安全氣囊用鋼管的制造方法
【專利摘要】在安全氣囊用鋼管的制造方法中，對(duì)鋼管實(shí)施淬火時(shí)，以高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度T1(℃)在TAc3+40℃≤T1≤1100℃所規(guī)定的范圍內(nèi)的方式對(duì)鋼管進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，測(cè)定該高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)的鋼管的外表面溫度，使用測(cè)定到的鋼管的外表面溫度計(jì)算出在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的過程中鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)，基于計(jì)算出的上述時(shí)間x(秒)，將從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t(秒)調(diào)整到0秒＜t≤10秒－x所規(guī)定的范圍內(nèi)，從而能夠獲得高強(qiáng)度且高韌性的鋼管。此處，TAc3是相變點(diǎn)Ac3的溫度(℃)。
【專利說明】安全氣囊用鋼管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)施基于高頻感應(yīng)加熱的淬火而制造安全氣囊用鋼管的方法。進(jìn)一步詳細(xì)而言，涉及一種能夠獲得高強(qiáng)度且高韌性的鋼管的安全氣囊用鋼管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車的安全氣囊系統(tǒng)中，多采用使用鋼管而制成的蓄壓器。在使用了該鋼管的蓄壓器內(nèi)封入高壓氣體，在安全氣囊工作時(shí)，被封入到蓄壓器的高壓氣體一下子噴到安全氣囊內(nèi)。因此，因?yàn)樾顗浩魉褂玫匿摴芤跇O短的時(shí)間內(nèi)以較大的應(yīng)變速率承載應(yīng)力，所以除了高尺寸精度、加工性以及焊接性以外，還要求有高強(qiáng)度、高韌性且出色的耐破裂性。
[0003]例如，有時(shí)按照以下的順序來制造使用于這樣的安全氣囊的鋼管。
[0004](I)通過熱制管將鋼材制成鋼管。
[0005](2)對(duì)該鋼管實(shí)施加熱后急冷的淬火、回火。
[0006](3)對(duì)實(shí)施了淬火和回火后的鋼管進(jìn)行冷加工，以形成規(guī)定尺寸。
[0007](4)通過退火而對(duì)冷加工后的鋼管去除殘留應(yīng)力。
[0008]為了確保安全氣囊用 鋼管所要求的強(qiáng)度和韌性，對(duì)鋼管實(shí)施淬火和回火。在對(duì)熱制管后、冷加工前的鋼管實(shí)施淬火和回火情況下，進(jìn)行冷加工有時(shí)將降低鋼管的韌性。
[0009]此外，也對(duì)在冷加工后實(shí)施淬火和回火的安全氣囊用鋼管的制造方法進(jìn)行了研究。在該情況下，例如，能夠按照以下的順序制造鋼管。
[0010](I)通過熱制管將鋼材制成鋼管。
[0011](2)對(duì)該鋼管實(shí)施冷加工，以形成規(guī)定尺寸。
[0012](3)對(duì)冷加工后的鋼管實(shí)施淬火和回火。
[0013]在冷加工后實(shí)施淬火和回火的情況下，通過淬火和回火能夠確保鋼管的強(qiáng)度和韌性。
[0014]關(guān)于安全氣囊用鋼管的制造方法，以往有各種各樣的提案，例如存在專利文獻(xiàn)I。在專利文獻(xiàn)I所記載的安全氣囊用鋼管的制造方法中，通過熱制管將具有規(guī)定的化學(xué)組成的鋼材制成鋼管，對(duì)鋼管實(shí)施加熱后急冷的淬火以及相變點(diǎn)Ac1以下的溫度的回火，之后，對(duì)鋼管實(shí)施冷加工，以形成規(guī)定尺寸。通過使冷加工時(shí)的加工度(斷面收縮率)降低，將在與鋼管的軸向L垂直的截面上測(cè)定的{110}面的X線積分強(qiáng)度比的相對(duì)于在與鋼管的周向T垂直的截面上測(cè)定的{110}面的X線積分強(qiáng)度比的比值設(shè)為50以下，從而能夠確保出色的耐破裂性。
[0015]在專利文獻(xiàn)I中，優(yōu)選的是，關(guān)于對(duì)鋼管實(shí)施的淬火，在急速加熱到淬火溫度后，短時(shí)間保持該溫度再進(jìn)行急冷；優(yōu)選的是，該淬火溫度為900°C~1000°C ;加熱方法是高頻感應(yīng)加熱。
[0016]此外，在專利文獻(xiàn)2所記載的安全氣囊用鋼管的制造方法中，通過熱制管將具有規(guī)定的化學(xué)組成的鋼材制成鋼管，對(duì)鋼管實(shí)施冷加工，以形成規(guī)定尺寸，之后，對(duì)鋼管實(shí)施900°C~960°C的淬火和回火，從而使奧氏體結(jié)晶粒度達(dá)到11.0以上。在專利文獻(xiàn)2中，通過使奧氏體結(jié)晶粒度達(dá)到11.0以上，能夠確保安全氣囊用鋼管所要求的強(qiáng)度和韌性。此外，優(yōu)選的是，通過在淬火時(shí)使用高頻感應(yīng)加熱，并使900°c~1000°C的保持時(shí)間在10秒以下，從而所得到的鋼管的晶粒進(jìn)一步變得細(xì)微。
[0017]在專利文獻(xiàn)3所記載的安全氣囊用鋼管的制造方法中，通過熱制管將具有規(guī)定的化學(xué)組成的鋼材制成鋼管，對(duì)鋼管實(shí)施冷加工，以形成規(guī)定尺寸，之后，對(duì)鋼管實(shí)施加熱到相變點(diǎn)Ac3的溫度以上的淬火和在相變點(diǎn)Ac1的溫度以下的回火。在專利文獻(xiàn)3中，通過使作為合金成分而添加的Mn和Ti的含有率滿足關(guān)系式，從而能夠確保1000MPa以上的拉伸強(qiáng)度和較高的韌性。此外，優(yōu)選的是，關(guān)于對(duì)鋼管實(shí)施的淬火，在急速加熱到淬火溫度后，短時(shí)間保持該溫度再進(jìn)行急冷；優(yōu)選的是，該淬火溫度為900°C~1000°C ;加熱方法是高頻感應(yīng)加熱。
[0018]在專利文獻(xiàn)I~3中所記載的安全氣囊用鋼管的制造方法中，記載有使用高頻感應(yīng)加熱作為淬火中加熱鋼管的方法，此外，在一部分專利文獻(xiàn)中，記載有保持被高頻感應(yīng)加熱了的鋼管的溫度的時(shí)間。但是，從高頻感應(yīng)加熱的原理來看，難以恒定地保持加熱了的鋼管的溫度。此外，也難以測(cè)量加熱中的鋼管溫度。
[0019]專利文獻(xiàn)1:W02006/046503號(hào)公報(bào)
[0020]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002 - 194501號(hào)公報(bào)
[0021]專利文獻(xiàn)3:W02004/104255號(hào)公報(bào)
[0022]如上所述， 在以往的實(shí)施基于高頻感應(yīng)加熱的淬火的安全氣囊用鋼管的制造方法中，對(duì)于鋼管的加熱溫度和保持時(shí)間，在實(shí)際作業(yè)中應(yīng)該如何管理并未做充分的研究，對(duì)其管理方法并未做充分的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明是鑒于像這樣的狀況而做成的，其目的在于，提供一種能夠在通過淬火和回火使鋼管的組織充分馬氏體化、并且通過使晶粒細(xì)微化而獲得高強(qiáng)度且高韌性的鋼管的安全氣囊用鋼管的制造方法。
[0024]本發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)潛心研究，執(zhí)行后述實(shí)施例所示的試驗(yàn)的結(jié)果，得出以下見解。
[0025](I)將高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度設(shè)在規(guī)定的范圍以內(nèi)。此外，使用該測(cè)定到的鋼管的外表面溫度計(jì)算出在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的過程中、鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度到測(cè)定鋼管的外表面溫度為止所經(jīng)過的時(shí)間。并且，基于該時(shí)間調(diào)整開始急冷的時(shí)間。
[0026](2)根據(jù)上述(I)，實(shí)施了淬火和回火的鋼管的組織充分馬氏體化，并且晶粒細(xì)微化，從而獲得高強(qiáng)度且高韌性的鋼管。
[0027]本發(fā)明是基于上述見解而完成的，并將下述⑴和(2)的安全氣囊用鋼管的制造方法作為主要內(nèi)容:
[0028](I) 一種安全氣囊用鋼管的制造方法，其特征在于，
[0029]在對(duì)壁厚4.0mm以下的鋼管實(shí)施高頻感應(yīng)加熱后急冷的淬火時(shí)，以高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度Tl Ce )在下式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)的方式對(duì)鋼管進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，在該高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)測(cè)定鋼管的外表面溫度，使用測(cè)定到的鋼管的外表面溫度計(jì)算出在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的過程中鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度到測(cè)定鋼管的外表面溫度為止所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)，基于計(jì)算出的上述時(shí)間x(秒)，將從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t (秒)調(diào)整到下式(2)所規(guī)定的范圍內(nèi)。
[0030]TAc3+40°C ≤ Tl ( 1100°C...(I)
[0031]O 秒< t ≤ 10 秒一X...(2)
[0032]其中，TAc3是相變點(diǎn)Ac3的溫度(°C )。
[0033](2)根據(jù)上述(I)所記載的安全氣囊用鋼管的制造方法，其特征在于，
[0034]對(duì)通過熱制管得到的管坯以成為規(guī)定尺寸的方式實(shí)施冷加工而制成鋼管，對(duì)該鋼管實(shí)施上述淬火，之后，以相變點(diǎn)Ac1以下的溫度對(duì)鋼管實(shí)施回火。
[0035]本發(fā)明的鋼管的制造方法具有以下顯著的效果。
[0036](I)使用高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度，將淬火時(shí)鋼管的溫度以及鋼管停留在相變點(diǎn)Ac3的溫度以上的時(shí)間管理在規(guī)定的范圍內(nèi)。
[0037](2)根據(jù)上述(I)，所得到的鋼管的組織充分馬氏體化，晶粒細(xì)微化，因此能夠獲得高強(qiáng)度且高韌性的鋼管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是表示使用 高頻感應(yīng)加熱對(duì)鋼管實(shí)施了淬火時(shí)的時(shí)間與鋼管的外表面溫度之間的關(guān)系的不意圖。
[0039]圖2是表示在采用本發(fā)明的鋼管的制造方法對(duì)鋼管實(shí)施淬火時(shí)、采用如下方式的情況下的實(shí)施方式的圖:使用具有比被加熱的鋼管短的線圈以及多個(gè)冷卻水供給噴嘴的冷
卻裝置。
[0040]圖3是表示使用了由碳素鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片的試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0041]圖4是表示使用了由低合金鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片的試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的鋼管的制造方法。
[0043]圖1是表示使用高頻感應(yīng)加熱對(duì)鋼管實(shí)施了淬火時(shí)的時(shí)間與鋼管的外表面溫度之間的關(guān)系的示意圖。圖1所示的對(duì)鋼管實(shí)施了淬火時(shí)的時(shí)間與鋼管的外表面溫度之間的關(guān)系是在利用高頻感應(yīng)加熱裝置對(duì)鋼管進(jìn)行了高頻感應(yīng)加熱后、將鋼管輸送到冷卻裝置、之后利用冷卻裝置進(jìn)行了急冷的情況下的關(guān)系。
[0044]如圖1所示，當(dāng)開始高頻感應(yīng)加熱時(shí)，鋼管的外表面溫度伴隨著時(shí)間的經(jīng)過而上升。在高頻感應(yīng)加熱結(jié)束的時(shí)刻，鋼管的外表面溫度達(dá)到最高溫度。之后，在開始急冷前的期間，由于與氣氛的自然對(duì)流而鋼管的外表面溫度降低，在開始基于冷卻裝置的急冷時(shí)，鋼管的外表面溫度急劇下降。
[0045]本發(fā)明的鋼管的制造方法，如上所述，其特征在于，對(duì)壁厚4.0mm以下的鋼管實(shí)施高頻感應(yīng)加熱后急冷的淬火時(shí)，以高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度Tire)在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)的方式對(duì)鋼管進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，在該高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)測(cè)定鋼管的外表面溫度，使用該測(cè)定到的鋼管的外表面溫度計(jì)算出在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的過程中鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)，基于計(jì)算出的上述時(shí)間χ(秒)將從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t (秒)調(diào)整到上式(2)所規(guī)定的范圍內(nèi)。
[0046]當(dāng)作為被處理材料的鋼管的壁厚超過4.0mm時(shí)，使用高頻感應(yīng)加熱作為加熱方法，因此被加熱的鋼管的外表面與內(nèi)表面之間的溫度差變大。其結(jié)果，即使高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度Tl (°C)在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)，有可能被加熱的鋼管的內(nèi)表面附近的溫度也達(dá)不到相變點(diǎn)Ac3。其結(jié)果，鋼管的組織不能完全奧氏體化，之后進(jìn)行急冷而得到的鋼管的組織也不能充分馬氏體化，從而強(qiáng)度和韌性有可能不足。因此，本發(fā)明的鋼管的制造方法是以壁厚為4.0mm以下的鋼管為對(duì)象。另一方面，雖然未對(duì)壁厚的下限進(jìn)行特別的限定，但當(dāng)壁厚小于1.0mm時(shí)，在該壁厚上難以利用冷加工進(jìn)行精加工，所以優(yōu)選的是，壁厚為1.0mm以上。
[0047]在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，以高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度Tl Ce )在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)的方式對(duì)鋼管進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱。在加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度Tl不在上式(I)所規(guī)定的范圍并且比相變點(diǎn)Ac3的溫度加上40°C而得到的溫度小的情況下，有可能被加熱了的鋼管的內(nèi)表面附近的溫度無法達(dá)到相變點(diǎn)Ac3以上。因此，所得到的鋼管的組織未充分馬氏體化，強(qiáng)度和韌性有可能不足。
[0048]為了使鋼管的組織完全奧氏體化，需要將鋼管整體加熱到相變點(diǎn)Ac3。在使鋼管的組織完全奧氏體化之后，能夠通過急冷使鋼管的組織充分馬氏體化。如上所述，雖然被高頻感應(yīng)加熱了的鋼管的外表面與內(nèi)表面存在溫度差，但在本申請(qǐng)以厚度4.0mm以下的安全氣囊用鋼管作為對(duì)象的情況下，該溫度差最大也不過15°C左右。因而，當(dāng)如上式(I)規(guī)定的那樣以鋼管的外表面溫度達(dá)到相變點(diǎn)Ac3加上40°C而得到的溫度以上的方式進(jìn)行加熱時(shí)，即使考慮測(cè)定誤差等，作為最低溫度的鋼管的內(nèi)表面溫度也被可靠地加熱到超過相變點(diǎn)Ac3的溫度。
[0049]另一方面，在加熱結(jié)束時(shí)測(cè)定的鋼管的外表面溫度不在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)并且超過1100°c的情況下，在鋼管的組織中發(fā)生晶粒直徑粗大化，所得到的鋼管的晶粒的直徑變大，導(dǎo)致韌性不足。
[0050]在高頻感應(yīng)加熱的性質(zhì)方面，難以將作為被加熱材料的鋼管保持恒定溫度，在感應(yīng)加熱中鋼管的溫度會(huì)持續(xù)上升。此外，也難以測(cè)定感應(yīng)加熱中的溫度。此外，也難以測(cè)定鋼管的內(nèi)表面的溫度。因而，在本發(fā)明中，測(cè)定感應(yīng)加熱剛結(jié)束的鋼管的外表面溫度。這實(shí)際上相當(dāng)于鋼管的最高加熱溫度。具體而言，通過將放射溫度計(jì)緊挨著感應(yīng)加熱裝置的出口設(shè)置而能夠測(cè)定鋼管的外表面溫度。
[0051 ] 此外，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，使用測(cè)定到的鋼管的外表面溫度計(jì)算出在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的過程中鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間x(單位:秒，參照上述圖1)。而且，將從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t(單位:秒，參照上述圖1)調(diào)整到上式(2)所規(guī)定的范圍以內(nèi)。于是，在對(duì)鋼管實(shí)施淬火時(shí)，能夠管理鋼管停留在相變點(diǎn)Ac3的溫度以上的時(shí)間。
[0052] 當(dāng)從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t超過上式(2)所規(guī)定的范圍時(shí)，有時(shí)所得到的鋼管的晶粒的直徑變大、韌性不足。為了使所得到的鋼管的晶粒更加微細(xì)化，并獲得韌性更高的鋼管，優(yōu)選的是，縮短鋼管停留在相變點(diǎn)溫度以上的時(shí)間，也就是縮短從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t。[0053]另一方面，從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t為0(零)，即，對(duì)測(cè)定了鋼管的外表面溫度就緊跟著開始急冷的情況進(jìn)行研究。在該情況下，也在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的過程中，經(jīng)過鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始到達(dá)到上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)為止所需要的時(shí)間，即，經(jīng)過上述時(shí)間X，鋼管的內(nèi)表面溫度也達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度。因而，被加熱的鋼管的組織能夠完全奧氏體化，之后通過急冷而得到的鋼管的組織也能夠充分馬氏體化。因此，從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t的下限值理論上為O。但是，對(duì)于實(shí)際的制造設(shè)備(生產(chǎn)線)而言，加熱裝置和冷卻裝置之間通常都存在一定的距離。此外，在實(shí)施本發(fā)明方面，在加熱裝置和冷卻裝置之間至少需要有用于設(shè)置放射溫度計(jì)的空間。因此，在實(shí)際的作業(yè)中，下限值是超過O的有限的值。
[0054]這樣，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，在高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)測(cè)定鋼管的外表面溫度Tire)，并且將該外表面溫度Tl管理在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)。并且，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，使用測(cè)定到的鋼管的外表面溫度以及上式(2)來對(duì)鋼管停留在相變點(diǎn)Ac3的溫度以上的時(shí)間進(jìn)行管理。由此，在淬火時(shí)，能夠恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定鋼管的溫度和將鋼管保持在高溫下的時(shí)間。其結(jié)果，所得到的鋼管的組織充分馬氏體化，并且，晶粒細(xì)微化，因此能夠得到高強(qiáng)度且高韌性的鋼管。
[0055]如上所述，優(yōu)選的是，鋼管停留在相變點(diǎn)Ac3的溫度以上的時(shí)間較短，因此，也優(yōu)選的是，在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱過程中，鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始到達(dá)到上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)為止所需要的時(shí)間、即上述時(shí)間X較短。縮短上述時(shí)間x(秒)對(duì)于提高高頻感應(yīng)加熱的加熱速度很重要，因此，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，優(yōu)選的是加熱速度為100°C /s~500°C /s。
[0056]作為對(duì)被加熱了的鋼管進(jìn)行急冷的方式，例如，有使鋼管浸入到水槽中來進(jìn)行冷卻的方式、將從噴出孔噴出的冷卻水施加于鋼管來進(jìn)行冷卻的方式。
[0057]圖2是表示在采用本發(fā)明的鋼管的制造方法對(duì)鋼管實(shí)施淬火時(shí)、采用如下方式的情況下的實(shí)施方式的圖:使用具有比被加熱的鋼管短的線圈以及多個(gè)冷卻水供給噴嘴的冷卻裝置。在圖2中示出有:作為被處理材料的鋼管10、用于將鋼管10沿其長(zhǎng)度方向輸送的輸送裝置的輥20、高頻感應(yīng)加熱裝置所具有的線圈30、冷卻裝置40以及用于測(cè)定鋼管10的外表面溫度的入口側(cè)溫度計(jì)50和出口側(cè)溫度計(jì)60。
[0058]高頻感應(yīng)加熱裝置所具有的線圈30與能夠調(diào)整輸出功率(W)的交流電源裝置(未圖示)連接。在線圈30施加有交流電流的狀態(tài)下，沿著圖2中畫有陰影的箭頭所示的方向輸送鋼管10并使鋼管10通過線圈30內(nèi)，從而對(duì)鋼管10的位于線圈30內(nèi)的部分進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱。此外，冷卻裝置40具有多個(gè)用于噴射冷卻水的噴嘴(未圖示)，從該噴嘴向鋼管的外表面供給的冷卻水，從而對(duì)鋼管進(jìn)行急冷。
[0059]入口側(cè)溫 度計(jì)50配置在線圈30的入口側(cè)，利用該入口側(cè)溫度計(jì)50能夠在線圈30的入口測(cè)定鋼管的外表面溫度、即開始高頻感應(yīng)加熱時(shí)的鋼管的外表面溫度。此外，出口側(cè)溫度計(jì)60配置在線圈30的出口側(cè)，利用該出口側(cè)溫度計(jì)60能夠在線圈30的出口測(cè)定鋼管的外表面溫度、即高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)的鋼管的外表面溫度。作為這些入口側(cè)溫度計(jì)50和出口側(cè)溫度計(jì)60，能夠使用放射溫度計(jì)。
[0060]在利用相同的高頻感應(yīng)加熱裝置對(duì)鋼管進(jìn)行加熱的情況下，鋼管的加熱速度由于交流電源裝置的輸出功率、鋼管的輸送速度以及被 加熱的鋼管的外徑和壁厚的變化而變化。換言之，在利用相同的高頻感應(yīng)加熱裝置對(duì)鋼管進(jìn)行加熱的情況下，只要確定交流電源裝置的輸出功率、鋼管的輸送速度以及被加熱的鋼管的外徑和壁厚，就能夠基于作業(yè)實(shí)際成績(jī)求出鋼管的加熱速度。
[0061]因此，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，只要如下操作即可:基于作業(yè)實(shí)際成績(jī)，根據(jù)被加熱的鋼管的外徑和壁厚來調(diào)整交流電源裝置的輸出功率和/或鋼管的輸送速度，從而使鋼管的加熱速度變化，將高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)的鋼管的外表面溫度Tl (V )(利用出口側(cè)溫度計(jì)60測(cè)定的溫度)控制在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)。
[0062]在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，使用加熱結(jié)束時(shí)測(cè)定的鋼管的外表面溫度TK0C )計(jì)算出在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱過程中鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)。鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)例如能夠利用下式(3)計(jì)算出來。
[0063]X= (Tl — TAc3)/v...(3)
[0064]在這里，TAc3是相變點(diǎn)Ac3的溫度(°C )，V是加熱速度CC /s)。
[0065]假設(shè)高頻感應(yīng)加熱中的加熱速度是恒定的，通過由出口側(cè)溫度計(jì)60測(cè)定到的鋼管的外表面溫度(V )與由入口側(cè)溫度計(jì)50測(cè)定到的鋼管的外表面溫度(V )之差除以加熱時(shí)間(s)而能夠推導(dǎo)出加熱速度v(°C/s)。如上所述，在使用相同的高頻感應(yīng)加熱裝置對(duì)鋼管進(jìn)行加熱的情況下，只要交流電源裝置的輸出功率等是相同的條件，基于作業(yè)實(shí)際成績(jī)就能求出鋼管的加熱速度，所以基于作業(yè)實(shí)際成績(jī)也可以求出鋼管的加熱速度v(°C /s)。
[0066]基于能夠這樣計(jì)算出的、鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)，能夠利用上式(2)管理從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t (秒)。
[0067]通過改變鋼管的輸送速度，能夠調(diào)整從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t。但是，在該情況下，當(dāng)改變鋼管的輸送速度時(shí)，如上所述，必須要注意加熱速度v(°C/s)變化這一點(diǎn)。因此，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，通過改變鋼管的輸送速度且改變高頻感應(yīng)加熱裝置所具有的交流電源裝置的輸出功率，從而使加熱結(jié)束時(shí)的鋼管的外表面溫度處在上式(I)的范圍內(nèi)，并且將從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t調(diào)整在上式(2)的范圍內(nèi)。
[0068]如上所述，縮短鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)，對(duì)于提高高頻感應(yīng)加熱的加熱速度很重要。因此，在上述圖2所示的實(shí)施方式中，配置有多個(gè)線圈(高頻感應(yīng)加熱裝置)，前段的線圈的加熱速度例如設(shè)為100°C/s，后段的線圈的加熱速度設(shè)為500°C/s。也可以是，這樣配置多個(gè)線圈，并且相對(duì)于前段的線圈的加熱速度增加后段的線圈的加熱速度。由此，能夠縮短鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)八(:3的溫度開始所經(jīng)過的時(shí)間X。
[0069]在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，優(yōu)選的是，對(duì)利用熱制管獲得的管坯以成為規(guī)定尺寸的方式實(shí)施冷加工而制成鋼管，對(duì)該鋼管實(shí)施上述淬火，之后，以相變點(diǎn)Ac1以下的溫度對(duì)鋼管實(shí)施回火。如上所述，通過在冷加工后實(shí)施的淬火和回火，能夠確保所要求的韌性。[0070]如以上說明的那樣，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，測(cè)定高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)鋼管的外表面溫度Tl (V )，并且將該加熱結(jié)束時(shí)的鋼管的外表面溫度Tl管理在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)。并且，在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，使用測(cè)定到的鋼管的外表面溫度Tl和上式⑵管理鋼管停留在相變點(diǎn)Ac3的溫度以上的時(shí)間。由此，使得到的鋼管的組織充分馬氏體化，并且使晶粒細(xì)微化。因此，所得到的鋼管具有高強(qiáng)度且高韌性，因此能夠適用于在汽車的安全氣囊系統(tǒng)中蓄壓器所使用的安全氣囊用鋼管。
[0071]在本發(fā)明的鋼管的制造方法中，作為鋼管能夠以具有如下化學(xué)組成的鋼管作為對(duì)象:按質(zhì)量％計(jì)包含 C:0.05%~0.25%, Mn:0.05%~2.50%, Si:0.1%~1.0%, Cu:0.01%~0.80%,Ni:0.01%~0.80%,Cr:0.01%~1.20% 以及 Mo:0.01%~1.00%，剩余部分由Fe和雜質(zhì)構(gòu)成。優(yōu)選的是，具有上述化學(xué)組成的鋼管還包含B:0.05%以下、Ti:
0.10%以下以 及Nb:0.10%以下中的I種以上的成分。
[0072]具有上述化學(xué)組成的鋼管的剩余部分中的“雜質(zhì)”指的是，在工業(yè)化地制造合金時(shí)，以像礦石或者廢渣等那樣的原料為代表，由于制造工序的各種原因而混入的成分，例如
S、P、Al就是這樣的雜質(zhì)。
[0073]若使用具有上述化學(xué)組成的鋼管，則能夠確保強(qiáng)度和韌性，還提高淬火性。因此，在通過應(yīng)用本發(fā)明的制造方法而得到的鋼管中，能夠確保充分的強(qiáng)度和韌性。因此，能夠獲得作為安全氣囊用鋼管所要求的特性。
[0074](實(shí)施例)
[0075]為了驗(yàn)證本發(fā)明的鋼管的制造方法所產(chǎn)生的效果，執(zhí)行對(duì)試驗(yàn)片(外徑3mm、長(zhǎng)度6mm的實(shí)心圓棒)實(shí)施熱處理的試驗(yàn)。
[0076](試驗(yàn)方法)
[0077]在本試驗(yàn)的熱處理中，實(shí)施高頻感應(yīng)加熱后急冷的淬火、相變點(diǎn)Ac1以下的溫度的回火。作為被熱處理的材料，使用實(shí)心圓棒的試驗(yàn)片，其材質(zhì)是碳素鋼或者低合金鋼。
[0078]對(duì)于由碳素鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片的化學(xué)組成，按質(zhì)量％計(jì)包含C:0.16%, Mn:0.50%,Si:0.40%, Cu:0.25%, Ni:0.26%, Cr:0.30%, Mo:0.01%, B:0.001%, Ti:0.03% 以及Nb:0.02%,剩余部分由Fe和雜質(zhì)構(gòu)成。該碳素鋼的相變點(diǎn)Ac3的溫度是832°C。此外，對(duì)于由低合金鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片的化學(xué)組成，按質(zhì)量％計(jì)包含C:0.14%,Mn:1.34%,S1:0.29%,Cu:0.16%,Ni:0.16%,Cr:0.62%,Mo:0.02%,B:0.001%,Ti:0.03% 以及 Nb:0.02%，乘Ij余部分由Fe和雜質(zhì)構(gòu)成。該低合金鋼的相變點(diǎn)Ac3的溫度是845°C。
[0079]在淬火時(shí)，使用放射溫度計(jì)測(cè)定開始高頻感應(yīng)加熱時(shí)的試驗(yàn)片的外表面的溫度CC )和高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面的溫度(V )。假設(shè)高頻感應(yīng)加熱中的加熱速度是恒定的，加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的試驗(yàn)片的外表面的溫度(°C)與加熱開始時(shí)所測(cè)定的試驗(yàn)片的外表面之差除以加熱時(shí)間(S)，從而推導(dǎo)出加熱速度v(°C/s)。使用該加熱速度V (°C /s)和高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面溫度T1(°C )，來利用上式(3)計(jì)算出在高頻感應(yīng)加熱過程中從試驗(yàn)片的外表面溫度達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度到測(cè)定上述高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面溫度為止所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)。
[0080]在本試驗(yàn)中，使從測(cè)定試驗(yàn)片的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t變化，其結(jié)果，使得試驗(yàn)片的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間(x+t、單位:秒)發(fā)生變化。此外，使高頻感應(yīng)加熱裝置的交流電源的輸出功率變化，其結(jié)果，使高頻感應(yīng)加熱結(jié)束后的試驗(yàn)片的外表面溫度(V )在830°C~1150°C的范圍變化。
[0081](評(píng)價(jià)指標(biāo))
[0082]作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，測(cè)定了實(shí)施了熱處理的試驗(yàn)片的硬度和奧氏體結(jié)晶粒度。硬度是根據(jù)日本Jis Z2244所規(guī)定的方法并以試驗(yàn)力為98.07N測(cè)定的HVlO的值。奧氏體結(jié)晶粒度根據(jù)日本JIS G0551所記載的Bechet — Beaujard法來使施加了上述熱處理的試驗(yàn)片在苦味酸飽和水溶液腐蝕，從而使奧氏體晶粒顯露出來，并評(píng)價(jià)了奧氏體結(jié)晶粒度。
[0083]對(duì)于由碳素鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片，以硬度為380HV以上、奧氏體結(jié)晶粒度為9以上作為基準(zhǔn)判定試驗(yàn)片是否合格。作為硬度的判定基準(zhǔn)所采用的380HV指的是:在含C為0.16質(zhì)量％的鋼材的組織95質(zhì)量％以上馬氏體化的情況下的硬度。即，在硬度達(dá)到判定基準(zhǔn)以上的情況下，認(rèn)為是試驗(yàn)片的組織充分馬氏體化。
[0084]此外，對(duì)于由低合金鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片，以硬度為370HV以上、奧氏體結(jié)晶粒度為9以上作為基準(zhǔn)判定試驗(yàn)片是否合格。作為硬度的判定基準(zhǔn)所采用的370HV指的是:在含C為0.14質(zhì)量％的鋼材的組織95質(zhì)量％以上馬氏體化的情況下的硬度。即，在硬度達(dá)到判定基準(zhǔn)以上的情況下，認(rèn)為是試驗(yàn)片的組織充分馬氏體化。
[0085](試驗(yàn)結(jié)果)
[0086]圖3是表示使用了由碳素鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片的試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0087]圖4是表示使用了由低合金鋼構(gòu)成的試驗(yàn)片的試驗(yàn)的結(jié)果的圖。
[0088]在圖3和圖4中，在橫軸上利用對(duì)數(shù)刻度表示淬火時(shí)的試驗(yàn)片的外表面的溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間(x+t、單位:秒)，在縱軸上表示加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面溫度Tl (V )。此外，實(shí)施了熱處理的試驗(yàn)片的硬度和奧氏體結(jié)晶粒度均在基準(zhǔn)值以上的情況用空心圓形記號(hào)表示，硬度在基準(zhǔn)值以上但奧氏體結(jié)晶粒度小于基準(zhǔn)值的情況用涂成黑色的三角形記號(hào)表示，硬度和奧氏體結(jié)晶粒度均小于基準(zhǔn)值的情況用X記號(hào)表不。
[0089]在加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面溫度Tl小于相變點(diǎn)Ac3的溫度加上40°C而得到的溫度而處于上式(I)所規(guī)定的范圍以外的情況下，如圖3和圖4所示，大部分試驗(yàn)片的硬度和奧氏體結(jié)晶粒度均小于基準(zhǔn)值。另一方面，在加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面溫度Tl超過1100°C而處于上式(I)所規(guī)定的范圍以外的情況下，所有試驗(yàn)片的奧氏體結(jié)晶粒度均小于基準(zhǔn)值，一部分試驗(yàn)片的硬度也小于基準(zhǔn)值。
[0090] 此外，在加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面溫度Tl在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，如果試驗(yàn)片的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間也超過10秒，則一部分實(shí)驗(yàn)片的奧氏體結(jié)晶粒度也小于基準(zhǔn)值。
[0091]另一方面，在如以下的方式實(shí)施了熱處理的情況下硬度和奧氏體結(jié)晶粒度均為基準(zhǔn)值以上:使加熱結(jié)束時(shí)的試驗(yàn)片的外表面溫度Tl在上式(I)所規(guī)定的范圍內(nèi)，并且，試驗(yàn)片的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間(x+t)為10秒以下。即，明確的是，以在加熱結(jié)束時(shí)測(cè)定的鋼管的外表面溫度TlCC )在上式(I)所規(guī)定的范圍的方式對(duì)鋼管進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，并且將從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t(秒)調(diào)整到上式(2)所規(guī)定的范圍內(nèi)，從而能夠使硬度和奧氏體結(jié)晶粒度為基準(zhǔn)值以上。
[0092]由此明確的是，采用本發(fā)明的鋼管的制造方法能夠使所得到的鋼管的組織充分馬氏體化，能夠使晶粒細(xì)微化。
[0093]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0094]本發(fā)明的鋼管的制造方法具有以下的顯著效果。
[0095](I)使用高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度，將淬火時(shí)鋼管的溫度以及鋼管停留在相變點(diǎn)Ac3的溫度以上的時(shí)間管理在規(guī)定的范圍內(nèi)。
[0096](2)根據(jù)上述(1)，所得到的鋼管的組織充分馬氏體化，并且晶粒細(xì)微化，從而能夠獲得作為安全氣囊用鋼管所要求的高強(qiáng)度且高韌性。
[0097]這樣一來，因?yàn)椴捎帽景l(fā)明的鋼管的制造方法能夠得到高強(qiáng)度且高韌性的鋼管，因此，對(duì)于在汽車的安全氣囊系統(tǒng)中蓄壓器所使用的安全氣囊用鋼管的制造是有用的。
[0098]附圖標(biāo)記說明
[0099]10:鋼管(被處理材料)、20:輥、
[0100]30:高頻感應(yīng)加熱用線圈、40:冷卻裝置、
[0101]50:入口側(cè)溫 度計(jì)、60 --出口側(cè)溫度計(jì)
【權(quán)利要求】
1.一種安全氣囊用鋼管的制造方法，其特征在于， 在對(duì)壁厚4.0mm以下的鋼管實(shí)施高頻感應(yīng)加熱后急冷的淬火時(shí)， 以高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)所測(cè)定的鋼管的外表面溫度Tl (°C )在下式(1)所規(guī)定的范圍內(nèi)的方式對(duì)鋼管進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱， 在該高頻感應(yīng)加熱結(jié)束時(shí)測(cè)定鋼管的外表面溫度， 使用測(cè)定到的鋼管的外表面溫度計(jì)算出在進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱的過程中鋼管的外表面溫度從達(dá)到相變點(diǎn)Ac3的溫度到測(cè)定鋼管的外表面溫度為止所經(jīng)過的時(shí)間x(秒)， 基于計(jì)算出的上述時(shí)間x(秒)，將從測(cè)定鋼管的外表面溫度到開始急冷為止所需要的時(shí)間t (秒)調(diào)整到下式(2)所規(guī)定的范圍內(nèi)，
TAc3+40°C ≤Tl ≤1lOO0C...(1) O 秒< t < 10 秒一X...(2) 其中，TAc3是相變點(diǎn)Ac3的溫度CC )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全氣囊用鋼管的制造方法，其特征在于， 對(duì)通過熱制管得到的管坯以成為規(guī)定尺寸的方式實(shí)施冷加工而制成鋼管，對(duì)該鋼管實(shí)施上述淬火，之后，以相變點(diǎn)Ac1以下的溫度對(duì)鋼管實(shí)施回火。
【文檔編號(hào)】C22C38/58GK104011233SQ201280063667
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】?jī)?nèi)田和宏, 三木健史 申請(qǐng)人:新日鐵住金株式會(huì)社