TWI410505B - Seamless steel pipe for airbag accumulator and its manufacturing method - Google Patents

Seamless steel pipe for airbag accumulator and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
TWI410505B
TWI410505B TW096139859A TW96139859A TWI410505B TW I410505 B TWI410505 B TW I410505B TW 096139859 A TW096139859 A TW 096139859A TW 96139859 A TW96139859 A TW 96139859A TW I410505 B TWI410505 B TW I410505B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
steel pipe
heat treatment
airbag
seamless steel
steel
Prior art date
Application number
TW096139859A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200831684A (en
Inventor
Takashi Takano
Yuji Arai
Original Assignee
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp filed Critical Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Publication of TW200831684A publication Critical patent/TW200831684A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI410505B publication Critical patent/TWI410505B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Description

安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管及其製造方法
本發明係關於適用於要求高強度及高韌性之安全氣囊蓄壓器之無接縫鋼管、及可便宜地製造該鋼管之方法。本發明，尤其與具有即使以－20℃實施內壓爆裂試驗(提高封閉管之內壓使其破裂之試驗)，亦不會呈現脆性斷裂面之具備高強度、高韌性之安全氣囊蓄壓器用鋼管及其製造方法相關。
近年來，在汽車產業，積極導入以追求安全性為目的之裝置。其中，所開發出之安全氣囊系統，於發生衝撞時，在乘員衝撞方向盤或儀表板等之前，於其等與乘客之間利用氣體等緊急展開安全氣囊，用以吸收乘客之運動能量來減輕傷害，且已搭載於大多數之汽車。
習知之安全氣囊系統，一般係採用利用爆發性藥品來展開安全氣囊之方法。然而，基於環保再生利用的觀點，已開發出使用高壓充填氣體來展開安全氣囊之安全氣囊系統，且其適用範圍也逐步擴大。
使用高壓充填氣體之安全氣囊系統，將發生衝撞時噴氣至安全氣囊內之隋性氣體(例如，氬)等的展開用氣體於蓄壓容器(蓄壓器)內恒保持高壓，於衝撞時，從蓄壓器一舉將氣體充氣至安全氣囊而展開安全氣囊。蓄壓器，一般係將蓋體熔接於切斷成適當長度之鋼管之兩端來製造。
安全氣囊之蓄壓器(以下，稱為安全氣囊蓄壓器或簡稱為蓄壓器)，例如，因為隨時充填著300 kgf/cm2 程度之高壓氣體，必須能長期承受該高壓力。此外，噴出氣體時，在極短時間內以大應變速度承受應力，故蓄壓器也必須能承受該應力。此外，為了實現與改善汽車燃料消耗率相關之安全氣囊系統之小型輕量化，也要求安全氣囊蓄壓器可實現充填氣體之高壓化及薄壁化。
因此，安全氣囊蓄壓器之製造上，一般會使用高壓下比熔接管具有更高可靠性之無接縫鋼管。不同於如習知之壓缸或管路之單純構造物，安全氣囊蓄壓器用鋼管，除高尺寸精度、加工性及熔接性，為了能充分承受氣體之充填壓，尚必須考慮850 MPa以上之拉伸強度、及低溫之使用，而要求－20℃以下之爆裂試驗之破壞呈延性之優良低溫耐爆裂性(韌性)。
適用於安全氣囊蓄壓器之無接縫鋼管及其製造方法，如專利文獻1~4所示。
該等專利文獻所提出之方法，係於製造製程中，藉由對鋼管實施淬火、回火，來製造具有必要之高強度及耐爆裂性能之無接縫鋼管。然而，淬火、回火熱處理之實施，使鋼管之製程變很更為繁複，而降低生產性，此外，也有製造成本高漲之問題。因此，希望能有只要實施簡易之熱處理即可滿足期望性能之無接縫鋼管之製造方法。
專利文獻5係揭示，不利用淬火、回火熱處理之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法。該專利文獻記載著，將完成製管之鋼管以850~1000℃實施正常化熱處理後，藉由實施既定尺寸之冷加工，或者，進一步實施去應力退火、正常化熱處理，或者，實施淬火、回火處理，來製造高尺寸精度之加工性及熔接性優良，且高強度、高韌性鋼管。然而，專利文獻5所記載之方法，係以製造拉伸強度為590 MPa級之無接縫鋼管為目的，其所記載之實施例所得到之鋼管之拉伸強度，最大只為814 MPa，並無法充分滿足近年之安全氣囊蓄壓器之充填氣體之高壓化及薄壁化之要求。
專利文獻6係揭示，除了淬火、回火處理以外，實施退火、正常化熱處理、或不含熱處理之冷加工之安全氣囊用無接縫鋼管，而其目標之拉伸強度只有590 MPa以上。該專利文獻，只揭示冷加工後之熱處理之種類，對於熱處理條件並無特別限制，可知是想要藉由鋼組成來達成其目的者。
專利文獻4係以正常化熱處理取代淬火、回火之高強度、高韌性、高加工性之安全氣囊用無接縫鋼管之製造方法。在該方法，係將含有C：0.01~0.10%、Si：0.5%以下、Mn：0.10~2.00%、Cr：超過1.0%~2.0%、Mo：0.5%以下，且選擇性的含有選自Cu：1.0%以下、Ni：1.0%以下、Nb：0.10%以下、V：0.10%以下、Ti：0.10%以下、B：0.005%以下中之1種或2種以上之組成之鋼素材製成無接縫鋼管後，加熱至850~1000℃之範圍內之溫度，實施空氣冷卻正常化熱處理，其後，冷抽拉成既定尺寸之鋼管。然而，缺乏正常化熱處理條件相關之實施例。此外，該方法因為係以超過1.0%之Cr含有量為前提，故有合金成本高漲之問題，也有低溫韌性之問題。
在專利文獻4，低溫韌性之評估係以落重試驗進行評估。落重試驗係簡易之低溫韌性評估方法，亦被利用於專利文獻6等。專利文獻6之低溫韌性評估結果時，實施退火等熱處理後之無接縫鋼管、及僅進行冷加工之無接縫鋼管，落重試驗結果相同。由此可得知，僅不過是簡易評估方法之落重試驗是否適用於評估現在對安全氣囊蓄壓器之嚴格要求性能之問題。
如上述各專利文獻所示，在安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造中，為了提高外徑尺寸、厚度尺寸精度，一般而言，冷拉伸等之冷加工係不可或缺的。如專利文獻7之段落[0003]~[0004]之記載所示，安全氣囊蓄壓器，係為了組裝而必須要求外徑尺寸精度之零件，然而，基於避免增加汽車重量之前提，為了增加鋼管強度並無法增加鋼管之厚度。此外，安全氣囊不但搭載於駕駛座，亦搭載於前方側座及後座，因為1車設置著複數之安全氣囊，故進一步要求降低蓄壓器之成本。
專利文獻1：日本特開平8－325641號公報專利文獻2：日本特開平10－140250號公報專利文獻3：日本特開2002－294339號公報專利文獻4：日本特開2004－27303號公報專利文獻5：日本特開平10－140249號公報專利文獻6：日本特開平10－140283號公報專利文獻7：日本特開平11－199929號公報
本發明之目的係在提供：不實施淬火、回火，只須實施簡易熱處理即可製造具有可充分對應蓄壓器之充填氣體之高壓化及薄壁化之850 MPa以上之拉伸強度，於－20℃之爆裂試驗時，無脆性破壞之高低溫耐爆裂性能之安全氣囊蓄壓器用之無接縫鋼管。
本發明之其他目的，係提供該安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法。
安全氣囊蓄壓器用鋼管之薄壁細徑化，不但可改善汽車之燃料消耗率，尚可降低安全氣囊之成本。製管後所實施之冷加工，於安全氣囊蓄壓器用鋼管之尺寸精度之確保及薄壁細徑化上，係不可或缺的。然而，事實上，冷加工對鋼管之低溫韌性或耐爆裂性都會產生明顯影響，尤其是，鋼管之強度愈高，則低溫韌性或耐爆裂性之確保就更為困難。因此，必須選擇可兼顧高強度及低溫耐爆裂性之鋼之化學組成及熱處理程序。
本發明者，針對會影響安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之強度及低溫耐爆裂性能之鋼管之化學組成、金屬組織、以及各製程之製造條件進行調查。結果，藉由使C當量(以下，標示成Ceq)位於適當範圍，於以整修成最終期望尺寸為目的之冷拉伸加工之前，實施正常化熱處理，使鋼管之金屬組織成為肥粒鐵＋貝氏體之2相組織，無需實施淬火、回火熱處理，即使於安全氣囊蓄壓器用途之超過850Mpa之拉伸強度、及－20℃之爆裂試驗時龜裂仍不會進展，而具有高耐爆裂性能之無接縫鋼管。
本發明之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之特徵為，以質量%計，係含有C：0.08~0.20%、Si：0.1~1.0%、Mn：0.6~2.0%、P：0.025%以下、S：0.010%以下、Cr：0.05~1.0%、Mo：0.05~1.0%、Al：0.002~0.10%，且含有選自Ca：0.0003~0.01%、Mg：0.0003~0.01%、及REM(稀士族元素)：0.0003~0.01%中之至少1種、以及選自Ti：0.002~0.1%及Nb：0.002~0.1%中之至少1種，以下述式(1)所定義之Ceq在0.45~0.63之範圍，剩餘為Fe及雜質所構成而具有本質上之鋼組成，金屬組織係貝氏體面積率為10%以上之肥粒鐵＋貝氏體之混合組織：
Ceq＝C＋Si/24＋Mn/6＋(Cr＋Mo)/5＋(Ni＋Cu)/15………式(1)
式中之元素符號表示該元素之質量%之含有量之數值。
上述組成中，Fe之一部分，用選自Cu：0.05~0.5%及Ni：0.05~1.5%中之1種或2種來置換亦可。
本發明係含有：具有上述鋼組成之無接縫鋼管之製管製程、及為了使鋼管成為既定尺寸之整修冷加工製程之不含有以淬火、回火為目的之熱處理製程之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法，其特徵為：在前述整修冷加工製程之前含有：將鋼管加熱至Ac3 變態溫度~1000℃之範圍內之溫度後進行空氣冷卻以實施正常化熱處理之製程。
為了對安全氣囊蓄壓器用鋼管賦予既定之尺寸精度及良好之表面性狀，只要於最後實施冷拉伸加工之冷加工即可。然而，該冷加工會導致韌性降低，而無法獲得良好之耐爆裂性。因此，傳統上，一般而言，係於冷加工之前或後，實施淬火、回火，實施鋼之金屬組織之回火而成為麻田散鐵或貝氏體。然而，淬火、回火熱處理本身需要高溫且長時間，尚需要淬火後之彎曲除去等之追加製程，而導致生產性降低及製造成本上揚。
於是，對冷加工前之鋼管，針對取代淬火、回火之熱處理進行檢討，結果，得知藉由鋼組成之各元素之含有量及C當量之調整、與正常化熱處理之組合，將金屬組織調整成肥粒鐵＋貝氏體之2相組織，可確保高強度及優良耐爆裂性能。
尤其是，最近，為了實現蓄壓器之輕量化，嘗試進行蓄壓器用鋼管之薄壁化。因此，淬火、回火時之尺寸變化呈現變大的傾向，而成為重大的技術課題。目前，蓄壓器用鋼管已薄壁化成2.5~2.0 mm，相對地，要求具有850 MPa以上之拉伸強度。
依據本發明，具有850 MPa以上之高拉伸強度，而且，－20℃之爆裂試驗時龜裂不會進展之高耐爆裂性能之鋼管，於以尺寸精度確保為目的之最終冷加工之前或後，無需實施淬火、回火之熱處理即可獲得。因此能以較低成本且高效率地生產出，充分對應蓄壓器壓力之高壓化及鋼管之薄壁化之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管。
 (A)鋼管之化學組成及金屬組織
本發明時，以如上所述之方式規定鋼之化學組成之理由如下所示。本說明書中，在無特別說明下，「%」皆為「質量%」。
C：0.08~0.20% C係可以便宜而有效地提高鋼之強度之元素。其含有量為0.08%以下時，未實施淬火、回火熱處理，難以得到期望之850 MPa以上之拉伸強度。另一方面，C含有量若超過0.20%，則加工性及熔接性會降低。C含有量之良好範圍為0.08~0.16%，更佳之範圍為0.09~0.13%。
Si：0.1~1.0% Si係不但具有脫氧作用且可提高鋼之淬火性而提升強度之元素，因此，必須有0.1%以上之含有量。然而，其含有量若超過1.0%，則會使韌性降低。Si含有量之範圍以0.2~0.5%為佳。
Mn：0.6~2.0% Mn係利用正常化熱處理後之空氣冷卻，可以容易得到肥粒鐵＋貝氏體2相組織，藉此，可有效地提高鋼之強度及韌性。Mn含有量為0.6%以下時，無法得到充分之強度及韌性，若超過2.0%，則會導致熔接性惡化。Mn之含有量範圍以0.8~1.8%為佳，範圍最好為1.0~1.6%。
P：0.025%以下P會導致粒界偏析所造成之鋼韌性降低，尤其是，其含有量若超過0.025%，則韌性會明顯降低。P之含有量以0.020%以下為佳，最好為0.015%以下。
S：0.010%以下S會導致尤其是鋼管之周方向(T方向)之韌性降低，其含有量若超過0.010%，則韌性會明顯降低。S含有量以0.005%以下為佳，最好為0.003%以下。
Cr：0.05~1.0% Cr係未實施淬火、回火熱處理卻可有效提高鋼之強度及韌性之元素，因此，必須為0.05%以上。然而，其含有量若超過1.0%，則反而會導致韌性之降低。Cr含有量範圍以0.2~0.8%為佳，範圍以0.4~0.7%更佳。
Mo：0.05~1.0% Mo係未實施淬火、回火熱處理卻可有效提高鋼之強度及韌性之元素，因此，應含有0.05%以上之量。然而，其含有量若超過1.0%，則反而會導致韌性之降低。Mo含有量之範圍以0.1~1.0%為佳，範圍最好為0.15~0.70%。
Al：0.002~0.10% Al係不但具有脫氧作用且可有效提高鋼之韌性及加工性之元素。Al含有量為0.002%以下時，脫氧會不充分，而損失鋼之清淨度，並降低韌性。然而，若含有超過0.10%之Al，則韌性反而會降低。Al含有量之範圍以0.005~0.08%為佳，範圍最好為0.01~0.06%。本發明之Al含有量係指氧可溶Al(所謂「sol.Al」)之含有量。
Ca、Mg、REM之1種或2種以上：分別為0.0003~0.01% Ca、Mg、及REM(稀士族元素，亦即，Ce、La、Y、Nd等)，皆為與鋼中之S結合，而具有以硫化物的方式固定S之作用，藉由該作用，可獲得改善鋼之韌性之異向性，提高耐爆裂性之效果。因此，不利用淬火、回火改善韌性之本發明，利用Ca、Mg、及/或REM改善韌性之異向性係不可或缺的。為了得到該效果，應含有0.0003%以上之量之Ca、Mg、REM中之至少1種之元素。此外，關於REM，可分別添加Ce、La、Y、Nd等之單獨元素，亦可添加如密鈰合金之稀士族元素混合物。然而，任一元素若含有超過0.01%，內含物會成為叢集狀，反而會使鋼之韌性降低。添加量之範圍，任一元素皆以0.0005~0.005%為佳。
Nb及Ti之1種或2種：分別為0.002~0.1% Nb及Ti於正常化熱處理之加熱時，會形成碳氮化物，而使沃斯田鐵粒徑微細化，進而促進於空氣冷卻時之相變態所發生之肥粒鐵＋貝氏體之細粒化，提高韌性。，Nb及Ti皆可得到相同之該作用，只要含有0.002%以上之量之任一方即可。然而，為了得到更顯著之上述作用，以分別含有0.002%以上之Nb及Ti為佳。然而，分別之含有量若超過0.1%，則韌性反而降低。Nb及Ti之分別之含有量以0.003~0.1%為佳，0.005~0.08%更佳。
同時添加Nb及Ti之2種時，該等之合計量以0.003%以上、0.1%以下為佳，0.005~0.08%之範圍內更佳。此時，Nb及Ti之分別含有量最好為0.005~0.05%之範圍內。
Ceq：0.45~0.63為了以正常化熱處理取代淬火、回火熱處理，來對鋼管賦予做為安全氣囊蓄壓器用之鋼管之強度及耐爆裂性能，必須藉由正常化熱處理來得到肥粒鐵＋貝氏體2相組織。因此，C、Si、Mn、Cr、Mo、Cu、Ni之含有量保持適度平衡極為重要，該適度平衡，以下述式(1)所定義之Ceq應為0.45至0.63之範圍。Ceq0.45以下時，退火後之金屬組織為肥粒鐵＋波來鐵2相組織，難以兼顧高強度及低溫韌性。另一方面，Ceq若超過0.63，低溫韌性反而降低。Ceq之範圍以0.47至0.62之間為佳，Ceq之範圍最好為0.50至0.60之間。
Ceq＝C＋Si/24＋Mn/6＋(Cr＋Mo)/5＋(Ni＋Cu)/15………式(1)
式中之元素符號，係以其元素之質量%所表示之含有量之數值。因為Cu及Ni係任意添加元素，未添加該等時，將0代入式(1)之對應元素符號之項。
本發明之鋼，其組成亦可以進一步含有選自下述之任意添加元素中之至少1種。
Ni：0.05~1.5% Ni的作用在於，以正常化熱處理後之空氣冷卻很容易即可得到肥粒鐵＋貝氏體2相組織，且能提高鋼之韌性。該等之Ni之作用，以雜質等級之含有量亦可得到，然而，為了得到更顯著之效果，以添加0.05%以上之含有量之Ni為佳。然而，因為Ni係價格昂貴之元素，尤其是，其含有量超過1.5%時，成本會明顯上昇。因此，添加時之Ni之含有量以0.05~1.5%為佳。Ni之含有量為0.1~1.0%更佳。
Cu：0.05~0.5% Cu的作用在於，以正常化熱處理後之空氣冷卻很容易即可得到肥粒鐵＋貝氏體2相組織，且能提高鋼之韌性。為了得到該效果，以Cu為0.05%以上之含有量為佳。然而，Cu添加若超過0.5%，則鋼之熱加工性會降低。因此，添加時之Cu之含有量以0.1~0.4%為佳。
金屬組織：肥粒鐵＋貝氏體之2相組織本發明時，藉由鋼管具有肥粒鐵＋貝氏體之2相組織，未實施淬火、回火，即可同時確保強度及低溫韌性。
本發明之肥粒鐵＋貝氏體之2相組織，係指以肥粒鐵及貝氏體為主體之組織。即使金屬組織含有波來鐵等之第3相時，只要「肥粒鐵及貝氏體」以外之相之面積率為10%以下，對於強度及韌性不會有明顯影響。因此，肥粒鐵＋貝氏體之2相組織，亦包含含有面積率為10%以下之其他相之組織在內。此外，肥粒鐵＋貝氏體之2相組織，包含面積率至少為10%之貝氏體在內。因為貝氏體之面積率為10%以下時，具有與肥粒鐵單層組織為實質相同之結果，而難以兼顧強度及低溫韌性。因此，即使肥粒鐵及貝氏體以外之相之面積率為10%以下者、或貝氏體之面積率為10%以下者，皆非本發明所指之肥粒鐵＋貝氏體之2相組織。
本發明之無接縫鋼管之製造方法，基本上，與通常之無接縫鋼管之製造方法相同，需要經過製管、熱處理、整修冷加工之各製程。本發明之方法之特徵，係未實施淬火、回火之熱處理。
(B)製管
如上面所述，以調整過化學組成之鋼做為素材來製造無接縫鋼管。無接縫鋼管之製管法並無特別限制，例如，利用曼聶斯曼－心軸軋機方式實施鑽孔及延伸壓延，並以分級器或漸縮管對所得到之素管實施縮徑壓延之熱壓延之無接縫鋼管之製造方法。
(C)正常化熱處理
對完成製管之無接縫鋼管實施正常化熱處理。正常化熱處理之加熱溫度若超過1000℃，會導致沃斯田鐵粒之粗大化，進而導致空氣冷卻時之相變態所產生之肥粒鐵之粒徑粗大化。另一方面，正常化熱處理之加熱溫度若低於Ac3 變態溫度，即使加熱，製管時所析出之碳化物也不會溶解而成為不均一之粗大化，韌性降低。因此，正常化之加熱溫度應為Ac3 變態溫度以上、1000℃以下之範圍。該正常化熱處理後之空氣冷卻中，鋼之金屬組織成為肥粒鐵＋貝氏體之2相組織。正常化熱處理之後，可以配合需要，利用酸洗等實施去銹處理。
為了減輕整修之冷加工之負擔，亦可以於正常化熱處理之前，對無接縫鋼管實施冷加工做為粗加工。因為此時所發生之材質異向性，會被其後所實施之正常化熱處理消除，故不會形成問題。該粗加工之冷加工之面縮率以50%以下為佳。
(D)整修冷加工
如上所述經過製管及熱處理後之無接縫鋼管，在可得到既定之尺寸精度及表面性狀之條件下進行冷加工。因為冷加工只要可得到既定之尺寸精度及表面性狀即可，故冷加工方法及加工度並無特別規定。冷加工方法，例如，可以為冷拉伸、冷壓延等，亦可以為2種以上之組合。冷加工之加工度，以面縮率為3%以上為佳。
(E)去應力退火
因為實施過以整修為目的之冷加工之鋼管，會發生殘留應力，以實施去應力退火為佳。去應力退火之溫度，以兼顧強度及韌性之觀點而言，以450℃至650℃之範圍內為佳。
如以上之製造製程後，配合需要，利用組合著孔型輥子之矯直器實施彎曲矯正而成為製品。
藉由以下之實施例來驗證本發明，然而，本發明並未受限於實施例。
實施例1
在本例，針對具有不同化學組成之多數之鋼材，以調查拉伸強度、低溫韌性、以及金屬組織為目的，利用板材進行試驗。
以真空熔解調製具有表1所示之化學組成之鋼塊50 kg。表1之鋼No.1至10，係化學組成中之各成分之含有量及Ceq滿足本發明之規定條件之鋼。另一方面，鋼No.11至15，係化學組成中之任一元素或Ceq脫離本發明之規定條件之比較用之鋼。該等之鋼種，Ac1 變態溫度皆為710℃至770℃之範圍內，Ac3 變態溫度皆為820℃至880℃之範圍內。
將前述鋼塊加熱至1250℃後，利用熱壓延製成厚10 mm之板材。對該熱壓延板材以表2所示之條件實施熱處理及冷壓延，製成性能評估用之板材。亦即，將熱壓延板材加熱至900℃，於該溫度下，實施10分鐘之均熱後，實施空氣冷卻之正常化熱處理。此外，此時之空氣冷卻係800℃至500℃間之平均冷卻速度為2~3℃/秒。其次，對實施過正常化熱處理之板材實施冷壓延，整修成厚度6 mm後，以去應力退火為目的，加熱至450℃至600℃之間之範圍之溫度，實施20分鐘之均熱，再實施空氣冷卻之熱處理。對以此方式製成之板材，實施拉伸試驗、夏比衝擊試驗及金屬組織觀察。試驗結果併記於表2。
拉伸試驗，係利用從板材之與壓延方向正交的方向所採集之直徑4 mm、平行部長度34 mm之圓棒試驗片，依據JIS Z2241所規定之金屬材料拉伸試驗方法實施。
夏比衝擊試驗，係從板材之與壓延方向正交的方向採集長度55 mm、寬度4 mm、厚度10 mm之長方體，在該長方體之長度之中心賦予凹口角度45°、凹口深度2 mm、凹口底半徑0.25 mm之V型凹口，使用此次尺度試驗片，依據JIS Z2242 01所規定之金屬材料之夏比衝擊試驗方法之各種溫度實施，求取斷裂面率為100%延性之下限試驗溫度(vTr100)。
金屬組織觀察，係以板材之縱截面為觀察面，採集10 mm見方之立方體，將其埋入樹脂進行研磨後，以硝石腐蝕劑腐蝕觀察面，利用光學顯微鏡觀察腐蝕面。金屬組織依下述方法判定。
(1)以肥粒鐵為主體，以面積率而言，貝氏體組織為10%以上、波來鐵未達10%時：肥粒鐵＋貝氏體2相(2)以肥粒鐵為主體，以面積率而言，波來鐵組織為10%以上、貝氏體未達10%時：肥粒鐵＋波來鐵2相組織
如表1所示之供試鋼之範圍時，未觀察到上述(1)、(2)以外之形態。
拉伸試驗及夏比衝擊試驗之結果，以下述方式評估適合安全氣囊蓄壓器用鋼管之材料。亦即，針對拉伸試驗，拉伸強度為850 MPa以上時為合格，未達850 MPa時為不合格。針對夏比衝擊試驗，斷裂面率為100%延性之試驗溫度之下限溫度(vTr100)為－20℃以下時為合格，超過－20℃時為不合格。
如表2所示，具有本發明所規定之化學組成之鋼No.1~10，金屬組織係肥粒鐵＋貝氏體2相組織，拉伸強度及夏比衝擊試驗的結果雙方皆合格。因此，該等具有適合做為安全氣囊蓄壓器用鋼管用材料之強度及韌性。
另一方面，鋼No.11時，因為Ceq低於範圍，拉伸強度過低。鋼No.12時，因為Ceq高於範圍，拉伸強度為合格，然而，夏比衝擊試驗之低溫韌性為不合格。鋼No.13時，因為未添加Ti、Nb之任一，低溫韌性為不合格。在鋼No.14，Ceq在範圍內，然而，因為Mn含有量過低，金屬組織為肥粒鐵＋波來鐵，低溫韌性為不合格。在鋼No.15，Ceq在範圍內，因為未添加Ca、Mg、REM之任一，低溫韌性為不合格。
實施例2
利用具有表3所示之化學組成之鋼素材(鋼No.16、17)，以曼聶斯曼－心軸軋機方式之無接縫鋼管製造設備，實施外徑31.8 mm、厚度2.7 mm之無接縫鋼管之製管。任一鋼皆具有本發明之範圍內之化學組成。
對鋼No.16之無接縫鋼管，利用通常方法之冷拉伸，實施外徑為25.0 mm、厚度為2.25 mm之粗加工(面縮率35%)。其後，藉由對該鋼管加熱至900℃實施5分鐘均熱後，進行空氣冷卻，來實施正常化熱處理。利用與該鋼管之粗加工相同方法之冷拉伸，整修成外徑20.0 mm、厚度1.85 mm後(面縮率34%)，加熱至500℃，實施20分鐘均熱後，進行空氣冷卻，來實施去應力退火，而得到製品鋼管。
鋼No.14之無接縫鋼管，未實施粗加工，加熱至900℃實施5分鐘均熱後，進行空氣冷卻，來實施正常化熱處理。其後，以通常方法之冷拉伸，整修成外徑25.0 mm、厚度2.0 mm後(面縮率41%)，加熱至470℃實施20分鐘均熱後，進行空氣冷卻，實施去應力退火，而得到製品鋼管。
利用上述2種製品鋼管，實施如以下所示之強度、韌性、耐爆裂性能之評估。試驗結果亦併記於表3。
拉伸強度，係利用從鋼管之長方向所採集之JIS Z2201規定之11號試驗片，依據JIS Z2241所規定之金屬材料拉伸試驗方法進行試驗。
韌性之評估，係從室溫下展開之鋼管採集以周方向(T方向)為長方向之長55 mm、寬1.85 mm、厚10 mm之長方體，對該長方體之長度中心賦予凹口角度45°、凹口深度2 mm、凹口底半徑0.25 mm之V型凹口所製成之次尺度試驗片，依據JIS Z2242 01所規定之金屬材料之夏比衝擊試驗方法實施。
爆裂試驗，係從製品鋼管切割出3支250 mm長之鋼管，藉由對兩端熔接蓋體而密閉鋼管，從貫通一方蓋體之導入口對保持於－20℃之密閉鋼管內充填液體(乙醇)，提高管內之內壓而使鋼管爆裂(破裂)來實施。耐爆裂性係藉由觀察－20℃之爆裂時之龜裂進展程度來實施。
如表3所示，鋼No.16及17之任一無接縫鋼管，拉伸強度、韌性、耐爆裂性能皆良好。由結果可以確認，本發明之無接縫鋼管可以滿足安全氣囊蓄壓器用途之性能。亦即，不僅以正常化熱處理前之粗加工及該熱處理後之整修加工之2階段實施冷加工時(鋼No.16)，即使是未實施粗加工而只以整修加工實施製品化時(鋼No.17)，皆無需實施淬火、回火，只以正常化熱處理之簡易熱處理，即可製造具備安全氣囊蓄壓器所要求之性能之無接縫鋼管。
第1圖係將C當量及拉伸強度之關係，針對本發明之鋼(表1之鋼No.1－10及No.16、17)及專利文獻5、6之實施例所示之鋼進行比較之圖表。由該表亦可得知，在本發明，可以得到強度等級相當高之材質。本發明之鋼，具有更優良之低溫韌性，且驗證實際之耐爆裂性能也具有其優勢，係十分優良之安全氣囊蓄壓器用之材料。
第1圖係具有本發明之化學組成之鋼材與習知材之C當量與拉伸強度的關係之對比圖。

Claims (6)

  1. 一種安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管，其特徵為：以質量%計，係含有C：0.08~0.20%、Si：0.1~1.0%、Mn：0.6~2.0%、P：0.025%以下、S：0.010%以下、Cr：0.05~1.0%、Mo：0.05~1.0%、Al：0.002~0.10%，且含有選自Ca：0.0003~0.01%、Mg：0.0003~0.01%、及REM(稀土族元素)：0.0003~0.01%中之至少1種、以及選自Ti：0.002~0.1%及Nb：0.002~0.1%中之至少1種，以下述式(1)所定義之Ceq在0.45~0.63之範圍，剩餘為Fe及雜質所構成而具有本質上之鋼組成，金屬組織係貝氏體面積率為10%以上之肥粒鐵+貝氏體之混合組織；Ceq=C+Si/24+Mn/6+(Cr+Mo)/5+(Ni+Cu)/15…式(1)式(1)中之元素符號表示該元素之質量%之含有量之數值，且拉伸強度為850MPa以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管，其中，上述鋼組成中，Fe之一部分，用選自Cu：0.05~0.5%及Ni：0.05~1.5%中之1種或2種來置換。
  3. 一種安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法，係 含有：具有申請專利範圍第1或2項所記載之鋼組成之無接縫鋼管之製管製程、及為了使鋼管成為既定尺寸之整修冷加工製程之拉伸強度850MPa以上的安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法，其特徵為：在前述整修冷加工製程之前含有：將鋼管加熱至Ac3 變態溫度~1000℃之範圍內之溫度後進行空氣冷卻以實施正常化熱處理之製程。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法，其中，前述整修冷加工製程係藉由冷拉伸加工來進行。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法，其中，於前述整修冷加工製程之後，進一步含有：對鋼管以450~650℃之溫度實施去應力退火之製程。
  6. 如申請專利範圍第3項所記載之安全氣囊蓄壓器用無接縫鋼管之製造方法，其中，於前述正常化熱處理製程之前，進一步含有：藉由冷加工對鋼管實施粗加工之製程。
TW096139859A 2006-10-27 2007-10-24 Seamless steel pipe for airbag accumulator and its manufacturing method TWI410505B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006293058 2006-10-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200831684A TW200831684A (en) 2008-08-01
TWI410505B true TWI410505B (zh) 2013-10-01

Family

ID=39324427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096139859A TWI410505B (zh) 2006-10-27 2007-10-24 Seamless steel pipe for airbag accumulator and its manufacturing method

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8496763B2 (zh)
EP (1) EP2078764B1 (zh)
JP (1) JP5018784B2 (zh)
KR (1) KR101081223B1 (zh)
CN (1) CN101528964B (zh)
AR (1) AR063381A1 (zh)
CA (1) CA2667534C (zh)
ES (1) ES2396114T3 (zh)
MX (1) MX2009004425A (zh)
PL (1) PL2078764T3 (zh)
TW (1) TWI410505B (zh)
WO (1) WO2008050628A1 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4431185B2 (ja) 2008-06-13 2010-03-10 新日本製鐵株式会社 伸びフランジ性と疲労特性に優れた高強度鋼板およびその溶鋼の溶製方法
EP2371982B1 (en) * 2008-11-26 2018-10-31 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Seamless steel pipe and method for manufacturing same
JP4821939B2 (ja) * 2010-03-18 2011-11-24 住友金属工業株式会社 スチームインジェクション用継目無鋼管及びその製造方法
MX2012005710A (es) * 2010-06-03 2012-06-12 Sumitomo Metal Ind Tubo de acero para bolsas de aire y un proceso para fabricar las mismas.
KR20130020811A (ko) * 2010-06-03 2013-02-28 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 에어백용 강관의 제조 방법
CN101880818B (zh) * 2010-06-04 2012-05-30 中国石油天然气集团公司 一种x80弯管和管件的制备方法
CN102161148B (zh) * 2011-02-22 2014-06-04 中国石油天然气集团公司 一种x90钢级弯管和管件的制备方法
CN102127698A (zh) * 2011-02-22 2011-07-20 中国石油天然气集团公司 一种x100钢级弯管和管件的制备方法
ES2701022T3 (es) * 2011-02-24 2019-02-20 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Chapa de acero de alta resistencia que presenta superior conformabilidad de reborde por estirado y superior plegabilidad, y procedimiento de preparación de acero en lingotes
CN104685085B (zh) * 2012-09-28 2016-10-26 新报国制铁株式会社 无缝钢管制造用穿孔机顶头用坯料及其制造方法
JP5713152B2 (ja) * 2013-03-29 2015-05-07 Ｊｆｅスチール株式会社 水素用鋼構造物ならびに水素用蓄圧器および水素用ラインパイプの製造方法
CN104046924B (zh) * 2014-06-25 2017-01-04 宝山钢铁股份有限公司 一种汽车安全气囊用高强韧无缝钢管及其制造方法
CN104451411A (zh) * 2014-12-22 2015-03-25 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种含稀土q420结构用无缝钢管及其生产方法
MY191470A (en) * 2016-08-01 2022-06-28 Nippon Steel Corp Seamless steel pipe and method for producing same
EP3498875B1 (en) * 2016-08-12 2021-04-21 JFE Steel Corporation Composite pressure vessel liner, composite pressure vessel, and method for producing composite pressure vessel liner
CN110662853B (zh) * 2017-05-22 2022-03-18 日本制铁株式会社 钢制弯管及其制造方法
DE102018106546A1 (de) 2018-03-20 2019-09-26 Benteler Steel/Tube Gmbh Rohrelement für Gasdruckbehälter und Gasdruckbehälter
CN112575158B (zh) * 2019-09-29 2022-07-29 宝山钢铁股份有限公司 一种高塑性厚规格管线钢板及其制造方法
CN111088467A (zh) * 2020-01-15 2020-05-01 邯郸钢铁集团有限责任公司 低压缩比特厚q690d调质高强钢板及其生产方法
CN113718169B (zh) * 2020-05-26 2022-12-16 宝山钢铁股份有限公司 一种焊接结构用高强度无缝钢管及其制造方法
WO2021260026A1 (en) 2020-06-23 2021-12-30 Tenaris Connections B.V. Method of manufacturing high strength steel tubing from a steel composition and components thereof
CN113737096B (zh) * 2021-08-31 2022-09-09 东风商用车有限公司 一种免退火无缝钢管及其制备方法、变速箱齿轮
AR128805A1 (es) * 2022-03-31 2024-06-12 Nippon Steel Corp Tubo de acero sin costura
WO2024133917A1 (en) * 2022-12-22 2024-06-27 Tenaris Connections B.V. Steel composition, manufacturing method, steel article and uses hereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6290789B1 (en) * 1997-06-26 2001-09-18 Kawasaki Steel Corporation Ultrafine-grain steel pipe and process for manufacturing the same
US20060130945A1 (en) * 2003-05-21 2006-06-22 Yuji Arai Steel pipe for an airbag system and a method for its manufacture

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3318467B2 (ja) 1995-05-29 2002-08-26 住友金属工業株式会社 加工性に優れた高強度高靭性鋼管の製造方法
JP3250211B2 (ja) 1996-11-05 2002-01-28 住友金属工業株式会社 高強度高靭性エアーバッグ用鋼管の製造方法
JP3220975B2 (ja) 1996-11-12 2001-10-22 住友金属工業株式会社 高強度高靭性エアーバッグ用鋼管の製造方法
JPH10140250A (ja) 1996-11-12 1998-05-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度高靭性エアーバッグ用鋼管の製造方法
JPH11199929A (ja) 1998-01-06 1999-07-27 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度、高寸法精度エアーバッグ用電縫鋼管の製造法
US20020033591A1 (en) * 2000-09-01 2002-03-21 Trw Inc. Method of producing a cold temperature high toughness structural steel tubing
EP1375683B1 (en) * 2001-03-29 2012-02-08 Sumitomo Metal Industries, Ltd. High strength steel tube for air bag and method for production thereof
JP3858615B2 (ja) 2001-03-29 2006-12-20 住友金属工業株式会社 引張強度が９００ＭＰａ以上の高強度エアバッグ用継目無鋼管の製造方法
JP3960145B2 (ja) 2002-06-26 2007-08-15 Ｊｆｅスチール株式会社 エアバッグ用高強度高靱性高加工性継目無鋼管の製造方法
MXPA04010403A (es) * 2002-06-26 2005-02-17 Jfe Steel Corp Metodo para producir tubo de acero sin union para inflador de bolsas de aire.
JP4079053B2 (ja) 2003-08-18 2008-04-23 Ｊｆｅスチール株式会社 エアバッグ用高強度高靭性継目無鋼管の製造方法
US7566416B2 (en) * 2004-10-29 2009-07-28 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Steel pipe for an airbag inflator and a process for its manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6290789B1 (en) * 1997-06-26 2001-09-18 Kawasaki Steel Corporation Ultrafine-grain steel pipe and process for manufacturing the same
US20060130945A1 (en) * 2003-05-21 2006-06-22 Yuji Arai Steel pipe for an airbag system and a method for its manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
EP2078764B1 (en) 2012-09-19
TW200831684A (en) 2008-08-01
ES2396114T3 (es) 2013-02-19
AR063381A1 (es) 2009-01-28
KR20090094242A (ko) 2009-09-04
CA2667534A1 (en) 2008-05-02
CN101528964A (zh) 2009-09-09
CN101528964B (zh) 2011-06-08
PL2078764T3 (pl) 2013-04-30
US8496763B2 (en) 2013-07-30
KR101081223B1 (ko) 2011-11-07
EP2078764A4 (en) 2011-07-06
EP2078764A1 (en) 2009-07-15
WO2008050628A1 (fr) 2008-05-02
MX2009004425A (es) 2009-06-30
JP5018784B2 (ja) 2012-09-05
US20090238714A1 (en) 2009-09-24
CA2667534C (en) 2013-02-05
JPWO2008050628A1 (ja) 2010-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI410505B (zh) Seamless steel pipe for airbag accumulator and its manufacturing method
JP4529901B2 (ja) エアバッグシステム用鋼管とその製造方法
EP2007914B1 (en) Low carbon alloy steel tube having ultra high strength and excellent toughness at low temperature and method of manufacturing the same
WO2002079526A1 (fr) Tube en acier a haute resistance pour coussin d'air et procede pour la production de ce tube
JP4208013B2 (ja) エアバッグインフレータ用鋼管とその製造方法
JP5979334B1 (ja) エアバッグインフレータ用高強度溶接鋼管およびその製造方法
WO2005035800A1 (en) Low carbon alloy steel tube having ultra high strength and excellent toughnes at low temperature and method of manufacturing the same
CA2776984A1 (en) Steel tube for airbags and a process for manufacturing same
JP4770922B2 (ja) エアバッグ用鋼管とその製造方法
JP2002294339A (ja) 高強度エアバッグ用鋼管の製造方法
JP2002194501A (ja) 高強度高靱性エアバッグ用鋼管とその製造方法
JP4079053B2 (ja) エアバッグ用高強度高靭性継目無鋼管の製造方法
JP4197590B2 (ja) 高強度高靱性エアバッグ用鋼管と蓄圧器
JPH10140249A (ja) 高強度高靭性エアーバッグ用鋼管の製造方法
JP2004076034A (ja) エアバッグ用高強度高靭性高加工性継目無鋼管の製造方法
JP3960145B2 (ja) エアバッグ用高強度高靱性高加工性継目無鋼管の製造方法
JP2005060796A (ja) エアバッグボトル用高強度高靭性溶接鋼管およびその製造方法
CA3235953A1 (en) Seamless steel pipe

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees