一种韧性和焊接性优异的机械结构用高强度无缝钢管，其特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．０３％以上且小于０．１％、Ｍｎ：０．８～２．５％、Ｔｉ：０．００５～０．０３５％、Ｎｂ：０．００３～０．０４％、Ｂ：０．０００３～０．００３％，且下述元素限制成Ｓｉ：０．５％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｎ：０．００８％以下，还含有Ｎｉ：０．１～１．５％、Ｃｒ：０．１～１．５％、Ｃｕ：０．１～１．０％、Ｍｏ：０．０５～０．５％的一种或两种以上，其余量由Ｆｅ以及不可避免的杂质组成，金属组织为自回火马氏体单一组织或自回火马氏体与下贝氏体的混合组织。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合于机械结构构件特别是适合于汽缸、套筒、悬臂等结 构构件以及轴等机械用构件的无缝钢管及其制造方法。
技术介绍
汽车和工程机械所使用的机械部件，是将棒钢锻造、切削加工形成为 规定的形状之后，通过调质热处理而被赋予规定的力学性质。近年来，关 于中空形状部件，使用具有所需要的力学性质的钢管作为坯材，通过缩短 锻造工序以及省略热处理工序来谋求制造成本降低的情况不断增加。可是， 一般地钢管比棒钢的价格高，特别是无缝钢管由于制造成本高， 有时即使使用钢管作为中空形状部件的坯材，成本降低的效果也不充分。因此，人们研讨着提供降低了制造成本的廉价的钢管，曾提出了省略 了热态制管后的调质热处理的所谓的非调质型的机械部件用钢管以及结构用钢管(例如参照日本特开平5-202447号公报、日本特开平10-130783号 公报、日本特开平10-204571号公报、日本特开平10-324946号公报、日 本特开平11-36017号/>报、日本特开2004-292857号公报、日本特开 2001-247931号乂>4艮)。可是，日本特开平5-202447号公报、日本特开平10-130783号公报、 日本特开平10-204571号公才艮、日本特开平10-324946号/>才艮、日本特开 平11-36017号公报、日本特开2004-292857号公报所记载的钢管，均是C 含量较高，大量地添加碳氮化物生成元素来提高淬硬性和析出强化能力， 得到所规定的强度的钢管。因此，合金成本增高，另外，需要用于防止焊接时发生裂紋的预热等，还存在损害生产率的问题。日本特开2001-247931号公报所记载的方法是通过在600 ~ 750。C这一 相当低的温度下进行热轧来细化金属组织提高其强度的。低温轧制虽然对 于厚板轧制而言是普通的技术，但是如果在低温下进行无缝轧制，则存在 由于与工具接触而容易发生缺陷和过烧等问题，因此现实中适用范围被大 大限制。另外，人们曾提出了热加工无缝钢管之后通过加速冷却来提高其强度 的技术(例如参照日本专利第3503211号公报以及日本特开平7-41856号 公报)。日本专利第3503211号公报所记栽的方法是将最终精轧后的钢管 的内表面空冷，将外表面以10 60。C/秒从Ar3点以上的温度冷却到500~ 40(TC的范围，然后空冷的方法。日本特开平7-41856号^^艮所记载的方法 是以热轧态直接进行淬火或加速冷却的方法。可是，这些技术所涉及的是油井管，由于在加速冷却后进行回火，因 此制造成本较高，由于不需要考虑焊接性，因此是含有0.1。/。以上的碳的钢 管。与此相对，在机械结构用钢管之中，汽缸和套筒等所使用的钢管，要 求韧性和焊接性的情况较多，因此优选将碳量限制为小于0.1%。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述现状而完成的，提供特别适合于汽缸、套筒、悬臂 (boom)等结构构件以及轴(shaft)等机械用构件的要求高强度、高韧性 以及焊接性的机械结构构件用无缝钢管，还提供不进行回火而廉价制造该 钢管的方法。本专利技术者们研讨了通过只从外表面加速冷却，生成即使在外表面和内 表面产生冷却速度的差别的环境下，在板厚方向整个截面仍可同时具备高 强度和高韧性的最佳的组织的化学成分、加速冷却的冷却速度和停止温度 的组合。本专利技术是基于由这样的研讨得到的见解而完成的，其要旨如下。 (1)一种韧性和焊接性优异的机械结构用高强度无缝钢管，其特征在于，以质量％计，含有C: 0.03%以上且小于0.1%、 Mn: 0.8~2.5%、 Ti: 0.005 ~ 0.035%、 Nb: 0.003 ~ 0.04%、 B: 0.0003 ~ 0.003%,且下述元素限 制为Si: 0.5%以下、Al: 0.05%以下、P: 0.015%以下、S: 0.008%以下、 N: 0.008%以下，还含有Ni: 0.1 ~ 1.5%、 Cr: 0.1 ~ 1.5%、 Cu: 0.1~1.00/0、 Mo: 0.05~0.5%的一种或两种以上，其余量由Fe以及不可避免的杂质组 成，金属组织为自回火马氏体单一组织或自回火马氏体与下贝氏体的混合 组织。(2)根据上述(1)所述的韧性和焊接性优异的机械结构用高强度无 缝钢管，其特征在于，在上述金属组织中，由取向差为15。以上的大角度 晶界包围的区域的平均径为30nm以下。(3 )根据上述(1)或(2 )所述的韧性和焊接性优异的机械结构用高 强度无缝钢管，其特征在于，在上述金属组织中，渗碳体的平均粒径为 400nm以下，密度为2xl05个/mm2以上。(4 ) 一种韧性和焊接性优异的机械结构用高强度钢管的制造方法，是 上述(l) ~ (3)的任一项所述的韧性和焊接性优异的机械结构用高强度 钢管的制造方法，其特征在于，将由具有上述(1)所述的化学成分的钢制 成的钢坯在热态下进行穿孔、轧制，通过拉伸工序进行制管，使所得到的 钢管从750。C以上的温度以5 5(TC/秒的冷却速度vrC/秒一边沿圆周方 向旋转一边从钢管的外表面加速冷却到满足下述(1)式的温度T[。C，进 行空冷，150<T<821.34xV'0'3112 ... (1)。具体实施方式本专利技术者们首先对于采用现有技术即淬火-回火处理制造的机械结构 用无缝钢管的金属组织以及渗碳体的形态和其对强度以及韧性的影响进行 研讨，得到了以下见解。通过淬火-回火处理来制造钢管的场合，淬火时渗碳体在母相内析出， 回火时残余奥氏体分解成渗碳体和铁素体。由此得到的回火马氏体组织其强度与韧性的平衡性(以下也称为强度-韧性平衡性)较差。其次，本专利技术者们设想不实施回火处理而是进行加速冷却来制造无缝 钢管的工序，对于使强度和韧性均提高的金属组织以及用于得到该金属组 织的制造条件进行了研讨。其结果得到以下见解通过使钢组成和加速冷却的条件最佳化，而使 钢的金属组织为在晶粒内微细析出渗碳体的组织，特别是自回火马氏体或 含有下贝氏体的自回火马氏体，由此强度-韧性平衡性变得良好。进而，详细调查渗碳体形态与强度以及韧性的关系的结果可知，当渗 碳体的平均粒径为400nm以下、密度为2xl05个/mm2以上时，可以得到 极为良好的强度-韧性平衡性。另外，从强度-韧性平衡性的观点可知，控制粒径也是重要的。本专利技术 中，通过电子背散射衍射(Electron Back Scattering Pattern; EBSP )作 成具有自回火马氏体单一组织或自回火马氏体与下贝氏体的混合组织的钢 的结晶取向图，调查了强度-韧性平衡性的关系。其结果判明，在由取向差为15。以上的大角度晶界包围的区域的平均 粒径(以下也称为大角度平均径)为30nm以下的场合，强度-韧性平衡性 提高。以下对本专利技术进行详细说明。叙述本专利技术中限定钢管的化学成分的理由。再者，以下所示的"％"只 要没有特别说明就是指"质量％ "。C: C是对提高强度极为有效的元素，为了得到目标强度，最低需要 0.03%。然而若含有0.1%以上的C，则低温韧性显著降低，并且焊接时的 裂紋成为问题。因此，C限定为0.03%以上且小于0.1%。Mn: Mn也是为提高强度和低温韧性的平衡性而必需的元素，其下限 为0.8%。然而，若多于2.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种韧性和焊接性优异的机械结构用高强度无缝钢管，其特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．０３％以上且小于０．１％、Ｍｎ：０．８～２．５％、Ｔｉ：０．００５～０．０３５％、Ｎｂ：０．００３～０．０４％、Ｂ：０．０００３～０．００３％，且下述元素限制为Ｓｉ：０．５％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｎ：０．００８％以下，还含有Ｎｉ：０．１～１．５％、Ｃｒ：０．１～１．５％、Ｃｕ：０．１～１．０％、Ｍｏ：０．０５～０．５％的一种或两种以上，其余量由Ｆｅ以及不可避免的杂质组成，金属组织为自回火马氏体单一组织或自回火马氏体与下贝氏体的混合组织。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：筱原康浩，石冢哲夫，井上和洋，加藤文士，高本照久，冈本润一，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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