TWI436912B

TWI436912B - Method for manufacturing steel pipe for airbag

Info

Publication number: TWI436912B
Application number: TW100119615A
Authority: TW
Inventors: Takuma Kawamoto; Yuji Arai; Takashi Takano
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2014-05-11
Also published as: ES2691209T3; CN103261451A; EP2578705A1; TR201815837T4; CA2800991A1; JPWO2011152447A1; EP2578705A4; WO2011152447A1; CA2800991C; JP5234226B2; CN103261451B; US20130086965A1; PL2578705T3; KR20130020811A; MX2012013939A; EP2578705B1; TW201217199A

Description

氣囊用鋼管的製造方法

本發明係與適用於氣囊用鋼管之要求抗張強度900MPa以上之高強度且vTrs100(延性破斷率為100%之最低沙丕破斷轉變溫度)為60℃以下之高度韌度之無接縫鋼管的便宜製造方法相關。

近年來，於汽車產業，不斷地積極導入謀求安全性之裝置。所開發之該等裝置之一，就是氣囊系統，目前大部份的汽車都已進行搭載。氣囊系統，係於衝撞時，在乘員衝撞方向盤或儀表板等前，於其與乘員之間利用氣體等展開氣囊，藉由吸收乘員之運動能量來謀求減輕傷害之系統。氣囊系統，當初係採使用爆發性藥品之方式，然而，近年來，則開發使用高壓充填氣體之使用方式，並推廣其適用範圍。

使用高壓充填氣體之氣囊系統，係將衝撞時被吹至氣囊內之例如非活性氣體(例如，氬)之展開用氣體，常時高壓地保持於連結在氣囊之蓄壓容器(儲壓器)內，於衝撞之瞬間時，從儲壓器將氣體噴入氣囊來使氣囊展開。儲壓器，一般係將切斷成適當長度之鋼管，配合需要，實施縮徑加工後，再熔接兩端蓋體來進行製造。

所以，作為氣囊系統之儲壓器(以下，稱為氣囊儲壓器或簡稱為儲壓器)使用之鋼管，於極短時間，以大應變率承受到應力。所以，此種鋼管，不同於傳統之如壓力缸及管路之構造物，對其要求高尺寸精度、加工性及熔接性，同時也要求更高之強度及優良之耐爆裂性。

最近，持續強烈要求汽車之輕量化。從該觀點而言，對於車載用之氣囊鋼管，也希望其能薄肉化及輕量化，為了以薄肉而仍可確保高爆裂壓，因而使採用由抗張強度為900MPa以上、甚至1000MPa以上之高強度之無接縫鋼管所製造之儲壓器被應用於氣囊系統。例如，由外徑60mm、肉厚3.55mm之無接縫鋼管所製作之儲壓器時，TS為800MPa、爆裂壓高達100MPa程度，相對於此，TS為1000MPa、爆裂壓上升至130MPa。同時，對氣囊儲壓器之外徑及要求之爆裂壓為一定時，可以實現20%程度之薄肉化。

此外，例如，為了避免在寒冷地區發生衝撞時因為儲壓器之脆性斷裂而招致2次災害的情形，儲壓器必須具有優良之低溫韌度。

由此觀點而言，儲壓器用之無接縫鋼管，可以實施淬火回火來實現高強度及高韌度。具體而言，對於儲壓器，要求-60℃之卻貝衝擊試驗之破斷呈現延性(亦即，vTrs100為-60℃以下)之低溫韌度，以-80℃之卻貝衝擊試驗之破斷呈現延性(vTrS100為-80℃以下)之低溫韌度為佳。

與高強度且高韌度之氣囊系統用無接縫鋼管相關，例如，專利文獻1所記載之氣囊用無接縫鋼管之製造方法，其特徵為，利用特定範圍之化學組成之鋼素材以熱加工來進行無接縫鋼管之製管，對該無接縫鋼管實施冷拉伸加工使其成為特定尺寸之鋼管後，加熱至Ac₃點以上、1050℃以下之範圍內之溫度再實施淬火，接著，以450℃以上、Ac₁點以下之範圍內之溫度實施回火，來實施淬火回火處理。

利用該方法，得到製造氣囊充氣裝置時之加工性、熔接性優良，此外，充氣裝置具有900MPa以上之抗張強度、及針對剖半之鋼管之-60℃落重試驗所呈現之延性的高韌度之無接縫鋼管。但是，於-60℃落重試驗所呈現之延性，並非一定代表-60℃之爆裂試驗的延性。

專利文獻2則記載著，以實施高頻感應加熱淬火及利用急速加熱之細粒化，來製造抗張強度超過1000MPa之氣囊系統用鋼管的方法。例如，使用無接縫鋼管當作素管時，使用特定範圍之化學組成之鋼素材，以熱加工來進行無接縫鋼管之製管，再對該無接縫鋼管實施冷拉伸加工而使其成為特定尺寸之鋼管。於鋼管加熱後，實施淬火，其次，以Ac₁變態點以下之溫度實施回火。以淬火後實施回火處理，可得到期望之於-80℃以下之爆裂試驗也呈現延性之高韌度。

然而，專利文獻1、2所示之方法，如具體例所示，為了得到1000MPa以上之抗張強度及高韌度之鋼管，必須含有多量如Cr、Mo之高價合金。專利文獻1時，Cr+Mo：1.0~2.5質量%，專利文獻2時，通常採用 Cr+Mo：0.92質量%之鋼材。含有多量之Cr、Mo的話，尤其是，高價Mo不但會導致原料成本的提高，而且，無接縫鋼管之熱加工製管後，鋼管之強度容易變高，而使其後之冷拉伸加工變得較為困難。因此，於冷拉伸加工前，必須進行軟化退火，而使製程複雜化，進而導致製造成本的提高。

利用Cr+Mo：1.0~1.18質量%之鋼的專利文獻3，也有與專利文獻1、2時相同之問題。

專利文獻4，係針對耐爆裂性優良之無接縫鋼管，記載著含有Cr、Mo、Cu、Ni之鋼組成，然而，其特性之評估，則係針對Cr+Mo：0.76質量%以上之無接縫鋼管為之，其抗張強度也為較高之947MPa。

專利文獻1：日本特開2004-76034

專利文獻2：WO 2004/104255A1

專利文獻3：US 2005/0076975A1

專利文獻4：WO 2002/079526A1

傳統之氣囊用鋼管，為了確保高強度及高韌度，係以添加Cr及Mo來謀求強化。然而，該手法，不但合金成本提高，製管後之冷拉伸加工也較為困難。因而造成素管之無接縫鋼管之尺寸與最終製品氣囊用鋼管之尺寸的差異過大的話，於冷拉伸製程，必須重複數次冷拉伸加工。此時，因為依據冷拉伸加工之程度而一邊實施中間軟化退火一邊修整成期望之製品尺寸，以整體而言，製造成本較高。

本發明之目的，係在提供一種製造方法，藉由冷拉伸製程之簡化或合金成本之降低，而比傳統品便宜，亦即，以比傳統法便宜之手段來製造高強度且高韌度之氣囊用鋼管。

另一方面，本發明之目的，係在提供利用低於傳統之成本之素材．製造方法，來製造與傳統品相等或更薄、更小徑之氣囊用鋼管的製造方法。

本發明者們，著眼於傳統之高強度氣囊用鋼管利用Cr、Mo來進行強化之結果，招致熱加工製管結束後之強度變高、冷拉伸之生產性降低、及合金成本之增加的諸點，而針對儘量抑制使用該等合金元素，並可確保抗張強度在900MPa以上之高強度、及vTrs100為-60℃以下之優良低溫韌度的合金組成及製造方法進行檢討。

結果，得到得到如下所示之真知卓見，而實現本發明。

(a)於冷拉伸後實施淬火及回火之氣囊用鋼管的製造上，適度地設定淬火時之加熱條件及冷卻條件的話，即使未含有多量之Cr及Mo，也可確保高強度及低溫韌度。尤其是，以含有Cu及Ni來取代特Cr及Mo極為有效。

(b)減少Cr及Mo並以含有Cu及Ni來取代之鋼，熱加工製管後之冷拉伸較為容易，冷拉伸製程之1次冷拉伸加工之加工度(縮面率)可以較大，可進而謀求冷拉伸製程之簡化。

本發明之氣囊用鋼管之製造方法的特徵，係含有：用以實施以質量%而言，由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%、以及其餘部分為Fe及無法避免之雜質所構成之鋼來實施無接縫鋼管之熱加工製管的製管製程；用以對所得到之無接縫鋼管，實施至少1次之1次冷拉伸加工之縮面率為超過40%之冷拉伸加工，來得到特定尺寸之鋼管的冷拉伸加工；以及對經過冷拉伸之鋼管，以50℃/s以上之昇溫速度加熱至Ac₃點以上之溫度後，以至少850~500℃之溫度範圍之冷卻速度為50℃/s以上之方式進行冷卻來實施淬火，其次，以Ac₁點溫度以下之溫度實施回火的熱處理製程。

本發明之氣囊用鋼管之製造方法之良好實施方式，如下面所述。

前述鋼，依需要，亦可更含有下述之1種或2種以上之元素。

．Mo：未滿0.10%、．Nb：0.050%以下、Ti：0.050%以下、及V：0.20%以下之至少1種、．Ca：0.005%以下及B：0.0030%以下之至少1種。

前述鋼之Cu、Ni、Cr、Mo之濃度，以滿足下述(1 )式為佳。

Cu+Ni≧(Cr+Mo)²+0.3．．．(1)

式(1)之元素記號，係代表以質量%表示該元素之含有量時之數值。但是，不含有Mo時，Mo=0(零)。

前述冷拉伸製程結束後，鋼管之肉厚以2.0mm以下為佳。

前述冷拉伸製程，以實施1次冷拉伸為佳。

前述熱處理製程之以淬火為目的之加熱，以高頻感應加熱來實施為佳，此時，於以淬火為目的之加熱前，以先矯正冷拉伸製程所得到之鋼管為佳。

依據本發明，可以將高價之Mo之量抑制於0或少量，卻可製造具有抗張強度900MPa以上之高強度、及vTrs100為-60℃以下之優良低溫韌度的氣囊用鋼管。此外，因為以熱加工製管所得到之無接縫鋼管之強度不會過高，可以使其後之冷拉伸製程之加工率比傳統更為增大，可以減少其期間之中間軟化退火所需要之冷拉伸的次數。所以，藉由本發明，可以使氣囊用鋼管之合金成本及製造成本之雙方皆低於傳統。

以下，係針對本發明之氣囊用鋼管之化學組成及製造製程，進行更具體之說明。

(A)鋼之化學組成

本說明書中，與鋼之化學組成相關之「%」，係用以表示「質量%」。以下所述之元素以外之鋼的化學組成之其餘部分，係Fe及無法避免之雜質。

C：0.04~0.20%

C係便宜且可提高鋼之強度的有效元素。其含有量為0.04%以下的話，則難以得到高強度(抗張強度)，超過0.20%的話，則加工性及熔接性降低。所以，C之含有量為0.04%以上、0.20%以下。C含有量之範圍以0.07%以上、0.20%以下為佳，在範圍0.12%以上、0.17%以下更佳。以1000MPa以上之抗張強度作為目標的話，則含有之C應為0.06%以上。

Si：0.10~0.50%

Si，係具有脫酸作用且可提高鋼之淬火性並提高強度之元素。以上述目的，Si之含有量為0.10%以上。然而，因為其含有量超過0.50%的話，韌度會降低，若Si之含有量為0.50%以下。Si含有量之良好範圍在於0.20%以上、0.45%以下。

Mn：0.10~1.00%

Mn，係具有脫酸作用且可提高鋼之淬火性並提高強度及韌度之有效元素。然而，其含有量，在未滿0.10%的話，無法得到充份強度及韌度，另一方面，超過1.00%的話，則發生MnS之粗大化，於熱壓延時發生展伸而使韌度降低。所以，Mn之含有量為0.10%以上、1.00%以下。Mn之含有量以0.30%以上、0.80%以下為佳。

P：0.025%以下

P，係於鋼中以雜質之形式所含有，會造成晶界偏析所導致之韌度的降低。尤其是，P之含有量超過0.025%的話，則韌度明顯降低。所以，P之含有量為0.025%以下。P之含有量以0.020%以下為佳，最好為0.015%以下。

S：0.005%以下

S，也是於鋼中以雜質之形成所含有，尤其是，會導致鋼管T方向(垂直於鋼管之壓延方向(長度方向)的方向)之韌度。S之含有量超過0.005%的話，鋼管T方向之韌度明顯降低，故S之含有量為0.005%以下。S之含有量以0.003%以下為佳。

Al：0.10%以下

Al，係具有脫酸作用且可提高鋼之韌度及加工性的有效元素。然而，含有超過0.10%之量之Al的話，則明顯發生條狀裂痕。所以，Al之含有量為0.10%以下。因為Al含有量亦可以為雜質水準，其下限並無特定限制，然而，以0.005%以上為佳。本發明之Al含有量，係指酸可溶Al(所謂，「sol.Al」)之含有量。

Cr：0.01~0.50%

Cr，係藉由提高鋼之淬火性及回火軟化抵抗而具有提高鋼之強度及韌度的效果。其效果，只要Cr為0.01%以上之含有量即可發現。然而，因為淬火性改善元素之Cr，於熱加工製管後之冷卻過程會導致鋼之硬化而使1次冷拉伸之加工度受到限制，故提高於冷拉伸製程必須實施夾雜於其間之複數次軟化退火之冷拉伸加工的可能性。此外，Cr含有量之增加，也會導致合金成本的增大。基於以上之理由，Cr之含有量為0.01%以上、0.50%以下。Cr之含有量，以0.15%以上、0.45%以下為佳，含有量最好為0.18%以上、0.35%以下。

Mo：未滿0~0.10%

Mo，係藉由提高鋼之淬火性及回火軟化抵抗而具有提高鋼之強度及韌度的效果。其效果，只要含有0.01%以上即可發現。然而，於本發明，必要之強度及韌度，因為係藉由Ni及Cu來確保，故無需添加Mo。亦即，Mo亦可以為0%。

即使添加Mo時，其含有量也為未滿0.10%。Mo含有量較高的話，則將熱加工製管所得到之無接縫鋼管實施空冷，也會呈現無接縫鋼管之強度過高的傾向。結果，於下一冷拉伸製程，加工前，必須實施軟化退火，此外，冷拉伸加工之加工度(縮面率)受到限制，用以形成特定尺寸之鋼管時，其必要之冷拉伸加工及其前之軟化退火的次數增加。該傾向於Mo為0.10%以上時就十分明顯。此外，Mo，因為係非常昂貴的金屬，Mo含有量之增大會導致合金成本明顯增大。亦即，0.10%以上之Mo，於達成本發明之目的上係有害。所以，含有Mo時之Mo含有量為未滿0.10%，然而，含有量以0.01%以上、0.05%以下為佳。

Cu：0.01~0.50%

Cu，係具有提高鋼之淬火性及提升其強度及韌度的效果。其效果，在含有0.01%以上，最好為0.03%以上之Cu時即可發現。然而，含有超過0.50%之Cu的話，則導致合金成本的上昇。所以，Cu之含有量為0.01%以上、0.50%以下。Cu含有量以0.03%以上，尤其是0.05%以上為佳，最好為0.15%以上。Cu含有量之上限以0.40%為佳，最好為0.35%。

Ni：0.01~0.50%

Ni，係藉由提高鋼之淬火性而具有提升強度及韌度的效果。其效果，在含有0.01%以上，最好為0.03%以上之Ni時即可發現。然而，含有超過0.50%之Ni的話，則導致合金成本的上昇。所以，Ni之含有量為0.01%以上、0.50%以下。Ni含有量以0.03%以上，尤其是0.05% 以上為佳，最好為0.15%以上。Ni含有量之上限以0.40%為佳，最好為0.35%。

Cu及Ni之含有量之和(Cu+Ni)，應為0.20%以上、0.65%以下，最好為0.28%以上、0.60%以下。

本發明之良好實施方式，鋼中之Cu、Ni、Cr、Mo含有量，以滿足下述式(1)之方式來調整。

Cu+Ni≧(Cr+Mo)²+0.3．．．(1)

式(1)之元素記號所代表之意義，係以質量%表示各元素之含有量時之數值。未含有Mo時，Mo為零。

Cr、Mo，妨礙回火時所析出之滲碳體的球狀化，尤其是含有B之鋼，因為B之化合物(硼化物)容易形成於結晶粒界，特別容易導致高強度材之韌度的降低。藉由以滿足式(1)之方式來抑制Cr、Mo而含有Cu、Ni，高強度且高韌度之氣囊鋼管的製造更為容易。

於本發明之良好實施方式，可以更含有從以下之(i)、(ii)之2群之一方或雙方所選取之至少1種元素。

(i)Nb、Ti、V

(ii)Ca、B

Nb：0.050%以下

Nb，係以微細碳化物分散於鋼中，具有強化結晶粒界之填隙效果。結果，結晶粒愈細粒化愈可提高鋼之韌度。然而，含有Nb超過0.050%的話，則會導致碳化物的粗大化，而使韌度降低。所以，添加時，Nb之含有量為 0.050%以下。此外，Nb之前述效果，在極微量下亦可獲得確認，然而，為了充份得到效果，以含有0.005%以上為佳。

Ti：0.050%以下

Ti，係將N固定於鋼中，而具有提高韌度之效果。分散之微細Ti氮化物，係以填隙來強化結晶粒界，結晶粒愈細粒化愈可提高鋼之韌度。然而，含有Ti超過0.050%的話，則會導致氮化物的粗大化，而使韌度降低。所以，添加時，Ti之含有量為0.050%以下。Ti之效果，在微量下亦可獲得確認，然而，為了充份得到效果，以含有0.005%以上為佳。Ti之含有量，以0.008~0.035%為佳。

V：0.20%以下

V，不但可確保韌度，也具有藉由強化析出來提高強度的作用，然而，V之含有量超過0.20%的話，則會導致韌度降低。所以，添加時，V之含有量為0.20%以下。V之作用於微量亦可獲得確認，然而，為了充份得到效果，以含有0.02%以上為佳。V含有量之範圍，以0.03~0.10%為佳。

Ca：0.005%以下

Ca，係用以將存在於鋼中之無法避免之雜質之S以硫化物之形態來進行固定，來改善韌度之向異性，進而提高鋼管之T方向的韌度，而具有提高耐爆裂性之作用。然而，含有超過0.005%之Ca的話，將導致內含物的增加，反而使韌度降低。所以，添加時，Ca之含有量為0.005%以下。前述Ca之效果，於極微量下亦可獲得確認，然而，為了充份得到效果，以含有0.0005%以上為佳。

B：0.0030%以下

B，藉由微量添加即可於鋼中產生晶界偏析，而明顯提高鋼之淬火性。然而，含有0.0030%以上之B的話，於結晶粒界析出粗大之硼化物，而確認到呈現韌度降低之傾向。所以，添加時，B之含有量為0.0030%以下。B之效果，於微量亦獲得確認，然而，為了確保充份之效果，以含有0.0005%以上為佳。

本發明，以1000MPa以上之抗張強度為目標時，以調合B來改善淬火性並藉以提高強度為佳。

此外，B若非以固溶狀態含有的話，則不會於結晶界發生偏析。所以，容易產生B之化合物之N，以由Ti來固定為佳，B，以含有由N所固定之量以上為佳。其所代表之意義，B含有量，從B、Ti、N之化學量論比而言，以滿足下述式(2)之關係為佳。

B-(N-Ti/3.4)×(10.8/14)≧0.0001．．．(2)

式(2)中之B、N、Ti，係以質量%來表示各元素之含有量時之數值。

(B)製管製程

利用將由調整成如上述(A)所述之化學組成的鋼所構成之鋼塊作為素材使用之熱加工製管來得到無接縫鋼管。

作為熱鋼管之素材之鋼塊的形態及製作法並無特別限制。例如，亦可以為以具有圓柱型之鑄模之連鑄機所鑄造之鑄錠(圓CC鋼坯)、或以矩形進行鑄造後以熱鍛成形成圓柱狀之鋼魂。本發明所使用之鋼，因為抑制Cr及Mo之肥粒鐵安定化元素的添加，而添加Cu及Ni之沃斯田鐵安定化元素的關係，將圓CC鋼坯連續鑄造成圓球形時，也有相當大之防止中心龜裂的效果，故對圓CC也有高適用性。藉此，可以省略利用鑄造成矩形時所需要之分塊壓延等來使其成為球鋼坯之加工製程。

以形成無接縫鋼管為目的之熱加工製管法也無特別限制。例如，採用芯棒-曼內斯曼法。熱加工製管後之冷卻，輻射冷卻等之冷卻速度較小之其中一方，因為冷拉伸容易而較佳。所得到之無接縫鋼管之形狀，並無特別限制，然而，例如，以直徑32~50mm、肉厚2.5~3.0mm程度為佳。

(C)冷拉伸製程

熱加工製管所得到之無接縫鋼管，一般而言，肉厚及口徑較大，尺寸精度亦不充足。為了得到特定尺寸(鋼管之外徑及肉厚)及表面性狀，以該無接縫鋼管作為素管，對其實施冷拉伸。本發明，為了活用所使用之鋼的特質，冷拉伸製程所實施之至少1次冷拉伸加工的加工度(縮面率)係超過40%。1次冷拉伸之加工度超過50%的話，則內面容易發生皺紋或龜裂，故加工度以42~48%為佳，最好為43~46%。於冷拉伸製程實施2次以上之冷拉伸加工時，只要至少1次冷拉伸之加工度在40%以上即可，容許併用加工度為未滿40%之冷拉伸。

冷拉伸之加工度，與下式所定義之縮面率(剖面減少率)為同義。

縮面率(%)=(S₀-S_f)×100/S₀ 但， S₀：冷拉伸製程前之鋼管的剖面積

S_f：冷拉伸製程結束後之鋼管的剖面積

「鋼管之剖面積」，係除去管剖面之中空部分之只有管壁部的剖面積。

「1次冷拉伸之加工度(或縮面率)」，係中間沒有實施軟化退火而實施者，複數之冷拉伸操作之總加工度也視為「1次冷拉伸之加工度」。使用本發明之鋼，因為1次冷拉伸之加工度超過40%，只要適度選擇熱加工製管所得到之無接縫鋼管之修整尺寸的話，只要1次冷拉伸即可製造特定尺寸之薄肉鋼管。藉此，傳統需要2次冷拉伸製程且中間需要實施軟化退火之薄肉鋼管之製造被大幅簡單化。

冷拉伸之加工方法，係只要依據眾所皆知之常法來實施即可。例如，將如前面所述之芯棒-曼內斯曼法所製作之無接縫鋼管作為素管，使其輻射冷卻至室溫後，以模具及管塞來實施抽伸，藉以實施縮徑及薄肉化。氣囊用鋼管，例如，以直徑30mm以下、肉厚2mm以下為佳。只要可以實現從素管之無接縫鋼管得到必要尺寸之鋼管之冷拉伸，加工方法並無特別限制，然而，以上述方式之抽伸為佳。

本發明所使用之鋼，藉由1次冷拉伸，例如，可以實施46%之縮面率的加工。所以，氣囊用鋼管之最終尺寸為1.7mm肉厚、外徑25mm時，若承受冷拉伸加工之素管之尺寸為例如外徑31.8mm、肉厚2.5mm的話，以1次冷拉伸即可得到特定尺寸之製品。

(D)矯正

本發明所製造之氣囊用鋼管，因為抗張強度為900MPa以上，且冷拉伸之縮面率為40%以上，冷拉伸後之強度呈現高於傳統鋼之傾向，然而，有時，也有可能因為回彈等而使冷拉伸製程後之鋼管發生彎曲。

如後面之說明所示，為了確保高強度及高韌度，對冷拉伸成特定尺寸之鋼管，實施以淬火為目的之急速加熱，而將其加熱至Ac₃變態點以上，然而，該急速加熱，係利用典型之高頻感應加熱來實施。應實施淬火之鋼管發生彎曲的話，不得不擔心高頻感應加熱所使用之高周波線圈是否能筆直地通過鋼管的問題。所以，良好之實施方式，係於冷拉伸後，實施矯正加工，來消除鋼管之彎曲。

該矯正方法並無特別限制，只須以常法來實施即可。以下述方法為佳，亦即，例如，配設約4列之2滾輪型支架，使各列之滾輪間隙之中心位置互相錯開(亦即，偏置)，此外，調整滾輪間隙量，使鋼管通過滾輪間，來實施彎曲及彎曲折回之加工的加工方法。此時之彎曲及彎曲折回之加工度愈高，則矯正效果愈高。由該觀點而言，偏置量(相鄰之滾輪對之間之滾輪軸線的偏離量)，以鋼管之外徑之1%以上而比鋼管之外徑小約1%之滾輪間隙量以下為佳。另一方面，為了避免鋼管之龜裂等問題，偏置量以鋼管之外徑之50%以下而比鋼管之外徑小約5%之滾輪間隙量以上為佳。

(E)熱處理

配合需要，實施上述(D)之矯正加工後，對鋼管賦予所需要之抗張強度，而且，為了提高T方向韌度來確保耐爆裂性，對鋼管實施熱處理。為了使鋼管具備抗張強度900MPa以上之高強度、及優良低溫韌度及耐爆裂性，加熱至Ac₃(變態)點以上之溫度來實施淬火。其次，以Ac₁(變態)點以下之溫度實施回火。

急冷前之加熱溫度若低於成為沃斯田鐵單相之Ac₃點的話，無法確保良好之T方向韌度(及良好之耐爆裂性)。另一方面，上述之加熱溫度若過於高溫的話，則沃斯田鐵粒開始急速成長而成為粗粒，因而導致韌度降低，故以1050℃以下為佳。1000℃以下更佳。

淬火時，至Ac₃點以上之溫度為止之加熱，係以加熱速度50℃/s以上之急速加熱來實施。該加熱速度，可以採用200℃以上之加熱溫度之溫度域之平均加熱速度的值。加熱速度小於50℃/s的話，無法謀求沃斯田鐵粒徑之微細化，拉伸特性及低溫韌度或耐爆裂性能將降低。為了得到抗張強度為1000MPa以上、vTrs100為-80℃以下之鋼管，以加熱速度在80℃/s以上為佳，最好為100℃/s以上。此種急速加熱，可以利用高頻感應加熱來達成。此時，加熱速度，可以利用通過高周波線圈之鋼管的步進速度等來進行調整。

利用急速加熱被加熱至Ac₃點以上之溫度的鋼管，在短時間保持於Ac₃點以上之溫度後，實施以淬火為目的之急速冷卻。其保持時間以0.5~8秒之範圍為佳。最好為1~4秒。保持時間過短的話，有時機械特性之均一性會變差。保持時間過長的話，尤其是，保持溫度較高時，容易導致沃斯田鐵粒徑之粗大化。使粒徑細粒化是確保極高韌度之必要事項。

以淬火為目的之冷卻速度，至少850~500℃之溫度範圍之冷卻速度應控制於50℃/s以上。該冷卻速度，以100℃/s以上為佳。為了使抗張強度成為1000MPa以上、使vTrs100成為-80℃以下，冷卻速度以150℃/s以上為佳。冷卻速度過小的話，淬火不完全，馬氏體之比率降低，而無法得到充份之抗張強度。

被急冷而被冷卻至常溫附近之鋼管，為了賦予900MPa以上之抗張強度及充份耐爆裂性，以Ac₁點以下之溫度實施回火。回火之溫度超過Ac₁點的話，難以確實而安定地得到目的之抗張強度及低溫韌度。

回火之方法並無特別限制，然而，例如，利用Haas Roller型連續爐等之熱處理爐、高頻感應加熱等實施均熱加熱後進行冷卻來實施即可。熱處理爐之均熱條件，以溫度350~500℃、保持時間20~30分鐘為佳。回火後，以(D)所述之方法，適度地以矯直器等矯正彎曲亦可。

為了將以此方式所製造之氣囊用鋼管加工成氣囊用儲壓器，將該鋼管切成特定長度而成為短管後，配合需要，以衝壓加工及旋壓加工等對其至少一端進行縮徑加工(將其稱為瓶口加工)，最後將其加工成裝設啟動器等之必要形狀即可。所以，本說明書所提之氣囊用鋼管之特定尺寸及尺寸精度，係指管厚及直徑相關之尺寸及尺寸精度。最後，於鋼管之兩端熔接裝設蓋體。

實施例

以轉爐熔製具有表1所示之化學組成的鋼(Ac₁點在於720~735℃之範圍內，AC₃點在於835~860℃之範圍內)，並以連續鑄造(圓CC)來製造外徑191mm之圓柱狀鋼坯。將該圓CC鋼坯切成期望之長度，加熱至1250℃後，以利用通常之曼內斯曼穿孔芯棒式無縫管軋機方式之穿孔及壓延，而得到外徑31.8mm、肉厚2.5mm之第1素管、及外徑42.7mm、肉厚2.7mm之第2素管。

將以此方式所得到之2種素管，以使用模具及管塞進行抽伸之通常方法，經由1次或2次之冷拉伸加工(冷抽伸加工)，而整修成外徑25.0mm、肉厚1.7mm之鋼管。表1之比較鋼G、H，係使用外徑31.8mm、肉厚2.5mm之第1素管，以一次拉伸來試作上述形狀之鋼管，結果，發生破裂而無法製造。

比較例9、10，則使用第2素管，以第1次拉伸來形成外徑32.0mm、肉厚2.2mm之鋼管，此外，介由630℃、20分鐘之軟化退火，以第2次拉伸來修整成外徑25.0mm、肉厚1.7mm。

將實施過該冷拉伸加工之鋼管，以矯直器進行矯正後，利用高頻感應加熱裝置，以平均昇溫速度300℃/s(200~900℃之溫度域之平均值)加熱至920℃，於920℃保持2秒鐘後，進行水冷(850~500℃之溫度域之平均冷卻速度150℃/s)來實施水淬火。接著，為了進行鋼管之回火，於輝面退火爐以350~500℃實施30分鐘之均熱處理，利用爐內自然冷卻及輻射冷卻使其冷卻至常溫，而得到氣囊用鋼管。

從所得到之各鋼管切取一定長度之管，於室溫下從管之長度方向進行切開並展開。於從展開之管以T方向採取之長度55mm、高度10mm、寬度1.7mm之矩形材形成2mmV凹痕來當作試驗片，於-40℃以下之各種溫度實施卻貝衝擊試驗。由該試驗，求取延性破斷率為100%之下限溫度(vTrs100)。

此外，利用從鋼管之L方向所採取之JIS Z 2201所規定之11號試驗片，依據JIS Z 2241所規定之金屬材料拉伸試驗法準則來實施拉伸試驗。以上之試驗結果，與鋼管之製造條件同時圖示於表2。

由表2可以得知，使用具有依據本發明之鋼之化學組成的鋼A~F時，全部不含昂貴之Mo，或只含有少量之0.10%以下，合金成本雖然降低，以縮面率46%之加工度，1次冷拉伸也可加工成特定之製品尺寸，於其後之淬火製程實施急速加熱、急速冷卻，可以達成作為氣囊用鋼管之高水準的製品性能。尤其是，使用具有滿足前述式(1)之組成之鋼A~C、E、F時，vTrs100為-100℃以下，低溫韌度極高，故明顯可期待其低溫環境下之優良耐爆裂性能。

另一方面，比較例之鋼F、G，因為含有多量之Mo而使合金成本較高。此外，實施縮面率為40%以上之冷拉伸加工的話，發生龜裂。因此，必須實施2次以上之未滿40%之縮面率的冷拉伸加工，而需要中間之軟化退火，也導致氣囊用鋼管之製造成本的增大。

Claims

一種氣囊用鋼管之製造方法，其特徵為含有：製管製程，其係由質量%為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%、其餘部分為Fe及無法避免之雜質所構成之鋼來執行無接縫鋼管之熱加工製管；冷拉伸製程，其係對所得到之無接縫鋼管，至少實施1次之1次冷拉伸加工之縮面率超過40%之冷拉伸加工來得到特定尺寸之鋼管；以及熱處理製程，其係對經過冷拉伸之鋼管，以50℃/s以上之昇溫速度加熱至Ac₃點以上之溫度後，以至少850~500℃之溫度範圍之冷卻速度為50℃/s以上之方式進行冷卻來實施淬火，其次，以Ac₁點溫度以下之溫度實施回火。
如申請專利範圍第1項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中前述鋼，更含有Mo：未滿0.10%。
如申請專利範圍第1或2項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中前述鋼，含有從Nb：0.050%以下、Ti：0.050%以下、及V：0.20%以下所選取之至少1種。
如申請專利範圍第1或2項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中前述鋼，含有從Ca：0.005%以下、及B：0.0030%以下所選取之至少1種。
如申請專利範圍第1或2項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中前述鋼之Cu、Ni、Cr、Mo之濃度滿足下述(1)式Cu+Ni≧(Cr+Mo)²+0.3．．．(1)式(1)之元素記號所代表之意義，係以質量%表示該等元素之含有量時的數值，但是，未含有Mo時，Mo=0。
如申請專利範圍第1或2項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中前述冷拉伸製程結束後之鋼管之肉厚為2.0mm以下。
如申請專利範圍第6項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中前述冷拉伸製程係以1次冷拉伸來實施。
如申請專利範圍第1或2項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中前述熱處理製程中，以淬火為目的之加熱應以高頻感應加熱來實施。
如申請專利範圍第8項所述之氣囊用鋼管之製造方法，其中於以前述淬火為目的之加熱前，實施冷拉伸製程所得到之鋼管的矯正。