JP2960771B2

JP2960771B2 - 圧壊強度の優れたドアーガードバー

Info

Publication number: JP2960771B2
Application number: JP30996990A
Authority: JP
Inventors: 秀則白沢; 福輝田中; 高弘鹿島
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH04180537A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動車のドアー補強パイプ（ドアーガードバ
ー）用部材に係り、より詳しくは、鋼板を溶接したパイ
プ品において優れた圧壊強度を示す自動車のドアーガー
ドバーに関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）自動車車体の燃費向上及び衝撃時の安全時の安全性向
上のために自動車補強材の高強度化、軽量化が推進され
ている。

特に、ドア補強用部材には、従来より、100kgf/mm²級
のプレス品が主として使用されているが、最近、CAMP−
ISIJ Vol.2（1989）−2023に記載されているような、よ
り強度の高いパイプ材が、軽量化の点で有利なため、使
用されるようになった。

このようなパイプ品でプレス品と同様の吸収エネルギ
ーを得るためには、従来の60kgf/mm²程度の薄鋼板を電
縫溶接してから、引き続き高周波加熱などを施して、オ
ーステナイト温度域から急冷して製造されている。

しかし、このように急冷した材料が用いられているも
のの、この材料の降伏点は低く、このため圧壊荷重や吸
収エネルギーは低い。

通常、このようなパイプ状に成形された鋼材の圧壊特
性は、同じ強度の場合には、降伏応力と強度の比である
降伏比によって決まるもので、降伏比の低い材料ほど、
圧壊荷重や吸収エネルギーが低い。したがって、圧壊特
性を高めるためには、降伏比を高めることが必要であ
る。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消して、圧壊強度
を高めることができたドアーガードバーを提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、前記課題を解決するために、薄鋼板を
電縫溶接したパイプの圧壊特性の改善策について鋭意研
究を重ねた結果、ここに本発明をなしたものである。

すなわち、本発明は、以下の（ａ）群のすべての元素
を含み、更に（ｂ）群及び（ｃ）群のうちの少なくとも
１種以上の元素を含み、（ａ）C:0.1〜0.3％、Si:0.1〜0.5％、Mn:1.35〜3.0
％、Ｐ≦0.1％、sol.A:0.01〜0.1％、（ｂ）Ti≦0.04％、Nb:0.04％、Ｖ≦0.1％、（ｃ）Mo≦0.5％、Ni≦:0.5％、 Cr≦0.5％、Cu≦0.5％、Ｗ≦0.5％、Ｂ≦50ppm 残部が鉄及び不可避不純物よりなる組成を有する高張
力鋼板を用い、これを電縫管に製管し、焼入れ後、200
〜500℃の焼き戻しによって引張強さ100kgf/mm²以上、
降伏比0.80以上としたものであることを特徴とする圧壊
強度の優れたドアーガードバーを要旨とするものであ
る。

以下に本発明を更に詳述する。

（作用）本発明に係る自動車ドア補強パイプ用高張力鋼板は、
前述の成分組成並びに特性を有するが、この鋼板の製造
工程は特に制限されるものではない。すなわち、該成分
組成の鋼を熱間圧延、又は冷間圧延した後の鋼板、或い
は冷間圧延後に焼鈍した鋼板を電縫溶接によってパイプ
とし、この焼入れ後に200〜500℃の温度で焼き戻しを施
すことにより、降伏比を上げ、パイプの圧壊特性を向上
させることができる。

まず、本発明における化学成分の限定理由について述
べる。

C:0.1〜0.3％Ｃは鋼板の強度を高めるために極めて重要な元素であ
るが、Ｃ量が0.1％よりも少ないと、100kgf/mm²以上の
引張強度が得られない。また、0.3％を超えて過多に添
加すると溶接部が脆くなり、圧壊時に割れが生じ、所定
の吸収エネルギーが得られない。よつて、Ｃ量は0.1〜
0.3％の範囲とする。

Si:0.2〜0.5％ Siは鋼の降伏強度を高めるのに有効な元素であるが、
0.2％よりも少ないとその効果が得られない。また、0.5
％を超えて添加すると溶接部での欠陥が増し、圧壊時に
割れを生ずる。よって、Si量は0.2〜0.5％の範囲とす
る。

Mn:1.35〜3.0％ Mnは強化能が高い低温変態生成物を得るために必要
で、その添加量が1.35％よりも少ないと、低温変態生成
物を得るための熱処理（焼入れ、焼戻し）での急冷開始
温度が高くなり、鋼板の形状不良が発生する。また、3.
0％を超えると偏析が大きくなり、パイプ溶接部のメタ
ルフローが悪くなり、圧壊時に割れが生じて所定の吸収
エネルギーが得られない。よって、Mn量は1.35〜3.0％
の範囲とする。

P:0.1％以下Ｐは、Siと同様、鋼の降伏強度を高めるのに有効な元
素であるが、0.1％を超えて添加すると溶接部が脆化し
て圧壊時に割れを生じるので、Ｐ量は0.1％以下とす
る。

sol.A:0.01〜0.1％Ａは、溶鋼の脱酸のために添加するが、0.01％未満
ではその効果は認められず、これ以上の添加が必要であ
り、しかし0.1％を超えて添加すると製品の表面疵が増
加して製品価値を減少させるので、Ａはsol.A量で
0.01〜0.1％の範囲とする。

以上の（ａ）群の元素を含むほか、以下の元素のうち
の少なくとも１種以上を適量にて添加する必要がある。

Ti≦0.04％、Nb:0.04％、Ｖ≦0.1％ Ti、Nb及びＶは、炭、窒化物を形成し、鋼を強化して
降伏比を高める元素であるが、Ti、Nbの場合、それぞれ
0.04％を超えると、またＶの場合、0.1％を超えると、
そのような効果が飽和する。よって、Ti量は0.04％以
下、Nb量は0.04％以下、Ｖ量は0.1％以下とする。

Mo:0.5％ Moは鋼の焼入れ性を向上させると共に、溶接後はホワ
イトバンド層に多く存在し、この層の強度を高める効果
がある。しかし、0.5％を超えて添加しても、その効果
は飽和するため、経済性の点からMo量は0.5％以下とす
る。

Ni:0.5％以下 Niは鋼の焼入れ性を向上させ、溶接部のホワイトバン
ドのAc₃点を低下させ、この部分の強度低下を防止する
効果がある。しかし、0.5％を超えて添加しても、その
効果は飽和するため、経済性の点からNi量は0.5％以下
とする。

Cr:0.5％以下 Crは溶接部の焼入れ性を高め、この部分の強度低下を
防止する効果があるが、0.5％を超えてと造管時の溶接
部にペネトレーターが発生し易くなるので、Cr量は0.5
％以下とする。

Cu:0.5％以下 Cuは焼き戻し処理中に鋼中にε−Cuとして析出し、そ
の強度を向上させる効果がある。また、溶接部のホワイ
トバンドのAc₃点を下げると共にこの部分に残存して溶
接部の強度低下を防ぎ、圧壊時におけるこの部分からの
破壊を防止する。しかし、0.5％を超えて添加しても、
その効果は飽和するため、経済性の点からCu量は0.5％
以下とする。

Ｗ≦0.5％以下Ｗは炭、窒化物を形成して降伏強度を上げると共に、
溶接後はホワイトバンドの強度低下を防止する効果があ
る。しかし、0.5％を超えて添加しても、その効果は飽
和するため、経済性の点からＷ量は0.5％以下とする。

B:50ppm以下Ｂは焼入れ性を増す元素であり、このため、溶接部の
強度低下を防止する効果があるが、50ppmを超えるとそ
の効果が飽和するので、Ｂ量は50ppm以下とする。

各元素の限定理由は以下のとおりであるが、上述の
（ａ）群の元素は、焼入れや焼き戻しを行うことによ
り、マルテンサイト、ベイナイトなどの低温変態生成物
を形成し、更にフェライトを含む複合組織を形成して10
0kgf/mm²以上の高強度を得るためのものであり、（ｂ）
群の元素はそれに更に析出効果を加える元素である。ま
た（ｃ）群の元素には溶接部の硬度低下を防ぐ効果があ
る。

すなわち、これらの元素を添加しない場合には溶接部
にホワイトバンド（第１図参照）とよばれる炭素量の少
ない領域が生じ、第２図に示すとおり、溶接部の強度を
著しく低下させるが、これらの元素の添加により、この
ような強度低下を防ぐことができる。溶接部が弱い場合
には、圧壊時に熱影響部での変形が大きくなり、圧壊時
に座屈が生じて所定の吸収エネルギーが得られない。

パイプの圧壊強度や吸収エネルギーは降伏強度、板厚
及びパイプ径によって決まる。したがって、軽量化を図
るためには降伏強度をできるだけ高くするとよい（第４
図参照）。しかし、降伏比が低い場合、降伏強度の高い
材料を作るには、引張強度も非常に高くなる。したがっ
て、強化元素の添加量も多くなり、更には強度が高いた
めパイプ切断工具の損傷を高める。このため、降伏比は
0.80以上が必要である。この降伏比を向上させる方法と
しては、予め母材の組織をマルテンサイト、ベイナイト
などにしておき、これを焼き戻す方法により、必要な降
伏強度と伸びが得られ、十分な圧壊荷重と吸収エネルギ
ーが得られる。つまり、第５図に示すように、およそ20
0〜450℃の焼き戻しを施すことで達成される。

なお、電縫溶接、焼き入れ条件、パイプ材の寸法等は
特に制限されない。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第１表に示す化学成分を有する鋼を真空溶製し、通常
の方法で熱延、冷延、焼鈍を行って板厚1.8mmの鋼板を
得た。

また、この鋼板を電縫溶接により直径31.8mmのパイプ
に製管した。

製管前の鋼板について焼入れし、第２表に示す温度の
焼戻しを施して機械的性質を調査した。また、製管した
パイプについて焼入れし、第２表に示す温度の焼戻しを
施して圧壊強度、吸収エネルギーを調査した。

これらの調査結果を第２表に示す。

なお、圧壊試験は、パイプについて、第３図に示すよ
うに、スパン750mmで曲率150mmRの圧子を用いて試験を
行った。

第２表より明らかなように、本発明例は、いずれも10
0kgf/mm²以上の高強度、降伏比0.80以上の高降伏比を示
し、しかも、第６図及び第７図に示すように圧壊強度が
高く、十分な吸収エネルギーが得られている。

第２図は鋼種No.2の熱処理材（焼戻し温度400℃）と
鋼種No.8の熱処理材（焼戻し温度400℃）における電縫
溶接部の硬さ分布を示したものであり、本発明材は溶接
部の強度が高いのに対し、比較材は強度が低い。

（発明の効果）以上詳述したように、特定の組成を有する高張力鋼板
を用い、これを電縫溶接後に焼入れし、所定の温度で焼
戻しすることにより、マルテンサイト、ベイナイトなど
の低温変態生成物の単相又は複合相及び、それらに加え
てフェライトを含む複合組織からなる100kgf/mm²以上の
高強度で、高降伏比であり、優れた衝撃吸収エネルギー
を有し、圧壊強度に優れたドアーガードバーが得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は電縫溶接部の金属組織（マクロ組織）を示す写
真、第２図は電縫溶接部の硬さ分布を示す図、第３図は圧壊試験の要領を示す説明図、第４図（ａ）、（ｂ）はパイプの吸収エネルギー曲線を
示す図、第５図は鋼の焼き戻し特性曲線を示す図、第６図はパイプの吸収エネルギーと降伏比の関係を示す
図、第７図はパイプの圧壊荷重と降伏比の関係を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で（以下、同じ）、以下の（ａ）群
の全ての元素を含み、更に（ｂ）群及び（ｃ）群のうち
の少なくとも１種以上の元素を含み、（ａ）C:0.1〜0.3％、Si:0.1〜0.5％、Mn:1.35〜3.0
％、Ｐ≦0.1％、sol.Al:0.01〜0.1％、（ｂ）Ti≦0.04％、Nb:0.04％、Ｖ≦0.1％、（ｃ）Mo≦0.5％、Ni≦:0.5％、Cr≦0.5％、Cu≦0.5
％、Ｗ≦0.5％、Ｂ≦50ppm 残部が鉄及び不可避不純物よりなる組成を有する高張力
鋼板を用い、これを電縫管に製管し、焼入れ後、200〜5
00℃の焼き戻しによって引張強さ100kgf/mm²以上、降伏
比0.80以上としたものであることを特徴とする圧壊強度
の優れたドアーガードバー。