專(zhuān)利名稱(chēng)：可成形性?xún)?yōu)異的鋼管及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如用于汽車(chē)的面板、底盤(pán)部件和結(jié)構(gòu)件等的鋼管及其生產(chǎn)方法，該方法特別適用于液壓成形(參見(jiàn)日本未審查的專(zhuān)利公開(kāi)平10-175027)。
本發(fā)明的鋼管包括那些無(wú)需表面處理的鋼管以及那些經(jīng)過(guò)用于防銹的表面處理的鋼管，例如經(jīng)過(guò)熱浸鍍鋅、電鍍等處理的鋼管。鍍鋅包括鍍純鋅和鍍含有鋅作為主要成分的合金。
本發(fā)明的鋼管特別適用于其中施加了軸向壓力的液壓成形，因此當(dāng)通過(guò)液壓成形對(duì)它們進(jìn)行加工時(shí)可以改善汽車(chē)部件制造的效率。本發(fā)明還適用于高強(qiáng)度鋼管，因此就可能減少部件的材料厚度，因此有助于全球環(huán)境保護(hù)。
背景技術(shù)：
隨著在汽車(chē)工業(yè)中減輕重量的需要的不斷增長(zhǎng)，一直需要更高強(qiáng)度的鋼板。更高強(qiáng)度的鋼板使得可以通過(guò)減小材料厚度來(lái)減輕汽車(chē)重量并且提高碰撞安全性。近年來(lái)嘗試?yán)靡簤撼尚蔚姆椒ㄓ酶邚?qiáng)度鋼管制造形狀復(fù)雜的部件。這些嘗試目的在于減少部件數(shù)量或焊接翼緣等，以滿(mǎn)足減輕重量和降低成本的需要。
新成形技術(shù)例如液壓成形方法的實(shí)際應(yīng)用希望產(chǎn)生出巨大的優(yōu)點(diǎn)例如成本降低、設(shè)計(jì)工作中的自由度增加等。為了完全享有液壓成形方法的優(yōu)點(diǎn)，需要新的適用于新成形方法的材料。本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)在日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2000-52574中提出了一種可成形性?xún)?yōu)良并且具有可控織構(gòu)的鋼管。
發(fā)明概述由于全球環(huán)境的問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重，所以當(dāng)采用液壓成形方法時(shí)不可避免地要考慮到不斷要求具有更高強(qiáng)度的鋼管。在那個(gè)情況中，更高強(qiáng)度材料的可成形性肯定會(huì)變成一個(gè)比以前還嚴(yán)重的問(wèn)題。
α+γ相區(qū)或α相區(qū)的減徑對(duì)于獲得良好的r值而言是有效的，但是在通常使用的鋼材料中，只有小的減徑溫度減小才會(huì)導(dǎo)致變形織構(gòu)保持和n值降低的問(wèn)題。
本發(fā)明提供一種可成形性改善了的鋼管以及一種無(wú)需增加成本地生產(chǎn)該鋼管的方法。
本發(fā)明通過(guò)澄清可成形性?xún)?yōu)異的鋼材料的織構(gòu)來(lái)提供一種對(duì)于液壓成形等而言可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，以及一種通過(guò)規(guī)定織構(gòu)來(lái)控制結(jié)構(gòu)的方法。
因此本發(fā)明的要點(diǎn)如下(1)一種可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si.
0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S以及小于等于0.01％的N，以及平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，沿著鋼管軸向方向的r值大于等于1.4；并且其特性在于在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>至{332}<110>取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值大于等于3.5，和/或在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于5.0。
(2)一種如(1)所述的成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于還含有0.001-0.5重量％的Al。
(3)一種可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，
0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，0.01-2.5％的Al以及，小于等于0.01％的O，并且滿(mǎn)足以下的公式(1)和(2)，還含有平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于拉伸強(qiáng)度(TS)和鋼管的n值之間的關(guān)系滿(mǎn)足以下公式(3)；它的鐵素體相的體積百分比大于等于75％；鐵素體的平均顆粒尺寸大于等于10μm；縱橫比為0.5-3.0的鐵素體晶粒占構(gòu)成鐵素體的所有晶粒的90％或更多的面積。
(203C+15.2Ni-44.7Si-104V-31.5Mo+11Cr+20Cu-700P-200Al)<-20(1)]]>(44.7Si+700P+200Al)＞80 (2)n≥-0.126×ln(TS)+0.94(3)(4)一種如(3)所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，其沿著鋼管縱向方向的r值大于等于1.0；并且其特性在于在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>至{332}<110>取向分量組的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值大于等于2.0，并且在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<112>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于1.5。
(5)一種可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，小于等于0.2％的Ti以及小于等于0.15％的Nb，
并且滿(mǎn)足公式0.5≤(Mn+13Ti+29Nb)≤5，以及平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，其特性為在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于5.0，在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<112>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于2.0。
(6)一種如(5)所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于還含有0.001-0.5重量％的Al。
(7)一種如(5)或(6)所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，沿軸向、圓周方向和45°方向的r值中的每一個(gè)都大于等于1.4。
(8)一種如(1)-(7)任一項(xiàng)所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于還含有總量為0.0001-2.5重量％的以下一種或多種元素0.0001-0.5％的Zr，0.0001-0.5％的Mg，0.0001-0.5％的V，0.0001-0.01％的B，0.001-2.5％的Sn，0.001-2.5％的Cr0.001-2.5％的Cu，0.001-2.5％的Ni，0.001-2.5％的Co，0.001-2.5％的W，0.001-2.5％的Mo以及0.0001-0.01％的Ca。
(9)-種可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，如(1)-(8)任一項(xiàng)所述的鋼管鍍有金屬。
(10)一種生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，
0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S以及小于等于0.01％的N以及平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，將其特性為在減徑前的母鋼管的壁厚中央處的平面上的{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{112}<110>取向分量中的任一個(gè)的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于3的鋼管加熱至大于等于650℃到小于等于1200℃的溫度范圍，并在減徑率為大于等于30％、壁厚減小率為5％-30％的條件下進(jìn)行加工，從而該鋼管沿鋼管軸向方向的r值大于等于1.4，并具有如下特性在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>至{332}<110>取向分量組的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值大于等于3.5，和/或在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于5.0。
(11)一種生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S以及小于等于0.01％的N，以及平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，將其特性為在減徑前的母鋼管的壁厚中央處的平面上的{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{112}<110>取向分量中的一個(gè)或多個(gè)的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于3的鋼管加熱至大于等于(Ac3-50)℃到小于等于1200℃的溫度范圍，并且在減徑率為大于等于30％、壁厚減小率為5％-30％的條件下進(jìn)行加工，從而該鋼管沿鋼管軸向方向的r值大于等于1.4，并具有如下特性在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>至{332}<110>取向分量組的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值大于等于3.5，和/或在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于5.0。
(12)一種生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，0.01-2.5％的Al，以及小于等于0.01％的O，并且滿(mǎn)足以下的公式(1)和(2)，還含有平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于在減徑時(shí)將母管加熱至大于等于850℃，在Ar3相變溫度以下至大于等于750℃的溫度范圍內(nèi)以大于等于20％的減徑率進(jìn)行減徑，并且在大于等于750℃下完成減徑；從而拉伸強(qiáng)度(TS)和鋼管的n值之間的關(guān)系滿(mǎn)足以下公式(3)；其鐵素體相的體積百分比大于等于75％；鐵素體的平均顆粒尺寸大于等于10μm；并且縱橫比為0.5-3.0的鐵素體的晶體顆粒占構(gòu)成鐵素體的所有晶體顆粒的90％或更多的面積。
(203C+15.2Ni-44.7Si-104V-31.5Mo+11Cr+20Cu-700P-200Al)<-20(1)]]>(44.7Si+700P+200Al)＞80 (2)n≥-0.126×ln(TS)+0.94 (3)(13)一種生產(chǎn)如(12)所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其特征在于，進(jìn)行減徑，從而使鋼管在減徑后的壁厚與母管的壁厚的變化率為+5％至-30％。
(14)一種生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，該鋼管的化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，小于等于0.2％的Ti以及小于等于0.15％的Nb，并且滿(mǎn)足公式0.5≤(Mn+13Ti+29Nb)≤5，以及平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，在減徑時(shí)將母管加熱至Ac3相變溫度以上，在Ar3相變溫度以上的溫度范圍內(nèi)以大于等于40％的減徑率進(jìn)行減徑，在等于或高于Ar3相變溫度完成減徑，在完成減徑后的5秒內(nèi)開(kāi)始冷卻，以大于等于5℃/秒的冷卻速度將被減徑的鋼管冷卻至小于等于(Ar3-100)℃的溫度，從而鋼管具有以下特性在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于5.0，在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<112>取向分量組的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值小于等于2.0。
(15)一種生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，該鋼管其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，小于等于0.2％的Ti以及小于等于0.15％的Nb，
并且滿(mǎn)足公式0.5≤(Mn+13Ti+29Nb)≤5，以及平衡量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，在減徑時(shí)將母管加熱至大于等于Ac3相變溫度的溫度，在大于等于Ar3相變溫度的溫度范圍內(nèi)以大于等于40％的減徑率進(jìn)行減徑，隨后在Ar3至(Ar3-100)℃的溫度范圍內(nèi)以大于等于10％的減徑率進(jìn)行另一步減徑，在Ar3至(Ar3-100)℃的溫度范圍內(nèi)完成減徑，從而鋼管具有以下特性在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值為大于等于5.0，在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<112>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值為小于等于2.0。
(16)一種如(10)、(11)、(14)和(15)任一個(gè)所述的生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其特征在于該鋼管還含有0.001-0.5重量％的Al。
(17)一種如(10)-(16)任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其特征在于該鋼管還含有總量為0.0001-2.5重量％的以下一種或多種物質(zhì)0.0001-0.5％的Zr，0.0001-0.5％的Mg，0.0001-0.5％的V，0.0001-0.01％的B，0.001-2.5％的Sn，0.001-2.5％的Cr0.001-2.5％的Cu，0.001-2.5％的Ni，0.001-2.5％的Co，0.001-2.5％的W，0.001-2.5％的Mo以及0.0001-0.01％的Ca。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先說(shuō)明本發(fā)明鋼管的化學(xué)組成。各元素的含量是重量百分比含量。
C能有效地提高鋼管的強(qiáng)度，因此必須添加大于等于0.0001％的C，但是由于過(guò)量添加C對(duì)于控制鋼織構(gòu)來(lái)說(shuō)是不希望的，因此它的添加量的上限被設(shè)定在0.5％。C含量在0.001-0.3％之間是更優(yōu)選的，0.002-0.2％則更好。
Si以低成本提高了鋼的機(jī)械強(qiáng)度，并可以根據(jù)所要求的強(qiáng)度水平來(lái)以適當(dāng)量添加。但是過(guò)量添加Si不僅會(huì)導(dǎo)致鍍金屬工序和成形中潤(rùn)濕性的惡化，而且會(huì)阻礙良好織構(gòu)的形成。因此，Si含量的上限被設(shè)定在2.5％。其下限設(shè)定為0.001％，這是因?yàn)槔矛F(xiàn)有煉鋼技術(shù)在工業(yè)上難以將Si含量降低在該數(shù)值以下。
Mn能有效地提高鋼強(qiáng)度，因此它含量的下限被設(shè)定為0.01％。優(yōu)選添加Mn而使得Mn/S≥15，以防止S導(dǎo)致的熱裂。Mn含量的上限設(shè)定為3.0％，因?yàn)檫^(guò)量添加會(huì)降低延展性。應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本發(fā)明的(3)和(4)來(lái)說(shuō)，Mn含量范圍在0.05-0.50％之間是更優(yōu)選的。
P是類(lèi)似于Si的重要元素。它的作用是提高γ至α的相變溫度，并擴(kuò)展α+γ雙相溫度范圍。P也能有效提高鋼的強(qiáng)度。因此可以考慮所要求的強(qiáng)度水平以及與Si和Al含量的平衡來(lái)添加P。P含量的上限被設(shè)定為0.2％，因?yàn)楫?dāng)它的含量超過(guò)0.2％時(shí)會(huì)在熱軋和減徑過(guò)程中導(dǎo)致缺陷并使可成形性惡化。它的下限被設(shè)定為0.001％以防止煉鋼成本提高。對(duì)于本發(fā)明的(3)和(4)來(lái)說(shuō)，P含量范圍在0.02-0.12％之間是更優(yōu)選的。
S是雜質(zhì)，其含量越低越好。它的含量必須小于等于0.03％，更優(yōu)選的是小于等于0.015％，以防止熱裂。
N也是雜質(zhì)，其含量越低越好。由于N會(huì)削弱可成形性，因此它的上限設(shè)定為0.01％。更優(yōu)選的含量范圍是小于等于0.005％。
Al能有效脫氧。但是過(guò)量添加Al會(huì)導(dǎo)致氧化物和氮化物大量結(jié)晶和沉淀并且削弱電鍍性能以及延展性。因此Al的添加量必須為0.001-0.50％。要注意的是，對(duì)于本發(fā)明的(3)和(4)來(lái)說(shuō)Al是類(lèi)似于Si和P的重要元素，因?yàn)樗淖饔檬翘岣擀弥力恋南嘧儨囟龋U(kuò)展α+γ雙相溫度范圍。另外，由于它幾乎不改變鋼的機(jī)械強(qiáng)度，因此它是能有效獲得強(qiáng)度較低且可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的元素?？梢钥紤]所要求的強(qiáng)度水平以及與Si和P含量的平衡來(lái)添加Al。但是Al含量超過(guò)2.5％時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電鍍過(guò)程中的潤(rùn)濕性惡化，并明顯阻礙合金形成反應(yīng)的進(jìn)行，因此它的上限設(shè)定為2.5％。對(duì)于鋼的脫氧來(lái)說(shuō)，至少需要0.01％的Al，因此它的下限設(shè)定為0.01％。更優(yōu)選的Al含量范圍是0.1-1.5％。
O在其過(guò)量存在時(shí)會(huì)削弱鋼的可成形性。因此它的上限被設(shè)定為0.01％。
當(dāng)鋼管含有如本發(fā)明的(3)和(4)所述的Al和O時(shí)，以下的公式(1)和(2)是重要的公式(1)的確立是用來(lái)使鋼管的γ至α的相變溫度提高至超過(guò)純鐵的相變溫度；公式(2)表示有效使用Si、P和Al以提高γ至α的相變溫度。只有同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)公式時(shí)才能獲得非常優(yōu)異的可成形性。
203C+15.2Ni-44.7Si-104V-31.5Mo+30Mn+11Cr+20Cu-700P-200Al<-20(1)]]>44.7Si+700P+200Al＞80 (2)以下的公式(1’)和(2’)更優(yōu)選用于提高γ至α的相變溫度以及獲得更優(yōu)異的成形性。
203C+15.2Ni-44.7Si-104V-31.5Mo+30Mn+11Cr+20Cu-700P-200Al<-50(1')]]>44.7Si+700P+200Al＞110 (2’)除了本發(fā)明鋼管的化學(xué)組成滿(mǎn)足公式(1)和(2)之外，本發(fā)明鋼管的n值和拉伸強(qiáng)度TS(MPa)必須滿(mǎn)足以下公式(3)n≥-0.126×ln(TS)+0.94 (3)這意味著，由于表示可成形性的n值根據(jù)TS而變化，因此必須對(duì)應(yīng)于TS數(shù)值來(lái)規(guī)定n值。例如TS值為350MPa的鋼管的n值為大于等于約0.20。更優(yōu)選的是滿(mǎn)足以下公式n≥-0.126×ln(TS)+0.96根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)采用11號(hào)管形試驗(yàn)件或12號(hào)弧形斷面試驗(yàn)件來(lái)通過(guò)拉伸測(cè)試測(cè)量TS數(shù)值和n值。n值可以在5和15％應(yīng)變時(shí)測(cè)量，當(dāng)均勻的延伸率小于15％時(shí)，可以在5和10％應(yīng)變時(shí)測(cè)量，當(dāng)均勻延伸率未達(dá)到10％時(shí)，可以在3和5％應(yīng)變時(shí)測(cè)量。
Mn、Ti和Nb對(duì)于本發(fā)明的(5)和(6)尤其重要。因?yàn)檫@些元素通過(guò)抑制γ相的再結(jié)晶來(lái)改善織構(gòu)，而且當(dāng)在γ相區(qū)進(jìn)行減徑時(shí)在相變期間有利于變量選擇(variant selection)，這些元素的一種或多種的添加量上限分別為3.0、0.2和0.15％。
如果它們的添加量超過(guò)了各自的上限，那么不會(huì)獲得進(jìn)一步的織構(gòu)改善效果，相反會(huì)削弱延展性。
另外，對(duì)于本發(fā)明的(5)和(6)來(lái)說(shuō)，必須添加Mn、Ti和Nb以滿(mǎn)足公式0.5≤(Mn+13Ti+29Nb)≤5。當(dāng)Mn+13Ti+29Nb小于0.5時(shí)，織構(gòu)改善的效果就不夠。相反，當(dāng)這些元素的添加量使得Mn+13Ti+29Nb大于5時(shí)，織構(gòu)改善的效果不再提高，但是鋼管會(huì)明顯硬化，并且其延展率被削弱。因此Mn+13Ti+29Nb值的上限被設(shè)定為1-4的范圍是更優(yōu)選的。
Zr和Mg是有效的脫氧劑。但是它們過(guò)量添加會(huì)導(dǎo)致氧化物、硫化物和氮化物的大量結(jié)晶和沉淀，使得鋼的清潔度被惡化，并且降低了延展性和電鍍性。因此按照需要可以添加這些元素中的一種或兩種，總量為0.0001-0.50％。
V當(dāng)其添加至大于等于0.001％時(shí)會(huì)通過(guò)形成碳化物、氮化物或碳-氮化物而提高鋼強(qiáng)度和可成形性，但是當(dāng)其含量超過(guò)0.50％時(shí)，V以碳化物、氮化物或碳-氮化物的形式大量沉淀在基質(zhì)鐵素體的顆粒中或顆粒邊緣，削弱了延展性。因此V的添加量設(shè)定為0.001-0.50％。
B按要求添加。B能有效增強(qiáng)顆粒邊緣并提高鋼強(qiáng)度。但是當(dāng)其含量超過(guò)0.01％時(shí)，上述效果達(dá)到飽和，相反，鋼強(qiáng)度的提高會(huì)超出要求，因此損壞可成形性。因此B的含量限定為0.0001-0.01％。
Ni，Cr，Cu，Co，Mo，W和Sn是鋼硬化元素，因此必須按照要求添加它們中的一種或多種，總量為大于等于0.001％。由于過(guò)量添加這些元素會(huì)提高制造成本，并降低鋼的延展性，因此它們的添加上限被設(shè)定為總量2.5％。
Ca能有效用于脫氧和夾雜物的控制，因此其以合適量的添加增加熱變形性。但是過(guò)多的添加會(huì)引起熱脆，因此按要求其添加的范圍限定為0.0001-0.01％。
即使在鋼管中包含0.01％或更少的Zn、Pb、As、Sb等作為不可避免的雜質(zhì)時(shí)也不會(huì)妨礙本發(fā)明的效果。
優(yōu)選的是，按要求鋼管包含總量大于等于0.0001％且小于等于2.5％的Zr、Mg、V、B、Sn、Cr、Cu、Ni、Co、W、Mo、Ca等中的一種或多種。
當(dāng)生產(chǎn)如本發(fā)明的(1)、(2)、(10)和(11)項(xiàng)中的所述的鋼管時(shí)，除了鋼化學(xué)成分之外，鋼管的壁厚中央處平面上的{110}<110>取向分量組和{110}<110>到{332}<110>取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值對(duì)于向鋼管施加液壓成形等而言是最重要的特性參數(shù)。
本發(fā)明規(guī)定，在壁厚中央處平面上的X射線(xiàn)衍射測(cè)量以確定在不同取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)試樣的X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值中，在{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的比值的平均值大于等于3.5。在該取向分量組中所包含的主要取向分量為{110}<110>、{661}<110>、{441}<110>、{331}<110>、{221}<110>和{332}<110>。
存在以下情況，{443}<110>、{554}<110>和{111}<110>取向也在上述根據(jù)本發(fā)明的鋼管中形成。這些取向?qū)τ谝簤撼尚味允呛玫模怯捎谒鼈兪窃谟糜谏罾煊玫睦滠堜摪逯型ǔＳ^察到的取向，所以有意把它們排除在本發(fā)明之外以示區(qū)別。這意味著本發(fā)明上述特定的鋼管具有不能通過(guò)簡(jiǎn)單地將用于深拉伸應(yīng)用的冷軋鋼板用電阻焊等的方法成形為管的方法而獲得的晶體取向組。
另外，本發(fā)明上述鋼管幾乎不具有{111}<112>和{554}<225>的晶體取向，它們是高r值冷軋鋼板的典型晶體取向，并且在這些取向分量中每個(gè)的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于2.0，更優(yōu)選的是小于1.0。在這些取向中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值可以從通過(guò)基于{110}、{100}、{211}和{310}中三個(gè)或更多的極象圖的調(diào)和級(jí)數(shù)展開(kāi)法計(jì)算出的三維織構(gòu)中獲得。換句話(huà)說(shuō)，在每個(gè)結(jié)晶取向中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值可以由在三維織構(gòu)中的φ2＝45°斷面處的(110)[1-10]、(661)[1-10]、(441)[1-10]、(331)[1-10]、(221)[1-10]和(332)[1-10]的強(qiáng)度來(lái)表示。
要注意根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管的織構(gòu)在φ2＝45°斷面處通常具有在上述取向分量組中的最高強(qiáng)度，并且距離取向分量組越遠(yuǎn)，則強(qiáng)度逐漸變小。但是考慮到以下因素例如X射線(xiàn)測(cè)量精度、管生產(chǎn)期間的軸線(xiàn)扭轉(zhuǎn)以及在X射線(xiàn)樣品制備中的精度，可能存在以下情況，X射線(xiàn)強(qiáng)度最高的取向偏離上述取向分量組大約±5°-±10°。
在{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值表示在上述取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的算術(shù)平均值。當(dāng)不能得到所有上述取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度時(shí)，可以將{110}<110>、{441}<110>和{221}<110>的取向分量中的那些X射線(xiàn)強(qiáng)度的算術(shù)平均值用作替代值。在這些取向分量中，{110}<110>尤為重要，并且優(yōu)選的是在{110}<110>的取向分量中X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值為5.0或更大。
{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的平均比值大于等于3.5并且在{110}<110>的取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度比值大于等于5.0，尤其對(duì)于用于液壓成形用的鋼管而言不用說(shuō)這更好。還有當(dāng)難以成形時(shí)，優(yōu)選的是在上述取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的平均比值大于等于5.0和/或在{110}<110>的取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于7.0。
在其它分量例如{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>、{113}<110>、{112}<110>和{223}<110>中的X射線(xiàn)強(qiáng)度在發(fā)明中沒(méi)有指明，因?yàn)樗S著生產(chǎn)條件的變化而波動(dòng)，但是優(yōu)選的是在這些取向分量中的平均比值小于等于3.0。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的上述特性不能只是用通常所用的反極象圖和傳統(tǒng)的極象圖來(lái)表示，但是優(yōu)選的是，當(dāng)例如在靠近壁厚中央處測(cè)量表示沿著鋼管徑向方向的取向的反極象圖時(shí)在上述取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值如下進(jìn)行規(guī)定。
在<100>中小于等于2，在<411>中小于等于2，在<211>中小于等于4，在<111>中小于等于15，在<332>中小于等于20.0，在<221>中小于等于20.0，并且在<110>中小于等于30.0。
另外，在表示沿著鋼管軸向方向的取向的反極象圖中在<110>中大于等于10，并且在<110>之外的所有取向分量可以小于等于3。
雖然根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管的r值隨著織構(gòu)的改變而變化，但是至少軸向r值大于等于1.4。該數(shù)值在某些生產(chǎn)條件下可能甚至?xí)?.0更大。本發(fā)明沒(méi)有規(guī)定r值的各向異性。換句話(huà)說(shuō)，該軸向r值可以比沿著圓周和徑向方向的那些更小或更大。在例如通過(guò)電阻焊的方法簡(jiǎn)單地將高r值冷軋鋼板成形為鋼管時(shí)該軸向r值經(jīng)常不可避免地變?yōu)榇笥诘扔?.4。但是根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管明顯與這種鋼管不同的原因在于它具有上述織構(gòu)并且其r值大于等于1.4。
可以采用JISNo.11管形成形試驗(yàn)件或JISNo.12弧形斷面試驗(yàn)件來(lái)評(píng)估r值。在延伸量為15％的試驗(yàn)中評(píng)估應(yīng)變量，并且如果均勻的延伸量低于15％的話(huà)，則采用在均勻延伸量的范圍內(nèi)的應(yīng)變量。要注意的是，優(yōu)選從焊縫之外的管部分中切下試驗(yàn)件。
接下來(lái)，當(dāng)生產(chǎn)在本發(fā)明的(5)、(6)、(7)、(14)和(15)項(xiàng)中所述的鋼管時(shí)，除了鋼化學(xué)成分之外，鋼管的壁厚中央處平面上的{111}<110>取向分量和{111}<112>的取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值對(duì)于本發(fā)明的目的而言是重要的特性參數(shù)。
必要的是，在壁厚中央處平面上的X射線(xiàn)衍射測(cè)量以確定在不同取向分量中X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)試樣的X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值中，在{111}<110>的取向分量中的比值大于等于5.0，并且在{111}<112>的取向分量中的比值小于2.0。
雖然{111}<110>的取向有利于液壓成形，但是由于該取向是具有高r值的普通冷軋鋼板的典型結(jié)晶取向，所以在該取向分量中的比值在這里被規(guī)定為小于2.0以便將本發(fā)明的鋼管與冷軋鋼板區(qū)別開(kāi)。另外，在通過(guò)低碳冷軋鋼板的裝箱退火得到的織構(gòu)中，{111}<110>取向?yàn)橹饕∠虿⑶襸111}<112>為次要的取向，這與根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特性相類(lèi)似。還有，在裝箱退火冷軋鋼板的情況中，在{111}<112>的取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度比值變?yōu)榇笥诘扔?.0，并且因此必須將它與根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管清楚地區(qū)分開(kāi)。
更優(yōu)選的是，如果在{111}<110>的取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于7.0，并且在{111}<112>取向分量中的比值低于1.0。
{554}<225>取向和{111}<112>取向一樣也是高r值冷軋鋼板的主要取向，但是這些取向很少能在根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管中看到。因此優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的鋼管的{554}<225>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于2.0，并且更優(yōu)選的是小于1.0。在這些取向中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值可以從通過(guò)基于{110}、{100}、{211}和{310}中的三個(gè)或多個(gè)極象圖的調(diào)和級(jí)數(shù)展開(kāi)法計(jì)算出的三維織構(gòu)中獲得。
換句話(huà)說(shuō)，在每個(gè)結(jié)晶取向中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值可以通過(guò)在三維結(jié)構(gòu)中的φ2＝45°斷面處(111)[1-10]、(111)[1-21]、(554)[-2-25]的強(qiáng)度來(lái)表示。
要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管的結(jié)構(gòu)通常在φ2＝45°斷面處的(111)[1-10]的取向分量中具有最高的強(qiáng)度，但是在X射線(xiàn)樣品制作中的精度會(huì)存在以下情況，X射線(xiàn)強(qiáng)度最高的取向偏離上述取向分量組大約±5°。
還有，本發(fā)明沒(méi)有規(guī)定在{001}<110>取向分量中X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值，但是由于該取向降低了r值，所以?xún)?yōu)選的是該數(shù)值為小于等于2.0，更優(yōu)選該數(shù)值為小于等于1.0。本發(fā)明中沒(méi)有規(guī)定在其它取向分量如{116}<110>，{114}<110>和{113}<110>的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值，但由于該取向降低了r值，所以?xún)?yōu)選的是該數(shù)值為小于等于2.0。
在{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{113}<110>的取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值可以通過(guò)在三維織構(gòu)中的φ2＝45°斷面處(001)[1-10]、(116)[1-10]、(114)[1-10]和(113)[1-10]的強(qiáng)度來(lái)表示。
根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)的特征不能只是用通常所用的反極象圖和傳統(tǒng)的極象圖來(lái)表示，但是優(yōu)選的是當(dāng)例如在靠近壁厚中央處測(cè)量表示沿著鋼管徑向方向的取向的反極象圖的時(shí)侯在上述取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值如下面所規(guī)定的一樣。
在<100>中小于等于1.5，在<411>中小于等于1.5，在<211>中小于等于3，在<111>中大于等于6，在<332>中小于等于10，在<221>中小于等于7并且在<110>中小于等于5。
另外，在表示沿著鋼管軸向方向的取向的反極象圖中在<110>中大于等于15，并且在<110>之外的所有取向分量中小于等于3。
根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管的沿著軸向和圓周方向以及正好在軸向和圓周方向的中間的45°方向中的所有r值變?yōu)榇笥诘扔?.4。軸向r值可以超過(guò)2.5。本發(fā)明沒(méi)有規(guī)定r值的各向異性，但是在根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管中，軸向r值稍微大于沿著圓周和45°方向的r值，然而該差值為1.0或更少。要注意的是，當(dāng)例如通過(guò)電阻焊將高r值的冷軋鋼板簡(jiǎn)單地成形為鋼管時(shí)，軸向r值隨著鋼板的剪切平面變成大于等于1.4。但是，根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管明顯與這種鋼管的不同之處在于，本發(fā)明鋼管具有上述的織構(gòu)。
還有，當(dāng)生產(chǎn)在本發(fā)明的(3)、(4)、(12)和(13)項(xiàng)中所述的鋼管時(shí)，除了要控制其化學(xué)成分之外還要控制鋼的組織。
根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管的組織包括占75％或更多的鐵素體。這是因?yàn)楫?dāng)鐵素體的百分比含量低于75％時(shí)，不能保持良好的可成形性。鐵素體百分比含量為85％或更多是優(yōu)選的，并且如果它為90％或更高的話(huà)則更好。即使當(dāng)鐵素體相的體積百分比含量為100％時(shí)也能獲得本發(fā)明的效果，但是，尤其當(dāng)需要增加鋼強(qiáng)度時(shí)優(yōu)選具有適當(dāng)?shù)胤稚⒃阼F素體相中第二相。鐵素體相之外的第二相由珠光體、滲碳體、奧氏體、貝氏體、針狀鐵素體、馬氏體、氮化碳以及金屬間化合物中的一種或多種。
鐵素體的平均晶粒尺寸大于等于10μm。當(dāng)它小于10μm時(shí)，就難以確保良好的延展性。優(yōu)選的鐵素體平均晶粒尺寸大于等于20μm，并且更優(yōu)選的是大于等于30μm。對(duì)于鐵素體的平均晶粒尺寸而言沒(méi)有設(shè)定特殊的上限，但是當(dāng)它很大時(shí)，延展性降低并且管表面變得粗糙。因此，鐵素體的平均晶粒尺寸優(yōu)選小于等于200μm。
鐵素體的平均晶粒尺寸可以通過(guò)點(diǎn)計(jì)數(shù)方法或類(lèi)似方法通過(guò)將沿著軋制方向和垂直于管材料鋼板的表面的方向的斷面鏡面拋光，用合適的蝕刻試劑蝕刻被拋光的表面然后在從厚度為1/8到7/8的范圍內(nèi)觀察隨機(jī)選擇的2mm2或更大的區(qū)域來(lái)確定。
另外，縱橫比為0.5-3.0的晶粒必須占鐵素體的90％或更多。由于根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管的結(jié)構(gòu)最終是通過(guò)再結(jié)晶作用形成的，所以鐵素體晶粒的尺寸被調(diào)整并且大部分晶粒將具有上述的縱橫比。優(yōu)選的是，上述晶粒的百分比含量大于等于95％，更優(yōu)選的是大于等于98％。即使在上述百分比含量為100的情況下也能自然地獲得本發(fā)明的效果?？v橫比的更優(yōu)選的范圍為0.7-2.0。
要注意的是，縱橫比被定義為在晶粒的軋制方向中的最大長(zhǎng)度(X)除以在沿著軋制方向和垂直于鋼板表面的方向的斷面(L)處的晶粒的厚度方向中的最大長(zhǎng)度(Y)的商(X/Y)。具有上述縱橫比范圍的體積百分比含量由該晶粒的面積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，并且該面積百分?jǐn)?shù)可以通過(guò)用合適的蝕刻試劑蝕刻L斷面表面然后在從厚度為1/8到7/8的范圍內(nèi)觀察隨機(jī)選擇的2mm2或更大的區(qū)域用點(diǎn)計(jì)數(shù)方法或類(lèi)似方法來(lái)確定。
雖然根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管的r值隨著結(jié)構(gòu)的變化而變化，但是優(yōu)選的是鋼管的軸向r值大于等于1.0。如果該r值大于等于1.5則更優(yōu)選。該軸向r值在特定的生產(chǎn)條件下可以超過(guò)2.5。本發(fā)明沒(méi)有規(guī)定r數(shù)值的各向異性。換句話(huà)說(shuō)，該軸向r值可以比沿著周?chē)蛷较蚍较虻膔值更小或更大。
例如當(dāng)通過(guò)電阻焊將冷軋鋼板簡(jiǎn)單地成形為鋼管時(shí)，該軸向r值常常大于等于1.0。但是根據(jù)本發(fā)明第(4)項(xiàng)的鋼管與這種鋼管明顯不同的原因在于，它具有下述的織構(gòu)，并且同時(shí)其r值大于等于1.0。
在鋼板壁厚度中央的平面上的{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度以及在{111}<112>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值是用于液壓成形的重要性能參數(shù)。本發(fā)明規(guī)定，在壁厚中央平面的X射線(xiàn)衍射測(cè)量以確定在不同取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)抽樣的比值時(shí)，{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的平均比值為大于等于2.0。包括在該取向分量組的主取向分量是{110}<110>、{661}<110>、{441}<110>、{331}<110>、{221}<110>和{332}<110>。
存在{443}<110>、{554}<110>和{110}<110>的取向也在根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管中出現(xiàn)。這些取向有利于液壓成形，但是由于它們也是在深拉伸用的冷軋鋼板中通常觀察到的取向，所以故意將它們排除在本發(fā)明之外以便區(qū)分。
這意味著根據(jù)本發(fā)明的鋼管具有不是簡(jiǎn)單地通過(guò)電阻焊或類(lèi)似方法將深拉伸用的冷軋鋼板形成為鋼管而獲得的結(jié)晶取向組。
還有根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管幾乎沒(méi)有{110}<112>的結(jié)晶取向，該結(jié)晶取向是高r值冷軋鋼板的典型結(jié)晶取向，并且在這些取向分量中的X射線(xiàn)取向強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于1.5，并且更優(yōu)選的是小于1.0。在這些取向中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值可以從通過(guò)基于{110}、{100}、{211}和{310}中的三個(gè)或多個(gè)極象圖的調(diào)和級(jí)數(shù)展開(kāi)法計(jì)算出的三維織構(gòu)中得到。換句話(huà)說(shuō)，在每個(gè)結(jié)晶取向中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值由在三維結(jié)構(gòu)中的φ2＝45°處的(110)[1-10]、(661)[1-10]、(441)[1-10]、(331)[1-10]、(221)[1-10]和(332)[1-10]的強(qiáng)度來(lái)表示。
要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的上述鋼管在φ2＝45°處具有在上述取向分量組的范圍中的最高強(qiáng)度，并且它離取向分量組越遠(yuǎn)，則強(qiáng)度則逐漸變低。但是考慮到以下因素例如X射線(xiàn)測(cè)量精度、在鋼管生產(chǎn)期間的軸向扭轉(zhuǎn)以及X射線(xiàn)制作中的精度，可以存在以下情況，X射線(xiàn)強(qiáng)度最大的取向偏離上述取向分量組大約±5°-±10°。
在{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值表示在上述取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的算術(shù)平均值。當(dāng)不能得到所有上述取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度時(shí)，在{110}<110>、{441}<110>和{221}<110>的取向分量組中的那些比值的算術(shù)平均值可以用作替代值。{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的平均比值大于等于3.0，尤其對(duì)于用于液壓成形用的鋼管而言不用說(shuō)這更好。
還有，當(dāng)難以進(jìn)行成形時(shí)，在上述取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的平均比值優(yōu)選大于等于4.0。在其它取向分量組例如{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>、{113}<110>、{112}<110>和{112}<110>中的X射線(xiàn)強(qiáng)度在本發(fā)明中沒(méi)有規(guī)定，因?yàn)樗S著生產(chǎn)條件而波動(dòng)，但是在這些取向分量中的平均比值優(yōu)選大于等于3.0。
對(duì)于在本發(fā)明中所規(guī)定的任何鋼管的X射線(xiàn)衍射測(cè)量而言，從鋼管中切下弧形斷面試驗(yàn)件并且將它們壓成平直件。還有，當(dāng)將弧形斷面試驗(yàn)件壓制成平直件時(shí)，優(yōu)選在盡可能低的應(yīng)變下進(jìn)行壓制以避免由加工引起的晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。
然后，通過(guò)機(jī)械、化學(xué)或其它拋光方法將這樣制出的平直試驗(yàn)件磨制成接近厚度中心，通過(guò)磨光將該研磨表面進(jìn)行鏡面拋光，然后通過(guò)電解或化學(xué)拋光除去應(yīng)力，從而使該厚度中心層用于X射線(xiàn)衍射測(cè)量。
當(dāng)在壁厚中心層中發(fā)現(xiàn)偏析帶時(shí)，可以在距離偏析為3/8-5/8壁厚的任何區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。另外在難以進(jìn)行X射線(xiàn)衍射測(cè)量時(shí)，可以采用EBSP方法或ECP方法以取保足夠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的測(cè)量次數(shù)。
盡管本發(fā)明的織構(gòu)是由在壁厚中央處或如上所述與它接近處的平面上的X射線(xiàn)測(cè)量結(jié)果所規(guī)定的，但是優(yōu)選鋼管在其整個(gè)壁厚范圍內(nèi)而不是圍繞著壁厚中央處具有類(lèi)似的織構(gòu)。
在本發(fā)明中，可以由這樣的情況，即外表面至壁厚大約1/4處范圍內(nèi)的織構(gòu)不滿(mǎn)足上述要求，因?yàn)橄率鰷p徑所導(dǎo)致的剪切變形帶來(lái)了織構(gòu)的改變。要注意的是，{nkl}<uvw>表示，當(dāng)進(jìn)行X射線(xiàn)衍射測(cè)量的試驗(yàn)件以上述方式制備時(shí)，垂直于平面表面的晶體取向是<nkl>，沿著鋼管縱向的晶體取向是<uvw>。
本發(fā)明的織構(gòu)特征不能只用通常使用的反極象圖和傳統(tǒng)極象圖來(lái)表示，但是優(yōu)選的是，當(dāng)例如在靠近壁厚中央處測(cè)量表示鋼管徑向的取向的反極象圖時(shí)，在上述取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值規(guī)定如下在<100>中小于等于2，在<411>中小于等于2，在<211>中小于等于4，在<111>中小于等于8，在<332>中小于等于10，在<221>中小于等于15.0，在<110>中小于等于20.0。
另外，在表示鋼管軸向的取向的反極象圖中在<110>中大于等于8，在<110>之外的所有取向中小于等于3。
以下對(duì)生產(chǎn)本發(fā)明的鋼管的方法進(jìn)行說(shuō)明。
鋼通過(guò)鼓風(fēng)爐工序或電弧爐工序熔融，然后進(jìn)行各種第二精煉工序，以及通過(guò)鋼錠澆鑄或連續(xù)澆鑄的方法進(jìn)行澆鑄。在連續(xù)澆鑄的情況下，可以結(jié)合采用例如CC-DR工序的方法來(lái)熱軋扁鑄坯而無(wú)需將它冷卻至接近室溫。
當(dāng)然澆鑄鋼錠或澆鑄扁鑄坯可以在熱軋之前再加熱。本發(fā)明不特別規(guī)定熱軋的再加熱溫度，能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)終軋溫度的任何再加熱溫度都是可接受的。
熱軋的終軋溫度可以是在普通γ單相區(qū)、α+γ雙相區(qū)、α單相區(qū)、α+珠光體區(qū)或α+滲碳體區(qū)任一個(gè)的溫度范圍內(nèi)?？梢栽谝粋€(gè)或多個(gè)熱軋道次處進(jìn)行輥潤(rùn)滑。也可以在粗熱軋之后將經(jīng)過(guò)粗熱軋的條材連接起來(lái)，并連續(xù)進(jìn)行精熱軋。粗熱軋之后的粗軋條材可以卷繞成卷，然后開(kāi)卷用于精熱軋。
本發(fā)明不特別規(guī)定熱軋之后的冷卻速率和卷取溫度。優(yōu)選在熱軋之后酸洗帶材。另外熱軋的鋼帶可以進(jìn)行減小率為小于等于50％的表面光軋和冷軋。
為了將軋過(guò)的帶材成形為管，通常采用電阻焊，但是也可以采用其它的焊接/管成形方法例如TIG焊、MIG焊、激光焊、UO沖壓方法、碰焊方法等。在上述焊管制造方法中，根據(jù)所要求的材料特性，焊縫的受熱區(qū)會(huì)受到一次或多次局部溶液熱處理工藝，根據(jù)情況單獨(dú)地或結(jié)合地并且在多個(gè)步驟中。這將有助于提高本發(fā)明的效果。熱處理意味著只作用在焊縫和焊接的受熱區(qū)上，并可以在管成形過(guò)程中在線(xiàn)進(jìn)行或離線(xiàn)進(jìn)行。
在減徑工作前的加熱溫度在本發(fā)明的(10)和(11)中是重要的。當(dāng)在熱軋鋼板或加熱和減徑之前的母管的壁厚中央處的平面上的{111}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{112}<110>所有取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于3時(shí)，該加熱溫度在650℃至1200℃之間。當(dāng)加熱溫度小于650℃，減徑變得困難。另外，減徑后的鋼管的結(jié)構(gòu)變成變形的結(jié)構(gòu)，從而必須再次加熱鋼管來(lái)保持可成形性，這就提高了生產(chǎn)成本。
當(dāng)加熱溫度超過(guò)1200℃時(shí)，在管表面上形成了過(guò)量的氧化皮，這不僅損壞了它的表面質(zhì)量，也損壞了它的可成形性。更優(yōu)選的加熱溫度上限是1050℃。當(dāng)例如熱終軋溫度在重結(jié)晶溫度范圍內(nèi)并且不低于Ar3相變溫度或者材料帶材在熱軋之后緩慢冷卻時(shí)，母管的織構(gòu)如上述改變。
另一方面， 當(dāng)減徑之前的母管的{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{112}<110>中一個(gè)或多個(gè)取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值超過(guò)3時(shí)，它的加熱溫度必須在(Ac3-50)℃至1200℃之間。即使隨后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p徑，具有上述結(jié)構(gòu)的母管不能獲得適用于液壓的織構(gòu)，除非在減徑前的加熱溫度是大于等于(Ac3-50)℃。換句話(huà)說(shuō)，只有當(dāng)母管的織構(gòu)通過(guò)加熱至α+γ雙相區(qū)或γ單相區(qū)的高溫并且隨后立即進(jìn)行減徑，才能獲得所預(yù)想的織構(gòu)。如果加熱溫度大于等于Ac3相變溫度，就更加優(yōu)選。
如果加熱溫度超過(guò)1200℃，上述效果變得飽和，換句話(huà)說(shuō)，會(huì)發(fā)生氧化皮問(wèn)題。因此加熱溫度的上限被設(shè)定為1200℃。更優(yōu)選的上限是1050℃。在這種情況下，母管一旦加熱之后可以被冷卻，然后再加熱至減徑的溫度范圍。當(dāng)例如熱終軋溫度恰好高于還沒(méi)有開(kāi)始重結(jié)晶的Ar3相變溫度或者低于Ar3相變溫度或者材料帶材在熱軋之后迅速冷卻時(shí)，母管的織構(gòu)變得與如上所述的一樣。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)確定熱軋帶材具有與母管同樣的織構(gòu)時(shí)，熱軋帶材的織構(gòu)可以用作母管織構(gòu)的替代。{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{112}<110>中取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值可以用在三維織構(gòu)中(001)[1-10]、(116)[1-10]、(114)[1-10]和(112)[1-10]在φ2＝45°截面的同一比值來(lái)表示。
減徑的方式也是重要的減徑率必須為大于等于30％，壁厚減小率在5％-30％。當(dāng)減徑率低于30％時(shí)，不能充分的發(fā)展良好的織構(gòu)。優(yōu)選的減徑率大于等于50％。無(wú)需特別設(shè)定減徑率的上限即可獲得本發(fā)明的效果，但是就生產(chǎn)觀點(diǎn)而言，減徑率優(yōu)選為小于等于90％。簡(jiǎn)單地使減徑率為大于等于30％是不夠的，必須同時(shí)減小直徑和減小壁厚。如果壁厚增加或不變，就難以獲得好的織構(gòu)。因此壁厚減小率必須是5-30％，更優(yōu)選的是10-25％。
要注意的是，減徑率設(shè)定為{(減徑前的母管的直徑-減徑后的鋼管直徑)/減徑前的母管直徑}×100％，壁厚減小率設(shè)定為{(減徑前的母管的壁厚-減徑后的鋼管壁厚)/減徑前的母管壁厚}×100％。此處鋼管的直徑是它的外直徑。
優(yōu)選的是，減徑在γ單相區(qū)、α+γ雙相區(qū)、α單相區(qū)、α+珠光體區(qū)或α+滲碳體區(qū)任一個(gè)的溫度范圍內(nèi)結(jié)束，因?yàn)樵讦料嗌腺x予一定量或更多的減徑對(duì)于獲得良好的織構(gòu)來(lái)說(shuō)是必須的。
以下說(shuō)明在本發(fā)明(14)和(15)中規(guī)定的要求。
在減徑前的加熱溫度和加熱后的減徑條件對(duì)于本發(fā)明的上述條款是十分重要的。根據(jù)(14)和(15)的本發(fā)明基于以下新的發(fā)現(xiàn)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在第一步驟，通過(guò)將γ相保持在再結(jié)晶前的狀態(tài)或通過(guò)在γ相區(qū)內(nèi)的減徑將其再結(jié)晶百分比控制為小于等于50％，從而在γ相織構(gòu)形成時(shí)會(huì)大量形成對(duì)液壓來(lái)說(shuō)是有利的靠近{111}<110>取向的織構(gòu)，然后如此形成的γ相織構(gòu)發(fā)生了相變。
加熱溫度必須等于或高于Ac3相變溫度。這是因?yàn)楫?dāng)在γ單相區(qū)內(nèi)進(jìn)行大的減徑時(shí)，再結(jié)晶前就形成了γ相織構(gòu)。
沒(méi)有對(duì)加熱溫度設(shè)定特別的上限，但是為了保持好的表面性能，優(yōu)選加熱溫度小于等于1150℃。(Ac3+100)℃至1100℃的溫度范圍是更優(yōu)選的。
在γ相區(qū)中的減徑必須進(jìn)行以使減徑率大于等于40％。當(dāng)該比例小于40％時(shí)，再結(jié)晶前的織構(gòu)不會(huì)在γ相區(qū)發(fā)展，并且它難以最終獲得理想的r值和織構(gòu)。優(yōu)選的是，減徑率大于等于50％，如果大于等于65％則更好。希望在γ相區(qū)內(nèi)的減徑在盡可能靠近Ar3相變溫度的溫度下完成。
要注意的是，在這種情況下減徑率設(shè)定為{(減徑前的母管的直徑-在γ相區(qū)的減徑后的鋼管直徑)/減徑前的母管直徑}×100％。
當(dāng)在γ相區(qū)完成減徑時(shí)，鋼管必須在減徑后的5秒內(nèi)以大于等于5℃/秒的冷卻速度冷卻至小于等于(Ar3-100)℃。如果在減徑完成超過(guò)5秒后開(kāi)始冷卻，那么γ相的再結(jié)晶就被加速，或者在γ至α的相變的變量選擇變得不適當(dāng)，并最終損壞了r值和織構(gòu)。如果冷卻速度低于5℃/秒，在相變的變量選擇變得不適當(dāng)，并損壞了r值和織構(gòu)。
冷卻速度為大于等于10℃/秒是優(yōu)選的，如果是大于等于20℃/秒則更好。冷卻的結(jié)束點(diǎn)溫度必須小于等于(Ar3-100)℃。這改善了在γ至α的相變中的織構(gòu)的形成。對(duì)于形成織構(gòu)更優(yōu)選的是，連續(xù)冷卻至γ至α的相變完成的溫度。
在Ar3至(Ar3-100)℃的溫度范圍在γ相區(qū)以大于等于40％的減徑率進(jìn)行減徑，然后在大于等于10％的減徑率進(jìn)行另一次減徑，并且如本發(fā)明(15)所述在Ar3至(Ar3-100)℃的溫度完成減徑是可以接受的。這還通過(guò)相變加速了{(lán)111}<110>織構(gòu)的形成。在γ+α雙相區(qū)的減徑率被設(shè)定為{(在或低于Ar3的減徑前的母管的直徑-在Ar3至(Ar3-100)℃完成減徑后的鋼管直徑)/在或低于Ar3的減徑前的母管直徑}×100％。
如此形成的鋼管的總減徑率當(dāng)然是大于等于40％，優(yōu)選的是大于等于60％?？倻p徑率設(shè)定如下{(在減徑前的母管的直徑-減徑后的鋼管直徑)/減徑前的母管直徑}×100％。
優(yōu)選的是，減徑后的鋼管壁厚與母管壁厚的變化率被控制在+10％至-10％之間。壁厚變化率被設(shè)定為{(減徑完成后的鋼管壁厚-減徑前的母管壁厚)/減徑前的母管壁厚}×100％。
應(yīng)當(dāng)指出，鋼管的直徑是它的外直徑。如果在減徑后壁厚大大高于初始的壁厚或者相反大大小于，那么就難于獲得良好的織構(gòu)。
接下來(lái)將對(duì)本發(fā)明(12)和(13)中規(guī)定的要求進(jìn)行說(shuō)明。
鋼管減徑之前的加熱溫度對(duì)于獲得良好的n值而言是重要的。如果加熱溫度低于850℃則在完成減徑之后容易保留變形的結(jié)構(gòu)，從而引起n值下降。如果溫度低于850℃則有可能在減徑期間通過(guò)采用感應(yīng)加熱或一些其它加熱方法對(duì)鋼管進(jìn)行再加熱來(lái)保持良好的n值，但是這會(huì)增加成本。900℃或更高是更優(yōu)選的加熱溫度范圍。當(dāng)要求良好的r值時(shí)，優(yōu)選將母管加熱到γ單相區(qū)。對(duì)于加熱溫度沒(méi)有設(shè)定任何具體的上限，但是如果該溫度大于1200℃的話(huà)，則在管子表面上形成過(guò)多的氧化皮，從而不僅降低了表面質(zhì)量而且還降低了可成形性。更優(yōu)選的上限為1050℃或更低。加熱的方法沒(méi)有指定，但是優(yōu)選通過(guò)感應(yīng)加熱器迅速地加熱母管以便控制氧化皮形成并且保持良好的表面質(zhì)量。
在加熱之后必要時(shí)用水或其它一些方法除去氧化皮。
必須進(jìn)行減徑，從而減徑率在從低于Ar3相變溫度到大于750℃的溫度范圍內(nèi)至少大于等于20％。如果在該溫度范圍內(nèi)的減徑率低于20％，則難以獲得良好的r值和織構(gòu)，而且由于粗糙的晶粒成形所以降低了可成形性。大于等于50％的減徑率是優(yōu)選的，如果它大于等于65％則更好。無(wú)需特別指定減徑比例的上限即可以獲得本發(fā)明的效果，但是從生產(chǎn)率方面來(lái)說(shuō)，小于等于90％是優(yōu)選的。在Ar3相變溫度或以上的減徑之后可以進(jìn)行低于Ar3相變溫度的減徑。這會(huì)帶來(lái)更好的r值。完成減徑的溫度也是非常重要的。完成溫度的下限被設(shè)定為750℃。如果低于750℃，易于保留變形的結(jié)構(gòu)，損壞了n值。更優(yōu)選的完成溫度是大于等于780℃。
要注意的是，低于Ar3相變溫度的減徑率定義為{(就在低于Ar3的減徑前的鋼管的直徑-在完成減徑后的鋼管直徑)/在低于Ar3的減徑前的鋼管直徑}×100％。
必須進(jìn)行減徑，從而壁厚變化率為+5％至-30％。除非壁厚在這個(gè)范圍內(nèi)，否則難以獲得好的織構(gòu)和r值。更優(yōu)選的范圍是-5％至-20％。
壁厚變化率設(shè)定為{(減徑完成后的鋼管壁厚-減徑前的母管壁厚)/減徑前的母管壁厚}×100％。
此處鋼管的直徑是它的外直徑。優(yōu)選的，減徑的結(jié)束點(diǎn)在α+γ雙相區(qū)的溫度范圍內(nèi)，因?yàn)樵讦料嗌腺x予一定量或更多的減徑對(duì)于獲得良好的織構(gòu)來(lái)說(shuō)是必須的。
可以通過(guò)讓母管經(jīng)過(guò)結(jié)合以構(gòu)成多道次成形線(xiàn)的成形輥或通過(guò)使用模具來(lái)使它拉伸而進(jìn)行減徑。在減徑過(guò)程中進(jìn)行潤(rùn)滑對(duì)于改善成形性來(lái)說(shuō)是優(yōu)選的。
對(duì)于確保延展性而言?xún)?yōu)選的是，本發(fā)明的鋼管包括面積百分比大于等于30％的鐵素體。但是根據(jù)鋼管的用途不必是這樣用于某些特定應(yīng)用的鋼管可以只由以下的一種或多種構(gòu)成珠光體、貝氏體、馬氏體、奧氏體、氮化碳等。
本發(fā)明的鋼管覆蓋了無(wú)需表面處理即使用的鋼管以及在通過(guò)熱浸鍍覆、電鍍或其它鍍覆方法進(jìn)行用于防銹的表面處理之后使用的鋼管。純鋅、含有鋅作為主要成分的合金、Al等可以用作鍍覆材料?？梢圆捎猛ǔ?shí)踐的方法進(jìn)行表面處理。
實(shí)施例1將具有表1所示的化學(xué)組成的鋼號(hào)的板坯加熱至1200℃，在表2列出的終軋溫度下熱軋，然后卷繞。對(duì)這樣生產(chǎn)出的鋼帶進(jìn)行酸洗并且通過(guò)電阻焊方法將它形成為外徑為100-200mm的鋼管，并且將這樣形成的鋼管加熱到預(yù)定溫度，然后進(jìn)行減徑。
這樣生產(chǎn)出鋼管的可形成性以下面方式進(jìn)行評(píng)估。
直徑為10mm的劃線(xiàn)圓在每個(gè)鋼管上預(yù)先打出，并且通過(guò)控制內(nèi)部壓力和軸向壓縮量將沿著圓周方向形成的膨脹施加在它上。測(cè)量出正好在破裂之前顯示出最大膨脹率的部分處的軸向應(yīng)變?chǔ)纽蘸蛨A周應(yīng)變?chǔ)纽?膨脹率＝成形之后的最大周長(zhǎng)/母管的周長(zhǎng))。
用兩個(gè)應(yīng)變的比值ρ＝εφ/εΘ和最大膨脹比繪圖，將ρ為-0.5時(shí)的膨脹比Re定義為液壓成形的可成形性指標(biāo)。在減徑之前從母管上和減徑后的鋼管上切出弧形斷面試驗(yàn)件，并壓制成平直的試驗(yàn)件，在如此制備的平直試驗(yàn)件上進(jìn)行X射線(xiàn)測(cè)量。測(cè)量(110)、(200)、(211)和(310)的極象圖，使用該極象圖通過(guò)調(diào)和級(jí)數(shù)擴(kuò)展方法計(jì)算三維織構(gòu)，獲得在φ2＝45°截面的每個(gè)晶體取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值。
表2表示在母管壁厚中央處的平面上的{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{112}<110>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值，表3表示在減徑前的加熱溫度、減徑率、壁厚減小率以及在{110}<110>至{332}<110>的取向分量組的X射線(xiàn)強(qiáng)度和在{110}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值、抗張強(qiáng)度、軸向r值rL以及在減徑后鋼管液壓成形處的最大膨脹率。
盡管本發(fā)明的所有樣品具有好的織構(gòu)和r值，并顯示高的最大膨脹比，但是本發(fā)明范圍之外的樣品具有不好的織構(gòu)和r值，并顯示低的最大膨脹比。
表1

表2

*1在母管壁厚中央處在每個(gè)取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值表3

*2在{110}<110>到{332}<110>的取向分量組中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值*3在{110}<110>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值*4在{111}<112>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值#由于延伸不充分的所以r值不可測(cè)量。
本發(fā)明使得鋼材料的織構(gòu)在液壓成形等方法方面的成形性?xún)?yōu)異，并提供了控制織構(gòu)的方法，從而可以制造液壓成形等方法中成形性?xún)?yōu)異的鋼管。
實(shí)施例2將具有表4所示的化學(xué)組成的鋼級(jí)的板坯加熱至1230℃，在表4列出的終軋溫度下熱軋，然后卷繞。對(duì)這樣生產(chǎn)出的鋼帶進(jìn)行酸洗并且通過(guò)電阻焊方法將它形成為直徑為100-200mm的鋼管，并且將這樣形成的鋼管加熱到預(yù)定溫度，然后進(jìn)行減徑。
這樣生產(chǎn)出鋼管的可形成性以下面方式進(jìn)行評(píng)估。
直徑為10mm的劃線(xiàn)圓在每個(gè)鋼管上預(yù)先打出，并且通過(guò)控制內(nèi)部壓力和軸向壓縮量將沿著圓周方向形成的膨脹施加在它上。測(cè)量出正好在破裂之前顯示出最大膨脹率的部分處的軸向應(yīng)變?chǔ)纽蘸蛨A周應(yīng)變?chǔ)纽?膨脹率＝成形之后的最大周長(zhǎng)/母管的周長(zhǎng))。
用兩個(gè)應(yīng)變的比值ρ＝εφ/εΘ和最大膨脹比繪圖，將ρ為-0.5時(shí)的膨脹比Re定義為液壓成形的可成形性指標(biāo)。
在減徑之前從母管上和減徑后的鋼管上切出弧形斷面試驗(yàn)件，并壓制成平直試驗(yàn)件，在如此制備的平直試驗(yàn)件上進(jìn)行X射線(xiàn)測(cè)量。測(cè)量(110)、(200)、(211)和(310)的極象圖，使用該極象圖通過(guò)調(diào)和級(jí)數(shù)擴(kuò)展方法計(jì)算三維織構(gòu)，獲得在φ2＝45°截面的每個(gè)晶體取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值。
表5表示減徑的條件和在減徑后鋼管的性能。表中，rL表示軸向r值，r45表示沿45°方向的r值，rC表示圓周方向的r值。
盡管本發(fā)明的所有樣品具有好的織構(gòu)和r值，并顯示在液壓成形方面高的最大膨脹比，但是本發(fā)明范圍之外的樣品具有不好的織構(gòu)和r值，并顯示低的最大膨脹比。
表4

表5

*1在{111}<110>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值*2在{111}<112>的取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值*3在減徑之后留下自然冷卻。
#由于延伸不充分所以r值不可測(cè)量。
實(shí)施例3將具有表6所示的化學(xué)組成的熱軋鋼板進(jìn)行酸洗，并且通過(guò)電阻焊方法將它形成為外直徑為100-200mm的鋼管，并且將這樣形成的鋼管加熱到預(yù)定溫度，然后進(jìn)行減徑。
這樣生產(chǎn)出鋼管的可形成性以下面方式進(jìn)行評(píng)估。
直徑為10mm的劃線(xiàn)圓在每個(gè)鋼管上預(yù)先打出，并且通過(guò)控制內(nèi)部壓力和軸向壓縮量將沿著圓周方向形成的膨脹施加在它上。測(cè)量出正好在破裂之前顯示出最大膨脹率的部分處的軸向應(yīng)變?chǔ)纽蘸蛨A周應(yīng)變?chǔ)纽?膨脹率＝成形之后的最大周長(zhǎng)/母管的周長(zhǎng))。
用兩個(gè)應(yīng)變的比值ρ＝εφ/εΘ和最大膨脹比繪圖，將ρ為-0.5時(shí)的膨脹比Re定義為液壓成形的可成形性指標(biāo)。利用JISNo.12弧形斷面試驗(yàn)件評(píng)估鋼管的機(jī)械性能。將應(yīng)變儀連接至各弧形斷面試驗(yàn)件，測(cè)量受試驗(yàn)件形狀影響的r值。在減徑后的鋼管上切出其它弧形斷面試驗(yàn)件，并壓制成平直試驗(yàn)件，在如此制備的平直試驗(yàn)件上進(jìn)行X射線(xiàn)測(cè)量。測(cè)量(110)、(200)、(211)和(310)的極象圖，使用該極象圖通過(guò)調(diào)和級(jí)數(shù)擴(kuò)展方法計(jì)算三維織構(gòu)，獲得在φ2＝45°截面的每個(gè)晶體取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值。
表7和表8列出了在減徑前的加熱溫度、減徑結(jié)束時(shí)的溫度、減徑比、壁厚減小比以及拉伸強(qiáng)度、n值、鐵素體百分含量、平均晶體顆粒尺寸、縱橫比、軸向r值和在鋼管液壓成形處的最大膨脹比，以及在母管壁厚中央處的取向分量組{110}<110>至{332}<110>的X射線(xiàn)強(qiáng)度以及在{111}<112>、{110}<110>、{441}<110>和{221}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值平均數(shù)。盡管本發(fā)明的所有樣品具有好的織構(gòu)和r值，并顯示在液壓成形方面高的最大膨脹比，但是本發(fā)明范圍之外的樣品具有不好的織構(gòu)和r值，并顯示低的最大膨脹比。
表6

表7

表8

公式(3)的右側(cè)(3)＝-0.126×ln(TS)+0.94A在鐵素體相中縱橫比為0.5-3.0的鐵素體顆粒的體積百分比1*在{111}<110>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值2*在{441}<110>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值3*在{221}<110>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值4*在{110}<110>至{332}<110>取向分量組的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值5*在{111}<112>取向分量中的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值#由于延伸不充分所以r值不可測(cè)量。
**由于殘余的變形結(jié)構(gòu)所以晶粒尺寸不可測(cè)量。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明使得鋼材料的織構(gòu)在液壓成形等方法方面的成形性?xún)?yōu)異，并提供了控制織構(gòu)的方法，從而可以制造液壓成形等方法中成形性?xún)?yōu)異的鋼管。
權(quán)利要求
1.一種可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，小于等于0.2％的Ti，以及小于等于0.15％的Nb，并且滿(mǎn)足公式0.5≤(Mn+13Ti+29Nb)≤5，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，其特性為在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于5.0，在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<112>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于2.0。
2.一種如權(quán)利要求1所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于還含有0.001-0.5重量％的Al。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，沿軸向、圓周方向和45°方向的r值中的每一個(gè)都大于等于1.4。
4.一種如權(quán)利要求1或2所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于還含有總量為0.0001-2.5重量％的以下一種或多種元素0.0001-0.5％的Zr，0.0001-0.5％的Mg，0.0001-0.5％的V，0.0001-0.01％的B，0.001-2.5％的Sn，0.001-2.5％的Cr0.001-2.5％的Cu，0.001-2.5％的Ni，0.001-2.5％的Co，0.001-2.5％的W，0.001-2.5％的Mo，以及0.0001-0.01％的Ca。
5.一種如權(quán)利要求3所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于還含有總量為0.0001-2.5重量％的以下一種或多種元素0.0001-0.5％的Zr，0.0001-0.5％的Mg，0.0001-0.5％的V，0.0001-0.01％的B，0.001-2.5％的Sn，0.001-2.5％的Cr0.001-2.5％的Cu，0.001-2.5％的Ni，0.001-2.5％的Co，0.001-2.5％的W，0.001-2.5％的Mo，以及0.0001-0.01％的Ca。
6.一種如權(quán)利要求1或2所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，鋼管鍍有金屬。
7.一種如權(quán)利要求3所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，鋼管鍍有金屬。
8.一種如權(quán)利要求4所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，鋼管鍍有金屬。
9.一種如權(quán)利要求5所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其特征在于，鋼管鍍有金屬。
10.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1中所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，該鋼管的化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，小于等于0.2％的Ti，以及小于等于0.15％的Nb，并且滿(mǎn)足公式0.5≤(Mn+13Ti+29Nb)≤5，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，在減徑時(shí)將母管加熱至Ac3相變溫度以上，在Ar3相變溫度以上的溫度范圍內(nèi)以大于等于40％的減徑率進(jìn)行減徑，在等于或高于Ar3相變溫度完成減徑，在完成減徑后的5秒內(nèi)開(kāi)始冷卻，以大于等于5℃/秒的冷卻速度將被減徑的鋼管冷卻至小于等于(Ar3-100)℃的溫度，從而鋼管具有以下特性在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值大于等于5.0，在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<112>取向分量的組X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值小于等于2.0。
11.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1中所述的可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，該鋼管其化學(xué)成分以重量計(jì)包括0.0001-0.50％的C，0.001-2.5％的Si，0.01-3.0％的Mn，0.001-0.2％的P，小于等于0.05％的S，小于等于0.01％的N，小于等于0.2％的Ti，以及小于等于0.15％的Nb，并且滿(mǎn)足公式0.5≤(Mn+13Ti+29Nb)≤5，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，其特征在于，在減徑時(shí)將母管加熱至大于等于Ac3相變溫度的溫度，在大于等于Ar3相變溫度的溫度范圍內(nèi)以大于等于40％的減徑率進(jìn)行減徑，隨后在Ar3至(Ar3-100)℃的溫度范圍內(nèi)以大于等于10％的減徑率進(jìn)行另一步減徑，在Ar3至(Ar3-100)℃的溫度范圍內(nèi)完成減徑，從而鋼管具有以下特性在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值為大于等于5.0，在鋼管壁厚中央處的平面上的{111}<112>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值為小于等于2.0。
12.一種如權(quán)利要求10或11所述的生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其特征在于該鋼管還含有0.001-0.5重量％的Al。
13.一種如權(quán)利要求10或11所述的生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其特征在于該鋼管還含有總量為0.0001-2.5重量％的以下一種或多種物質(zhì)0.0001-0.5％的Zr，0.0001-0.5％的Mg，0.0001-0.5％的V，0.0001-0.01％的B，0.001-2.5％的Sn，0.001-2.5％的Cr0.001-2.5％的Cu，0.001-2.5％的Ni，0.001-2.5％的Co，0.001-2.5％的W，0.001-2.5％的Mo，以及0.0001-0.01％的Ca。
14.一種如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)可成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其特征在于該鋼管還含有總量為0.0001-2.5重量％的以下一種或多種物質(zhì)0.0001-0.5％的Zr，0.0001-0.5％的Mg，0.0001-0.5％的V，0.0001-0.01％的B，0.001-2.5％的Sn，0.001-2.5％的Cr0.001-2.5％的Cu，0.001-2.5％的Ni，0.001-2.5％的Co，0.001-2.5％的W，0.001-2.5％的Mo，以及0.0001-0.01％的Ca。
全文摘要
本發(fā)明提供在液壓成形等方法中可成形性?xún)?yōu)異的鋼管以及生產(chǎn)方法，更具體的說(shuō)一種成形性?xún)?yōu)異的鋼管，其沿著鋼管軸向方向的r值大于等于1.4；并且具有以下特性在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>至{332}<110>取向分量組的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值的平均值大于等于3.5，和/或在鋼管壁厚中央處的平面上的{110}<110>取向分量的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值為大于等于5.0；以及一種生產(chǎn)該成形性?xún)?yōu)異的鋼管的方法，其特征在于將其特性為在母鋼管的壁厚中央處的平面上的{001}<110>、{116}<110>、{114}<110>和{112}<110>取向分量中的每一個(gè)的X射線(xiàn)強(qiáng)度與隨機(jī)X射線(xiàn)強(qiáng)度的比值小于等于3的鋼管加熱至650℃－1200℃并在減徑率為大于等于30％、壁厚減小率為5％－30％的條件下進(jìn)行加工。
文檔編號(hào)C22C38/02GK1493708SQ0315882
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2001年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月7日
發(fā)明者吉永直樹(shù), 弘, 藤田展弘, 浩, 高橋?qū)W, 子, 篠原康浩, 吉田亨, 杉浦夏子 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社