[发明专利]空心稳定杆和空心稳定杆用钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车等车辆中使用的空心稳定杆、以及作为其原材料的空心稳定杆用钢管及其制造方法。

背景技术

汽车等车辆中，采用了在转弯时缓和车身的摆动、在高速行驶时确保车身的稳定性的稳定杆(stabilizer)。以往，稳定杆是将棒钢等实心材料加工成所需的形状来制造的，但近年来，为了实现轻量化，使用了无缝钢管、电焊焊接钢管等空心原材料的空心稳定杆逐渐增加。

在从实心稳定杆设计变更为空心稳定杆的情况下，为了维持相同的侧摆刚度(roll stiffness)，空心稳定杆的外径需要比实心稳定杆大。结果，面对相同载重的预应力，空心稳定杆的预应力更高，需要增大壁厚/外径比(t/D)来抑制预应力的增加。

以往，以设计应力低的小型车为对象，应用t/D为0.10～0.17的薄壁的空心稳定杆，而应用于设计应力大的大型车则需要增大t/D。因此，提出了对电焊管实施热减径轧制并进一步实施拉拔加工的空心稳定杆的制造方法(例如专利文献1)、对电焊管实施热减径轧制而制造的厚壁的空心稳定杆用钢管(例如专利文献2)。

另外，空心稳定杆会由实心稳定杆中不存在的内表面发生疲劳破坏。这是因为，即使通过钢管的高强度化使外表面的疲劳强度提高，内表面的脱碳层仍会成为疲劳破坏的起点。针对这种问题，提出了将t/D设定为0.20以上，抑制了内表面的脱碳层的生成的空心稳定杆用钢管(例如专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-233625号公报

专利文献2：国际公开2007-023873号公报

专利文献3：日本特开2007-270349号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了提高用于制造空心稳定杆的电焊管原材料的强度而增加C量时，发生淬火裂纹，此外，通过原材料的高强度化，新发现了电焊焊接部附近的疲劳强度的降低显著化。图1的(a)为电焊管的立体图，图1的(b)是在横截面上观看图1的(a)的被圆S1包围的电焊焊接管16时的母材部17的金属流线(metal flow)18的放大图，图1的(c)是在横截面上观看图1的(a)的被圆S2包围的电焊焊接管16的焊接部19的金属流线18的放大图，而图1的(d)所示为在沿着电焊焊接钢管的延伸方向(L方向)的纵截面上观看电焊焊接管16的电焊焊接对接部时的MnS的存在状态的放大图，所有的图均以示意图形式显示，从图1的(b)和图1的(c)的比较可以看出，在电焊焊接部19的附近由于焊接时的对接面的强烈端压(upset)而形成了钢板的中心偏析带沿壁厚方向直竖的金属流线18。因此，钢板的中心偏析带中存在由于轧制而沿长度方向伸长了的MnS20时，在切断焊缝之后的电焊焊接部19的附近的表面存在如图1的(d)所示的伸长了的MnS20，成为疲劳破坏的起点。

本发明是鉴于这种实情而做出的，目的在于提供强度高于以往且疲劳特性优异的空心稳定杆及作为其原材料的空心稳定杆用钢管。

用于解决问题的方案

为了调整材质，空心稳定杆是实施淬火和回火来制造的。本发明人等的研究的结果发现，C量过多的话，在淬火时发生淬火裂纹。然而，使C量降低时，强度不足，因此，在本发明中，通过添加Cr来确保淬透性。此外，为了防止在电焊焊接部的附近因MnS引起的疲劳强度的劣化，需要对Mn、S、Ca、O加以限制。优选地，为了防止始于内表面的疲劳破坏而限制t/D和脱碳层的厚度，更优选地，通过喷丸处理赋予压缩残留应力。

本发明的要旨如下所述。

(1)一种空心稳定杆，其特征在于，具有如下的成分组成：作为化学成分，按质量％计含有C：0.26～0.30％、Si：0.05～0.35％、Mn：0.5～1.0％、Cr：0.05～1.0％、Ti：0.005～0.05％、B：0.0005～0.005％、Ca：0.0005～0.005％，将Al限制在0.08％以下、P限制在0.05％以下、S限制在低于0.0030％、N限制在0.006％以下、O限制在0.004％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成；Mn含量与S含量的乘积的值为0.0025以下；使得(式1)所示的临界冷却速度Vc90为40℃/s以下，金相组织由回火马氏体构成，存在于壁厚中央部的伸长了的MnS的长度为150μm以下，C标尺洛氏硬度(HRC)为40～50，壁厚/外径比为0.14以上，内表面部的脱碳层深度是自内表面起20μm以下。