[发明专利]韧性优异的机械结构用高强度无缝钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及特别适合于汽缸（cylinder）、衬套（套筒，bush）、悬臂（boom）等的结构构件和轴等的机械用构件的无缝钢管及其制造方法。

背景技术

用于汽车和产业机械等的机械部件的多数，是将棒钢进行锻造、切削加工形成为规定的形状后，通过调质热处理，赋予规定的力学性能（机械性能）。

近年来，为了降低部件的制造成本，并且为了机械等的轻量化，以具有对部件要求的力学性能的钢管为坯料制造中空形状部件，缩短锻造工序和省略热处理工序的情况也在增加。

但是，一般地，钢管比棒钢价格高，特别是无缝钢管制造成本高。因此，即使将钢管作为中空形状部件的坯料使用，成本降低的效果也不充分。

至今为止，为了提供具有所要求的力学性能、并且降低了制造成本的廉价的钢管，进行了各种各样的研讨。

专利文献1曾公开了下述技术：通过对特定的组成的坯料管在特定的温度区域实施组合了减径轧制和倾斜轧制的加工，使显微组织为铁素体粒径为2μm以下的微细且均匀的铁素体、渗碳体组织，制造高强度且延展性、韧性优异的钢管。

专利文献2曾公开了下述技术：即使是由于仅从外表面进行加速冷却，产生外面、内面的冷却速度的不同的环境，也可遍及板厚方向整个面地生成能够兼具高强度、高韧性的最佳的组织。

专利文献3曾公开了：将Al和Ti的添加量最佳化，有效利用晶内相变，而且通过无缝轧制后的加速冷却制造的、具有能够兼具高强度、高韧性的微细金属组织的钢管。但是，在该技术中，为了有效利用晶内相变，需要降低Al含量，脱氧的成本变高。

专利文献4以廉价地制造机械结构构件用钢管为目的，公开了主要是添加Cr的钢，金属组织为自回火马氏体单一组织、或者其与下贝氏体的混合组织的钢管。所谓自回火马氏体，是在加速冷却中奥氏体相发生马氏体相变，在加速冷却停止后的自然冷却（空冷）中微细的渗碳体在板条内析出的组织。

与近年的机械结构用部件的用途扩大、对应于环境问题的排气削减的迫切要求相伴，需求保证所要求的力学性能、而且低成本的无缝钢管。但是，在现有技术中，在维持高强度、高韧性、并且低成本化上存在极限。

另外，为了使钢管的可淬性（淬硬性）提高，通常添加Cr，但如果添加Cr，则存在产生与轧制时的辊、心棒（plug）的热粘所引起的表面缺陷的问题。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2000-312907号公报

专利文献2：日本特开2008-266700号公报

专利文献3：日本特开2009-52106号公报

专利文献4：日本特开2007-262468号公报

发明内容

本发明是鉴于如上述那样的现有状况完成的，其课题在于，提供特别适合于汽缸、衬套、悬臂等的结构构件和轴等的机械用构件的高强度、高韧性，且可焊性优异，并且可抑制表面缺陷的产生的机械结构用无缝钢管，以及通过适当的热处理廉价地制造机械结构用无缝钢管的方法。

本发明者们为了防止表面缺陷的产生，对于没有添加Cr的成分组成的钢管，通过省略钢管的热处理工序进行了降低成本的研讨。具体地讲，着眼于加速冷却态钢管（加速冷却后，不实施热处理而制造的钢管），进行了研讨。

加速冷却态钢管的组织的原始奥氏体的粒径为100μm左右，而对于实施了淬火、回火处理（以下称为「QT处理」）的钢管（以下称为「QT钢管」）而言，为20～30μm左右。

再者，如果将作为脱氧元素的Al量降低到0.010%以下，并添加Ti，则能够有效利用晶内相变，使粒径微细。但是，在本发明中，为了降低制造成本，通常添加超过脱氧所需要的0.010%的Al。

因此，以往，加速冷却态钢管的组织的粒径，与QT钢管的组织的粒径相比粗大，认为不能够确保与QT钢管同等或同等以上的强度和韧性。

另外认为，如果为了防止表面缺陷的产生而不添加Cr，则可淬性降低，因此确保强度更加困难，如果为了确保强度而添加Cr以外的金属，则成本上升。

但是，本发明者们专心研讨的结果发现，通过使钢管的成分组成适当，可以抑制作为对韧性有害的组织的上贝氏体的生成，即使是不添加Cr的加速冷却态钢管，也可不损害可焊性地得到与QT钢管同等的强度和韧性。

本发明是基于上述见解完成的发明，其要旨如下。

（1）一种韧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：0.03～0.20%、

Si：0.01～0.50%、