WO2002079526A1

WO2002079526A1 - Tube en acier a haute resistance pour coussin d'air et procede pour la production de ce tube

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Publication number: WO2002079526A1
Application number: PCT/JP2002/003164
Authority: WO
Inventors: Kunio Kondo; Miyuki Yamamoto; Takashi Takano; Kenichi Beppu; Susumu Hirano; Keisuke Hitoshio; Hidetoshi Kurata
Original assignee: Sumitomo Metal Industries, Ltd.
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2002-10-10
Also published as: EP1375683A1; US6878219B2; US20050039826A1; EP1375683A4; US7846274B2; US20030155052A1; EP1375683B1

Description

明細書高強度エアバッグ用鋼管とその製造方法技術分野

本発明は、エアバッグ用鋼管、その製造方法、およびエアバッグ用蓄圧器に関する。より詳しくは、高寸法精度で加工性と溶接性に優れるとともに、高強度で、耐バースト性にも優れた高強度エアバッグ用鋼管、その製造方法、およびエアバッグ用蓄圧器に関する。背景技術

近年、自動車産業においては、自動車の安全性を追求した装置，システムの導入が積極的に進められている。その中の一つがエアバッグシステムである。これは自動車に搭載され、自動車事故の時に衝撃で乗員がハンドルやインストルメントパネルなどに衝突する前に、それらと乗員との間にガス等でエアバッグを展開させ、乗員の運動エネルギーを吸収して傷害の軽減を図るシステムである。エアバッグシステムには、従来、爆発性薬品を使用する方式が採用されてきたが、高価であり、かつ環境問題、リサイクル問題から、近年、アルゴンガス等を充填した鋼管製の蓄圧器を使用する方式が開発され、その使用が広がっている。上記蓄圧器は、自動車の衝突時にエアバッグ内に吹出すガス等を常時高圧に保つたうえで、衝突時には一気にァルゴンガス等の高圧不活性ガスを噴出させる容器である。したがって、そのような蓄圧器としての鋼管（以下、エアバッグ用鋼管）には極めて短時間に大きな歪速度で応力が負荷されることとなる。このため、上記鋼管には、従来の圧力シリンダーやラインパイプのような単なる構造物とは異なり、高い寸法精度、加工性及び溶接性が要求され、更に、高強度と優れた耐バースト性も要求される。

また、寒冷地での使用を考えると、一 4 0 °C程度でも十分な靱性を有することが求められる。近年では、安全性の確保が寒冷地でも等しく求められるようになり、この低温靱性の要求が強い。ここに、当該蓄圧器を構成する鋼管は、一般に、外径 25〜100mm、肉厚 2 〜5m m の寸法のものを必要長さに切断したものである。

このようなエアバッグ用鋼管とその製造方法が、例えば、特開平 8— 3 2 5 6 4 1号公報、特開平 1 0— 1 4 0 2 3 8号公報、特開平 1 0 _ 1 4 0 2 4 9号公報、特開平 1 0— 1 4 0 2 5 0号公報ゃ特開平 1 0— 1 4 0 2 8 3号公報に開示されている。

このように従来にあつても、エアバッグ用鋼管として十分な性能が得られていたのではあるが、自動車の軽量化指向が近年ますます強くなるに伴って、ェアバ. ッグ装置にも小型 ·軽量のものが要求されるようになってきた。したがって、現状では、エアバッグ内に吹出すガスの高圧化、鋼管の薄肉化が求められるようになってきている。

上記の各公報に記載の技術は、いずれも「高強度高靱性エアバッグ用鋼管」を意図し、引張強度として 5 9 O MPa以上を目標とはするものの、その実施例からも明らかなように、引張強度は高々 8 8 3 MPa でしかないものであった。このため、エアバッグ内に吹出すガスの高圧化、鋼管の薄肉化に対しては、上記の各公報に開示された技術では、耐バースト性という面で必ずしも十分とはいえない場合の生じることが想定される。

また、低温靱性に関しては、上記の各公報のいずれにも記載されておらず、前述のような今日的要求に十分に応えるには、さらなる改善が求められる。発明の開示

本発明は、上記現状に鑑みなされたもので、高寸法精度で加工性と溶接性に優れるとともに、高い強度、とりわけ 9 0 O MPa以上の高い引張強度を有し耐バースト性 ·低温靱性にも優れ、エアバッグ内に吹出すガスの高圧化、鋼管の薄肉化に十分対応できる高強度エアバッグ用鋼管とその製造方法ならびにエアバッグ用蓄圧器を提供することを目的とする。

本発明者らは、このような課題を達成するために種々検討を行い、下記の知見を得た。

①エアバッグ内に吹出すガスの高圧化、鋼管の薄肉化に対処するには、ェアバッグ用鋼管の引張強度を確実に 9 0 O MPa以上とすることが重要である。

②上記エアバッグ用鋼管は溶接して使用されるため、溶接性に優れた化学組成を有することも重要である。

③引張強度が 9 0 O MPa以上で、更に、溶接性に優れた化学組成であるという条件を満たすためには、エアバッグ用鋼管の化学組成は低 C 系の Cr含有鋼とする必要がある。

④エアバッグ用鋼管に良好な耐バースト性を付与させるための必要条件は、所定の寸法精度と良好な表面性状を得ることであり、そのためには冷間加工プロセスを採用すればよい。しかし、冷間加工プロセスでエアバッグ用鋼管を仕上げると、今度は、鋼管円周方向（鋼管を展開した際の圧延長手方向と直角な方向のことを指し、以下においては T方向という；後述する図 4参照）の靱性が大幅に低下して耐バースト性が低下してしまう。

そこで、低 C 系の Οを含有する冷間加工仕上げの鋼管として、熱間で継目無鋼管にした後、冷間で抽伸加工して寸法精度を高めた種々の鋼管を準備し、冷間抽伸加工後の熱処理と T方向靱性との関係について検討した。

すなわち、種々の鋼組成を有する鋼を用いて、先ず、外径 7 0蘭で肉厚 4 . 1 mmの公称寸法に熱間製管して継目無鋼管を製造した。次いで、前記の継目無鋼管を冷間で抽伸加工して外径 6 0 . 3 3 mmで肉厚 3 . 3 5讓に仕上げ、冷間抽伸加ェ後の熱処理と T方向靱性との関係について検討した。

図 1〜図 3に、上記検討結果の一例として、質量％で、 0 . 1 1 % C — 0 . 5 9 %Cr- 0 . 2 4 %Si - 1 . 3 7 Mn- 0 . 0 1 3 %P - 0 . 0 0 1 %S - 0 . 2 6 Cu- 0 . 2 6 %Ni - 0 . 3 1 Mo- 0 . 0 2 5 %Ti - 0 . 0 2 3 %Nb- 0 . 0 3 2 Al - 0 . 0 0 2 5 %Caを含有し、残部は Feと不純物からなる鋼管に対する調査結果を示す。なお、靱性には JIS Z 2 2 0 2に規定の幅が 2 . 5 mmの Vノッチシャルピ一試験片を用いた。

図 1から、冷間抽伸加工ままの鋼管の場合、圧延長手方向（以下方向という；後述する図 4参照）と T方向には靱性の異方性があり、 T 方向における延性一脆性遷移温度（すなわち、延性破面率が 5 0 %となる試験温度）は L 方向に比べると約 7 0 °C程度高温側にあり、更に T方向の吸収エネルギーは L 方向のそれに比べて著しく劣っていることが明らかである。

図 2に、上記の冷間抽伸加工材に A_{C l} 変態点以下の温度で SR熱処理（応力除去焼なまし）を実施した例を示す。 SR処理によって T方向靱性はほとんど変化しないが、 L 方向靱性が改善するため、靱性の異方性は却って増大している。

図 3に、冷間抽伸加工後、 A_{C l} 変態点以上の温度に加熱して急冷し、次いで、 Ac i 変態点以下の温度で焼戻し処理した例を示す。

図 3には、冷間抽伸加工後、高周波誘導加熱装置で 9 2 0 °Cに急速加熱し、 1 0秒保持してから急冷して焼入れし、次いで、 5 7 0 °Cで焼戻し処理した鋼管の L 方向と T方向の靱性を示した。鋼管の L 方向と T方向の靱性については、異方性はほとんど解消され、 T方向でも良好な靱性が得られることが明らかである。なお、図 3における、「I nd ' QT」は「高周波誘導加熱装置で加熱して焼入れし、次いで通常の炉加熱で焼戻ししたこと」を示す。

⑤このときの冷間抽伸加工後の熱処理と T方向靱性との関係について検討した結果、 T方向靱性を改善して耐バースト性を高めるとともに所望の強度を確保させるには、 Ac , 変態点以下の温度での焼なまし処理では対応できず、少なくとも Ac ) 変態点以上の温度に加熱して急冷し、次いで、 Ac , 変態点以下の温度で焼戻しすればよい。なお、上記急冷前の加熱を、オーステナイト域である Ac ₃ 変態点以上の温度に急速加熱した後短時間保持するものとし、その後焼入れして更に焼戻しすれば、 T方向靱性はより良好になって、一層良好な耐バースト性が得られる。

⑥エアバッグ用鋼管の化学組成として Ca、 Mg、 REM (希土類元素）を含有させると T方向の靱性が改善されて耐バースト性が良好になる。

⑦エアバッグ用鋼管として要求される低温靱性は、低温雰囲気での内圧によるバースト試験により評価される。このバースト試験は、長さ 3 O cm程度の鋼管の両端に蓋を溶接し、片端から圧力媒体を注入できる構造の試験体を使って、安全のため周囲を鋼板で覆った雰囲気温度調整器の中で試験をする。この時の破断圧力は、例えば外径 4 O mm、肉厚 2 . 6 mm、長さ 3 0 0麵の鋼管で、一 4 0 °Cでも 1 5 O MPa以上と十分な強度を示しても、脆性的に破断し開口部が試験片全長に走る場合がある。延性破断させれば、そのような現象を防ぐことができる。そこで、低温脆性を向上させる因子を明らかにすることに取り組んだ。

その結果、特に低温脆性に及ぼす集合組織の影響に関しては、集合組織の組成というよりその異方性が大きく影響し、しかも特定面方位の異方性がその低温脆性の改善に密接に関連していることを知った。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、質量％で、

C： 0.05〜0.20%、 Si : 0.1 〜L0 %、 Mn ： 0.20〜2.0 %、

P: 0.025 %以下、 S : 0.010 %以下、 Cr : 0.05〜1.0 %、

A1 ： 0.10%以下、

さらに必要により、 Mo： 0.50%以下、 Ni： L 5 %以下、 Cu： 0.5 %以下、 V： 0. 2 %以下、 Ti： 0.1 %以下、 Nb： 0.1 %以下、 B ： 0.005 %以下の少なくとも 1 種を含有し、

残部は Fe及び不純物からなる鋼組成を有する鋼を製管後冷間加工して所定の寸法に成形し、その後、少なくとも A_Cl 変態点以上の温度に加熱して急冷し、次いで、 Ac, 変態点以下の温度で焼戻しすることを特徴とする耐バースト性に優れた高強度エアバッグ用鋼管の製造方法である。

好適態様にあって本発明は、質量％で、

C： 0.05〜0.20%、 Si : 0.1 〜1.0 %、 Mn ： 0.20〜2.0 %、

P: 0.025 %以下、 S :0.010 %以下、 Cr : 0.05〜1.0 %、

A1 ： 0.10%以下、

さらに必要により、 Mo： 0.50%以下、 Ni： 1.5 %以下、 Cu： 0.5 %以下、 V： 0. 2 %以下、 T 0.1 %以下、 Nb： 0.1 %以下、 B ： 0.005 %以下の少なくとも 1 種を含有し、

さらに、 Ca： 0.01%以下、 Mg： 0.01%以下、 REM (希土類元素〉： 0.01%以下の少なくとも 1種をも含有し、

残部は Fe及び不純物からなる鋼組成を有する鋼を製管後冷間加工して所定の寸法に成形し、その後、少なくとも Ac, 変態点以上の温度に加熱して急冷し、次いで、 A_Cl 変態点以下の温度で焼戻しすることを特徴とする耐バースト性に優れた高強度エアバッグ用鋼管の製造方法である。

別の面からは、本発明は、上述のようにして製造されるエアバッグ用鋼管であつて、エアバッグ用鋼管の軸方向 L と周方向 T に垂直な面における { 1 1 0 } 面の X線積分強度比の L/T比が 4以下であることを特徴とするエアバッグ用鋼管である。

さらに別の面からは、本発明は、上述のようにして製造されるエアバッグ用鋼管から構成されるェアバッグ用蓄圧器である。図面の簡単な説明

図 1は、冷間加工ままの鋼管の靱性の異方性を示すグラフである。

図 2は、冷間加工後、 SR処理を行った場合の靱性の異方性を示すグラフである図 3は、冷間加工後、焼入れ、焼き戻処理を行うことによって靱性の異方性が解消されることを示すグラフである。

図 4は、本発明にかかる鋼管の X線積分強度比を求める試験面の説明図である図 5は、本発明例と比較例における集合組織の異方性を示すグラフである。図 6は、集合組織と内圧バースト特性との関係を示すグラフである。

図 7は、本発明にかかる鋼管の靱性試験の試験片採取の説明図である。

図 8は、シャルピー衝撃試験の結果と、バースト試験の結果とを比較して示すグラフである。

図 9は、本発明にかかるエアバック用蓄圧器の略式断面図である。

図 10は、実施例の結果をまとめて示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は「質量％」を意味する。

(A)鋼の化学組成

C ：

Cは、安価に鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、その含有量が 0 . 0 5 %未満では所望の 9 0 O MPa以上の引張強度が得難く、又、 0 . 2 0 %を超えると加工性及び溶接性が低下する。したがって、 Cの含有量を、 0. 0 5〜0. 20%とした。なお、 C含有量の好ましい範囲は、 0. 0 5〜0. 1 4%で、より好ましい範囲は、 0. .07〜0. 1 3%である。

Si：

Siは、脱酸作用を有するほか、鋼の焼入れ性を高めて強度を向上させる元素であり、 0. 1%以上含有する。しかし、その含有量が 1. 0%を超えると靱性が低下するため、 Siの含有量を 0. 1〜 1. 0%とした。なお、 Si含有量の好ましい範囲は 0. 2〜0. 5%である。

Mn：

Mnは、脱酸作用があり、又、鋼の焼入れ性を高めて強度と靱性を向上させるのに有効な元素である。しかし、その含有量が 0. 20%未満では十分な強度と靱性が得られず、一方、 2. 0%を超えると偏析が著しくなり、靱性が低下する。このため、 Mnの含有量を 0. 20〜2. 0%とした。 Mnの含有量は 0. 5〜1. 5%とすることが好ましい。

P：

Pは、粒界偏析に起因する靱性低下をもたらし、特に、その含有量が 0. 0 2 5%を超えると靱性の低下が著しくなる。したがって、 Pの含有量を 0. 02 5 %以下とした。なお、 P の含有量は 0. 020 %以下とするのが好ましく、 0. 0 1 5%以下であれば一層好ましい。

S ：

は、特に鋼管の T方向の靱性を低下させてしまう。特に、その含有量が 0. 0 1 θο/οを超えると鋼管の T方向の靱性低下が著しくなる。したがって、 Sの含有量を 0. 0 1 0%以下とした。なお、 Sの含有量は 0. 00 5 %以下とするのが好ましく、 0. 003 %以下であれば一層好ましい。

Cr：

Crは、鋼の強度と靱性を高めるのに有効な元素であり、 0. 0 5%以上含有させる。しかし、その含有量が 1. 0%を超えると溶接部靱性の低下を招く。このため、 C r の含有量を 0. 0 5〜 1. 0%とした。 Cr含有量の好ましい範囲は 0 . 2 ~ 0. 8%、より好ましい範囲は 0. 4〜0. 7%である。 Al：

Alは、脱酸作用を有し、靱性及び加工性を高めるのに有効な元素である。しかし、 0. 1 0%を超えて含有させると、地疵の発生が著しくなる。したがって、 A1の含有量を 0. 1 0%以下とした。なお、 A1含有量は極く微量であってもよいので、その下限は特に定めないが、 0. 0 0 5 %以上とすることが好ましい。 A1 含有量の好ましい範囲は 0. 0 0 5〜0. 0 5 %である。なお、本発明にいう A1 含有量とは、酸可溶 A1 (所謂「sol.Al」）の含有量を指す。

本発明に係る高強度エアバッグ用鋼管が含有する Fe以外の必須成分元素は、上記の C、 Si、 Mn、 P、 S、 Cr及び Alだけであってもよい。しかし、さらに高強度のエアバッグ用鋼管として更なる強度、耐バースト性、溶接性を得たい場合には、上記の成分に加え、必要に応じて、 Mo、 Ni. Cu、 V、 Ti、 Nb及び Bを選択的に 1種以上含有させることができる。すなわち、 Mo、 Ni、 Cu、 V、 Ti、 Nb及び Bの各元素を任意添加元素として 1種以上添加し、含有させてもよい。

以下、上記の任意添加元素に関して説明する。

Mo、 Niヽ B ：

これらの元素は、いずれも添加すれば、焼入れ性を高める作用を有する。

Moには更に、固溶強化、析出強化により強度を高める作用もある。これらの Mo の作用は通常は不純物レベルと考えられる極く微量の含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、 Moは 0. 0 5%以上の含有量とすることが好ましい。しかし、 Moの含有量が 0. 5 0%を超えると、溶接部が硬化して靱性が低下する。したがって、添加する場合の Moの含有量は 0. 5 0%以下、好ましくは 0. 0 5〜0. 50%とするのがよい。

Niには更に、勒性を高める作用もある。これらの Niの作用は極く微量の含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、 Niは 0. 0 5%以上の含有量とすることが好ましい。しかし、 Niは高価な元素であり、特にその含有量が 1. 5%を超えるとコスト上昇が著しくなる。したがって、添加する場合の Ni の含有量は 1. 5%以下、好ましくは 0. 0 5〜し 5%とするのがよい。

Bの焼入れ性向上作用は極く微量の含有量であつても得られるが、より顕著にその効果を得るには、 Bは 0. 0 0 0 3 %以上の含有量とすることが好ましい。しかし、 B の含有量が 0. 0 0 5 %を超えると靱性が低下する。したがって、添加する場合の Bの含有量は 0. 0 0 5 %以下、好ましくは 0. 0 00 3〜0. 0 0 5%とするのがよい。 B含有量のより好ましい範囲は 0. 0 0 0 3〜0. 0 0 2 %である。

なお、上記の Mo、 Ni、 Bはいずれか 1種のみ又は 2種以上の複合で添加することができる。

Cu、 Ti、 Nb：

これらの元素は、いずれも添加すれば、靱性を高める作用を有する。

Cuの靱性向上作用は極く微量の含有量であつても得られるが、より顕著にその効果を得るには、 Cuは 0. 1 %以上の含有量とすることが好ましい。し力、し、 Cu は鋼の熱間加工性を低下させるので、 Cuを添加 '含有させる場合には Niも添加 - 含有させて、熱間加工性を確保するのがよい。なお、 Cuの含有量が 0. 5%を超えると、 Niと複合添加 ·含有させても良好な熱間加工性を確保できない場合がある。したがって、添加する場合の Cuの含有量は 0. 5%以下、好ましくは 0. 1 〜0. 5%とするのがよい。

Tiの靱性向上作用は極く微量の含有量であつても得られるが、より顕著にその効果を得るには、 Tiは 0. 0 0 3 %以上の含有量とすることが好ましい。しかし、 Tiの含有量が 0. 1 %を超えると却って靱性が低下する。したがって、添加する場合の Tiの含有量は 0. 1 %以下、好ましくは 0. 0 0 3〜0. 1 %とするのがよい。 Ti含有量のより好ましい範囲は 0. 0 0 3〜0. 0 3%であり、その範囲が 0. 0 0 3〜0. 0 2%であれば一層好ましい。

Nbの靱性向上作用も極く微量の含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、 Nbは 0. 0 0 3 %以上の含有量とすることが好ましい。しかし、 Nbの含有量が 0. 1 %を超えると却って靱性が低下する。したがって、添加する場合の Nbの含有量は 0. 1 %以下、好ましくは 0. 0 0 3〜0. 1 %とするのがよい。 Nb含有量のより好ましい範囲は 0. 0 0 3〜0. 0 3%であり、その範囲が 0. 0 0 3〜0. 0 2%であればさらに一層好ましい。

なお、上記の Cu、 Ti、 Nbはいずれか 1種のみ又は 2種以上の複合で添加することができる。 V：

Vは、添加すれば、析出強化により強度を高める作用を有する。この Vの作用は極く少量の含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、 V は 0 . 0 1 %以上の含有量とすることが好ましい。しかし、 Vの含有量が 0 . 2 %を超えると、靱性が著しく低下する。したがって、添加する場合の Vの含有量は 0 . 2 %以下、好ましくは 0 . 0 1〜0 . 2 %とするのがよい。

高強度エアバッグ用鋼管に、更に一層良好な耐バースト性を確保させたい場合には、上記した各成分に加え、必要に応じて、以下に説明するように、更に Ca、 Mg及び REM (希土類元素）の 1種以上を任意添加元素として添加し、含有させてもよい。

Ca、 Mg、 REM ：

これらの元素は、添加すれば、いずれも靱性の異方性を改善して、鋼管の T方向靱性を高め、これによつて耐バースト性を一層高める作用を有する。この効果は極く微量の含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、いずれの元素も 0 . 0 0 0 3 %以上の含有量とすることが好ましい。しかし、いずれの元素も 0 . 0 1 %を超えて含有させると、介在物がクラスター状になって、地疵の問題が発生する。したがって、これらの元素を添加する場合の含有量は、いずれも 0 . 0 1 %以下、好ましくは 0 . 0 0 0 3〜0 . 0 1 %とするのがよい。なお、上記の Ca、 Mg、 REM はいずれか 1種のみ又は 2種以上の複合で添加することができる。

(B)製管

本発明においては、上記のように化学組成を調整した鋼を素材として、継目無鋼管を製造しさえすればよく、継目無鋼管の製管法としては特に限定するものではない。

(C)冷間加工

上記のようにして継目無鋼管として製管された鋼管は、所定の寸法精度、表面性状が得られる条件下で冷間加工される。冷間加工は、所定の寸法精度と表面性状が得られさえすればよいので、冷間抽伸、冷間圧延等の方法や加工度に関しては、特に規定しなくてもよいが、加工度は減面率で 3 %以上とするのが好ましい (D)熱処理

上記 (C) の冷間加工の後、鋼管には所要の引張強度を確保するとともに、 T方向靱性を高めて耐バースト性をも確保するための熱処理が施される。

鋼管に引張強度で 9 0 O MPa以上の高強度と、耐バースト性とを具備させるためには、少なくとも Ac , 変態点以上の温度に加熱してから急冷し、次いで、 Ac i 変態点以下の温度で焼戻しをする。

急冷前の加熱温度が A_{C l} 変態点未満では、良好な T方向靱性（したがって良好な耐バースト性）を確保させることができない。上記の加熱温度はオーステナィト域である Ac ₃ 変態点以上の温度とすることが好ましい。なお、高温長時間の加熱は鋼管表面に生成するスケールが多くなり、寸法精度と表面性状が低下して、耐バ一スト性が低下することにつながるので、上記加熱の条件は、オーステナイト域である Ac ₃ 変態点以上の温度に急速加熱した後、短時間保持するものであることが好ましい。なお、この場合の条件として、下記（ 1 ) 式で表される PLの値が 2 2 0 0 0以下を満たすものであれば一層好ましい。

P L = ( T + 2 7 3 ) ( 2 0 + 1 o g t ) · · · ( 1 ) 、ここで、 Tは加熱温度（°C ) 、 t は加熱保持時間 (h) である。

なお、 PLの値が小さいほど鋼管表面に生成するスケール量が低下するのと、結晶粒の粗大化が抑制されるので、耐バースト性が向上するため、 PLの値は 2 1 0 0 0以下とすることが好ましく、 2 0 0 0 0以下であれば一層好ましい。一方、 PLの値が余りに小さすぎると、所望の高強度が得られない場合もある。したがつて PLの値の下限値は、 1 9 0 0 0程度とするのがよい。

なお、急速で短時間保持の加熱を実現する方法には、例えば、高周波誘導加熱方法や直接通電加熱方法があり、その手段は特に限定されるものではないが、加熱速度は 1 0 °C /秒程度以上とすることが好ましい。

少なくとも A_{C l} 変態点以上の温度に加熱するときの加熱雰囲気は、裏面スケ一ルの発生を抑制する観点からなるべく酸素ポテンシャルの低い環境であることが望ましく、還元性雰囲気であれば更に好ましい。

少なくとも A_{C l} 変態点以上の温度に加熱した後の冷却は、所望の 9 0 O MPa以上の引張強度を安定 ·確実に得るために急冷（具体的には 8 0 0〜5 0 0 °Cでの平均で 5 °C/秒以上の冷却速度）とする必要があり、水焼き入れ等の急冷処理とすることが好ましい。

急冷されて常温近傍まで冷却された鋼管は、所望の 9 0 OMPa以上の引張強度と耐バースト性を付与するために A_Cl 変態点以下の温度で焼戻しする必要がある。焼戻しの温度が A_Cl 変態点を超えると上記特性を安定、且つ、確実に得ることが困難になる。なお、焼戻しの後、適宜ストレートナー等で曲がりを矯正してもよい。

(E)特定面方位の異方性

図 4は、鋼管 1 0の模式図であり、 L面は縦ハッチで示され、 T面は斜めハツチで示される。ここに、従来技術において「脆性的に破断し開口部が試験片全長に走る」とは、図示 T面に沿って脆性破断が起こることを意味するのである。そこでまず、本発明にかかる鋼管の集合組織を評価するために、図 4に示す L 面、 T面について { 1 1 0 } 、 { 20 0 } . { 2 1 1 } . { 2 2 2 } 面の X線積分強度比を測定した。

ここで、 L、 Tとはそれぞれ軸方向と周方向の応力軸に対して垂直な面を意味する。また X線積分強度比とは、 X線分光分析で得られる特定面方位のピーク面積を、粉末試料のような結晶方位的に無秩序なサンプルから得られる同じ面方位のピーク面積で除した値である。

本発明ではさらに集合組織の異方性を評価するため、特定面方位の L面の X線積分強度比を、 T面の X線積分強度比でさらに除して比較した。結果を図 5に示す。その結果 { 1 1 0} 面の値が、製造条件を変化させると最も大きく変化したので、組織評価として { 1 1 0 } 面の X線積分強度比の L/T比（L/T 1 1 0 と表示する）で評価することができることを見出した。

図 6に熱処理条件を変えることで集合組織を変更し製造した鋼管の集合組織と内圧バースト特性を調査した試験結果を示す。なお、図中、 A、 Bとあるのは、本発明で規定する成分条件を満たす表 1の鋼 A、 Bであり、それぞれ〇、 △の記号で示す。 0°Cから一 8 0°Cまでを 2 0°C間隔で破断試験した後の破面を調べ、延性破面を示す限界温度（Tbとする）で内圧バースト特性を評価した結果、内圧バースト性能を向上させるためには、 T面および L面における { 1 1 0 } 面方位の集合組織の異方性を小さくする、すなわち、 L / T I 10 を 1に近づければよいことが判明した。表 1

(質量⁰ /₀)

なお、バースト試験は、試験に手間と費用が掛かる問題もある。

これを解決するためバースト試験と汎用試験であるシャルピー衝撃試験の結果を比較評価した。

靱性については、図 7に示すように鋼管 3 0の円周方向から切り出して展開加ェした板 3 2に Vノッチ 3 4を入れた衝撃試験片を用いた。これは亀裂を、バ一スト試験と同じ鋼管の軸方向に進展させるためである。シャルビ一衝撃試験では、延性破面率が 1 0 0 %を確保できる下限温度（vTrs lOO とする）で評価した。これらの結果から、図 8に示すように内圧バースト試験で延性破面を示す下限温度（Tb) は、 vTrs lOO にほぼ一致することを見出した。すなわち、これはシャルビー衝撃試験で vTrs l OO を評価することで内圧バースト破断特性を類推できることを意味する。したがって、後述する実施例では、 Tbを vTrs lOO で評価した。

(F)エアバッグ用蓄圧器

図 9は本発明にかかるエアバッグ用蓄圧器の一例を示す略式断面図である。図中、本発明にかかる蓄圧器 1は、鋼管を切断後、両端を絞り加工した管体 5と、次いでこの管体 5の一端に溶接した蓋 3とで構成される。管体 5の片端にはエアバッグ作動装置 2を装着する。エアバッグ作動装置 2が衝撃を感知して作動すると、蓄圧器 1内に充填されていた高圧ガスが噴出して図中破線で示すエアバッグ 4を起動させるのである。

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。

実施例

表 2に示す化学組成を有するビレットを用い、通常のマンネスマン一マンドレルミル方式による穿孔、圧延により外径が 7 O mmで肉厚が 4 . 1讓に仕上げた継目無鋼管を、通常の方法で冷間抽伸加工（冷間引抜き加工）し、外径を 6 0 . 3 3 mm、肉厚を 3 . 3 5 mmに仕上げた。

なお、表 2における鋼 a kは、成分が本発明で規定する条件を満たす鋼で、鋼 1〜！！は、成分のいずれかが本発明で規定する条件から外れた鋼である。

次いで、得られた各鋼管に、表 3に示す条件の熱処理を施した。なお、表 3における急冷（焼入れ）は、備考欄に示す方法で行ったものであり、「Ind' Q 」は高周波誘導加熱装置を用いて 2 0 °C /秒の加熱速度で加熱し、水焼入れしたものであることを示す。又、「FQ」は通常のウォーキングビ一ム炉で加熱して水焼入れしたものであることを示す。焼戻しは通常のウォーキングビーム炉を用いて 3 0分保持して行った。なお、試験番号 1 0 1 1は焼入れを行わず、 SR処理だけを ί亍ったものである。 '

*印は本発明で規定する条件から外れていることを示す。

熱処理した各鋼管について引張試験、シャルビ一衝撃試験及びバースト試験の各試験を行った。

すなわち、 J 1S Z 2201に規定の 1 1号試験片を用いて、 J I S Z 2241 に規定の金属材料引張試験方法に準じて引張試験を行った。又、室温で展開した鋼管の圧延長手方向（L方向）と圧延方向に直角な方向（T方向）からそれぞれ J 1S Z 22 02に規定の幅が . 5 mmの Vノッチシャルビ一試験片を採取してシャルビ一衝撃試験を行い、延性一脆性遷移温度（vTrs) によって靱性を評価した。バースト試験は各鋼管から 2 5 O mm長さの鋼管を 5本ずつ切り出し、各 2 5 0譲長さの鋼管の両端を溶接し、一 4 0 °Cでバーストさせた時の亀裂の進展度合いを観察し、 5 本の試験において、どちらかの端部まで亀裂が進展した鋼管の本数で耐バースト性を評価した。

上記各試験の結果を表 3に併せて示す。

表 3から分かるように、本発明で規定する条件を満たす試験番号 1 〜 9の場合、引張強度が 9 0 O MPa以上の高強度で、しかも、 T方向のシャルピー試験における延性一脆性破面遷移温度は十分低く、更に、バースト試験においても端部まで亀裂が進展することはなかった。試験番号 1 〜 9のうちでも、成分組成に Ca、 Mg、 REM を含む場合は、そうでない場合に比べて T方向靱性が一層良好なことも明らかである。

又、前記（ 1 ) 式で表される PL値が 2 2 0 0 0以下となる高周波誘導加熱装置を用いて加熱し、水焼入れしたものの T方向靱性が一層良好なことも明らかである。

これに対し、試験番号 1 0〜 1 4の場合は、本発明に係る試験番号 1〜 9の場合に比べて、 T方向の靱性が低く耐バ一スト性に劣るか、熱間での製管時に疵が発生しており、問題を有するものである。

また、特に表 1における鋼 cおよび鋼 jについて、 L /T 110 を変化させて低温靱性を調べるため、冷間加工度、熱処理温度を変化させ、上述したのと同様の方法で継目無鋼管を作製した。なお、このとき、熱処理条件は引張強さが 9 0 0 MPa以上となる条件を選んだ。

低温靱性については、図 7に示すように、鋼管 3 0の円周方向から切り出して展開加工した板 3 2に Vノッチ 3 4を入れて JIS Z 2202に準じた衝撃試験片（ 1 O ramX 2 . 5讓ー 2 Vノッチ）を用いてシャルビ一衝撃試験を実施して、延性破面率が 1 0 0 %を確保できる下限温度（vTrs lOO とする）で評価した。その結果を、表 4、図 1 0にまとめて示す。図中、 L/T110 が 4以下のデ一タを黒塗りのマーク、 LZT110 が 4を超えるものを白抜きマークでしめした。これらの結果からも分かるように、 L/T110 が 4以下のとき Tbおよび vTrs₁₀。がー 40°C以下となり、エアバック用鋼管として十分な低温靱性が得られることが示された。表 4

*く - 80は、 - 80°Cの/《一スト試験で延性破面を示し、

それより低温での試験は実施しなかったことを意味する。産業上の利用の可能性

本発明によれば、高寸法精度で加工性と溶接性に優れるとともに、 9 0 OMPa 以上の高い引張強度を有し、一 4 0°Cという低温でも充分な靱性と耐バースト性を有する高強度鋼管が得られ、エアバッグ内に吹出すガスの高圧化、鋼管の薄肉化に十分対応できる高強度エアバッグ用鋼管を提供することができる。

したがって、エアバッグ用鋼管として従来にない優れた品質の製品が得られ、本発明の実用上の意義は大きい。 -

Claims

請求の範囲

1. 質量％で、

C： 0. 0 5〜0. 20%、 Si : 0. 卜 1. 0 %、 Mn： 0. 20〜2. 0 % 、 P： 0. 025 Q/6以下、 S ： 0. 0 1 0 %以下、 Cr： 0. 0 5〜1 . 0 %、 A1 : 0. 1 0 %以下、

残部は Fe及び不純物

からなる鋼組成を有する鋼材を製管後冷間加工して所定の寸法に成形し、その後、少なくとも A_Cl 変態点以上の温度に加熱して急冷し、次いで、 A_Cl 変態点以下の温度で焼戻しすることを特徴とする耐バースト性に優れた高強度エアバッグ用鋼管の製造方法。

2. 前記鋼組成が、質量⁰ /₀で、さらに、 Cu： 0. 5 %以下、 Ti： 0. 1 %以下、 Nb： 0. 1 %以下の少なくとも 1種を含有する、請求項 1記載の製造方法。

3. 前記鋼組成が、質量％で、さらに V： 0. 2%以下を含有する請求項 1記載の製造方法。

4. 前記鋼組成が、質量⁰ /₀で、さらに、 Ca： 0. 0 1 %以下、 Mg： 0. 0 1 %以下、 REM (希土類元素〉： 0. 0 1 %以下の 1種以上を含有する、請求項 1記載の製造方法。

5. 請求項 1ないし 4のいずれかにより製造されるエアバッグ用鋼管であって、エアバッグ用鋼管の軸方向 Lと周方向 Tに垂直な面における { 1 1 0} 面の X線積分強度比の L /T比が 4以下であることを特徴とするエアバッグ用鋼管。

6. 請求項 5に記載のエアバッグ用鋼管から構成されるエアバッグ用蓄圧器。

7. 質量％で、 C ： 0 . 0 5 - 0 . 2 0 %. Si ： 0. ト 1 . 0 %、 Mn : 0 . 2 0〜 2 . 0 % 、 P ： 0. 0 2 5 Q/Q以下、 S ： 0. 0 1 0 %以下、 Cr： 0 . 0 5〜1 . 0 %、 A1 : 0. 1 0 %以下、さらに、 Mo： 0. 5 0 %以下、 Ni ： 1. 5 %以下、 B ： 0. 0

0 5 %以下の少なくとも 1種、

残部は Fe及び不純物

8. 前記鋼組成が、質量％で、さらに V： 0. 2 %以下を含有する請求項 7記載の製造方法。

9. 前記鋼組成が、質量⁰ /₀で、さらに、 Ca： 0. 0 1 %以下、 Mg： 0. 0 1 %以下、 REM (希土類元素〉： 0. 0 1 %以下の 1種以上を含有する、請求項 7記載の製造方法。

1 0. 請求項 7ないし 9のいずれかにより製造されるエアバッグ用鋼管であって、エアバッグ用鋼管の軸方向 Lと周方向 Tに垂直な面における { 1 1 0 } 面の X 線積分強度比の L/T比が 4以下であることを特徴とするエアバッグ用鋼管。

1 1 . 請求項 1 0に記載のエアバッグ用鋼管から構成されるエアバッグ用蓄圧器。

1 2. 質量％で、

C ： 0. 0 5〜0. 2 0 %、 Si : 0. 1〜 1 . 0 %、 Mn : 0. 2 0〜 2. 0 % 、 P ： 0. 0 2 5 Q/D以下、 S ： 0. 0 1 0 %以下、 Cr： 0. 0 5〜1 . 0 %、 A1 : 0. 1 0 %以下、さらに、 Mo： 0. 5 0 %以下、 Ni ： 1. 5 %以下、 B ： 0. 0 0 5 %以下の少なくとも 1種、ならびに、 Cu： 0. 5 %以下、 Ti ： 0. 1。/₀以下、 Nb : 0 . 1 %以下の少なくとも 1種、残部は Fe及び不純物

1 3. 前記鋼組成が、質量％で、さらに V： 0. 2%以下を含有する請求項 1 2 記載の製造方法。

1 4. 前記鋼組成が、質量％で、さらに、 Ca： 0. 0 1 %以下、 Mg： 0. 0 1 % 以下、 REM (希土類元素〉： 0. 0 1 %以下の 1種以上を含有する、請求項 1 2 記載の製造方法。

1 5. 請求項 1 2ないし 1 4のいずれかにより製造されるエアバッグ用鋼管であつて、エアバッグ用鋼管の軸方向 Lと周方向 Tに垂直な面における { 1 1 0} 面の X線積分強度比の L / T比が 4以下であることを特徴とするエアバッグ用鋼管。

1 6. 請求項 1 5に記載のエアバッグ用鋼管から構成されるエアバッグ用蓄圧器。