CN103261451B

CN103261451B - 安全气囊用钢管的制造方法

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Publication number: CN103261451B
Application number: CN201180037798.1A
Authority: CN
Inventors: 川本卓磨; 荒井勇次; 高野孝司
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: CN103261451A; MX2012013939A; TR201815837T4; JP5234226B2; ES2691209T3; US20130086965A1; TWI436912B; KR20130020811A; WO2011152447A1; PL2578705T3; TW201217199A; JPWO2011152447A1; EP2578705A4; EP2578705B1; CA2800991C; EP2578705A1; CA2800991A1

Abstract

可以简化冷拔的工序、降低合金成本的高强度和高韧性的安全气囊用钢管的制造方法中，由下述钢进行无缝钢管的制管，所述钢按质量%计包含C：0.04～0.20%、Si：0.10～0.50%、Mn：0.10～1.00%、P：0.025%以下、S：0.005%以下、Al：0.10%以下、Cr：0.01～0.50%、Cu：0.01～0.50%、Ni：0.01～0.50%，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，然后，对该无缝钢管以断面收缩率超过40%的加工度进行至少一次冷拔，形成规定的尺寸，以50℃/s以上的升温速度加热到Ac₃点以上的温度后，以至少850～500℃温度范围的冷却速度为50℃/s以上的方式进行冷却来对前述钢管进行淬火，接着在Ac₁点温度以下的温度下进行回火。

Description

安全气囊用钢管的制造方法

技术领域

本发明涉及适于安全气囊用钢管的、要求拉伸强度为900MPa以上的高强度并且要求vTrs100(塑性断口率为100%的最低夏比断口转变临界温度)为－60℃以下的高韧性的无缝钢管的廉价的制造方法。

背景技术

近年，汽车工业中追求安全性的装置的导入得到积极发展。作为这种装置之一，开发了安全气囊系统，并搭载在许多汽车上。安全气囊系统为碰撞时乘客与驾驶盘、仪表板等碰撞之前，在它们与乘客之间利用气体等使安全气囊展开，吸收乘客的动能而实现降低伤害的系统。作为安全气囊系统，最初采用使用爆炸性化学药品的方式，而近年开发了使用高压填充气体的方式，其适用得到扩展。

使用高压填充气体的安全气囊系统中，碰撞时吹出到安全气囊内的非活性气体(例如氩气)这种展开用气体平时以高压保持在与安全气囊连接的蓄压容器(蓄压器，accumulator)内，碰撞时由蓄压器一下子将气体喷出到安全气囊中而使安全气囊展开。蓄压器通常通过对切断成适当长度的钢管根据需要实施缩径加工后在两端焊接盖体来制造。

因此，对于安全气囊系统的蓄压器(以下称为安全气囊蓄压器或仅称为蓄压器)中使用的钢管，在极短的时间内以大的应变速率承载应力。因此，对于这种钢管而言，与以往的增压筒、管路用管这样的结构物不同，要求高的尺寸精度、加工性和焊接性，还要求高强度和优异的耐破裂性。

最近，对汽车轻量化的要求增强。从这种观点考虑，对于车载用安全气囊钢管也要求薄壁化、轻量化，为了即使薄壁也能确保高的破裂压力，而将由拉伸强度为900MPa以上、进而为1000MPa以上的高强度无缝钢管制造的蓄压器用于安全气囊系统中。例如由外径60mm、壁厚3.55mm的无缝钢管制造的蓄压器的情况下，TS为800MPa时、破裂压力至多100MPa左右，与此相对，若T S为1000MPa则破裂压力升高至130MPa。安全气囊蓄压器的外径和要求破裂压力同时恒定时，可以实现20%左右的薄壁化。

进而，例如在寒冷地区，蓄压器需要优异的低温韧性，从而在碰撞时蓄压器不会脆性断裂而导致二次灾害。

从这种观点考虑，蓄压器用无缝钢管通过进行淬火回火而实现高强度和高韧性。具体而言，对于蓄压器而言，要求－60℃下的夏比冲击试验中断口呈现出塑性(即、vTrs100为－60℃以下)的低温韧性，优选为－80℃下的夏比冲击试验中断口呈现出塑性(vTrs100为－80℃以下)的低温韧性。

关于高强度且高韧性的安全气囊系统用无缝钢管，例如专利文献1中提出了一种安全气囊用无缝钢管的制造方法，其特征在于，使用具有规定范围的化学组成的钢坯料热制造无缝钢管，对该无缝钢管实施冷拔加工形成规定尺寸的钢管后，实施淬火回火处理，即，加热到Ac₃点以上且1050℃以下范围内的温度后进行淬火，接着在450℃以上且Ac₁点以下范围内的温度下进行回火。

通过该方法，可以得到安全气囊增压泵制造时的加工性、焊接性优异，进而作为增压泵，具有900MPa以上的拉伸强度和对分成两半的钢管在－60℃下的落锤试验中示出塑性的高韧性无缝钢管。但是，在－60℃下的落锤试验中示出塑性未必意味着在－60℃的破裂试验中示出塑性。

专利文献2中提出了进行高频感应加热淬火，利用急速加热进行晶粒细化，由此制造拉伸强度超过1000MPa的安全气囊系统用钢管的方法。例如使用无缝钢管作为管坯时，使用具有特定范围的化学组成的钢坯料来热制造无缝钢管，对该无缝钢管实施冷拔加工，形成规定尺寸的钢管。对该钢管在加热后进行淬火，接着在Ac₁相变点以下的温度下实施回火。通过在淬火后进行回火处理，得到期望在－80℃以下的破裂试验中也示出塑性的高韧性。

但是，专利文献1、2中公开的方法中，如具体例所示那样，为了得到拉伸强度为1000MPa以上且高韧性的钢管，需要含有大量的Cr、Mo这种价格昂贵的合金。专利文献1的情况下，Cr+Mo：1.0～2.5质量%，专利文献2中，大多数情况下采用Cr+Mo：0.92质量%的钢材。若含有大量的Cr、Mo则除了由于特别是价格昂贵的Mo导致原料成本高之外，在无缝钢管的热制管后，钢管的强度容易升高，难以进行此后的冷拔加工。因此，有必要在冷拔加工之前进行软化退火，结果工序变得繁杂，制造成本升高。

利用Cr+Mo：1.0～1.18质量%的钢的专利文献3中，也存在与专利文献1、2的情况相同的问题。

专利文献4中，对于耐破裂性优异的无缝钢管，公开了含有Cr、Mo、Cu、Ni的钢组成，对特性进行了评价的是Cr+Mo：0.76质量%以上的无缝钢管，此时的拉伸强度至多947MPa。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-76034

专利文献2：WO2004/104255A1

专利文献3：US2005/0076975A1

专利文献4：WO2002/079526A1

发明内容

以往的安全气囊用钢管中，为了确保高强度和高韧性，通过添加Cr和Mo来实现强化。但是，该方法除了合金成本升高之外，制管后的冷拔加工也难以进行。因此，若管坯的无缝钢管的尺寸与作为最终产品的安全气囊用钢管的尺寸的差异大，则冷拔工序中有必要反复进行几次冷拔加工。此时，每次冷拔加工均进行中间软化退火并且精加工成所需的产品尺寸，因此综合来看，制造成本升高。

本发明的目的在于，提供通过简化冷拔工序或者降低合金成本，用比以往方法廉价的方法制造比以往产品廉价、高强度且高韧性的安全气囊用钢管的方法。

本发明的另一方面目的在于，提供利用成本低于以往的坯料/制造方法来制造与以往产品同等或比以往产品更薄壁、更小直径的安全气囊用钢管的方法。

本发明人等着眼于下述方面，即作为以往的高强度安全气囊用钢管取决于利用Cr、Mo实现的强化的结果，热制管结束后的强度高、导致冷拔中的生产率降低和合金成本的增加，对尽可能抑制这些合金元素的使用，并且可以确保拉伸强度为900MPa以上的高强度和vTrs100为－60℃以下的优异的低温韧性的合金组成和制造方法进行了研究。

其结果得到以下的发现，从而达成本发明。

(a)冷拔后进行淬火和回火的安全气囊用钢管的制造中，若巧妙地设定淬火时的加热条件和冷却条件，则即使不一定含有大量的Cr和Mo也可以确保高强度和低温韧性。特别是含有Cu和Ni来替代Cr、Mo是有效的。

(b)降低Cr和Mo、取而代之的是含有Cu、Ni的钢容易进行热制管后的冷拔，可以增大冷拔工序中的一次冷拔加工的加工度(断面收缩率)，从而可以实现冷拔工序的简化。

本发明为一种安全气囊用钢管的制造方法，其特征在于，其包括：制管工序，由下述钢进行无缝钢管的热制管，所述钢按质量%计包含C：0.04～0.20%、Si：0.10～0.50%、Mn：0.10～1.00%、P：0.025%以下、S：0.005%以下、Al：0.10%以下、Cr：0.01～0.50%、Cu：0.01～0.50%、Ni：0.01～0.50%，剩余部分为Fe和不可避免的杂质；冷拔工序，对所得到的无缝钢管进行一次冷拔加工的断面收缩率超过40%的冷拔加工至少一次，得到规定尺寸的钢管；和热处理工序，对进行冷拔后的钢管，以50℃/s以上的升温速度加热到Ac₃点以上的温度后，以至少850～500℃温度范围的冷却速度为50℃/s以上的方式进行冷却来实施淬火，接着在Ac₁点温度以下的温度下实施回火。

如以下所述，列举出本发明的安全气囊用钢管的制造方法的优选方式。

前述钢根据情况还可以含有下述一种或两种以上的元素：

·Mo：小于0.10%，

·Nb：0.050%以下、Ti：0.050%以下和V：0.20%以下中的至少一种，

·Ca：0.005%以下和B：0.0030%以下中的至少一种。

前述钢的Cu、Ni、Cr、Mo的浓度优选满足下述(1)式：

Cu+Ni≥(Cr+Mo)²+0.3(1)

式(1)的元素符号指的是这些元素的含量以质量%表示时的数值。其中，不含有Mo时，Mo=0(零)。

前述冷拔工序结束后的钢管的壁厚优选为2.0mm以下。前述冷拔工序优选通过一次冷拔来实施。

前述热处理工序中，用于淬火的加热优选通过高频感应加热进行，此时，优选在用于淬火的加热之前，对通过冷拔工序得到的钢管进行矫正。

根据本发明，可以制造价格昂贵的Mo的量抑制为0或少量、具有拉伸强度为900MPa以上的高强度和vTrs100为－60℃以下的优异的低温韧性的安全气囊用钢管。另外，由于通过热制管得到的无缝钢管的强度不会过高，因此与以往相比可以增大此后的冷拔工序中的加工率，可以减少期间必须进行中间软化退火的冷拔的次数。因此，通过本发明，与以往相比可以降低安全气囊用钢管的合金成本和制造成本两者。

具体实施方式

以下对本发明的安全气囊用钢管的化学组成和制造工序进行更具体的说明。

(A)钢的化学组成

本说明书中，钢的化学组成相关的“%”指的是“质量%”。除了以下所述的元素之外的钢的化学组成的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。

C：0.04～0.20%

C是对廉价地提高钢的强度而言有效的元素。其含量小于0.04%时，难以得到高强度(拉伸强度)，若超过0.20%则加工性和焊接性降低。因此，C含量为0.04%以上且0.20%以下。C含量的优选范围为0.07%以上且0.20%以下，更优选的范围为0.12%以上且0.17%以下。以1000MPa以上的拉伸强度作为目标时，期望含有0.06%以上的C。

Si：0.10～0.50%

Si为除了具有脱氧作用之外还提高钢的淬火性而提高强度的元素。该目的下Si的含量为0.10%以上。但是，若其含量超过0.50%则韧性降低，因此Si含量为0.50%以下。Si含量的优选范围为0.20%以上且0.45%以下。

Mn：0.10～1.00%

Mn除了具有脱氧作用之外，对于提高钢的淬火性而提高强度和韧性而言也是有效的元素。但是其含量小于0.10%时，得不到充分的强度和韧性，另一方面，若超过1.00%则产生MnS的粗化，其在热轧时展伸，韧性降低。因此，Mn的含量为0.10%以上且1.00%以下。优选Mn的含量为0.30%以上且0.80%以下。

P：0.025%以下

P以杂质形式含在钢中，由于晶界偏析而导致韧性降低。特别是若P含量超过0.025%则韧性的降低变得显著。因此，P的含量为0.025%以下。P的含量优选为0.020%以下，更优选为0.015%以下。

S：0.005%以下

S也以杂质形式含在钢中，特别是降低钢管T方向(与钢管的轧制方向(长度方向)正交的方向)的韧性。若S含量超过0.005%则钢管T方向的韧性降低变得显著，因此S的含量为0.005%以下。优选S的含量为0.003%以下。

Al：0.10%以下

Al具有脱氧作用，另外对于提高钢的韧性和加工性而言是有效的元素。但是，若含有超过0.10%量的Al则显著产生宏观条痕。因此，Al的含量为0.10%以下。Al含量由于可以为杂质水平，对其下限没有特别限定，但是优选为0.005%以上。本发明中所称的Al含量指的是酸可溶Al(所谓“sol.Al”)的含量。

Cr：0.01～0.50%

Cr具有通过提高钢的淬火性和回火软化抵抗而提高钢的强度和韧性的效果。若Cr以0.01%以上的量含有则该效果得以表现出来。但是，作为淬火性改善元素的Cr，在热制管后的冷却过程中导致钢的硬化，对一次冷拔的加工度造成限制，因此冷拔工序中进行期间夹着软化退火的多次冷拔加工的必要性升高。进而，Cr含量的增加也导致合金成本的增大。由于以上的理由，Cr的含量设为0.01%以上且0.50%以下。Cr的优选含量为0.15%以上且0.45%以下，更优选的含量为0.18%以上且0.35%以下。

Mo：0～小于0.10%

Mo具有通过提高钢的淬火性和回火软化抵抗而提高钢的强度和韧性的效果。若含有0.01%以上的Mo则该效果得以表现出来。但是，本发明中由于必要的强度和韧性通过Ni和Cu得以确保，因此不必须添加Mo。即，Mo可以为0%。

即使添加Mo时，其含量也小于0.10%。若Mo含量高，则即使对通过热制管得到的无缝钢管进行空气冷却，也会存在无缝钢管的强度过高的倾向。其结果，接下来的冷拔工序中，在加工之前有必要进行软化退火，另外，冷拔加工的加工度(断面收缩率)受限，形成规定尺寸的钢管所必需的冷拔加工和此前的软化退火的次数增加。若Mo为0.10%以上则该倾向变得显著。另外，Mo由于为价格非常昂贵的金属，因此Mo含量的增大导致合金成本的显著增大。即，0.10%以上的Mo在达成本发明目的方面是有害的。因此，含有Mo时的Mo含量小于0.10%，优选的含量为0.01%以上且0.05%以下。

Cu：0.01～0.50%

Cu具有通过提高钢的淬火性而提高强度和韧性的效果。若含有0.01%以上、优选0.03%以上的Cu则该效果得以表现出来。但是，若含有超过0.50%的Cu，则导致合金成本的升高。因此，Cu的含量设为0.01%以上且0.50%以下。优选的Cu含量为0.03%以上、特别是为0.05%以上，更优选为0.15%以上。Cu含量的上限优选为0.40%，更优选为0.35%。

Ni：0.01～0.50%

Ni具有提高钢的淬火性、由此提高强度和韧性的效果。若含有0.01%以上、优选0.03%以上的Ni则该效果得以表现出来。但是，含有超过0.50%的Ni导致合金成本的升高。因此，Ni的含量设为0.01%以上且0.50%以下。优选的Ni含量为0.03%以上、特别是为0.05%以上，更优选为0.15%以上。Ni含量的上限优选为0.40%，更优选为0.35%。

Cu与Ni的含量之和(Cu+Ni)优选为0.20%以上且0.65%以下，更优选为0.28%以上且0.60%以下。

本发明的优选方式中，对钢中的Cu、Ni、Cr、Mo含量进行调整以满足下述式(1)。

Cu+Ni≥(Cr+Mo)²+0.3(1)

式(1)的元素符号指的是各元素的含量以质量%表示时的数值。不含有Mo时，Mo为零。

Cr、Mo阻碍回火时析出的渗碳体的球状化，特别是含有B的钢中，由于容易与B在晶界形成化合物(硼化物)，因此特别是高强度材料中韧性容易降低。通过抑制Cr、Mo并含有Cu、Ni以满足式(1)，容易制造高强度且高韧性的安全气囊钢管。

本发明中的优选方式中，还可以含有选自以下的(i)、(ii)两组的一者或两者中的至少一种元素。

(i)Nb、Ti、V

(ii)Ca、B

Nb：0.050%以下

Nb以碳化物形式微细分散在钢中，具有强钉扎晶界的效果。其结果，使晶粒细化，提高钢的韧性。但是，若含有多于0.050%的Nb则碳化物粗化，韧性反而降低。因此，添加时Nb的含量设为0.050%以下。需要说明的是，Nb的前述效果即使极其微量也可以确认，但是为了充分得到这种效果，期望含有0.005%以上。

Ti：0.050%以下

Ti具有在钢中固定N、提高韧性的效果。微细分散的Ti氮化物强钉扎晶界，使晶粒细化，提高钢的韧性。但是，若含有多于0.050%的Ti则氮化物粗化，韧性反而降低。因此，添加时Ti的含量设为0.050%以下。Ti的效果即使微量也可以确认，但是为了充分得到这种效果，期望含有0.005%以上。Ti的优选含量为0.008～0.035%。

V：0.20%以下

V具有确保韧性并且通过析出强化而提高强度的作用，但是若V的含量超过0.20%则导致韧性降低。因此，添加时V的含量设为0.20%以下。V的作用即使微量也可以确认，但是为了得到充分的效果，期望含有0.02%以上。V含量的优选范围为0.03～0.10%。

Ca：0.005%以下

Ca具有将作为不可避免的杂质存在于钢中的S以硫化物形式固定，改善韧性的各向异性，提高钢管的T方向韧性，由此提高耐破裂性的作用。然而，若含有超过0.005%的Ca则夹杂物增加，韧性反而降低。因此，添加时Ca的含量设为0.005%以下。前述Ca的效果即使极其微量也可以确认，但是为了得到充分的效果，期望含有0.0005%以上。

B：0.0030%以下

B通过微量添加而在钢中晶界偏析，显著提高钢的淬火性。但是，若含有0.0030%以上的B则存在于晶界粗大地析出硼化物、韧性降低的倾向。因此，添加时B的含量设为0.0030%以下。B的效果即使微量也可以确认，但是为了确保充分的效果，优选含有0.0005%以上。

本发明中目的在于1000MPa以上的拉伸强度时，期望通过配混B来改善淬火性而实现强度的提高。

需要说明的是，若不以固溶状态含有B，则B不会在晶界偏析。因此，容易与B形成化合物的N优选被Ti固定，B优选含有被N固定的量以上。在这个意义上，B含量优选在B、Ti、N的化学计量比方面满足下述式(2)的关系。

B－(N－Ti/3.4)×(10.8/14)≥0.0001(2)

式(2)中的B、N、Ti为各元素的含量以质量%表示时的数值。

(B)制管工序

将包含如上述(A)所述那样调整了化学组成的钢的钢锭用于坯料，通过热制管得到无缝钢管。

对成为热作钢管坯料的钢锭的形态和制作方法没有特别限定。例如可以为用具有圆柱型铸模的连续铸造机浇铸而成的铸件(圆坯连铸钢坯)，或者浇铸到矩形铸模中后、通过热锻成型为圆柱状的钢锭。本发明中使用的钢，由于抑制Cr和Mo这些铁素体稳定化元素的添加、添加Cu和Ni这些奥氏体稳定化元素的关系，即使作为圆坯连铸钢坯以圆形状进行连续铸造浇铸时，可以防止中心裂缝的效果也大，对圆坯连铸的适应性也充分高。由此，可以省略浇铸到矩形铸模中时所必需的通过开坯等进行的加工为圆钢坯的加工工序。

对用于形成无缝钢管的热制管方法也没有特别限制。例如采用曼内斯曼芯棒法。对于热制管后的冷却而言，自然冷却等冷却速度小者由于容易进行冷拔而优选。对所得到的无缝钢管的形状没有特别限制，例如可以为直径32～50mm、壁厚2.5～3.0mm左右。

(C)冷拔工序

通过热制管得到的无缝钢管通常壁厚和直径大、尺寸精度也不充分。为了得到规定的尺寸(钢管的外径和壁厚)以及表面性状，以该无缝钢管作为管坯，对其实施冷拔。本发明中，为了有效利用所使用的钢的特性，冷拔工序中进行的至少一次冷拔加工的加工度(断面收缩率)超过40%。若一次冷拔的加工度超过50%则容易产生内表面折皱、裂缝，因此优选的加工度为42～48%，更优选为43～46%。冷拔工序中进行两次以上冷拔加工时，至少一次冷拔中的加工度为40%以上即可，容许并用加工度小于40%的冷拔。

冷拔中的加工度的定义与下式定义的断面收缩率(断面减少率)相同。

断面收缩率(%)=(S₀－S_f)×100/S₀

其中，S₀：冷拔工序前的钢管的断面积

S_f：冷拔工序完成后的钢管的断面积

“钢管的断面积”为管断面中的除了中空部分之外的仅管壁部的断面积。

对于“一次冷拔的加工度(或断面收缩率)”而言，若为中间不夹着软化退火来进行的情况，则多次冷拔操作中的总加工度也作为“一次冷拔的加工度”进行处理。通过使用本发明的钢，可以使一次冷拔的加工度超过40%，因此若适当选择通过热制管得到的无缝钢管的精加工尺寸，则可以仅通过一次冷拔来制造规定尺寸的薄壁的钢管。由此，以往需要两次冷拔工序、中间需要软化退火的薄壁钢管的制造可以得到大幅简化。

冷拔的加工方法众所周知，根据常规方法实施即可。例如将如前述所述那样用曼内斯曼芯棒法制成的无缝钢管作为管坯，将其自然冷却至室温后，通过拉模和芯棒进行拉拔加工，进行缩径和薄壁化。安全气囊用钢管例如优选为直径30mm以下、壁厚2mm以下。若由作为管坯的无缝钢管可以实现对必要尺寸钢管的冷拔，则对加工方法没有特别限制，但是优选为上述方式的拉拔加工。

对于本发明中使用的钢而言，通过一次冷拔就可以以例如46%的断面收缩率进行加工。因此，安全气囊用钢管的最终尺寸为1.7mm壁厚且外径25mm的情况下，若受到冷拔加工的管坯的尺寸例如为外径31.8mm、壁厚2.5mm则通过一次冷拔就可以得到规定尺寸的产品。

(D)矫正

通过本发明制造的安全气囊用钢管由于拉伸强度为900MPa以上以及冷拔的断面收缩率为40%以上，因此存在冷拔后的强度比现有钢高的倾向，根据情况由于弹性变形回复等，冷拔工序后的钢管有可能产生弯曲。

如后述说明所述，为了确保高强度和高韧性，利用急速加热将通过冷拔形成规定尺寸的钢管加热到Ac₃相变点以上以进行淬火，但是该急速加热典型地通过高频感应加热进行。若应实施淬火的钢管存在弯曲，则有可能存在钢管不能笔直通过高频感应加热中使用的高频线圈的问题。因此，优选的方式中，在冷拔后进行矫正加工来消除钢管的弯曲。

对该矫正的方法没有特别限定，通过常规方法实施即可。例如优选为下述方法：设置四列左右的双辊型轧机，使各列的辊间隔的中心位置相互不同地错开(即偏置)，进而调整辊间隔量，使钢管通过辊间，由此施加弯曲加工和矫直加工。此时的弯曲和矫直的加工度越高，则矫正的效果越高。从这种观点考虑，优选偏置量(邻接的辊对之间的辊轴线的偏移量)为钢管外径的1%以上、且为比钢管外径小1%量的辊间隔量以下。另一方面，为了避免钢管的裂缝等问题，优选预先使偏置量为钢管外径的50%以下、且比钢管外径小5%量的辊间隔量以上。

(E)热处理

根据需要实施上述(D)矫正加工后，为了对钢管赋予所需的拉伸强度并且提高T方向韧性而确保耐破裂性，对钢管实施热处理。为了使钢管具备按拉伸强度计为900MPa以上的高强度和优异的低温韧性或耐破裂性，加热到Ac₃(相变)点以上的温度进行淬火，接着在Ac₁(相变)点以下的温度下进行回火。

若骤冷前的加热温度低于形成奥氏体单相的Ac₃点，则不能确保良好的T方向韧性(因此不能确保良好的耐破裂性)。另一方面，若上述加热温度过高则奥氏体颗粒开始急剧生长而形成粗粒、韧性降低，因此期望为1050℃以下。更期望为1000℃以下。

淬火时的加热到Ac₃点以上的温度通过加热速度为50℃/s以上的急速加热来进行。该加热速度可以采用200℃以上且直至加热温度的温度区域的平均加热速度的值。若加热速度小于50℃/s则不能实现奥氏体粒径的微细化，拉伸特性和低温韧性或耐破裂性能降低。为了得到拉伸强度为1000MPa以上、vTrs100为－80℃以下的钢管，优选加热速度为80℃/s以上，更优选为100℃/s以上。这种急速加热可以通过高频感应加热达成。此时，加热速度可以利用使钢管通过高频线圈的进给速度等来调整。

对于通过急速加热而加热到Ac₃点以上温度的钢管，短时间保持在Ac₃点以上的温度后，进行用于淬火的急速冷却。该保持时间优选处于0.5～8秒的范围内。更优选为1～4秒。若保持时间过短则机械特性的均匀性有可能变差。若保持时间过长则尤其是保持温度高时，容易导致奥氏体粒径的粗化。使粒径细化对确保极高的韧性是有必要的。

对用于淬火的冷却速度进行控制，使得至少850～500℃温度范围的冷却速度为50℃/s以上。该冷却速度期望为100℃/s以上。为了使拉伸强度为1000MPa以上、vTrs100为－80℃以下，期望冷却速度为150℃/s以上。若冷却速度过小则淬火不完全，马氏体的比率降低，得不到充分的拉伸强度。

对于进行骤冷而冷却至常温附近的钢管，为了赋予900MPa以上的拉伸强度和充分的耐破裂性，在Ac₁点以下的温度下进行回火。若回火的温度超过Ac₁点则难以稳定且切实地得到目标的拉伸强度和低温韧性。

对回火的方法没有特别限定，例如可以通过利用辊底式连续炉等热处理炉、高频感应加热等均热加热后，进行冷却来实施。热处理炉的优选均热条件为温度350～500℃、保持时间20～30分钟。回火后，可以利用(D)中所述的方法通过适当矫直装置等矫正弯曲。

为了由如此制造的安全气囊用钢管加工成安全气囊用蓄压器，可以将该钢管切断为规定长度而形成短管后，根据需要通过冲压加工、旋压加工等对其至少一端进行缩径加工(将此称为瓶式加工)，最终加工为引发器等的安装所必需的形状。因此，本说明书中所称的作为安全气囊用钢管的规定的尺寸和尺寸精度指的是与管厚度和直径相关的尺寸和尺寸精度。最后通过焊接在钢管的两端安装盖体。

实施例

利用转炉熔炼具有表1所示化学组成的钢(Ac₁点处于720～735℃的范围内、Ac₃点处于835～860℃的范围内)，通过连续铸造(圆坯连铸)制造外径191mm的圆柱状钢坯。将该圆坯连铸钢坯切断为所希望的长度，加热到1250℃后，通过利用通常的曼内斯曼式穿孔机方式进行的穿孔和轧制，得到外径31.8mm、壁厚2.5mm的第一管坯和外径42.7mm、壁厚2.7mm的第二管坯。

通过使用拉模和芯棒进行拉拔加工的通常的方法，将如此得到的两种管坯经过一次或两次冷拔加工(冷拉拔加工)精加工成外径25.0mm、壁厚1.7mm的钢管。对于表1的比较钢G、H而言，使用外径31.8mm、壁厚2.5mm的第一管坯，通过一次拉拔尝试制造上述形状的钢管时，结果产生断裂，不能制造。

比较例9、10中，使用第二管坯，通过第一次拉拔形成外径32.0mm、壁厚2.2mm的钢管，进而介由630℃、20分钟的软化退火，通过第二次拉拔精加工成外径25.0mm、壁厚1.7mm的钢管。

通过矫直装置对实施了这种冷拔加工的钢管进行矫正后，使用高频感应加热装置以300℃/s(200～900℃温度区域的平均值)的平均升温速度加热至920℃，保持在920℃下2秒后，进行水冷(850～500℃温度区域的平均冷却速度为150℃/s)并实施水淬火。接着，为了将钢管回火，利用光亮退火炉在350～500℃下进行30分钟的均热处理，通过炉内自然冷却和自然冷却冷却至常温，得到安全气囊用钢管。

由所得到的各钢管切出一定长度的管，室温下在管的长度方向上切断并进行展开。由所展开的管的T方向采集长度55mm、高度10mm、宽度1.7mm的矩形材，使用向该矩形材导入2mmV缺口而得到的试验片，在－40℃以下的各种温度下实施夏比冲击试验。通过该试验求出塑性断口率为100%的下限温度(vTrs100)。

另外，使用由钢管的L方向采集的JIS Z2201中规定的11号试验片，根据JIS Z2241中规定的金属材料拉伸试验方法进行拉伸试验。以上试验结果与钢管的制造条件一起一并示于表2中。

[表1]

[表2]

由表2可知，使用具有依照本发明的钢的化学组成的钢A～F时，完全不含有价格昂贵的Mo或仅含有小于0.10%的少量Mo，尽管合金成本低，但是即使为断面收缩率46%的加工度，通过一次冷拔就可以加工为规定的产品尺寸，通过在后续的淬火工序中进行急速加热、急速冷却，作为安全气囊用钢管可以达成高水平的产品性能。尤其是使用具有满足前述式(1)的组成的钢A～C、E、F时，vTrs100为－100℃以下，低温韧性极高，可以期待低温环境下的优异的耐破裂性能。

另一方面，比较例的钢G、H由于含有大量的Mo，合金成本高。而且，若实施断面收缩率为40％以上的冷拔加工，则产生裂缝。因此，需要以小于40％的断面收缩率进行两次以上冷拔加工，结果必需中间的软化退火，安全气囊用钢管的制造成本也增大。

Claims

1.一种安全气囊用钢管的制造方法，其特征在于，其包括：

制管工序，由下述钢进行无缝钢管的热制管，所述钢按质量％计包含C：0.04～0.20％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.10～0.80％、P：0.025％以下、S：0.005％以下、Al：0.10％以下、Cr：0.01～0.50％、Cu：0.01～0.50％、Ni：0.01～0.50％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质；

冷拔工序，对所得到的无缝钢管进行一次冷拔加工的断面收缩率为42～48％的冷拔加工至少一次，得到规定尺寸的钢管；和

热处理工序，对进行冷拔后的钢管，以50℃/s以上的升温速度加热到Ac₃点以上的温度后，以至少850～500℃温度范围的冷却速度为50℃/s以上的方式进行冷却来实施淬火，接着在Ac₁点温度以下的温度下实施回火，

所述钢管的拉伸强度为900MPa以上、－60℃下的夏比冲击试验中断口呈现出塑性。

2.根据权利要求1所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，所述钢还含有Mo：小于0.10％。

3.根据权利要求1或2所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，所述钢还含有选自Nb：0.050％以下、Ti：0.050％以下和V：0.20％以下中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，所述钢还含有选自Ca：0.005％以下和B：0.0030％以下中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，所述钢的Cu、Ni、Cr、Mo的浓度满足下述(1)式：

Cu+Ni≥(Cr+Mo)²+0.3 (1)

式(1)的元素符号指的是这些元素的含量以质量％表示时的数值，其中，不含有Mo时，Mo＝0。

6.根据权利要求1或2所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，所述冷拔工序结束后的钢管的壁厚为2.0mm以下。

7.根据权利要求6所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，所述冷拔工序通过一次冷拔进行。

8.根据权利要求1或2所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，所述热处理工序中，用于淬火的加热通过高频感应加热进行。

9.根据权利要求8所述的安全气囊用钢管的制造方法，其中，在所述用于淬火的加热之前，对通过冷拔工序得到的钢管进行矫正。