出强化(precipitation strengthening)来增加钢的强度的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在含有O. 05%以上时将会体现出来，但超过O. 5%地含有则会使延展性(ductility)降低，并且导致材料成本的高涨。因此，含有时，优选Mo限定在O. 5%以下。并且，更优选为O. I O. 4%。Nb 0. 05% 以下Nb为具有使晶粒微细化且通过析出强化来增加钢的强度的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在含有O. 005%以上时将会体现出来，如果超过O. 05%地含有则会使延展性降低。因此，含有时，优选Nb限定在O. 05%以下。并且，更优选为O. 008 O. 03%。Ti 0. 05% 以下Ti为具有使晶粒微细化且通过析出强化来增加钢的强度的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在含有O. 005%以上时将会体现出来，但超过O. 05%地含有则会使延展性降低。因此，含有时，优选Ti限定在O. 05%以下。并且，更优选为O. 008 O. 03%。W 0. 05% 以下W为具有通过析出强化来增加钢的强度的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在含有O. 01%以上时将会体现出来，但超过O. 05%地含有则会使延展性降低。因此，含有时，优选W限定在O. 05%以下。并且，更优选为O. 01 O. 03%。B :0.0050% 以下B为具有通过提高淬透性而将马氏体分率调整在规定的范围内且增加钢的强度的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在含有O. 0005%以上时将会体现出来，但超过
O.0050%地含有则效果达到饱和而无法期待与含量对应的效果，所以在经济上不利。因此，含有时，优选B限定在O. 0050%以下。并且，更优选为O. 001 O. 003%。
Ca 0. 0050% 以下、REM :0. 0050% 以下Ca、REM均为具有通过控制硫化物系夹杂物的形态(morphological control)来提高延展性的作用的元素，可根据需要含有。这样的效果在均含有0. 0020%以上的Ca、REM时将会体现出来，单超过0. 0050%地含有则会使夹杂物量过量增加，钢的清洁度(cleanness)降低。因此，含有时，优选Ca、REM均限定在0.0050%以下。并且，更优选为0. 0020
0.0040%ο上述成分以外的余量为Fe和不可避免的杂质。 接着，对本发明钢管的组织限定理由进行说明。本发明钢管具有以体积率计含有20 60%的马氏体相、且余量由铁素体相构成的二相组织。通过制成这样的组织，能够兼具所希望的高强度以及优异的加工性、优异的涂装烧结固化性。马氏体相在低于20体积％时，成为铁素体相为主体的组织，无法达到所希望的高强度。另一方面，如果超过60体积％而马氏体相变多，则成为马氏体相为主体的组织，无法确保所希望的加工性。因此，马氏体相的组织分率以体积率计限定在20 60%的范围。优选以体积率计为40 55%。接着，对本发明钢管的优选的制造方法进行说明。在本发明中，对钢坯料实施热轧工序、冷轧工序、退火工序制成钢管用坯料，接着对该钢管用坯料实施造管工序制成电阻焊钢管。使用的钢坯料的制造方法没有特别限定，但优选将具有上述组成的钢液用转炉等常用的熔炼方法进行熔炼，用连续铸造法或者铸锭-轧制法制成板坯等的钢坯料。接着对得到的钢坯料实施通过实施热轧来制成热轧板的热轧工序。将得到的钢坯料冷却后再进行加热，或在钢坯料保有规定量的热的情况下，也可不进行再加热而直接输送进行热轧。进行再加热时，优选加热温度设为1000 1250°C。如果再加热时的加热温度低于1000°C，则有时变形阻力过高，给予轧钢机的负荷变得过大，难以进行轧制。另一方面，如果加热超过1250°C，则发生晶粒粗大化，延展性等的降低显著。热轧由粗轧(rough rolling)和精轧(finish rolling)构成。粗轧的条件只要能得到规定尺寸形状的板料(sheet bar)即可，对其条件没有特别限定。另外，精轧是精轧结束温度成为被轧制材料钢带的Ar3相变点以上的轧制，精轧结束后在卷取温度500 700°C下进行卷取。如果精轧结束温度低于Ar3相变点，则精轧成为(a + Y )的二相区轧制(rollingat two-phase region),变成明显粗大的晶粒和微细的晶粒混合存在的混晶组织(mixedgrain structure)。因此，即使其后实施冷轧工序-退火工序，也无法确保良好的加工性，或者在进行加压成型(press forming)、弯曲加工(bending work)等加工时产生粗糙表面。因此，将热轧的精轧结束温度限定在Ar3相变点以上。另外，如果卷取温度低于500°C,贝U在冷却中生成硬质相(hard phase),因此冷轧时的轧制负荷(roll load)变大，生产率(productivity)降低。另一方面，如果超过700°C成为高温则未变态奥氏体(non-transformed austenite)变态成珠光体(pearlite),因此加工性降低。因此，卷取温度限定在500 700°C的范围。并且，优选为650°C以下。接着，对经由热轧工序得到的热轧板实施酸洗处理，接着实施进行冷轧制成冷轧板的冷轧工序。对冷轧的压下率等冷轧工序的条件没有特别规定。接着对得到的冷轧板实施退火工序制成冷轧退火板。在确保本发明所希望的加工性和所希望的涂装烧结固化性(BH性)方面，退火工序是重要的工序。退火工序优选利用连续退火线。退火工序为如下的工序，即，将冷轧板加热到Ac1相变点 Ac3相变点的范围的二相温度区域的温度并保持均热后，以平均冷却速度10°c /s以上(平均冷却速度I)冷却至600 750°C范围的温度后，实施以平均500°C /s以上的冷却速度从600 750°C范围的温度冷却至室温的急冷处理(平均冷却速度2)，接着，实施再加热至150 300°C的温度范围的回火处理，制成冷轧退火板。应予说明，为了稳定地确保所希望的高强度和BH特性，从加热保持到急冷开始温度为止的冷却速度(平均冷却速度I)优选设为15°C /s以上，急冷处理时的平均冷却速度(平均冷却速度2)优选设为800°C /s以上。更优选为1000°C /s以上。进一步优选为1100°C /s以上。
如果加热并保持均热的温度在Ac1相变点 Ac3相变点范围的二相温度区域(two-phase temperature region)之外,贝U在其后的急冷(rapid cooling)中，无法确保所希望的组织分率的(铁素体+马氏体)组织。另外，如果从加热保持温度到急冷开始温度为止的冷却速度(平均冷却速度I)低于10°C /s，则进行铁素体和奥氏体的C量的分配，被认为有助于BH特性的铁素体中的固溶C量将会变少，因此变得无法得到所希望的BH特性。另外，如果急冷开始温度在750°C 600°C范围之外，则无法得到所希望的组织分率的(铁素体+马氏体)组织。如果急冷开始温度超过750°C而变高则延展性降低，如果低于600°C则无法确保所希望的高强度。并且，在上述温度下保持均热的时间优选为30s以上。另外，如果从600 750°C范围的温度到室温的冷却速度(平均冷却速度2)平均低于500°C /s，则马氏体变态量少，无法形成所希望的组织分率的(铁素体+马氏体)组织，无法确保所希望的高强度，并且被认为有助于BH特性的铁素体中的固溶C量也变少，因此得不到所希望的BH量IOOMPa以上。应予说明，急冷处理的冷却速度是从急冷开始温度到200°C之间的平均冷却速度。应予说明，对于急冷处理的方法没有特别限定，但是从抑制钢板宽度方向、长度方向的材质不均的观点出发，优选为使用了水射流(jet flow water)的冷却。并且,在本发明的退火工序(annealing process)中，急冷处理后,进一步以提高韧性为目的进行再加热至150 300°C的温度范围的回火处理(tempering treatment)。如果回火温度低于150°C，则无法期待韧性改善效果。另一方面，如果超过300°C则由于低温回火脆性(low-temperature temperingbrittleness)导致延展性降低。因此，再加热的温度范围限定在150 300°C。进一步根据需要，也可对得到的冷轧退火板进行调质轧制(skinpass rolling)。此时，调质压下率(rolling reduction of skinpass rolling)优选设为 0· 2% I. 0%。如果调质压下率低于0. 2%，则得不到形状矫正效果。另一方面，如果超过I. 0%，则伸长率的劣化变得显著。将经上述工序得到的冷轧退火板(冷轧退火钢带)作为钢管用坯料，接着，对该钢管用坯料实施造管工序，制成电阻焊钢管。造管工序为连续地将钢管用坯料成型成大致圆筒状的开口管，对该开口管进行电阻焊焊接制成电阻焊钢管的工序。
在本发明中，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将称为排棍的小型棍排列在成为管外面的一侧，顺滑地进行成型的方式的辊成型。应予说明，在利用排辊方式的辊成型中，也优选CBR方式(Chance free Bulge Roll method)的棍成型。在利用该方式的成型中，能够将成型时附加到带板的应变抑制在最小限度，能够抑制因加工固化(work hardening)导致的材料特性劣化。将采用了 CBR方式的辊成型的电阻焊钢管的制造设备的一个例子示于图I。CBR方式的辊成型为如下的成型方法利用边缘弯曲辊(edge bend roll) 2对带板I的两边缘部进行预成型后，利用中央弯曲辊(center bend roll)3和排辊4，对带板中央部进行弯曲成型，制作纵长的椭圆形(vertically long oval figure)的管还,接着利用翅片棍(finpass roll) 5,临时对管圆周方向的4个部位进行过度弯曲(over bend)后,通过减径压缩(reducing)进行管侧部的拉伸成型(stretch forming)和过弯曲部的弯曲返回成型(bendand return forming)制成圆形管还(参照川崎制铁技报，vol. 32 (2000), pp49 53)。应予说明，CBR方式的棍成型法与以往的BD (击穿(breakdown))方式相比,具有赋予还料 (带板)的应变少，进而赋予管圆周方向的应变的不均小的特征。一边用挤压棍(squeezeroll )7对这样得到的圆形管还进行挤压,一边通过焊接装置(高频电阻焊(high-frequencyresistance welding)) 6将对接部接合，制成电阻焊钢管8。使用通过如上所述的制造方法得到的、具有高强度并且加工性优异且涂装烧结固化性优异的钢板(钢管坯料)，通过利用如上所述的造管工序进行造管，从能够制造高强度电阻焊钢管，其能够将造管时所附加的应变减少到最小限度，抑制加工固化，具有优异的加工性，并且成为部件后能够确保优异的减震特性。得到的高强度电阻焊钢管为如下的钢管，即，拉伸强度TS为IlSOMPa以上，管轴方向的伸长率El为10%以上，屈服比低于90%，赋予预应变2%后实施170°C X 10分钟的热处理的涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)为IOOMPa以上，且屈服比为90%以上。如果电阻焊钢管的管轴方向的伸长率低于10%，则作为管的加工性降低，难以成型为所希望的形状。并且，优选伸长率为12%以上。另外，如果电阻焊钢管的屈服比超过90%，则作为管的加工性降低，难以成型为所希望的形状。并且，优选屈服比为85%以下。另外，如果涂装烧结处理后的电阻焊钢管的BH量低于lOOMPa，则碰撞时能够吸收的能量变少，无法满足作为冲击部件的功能。并且，优选BH量为IlOMPa以上。另外，本发明电阻焊钢管的制造时所采用的造管工序中，能够将造管时所附加的应变减少到最小限度，进而减小赋予管圆周方向的应变的不均，因此本发明电阻焊钢管的、在管圆周方向各位置的BH量的差(最大值与最小值之差)小，不包括电阻焊部的管圆周方向各位置的BH量是均匀的，可设在100 130MPa的范围内。另外，如果电阻焊钢管的屈服比低于90%，则碰撞时能够吸收的能量变少，无法满足作为冲击部件的功能。应予说明，在本发明中，涂装烧结处理的热处理条件为170°C X 10分钟的热处理，但该条件为在涂装烧结处理后可得到IOOMPa以上的强度增加量(BH量)的最低的热处理条件，除此之外只要是优选的条件，本发明电阻焊钢管的涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)均可显示IOOMPa以上。作为在涂装烧结处理后得到IOOMPa以上的强度增加量(BH量)的热处理条件，优选为在170 250°C范围的加热温度下，10 30分钟范围的保持时间。如果加热温度低于170°C，则实现增加所希望的强度所需要的固溶C向错位扩散，不能实现充分固定错位，因此无法确保所希望的涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)。另一方面，如果超过250°C而温度过高，则降低生产率，并且有可能加热至蓝热脆性区域，有时使材质劣化。另外，保持时间短至低于10分钟时，扩散时间不足，向错位不能到达必要量的固溶C，因此无法确保所希望的涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)。另一方面，如果保持时间超过30分钟而变长，则生产率降低。优选为25分钟以下。实施例将表I所示的组成的钢液用转炉熔炼，用连续铸造法制成板坯(钢坯料)。对这些板坯(钢坯料)实施表2所示的条件的热轧工序，制成热轧板(板厚2. 4 3. Omm)后，进行酸洗，对该热轧板实施冷轧制成冷轧板的冷轧工序，对该冷轧板实施表2所示的条件的退火工序，制成冷轧退火板(板厚I. 2 I. 8_)，从而制成钢管坯料。从得到的钢管坯料中采取试验片，实施了组织观察和拉伸试验。试验方法如下所述。
(I)组织观察(observation)从得到的钢管坯料采取组织观察用试验片，研磨轧制方向截面，用硝酸乙醇液(nital)腐蚀,使用扫描型电子显微镜(scanning electron microscope)(倍率2000倍)观察组织，各拍摄10视角以上，利用图像解析装置(image analyzer)鉴别铁素体、马氏体等组织的种类，计算各相的组织分率(体积率)。(2)拉伸试验(tensile test)根据JIS Z 2201的规定，以拉伸方向成为轧制方向的方式从得到的钢管坯料采取JIS 12号拉伸试验片(标距50mm)，根据JIS Z 2241的规定，实施拉伸试验，求出0. 2%耐力YS (MPa)、拉伸强度TS (MPa)、伸长率El (%)，计算屈服比YR，评价强度和加工性。将得到的结果示于表3。对得到的钢管坯料实施利用CBR方式的辊成型的成型，制成大致圆筒状的开口管。接着，一边用挤压辊挤压对接部，一边利用高频电阻焊接对该对接部进行电阻焊焊接，制成电阻焊钢管(大小外径48. 6mmΦ X壁厚I. 2 I. 8mm)。在一部分钢管中，造管工序的成型为利用BD方式的成型。对得到的电阻焊钢管实施组织观察、拉伸试验、以及涂装烧结处理试验，评价组织、拉伸特性、涂装烧结固化特性。试验方法如下所述。(I)组织观察从得到的钢管采取组织观察用试验片，研磨管轴方向截面，用硝酸乙醇液腐蚀，使用扫描型电子显微镜(倍率2000倍)观察组织，各拍摄10视角以上，利用图像解析装置鉴定铁素体、马氏体等组织的种类，计算10视角以上的各相的平均组织分率(体积率)。(2)拉伸试验根据JIS Z 2201的规定，以拉伸方向成为管轴方向的方式从得到的钢管采取JIS12号拉伸试验片(标距50mm)，根据JIS Z 2241的规定实施拉伸试验，求出0. 2%耐力YS(MPa)、拉伸强度TS (MPa)、伸长率El (%)，计算屈服比，评价强度和加工性。(3)涂装烧结处理试验根据JIS Z 2201的规定，以拉伸方向成为管轴方向的方式从得到的钢管采取JIS12号拉伸试验片，接着赋予2%的拉伸应变作为预应变，实施进行170°C X 10分钟的热处理的涂装烧结处理。应予说明，拉伸试验片从管圆周方向各位置(将电阻焊部设为0°，沿圆周方向30°间距，共计11个位置，不包括电阻焊部)采取。然后，对经处理的试验片实施拉伸试验，求出涂装烧结处理后的O. 2%耐力YS和拉伸强度TS，计算出涂装烧结处理后的屈服比(=(YS/TS)X100 (%))。另外，如图2所示，将涂装烧结固化量(BH量)作为涂装烧结处理后的O. 2%耐力与赋予2%的拉伸应变后的强度之差算出。求出了 BH量的圆周方向各位置上的最大值和最小值。应予说明，作为YS、TS，求出了圆周方向各位置的值的算术平均数。将得到的结果示于表3。本发明例均形成如下的电阻焊钢管，S卩，具有拉伸强度TS为IlSOMPa以上的高强度，并且，管轴方向的伸长率El为10%以上且管轴方向的屈服比(=(O. 2%耐力/拉伸强度)XlOO (%))低于90%，具有优异的加工性，并且，赋予2%以上的预应变之后实施1700C X 10分钟的热处理(涂装烧结处理)后，管轴方向的屈服比为90%以上，且BH量为 IOOMPa以上，具有优异的减震特性。而且，本发明例的圆周方向各位置的BH量的不均少，均在100 130MPa的范围内。另一方面，不在本发明的范围内的比较例，强度不足、加工性下降或BH量不足。并且，进一步研究了涂装烧结处理条件的影响。根据JIS Z 2201的规定，以拉伸方向成为管轴方向的方式从表2所示的钢管No. I(本发明例)采取Jis 12号拉伸试验片，接着赋予2%的拉伸应变作为预应变，进行将加热温度和保持时间在100 250°C X5 30分钟的范围内变化的热处理而实施涂装烧结处理。应予说明，从管圆周方向各位置(将电阻焊部设为0°，沿圆周方向30°间距，共计11个位置，不包括电阻焊部)采取拉伸试验片。然后，对经涂装烧结处理的试验片实施拉伸试验，求出涂装烧结处理后的O. 2%耐力YS和拉伸强度TS，计算出涂装烧结处理后的屈服比(=(YS/TS)X100(%))。另外，如图2所示，将涂装烧结固化量(BH量)作为涂装烧结处理后的O. 2%耐力与赋予2%的拉伸应变后的强度之差而算出。求出BH量的圆周方向各位置上的最大值和最小值。应予说明，作为YS、TS，求出了圆周方向各位置的值的算术平均数。将得到的结果不于表4。作为超出优选的涂装烧结处理范围的条件的、热处理的加热温度低于170°C的情况中，只要不进行不考虑生产率的降低的过长的涂装烧结处理就无法稳定地确保IOOMPa以上的BH量。应予说明，此处所说的过长的涂装烧结时间是指超过30分钟的时间。另外，SP使加热温度为170°C以上，但保持时间为低于10分钟的5分钟时，有时也无法确保IOOMPa以上的BH量，无法稳定地确保所希望的BH量。符号说明I 带板2边缘弯曲辊3中央弯曲棍4 排辊5翅片辊6焊接装置7挤压辊
8电阻焊焊接管9切割机 10 开口管
权利要求
1.一种高强度电阻焊钢管，其特征在于，具有以下的组成和组织 所述组成为以质量％计含有，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， 且余量为Fe和不可避免的杂质， 所述组织为由铁素体相和马氏体相构成的二相组织，其中该马氏体相以体积率计为20 60% ； 其拉伸强度TS为1180MPa以上，管轴方向的伸长率El为10%以上，屈服比低于90%，赋予预应变2%之后实施170°C X 10分钟的热处理的涂装烧结处理后的强度增加量，即BH量为IOOMPa以上，且屈服比为90%以上。
2.根据权利要求I所述的高强度电阻焊钢管，其组成为在上述组成基础上以质量％计还含有选自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种或2种以上。
3.根据权利要求I或2所述的高强度电阻焊钢管，其组成为在上述组成基础上以质量%计还含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。
4.一种高强度电阻焊钢管的制造方法，其特征在于，对钢坯料实施如下工序，即，对该钢坯料进行热轧制成热轧板的热轧工序，对该热轧板实施酸洗处理，接着实施冷轧制成冷轧板的冷轧工序，以及对该冷轧板实施退火处理制成冷轧退火板的退火工序，从而制成钢管用坯料，接着，对该钢管用坯料实施造管工序，即，将该钢管用坯料连续成型而制成大致圆筒状的开口管，对该开口管进行电阻焊焊接而制成电阻焊钢管时，所述钢坯料具有以下的组成 以质量％计含有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， 且余量为Fe和不可避免的杂质， 并且，所述热轧工序是实施精轧结束温度为Ar3相变点以上、卷取温度为500 700°C的热轧而制成热轧板的工序， 所述退火工序是实施如下处理的工序在Ac1相变点 Ac3相变点范围的二相温度区域的温度下保持均热后，以平均冷却速度10°C /s以上的冷却速度冷却至600 750°C范围的温度，然后以500°C /s以上的冷却速度从600 750°C范围的温度急冷至室温，接着在150 300°C的温度范围保持均热， 所述成型为排辊方式的辊成型， 所述电阻焊钢管为如下钢管，即，拉伸强度TS为IlSOMPa以上，管轴方向的伸长率El为10%以上，屈服比低于90% ;赋予预应变2%之后实施170°C X 10分钟的热处理的涂装烧结处理后的强度增加量，即BH量为IOOMPa以上，且屈服比为90%以上。
5.根据权利要求4所述的高强度电阻焊钢管的制造方法，其组成为在上述组成基础上以质量％计还含有选自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种或2种以上。
6.根据权利要求4或5所述的高强度电阻焊钢管的制造方法，其组成为在上述组成基础上以质量%计还含有Ca :0. 0050%以下、REM :0. 0050%以下。
全文摘要
本发明提供一种适合用作汽车减震部件的高强度电阻焊钢管。具体而言，其特征在于，具有以下的组成和组织所述组成为以质量%计含有，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和不可避免的杂质；所述组织为由铁素体相和马氏体相构成的二相组织，其中该马氏体相以体积率计为20～60%；并且，其拉伸强度TS为1180MPa以上，管轴方向的伸长率El为10%以上，屈服比低于90%，赋予预应变2%之后实施170℃×10分钟的热处理的涂装烧结处理后的强度增加量(BH量)为100MPa以上，且屈服比为90%以上。
文档编号B21C37/08GK102822374SQ20118001516
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月23日 优先权日2010年3月24日
发明者荒谷昌利, 河端良和, 松冈才二, 平田知正 申请人:杰富意钢铁株式会社