[发明专利]高强度钢管及其热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度钢管的热处理方法，涉及用于高压配管、汽车中例如共轨式柴油发动机的高压燃料配管的高强度钢管及其热处理方法。

背景技术

用于高压配管的高强度钢管中，有以例如碳素钢、微量地添加了Si、Mn或根据需要微量添加了Cr或Mo、Al等的合金钢作为材料的钢管。例如用于汽车用共轨式柴油发动机的高压燃料配管的情况下，拉伸管加工为所需尺寸后，为了确保耐压性，要经过由电解研磨或化学研磨、流体研磨(磨料研磨)等在管内表面进行研磨的工序，正火或退火等热处理，或用于外表面的防锈电镀等表面处理，进行两端连接部的终端成形、向既定形状的弯曲加工，从而成为最终的成品形状。

以往的汽车用柴油机的高压燃料配管的机械性能为，屈服点350～500[Mpa]左右，拉伸应力500～650[Mpa]左右，伸长率22％～35％左右。例如，外径φ6.35mm、内径3.0mm的钢管的情况下，不屈服(塑性变形)而能够使用的实车对应条件下的动态的耐压为120～190[Mpa]左右。实际使用上考虑到安全率，得到100～150[Mpa]的耐压性能。

在汽车的燃料配管中使用上述的高强度钢管的情况下，一般没有强度不足的问题，但近年来开发了共轨式柴油发动机，要求更高强度的燃料配管用钢管的开发。

以往的柴油发动机中，与燃料喷射阀连接的燃料配管从泵开始在各个汽缸之间是独立的，与之相对，在共轨式柴油发动机中，将称为共轨的配管设置在泵和喷射阀之间，在该共轨内蓄压从泵压送来的高压的燃料，从这里将燃料分配到各汽缸的喷射阀。在该共轨式的燃料喷射系统中，通过计算机，从低速区域到高速区域，对燃料喷射量或喷射的时机进行高精度的控制，与以往的柴油发动机相比，能够实现大幅度的排气清洁度、燃耗性能、输出的提高以及噪音、振动的减低的性能提高。

为了应对年复一年不断严格的排气规定、以及为了安静性的改善、燃耗性能、输出的提高，在推进共轨式柴油发动机的高压喷射化的同时，对使用在共轨中的燃料喷射管要求有更高的耐压性。

作为提高在共轨式柴油发动机中使用的燃料喷射管的强度的技术，例如具有专利文献1中所提供的技术。在该专利文献1中，由950℃的热处理将高强度钢管奥氏体单相化之后，在350℃到500℃之间急冷而进行等温淬火处理，由此提高内压及疲劳强度。

专利文献1：特开2002-295336号公报

发明内容

随着控制技术和制造技术的显著进步，共轨式的燃料喷射系统中燃料喷射压逐渐上升。最近，最高喷射压超过160[MPa]的系统都已经出现。对于160[MPa]以上的最高喷射压，以往的燃料喷射管中使用的高强度配管的耐压性能已经不能应对。

在共轨式柴油发动机的高压燃料配管的情况下，不仅是与从喷射阀向各汽缸内的燃料喷射相伴的压力变化不能停止而重复出现，而且振动及热应力也不断附加，因此，用以往的高强度配管不能保证160[MPa]以上的动态耐压性能。

在燃料喷射管的情况下，最终需要进行两端连接部的终端成形及与所应用的发动机的形状配合的弯曲加工等。关于耐压性能的提高，要以不大幅度改变钢的特性而提高强度为目的，进行Cr、Mn、Si的添加。

但是，强度和加工性有相互相反的倾向，若要提高强度则加工性就显著下降，因此制作具有所需要的耐压性的燃料喷射管成为一个大问题。特别是，在用于汽车的燃料喷射管中，两端连接部的终端成形或弯曲成形的二次加工性是与耐压性并列的必要特性。

因此，本发明的目的在于解决上述以往技术存在的问题，提供一种高强度钢管的热处理方法，能够确保二次加工性且能够实现能够对应近年来的共轨式燃料喷射系统的高压化的充分的耐压性能。

并且，本发明的目的还在于提供一种高强度钢管，对于近年来伴随着共轨式燃料喷射系统中的显著的燃料喷射控制的进步而对耐压性强化的要求，能够不牺牲用于最终的制造燃料喷射管的二次加工性而进行应对。

为了实现上述目的，本发明涉及一种用于改善被处理钢管的机械特性而进行的热处理方法，其特征在于，将以至少添加了钒的钢材作为材料的钢管拉伸管加工为目标尺寸并准备为被处理钢管，进行将上述被处理钢管在950～1100℃的范围内在既定时间内保持高温、然后以既定的冷却速度将该钢管慢慢冷却的正火，接着进行将被处理钢管加热到500～700℃的范围内、然后以任意的冷却速度冷却到常温的退火。