高强度中空弹簧用无缝钢管的制作方法_2

文档序号:9258301阅读:来源:国知局
以下,进一步优选为0. 40 μm 以下。
[0032] (2)得到本钢管的金属组织的制造方法
[0033] 作为此使本发明的金属组织的碳化物的尺寸微小化达1. 00 μm以下的方法,是在 具有本发明规定的钢成分的无缝钢管的制造方法中,基本上使最终退火工序中的加热温 度、即退火温度超过750°C即可。通常,在无缝钢管的制造时,为了改善加工性而多次实施使 钢中的碳化物球状化的球状化退火,但在本发明中,在这一退火之中最后的退火工序中,作 为该退火温度采用超过750°C而使碳化物熔化的高温退火来替代现有的球状化退火。当然, 存在多个退火工序时,不仅上述最终退火工序,其余的退火工序的一部分或全部,其进行也 可以使这一加热温度为超过750°C的高温。
[0034] 在现有技术中,如前述,使热处理温度为650~750°C,而超过750°C,退火效果也 是饱和,因此在经济上不为优选。然而,在本发明作为对象的钢材成分中,在750°C以下的温 度域时,碳化物在退火中不会熔化,成为粗大的状态。因此,在本发明中通过采用与加热至 750°C以下的现有技术不同的高温退火的,而使碳化物在退火中完全熔化,以消除粗大碳化 物。另外,通过该高温退火能够使钢材软化,当然还能够同时达到加工性的改善。然后,在 其后的冷却中,虽然固溶的碳化物再析出,但再析出碳化物为LOOym以下的微细的尺寸, 如此能够得到具有本发明的金属组织的无缝钢管。
[0035] 如果最终退火温度超过750°C,则碳化物完全固溶,能够得到本发明作为目标的无 缝钢管,但若最终退火时间过长,则退火中脱碳等表面性状劣化,因此优选退火时间短的方 法。对于退火时间的短时间化有效的是上升加热温度,如果加热温度提高,则碳化物的固溶 在短时间内完毕。从这一观点出发,优选最终退火温度为800°C以上,更优选为850°C以上, 进一步优选为900°C以上,更进一步优选为925°C以上。但是,在超过1000°C的高温的退火 中,在冷却过程生成贝氏体和马氏体等的脆的硬质组织,因此退火温度在l〇〇〇°C以下为宜。
[0036] 另外,该最终退火的冷却为空冷,期望其冷却速度为0. 5~10°C /sec。
[0037] 用于得到作为本发的明特征的金属组织的具体的方法如上,但关于制造本无缝钢 管的整体的方法,原则上依据专利文献3所公开的方法。其中,热加工、冷加工的方式及其 条件因为不作为本发明的特征,所以也能够采用历来已知的加工法,例如热加工,则可以采 用专利文献3、4所提出的热等静压挤压法,另外也可以利用轧制法等。其加工条件也能够 采用任意的方法。
[0038] 若说明制造本无缝钢管时推荐的方法的概要,则首先,将调整至本发明规定的高 强度弹簧用钢的成分范围的开坯轧制坯锭成形为例如外径为143_,壁厚为52_的钢管坯 锭。
[0039] 将成形好的圆筒状坯锭加热至1050~1300°C后,通过热挤压装置实施热加工,成 为钢管第一中间体。其次,将该第一中间体加热至650~750°C而进行第一中间退火。对于 经过该中间退火的第一中间体,利用周期式轧管机或拔管机进行第一次冷加工而成为钢管 第二中间体。接着,与第一中间体的时一样,将的钢管第二中间体加热至650~750°C而进 行第二次中间退火。接着,对于经过第二次中间退火的钢管第二中间体,利用周期式轧管机 或拔管机进行第二次冷加工而成为钢管第三中间体。然后,将该钢管第三中间体加热至超 过750°C~1000°C的高温而进行最终退火。对于如此得到的钢管进行矫正,酸洗等的精制 而最终成为例如其外径为16_,壁厚为4mm的制品(无缝钢管)。还有,上述热加工后的中 间退火也能够省略,另外关于之前各退火工序中的本发明的高温退火的应用如说明的,在 最终退火以外的中间退火工序,也可以根据需要,采用超过750°C的高温退火。
[0040] 〔2〕本钢管的成分
[0041] 关于本发明的钢管的成分,如所述解决手段(1)和(2)所述,解决手段(2)记述的 元素是在解决手段(1)所述的元素基础上进一步选择性地添加,以进一步提高高强度弹簧 的特性。对于此各成分的规定理由等进行说明。还有,%均为质量%的意思。
[0042] (I)C :0· 20 ~0· 70%
[0043] C对钢材的强度的影响大。为了适用于高强度弹簧而需要添加 0.20%以上。另 一方面,若增加 C量,则在淬火时生成脆的透镜马氏体,弹簧疲劳特性劣化。因此需要在 0. 70%以下。
[0044] 另外,关于该C量的下限,更优选为0. 30%以上,进一步优选为035%以上,更进一 步优选为〇. 40%以上,关于其上限,更优选为0. 65%以下,进一步优选为0. 60%以下,更进 一步优选为0.55%以下。
[0045] (2)Si :0· 5 ~3. 0%
[0046] 已知Si在500°C以下的回火软化阻抗大。是确保以比较低的温度进行回火处理的 弹簧的强度所需要的元素,需要添加〇. 5%以上。另一方面,Si增量抑制回火时的渗碳体析 出,使残留γ增加,但由于残留γ的增加会导致弹簧特性劣化,因此需要在3.0%以下。
[0047] 另外,关于该Si量的下限,更优选为1. 0%以上,进一步优选为1. 4%以上,更进一 步优选为I. 7 %以上,关于其上限,更优选为2. 8 %以下,进一步优选为2. 6 %以下,更进一 步优选为2. 4%以下。
[0048] (3)Mn :0· 1 ~3. 0%
[0049] Mn将有害元素 S作为MnS固定,抑制韧性劣化。为此需要添加0. 1%以上。另一 方面,虽然Mn在渗碳体中固溶使之稳定化,但若随着Mn增量,渗碳体中的Mn比变高,则在 加热时渗碳体难以熔化。因此需要在3.0%以下。
[0050] 另外,关于该Mn量的下限,更优选为0. 15%以上,进一步优选为0. 20%以上,更进 一步优选为〇. 30%以上,关于其上限,更优选为2. 5%以下,进一步优选为2. 0%以下,更进 一步优选为1.5 %以下。
[0051] (4)P :0· 030% 以下(含 0% )
[0052] P发生晶界偏析而使韧性劣化,因此越低越好。为了确保作为高强度弹簧的特性, 需要在0.030%以下。
[0053] 另外,关于该P量的上限,更优选为0. 020%以下,进一步优选为0. 015%以下,更 进一步优选为0.010%以下。
[0054] (5) S :0· 030 % 以下(含 0 % )
[0055] S由于使晶界脆化和形成粗大硫化物致使韧性劣化,因此越低越好。为了确保作为 高强度弹簧的特性需要控制在〇. 030%以下。
[0056] 另外,关于该S量的上限,更优选为0. 020%以下,进一步优选为0. 015%以下,更 进一步优选为0.010%以下。
[0057] (6)N :0· 02% 以下(含 0% )
[0058] N与Al和Ti等形成氮化物,使组织微细化而有助于韧性提高,但若以固溶状态存 在,则使韧性劣化。因此在本发明中,需要使N量在0. 02%以下。
[0059] 另外,关于该N量的上限,更优选为0. 015%以下,进一步优选为0. 010%以下,更 进一步优选为〇. 005%以下。
[0060] (7)Cr :3.0% 以下(不含 0% )
[0061] Cr对于确保回火后的强度和提高耐腐蚀性有效,是有利于弹簧的高强度化的元 素。为了发挥这一效果,优选添加0.20%以上。另一方面,Cr在渗碳体中固溶使之稳定 化,但若由于Cr增量导致渗碳体中的Cr比变高,则在加热时渗碳体难以熔化,因此需要在 3. 0%以下。
[0062] 另外,关于Cr量的下限,更优选为0. 40%以上,进一步优选为0. 60%以上,更进一 步优选为0. 80%以上,关于其上限,更优选为2. 5%以下,进一步优选为2. 0%以下,更进一 步优选为1.5 %以下。
[0063] (8)B :0· 0150% 以下(不含 0% )
[0064] B减轻P的晶界偏析,具有抑制韧性劣化的效果。为了呈现这一效果添加
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