TWI280984B

TWI280984B - Steel pipe for an airbag inflator and a process for its manufacture

Info

Publication number: TWI280984B
Application number: TW094137907A
Authority: TW
Inventors: Takashi Takano; Yuji Arai; Kunio Kondo; Keisuke Hitoshio
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-11
Also published as: MX2007005029A; CA2585629C; EP1816227A4; KR20070057995A; CA2585629A1; PL1816227T3; EP1816227A1; JP4208013B2; TW200632109A; KR100895163B1; AR051649A1; JPWO2006046503A1; EP1816227B1; CN101048524B; WO2006046503A1; CN101048524A

Description

1280984 (1) 九、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明係有關一種空氣囊壓送泵用之鋼管（一種用於空氣囊壓送泵之鋼管），其具有在至少900 MPa和較佳至少1 000 MPa的高強度之抗張強度以及良好韌性及和抗低溫爆裂性致使其於-40 °C和較佳於-60 °C不會脆性破裂和在該低溫下之靜壓爆裂測試中無龜裂增長，及有關製造彼之 k 方法。【先前技術】背景技藝爲了增加汽車安全而提供於駕駛座和前乘客座的空氣囊（氣墊）系統已經變成標準配備。傳統空氣囊系統使用一種產生氣體使空氣囊膨脹的易爆發化學品。然而，由於想要反應空氣囊充氣之速度和控制充氣氣體的壓力，已經發展且逐漸地採用另一類型的空氣囊系統，其將用於充氣空氣囊的高壓氣體儲存在稱爲壓送泵（或蓄壓器（ accumulator))的鋼管中。典型的壓送泵具有一種結構，其中具有藉由縮頸減少的二端之鋼管於一端藉由熔接蓋板封閉且具有裝在另一端之空氣囊啓動機制。當感覺碰撞時，儲存在壓送泵之高壓氣體突然排入空氣囊內。因此，空氣囊壓送泵用之鋼管在極短時間內於大應變速率受到應力。因此，對照於傳統結構元件例如壓力筒和管線管，空氣囊壓送泵用之鋼管需要 -5- (2) 1280984 尺寸甚至低的彼之、JP- 然這度和強度且沒減少爲了爲了有優囊壓 4 0°C 有進具有高強度、優良的抗爆裂性、和良好的韌性，除高準確度和良好的可加工性和熔接性此之外。因爲汽車使用在嚴寒的氣候中，所以應保證在低如-4 0 °C或更溫度下之抗爆裂性。適合用作壓送泵的空氣囊壓送泵用之鋼管及製造方法描述在例如 JP-A 10-140238、JP-A 2002-194501 A 2002-2943 3 9、和 JP-A 2003 - 1 7 1 73 8 中。然而，雖些專利公開中所描述之技術目的在提供一種具有高強高韌性的空氣囊壓送泵用之鋼管，其中所達成的抗張在8 00 MPa等級或900 MPa等級和最多爲947 MPa，有實現於至少1 000 MPa的高強度以及優良韌性的管：【發明內容】發明揭示由於近幾年來爲了增加燃料效率而逐漸增加趨向汽車的重量，已要求減少空氣囊系統的大小和重量。符合此要求，壓送泵必需具有較高壓力和較低壁厚。實現這些要求，需要具有高於過去的抗張強度同時具良韌性之空氣囊壓送泵用之鋼管。從安全的立場而言，具有良好的抗爆裂對於空氣送泵用之鋼管也是重要的。此良好抗爆裂性藉由在· 或以下之靜壓爆裂測試中沒有發生脆性破裂和龜裂沒展至鋼管的整個長度且較佳一點也沒有進展來證明。本發明的一個目的爲提供一種具有於至少900 MPa和 (3) 1280984 較佳至少1 000 MPa之高強度和於-40t或更低之夏比（ Charpy)衝擊測試之100%延性斷裂證明的高韌性以及上述良好抗爆裂性的高強度空氣囊壓送泵用之鋼管，和製造彼之方法。本發明另一目的爲提供一種高強度空氣囊壓送泵用之鋼管，其除上述性質之外，具有良好尺寸準確度、可加工性、和熔接性。根據本發明，上述目的可藉由選擇鋼管之特殊鋼組成物和控制應用至該管以使獲得適當的鋼組織之冷加工來達成。因此，本發明爲一種空氣囊壓送泵用之鋼管，其具有一種鋼組成物，該鋼組成物包含（質量％ ) C : 0.05-0.20% 、Si : 0.1-1.0%、P :最多 0.02 5%、S :最多 0.0 10%、Cr :0.05- 1.45%、A1 :最多 0.10%、Ti 和 Μη 的一或二者且其量符合下式（1 )和（2 )，

Ti < 0.02% ...... ( 1 ) 0.4% < Μη + 40Ti < 1.2% ...... ( 2 )

Mo:0-1.0%、Ni:0-1.5%、V:0-0.2%、B:0-0.005%、C u : 0 - 0 · 5 %、N b : 0 - 0 · 1 %、C a : 0 · 0 · 0 1 %、M g : 0-0.01%、REM: 0-0.01%及其餘之Fe和雜質，其中在垂直於鋼管的軸向L之橫切面測量的{ 1 1 0 }平面之X射線積分強度對在垂直於鋼管的圓周方向T之橫切面測量的 {110}平面之X射線積分強度的比（以下稱爲U10} L/T) 爲最多50且鋼管具有至少900 MPa之抗張強度。 (4) 1280984 在一具體實施例中，鋼組成物包含一或多種選自下列 (I) 、（ II)和（III)組的至少一組之元素： (I) 一或多種之 Mo: 0.05-1.0%、Ni: 0.05-1.5%、V :(KOI-0.2%及 B ·· 0.0003-0.005%， (II) 一或二種之 Cu: 0·05_0·5%和 Nb: 0.003-0.1 % ，及 (III) 一或多種之 Ca: 0.0003-0.01 %、Mg: 0.0003-0.01% 及 REM: 0.0003 -0.0 1 %。 {110}L/T之値較佳爲最多30和更佳其爲最多20與至少1 000 MPa之抗張強度。結果，鋼管的韌性進一步被改良，所以在-60 °C之夏比衝擊測試中不顯示脆性破裂和甚至於-60 °C顯示良好的抗爆裂性。根據本發明的空氣囊壓送泵用之鋼管較佳經冷加工後未在鋼的Ac i變態點的溫度或更高的溫度下進行熱處理。結果，可保證高尺寸準確度。根據本發明的空氣囊壓送泵用之鋼管可藉由一種方法製造，該方法包含從一種具有如上所述之規定的鋼組成物之鋼製造初管，加熱該管到鋼的至少Ac i變態點之溫度隨後淬火，在低於該Ac i變態點的溫度下將經淬火之管回火，及然後在管上進行冷加工，和較佳隨後該管在低於Ac i 變態點的溫度下進行弛力退火。冷加工可進行一次或複數次。藉由完成此處理使其面積減少（當處理進行複數次時爲面積的總減少）爲最多 65%，可獲得符合上述{1 1〇} L/T之要求的結構。特別地， (5) 1280984 當面積減少爲最多40%時’可能製造一種具有最多30的 { 1 1 0 } L / T之値的鋼管和甚至顯示更好的韌性和抗爆裂性〇根據本發明，具有高強度和優良的低溫度韌性之鋼管可被確定地穩定提供。其具有至少900 MPa和較佳至少 1 000 MPa的等級之抗張強度之高強度，在-40°C或以下和較佳於-60 °C或以下之夏比衝擊測試中其顯示1〇〇°/。的延性 _ 斷裂，和其在-40 °C和較佳-60 °C之靜壓爆裂測試中沒有顯示龜裂之增長。如下列實例所示，夏比衝擊測試的結果和靜壓爆裂測試的結果彼此具有密切的相互關係。因此，即使其中鋼管破裂的靜壓爆裂測試不被實際進行，鋼管在低溫之抗爆裂性可從夏比衝擊測試的結果預知。此空氣囊壓送泵用之鋼管可在沒有經冷加工後之於 ACl變態點以上的溫度下實施熱處理下製造，所以其具有良好的尺寸準確度，且其可加工性和熔接性也是良好的。 p 本發明可能使空氣囊系統的大小和重量減少，所以其對於汽車燃料效率之改良上有助益。 ' 實行本發明的最好模態 (A )鋼的化學成分一種根據本發明之空氣囊壓送泵用之鋼管，其具有上述特定鋼組成物。此鋼組成物具有於符合下式（1 )和（2 )之Ti和Μη含量（在式中，Ti和Μη表示其個別含量，質量％ )， -9- (6) 1280984

Ti < 0.02% ...... ( 1 ) 0.4% < Μη + 40Ti < 1.2% ...... ( 2)

Ti或Μη的含量可爲零百分比。爲什麼根據本發明之鋼組成物中的各元素含量的範圍限制如上之理由如下。鋼組成物中的百分比全部爲質量百分比。 C ： 0.0 5 -0.20% 碳（c )爲一種有效用於便宜地增加鋼的強度之元素。如果含量小於0.05%，其不易獲得所要的至少900 MPa 和較佳至少1 000 MPa之抗張強度。另一方面，如果C含量超過0.20%，可加工性和熔接性減少。C含量的較佳範圍爲0.0 8 - 0.2 0 %，和更佳範圍爲0 · 1 2 - 0· 1 7 %。

Si： 0.1-1.0% 矽（s i )具有脫氧作用，且其也增加鋼的硬化性和強度。爲了足夠地獲得這些效果，Si含量爲至少0.1%。然而，如果Si含量超過1.0%，韌性減少。Si含量的較佳範圍爲 0 · 2 - 0.5 %。 P :最多 0.0 2 5 % 磷（P )因粒界偏析所引起的韌性減少。當p含量超過0.025 %時，韌性減少變成特別地顯著。P含量較佳爲最多0.020%和甚至更佳爲最多0.015%。 S :最多 0.0 1 0 % 硫（S)減少特別是T向（也就是，鋼管的圓周方向 )之韌性。特別地，如果S含量超過0.010%，在鋼管之 -10- (7) 1280984 T向的韌性顯著減少。S含量較佳爲最多〇 . 〇〇 5 %，和仍更佳爲最多0.003%。 C r : 0.05- 1.45% 鉻（C r )有效增加鋼的強度和韌性。如果其含量小於 0.05%，難以獲得此效果。然而，如果其含量超過145% ，其導致焊接處的韌性減少。Cr含量的較佳範圍爲〇.2-1.0 %，和更佳範圍爲0.4 - 0.8 %。 A1 :最多 0.1 0 % 鋁（A1 )爲一種具有脫氧作用的且有效增加韌性和可使用性的元素。然而，A1存在量超過0.10%造成顯著地發生砂痕。A1含量可於雜質之含量，所以其沒有特定下限，但其較佳爲至少0.005 %。A1含量的較佳範圍爲0.005 -0.05%。在本發明中，A1含量係指酸溶解的A1含量（所謂的溶解A1)。使用上述基本鋼組成物，爲了保證空氣囊壓送泵用之鋼管所需要的韌性和獲得於至少 900 MPa和較佳至少 1 000 MPa之高強度，控制Μη和Ti含量以使符合上述式 (1 )和（2 )。

Ti ： 0-0.02% 鈦（Ti )不需要加到本發明的鋼組成物中，但是當其加入時，使其含量爲最多0.02%以使符合式（1 )。沒有特定下限，且其可在於雜質之含量。如果加入，Ti爲一種具有脫氧作用的元素。除此之外，其具有對N之強親和性，且在高溫下，其以Ti氮化 -11 - 1280984 _ (8) 物穩定地存在。因此，其抑制在熱軋之時間晶粒成長且有助於韌性的增加。爲了獲得該來自Ti的效果，較佳Ti含量爲至少0.003%。然而，如果Ti含量超過0.02%，則韌性結果減少。因此，Ti較佳以0.003-0.02%之範圍加入。 Μη :最多 1.2% 錳（Μη )爲一種具有脫氧作用且有效增加鋼的硬化性及增加強度和韌性的元素，所以其可以最多至1.2%之 _ 量存在。當其含量小於0.20%時，不能獲得充份的硬度和韌性，所以Μη含量較佳爲至少0.20%。另一方面，如果 Μη含量超過1 .0%，MnS可粗化，且粗化的MnS，當在熱軋期間延長時，造成韌性減少。因此，Μη含量較佳爲 0.20-1.0%和更佳爲 0.4-0.8%。可控制 Ti和 Μη含量以使符合式（2 )。如果（ Mn + 40Ti)之値小於0.4%或大於1.2%，不能夠獲得所要的高強度及/或高韌性。（Mn + 40Ti )之値較佳爲至少 | 0.6%和最多 1.0%。爲了進一步改良鋼之強度、抗爆裂性，及/或熔接性之目的，除了上述元素之外，一或多種Mo、Ni、Cu、V _ 、Nb、B、Ca、Mg、和REM可以下述範圍加到根據本發明鋼管之鋼組成物中。

Mo、Ni、B、V : (Mo )、鎳（Ni )、硼（B )、和釩（V )各個具有增加硬化性的效果，所以如需要的話可加入一或多種之這些元素作爲任意的元素。 12- 1280984

Mo經由固體-溶液硬化和沈澱硬化也具有增加強度的效果。即使當其含量爲於雜質之含量時，也獲得這些Mo 的效果，但是爲了獲得更顯著的效果，Mo的含量較佳爲至少0.05%。然而，如果Mo的含量超過0.50%，焊接被硬化和因此具有減少之韌性。因此，當其被加時，Mo的含量較佳爲0.05-1.0%，更佳0·05·0·50%，和仍更佳oj-0·4 0ο/〇。

Ni也具有增加韌性的效果。即使當其含量爲於雜質之含量時，也獲得此Ni的效果，但是爲了獲得更顯著的效果，Ni的含量較佳爲至少0.05%。然而，Ni爲貴元素，當其含量超過1.5%時，成本特別顯著地增力卩。因此，當^被加入時，其含量較佳爲0.05-1.5%和更佳爲〇.1-1.0%。即使當其含量爲於雜質之含量時也獲得B之增加硬化性的效果，但是爲了獲得更顯著的效果，B的含量較佳爲至少0.0003 %。然而，如果B的含量超過0.005%，韌性減少。因此，當 B被加入時，其含量較佳爲 0.0 003 -0.005%。B含量的更佳範圍爲0.0003-0.002%。即使當其含量爲於雜質之含量時也獲得V之增加硬化性的效果。V經由沈澱硬化也具有增加強度的效果。當其含量爲至少0.01%時·獲得此V之效果，但是如果其含量超過0.2%，韌性減少。因此，當V被加入時，其含量較佳爲〇·〇1_〇.2%。V含量的更佳範圍爲0.03-0.10%。

Cu、Nb : •13- (10) 1280984 銅（c u )和鈮（N b )各具有增加韌性的效果，所以如果必需的話，可加入這些元素之一或兩者作爲任意元素。即使當其含量爲於雜質之含量時可獲得Cu增加韌性的效果，但是爲了獲得更顯著的效果，Cu含量較佳爲至少 0.05%和更佳爲至少〇·1%。然而，Cu減少鋼的熱加工性，所以當Cu被加入時，較佳也加入Ni以便保證熱加工性。如果Cu的含量超過0.5%，其可能不保證良好熱加工性，即使也加入N i。因此，當C u被加入時，其含量較佳爲 0.05-0.5% 〇即使當其含量爲於雜質之含量時也可獲得Nb之增加韌性的效果，但是爲了獲得更顯著的效果，Nb含量較佳爲至少0.003%和更佳爲至少0.005%。然而，如果Nb之含量超過〇· 1 %，韌性結果減少。因此，當其加入時候， Nb之含量較佳爲 0.003 -0.1 %。Nb含量的更佳範圍爲 0 · 0 0 3 - 0 · 0 3 %和仍更佳的範圍爲〇 . 〇〇 5 - 0.0 2 %。

Ca、Mg、REM : 當需要保證空氣囊壓送泵用之鋼管的較佳抗爆裂性時，必需加入鈣（Ca )、鎂（Mg )、和稀土金屬（REM ) 的一或多種作爲任意元素。這些元素各藉由改良韌性的各向異性和增加鋼管T向的韌性而具有進一步增加抗爆裂性的效果。即使當其含量爲於雜質之含量時也可獲得此效果，但是爲了獲得更顯著的效果，任何這些元素的含量較佳爲至少0.0003 %。然而，如果任何這些元素的含量超過0.0 1 %，則以叢集方式形 -14- (11) 1280984 成內含物，導致砂痕的發生。因此，當加入時，這些元素的含量各較佳爲〇 · 〇 0 0 3 -0 ·01 %和更佳爲0 ·0 0 0 5 -0 ·0 0 3 %。

(B ) {1 10}L/T 如圖1所示，當測量{ 1 1 〇 }平面之垂直於鋼管的軸向 L之橫切面（以垂直線顯示和以下稱爲L表面之表面）和垂直於鋼管的圓周方向T之橫切面（以斜線顯示和以下稱爲T表面之表面）之X射線積分強度比時，L表面上的X 射線積分強度比對T表面上的X射線積分強度比稱爲 {110}L/T 。如JP-A 2003- 1 7 1 73 8所討論，鋼的{110}平面所測量之X射線積分強度比因製造的條件而改變很大，和可使用在L表面上之{ 1 1 0}平面的X射線積分強度比對在T表面上之U 1 〇}平面的 X射線積分強度比（也就是， { 1 1 0 } L/T )作爲鋼的組織之L向和T向間的各向異性之參數。X射線積分強度比爲一種在用橫截面樣品所獲得的X 射線繞射圖式之圖上指定所給定的平面取向例如{ 1 1 0}平面之峰的面積除以在用具有無規結晶取向例如粉末樣品所獲得的圖上指定相同平面取向之峰的面積計算而得之値。在根據本發明之鋼管，{ 1 10}L/T之値（其爲在L表面上測量的{ 1 1 〇 }平面之X射線積分強度對在T表面上測量的{ 1 1 0}平面之X射線積分強度的比）爲最多5 0。如果 {1 10}L/T超過50，組織的各向異性變成太大致使鋼管的韌性減少。結果，在-40 °C之夏比衝擊測試期間發生脆性 -15- (12) 1280984 破裂’和不能顯示於-40 °C的溫度之良好抗爆裂性（靜壓爆裂測試中破裂沒有增長）。較佳{1 10}L/T之値爲最多30。更佳其爲最多20，且抗張強度爲至少1 000 MPa。此値爲最多30或最多20與抗張強度爲至少1 000 MPa之鋼管具有更高的韌性。因此 ’其在之夏比衝擊測試於不進行脆性破裂和顯示於-6〇°C之良好抗爆裂性。 φ 鋼管的{1 1 〇 } L/T之値主要地因在冷加工時的加工程度（面積減少）而改變，且當面積減少增加時傾向增加 {1 10} L/T。因此，在製造根據本發明之鋼管的方法中，較 • 佳進行初管之冷加工使其{ 1 10} L/T爲最多50。然而，如果符合由本發明所定義的鋼組成物和如果{ 1 1 0 } L/T爲最多5 0，將獲得會符合上述之高強度和高韌性二者之鋼管 ’所以根據本發明之鋼管可藉由一種非下述製造方法的方法製造。 (C )製造方法根據本發明的空氣囊壓送泵用之鋼管可從具有上述組成物之鋼製造的初管以此順序進行下列步驟而製得：加熱到鋼之至少ACl變態點的溫度隨後淬火、在低於ACl變態點的溫度下回火、冷加工、和較佳在低於Ac !變態點的溫度下弛力退火。初管可爲無縫鋼管或焊接鋼管，但是從可信度的立場而言無縫鋼管爲較佳。製造無縫鋼管或焊接鋼管的方法沒 -16- (13) 1280984 有特別限制。爲了提供鋼管所需之抗張強度，其藉由加熱到至少 Ac!點和接著淬火硬化，然後在低於ACl點的溫度下進行回火。如果在淬火之前加熱的溫度低於Ac i變態點，則不能保證所需的高強度和韌性。上述加熱溫度較佳爲等於或高於鋼的Ac3變態點之溫度，其在沃斯田鐵區。在高溫下加熱長週期造成在鋼管表面上形成大量的垢，且可減少表面品質和抗爆裂性。因此，較佳加熱藉由迅速加熱至預定溫度接著短滯留週期。迅速加熱可以至少 1 〇°C /秒之溫度增加的率進行。例如，該迅速加熱可藉由高頻感應加熱或直接電阻加熱達成，但是加熱方法沒有特別限制。一較佳加熱方法爲高頻感應加熱。特別地在該迅速加熱短週期的情況中，一較佳加熱溫度爲在從900到1 000 °C的範圍和最佳從900到960 °C。如果加熱的溫度低於900°C，在短週期期間加熱不可能達成完全的沃斯田鐵化（austenitization)，由此使其不可能形成所要的微構造。如果加熱的溫度超過1 〇〇〇 °C，r晶粒可被組化且韌性被減少。從抑制表面垢形成的立場言，加熱到至少Ac i變態點的溫度較佳在具有氧電位盡可能低之大氣下進行。還原蒙氣甚至爲更佳。在鋼管於至少Ac i變態點和較佳至少Ac3變態點的溫度下加熱之後藉由淬火進行冷卻（較佳在8 5 0-5 00 °C溫度 -17- (14) 1280984 的範圍之至少5 °C /秒的平均冷卻速率）以便以穩定和可靠之方式獲得所要的高強度。較佳，冷卻的速率爲至少 2〇°C /秒。該淬火可藉由水淬火或相似的方法進行。藉由淬火冷卻到大約室溫的鋼管然後在Ac i變態點的溫度或更低的溫度下回火以便提供具有所要的高強度和良好抗爆裂性的管。不易以穩定和可靠的方式獲得上述性質 ’如果回火的溫度超過ACl變態點。回火較佳藉由將鋼管維持於45 0-650 °C範圍的溫度至少20分鐘來進行。已經以此方式經歷硬化和回火之初管然後進行冷處理以完成其所要尺寸和表面條件。冷加工的方法沒有特別的限制，但是正常地其藉由冷抽或冷軋進行。在本發明的方法中，在此冷加工之後，該管不進行在 Ac!點的溫度或更高的溫度之加熱處理，所以在此加工中加工的程度支配鋼管組織的各向異性，也就是，{110丨L/T 之値。即，當加工之程度增加，趨向於異向性（ anisotropy)和因此{110}L/T之値增加。爲此原因，較佳進行冷加工以使面積減少爲最多6 5 %。如果面積減少大於 65%，鋼管的{110}L/T之値在加工之後可能變成大於50 。面積減少較佳爲最多4 0 %。結果，獲得具有高強度和優良韌性之鋼管變成可能，其中{ 1 1 0 } L/T之値爲低如最多 3〇，所以該管顯示甚至於-60 °C下的良好抗爆裂性。冷加工可被進行二或更多次。在此情況中，使面積的總減少爲最多6 5 %。在冷加工之後，較佳在低於ACl變態點的溫度下進行 -18 - (15) 1280984 弛力退火以便除去在冷加工期間引入之應力而沒有減少韌性。當冷加工進行二或更多次時，此驰力退火較佳在完成每次冷加工之後進行。弛力退火較佳藉由將該管固定在 40 0-6 5 0°C範圍的溫度下至少10分鐘來進行。然而，此溫度範圍的下限可能進入鋼之藍脆性溫度範圍，所以弛力退火較佳在此範圍內之較高溫度例如至少450 °C和更佳爲至少5 0 0 °C下進行。另一方面，鋼管之抗張強度因此弛力退火的條件而改變，且較低的溫度產生較高的抗張強度。藉由適當地選擇弛力退火的條件，可獲得具有於至少1000 MPa之等級的高強度之鋼管而沒有引起藍脆性。因此，可了解根據本發明，可實現一種空氣囊壓送泵用之鋼管，其具有於至少900 MPa和較佳1 000 MPa之等級的高強度之抗張強度以及使其在-4 0 °C或以下和較佳於-6 0 °C或以下之夏比衝擊測試中顯示1 00%的延性斷裂之和在-4 0 °C和較佳-60 °C之內壓爆裂測試中沒有龜裂增長之良好韌性。因此，根據本發明的空氣囊壓送泵用之鋼管可完全應付壓力之增加和空氣囊壓送泵的壁厚之減少。【實施方式】實例本發明將舉例說明於下列實例中。這些實例在所有方面應解釋爲說明和且不是限制的。在該等實例中，使用具有表1中所示的組成物之鋼號1-21，且他們具有在700 到760°C範圍的Ac!變態點和820到8 80 °C範圍的Ac3變 -19- (16) 1280984 態點。 (實例1 ) 使用具有表丨中所示的化學組成物之鋼管，具有42.7 毫米的外徑和3 · 9毫米的壁厚之無縫鋼管的形式之初管係藉由熱加工方法製造，該方法包括加熱到1 2 5 0 °C及然後藉由習知曼聶斯曼穿孔機一芯棒式無縫管軋機系統進行穿孔和輥軋。表1中所示的鋼組成物之中，1 7 -1 9號具有其在本發明所定義的範圍外之（Mn + 40Ti )的値，和20和 21號具有在本文所定義之外的Cr含量範圍。這些之每個爲比較鋼。如表2所槪述，每個初管在習知步進樑式爐中於920 °C (在空氣大氣壓中的〇 . 3 °C /秒的溫度增加速率）加熱 1 0分鐘和然後以水冷卻淬火（在表2中，加熱的溫度以 Q指示），之後其在步進樑式爐（大氣：空氣）中於不高於Ac!變態點的溫度（在表2中以T顯示的溫度）回火 3 0分鐘。在水冷卻期間，在8 5 0 - 5 0 0 °C範圍之溫度的冷卻速率爲至少2 0 °C /秒。然後，將冷加工施用至初管。在此實例中，如表2所示，實行冷抽二次，且面積的總減少爲6 3 · 2 %。每次進行冷抽之後，在低於A c 1變態點的溫度 (表2中以SR顯示的溫度）進行弛力退火20分鐘，和獲得具有24.0毫米的外徑和2.60毫米的壁厚之鋼管。 (實例2 ) -20- (17) 1280984 以與實例1相同的方法製造鋼管，但在此實例中，如表2所示，在實例1進行二次之冷抽，不進行第二次冷抽和後來的弛力退火。因此，因冷抽之面積減少爲3 9.1 %，且鋼管的最後形狀爲32.0毫米的外徑和3.20毫米的壁厚 (比較例1 ) 以與實例1相同的方法製造鋼管，但初管之形狀爲 5 0.8毫米的外徑和4 · 8毫米的壁厚。初管在以與實例1相同的方法進行爲了硬化和回火的熱處理之後，如表2所示，進行三次冷抽。在每次進行冷抽之後，以與實例1相同的方法進行弛力退火。因冷抽之面積的總減少爲74.8 %，且鋼管的最後形狀爲24.0毫米的外徑和2.60毫米的壁厚。如下所述，在此實例中所製造之鋼管中，因冷抽之面積減少太高，所以對於每種類型的鋼’ {11〇}L/T之値比大於5 0。因此，此實例的鋼管全部爲比較例。 (實例3 ) 以與實例1相同的方法製造鋼管’但初管形狀爲5 0 · 8 毫米的外徑和4 · 0毫米的壁厚。初管在以與實例1相同的方法進行爲了硬化和回火的熱處理之後，如表2所示，進行一次冷抽具有4 0 · 7 %的面積減少，然後以與實例1相同的方法進行驰力退火。鋼管的最後形狀爲4 0.0毫米的外徑和3 · 0 0毫米的壁厚。 -21 - (18) I28〇984 (實例4 ) & @實例〗相同的方法製造鋼管，但初管形狀與實例 3相间患有 _ 5 0.8毫米的外徑和4 · 0毫米的壁厚。初管在以與實例1 *曰^ 曰同的方法進行爲了硬化和回火的熱處理之後，女 D ) gc, — 斤示，進行〜次冷抽具有2 3.4 %的面積減少，然後以與貫例1相同的方法進行弛力退火。鋼管的最後形狀爲 45·〇毫米的外徑和3·45毫米的壁厚。

-22- (19) 1280984 (％_Μ )链1_

Mn+40Ti 1.13 0.59 0.53 0.89 0.85 0.99 0.89 0.97 0.87 0.94 0.83 0.80 0.99 1.04 0.97 ! 0.87 1.87 1.38 0.39 寸 τ—Η 1.09 REM 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.0015 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.0008 1 1 0.0011 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.0023 1 1 0.0021 0.0021 0.0023 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.018 0.025 1 1 1 1 0.021 0.022 0.019 1 1 1 0.021 β 1 1 1 1 1 1 1 0.33 1 0.32 1 1 1 1 0.25 0.30 0.31 1 1 1 1 PQ 1 1 1 1 0.0011 1 0.0021 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 > 1 1 1 0.05 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.02 1 1 1 0.22 I 1 1 0.25 1 1 ! 0.24 1 1 1 1 1 0.25 1 1 1 1 1 o 1 0.29 1 1 1 0.32 0.17 1 1 0.32 1 1 1 0.31 1 0.30 1 0.29 1 1 0.29 sol.Al 0.035 0.035 0.029 0.032 0.033 0.033 0.033 0.025 0.022 0.035 0.029 0.032 0.033 0.033 0.025 0.022 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.008 0.001 0.002 0.009 0.011 0.013 0.011 0.013 0.011 0.011 0.008 0.009 0.011 0.013 0.013 0.011 0.009 0.019 0.004 0.011 0.011 0.63 0.56 0.52 0.64 0.61 0.60 0.56 0.58 0.55 0.60 0.62 0.66 0.64 0.59 | 0.56 0.58 0.60 0.56 0.56 1.54 1 00 0.001 0.002 0.002 0.001 0.001 0.002 0.001 0.002 0.002 0.001 0.002 0.002 0.001 0.001 0.002 0.001 0.001 0.002 0.001 0.002 0.002 pH 0.007 0.015 0.015 0.011 0.012 0.009 0.008 0.009 0.012 0.008 0.015 0.013 0.012 0.012 0.008 0.009 0.008 0.015 0.008 0.015 0.015 1 0.81 0.55 0.45 0.53 0.41 0.47 0.45 0.45 0.43 0.50 0.51 0.44 0.55 0.52 0.45 0.43 1.51 0.62 0.23 0.70 1 0.65 $ 0.31 0.30 0.31 0.29 0.34 0.31 0.32 0.35 0.27 0.30 0.30 0.32 0.29 0.34 0.32 0.33 0.31 0.30 0.31 0.30 0.30 U 0.15 i 0.15 0.14 0.16 0.16 0.09 0.15 0.16 0.13 0.15 0.15 0.14 0.16 0.16 0.15 0.16 0.15 0.16 0.12 0.15 0.15 編號 r-H (N m 寸 Ό 卜 OO o (N cn r-H 寸卜 H 00 r·^ Os (Ν -23- 1280984

一與實例4 % S ^ 〇沄寸· Ο ^ Q ： 920〇C T : ACl之下 O.D. : 45.0mm W.T. ： 3.45mm R.O.A. ： 23.4% SR : Aq之下 \ \ 實例3 O.D. ' 50.8mm W.T. * 4.0mm Q ： 920〇C T : ACl之下 S S ^ ε ε c ο ο ο ο* ^ ^ 寸（Ό . · · ·. · ·. 一 Qho 〇 ^ pi SR : Act之下 N \ 比較例1 1 ε s g ^ cS d B o ^ Q ： 920〇C T : ACl之下 O.D. * 42.7mm W.T. : 3.9mm R.O.A. ： 31.5% SR : Aci之下 O.D. ' 32.0mm W.T. ： 3.20mm R.O.A. ： 39.1% (總計 58.3%) SR : ACl之下 O.D. * 24.0mm W.T. · 2.60mm R.O.A. ： 39.6% (總計 74.8%) SR : Ac!之下實例2 O.D. ' 42.7mm W.T. ' 3.9mm Q ： 920〇C T : Aq之下 O.D. · 32.0mm W.T. ： 3.20mm R.O.A. ： 39.1% SR : Ac!之下 \ \ \ \ 實例1 O.D. ： 42.7mm W.T. ： 3.9mm Q ： 920〇C T : ACl之下 O.D. ' 32.0mm W.T. ： 3.20mm R.O.A. ： 39.1% SR : Ac!之下 I園^乏 O 〇 (N 谷S ^ 一 CN (N · · v〇 ······<· SR : Aq之下 \ \ 步驟加熱管製造 (穿孔，輥壓）淬回加熱溫度回火之溫度第一次冷抽第一次驰力退火第二次冷抽第二次弛力退火第三次冷抽第三次驰力退火 ^\Μ^»Ε=·νό·Ή :it!_=H.AV :SHA=d0 -24- (21) 1280984 對於每一個根據上實例和比較例製造的鋼管，以下列方法進行用於測量{ 1 1 0 } L/T之{ 1 1 0 }平面的X射線積分強度比的測量、夏比（Charpy )測試和在T向之抗張強度測試、及爆裂測試。 < X射線積分強度比的測量> 從每個鋼管切割某長度的一部分，且其在室溫下於管的軸向切開爲未展開（unrolled )。從未展開之鋼管，取得暴露垂直於軸向L的橫切面（圖1中之表面L)之樣品和暴露圓周方向T之橫切面（圖1中的表面T )的樣品以分別地製備用於L表面和T表面測量的試片。在X射線繞射圖式之圖上，其中橫座標爲得自這些L表面和T表面的各橫切面試片之繞射角2 0，測量分配到{ 1 1 0 }平面之峰的面積（也就是，X射線積分強度）。將該測量之峰面積除以相同方法使用具有不規則晶體位向之粉末樣品測量之相同平面位向的峰面積計算每個L表面和T表面的 {1 10}平面之X射線積分強度比。{1 l〇}L/T之値係藉由L 平面之X射線積分強度比除以T平面的X射線積分強度比計算。 <夏比測試和T向之抗張強度測試> 從每個鋼管切割某長度的一部分，且該片在室溫下於在管的軸向（L方向）切開爲未展開（unrolled) 。JIS Z 2〇〇2規定之具有2.5毫米的寬度之V形缺口夏比試片係 -25- (22) 1280984 取自圓周方向（T向）的未展開之管（致使試片的縱側沿著Τ向），而且他們在室溫以下之各種溫度下進行夏比衝擊試驗以測定破碎表面中的延性斷裂面積之百分比。測試結果以能夠顯示100%延性斷裂（以下稱爲vTrsl 00 )的最低溫度顯示。此溫度較低，韌性較大。抗張強度係根據JIS Z 224 1所述之用於金屬材料的抗張測試方法使用根據JIS Z 2201之1 1號試片測量，其以與上述相同的方法於T向取得。 <靜壓爆裂測試> 從每個鋼管切割三塊測量25 0毫米長之鋼管試片以使每個鋼管進行靜壓爆裂測試三次。使爆裂測試的溫度於實例2和4爲-60 °C或以下，其中鋼管具有-60t或以下的vTrs之値，和使其餘實例1和 3及比較例1爲-40°C。測試係藉由以蓋板焊接終端來關閉25 0毫米長的鋼管試片之二端，和用液體於-40 °C或-60 °C下施用增加之靜壓到管內側直到發生管的爆裂（破裂）來進行。在目視觀察爆裂管的爆裂部分（斷裂的部分）緣周時，以表3中所示的樣子之爆裂部分的兩側上之龜裂增長程度評估抗爆裂性 -26- (23) 1280984 表3 在靜壓爆裂測試後的爆裂標示標準部分之形狀在爆裂部分中之龜裂沒有增長。爆裂部分的〇兩端具有屈曲或相對於管的軸向被彎曲。 _ 龜裂沒有增長至二端，但是爆裂部分的二端、、/ Δ 在管的軸向直線延伸。 X 龜裂增長至爆裂部分的一或二端。上述測試的結果編輯在表4中。在表4中，三塊被測試的鋼管之每塊的爆裂測試之結果用表3中的標示顯示。另一個測試結果爲三個測量的平均。

-27- (24)1280984

一丨寸« ΐΐϊίπ ^ X X X X X X X X V X V X X X X X X X X X X X X X V X V X v X V X V X V X X X X X X X A X A. X X X X X X X y\ X 八 X 八 X 八 X ΛΝ X A. X Ο ^ Ο > 1 yri 1—Η 1 ι-Η 1 ^-Η 1 r—H 1 1 應宕 1 另 1 iTi CN 1 1 1 1 1 «Ο (N 1 ^T) <N 1 o tn o up Up 撼 J-J J-Λ η| 1 917 1 Ο <Ν 〇\ 1 928 1 m r-H 〇\ ON (Ti O 1 935」 m <N OS cn On | 928 | <N OS 00 CN OS vo OS | 968 1 | 969 | L—915」 CN ON 〇〇 1—H On ON o m 〇\ S (Ν 寸· O) 00 <N 1—t Ό 00 On VO 〇 00 00 O) 00 <N (N ο ▼-Η Η rn 00* m* l〇 uS 1/Ί 00 cn vd in od m vd ^Ti tn v〇 in od m vd iT) 卜· KD 破裂測試 (-60°〇〇〇〇〇〇 O 〇〇〇〇 O 〇〇〇〇 O X X X X X 〇〇〇〇〇 O 〇〇〇〇 O 〇〇〇〇〇 X X X X X 〇〇〇〇〇 O 〇〇〇〇 O 〇〇〇〇 O X X X X X ο (N 孽 > νη Ό I 1 Ό 1 o 1 o 1 ? o 1 ? ^sO 1 o 祖 o 1 cn 1 沄 1 m 1 1 1 Η1 ν〇 r-H 〇\ m (Ν 927 | 916 1 00 I 939 I m c\ | 926 I (N ON 946 1 寸 (N ON r-H (N 〇> 930 1———954」 Os 00 Ό 〇V | 916 I 00 o (N Os 938 (N m On 1P\ {110}L/T (Ν οο 卜 (N i/Ί 00 00 vo (N m to On Ό 寸· 00 寸· r-H 00 CN CN rn (N uS (N uS (N (N s (N cn (N <N vd (N uS (N 戈破裂測試 (-40°〇〇〇〇〇〇〇 O 〇〇〇〇〇〇〇〇〇 X X X X X 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 X X X X X 〇〇〇〇〇〇 O 〇〇〇〇〇〇〇〇〇 X X X X X 〇 ▼Η •taf —ΓΤ > ο 1 Ο I o 1 o 1 JTi 1 1 o 1 o 1 jrj 1 o 1 o 1 o 1 o 1 1 JTJ 1 τ-Ή 1 o 1 r-H 1 o 1 o 1 "1 912 922 923 H G\ 930 928 CN On 932 as ON (N as (N 寸 CN O Ό ON 965 970 912 932 m r-H Os 947 1 926 1P\ Η 寸卜 C) 00 cn r> (N rn VO (N Ό· C) O) Cv| ο Τ-Η jrJ »rj 窆含 H 寸· 寸鋼號 ^Η (Ν m 寸 VO 00 Os o r-H 卜 00 Os 侧細:S1 -28- 1280984

(N丨寸撇

實例4 破裂測試 (-60°〇 1〇〇〇| 〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 1〇〇〇ι 〇〇〇 1〇〇〇ι 〇〇〇〇〇〇 I〇〇〇ι 〇〇〇 X X X X X X X X X X X X X X X vTrslOO [°C] o VO 1 o VO 1 〇 1 o VO 塞 ο Ό I VO I ο VsO 1 s 1 I 握 ο Ό ι 1 1 VD 息 o 卜 1 1 雇 (N 1 1 (N 1 00 CL, 卜^ 1018 1033 1025 1019 1015 1038 1032 1028 1029 1072 1030 1020 1023 1061 1065 1068 1028 1018 1012 1049 1020 {110}L/T 1 14.3 I r—1 18.2 1 14.9 I 14.8 14.3 15.6 15.9 16.8 1 18.1 1 15.7 13.9 14.7 1 13.4 I vo m 15.7 Ό m 14.7 16.2 15.4 14.4 實例3 破裂測試 (-40°〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 X X X X X X X X X X X X X X X vTrslOO [°C] o 寸 1 o 寸 1 o 1 o 寸 1 ο 寸 I 寸 1 3 讓 ο 寸 I ο 寸 I ο 1 Ο I ο 寸 ι ο 寸 ι ο 寸 ι 寸 1 1 o I r-H 1 o 1 7 m 〇. 1022 1028 1018 1015 1019 1035 1028 1025 1022 1065 1025 1024 1019 1054 1071 1080 1031 1022 1010 1048 1026 {110}L/T 26.8 26.5 23.5 27.9 25.6 1 23.7 1 24.2 25.3 26.4 27.3 23.9 25.1 26.7 24.6 26.2 25.6 23.8 24.3 26.6 | 25.8 | 27.2 鋼號 r—H (N 寸 ν〇 00 〇\ ο r-H (Ν cn 寸 vo 卜 00 ON o (N 侧缌醛蹈：si -29- (26) 1280984 從表4可知，實例1-4的鋼號1-16之鋼管，其具有根據本發明之鋼組成物和最多50的{1 10} L/T之値，具有於至少900 MPa的等級之高強度抗張強度，在-4(TC或以下之avTrs 100的等級之良好韌性，和良好的抗爆裂性，也就是說在-40 °C或以下之爆裂測試中完全沒有龜裂的進展。特別地，在實例2和4中，其中在冷加工中面積減少爲最多 40%和{110}L/T分別地爲最多30和最多 20, vTrs 100的値爲-60 °C或以下，指示韌性進一步改良，和即使當爆裂測試溫度降低到-60 °C，因爲完全地沒有破裂的進展，所以他們顯現優良的抗爆裂性。對照上，在比較例1中，雖然鋼組成物是相同的，在冷加工期間面積減少超過6 5 %，和{ 1 1 0 } L/T大於5 0，指示鋼管各向異性變得太大。結果，該等vTrs 100之値在-1 5 °C到-2 5 °C的範圍，其指示沒有獲得所要的韌性。在於-4 0°C下之爆裂測試中，對於所有鋼組成物，觀察三塊被測試的鋼管之每個的龜裂進展至管的終端，和抗爆裂性不良發現所有實例和比較例的在vTrs 1 00之値和爆裂測試 (抗爆裂性）的結果之間的相互關係。可知如果vTrs 1 00 之値低於進行爆裂測試的溫度，則抗爆裂性很好。因此，從表4可知即使是不進行麻煩執行的爆裂測試，抗爆裂性可只從vTrslOO之値預知。實例1和2的鋼管之抗張強度在900 MPa等級，但藉 -30- (27) 1280984 由改變相同鋼組成物之冷加工的條件，實強度增加到1 000 MPa等級。因此，根據壓送泵用之鋼管的抗張強度可視空氣囊的的程度。即使符合本發明的{1 10} L/T之値爲最如果鋼組成物，和特別地以式（2 )敘述之値或Cr含量在本發明所述範圍之外，持在相同等級，但不能夠達成v T r s 1 0 0 ^ 目標値，且其在實例和比較例中增加很多例4，鋼號1 -1 6 (其不爲根據本發明的鋼値爲從-60°C到-70°C，但對於鋼號17-21 ，其爲從-15°C到-2 5°C。差爲約45°C的極例中，在各實例中此差爲約3 0 °C，且在果，觀察到根據本發明之鋼和比較鋼之間果，使用這些比較鋼之鋼管，在爆裂測試的管之每塊龜裂增長至管端，指示抗爆裂【圖式簡單說明】圖1爲解釋垂直於鋼管的軸向L之表垂直於鋼管的圓周方向T之表面（T表面例3和4的抗張本發明，空氣囊規格調節到所需 :多5 0的需求，的〔Mn + 4〇Ti〕雖然抗張強度保己-40°C或以下的。特別地，在實 )之 vTrslOO 的 (其爲比較鋼）大値。在其他實夏比衝擊測試結的顯著差異。結中在三塊被測試性不良。面（L表面）和 >的不意圖。 -31 -

Claims

1280984 , ⑴ 十、申請專利範圍第94 1 3 7907號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國95年9月％日修正： 1 · 一種用於空氣囊壓送泵之鋼管，其具有一種鋼組成 ^ 物，該鋼組成物包含（質量％)<：:0.05 -0.20°/()、3丨：0.1-1·0%、p ··最多 0.025%、S ··最多 0.0 10%、Cr : 0.05-_ 145%、A1 :最多0.10%、Ti和Μη的一或二者且其量符合下式（1)和（2)， Ti < 0.02% ...... ( 1 ) 0.4% < Mn + 40Ti < 1.2% ...... ( 2 ) Mo:0-l.〇〇/〇、Ni:0-1.5%、V:0-0.2%、B:0-0 · 0 0 5 %、C u : . 5 %、N b : 0 - 0.1 %、C a : 0 - 0 · 0 1 %、M g : 0-0.01%、REM : 0-0.0 1%及其餘之Fe和雜質，其中在垂直於鋼管的軸向L之橫切面測量的{ 1 1 0 }平面之X射線積 # 分強度對在垂直於鋼管的圓周方向T之橫切面測量的 - {1 10}平面之X射線積分強度的比（以下稱爲{1 10} L/T) ' 爲最多50且鋼管具有至少900 MPa之抗張強度。 * 2·如申請專利範圍第1項之鋼管，其中鋼組成物包含 ' 一或多種選自下列（I ) 、（ II )和（III )組的至少一組之元素： (I) 一或多種之 Mo : 0.05-1.0%、Ni : 0.05-1.5%、V :0·(Π-0.2%及 B ·· 0.0003-0.005%， (Π)—或二種之 Cu: 0.05-0.5%和 Nb: 0.003 -0.1 % .1280984 (2)，及

丄曰修(楚)正本

(ΙΠ) 一或多種之 Ca: 0.0003-0.01 %、λ/Γ Λ 0 Mg : 0.0003- 0.01%及 REM : 0.0003-0 0^%。 3·如申請專利範圍第丨或2項之鋼管，其中鋼組成物包含至少0.2質量％之Mll。 4·如申請專利範圍第i或2項之鋼管，其中{ii〇}L/T 比爲最多3 0。 5·如申請專利範圍第4項之鋼管，其具有至少ι〇〇〇 MPa之抗張強度且其中{11〇}L/T比爲最多20。 6 ·如申請專利範圍第1或2項之鋼管，其經冷加工後未在鋼之ACl變態點的溫度或更高的溫度下進行熱處理。 7·—種製造申請專利範圍第i至6項中任一項之空氣囊系統用鋼管之方法，其包含從具有所規定的鋼組成物之鋼製造初管’加熱該管至鋼的至少Aci變態點之溫度隨後淬火，在低於該Ac i變態點的溫度下將經淬火之管回火，及然後在管上進行冷加工。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中管在經冷加工後於低於A c 1變態點的溫度下進行驰力退火。 9 .如申請專利範圍第7或8項之方法，其中在淬火前之加熱溫度爲鋼之Ah變態點的溫度或更高的溫度。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中加熱溫度在 9 0 0 - 1 0 0 0 °C的範圍內。 -Μ ·如申請專利範圍第9項之方法，其中加熱到加熱溫度係以至少1 〇°C /秒之溫度增加的速率進行。 -2- I〕δ Q 9 8 4 一~—-------------- ’ ~ ^ ‘ |月厶日.修(.更)正本 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中加熱係藉由胃_感應加熱進行。、 1 3 .如申請專利範圍第7或8項之方法，其中進行淬火係使冷卻速率至少在8 5 0 T：到5〇〇°C之溫度範圍內爲至 - 少 2 0。(： / 秒。 , 1 4 ·如申請專利範圍第7或8項之方法，其中進行冷加工係使其產生最多65 %之面積減少。 • 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之方法，其中面積減少爲最多4 0 %。 16·—種空氣囊壓送泵，其包含申請專利範圍第1至6 項中任一項之鋼管。 . 17·—種申請專利範圍第1至6項中任一項之用於空氣囊壓送泵之鋼管於製造汽車駕駛座和乘客座的空氣囊系統之用途。

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