專利名稱：韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適合于汽缸(cylinder)、襯套(套筒，bush)、懸臂(boom)等的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和軸等的機(jī)械用構(gòu)件的無(wú)縫鋼管及其制造方法。
背景技術(shù)：
用于汽車和產(chǎn)業(yè)機(jī)械等的機(jī)械部件的多數(shù)，是將棒鋼進(jìn)行鍛造、切削加工形成為規(guī)定的形狀后，通過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理，賦予規(guī)定的力學(xué)性能(機(jī)械性能)。近年來(lái)，為了降低部件的制造成本，并且為了機(jī)械等的輕量化，以具有對(duì)部件要求的力學(xué)性能的鋼管為坯料制造中空形狀部件，縮短鍛造工序和省略熱處理工序的情況也在增加。
但是，一般地，鋼管比棒鋼價(jià)格高，特別是無(wú)縫鋼管制造成本高。因此，即使將鋼管作為中空形狀部件的坯料使用，成本降低的效果也不充分。至今為止，為了提供具有所要求的力學(xué)性能、并且降低了制造成本的廉價(jià)的鋼管，進(jìn)行了各種各樣的研討。專利文獻(xiàn)I曾公開(kāi)了下述技術(shù)通過(guò)對(duì)特定的組成的坯料管在特定的溫度區(qū)域?qū)嵤┙M合了減徑軋制和傾斜軋制的加工，使顯微組織為鐵素體粒徑為2 以下的微細(xì)且均勻的鐵素體、滲碳體組織，制造高強(qiáng)度且延展性、韌性優(yōu)異的鋼管。專利文獻(xiàn)2曾公開(kāi)了下述技術(shù)即使是由于僅從外表面進(jìn)行加速冷卻，產(chǎn)生外面、內(nèi)面的冷卻速度的不同的環(huán)境，也可遍及板厚方向整個(gè)面地生成能夠兼具高強(qiáng)度、高韌性的最佳的組織。專利文獻(xiàn)3曾公開(kāi)了 將Al和Ti的添加量最佳化，有效利用晶內(nèi)相變，而且通過(guò)無(wú)縫軋制后的加速冷卻制造的、具有能夠兼具高強(qiáng)度、高韌性的微細(xì)金屬組織的鋼管。但是，在該技術(shù)中，為了有效利用晶內(nèi)相變，需要降低Al含量，脫氧的成本變高。專利文獻(xiàn)4以廉價(jià)地制造機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)件用鋼管為目的，公開(kāi)了主要是添加Cr的鋼，金屬組織為自回火馬氏體單一組織、或者其與下貝氏體的混合組織的鋼管。所謂自回火馬氏體，是在加速冷卻中奧氏體相發(fā)生馬氏體相變，在加速冷卻停止后的自然冷卻(空冷)中微細(xì)的滲碳體在板條內(nèi)析出的組織。與近年的機(jī)械結(jié)構(gòu)用部件的用途擴(kuò)大、對(duì)應(yīng)于環(huán)境問(wèn)題的排氣削減的迫切要求相伴，需求保證所要求的力學(xué)性能、而且低成本的無(wú)縫鋼管。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，在維持高強(qiáng)度、高韌性、并且低成本化上存在極限。另外，為了使鋼管的可淬性(淬硬性)提高，通常添加Cr，但如果添加Cr，則存在產(chǎn)生與軋制時(shí)的輥、心棒(PIug)的熱粘所弓I起的表面缺陷的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2000-312907號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2008-266700號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2009-52106號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2007-262468號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于如上述那樣的現(xiàn)有狀況完成的，其課題在于，提供特別適合于汽缸、襯套、懸臂等的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和軸等的機(jī)械用構(gòu)件的高強(qiáng)度、高韌性，且可焊性優(yōu)異，并且可抑制表面缺陷的產(chǎn)生的機(jī)械結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管，以及通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砹畠r(jià)地制造機(jī)械結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管的方法。本發(fā)明者們?yōu)榱朔乐贡砻嫒毕莸漠a(chǎn)生，對(duì)于沒(méi)有添加Cr的成分組成的鋼管，通過(guò)省略鋼管的熱處理工序進(jìn)行了降低成本的研討。具體地講，著眼于加速冷卻態(tài)鋼管(加速冷卻后，不實(shí)施熱處理而制造的鋼管)，進(jìn)行了研討。加速冷卻態(tài)鋼管的組織的原始奧氏體的粒徑為IOOiim左右，而對(duì)于實(shí)施了淬火、回火處理(以下稱為「QT處理」)的鋼管(以下稱為「QT鋼管」)而言，為20 30iim左右。再者，如果將作為脫氧元素的Al量降低到0.010%以下，并添加Ti，則能夠有效利 用晶內(nèi)相變，使粒徑微細(xì)。但是，在本發(fā)明中，為了降低制造成本，通常添加超過(guò)脫氧所需要的 0. 010% 的 Al。因此，以往，加速冷卻態(tài)鋼管的組織的粒徑，與QT鋼管的組織的粒徑相比粗大，認(rèn)為不能夠確保與QT鋼管同等或同等以上的強(qiáng)度和韌性。另外認(rèn)為，如果為了防止表面缺陷的產(chǎn)生而不添加Cr，則可淬性降低，因此確保強(qiáng)度更加困難，如果為了確保強(qiáng)度而添加Cr以外的金屬，則成本上升。但是，本發(fā)明者們專心研討的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使鋼管的成分組成適當(dāng)，可以抑制作為對(duì)韌性有害的組織的上貝氏體的生成，即使是不添加Cr的加速冷卻態(tài)鋼管，也可不損害可焊性地得到與QT鋼管同等的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明是基于上述見(jiàn)解完成的發(fā)明，其要旨如下。(I) 一種韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0. 03 0. 20%、Si :0. 01 0. 50%、Mn :0. 80 3. 00%、Al :超過(guò) 0. 010% 且為 0. 050% 以下，并限制為P :0. 020% 以下、S :0. 0080% 以下、N :0. 0080% 以下、0 :0. 0050% 以下，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，由下述式(I)求出的P為2. 50 4. 00，由下述式(2)求出的Pcm為0. 15 0. 30,組織由初生馬氏體(新鮮馬氏體，fresh martensite)構(gòu)成，原始奧氏體的粒徑為50 200 u m,^ = 2. 7C+0. 4Si+Mn+0. 45Ni+Mo…(I)Pcm = C+Si/30+ (Mn+Cu) /20+Ni/60+Mo/15+V/10…(2)
其中，C、Si、Mn、Ni、Cu、Mo、V是各元素的含量[質(zhì)量％]。(2)根據(jù)上述(I)所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于，上述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0. 0001 0. 0030%,代替上述式(I)而由下述式(3)求出的3為2. 50 4. 00，代替上述式(2)而由下述式(4)求出的Pcm為0. 15 0. 30，^ = 2. 7C+0. 4Si+Mn+0. 45Ni+2Mo…(3)Pcm = C+Si/30+ (Mn+Cu) /20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B…(4)其中，C、Si、Mn、Ni、Cu、Mo、V、B是各元素的含量[質(zhì)量％]。(3)根據(jù)上述(I)或(2)所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在 于,上述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有Ni :1. 00% 以下、Cu :1. 00% 以下、Mo :1. 50% 以下的一種或兩種以上。(4)根據(jù)上述(I) (3)所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于,上述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有Ti :0. 050% 以下、Nb :0. 050% 以下、V :0. 050% 以下的一種或兩種以上。(5)根據(jù)上述(I) (4)所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于,上述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有Ca :0. 0040% 以下、Mg :0. 0010% 以下、REM :0. 005% 以下的一種或兩種以上。(6) 一種韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管的制造方法，是制造上述(I)
(5)的任一項(xiàng)所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管的方法，其特征在于，將具有上述(I) (5)的任一項(xiàng)中的成分的鋼進(jìn)行無(wú)縫軋制，其后，在750 950°C的開(kāi)始溫度下實(shí)施冷卻速度為10 50°C /秒的加速冷卻。根據(jù)本發(fā)明，在加速冷卻態(tài)鋼管中，能夠在加速冷卻時(shí)抑制上貝氏體的生成。其結(jié)果，能夠不實(shí)施QT處理，且以低成本制造具有與QT鋼管同等的韌性的加速冷卻態(tài)鋼管。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的無(wú)縫鋼管，為了在加速冷卻態(tài)下抑制上貝氏體的生成，改善韌性，將作為可淬性的指標(biāo)的P控制在適當(dāng)?shù)姆秶?，并且，為了確?？珊感?，將作為可焊性的指標(biāo)的Pcm控制在適當(dāng)?shù)姆秶?。以下，?duì)本發(fā)明詳細(xì)地說(shuō)明。首先，敘述在本發(fā)明中限定了鋼管的化學(xué)成分的理由。以下，「％」意指「質(zhì)量％」。C是對(duì)強(qiáng)度提高極其有效的元素。為了得到目標(biāo)的強(qiáng)度，需要添加0. 03%以上的C。另一方面，如果添加超過(guò)0.20%的C，則低溫韌性降低，在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋。因此，C含量限定為0. 03 0. 20%。為了提高強(qiáng)度，C含量?jī)?yōu)選為0. 07%以上。另一方面，為了確保韌性，C含量?jī)?yōu)選為0. 15%以下。Si是脫氧元素，是有助于強(qiáng)度的提高的元素。為了得到添加的效果，需要添加0.01%以上的Si。為了使強(qiáng)度提高，Si量?jī)?yōu)選為0. 10%以上。另一方面，如果超過(guò)0.50%地添加Si，則生成上貝氏體，損害低溫韌性，因此Si含量的上限限制為0. 50%。Si含量的優(yōu)選的上限為0. 25%。Mn是促進(jìn)低溫相變組織的生成的元素，為了使強(qiáng)度和低溫韌性的平衡提高較有效。為了得到其效果，需要添加0. 80%以上的Mn。但是，如果Mn含量多于3. 00%,則有時(shí)損害低溫韌性，因此以3. 00%為上限。為了使強(qiáng)度和低溫韌性的平衡提高，優(yōu)選的Mn含量的范圍為I. 50 2. 40%oP和S是雜質(zhì)，如果過(guò)量地含有則韌性降低，可焊性降低。因此，P以及S的含量的 上限分別設(shè)定為0. 020%以及0. 0080%。P以及S的含量，為了確保韌性，優(yōu)選添加量較少，更優(yōu)選分別為0. 015%以下以及0. 0050%以下。優(yōu)選不含有P和S，因此不規(guī)定下限值。但是，如果將P和S的含量設(shè)為低于0. 0010%，則制造成本增大，因此優(yōu)選以0. 0010%為下限。Al是強(qiáng)力的脫氧元素，從脫氧成本的觀點(diǎn)來(lái)看，添加超過(guò)0. 010%。如果過(guò)量地添加Al，則生成粗大的Al氧化物，低溫韌性劣化，因此將上限限制為0. 050%。為了提高韌性，更優(yōu)選將Al量的上限設(shè)為0. 035%。N是雜質(zhì)，如果超過(guò)0.0080%，則生成粗大的TiN，韌性降低，因此將上限限制為0. 0080%。N的含量?jī)?yōu)選低于0. 0060%，若為0. 0050%以下則更優(yōu)選。優(yōu)選不含有N，因此下限值不特別規(guī)定。但是，如果將N的含量設(shè)為低于0. 0010%,則制造成本增大，因此優(yōu)選以0. 0010%為下限。0如果超過(guò)0. 0050%地含有，則生成粗大的酸化物，損害低溫韌性，因此將上限設(shè)為0. 0050%。優(yōu)選不含有0，因此下限不特別規(guī)定。但是，如果將0的含量設(shè)為低于0. 0010%,則制造成本增大，因此優(yōu)選以0. 0010%為下限。在本發(fā)明的鋼中還可以添加B。B是提高可淬性，有助于鋼的強(qiáng)韌化的元素。為了得到其效果，優(yōu)選添加0. 0001%以上的B。另一方面，如果B的添加量多于0. 0030%，則產(chǎn)生BN等的析出物，有時(shí)可淬性降低。更優(yōu)選的B含量的范圍為0. 0010 0. 0020%。此外，也可以添加Ni、CiuMo的一種或兩種以上。這些元素是提高可淬性的元素，有助于本發(fā)明的鋼的強(qiáng)韌化。Ni也是不使低溫韌性劣化而使強(qiáng)度提高的元素，為了得到添加的效果優(yōu)選添加0. 05%以上。如果超過(guò)I. 00%地添加Ni，則發(fā)生偏析，組織變得不均勻，有時(shí)韌性劣化，因此優(yōu)選Ni含量的上限為I. 00%。Ni的添加量?jī)?yōu)選低于0. 80%,更優(yōu)選為0. 50%以下。進(jìn)一步優(yōu)選的范圍是0. 25 0. 45%。Cu和Mo為了得到使強(qiáng)度提高的效果，優(yōu)選分別添加0. 05%以上。Cu以及Mo如果添加量分別超過(guò)I. 00%以及I. 50%,則有時(shí)損害可焊性。另外，如果單獨(dú)添加Cu則有時(shí)產(chǎn)生表面缺陷，因此優(yōu)選Cu與Ni同時(shí)地添加。進(jìn)而，也可以添加Ti、Nb、V的一種或兩種以上。它們是通過(guò)析出強(qiáng)化使鋼的強(qiáng)度提聞的兀素。
Ti為了使鋼析出強(qiáng)化，優(yōu)選含有0.005%以上。另外，為了固定作為雜質(zhì)的N、提高韌性，優(yōu)選添加0. 010%以上的Ti。如果Ti含量超過(guò)0. 050%,則有時(shí)韌性因粗大的Ti氧化物的析出而降低，因此優(yōu)選上限為0. 050%。另外，為了防止TiN的粗大化，使低溫韌性提高，優(yōu)選Ti含量的上限為0. 035%以下。Nb是不僅生成碳化物、氮化物等的析出物，抑制軋制時(shí)的奧氏體的再結(jié)晶，將組織微細(xì)化，還使可淬性增大，對(duì)鋼的強(qiáng)韌化有效的元素。如果Nb含量超過(guò)0. 050%，則生成粗大的Nb的析出物，有時(shí)韌性劣化，因此將上限設(shè)為0. 050%。為了得到Nb添加的效果，優(yōu)選添加0. 005%以上。V是生成碳化物、氮化物，通過(guò)析出強(qiáng)化使鋼的強(qiáng)度提高的元素，也有提高可淬性的效果。如果V含量超過(guò)0. 050%，則碳化物、氮化物粗大化，有時(shí)損害韌性，因此優(yōu)選V含量的上限為0. 050%。為了得到V添加的效果，優(yōu)選添加0. 005%以上。進(jìn)而，也可以添加Ca、Mg、REM的一種或兩種以上。它們是調(diào)整夾雜物的形狀使可加工性提高的元素，而且，作為硫化物、氧化物或硫氧化物析出，具有防止鋼管的接合部的 硬化的作用。如果Ca、Mg和REM的含量分別超過(guò)0. 0040%,0. 0010%以及0. 005%,則夾雜物變得過(guò)多，延展性劣化，因此將上限分別設(shè)定為0. 0040%,0. 0010%以及0. 005%。為了提高熱加工性，優(yōu)選Ca、Mg以及REM的含量的下限分別為0. 0005%,0. 0005%以及0. 0001%。上述元素以外的其余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)。作為不可避免的雜質(zhì)，可舉出從廢料混入的Sn、Bi等。另外，也可以在不損害本發(fā)明的特性的范圍，含有在脫氧時(shí)根據(jù)需要添加的Zr、Ta等。本發(fā)明的無(wú)縫鋼管，其特征是抑制上貝氏體的生成，改善了韌性。為了抑制上貝氏體的生成，需要提高鋼材的可淬性。因此，在本發(fā)明中，除了限定各個(gè)元素的組成以外，還將由下述式(I)求出的P限定在2. 50 4. 00的范圍。P是鋼的可淬性的指標(biāo)，式(I)的元素符號(hào)表不各兀素的含量(質(zhì)量％)。^ = 2. 7C+0. 4Si+Mn+0. 45Ni+Mo …(I)如果P小于2. 50，則低溫韌性劣化。另外,如果P超過(guò)4. 00，則HAZ韌性、可焊性惡化。而且，將由下述式(2)求出的Pcm限定為0. 15 0.30。式(2)的元素符號(hào)表示各元素的含量(質(zhì)量％)。Pcm = C+Si/30+ (Mn+Cu) /20+Ni/60+Mo/15+V/10…(2)如果Pcm小于0. 15，則得不到所需要的強(qiáng)度，而且可焊性惡化。如果Pcm超過(guò)
0.30，則低溫韌性劣化，而且可焊性惡化。更優(yōu)選的Pcm的范圍為超過(guò)0. 20且在0. 30以下。在不添加式(I)、式(2)中所含有的選擇元素時(shí)，該元素的含量作為0計(jì)算。鋼管含有B時(shí)，代替上述式(I)、式(2)，使用下述式(3)、式(4)求出P和Pcm。式
(3)和式(4)中的元素符號(hào)表示各元素的含量(質(zhì)量％)。^ = 2. 7C+0. 4Si+Mn+0. 45Ni+2Mo …(3)Pcm = C+Si/30+ (Mn+Cu) /20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B …(4)
在不添加式(3)、式(4)中所含有的選擇元素時(shí)，與式(I)、式(2)的情況同樣地，該元素的含量作為0計(jì)算。由式(I)以及式(3)定義的0是將各元素對(duì)鋼的可淬性的影響疊加的經(jīng)驗(yàn)式。式
(I)和式(3)的不同點(diǎn)是Mo的系數(shù)。這意味著，與單獨(dú)含有Mo的情況相比，在同時(shí)含有Mo和B的情況下，由于協(xié)同效應(yīng)，提高可淬性的Mo的效果提高。本發(fā)明的無(wú)縫鋼管的金屬組織，由初生馬氏體構(gòu)成。初生馬氏體是板條狀的組織，在光學(xué)顯微鏡的觀察中看不到滲碳體，這點(diǎn)與回火馬氏體和貝氏體不同。本發(fā)明的無(wú)縫鋼管，由于在冷卻狀態(tài)下制造，因此不含有回火馬氏體。另外，本發(fā)明的無(wú)縫鋼管是抑制了使韌性降低的相的生成的無(wú)縫鋼管，也不含有上貝氏體。初生馬氏體是通過(guò)冷卻，奧氏體相變而成的組織，原始奧氏體的粒徑越大，韌性就 越低。但是，在制造無(wú)縫鋼管的情況下，一般地鋼坯的加熱溫度高，不能夠確保因穿孔和軋制而導(dǎo)入的累積變形量，因此難以使原始奧氏體變微細(xì)。在本發(fā)明中，將原始奧氏體的粒徑設(shè)定為50iim以上。這是因?yàn)?，為了不?shí)施QT處理而使原始奧氏體的粒徑低于50 u m,需要在低溫下進(jìn)行穿孔和軋制，制造成本變高的緣故。另一方面，如果原始奧氏體的粒徑粗大則韌性降低，因此在本發(fā)明中，為了確保韌性，將原始奧氏體的粒徑設(shè)定為200 u m以下。原始奧氏體的粒徑可以基于JIS G 0551標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。本發(fā)明的無(wú)縫鋼管，是通過(guò)將成分、特別是可淬性指標(biāo)P和可焊性指標(biāo)Pcm設(shè)為適當(dāng)?shù)姆秶菇饘俳M織為初生馬氏體，使原始奧氏體的粒徑為50 200 的鋼管。并且，根據(jù)本發(fā)明，可以提供特別是制造成本不上升，強(qiáng)度和韌性的平衡優(yōu)異的無(wú)縫鋼管。再者，本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管的優(yōu)選的特性，是例如抗拉強(qiáng)度為780MPa以上，更優(yōu)選為980MPa以上，并且在_20°C下的夏比沖擊吸收能為100J以上。接著，對(duì)于本發(fā)明的無(wú)縫鋼管的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的鋼管，是在熱態(tài)下將在約1100 1300°C加熱了的鋼坯穿孔、軋制而制造的無(wú)縫鋼管，也有時(shí)在無(wú)縫軋制后經(jīng)由延伸工序。從由晶粒微細(xì)化所引起的高韌性化的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選通過(guò)穿孔、軋制使累積變形量增加。無(wú)縫軋制后，根據(jù)需要，經(jīng)由磨管、定型工序，其后進(jìn)行再加熱到規(guī)定的溫度。再者，在再加熱前，如果鋼管的溫度低于600°C，則部分地發(fā)生相變，再加熱后，由于異常晶粒生長(zhǎng)，有時(shí)局部地產(chǎn)生粗大的晶粒。另外，有時(shí)在再加熱前的冷卻時(shí)產(chǎn)生析出物，提高可淬性的元素的固溶量減少，可淬性降低，因此優(yōu)選不使鋼管的溫度低于600°C而進(jìn)行再加熱。再加熱后，根據(jù)需要實(shí)施減徑軋制，將鋼管加速冷卻。開(kāi)始加速冷卻時(shí)的鋼管的溫度，如果過(guò)高，則奧氏體晶粒粗大化，有時(shí)韌性降低，因此設(shè)定為950°C以下，優(yōu)選為900°C以下。另外，為了抑制來(lái)自晶界的鐵素體相變，開(kāi)始加速冷卻時(shí)的鋼管的溫度設(shè)定為750°C以上。如果加速冷卻的冷卻速度過(guò)慢，則生成上貝氏體。上貝氏體是在比較高的溫度下產(chǎn)生的貝氏體，較多地含有作為局部的脆化相的島狀馬氏體，因此招致韌性的降低。另外，如果冷卻速度過(guò)快，則均勻的冷卻變得困難，成為冷卻后，鋼管較大地變形的原因。因此，力口速冷卻的速度設(shè)為10 50°C /秒。所謂加速冷卻的速度，是指從加速冷卻的開(kāi)始到冷卻停止的平均的冷卻速度。有時(shí)即使冷卻停止溫度過(guò)高也生成上貝氏體，優(yōu)選在400°C以下停止加速冷卻，更優(yōu)選在250°C以下停止加速冷卻。冷卻方法，可以從使水直接觸碰鋼管的外表面的方法、沿鋼管外周的切線方向觸碰的方法、噴霧冷卻等中任意地選定。通過(guò)將具有本發(fā)明的成分組成的鋼管在適當(dāng)?shù)睦鋮s速度下加速冷卻，可得到上貝氏體的生成被抑制了的由初生馬氏體構(gòu)成的金屬組織。另外，具有本發(fā)明的成分組成的鋼管，原始奧氏體的粒徑為50 200 ym，因此不需要降低軋制溫度或充分利用晶內(nèi)相變。因 此，根據(jù)本發(fā)明，可以不使成本上升而制造強(qiáng)度和韌性優(yōu)異的鋼管。實(shí)施例熔煉具有表I中記載的成分組成的鋼，通過(guò)轉(zhuǎn)爐、連鑄工藝鑄造出直徑為100 170mm的鋼還。將這些鋼還加熱到1100 1250°C,通過(guò)滿乃斯曼心棒軋管(Mannesmannplug mill)方式進(jìn)行穿孔、軋制，再加熱到900 1000°C后，在表2所示的條件下進(jìn)行加速冷卻。加速冷卻是采用使水直接觸碰鋼管的外表面的方法進(jìn)行。制造后，目視確認(rèn)鋼管的表面缺陷的有無(wú)。
權(quán)利要求
1.一種韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，含有C :0. 03 0. 20%、Si :0. 01 0. 50%、Mn :0. 80 3. 00%、 Al :超過(guò)0. 010%且為0. 050%以下， 并限制為P :0. 020% 以下、S :0. 0080% 以下、N :0. 0080% 以下、O :0. 0050% 以下，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，由下述式(I)求出的P為2. 50 4. 00，由下述式(2)求出的Pcm為0. 15 0. 30，組織由初生馬氏體構(gòu)成，原始奧氏體的粒徑為50 200 u m, ^ = 2. 7C+0. 4Si+Mn+0. 45Ni+Mo…(I)Pcm = C+Si/30+ (Mn+Cu) /20+Ni/60+Mo/15+V/10…(2) 其中，C、Si、Mn、Ni、Cu、Mo、V是各元素的含量[質(zhì)量%]。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于，所述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有B :0. 0001 0.0030%，代替所述式(I)而由下述式(3)求出的@為2.50 4. 00，代替所述式(2)而由下述式(4)求出的Pcm為0. 15 0. 30， 3 = 2. 7C+0. 4Si+Mn+0. 45Ni+2Mo…(3)Pcm = C+Si/30+ (Mn+Cu) /20 +Ni/60+Mo/15+V/10+5B…(4) 其中，C、Si、Mn、Ni、Cu、Mo、V、B是各元素的含量[質(zhì)量%]。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于，所述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有Ni :1. 00% 以下、Cu :1. 00% 以下、Mo :1. 50% 以下的一種或兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3的任一項(xiàng)所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于，所述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有Ti :0. 050% 以下、Nb :0. 050% 以下、V :0. 050% 以下的一種或兩種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4的任一項(xiàng)所述的韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管，其特征在于，所述鋼管以質(zhì)量％計(jì)還含有 Ca :0. 0040% 以下、Mg :0. 0010% 以下、REM 0. 005% 以下的一種或兩種以上。
6.一種韌性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管的制造方法，是制造權(quán)利要求I 5的任一項(xiàng)所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度無(wú)縫鋼管的方法，其特征在于，將具有權(quán)利要求I 5的任一項(xiàng)中記載的成分的鋼進(jìn)行無(wú)縫軋制，其后，在750 950°C的開(kāi)始溫度下實(shí)施冷卻速度為10 50°C /秒的加速冷卻。
全文摘要
一種能夠以低成本制造的、在加速冷卻態(tài)下具有高強(qiáng)度、高韌性的無(wú)縫鋼管，其特征在于，以質(zhì)量%計(jì)，含有C0.03～0.20%、Si0.01～0.50%、Mn0.80～3.00%，并限制為P0.020%以下、S0.0080%以下、Al0.050%以下、N0.0080%以下、O0.0050%以下，其余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，β＝2.7C+0.4Si+Mn+0.45Ni+Mo(元素符號(hào)為各元素的含量[質(zhì)量%])為2.50～4.00，Pcm＝C+Si/30+(Mn+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10為0.15～0.30，組織由初生馬氏體構(gòu)成，原始奧氏體的平均粒徑為50～200μm。
文檔編號(hào)C22C38/58GK102782173SQ201180012318
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者岡本潤(rùn)一, 坂本真也, 朝日均, 石橋精二 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社