[发明专利]气囊用钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有拉伸强度为1000MPa以上的高强度和vTrs100为-80℃以下的高韧性的气囊用钢管及其制造方法。

更具体而言，本发明涉及一种气囊用钢管及其制造方法，所述气囊用钢管可通过较低廉且简单的制造工序进行制造，且可适用利用高频感应加热等快速加热手段的、短时间的淬火热处理。

背景技术

近年来，在汽车工业中，谋求安全性的装置的导入正在推进。作为这样的装置之一，例如已进展到开发并搭载气囊系统。气囊系统是车辆发生碰撞时在乘员碰撞到方向盘、仪表盘等之前，在它们与乘员之间用气体打开气囊，从而吸收乘员的动能以减轻伤害的系统。作为气囊系统，以往采用了使用爆炸性化学品的方式，而近年来开发了使用高压填充气体的系统，其适用范围更广。

使用高压填充气体的上述系统是在平时使气体等保持高压并在碰撞时一下将该高压气体喷到气囊内的系统，因此，高压气体的蓄压器中使用的钢管会在极短时间内以大的形变速度负载应力。因此，上述钢管与以往的压力料缸、管路钢管那样的单纯结构物不同，要求其具有高尺寸精度、加工性和焊接性，进一步要求其具有高强度和优异的抗破裂性。

最近，为了在薄壁化、轻量化的情况下也可以确保高破裂压力，拉伸强度超过1000MPa的超高强度的无缝钢管也开始作为蓄压器而应用于气囊系统中。例如，在由外径60mm、壁厚3.55mm的无缝钢管制成的蓄压器的情况下，TS为800MPa时破裂压力顶多为100MPa左右，相对地，如果TS变为1000MPa，则破裂压力提高至130MPa。另外，在气囊的蓄压器钢管外径和要求破裂压力恒定的情况下，可以实现20%左右的薄壁化。

进而，为了在例如寒冷地区，在碰撞时也不会发生蓄压器脆性断裂而导致二次伤害，需要蓄压器具有优异的低温韧性。

从这样的观点出发，蓄压器用的无缝钢管通过淬火回火而被赋予了高强度和高韧性。具体而言，作为蓄压器，要求其在经过后述的缩径加工后的状态下，在-60℃以下的温度区域下，也具有充分的低温韧性。

然而，气囊用蓄压器一般是将作为管坯的无缝钢管切断成规定长度而制成短管后，通过冲压加工、旋压加工等对至少一端进行缩径加工(将其称为瓶加工(bottle forming))，最终加工成安装发起端等所需的形状。因此，产生了以下情况：在保证其作为气囊用的蓄压器的运作上，作为材料的无缝钢管的韧性是不充分的。这是由于作为最终加工的缩径加工可能导致瓶部的韧性降低，而在高压负载时产生裂纹。因此，考虑到这样的韧性的降低，气囊用蓄压器所使用的无缝钢管需要具有比蓄压器的使用环境温度更低温的韧性。

从这样的观点出发，对构成蓄压器的无缝钢管要求伸长率10%以上、拉伸强度1000MPa以上，且在-80℃、优选-100℃下的夏氏冲击试验中的断口呈延性的低温韧性(即vTrs100为-80℃以下、优选为-100℃以下的低温韧性)。

作为涉及拉伸强度1000MPa以上的高强度且高韧性的气囊系统用的无缝钢管的以往技术，例如有专利文献1。专利文献1中提出了以下气囊用无缝钢管的制造方法：使用规定范围的化学组成的钢材料进行制管而形成无缝钢管后，对该无缝钢管实施冷拔加工而制成规定尺寸的钢管，并且，将其加热至Ac3相变点以上且1050℃以下的范围内的温度后进行淬火，接着在450℃以上且Ac1相变点以下的范围内的温度下进行回火。

根据该方法，可以制成具有以下性质的无缝钢管，所述无缝钢管在制造气囊用充气机时的加工性、焊接性优异，进而作为充气机，具有900MPa以上的拉伸强度、以及在相对于对开的钢管的-60℃下的落锤试验(drop weight test)中显示延性的高韧性。但是，该方法为了得到强度和韧性，需要含有大量的Cr作为钢的组成，所以成本高。

专利文献2中示出：在采用高频加热淬火的情况下，通过快速加热而使晶粒细化，可以制造拉伸强度超过1000MPa的高强度且高韧性的气囊系统用的无缝钢管。

该技术使用规定范围的化学组成的钢材料制管而形成无缝钢管后，对该无缝钢管实施冷拔处理而制成规定尺寸的钢管，并且，以10℃/秒以上的加热速度加热至900~1000℃后，进行淬火，接着，以Ac1相变点以下的温度进行回火，可得到在-80℃以下的破裂试验中也显示延性那样的高韧性。