空心稳定杆和空心稳定杆用钢管及其制造方法技术

一种强度高于以往且疲劳特性优异的空心稳定杆以及作为其原材料使用的空心稳定杆用钢管，其具有如下的成分组成：按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在低于0.0030％、N限制在0.006％以下、O限制在0.004％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；Mn含量与S含量的乘积的值为0.0025以下；使得由规定的式子表示的临界冷却速度Vc90为40℃/s以下，金相组织由回火马氏体构成，存在于壁厚中央部的伸长了的MnS的长度为150μm以下，HRC为40～50，壁厚/外径比为0.14以上，内表面部的脱碳层深度是自内表面起20μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空心稳定杆和空心稳定杆用钢管及其制造方法
本专利技术涉及汽车等车辆中使用的空心稳定杆、以及作为其原材料的空心稳定杆用钢管及其制造方法。
技术介绍
汽车等车辆中，采用了在转弯时缓和车身的摆动、在高速行驶时确保车身的稳定性的稳定杆(stabilizer)。以往，稳定杆是将棒钢等实心材料加工成所需的形状来制造的，但近年来，为了实现轻量化，使用了无缝钢管、电焊焊接钢管等空心原材料的空心稳定杆逐渐增加。在从实心稳定杆设计变更为空心稳定杆的情况下，为了维持相同的侧摆刚度(rollstiffness)，空心稳定杆的外径需要比实心稳定杆大。结果，面对相同载重的预应力，空心稳定杆的预应力更高，需要增大壁厚/外径比(t/D)来抑制预应力的增加。以往，以设计应力低的小型车为对象，应用t/D为0.10～0.17的薄壁的空心稳定杆，而应用于设计应力大的大型车则需要增大t/D。因此，提出了对电焊管实施热减径轧制并进一步实施拉拔加工的空心稳定杆的制造方法(例如专利文献1)、对电焊管实施热减径轧制而制造的厚壁的空心稳定杆用钢管(例如专利文献2)。另外，空心稳定杆会由实心稳定杆中不存在的内表面发生疲劳破坏。这是因为，即使通过钢管的高强度化使外表面的疲劳强度提高，内表面的脱碳层仍会成为疲劳破坏的起点。针对这种问题，提出了将t/D设定为0.20以上，抑制了内表面的脱碳层的生成的空心稳定杆用钢管(例如专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-233625号公报专利文献2：国际公开2007-023873号公报专利文献3：日本特开2007-270349号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题为了提高用于制造空心稳定杆的电焊管原材料的强度而增加C量时，发生淬火裂纹，此外，通过原材料的高强度化，新发现了电焊焊接部附近的疲劳强度的降低显著化。图1的(a)为电焊管的立体图，图1的(b)是在横截面上观看图1的(a)的被圆S1包围的电焊焊接管16时的母材部17的金属流线(metalflow)18的放大图，图1的(c)是在横截面上观看图1的(a)的被圆S2包围的电焊焊接管16的焊接部19的金属流线18的放大图，而图1的(d)所示为在沿着电焊焊接钢管的延伸方向(L方向)的纵截面上观看电焊焊接管16的电焊焊接对接部时的MnS的存在状态的放大图，所有的图均以示意图形式显示，从图1的(b)和图1的(c)的比较可以看出，在电焊焊接部19的附近由于焊接时的对接面的强烈端压(upset)而形成了钢板的中心偏析带沿壁厚方向直竖的金属流线18。因此，钢板的中心偏析带中存在由于轧制而沿长度方向伸长了的MnS20时，在切断焊缝之后的电焊焊接部19的附近的表面存在如图1的(d)所示的伸长了的MnS20，成为疲劳破坏的起点。本专利技术是鉴于这种实情而做出的，目的在于提供强度高于以往且疲劳特性优异的空心稳定杆及作为其原材料的空心稳定杆用钢管。用于解决问题的方案为了调整材质，空心稳定杆是实施淬火和回火来制造的。本专利技术人等的研究的结果发现，C量过多的话，在淬火时发生淬火裂纹。然而，使C量降低时，强度不足，因此，在本专利技术中，通过添加Cr来确保淬透性。此外，为了防止在电焊焊接部的附近因MnS引起的疲劳强度的劣化，需要对Mn、S、Ca、O加以限制。优选地，为了防止始于内表面的疲劳破坏而限制t/D和脱碳层的厚度，更优选地，通过喷丸处理赋予压缩残留应力。本专利技术的要旨如下所述。(1)一种空心稳定杆，其特征在于，具有如下的成分组成：作为化学成分，按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在低于0.0030％、N限制在0.006％以下、O限制在0.004％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；Mn含量与S含量的乘积的值为0.0025以下；使得(式1)所示的临界冷却速度Vc90为40℃/s以下，金相组织由回火马氏体构成，存在于壁厚中央部的伸长了的MnS的长度为150μm以下，C标尺洛氏硬度(HRC)为40～50，壁厚/外径比为0.14以上，内表面部的脱碳层深度是自内表面起20μm以下。logVc90＝2.94-0.75β…(式1)其中，β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr。(2)根据上述(1)所述的空心稳定杆，其特征在于，按质量％计还含有Mo：0.05～0.5％、Nb：0.01～0.1％、V：0.01～0.1％、Ni：0.1～1.0％中的一种或两种以上，将(式1)中的β设为β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+2.0Mo+0.8Ni。(3)根据上述(1)或(2)所述的空心稳定杆，其特征在于，外表面的最大压缩残留应力为400MPa以上。(4)根据上述(3)所述的空心稳定杆，其特征在于，外表面和内表面被实施了喷丸加工。(5)一种空心稳定杆用钢管，其特征在于，该空心稳定杆用钢管作为上述(1)～(4)任一所述的空心稳定杆的原材料使用，具有如下的成分组成：作为化学成分，按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在低于0.0030％、N限制在0.006％以下、O限制在0.004％以下，根据需要还含有Mo：0.05～0.5％、Nb：0.01～0.1％、V：0.01～0.1％、Ni：0.1～1.0％中的一种或两种以上，余量由Fe和不可避免的杂质构成；Mn含量与S含量的乘积的值为0.0025以下；使得(式1)所示的临界冷却速度Vc90为40℃/s以下，金相组织由铁素体和珠光体的混合组织构成，存在于壁厚中央部的伸长了的MnS的长度为150μm以下，B标尺洛氏硬度(HRB)为95以下，壁厚/外径比为0.14以上，内表面部的脱碳层深度是自内表面起20μm以下。logVc90＝2.94-0.75β…(式1)其中，β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+2.0Mo+0.8Ni。(6)一种空心稳定杆用钢管的制造方法，其特征在于，该方法用于制造上述(5)所述的空心稳定杆用钢管，其中，该钢管是电焊钢管，所述方法包括以下工序：电焊焊接之后，加热至800～1200℃，以截面减少率为40～80％的范围的方式进行热减径轧制。(7)一种空心稳定杆用钢管的制造方法，其特征在于，该方法用于制造上述(5)所述的空心稳定杆用钢管，其中，该钢管是电焊钢管，所述方法包括以下工序：电焊焊接之后，进行冷拔加工而拉管。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供在维持与以往的汽车用空心稳定杆同等的疲劳特性、延迟破坏特性的同时，疲劳耐久性比以往更优异的高强度的汽车用空心稳定杆。附图说明图1的(a)～(c)是用于说明电焊焊接部的表层与中心偏析带的MnS的关系的图，图1的(a)为电焊管，图1的(b)是在横截面上观看图1的(a)的被圆S1包围的电焊焊接管时的母材部的金属流线的放大图，图1的(c)是在横本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心稳定杆，其特征在于，具有如下的成分组成：作为化学成分，按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在低于0.0030％、N限制在0.006％以下、O限制在0.004％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；Mn含量与S含量的乘积的值为0.0025以下；使得(式1)所示的临界冷却速度Vc90为40℃/s以下，金相组织由回火马氏体构成，存在于壁厚中央部的伸长了的MnS的长度为150μm以下，C标尺洛氏硬度(HRC)为40～50，壁厚/外径比为0.14以上，内表面部的脱碳层深度是自内表面起20μm以下，logVc90＝2.94‑0.75β…(式1)其中，β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.25 JP 2012-1198691.一种空心稳定杆，其特征在于，具有如下的成分组成：作为化学成分，按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在0.0026％以下、N限制在0.006％以下、O限制在0.004％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；Mn含量与S含量的乘积的值为0.0025以下；使得式1所示的临界冷却速度Vc90为40℃/s以下，金相组织由回火马氏体构成，存在于壁厚中央部的伸长了的MnS的长度为150μm以下，C标尺洛氏硬度HRC为40～50，壁厚/外径比为0.14以上，内表面部的脱碳层深度是自内表面起20μm以下，logVc90＝2.94-0.75β…式1其中，β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr。2.根据权利要求1所述的空心稳定杆，其特征在于，按质量％计还含有Mo：0.05～0.5％、Nb：0.01～0.1％、V：0.01～0.1％、Ni：0.1～1.0％中的一种或两种以上，将式1中的β设为β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.8Cr+2.0Mo+0.8Ni。3.根据权利要求1所述的空心稳定杆，其特征在于，外表面的最大压缩残留应力为400MPa以上。4.根据权利要求2所述的空心稳定杆，其特征在于，外表面的最大压缩残留应力为400MPa以上。5.根据权利要求3所述的空心稳定杆，其特征在于，外表面和内表面被实施了喷丸加工。6.根据权利要求4所述的空心稳定杆，其特征在于，外表面和内表面被实施了喷丸加工。7.一种空心稳定杆用钢管，其特征在于，该空心稳定杆用钢管作为权利要求1、3或5所述的空心稳定杆的原材料使用，具有如下的成分组成：作为化学成分，按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在0.0026％以下、N限制...

【专利技术属性】
技术研发人员：石塚哲夫，小弓场基文，岩村雅通，丹下彰，高桥研，栗本清，若林丰，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，日本发条株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP