JP2009541589A - 低温における等方じん性が向上した油圧シリンダー用継ぎ目なし精密鋼管およびこれを得る方法 - Google Patents

Abstract

低温における等方じん性が向上した油圧シリンダー用継ぎ目なし精密鋼管の製造方法であり、この方法は、下記の段階：（ｉ）炭素含有量が０．０６−０．１５重量％でＭｎ含有量が０．３０−２．５重量％でＳｉ含有量が０．１０−０．６０重量％の組成を有する鋼を準備し、
（ｉｉ）前記鋼に熱間圧延をＡｃ３より高い温度で受けさせることで継ぎ目なし鋼管を得、（ｉｉｉ）前記継ぎ目なし鋼管をＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度に加熱し、（ｉｖ）前記加熱した継ぎ目なし鋼管の焼き入れを実施することで、その用いた鋼の中にフェライトおよびマルテンサイトおよび場合によりベイナイトおよび／または残留オーステナイトで構成されている二（または多）相微細構造を生じさせ、（ｖ）前記焼き入れした継ぎ目なし鋼管に低温延伸を受けさせることで所望寸法の継ぎ目なし精密鋼管を生じさせ、（ｖｉ）そのようにして得た継ぎ目なし精密鋼管に応力除去処理を受けさせることでそれの等方じん性を向上させ、そして場合により（ｖｉｉ）そのようにして得たじん性が向上した継ぎ目なし精密鋼管の歪み除去を行ってもよい段階を含んで成る。

Description

本発明は、低温における等方じん性が向上した油圧シリンダー用継ぎ目なし精密鋼管に関する。本発明は、また、それを得るに適した新規な方法にも関する。

油圧シリンダーは、油圧エネルギーを機械的エネルギーに変える作動装置である。それは直線的動きをもたらしかつ力を与えるが、その力は油の圧力およびピストンの面積に依存する。それは油圧装置に数多くの用途を有し、例えば土木機械、クレーン、プレス、産業用機械などで用いられる。

そのような装置は円筒形のハウジング（またボアまたはバレルとも呼ばれる）、ピストン付きロッドで構成されていて両末端がキャップで閉じられている。用語「油圧シリンダー用管」は、外側の円筒形ハウジングの製造に適した管を意味し、これはあらゆる種類の油圧シリンダーに共通であり、例えば図１を参照のこと。

そのような製品の技術的要求は下記のようであるとして再び示すことができる。

適切な力伝達が確保されかつ油圧媒体の損失が回避されるように、バレルは良好なじん性を示すべきでありかつ内径の幾何学的公差も狭くあるべきである。バレルで用いられる継ぎ目なし管を冶金工程で製造することでそのように高度な精密特性を直接得ることができないか或はほとんど得ることができない場合には下流の機械加工操作が必要であり、そのような場合の操作には、表面を極度に削磨する処理（例えばスカイビング加えてローラーバニシ仕上げもしくはホーニング仕上げ、またはボーリングに加えてホーニング仕上げ）が含まれる。重要な点は、前者の機械加工段階を用いると生産コストが顕著に高くなる点にある、と言うのは、そのように極度に削磨する処理を行うとそれによって新しく生じた表面を均一にするための（段階的）表面仕上げを行う必要があるからである。一般に、最も経済的な解決法はスカイビングおよびバニシ仕上げ方法であるが、そのような方法は、精密かつ再現可能な寸法公差が要求される。そのような条件が満たされないと、より高価な解決法、例えばボーリングに加えてホーニング仕上げまたはボーリングに加えてスカイビングおよびバニシ仕上げなどを採用する必要がある。

従って、結果として最終的な機械加工コストが上方に比例的な様式で高くなることに加えて幾何学的公差が大きくなる。

バレルはこれの寿命中に疲労サイクルを受けかつそれに加えて数多くの用途、例えば土木機械、クレーンなどで用いられることから、それは屋外の低温条件下で機能を果たすことができなければならない。従って、「破壊前漏れ」性質を示す脆性破壊（これは典型的に危険な状態を伴う）が回避されるようにじん性（少なくとも−２０℃、好適には−４０℃に及ぶ）がそのようにして必須な要求である。実際、数多くの用途、例えば圧力装置などの場合、法規によって既にバースト試験で延性を示すか或は最低の使用温度で２７Ｊの縦方向および横方向じん性を示すことが要求されている［１，２，３］。

シリンダーバレルの製造工程は、熱間圧延管を用いるよりも冷間仕上げ管を用いる方が経済的に有利である、と言うのは、下記を得ることができるからである：
− 公差をより狭くしながら最終的サイズに近い寸法を得ることができることで、必要な寸法補正の度合が非常に僅かのみであることから、下流の機械加工を行うとしてもかなり
安価になること、
− 引張り特性がより高くなること、
− 表面の品質がより良好になること。
従って、標準的なサイクルは下記である：
− 熱間圧延−酸洗い−低温延伸−応力除去−歪み除去−表面機械加工−切断−部品の組み立て。

そのような標準的サイクルでは、降伏強度を通常要求されるレベル（少なくとも５２０ＭＰａ、好適には６２０ＭＰａ）にまで高くする目的で低温延伸および応力除去を行う必要があるが、それによって材料のじん性が低下し、より重要なことには、それによって当該管の縦方向および横方向の間の異方性の度合が高くなり、特に横方向のじん性が悪化してしまう。従って、そのような標準的なサイクルを用いたのでは、例えば北ヨーロッパなどで遭遇する可能性のある如き特定の気候条件における用途などで要求される低温特性を保証するのは不可能である。実際、そのような場合には、室温であっても、横方向のじん性は脆性破壊を回避するに充分ではない。

低温におけるじん性を向上させる目的で現在利用可能な代替サイクルは下記である：
（１）熱間圧延−低温延伸−焼きならし−歪み除去−表面機械加工−切断−部品の組み立て。
しかしながら、そのような解決法では、引張り特性（降伏強度）が低くなることで、それが同じ圧力で機能を果たすようにするには壁厚を厚くする必要があることで重くなり、従って個々の装置の操作に関連したエネルギー消費量が高くなってしまう。
（２）熱間圧延−焼き入れおよび焼き戻し−歪み除去−表面機能加工−切断−部品の組み立て。
（３）熱間圧延−酸洗い−低温延伸−焼き入れおよび焼き戻し−歪み除去−表面機能加工−切断−部品の組み立て。

このようなケース（２）（３）の両方とも、表面の品質および公差が継ぎ目なし精密管の市場で要求される標準に到達せず、従って極度に削磨する特に高価な下流の機械加工操作を行う必要がある。ケース（２）は、ボーリング操作による予防的で一貫性のある材料除去を行った後にスカイビングおよびバニシ仕上げまたはホーニング仕上げを行う必要がある。ケース（３）では、マルテンサイト変態によって誘発された幾何学的変動および歪みによって楕円になりかつ直径が変動する度合が高くなることで、精密鋼管製造の再現性および利点が悪影響を受ける可能性がある。また、Ｑ＆Ｔの処理によっても生産コストが高くなる。

このことは、油圧シリンダーが示す低温性能を向上させるには今までのところ（ｉ）壁厚を厚くすることを利用するか或は（ｉｉ）高い生産コストの費用をかける必要があることを意味する。

前記サイクル（１）−（３）の欠点を示さない製造工程を達成しようとする努力として、下記の代替サイクルが過去において採用された。
（４）熱間圧延−焼きならし（またはオンライン焼きならし）−低温延伸−応力除去−歪み除去−表面機械加工−切断−部品の組み立て。

サイクル（４）は生産コストの観点から有利ではあるが、それにも拘らず、良好な縦方向じん性が保証されるのは室温の時のみでありそして０℃におけるそれは充分である。温度が０℃未満になると工程の変動があまりにも高くなることで一貫した値を得ることが困難になる。その上、横方向のじん性はしばしば満足されるものでない。

このことは、サイクル（４）は暖かな気候条件以外は油圧シリンダーの安全性を改善するものでないことを意味する。

従って、当技術分野では、低温における等方じん性が向上した新規な油圧シリンダー用継ぎ目なし精密鋼管を提供することが緊急に必要とされているままである。望ましくは、−４０℃（地球の特定領域における通常の条件を反映している）の使用温度における最低限の等方（即ち縦方向および横方向）じん性が規定の閾値限界である２７Ｊよりも高くなるようにすべきである。その上、当技術分野では、上述した新規な管を得るに適していて上述した如き公知のサイクル（１）−（４）よりも安価である新規な方法を提供することも緊急に必要とされているままである。

このような新規な方法では、ＭｎおよびＳｉの含有量が最小限である通常の低炭素鋼を用いることができるべきであり、かつ必ずしもではないが可能ならば、さらなる元素、例えばＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎ、Ａｌ、Ｃａなどの中の１種以上と一緒にしてミクロ合金（ｍｉｃｒｏ−ａｌｌｏｙｅｄ）にすることができるべきである。

発明の要約
本発明者らは、ここに、驚くべきことに、低温における等方じん性が向上した油圧シリンダー用継ぎ目なし精密鋼管を製造するに適した新規な方法を用いるとこの上に示した問題および本明細書の以下で明らかになるであろうさらなる問題を解決することができることを見いだし、この方法は下記の段階を含んで成る：
（ｉ）炭素含有量が０．０６−０．１５重量％でＭｎ含有量が０．３０−２．５重量％でＳｉ含有量が０．１０−０．６０重量％の組成を有する鋼を準備し、
（ｉｉ）前記鋼に熱間圧延をＡｃ３より高い温度で受けさせることで継ぎ目なし鋼管を得、
（ｉｉｉ）前記継ぎ目なし鋼管をＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度に加熱し、
（ｉｖ）前記加熱した継ぎ目なし鋼管の焼き入れを実施することで、その用いた鋼の中にフェライトおよびマルテンサイトおよび場合によりベイナイトおよび／または残留オーステナイトで構成されている二（または多）相微細構造を生じさせ、
（ｖ）前記焼き入れした継ぎ目なし鋼管に低温延伸を受けさせることで所望寸法の継ぎ目なし精密鋼管を生じさせ、
（ｖｉ）そのようにして得た継ぎ目なし精密鋼管に応力除去処理を受けさせることでそれのじん性を向上させ、そして場合により
（ｖｉｉ）そのようにして得た継ぎ目なし精密鋼管の歪み除去を行ってもよい。

特定の態様に従い、工程段階（ｉｉ）の熱間圧延の後に焼きならし段階（ｉｉａ）を設けてもよいか或は工程段階（ｉｉ）を次の段階（ｉｉｉ）に先立って結晶粒を中間的に取り除きかつ構造を均一にする焼きならし圧延（ｉｉ）’としてデザインしてもよい。

本発明者らは、また、上述した方法で得ることができる継ぎ目なし精密鋼管が示す降伏強度は少なくとも５２０ＭＰａでありかつ−４０℃における縦方向および横方向じん性は少なくとも２７Ｊ、更に好適には−２０℃における縦方向および横方向じん性は少なくとも９０Ｊで−４０℃におけるそれは少なくとも４５Ｊであることも見いだした。

従って、等方じん性が向上した新規な精密鋼管を用いると非常に低い温度で用いることが可能な新規な油圧シリンダーを生じさせることが可能になる。

発明の詳細な説明
本発明者らは、上述した問題を解決する目的で、サイクル（１）−（４）を徹底的に研究しかつそれらによって製造された管の得られる（所望とは対照的な）特徴に対してそれ
らの製造段階の各々が寄与する度合の分析を実施した。

特に、サイクル（４）に従う焼きならし処理によって満足されるじん性が得られはするが前記じん性、特にそれの等方性が次の低温延伸段階中にほとんど完全に失われかつその後の応力除去処理によってそれを完全には回復させることができないことを注目した。そのような伝統的な処理に従うと、そのような損失は特に横方向のじん性の損失が顕著である（図３の左部分を参照）。

しかしながら、新規な改良方法に低温延伸段階を用いることは非常に好ましいことであると考えている、と言うのは、これはそれによって達成可能な降伏強度ばかりでなくまたそのようにして得た管が示す寸法精度にも有益であるからである。他方、いわゆるインタークリティカル（ｉｎｔｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ）加熱（焼きならしとは対照的）はいわゆる二（多）相微細構造を作り出すことで管のいろいろな性質（降伏強度、じん性そして更にじん性の等方性を包含）にとって有益であり得ることが知られており、例えば米国特許第６，８４６，３７１号などから公知ではあるが、しかしながら、そのようにして得た管に対して行われる下流の低温加工処理のいずかを回避しようとする時には注意を要する。

その理由は、概して知られておりかつ米国特許第６，８４６，３７１号自身で明らかなように、管の加工を非再結晶化範囲の温度で行うと、そのような加工中に起こす延びが理由で、その材料の中に固有の異方性が作り出され、それによって変形方向の所望特徴は向上するが、不可避的に、加工方向に対して横方向の所望特徴が低下してしまう。

他方、低温加工を行わないと精密な管が得られない、従って、米国特許第６，８４６，３７１号に従って達成された管は、意図した使用（ＯＴＣＧ）にとっては満足されるものであるが、この上に示した加工サイクル（２）を用いて得ることができる管と同様な様式で、それを本発明で意図する如き精密用途に適応させるには極度に削磨する下流の機械加工操作が実質的に必要であろう。

しかしながら、本発明者らは、ここに、加工サイクル（４）の場合とは異なり、インタークリティカル熱処理の後に焼き入れを行った時点でその後に低温延伸段階を精密管を得る工程の中に含めたとしても、予想外に、後で応力除去処理を行うと低温加工した管が示すじん性の高い等方性を達成することができることを見いだした。特に、応力除去中に横方向（かつまた縦方向）じん性の顕著な向上を達成することができる。図３の右部分を参照。

このように、まず最初に、極度に削磨する下流の機械加工操作を行う必要なしに油圧シリンダーで用いるに適した継ぎ目なし精密鋼管を必要ならば非常に低い温度（今までに達成可能な温度より低い温度）を利用して生じさせることができることに加えて、この新規な方法では、また、伝統的な焼きならし段階とは対照的に、インタークリティカル加熱中にかける温度がより低いことが理由でエネルギーの節約ももたらされることは明らかである。

例えば、図２から明らかなように、この新規な方法を用いると、優れた等方（縦方向および横方向）じん性、例えば−２０℃で少なくとも９０Ｊおよび−４０℃（そしてそれ以上）で少なくとも４５Ｊのじん性を達成することができる。

本発明をここにより詳細に説明する。

本発明に従う継ぎ目なし精密鋼管の製造では、炭素が０．０６−０．１５重量％の範囲内の炭素含有量を有する鋼を用いることができる。本発明を特定の鋼組成に限定するもの
でないが、典型的には、そのような鋼は更に炭素を０．０６−０．１５重量％、Ｍｎを０．３０−２．５重量％、Ｓｉを０．１０−０．６０重量％含有するであろう。典型的な鋼のＭｎ含有量は好適には０．４０−２．１０重量％、更により好適なＭｎ含有量は０．６０−１．８０重量％であろう。場合により、上述した鋼は更に下記の元素：Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、ＮおよびＡｌの中の１種以上を含有していてもよい。その用いる合金元素は、所望の焼き入れ性および強度を低コストで得ることができるに充分な均衡を示すべきである。当技術分野の技術者は、そのような均衡を生じさせることができるばかりでなくまた所望の焼き入れ性をまた本明細書に記述する如き合金元素とは異なる元素混合物を用いることでも達成することができることを理解するであろう。勿論、また、必要ならば、本明細書に記述する合金元素以外の元素を異なる量で用いることに頼ることも可能であり、それにも拘らず、必要な焼き入れ性を得ることができる。

このように、本発明で用いる好適な鋼組成物は、重量で表して、Ｃを０．０６−０．１５％、Ｍｎを０．６０−１．８０％、Ｓｉを０．１０−０．６０％含有しかつ場合によりＣｒを０．０−０．６０％、Ｎｉを０．０−０．６０％、Ｍｏを０−０．５０％、Ｖを０−０．１２％、Ｎｂを０−０．０４０％、Ｎを０．００４０−０．０２％、Ａｌを０．０−０．０４０％含有していてもよくそして残りは鉄および不可避的不純物である。好適には、上述した如き鋼では、下記のさらなる元素の含有量が下記の如く制限されているべきである：Ｐが最大で２５０ｐｐｍ、Ｓが最大で１００ｐｐｍ、好適には最大で５０ｐｐｍ、Ｃａが最大で３０ｐｐｍ。

本発明者らが提案しかつ本明細書に開示する化学を採用した新規なサイクルを用いると低炭素鋼を用いることでも優れた機械的特性を達成することができる。今までに公知の標準的サイクルで通常用いられていた鋼に比べて炭素含有量を低く制限するとより良好な溶接性がもたらされることを特記する。

ＭｎおよびＳｉは炭素鋼および低炭素合金鋼に常に存在する元素である、と言うのは、それらの役割はフェライトマトリクスの固溶体強化によって充分な強度を達成することにあるからであり、特に、Ｍｎは焼き入れ性を有意に向上させる。しかしながら、Ｍｎ値を本明細書に開示する値よりも高くする必要はない、と言うのは、コストが高くなりかつＭｎ濃度をあまりにも高くすると固化中の棒材の中に材料分離がもたらされる可能性があるからである。

Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖを本明細書に示す濃度で添加すると熱処理中の二次的な硬化が理由で応力除去後の焼き入れ性および強度が向上する可能性があり、Ｎｂを示す濃度で添加すると製造工程中の微粒化が制御されることでそれはじん性および降伏の向上に役立つ。窒素含有量を微粒化に関して本明細書で提案する値に制御してもよいことに加えて、またＡｌも脱酸素剤として本明細書に示す濃度で存在させることも可能である。本発明で用いる鋼では、Ｓを好適には横方向のじん性に有害であると思われるＭｎＳの生成が回避される値である０．０１０％（１００ｐｐｍ）、好適には０．０５０％（５０ｐｐｍ）に制限すべきである。Ｐは不純物であると見なし、それを０．０２５％（２５０ｐｐｍ）に制限すべきである。任意の脱酸素工程によって最終的に生じるアルミナの含有量を変える目的でＣａを最大で３０ｐｐｍ以下の濃度で添加してもよい。

本発明に従い、段階（ｉｉ）に従う鋼の熱間圧延を下記のようにしてＡｃ３より高い温度で実施する：ビレットをＡｃ３より高い温度に加熱し、穴開け、圧延そして場合により伸縮性低下用ミルまたはサイジング用ミルを用いた仕上げを実施する。従って、段階（ｉｉ）を実施することによって熱間仕上げされた継ぎ目なし鋼管を得る。

特定の態様に従い、工程段階（ｉｉ）の熱間圧延の後に焼きならし段階（ｉｉａ）を設
けてもよいか或は工程段階（ｉｉ）を次の段階（ｉｉｉ）に先立って結晶粒を中間的に取り除きかつ構造を均一にする焼きならし圧延（ｉｉ）’としてデザインしてもよい。しかしながら、段階（ｉｉ）に従う通常の熱間圧延は本明細書に記述する発明の利点を達成するに充分であることを指摘すべきである。

本発明に従い、上述した熱間仕上げを受けさせた継ぎ目なし鋼管をＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度に加熱した後、段階（ｉｉｉ）および（ｉｖ）に従う焼き入れを（ａ）鋼の圧延を実施しながらそれを空気でそれの温度がＡｃ１からＡｃ３の範囲内になるまで冷却した後にそれの焼き入れを室温になるまで行うか或は（ｂ）鋼の焼きなましをＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度で実施した後にそれの焼き入れを室温で行うことで実施してもよい。その焼き入れをできるだけ迅速に実施すべきであり（好適には水を用いて）、使用可能な正確な最低限の冷却速度は使用する合金の化学的性質に依存する。当技術分野の技術者は、その用いた鋼の中に所望の二（多）相微細構造をもたらすに適切な最低限の冷却速度を確立することができるであろう。そのような微細構造はフェライトマトリクスで構成されていてその中にマルテンサイトおよび場合によりベイナイトおよび／または残留オーステナイトが分散している。

従って、段階（ｉｉｉ）および（ｉｖ）で焼き入れした継ぎ目なし鋼管を得る。

本発明に従い、段階（ｖ）に従って焼き入れした継ぎ目なし鋼管に低温延伸を所望寸法の継ぎ目なし精密鋼管がもたらされるように好適には面積が８から３０％、好適には１０から２５％小さくなるように受けさせる。所望の引張り特性および表面公差が達成されることから前者の値が好適である。従って、段階（ｖ）によって継ぎ目なし精密鋼管を得る。

本発明に従い、そのようにして得た継ぎ目なし精密鋼管に段階（ｖｉ）に従う応力除去処理を受けさせることで等方じん性を向上させるが、これを、前記管を好適には少なくとも０．７２Ａｃ１から０．９５Ａｃ１の範囲の温度に加熱した後に冷却を雰囲気を制御した炉の中でか或は空気中で室温になるまで行うことで実施する。本発明者らは、更に、応力除去処理を０．８５Ａｃ１から０．９２Ａｃ１の範囲、好適には０．８７Ａｃ１から０．９１Ａｃ１の範囲を包含する範囲内で実施すると特に得られる低温における横方向じん性が高くなる（それに加えてじん性の等方性が顕著に高くなる）が、それでも降伏応力を通常要求されるレベルよりも明確に高いレベルに維持することができることを見いだした。

本発明に従い、段階（ｖｉｉ）に従ってじん性を向上させたその得た継ぎ目なし精密鋼管に場合により歪み除去を受けさせてもよく、これは、前記管をこの管を曲げかつ押す（押し潰す）一連のロールに通すことで実施可能である。このような操作が必要ならば、それによって１ｍｍ／１０００ｍｍの歪み除去を達成することができ、これは後で行う表面磨きおよび前記管をシリンダー自身として後で用いることの両方にとって有益である。

本発明の方法で得た管がこれを油圧シリンダーとして用いる時に要求される寸法公差に非常に近い狭い寸法公差を示すことが本発明の重要な特徴である。ＩＤ値が１００ｍｍ以下の場合に生じる変動は典型的に０．６０％に等しいか或はそれ以下である一方、ＩＤ値がより大きい場合に生じ得る変動は０．４５％未満、好適には０．３０％未満である。

このことは、そのような管が後の機械加工に適合するばかりでなく、より重要なことは、前記機械加工が材料を極度に削磨するのではなく単に表面を磨く加工になることで、そのような操作に通常関連した材料の損失および時間の損失がかなり軽減される。機械加工後の公差は油圧シリンダーとしての意図した使用に要求される公差、例えばＩＳＯ Ｈ８
などに合致する。

本発明を以下の実施例で更に例示するが、それで限定するものでない。

実験手順
以下に示す組成を有する鋼を入手して、それに本発明に従う処理を受けさせた。

最初に適切な処理条件を探索する実験室試験を行うことで微調整を実施した。その試験片を圧延したままの継ぎ目なし管として受け取った後、それに熱処理をＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度で受けさせた。そのような処理を温度が７５０℃から８２０℃のマッフル内で実施（インタークリティカル処理または焼きなまし）した後、焼き入れを撹拌している水中で厚みの中央部に挿入した熱電対で測定して６０から７０℃／秒の冷却速度（ＣＲ）で実施した。

横方向および縦方向に採取した試験片を用いてそれぞれＥＮ１０００２−１および１００４５−１に従う張力およびシャルピーＶ切り欠き（ＣＶＮ）試験を実施した。その試験材料が−６０℃から２０℃の範囲の温度で示す遷移曲線に加えて破壊様相遷移温度（５０％ＦＡＴＴ）を測定した。

次に、前記実験室試験の結果を基にして産業試験を考案した。
インタークリティカル処理のデザイン
調査の目的で選択した産業用鋼の化学的組成を表１に示す。

この材料は下記の寸法の管として入手可能であった：ＯＤ＝２１９ｍｍおよびＷＴ＝１７ｍｍ。

この考慮する鋼が示す臨界温度をＡｎｄｒｅｗの経験関係［Ｋ．Ｗ．Ａｎｄｒｅｗ：ＪＩＳＩ １９３巻、７月（１９６５）、７２１頁を参照］を用いて計算し、それは下記の如くである：Ａ_Ｃ１＝７１４−７１５℃、Ａ_Ｃ３＝８３１−８３３℃およびＭ_Ｓ＝４５６−４５８℃。

表２に、焼きならしおよびインタークリティカル処理を示すようにして実施した後に得た結果を示す。

従って、今までに入手可能な管に本発明に従う段階（ｉｖ）を受けさせてもそれが示す縦方向および横方向のじん性は両方とも極めて不充分であることが前記表から明らかである。

産業試験
この上に示した如き管を用いて実施する産業試験に下記の段階を含めた：熱間圧延、インタークリティカル熱処理に続く焼き入れ（ＩＱ）、低温延伸（ＣＤ）、応力除去（ＳＲ）、歪み除去（Ｓ）。

いくつかのケースでは、ＩＱを実施する前に焼きならし［段階（ｉｉａ）］を実施した。

中間的焼きならしの使用
産業試験では、中空品にインタークリティカル処理を受けさせる目的で、以前に実験室で試験した前記条件の中の２つをそれぞれ再現する７８０℃（「サイクルＡ」）および８１０℃（「サイクルＢ」）の温度に設定した。その上、サイクルＢにおける低温延伸に関連して、異なる２種類の面積低下の影響も調べた。採用した面積低下は１２．５％および１７．５％であり、最終的な寸法はそれぞれ１６０ｘ１３．０ｍｍおよび１６０ｘ１２．１ｍｍであった（以下の表を参照）。

ＩＱ管が示した機械的特性は実験室で得た結果、即ちＹ／Ｔ比が低くかつ加工硬化係数
の値が高い（ｎ＝０．１９−０．２１）ことを立証していた。高いｎ値を達成することは、低温延伸後に高い強度値を得ようとする場合にそれが必要である点で重要である。ＣＤ後の最終的な引張り強度（ＵＴＳ）は９５０ＭＰａ以上でありかつじん性も極めて低かった（−２０℃におけるＣＶＮエネルギー＜１０Ｊ）。しかしながら、その後にＳＲを実施するとじん性（縦方向および横方向）が低温（−２０℃）であっても１５０Ｊに等しいか或はそれ以上のレベルにまで回復した。温度がより低い（−４０℃）時でもじん性（縦方向および横方向）は７０Ｊ以上であった。

前記産業的応力除去処理を長さが１４．１５０ｍの加熱ゾーンが備わっているＮａｓｓｅｈｕｅｒ炉を用いて実施した。温度を５８０℃に設定することに加えて管の速度を１５ｍ／時にした。その特定の結果は下記である。

サイクルＡで得た材料にまた実験室で処理を制御した条件を用いていろいろな温度（５
６０℃、６１０℃、６５０℃）で受けさせることでＳＲ処理の影響を調べた。下記の結果を得た。

中間的焼きならし段階なし
下記の化学的分析値：

を示す１７７．８ｘ１４．５ｍｍの中空品に熱間圧延を７７０℃で受けさせた後に水を用いた焼き入れ処理を受けさせた。この材料が示す臨界温度をＡｎｄｒｅｗの経験関係［Ｋ．Ｗ．Ａｎｄｒｅｗ：ＪＩＳＩ １９３巻、７月（１９６５）、７２１頁を参照］を用いて計算し、それはこの上に示したそれに非常に類似していて下記の如くである：Ａ_Ｃ１＝７１４−７１５℃、Ａ_Ｃ３＝８３１−８３３℃およびＭ_Ｓ＝４５６−４５８℃。

これらの管に低温延伸を受けさせることで寸法を１６５ｘ１２．７５にしたが、面積低下率は１８％であった。

１つのバッチに処理を５６０℃で受けさせ、下記の結果を得た。

このケースでは、非常に高い引張り特性（Ｒｓ：８６５ＭＰａ）に加えて横方向のじん性は−４０℃でも４５Ｊより高かった。

２番目のバッチに処理を６４０℃で受けさせ、下記を得た：

このケースでは、引張り特性が低下していたが、それでもほぼ受け入れられる度合である一方、顕著に高い横方向じん性値を達成した。

このように、この新規な方法を用いたあらゆるケースで６２０ＭＰａ以上、好適には６５０ＭＰａ以上の降伏強度が得られかつ低温における等方じん性が優れていることは明らかである。

結論
前記産業試験によって、本発明が提供する新規な方法を用いるとＣＤおよびＳＲ後に高い強度値（ＹＳ＞６２０ＭＰａ）を示し、−４０℃に及んで横方向および縦方向の両方において優れたじん性を維持し、このように中間的ＣＤ段階を設けたにも拘らず低温においてじん性の顕著な等方性を示す継ぎ目なし精密鋼管を製造することができることを立証している。ここで達成した結果は、今まで知られていた方法を用いて得ることができる結果に比べて有意に良好である。特に、本発明を用いると−２０℃において少なくとも９０Ｊ、好適には少なくとも１４０Ｊ、より好適には少なくとも１５０Ｊの縦方向および横方向じん性（ＣＶＮエネルギー）を達成することができる一方で−４０℃において少なくとも４５Ｊ、好適には少なくとも６０Ｊ、より好適には少なくとも７０Ｊの縦方向および横方向じん性（ＣＶＮエネルギー）を達成することができるのは明らかである。−４０℃における横方向じん性のピーク値は少なくとも２００ｋＪ以上に及びかつ優れた等方性を得ることができる。応力除去の温度を適切に微調整することで引張り特性およびじん性を調節することができる。

引用した文献
［１］Ｄ．ＯＴ．§１７８．６５ Ｓｐｅｃ．３９ Ｎｏｎ ｒｅｕｓａｂｌｅ（ｎｏｎ
ｒｅｆｉｌｌａｂｌｅ）ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ．
［２］Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ９７／２３／ＥＣ．
［３］ＥＮ １０２１６−１／２／３／４，“Ｓｅａｍｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅｓ ｆｏｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｕｒｐｏｓｅｓ”，Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ．

本発明のいくつかの面を単に例示する目的で以下の図１−３を本出願に添付するが、本発明を限定するものでない。
図１は、本発明が意図する如き油圧シリンダーの一例を示す図である。 図２は、本発明に従って得ることができる典型的な継ぎ目なし精密管を本明細書に記述する方法を用いて産業規模で製造した後にそれが示したＣＶＮ遷移曲線の一例を示す図である。 図３は、本明細書の実施例に従う組成を有する継ぎ目なし管に本発明に従う処理サイクルの特定の段階を受けさせた後に得た−２０℃における縦方向および横方向じん性［Ｊ］の値（図の右半分）を代わりに伝統的なサイクル（４）、即ち焼きならし処理を包含するサイクルを用いて得た同じ管が示した値（図の左半分）と対比させて示す図である。詳細には、この図の左半分に報告する１番目のドットは、サイクル（４）に従って得た管に低温延伸段階を受けさせる前に−２０℃で測定した縦方向および横方向じん性である。２番目のドットは、同じ管に低温延伸および応力除去段階を受けさせた後に−２０℃で測定した縦方向じん性を示している。３番目のドットは、同じ管に低温延伸および応力除去段階を受けさせた後に−２０℃で測定した横方向じん性を示している。詳細には、この図の右半分に報告する１番目のドットは、本発明に従って得た管に低温延伸段階を受けさせる前に−２０℃で測定した縦方向および横方向じん性である。２番目のドットは、同じ管に低温延伸および応力除去段階を受けさせた後に−２０℃で測定した縦方向じん性を示している。３番目のドットは、同じ管に低温延伸および応力除去段階を受けさせた後に−２０℃で測定した横方向じん性を示している。

Claims (23)

1. 低温における等方じん性が向上した油圧シリンダー用継ぎ目なし精密鋼管の製造方法であって、下記の段階：
   （ｉ）炭素含有量が０．０６−０．１５重量％でＭｎ含有量が０．３０−２．５重量％でＳｉ含有量が０．１０−０．６０重量％の組成を有する鋼を準備し、
   （ｉｉ）前記鋼に熱間圧延をＡｃ３より高い温度で受けさせることで継ぎ目なし鋼管を得、
   （ｉｉｉ）前記継ぎ目なし鋼管をＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度に加熱し、
   （ｉｖ）前記加熱した継ぎ目なし鋼管の焼き入れを実施することで、その用いた鋼の中にフェライトおよびマルテンサイトおよび場合によりベイナイトおよび／または残留オーステナイトで構成されている二（または多）相微細構造を生じさせ、
   （ｖ）前記焼き入れした継ぎ目なし鋼管に低温延伸を受けさせることで所望寸法の継ぎ目なし精密鋼管を生じさせ、
   （ｖｉ）そのようにして得た継ぎ目なし精密鋼管に応力除去処理を受けさせることでそれの等方じん性を向上させ、そして場合により
   （ｖｉｉ）そのようにして得たじん性が向上した継ぎ目なし精密鋼管の歪み除去を行ってもよい、
   段階を含んで成る方法。
2. 前記鋼がＭｎ含有量が０．４０−２．１０重量％、好適にはＭｎ含有量が０．６０−１．８０重量％の組成を有する請求項１記載の方法。
3. 前記鋼が下記の元素：Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎ、Ａｌの中の１種以上を含有して成る組成を有する請求項１または２記載の方法。
4. 前記鋼の組成が重量で表して下記の元素：Ｃｒを０−０．６０％、Ｎｉを０−０．６０％、Ｍｏを０−０．５０％、Ｖを０−０．１２％、Ｎｂを０−０．０４０％、Ｎを０．００４０−０．０２％、Ａｌを０．０−０．０４０％含有しかつ残りが鉄および不可避的不純物である請求項３記載の方法。
5. 更に前記鋼の組成が下記の元素を含有する量が重量で表して下記：Ｐが最大で２５０ｐｐｍ、Ｓが最大で１００ｐｐｍ、好適には最大で５０ｐｐｍ、Ｃａが最大で３０ｐｐｍである請求項４記載の方法。
6. 工程段階（ｉｉ）の熱間圧延の後に焼きならし段階（ｉｉａ）を設けてもよいか或は工程段階（ｉｉ）を次の段階（ｉｉｉ）に先立って結晶粒を中間的に取り除きかつ構造を均一にする焼きならし圧延（ｉｉ）’としてデザインしてもよい前請求項の１項以上記載の方法。
7. 段階（ｉｉｉ）−（ｉｖ）を前記鋼に圧延を受けさせながら空気による冷却をそれがＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度に到達するまで行った後にそれの焼き入れを行うことでフェライトおよびマルテンサイトおよび場合によりベイナイトおよび／または残留オーステナイトで構成されている二（または多）相微細構造を生じさせることで実施する前請求項の１項以上記載の方法。
8. 段階（ｉｉｉ）−（ｉｖ）を前記鋼に焼きなましをＡｃ１からＡｃ３の範囲内の温度で受けさせた後にそれの焼き入れを行うことでフェライトおよびマルテンサイトおよび場合によりベイナイトおよび／または残留オーステナイトで構成されている二（または多）相微細構造を生じさせることで実施する請求項１−６の１項以上記載の方法。
9. 前記焼き入れを水中で実施する請求項７または８記載の方法。
10. 段階（ｖ）の低温延伸をＲＡが８から３０％、好適には１０％から２５％の範囲になるように実施する前請求項の１項以上記載の方法。
11. 段階（ｖｉ）に従う応力除去処理を０．７２Ａｃ１から０．９５Ａｃ１の範囲の温度で好適には雰囲気を制御した炉の中で実施する前請求項の１項以上記載の方法。
12. 段階（ｖｉ）を０．８５Ａｃ１から０．９２Ａｃ１、好適には０．８７Ａｃ１−０．９１Ａｃ１の範囲の温度で実施する請求項１１記載の方法。
13. 前請求項の１項以上記載の方法を用いて得ることができる継ぎ目なし精密鋼管であって、フェライトおよびマルテンサイトおよび場合によりベイナイトおよび／または残留オーステナイトで構成されている二（または多）相微細構造を有しかつ少なくとも５２０ＭＰａの降伏強度および−４０℃で少なくとも２７Ｊの縦方向および横方向じん性を示す継ぎ目なし精密鋼管。
14. 少なくとも６２０ＭＰａ、好適には少なくとも６５０ＭＰａの降伏強度を示す請求項１３記載の継ぎ目なし精密鋼管。
15. −４０℃で少なくとも４５Ｊの縦方向および横方向じん性を示す請求項１３または１４記載の継ぎ目なし精密鋼管。
16. −４０℃で少なくとも６０Ｊの縦方向および横方向じん性を示す請求項１５記載の継ぎ目なし精密鋼管。
17. 請求項１２記載の応力除去段階を実施することで得ることができる請求項１６記載の継ぎ目なし精密鋼管であって、−４０℃で少なくとも７０Ｊの縦方向および横方向じん性を示す継ぎ目なし精密鋼管。
18. −４０℃で少なくとも１００Ｊ、好適には少なくとも１５０Ｊ、更により好適には少なくとも２００Ｊの縦方向および横方向じん性を示す請求項１７記載の継ぎ目なし精密鋼管。
19. １００ｍｍ以下のＩＤを有しかつ示すＩＤの変動が０．６％に等しいか或はそれ以下である請求項１３−１８の１項以上記載の継ぎ目なし精密鋼管。
20. １００ｍｍ以上のＩＤを有しかつ示すＩＤの変動が０．４５％未満、好適には０．３０％未満である請求項１３−１８の１項以上記載の継ぎ目なし精密鋼管。
21. 油圧シリンダー用バレルの製造方法であって、請求項１３−２０の１項以上記載の継ぎ目なし精密鋼管を機械加工することを含んで成る方法。
22. 請求項２１記載の方法で得ることができる油圧シリンダー用バレル。
23. 請求項２２記載のバレルを含有して成る油圧シリンダー。

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