一种无缝钢管，其特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．３０～０．５０％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：０．１５～１．０％、Ａｌ：０．００１～０．０５％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ｎ：０．０２％以下、Ｂ：０．０００５～０．０１％以及Ｏ（氧）：０．００５０％以下，下述式（ａ）或式（ｂ）规定的Ｂｅｆｆ为０．０００１以上。其中，当Ｎｅｆｆ＝Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９≥０时，Ｂｅｆｆ＝Ｂ－１０．８×（Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９）／１４…（ａ），同样，当Ｎｅｆｆ＝Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９＜０时，Ｂｅｆｆ＝Ｂ…（ｂ）。由此，可以提供同时具备优良的冷加工性、淬火性、韧性和扭转疲劳强度、作为整体成形型的空心驱动轴用的空心轴坯料最适合的无缝钢管。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为适于汽车用驱动轴的轻量化的空心轴坯料所使用的无缝钢管。更详细地，涉及适合作为将两端冷模锻(coldswage)加工后实施热处理而制成的空心驱动轴的坯料的、冷加工性、淬火性、韧性和扭转疲劳强度优良的。
技术介绍
从保护地球环境的观点出发，对于谋求汽车车体的轻量化、提高燃油效率有着强烈的需求。因此，进行了将汽车用部件中的实心部件置换为空心部件的各种尝试。在该尝试中，针对将驱动力传送到车轮的驱动轴，也对采用空心坯料进行了研究。将汽车用部件空心化的目的不仅在于单纯的轻量化，还在于可期待通过提高抗扭刚度来改善加速响应、通过提高振动特性来改善行驶着的汽车中的室内肃静性，因此应此要求，与之相应地对加工成特殊形状的空心轴的开发要求增加。例如，在等速万向节上固定轴两端部分的轴的设计中，尽量使轴的中间部分薄壁大直径化，以提高抗扭刚度，并且还改善振动特性。此外，另一方面，使连结于等速万向节上的轴两端部分与目前使用的实心部件的直径相同，从而具备可直接使用现有的等速万向节的优点。作为空心驱动轴的制造方法，有在空心管坯的两端部以摩擦焊接等连结空心或实心的轴进行制造的方法。但是，在该方法中，增大空心部分的直径而缩小两端部分的直径是困难的。由于上述理由，为了成形使中间部分尽可能薄壁大直径化而两端部分的直径小的形状的驱动轴，研究了使用钢管坯料实施冷加工，以使中间部分成为薄壁，然后对钢管坯料的两端实施冷减径(coldreducing)加工等，以减小轴两端部的外径的同时增加壁厚，从而制造整体成形型的空心驱动轴。但是，上述整体成形型的空心驱动轴，为了确保其特异的形状，是实施复杂的冷加工而被成形的。因此，使用焊接管作为钢管坯料来制造空心驱动轴时，存在如下问题成形时沿焊接部分产生裂纹，或者成形后实施疲劳试验时，疲劳裂缝沿焊接部分扩伸。因此，现状是，将焊接管作为空心驱动轴的空心轴坯料时，无法得到充分的可靠度。因此，为了在通过冷加工成形时不产生裂纹、确保成形后的扭转疲劳强度，作为整体成形型的空心驱动轴的空心坯料采用无缝钢管的要求变得强烈。对应于这样的要求，提出了将无缝钢管用于空心轴坯料的空心驱动轴。将无缝钢管用于空心轴坯料来制造整体成形型的空心驱动轴时，重要的是防止因管端的减径加工或滚轧加工而产生的裂纹。进而要求通过冷加工后的进一步的热处理而硬化至钢管内面，并确保高韧性，此外，要求确保扭转疲劳强度以使产品的寿命长。换言之，使用无缝钢管作为空心驱动轴的空心轴坯料时，必须满足可以没有问题地得到复杂形状的冷加工性、热处理带来的淬火性和韧性、以及作为驱动轴的扭转疲劳强度。但是，在以往提出的空心驱动轴中，几乎没有基于这些观点从材质方面研究无缝钢管。例如，日本专利特开平6-341422号公报公开了在驱动轴用钢管中安装了用于降低旋转振摆回转的平衡重的驱动轴，通过规定该驱动轴用钢管以及平衡重的碳当量(Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Cr/5+Mo/4+Ni/40+V/14)的值，可以改善从焊接平衡重的部分产生的疲劳破坏。但是，仅通过规定驱动轴用钢管和平衡重的碳当量(Ceq)，无法得到冷加工性和疲劳特性均优良的驱动轴用钢管。因此，难以将日本专利特开平6-341422号公报中公开的汽车推进轴用作整体成形型的空心驱动轴。此外，日本专利特开平7-18330号公报提出了作为使用于汽车行走部分的高强度部件所适宜的高强度高韧性钢管的制造方法。该提出的制造方法规定了具体的成分体系，但不添加Ti，也不对N作规定，因此即使添加B，也没有成为可以充分确保淬火性的成分体系。进而，由于其成分设计并没有将冷加工性和疲劳特性也考虑在内，因此日本专利特开平7-18330号公报中提出的制造方法，难以得到适合作为整体成形型的空心驱动轴的坯料的无缝钢管。此外，日本专利特开平7-88537号公报中公开了一种整体成形型的空心驱动轴的加工方法，其中，通过用芯棒(plug)外径和拉模内径限定管坯的薄壁化拉拔加工来制造不同内径的钢管。但是，其实施例中公开的钢管的材质是与JIS标准规定的S48C相当的碳钢，并不是有意地通过特别限定钢的化学组成来改善冷加工性、淬火性和疲劳特性。另外，日本专利特开平8-73938号公报中公开了一种高强度高韧性钢管的制造方法，该方法在热制管轧制后实施截面减少率为10～70％的冷加工，接着进行退火，进而在高频淬火(inductionhardening)后进行回火。在日本专利特开平8-73938号公报的制造方法中，规定了所适用的钢材的具体成分体系，与上述日本专利特开平7-18330号公报的制造方法同样，即使添加Ti、B，也不是能充分确保淬火性的成分体系，进而由于不是考虑冷加工性与疲劳特性的成分设计，所以不能作为适合于整体成形型的空心驱动轴的坯料。另一方面，在日本专利特开2000-204432号公报中，公开了对石墨钢进行高频淬火而使表层硬化、并在芯部生成铁素体和马氏体的2相组织的驱动轴。但是，日本专利特开2000-204432号公报所公开的化学组成显示的是适于摩擦焊接型的空心驱动轴用钢材的成分体系，为了得到石墨化钢，必须进行长时间的热处理。另外，因为是不含有Cr的成分体系，所以淬火性和疲劳强度不充分，无法成为适合作为整体成形型的驱动轴用钢材的钢管。另外，日本专利特开2001-355047号公报提出了使渗碳体的粒径为1μm以下的冷加工性和高频淬火性优良的高碳钢管作为驱动轴的坯料。但是，日本专利特开2001-355047号公报的高碳钢管中为了得到目标的金属组织必须进行温热加工，制造成本上升，并且根据所公开的成份组成，无法制成同时满足冷加工性、淬火性和疲劳特性的整体成形型的驱动轴用钢材。
技术实现思路
如前所述，将无缝钢管用作空心驱动轴的空心轴坯料时，需要防止伴随着管端的减径加工或滚轧加工而产生裂纹，并且需要通过冷成形加工后的热处理而硬化至钢管内表面的同时确保高韧性。另外，进一步为了实现空心驱动轴的高寿命，必须同时确保冷加工性、淬火性、韧性和扭转疲劳强度。但是，在以往所提成的无缝钢管中，作为空心驱动轴的空心轴坯料，几乎没有从材质方面进行研究并尝试对化学组成加以特别限定，以便发挥优良的冷加工性、淬火性、韧性和扭转疲劳强度。换言之，空心驱动轴所要求的这些特性，要单独改善某一项特性并不那么困难，但要同时满足全部特性，由现有见识是难以实现的。例如，为确保高疲劳强度，提高钢的强度是有效的，而用作坯料的钢管为高强度时，高强度会导致冷加工性降低。本专利技术是鉴于上述问题点作出的，其目的在于基于空心驱动轴应该具备的特性，从材质方面进行研究，并对化学组成加以特别限定，从而提供适合作为整体成形型的空心驱动轴的空心轴坯料的、冷加工性、淬火性、韧性和扭转疲劳强度优良的。为了解决上述课题，本专利技术人针对合金元素对冷加工性、淬火性、韧性和扭转疲劳强度带来的影响反复进行各种研究。其结果，明确了Si和Cr对冷加工性的影响大。图1是表示Si对冷加工性(冷锻造)的影响的图。表示使用0.35％C-1.3％Mn-0.17％Cr-0.015％Ti-0.001％B钢作为基础钢并改变Si含量时，外径14mm、长度21mm的压缩试验片中不产生裂纹的极限加工度(％)与硬度(HRB)的关系。图2是表示Cr对冷加工性(冷锻造)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无缝钢管，其特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．３０～０．５０％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：０．１５～１．０％、Ａｌ：０．００１～０．０５％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ｎ：０．０２％以下、Ｂ：０．０００５～０．０１％以及Ｏ（氧）：０．００５０％以下，剩余部分为Ｆｅ和杂质，以下述式（ａ）或式（ｂ）规定的Ｂｅｆｆ为０．０００１以上，其中，Ｔｉ、Ｎ和Ｂ是含量％，当Ｎｅｆｆ＝Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９≥０ 时Ｂｅｆｆ＝Ｂ－１０．８×（Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９）／１４…（ａ）同样，当Ｎｅｆｆ＝Ｎ－１４×Ｔｉ／４７．９＜０时Ｂｅｆｆ＝Ｂ…（ｂ）。
【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：近藤邦夫，荒井勇次，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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