熱壓成形品、其制造方法和熱壓成形用薄鋼板的制作方法
【專利摘要】提供一種通過熱壓成形法對薄鋼板進(jìn)行成形而成的熱壓成形品，其中，金屬組織構(gòu)成如下，分別含有貝氏體鐵素體：70～97面積%、馬氏體：27面積%以下、和殘留奧氏體：3～20面積%，余量組織：5面積%以下，由此能夠?qū)?qiáng)度與延伸率的平衡控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，且有高延展性。
【專利說明】熱壓成形品、其制造方法和熱壓成形用薄鋼板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車零件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所使用的要求強(qiáng)度的熱壓成形品、其制造方法和熱壓成形用薄鋼板，特別是涉及將預(yù)先加熱的鋼板(坯料)成形加工成規(guī)定的形狀時，在賦予形狀的同時實(shí)施熱處理而得到規(guī)定強(qiáng)度的熱壓成形品、這樣的熱壓成形品的制造方法和熱壓成形用薄鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002]作為源于地球環(huán)境問題的汽車燃油效率提高的對策之一，車體的輕量化推進(jìn)，需要盡可能地使汽車所使用的鋼板高強(qiáng)度化。然而，若為了汽車的輕量化而使鋼板高強(qiáng)度化，則延伸率EL和r值(蘭克福特值)降低，沖壓成形性和形狀凍結(jié)性會劣化。
[0003]為了解決這樣的課題，在零件制造中采用熱壓成形法，其是通過將鋼板加熱至規(guī)定的溫度(例如，成為奧氏體相的溫度)而降低強(qiáng)度(即，容易成形)后，以相比薄鋼板為較低溫(例如室溫)的金屬模具成形，由此在賦予形狀的同時，進(jìn)行利用了兩者的溫度差的急冷熱處理(淬火)，以確保成形后的強(qiáng)度。
[0004]根據(jù)這樣的熱壓成形法，因?yàn)樵诘蛷?qiáng)度狀態(tài)下成形，所以回彈也小(形狀凍結(jié)性良好)，并且通過使用添加有Mn、B等的合金元素的淬火性良好的材料，通過急冷能夠得到抗拉強(qiáng)度為1500MPa級的強(qiáng)度。還有，這樣的熱壓成形法，除了熱壓法以外，還以熱成形法、熱沖壓法、熱壓印法、模壓淬火法等各種各樣的名稱稱呼。
[0005]圖1是表示用于實(shí)施上述這樣的熱壓成形(以下，以“熱沖壓”代表)的金屬模具構(gòu)成的概略說明圖，圖中I表 示沖頭，2表示沖模,3表示壓邊圈,4表示鋼板(?料)，BHF表示壓邊力，rp表示沖頭肩半徑，rd表示沖模肩半徑，CL表示沖頭/沖模間的間隙。另外，這些零件之中，沖頭I和沖模2其構(gòu)成方式為，在各自的內(nèi)部形成有能夠使冷卻介質(zhì)(例如水)通過的通路la、2a，使該通路中通過冷卻介質(zhì)而使這些構(gòu)件得到冷卻。
[0006]使用這樣的金屬模具進(jìn)行熱沖壓(例如，熱深拉加工)時，將鋼板(坯料)4加熱至Ac3相變點(diǎn)以上的單相域溫度，在使之軟化的狀態(tài)下開始成形。即，在將處于高溫狀態(tài)的鋼板4夾在沖模2與壓邊圈3間的狀態(tài)下，由沖頭I將鋼板4壓入沖模2的孔內(nèi)(圖1的2、2間)，一邊縮小鋼板4的外徑一邊成形為沖頭I的外形所對應(yīng)的形狀。另外，通過與成形同時對沖頭I和沖模2進(jìn)行冷卻，進(jìn)行從鋼板4向模具(沖頭I和沖模2)的排熱，并且在成形下死點(diǎn)(沖頭前端位于最深部的時刻:圖1所示的狀態(tài))進(jìn)一步保持冷卻而實(shí)施原材的淬火。通過實(shí)施這樣的成形法，能夠得到尺寸精度良好的1500MPa級的成形品，而且與冷態(tài)下成形同等強(qiáng)度級別的零件的情況比較，能夠減小成形載荷，因此壓力機(jī)的容量很小就行。
[0007]作為目前廣泛使用的熱沖壓用鋼板，已知以22MnB5鋼為原材。在該鋼板中，抗拉強(qiáng)度為1500MPa，延伸率為6~8%左右，適用于耐沖擊構(gòu)件(碰撞時不會極度變形，不會斷裂的構(gòu)件)。另外，增加C含量，以22MnB5鋼為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行高強(qiáng)度化(1500MPa以上，1800MPa級)的鋼板開發(fā)也在進(jìn)行。
[0008]然而，22MnB5鋼以外的鋼種幾乎無法適用，現(xiàn)狀是控制零件的強(qiáng)度、延伸率(例如，低強(qiáng)度化:980MPa級，高延伸率化:20%等)，將適用范圍擴(kuò)展到耐沖擊構(gòu)件以外的鋼種、施工方法的研究幾乎沒有進(jìn)行。
[0009]在中型以上的乘用車中,在側(cè)面碰撞時和后方碰撞時考慮到兼顧性
[0010](小型車碰撞時也保護(hù)對方側(cè)的機(jī)能)，在B柱和后縱梁的零件內(nèi)，有使其擁有耐沖擊性部位和能量吸收部位的兩種功能的情況。為了制作這樣的構(gòu)件，至今為止，例如對于980MPa級的高強(qiáng)度超高張力鋼和有440MPa級的延伸率的高張力鋼進(jìn)行激光焊接(拼焊板:TWB)，并進(jìn)行冷壓成形的方法是主流。然而，最近，以熱沖壓分別創(chuàng)建零件內(nèi)的強(qiáng)度的技術(shù)的開發(fā)得到推進(jìn)。
[0011]例如，在非專利文獻(xiàn)I中，提出一種對于熱沖壓用的22MnB5鋼，和以金屬模具進(jìn)行淬火仍無法達(dá)到高強(qiáng)度的材料進(jìn)行激光焊接(拼焊板:TWB)，并進(jìn)行熱沖壓的方法，分別在高強(qiáng)度側(cè)(耐沖擊部位側(cè))創(chuàng)建抗拉強(qiáng)度:1500MPa (延伸率6~8%)，在低強(qiáng)度側(cè)(能量吸收部位側(cè))創(chuàng)建抗拉強(qiáng)度:440MPa (延伸率12%)。另外，作為用于在零件內(nèi)分別創(chuàng)建強(qiáng)度的技術(shù)，也提出有例如非專利文獻(xiàn)2~4這樣的技術(shù)。
[0012]在上述非專利文獻(xiàn)1、2的技術(shù)中，在能量吸收部位側(cè)，抗拉強(qiáng)度為600MPa以下，延伸率為12~18%左右，但需要事先進(jìn)行激光焊接(拼焊板:TWB)，工序增加并且成本高。另外，要加熱本來不需要進(jìn)行淬火的能量吸收部位，從熱量消耗的觀點(diǎn)出發(fā)也不為優(yōu)選。
[0013]在非專利文獻(xiàn)3的技術(shù)中，雖然以22MnB5鋼為基材，但由于硼添加的影響，對于二相域溫度的加熱，淬火后的強(qiáng)度的堅(jiān)固性差，能量吸收部位側(cè)的強(qiáng)度控制困難，此外延伸率也只能得到15%左右。
[0014]在非專利文獻(xiàn)4的技術(shù)中，以22MnB5鋼為基材，對于本來淬火性良好的22MnB5鋼不進(jìn)行淬火而進(jìn)行控制，這一·點(diǎn)(金屬模具冷卻控制)上是不合理的。
[0015]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]非專利文獻(xiàn)
[0017]非專利文獻(xiàn) I:Klaus Lamprecht, Gunter Deinzer, Anton Stich, JurgenLechler, Thomas Stohr, Marion Merklein, “Thermo-Mechanical Properties of TailorWelded Blanks in Hot Sheet Metal Forming Processes”，Proc.1DDRG2010, 2010.[0018]非專利文獻(xiàn)2 =Usiborl5OOP (22MnB5)/l500MPa8%_Ductibor500/550 ~700MPa.17% [平成 23年 4 月 27 日檢索]網(wǎng)址〈http://www.arcelormittal.com/tailoredblanks/pre/seifware.pi)
[0019]非專利文獻(xiàn)3:22MnB5/above AC3/1500MPa.8%-below AC3/Hvl90.Ferrite/Cementite Rudiger Erhardt and Johannes Boke, “Industrial application of hotforming process simulation，，，Proc, oflst Int.Conf.0n Hot Sheet Metal Formingof High-Performance steel,ed.By Steinhoff，K.，Oldenburg, M, Steinhoff，andPrakash, B., pp83_88, 2008.[0020]非專利文獻(xiàn)4:Begona Casas, David Latre, Noemi Rodriguez, and IsaacValIs, “Tailor made tool materials for the present and upcoming toolingsolutions in hot sheet metal forming，，，Proc, of 1st Int.Conf.0n Hot Sheet MetalForming of High-Performance steel, ed.By Steinhoff, K., Oldenburg, M, Steinhoff, andPrakash, B., pp23_35, 2008.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的在于，提供一種能夠?qū)?qiáng)度和延伸率的平衡控制在適當(dāng)?shù)姆秶⑶矣懈哐诱剐缘臒釅撼尚纹?，用于制造這種熱壓成形品的有用的方法和熱成形用薄鋼板。
[0022]能夠達(dá)成上述目的的本發(fā)明的熱壓成形品，是通過熱壓成形法對薄鋼板進(jìn)行成形而成的熱壓成形品，其特征在于，具有如下要旨:金屬組織分別含有貝氏體鐵素體:70~97面積％、馬氏體:27面積％以下、和殘留奧氏體:3~20面積％，余量組織:5面積％以下。
[0023]在本發(fā)明的熱壓成形品中，其化學(xué)成分組成沒有限定，而作為代表性的，可列舉分別含有c:0.15~0.4%(質(zhì)量％的意思。以下、涉及化學(xué)成分組成均同。)、Si:0.5~3%、Mn:0.5 ~2%、P:0.05% 以下(不含 0%)、S:0.05% 以下(不含 0%)、A1:0.01 ~0.1%、Cr:0.01 ~1%、B:0.0002~0.01%、Ti:(N的含量)X4~0.1%和N:0.001~0.01%，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0024]在本發(fā)明的熱壓成形品中，根據(jù)需要，作為其他的元素，還含有如下也有用:從Cu、Ni和Mo所構(gòu)成的群中選擇的一種以上:合計(jì)1%以下(不含0%) ； (b) V和/或Nb:合計(jì)0.1%以下(不含0%)等，對應(yīng)所含有的元素的種類，熱壓成形品的特性得到進(jìn)一步改善。
[0025]在制造本發(fā)明的熱壓成形品時，使用沖壓成形金屬模具對薄鋼板進(jìn)行沖壓成形時，將所述薄鋼板加熱到Ac3相變點(diǎn)以上、1000°C以下的溫度后，開始成形，成形中一邊在金屬模具內(nèi)確保20°C /秒以上的平均冷卻速度，一邊冷卻至(貝氏體相變開始溫度Bs -1O(TC)以下、馬氏體相變開始溫度Ms以上的溫度范圍，并且在所述溫度范圍的停留時間為10秒以上而結(jié)束成形即可。
[0026]本發(fā)明也包括用于制造上述這樣的熱壓成形品的熱壓成形用薄鋼板，該薄鋼板的特征在于，具有上述這樣的化學(xué)成分組成。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，在熱壓成形`法中，通過適當(dāng)?shù)乜刂破錀l件，能夠使熱壓成形品的金屬組織中存在恰當(dāng)量的殘留奧氏體，與使用現(xiàn)有的22MnB5鋼的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)成形品內(nèi)在的延展性(殘存延展性)進(jìn)一步提高的熱壓成形品，并且，通過與熱處理?xiàng)l件和成形前鋼板的組織(初始組織)加以組合，能夠控制強(qiáng)度和延伸率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是表示用于實(shí)施熱壓成形的金屬模具構(gòu)成的概略說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本
【發(fā)明者】們，在將薄鋼板加熱至規(guī)定的溫度后，進(jìn)行熱壓成形而制造成形品時，為了實(shí)現(xiàn)在成形后既確保高強(qiáng)度又顯示出良好的延展性(延伸率)這樣的熱壓成形品，從各種角度進(jìn)行了研究。
[0030]其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用沖壓成形金屬模具對薄鋼板進(jìn)行沖壓成形而制造熱壓成形品時，如果適當(dāng)?shù)乜刂萍訜釡囟群统尚螘r的條件，以使殘留奧氏體含有3~20面積％的方式調(diào)整組織，則能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)度一延展性平衡優(yōu)異的沖壓成形品，從而完成了本發(fā)明。
[0031]本發(fā)明的熱壓成形品的各組織(基本組織)的范圍設(shè)定理由如下。[0032][貝氏體鐵素體:70~97面積％]
[0033]通過使主要組織為高強(qiáng)度且富于延展性的貝氏體鐵素體，能夠使熱壓成形品的高強(qiáng)度與高延展性并立。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，貝氏體鐵素體的面積分率優(yōu)選為70面積％以上。但是，若其分率超過97面積％，則殘留奧氏體的分率不足，延展性(殘存延展性)降低。貝氏體鐵素體分率的優(yōu)選的下限為75面積％以上(更優(yōu)選為80面積％以上)，優(yōu)選的上限為95面積％以下(更優(yōu)選為90%以下)。
[0034][馬氏體:27面積％以下] [0035]通過部分地含有高強(qiáng)度的馬氏體，可實(shí)現(xiàn)熱壓成形品的高強(qiáng)度化，但若其量變多，則延展性(殘存延展性)降低。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，馬氏體的面積分率優(yōu)選為27面積％以下。馬氏體分率的優(yōu)選的下限為5面積％以上(更優(yōu)選為10面積％以上)，優(yōu)選的上限為20面積％以下(更優(yōu)選為15面積％以下)。
[0036][殘留奧氏體:3~20面積％]
[0037]殘留奧氏體，在塑性變形中相變?yōu)轳R氏體，使加工硬化率上升(相變誘起塑性)，具有使成形品的延展性提高的效果。為了發(fā)揮這樣的效果，需要使殘留奧氏體的分率為3面積％以上。對于延展性來說，殘留奧氏體分率如果多，則越多越好，但在用于汽車用鋼板的組成中，能夠確保的殘留奧氏體受限，上限為20面積％左右。殘留奧氏體的優(yōu)選的下限為5面積％以上(更優(yōu)選為7面積％以上)，優(yōu)選的上限為17面積％以下(更優(yōu)選為15面積％以下，再優(yōu)選為10面積％以下)。
[0038][余量組織:5面積％以下]
[0039]除了上述組織以外，作為余量組織還能夠含有鐵素體、珠光體、貝氏體等，但這些組織相比馬氏體是軟質(zhì)的組織，對于強(qiáng)度的幫助比其他的組織低，優(yōu)選盡可能的少。但是，若截止5面積％則能夠允許。余量組織更優(yōu)選為3面積％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為O面積％。
[0040]在制造本發(fā)明的熱壓成形品時，使用薄鋼板(化學(xué)成分組成與成形品相同)，對于該薄鋼板，使用沖壓成形金屬模具進(jìn)行沖壓成形時，將薄鋼板加熱至Ac3相變點(diǎn)以上、1000°C以下的溫度后，開始成形，成形中一邊在金屬模具內(nèi)確保20°C /秒以上的平均冷卻速度，一邊冷卻至(貝氏體相變開始溫度Bs -1OO0C:簡記為“Bs -1OO0C")以下、馬氏體相變開始溫度Ms以上的溫度范圍，并且使所述溫度范圍內(nèi)的停留時間為10秒以上而結(jié)束成形即可。規(guī)定該方法的各要件的理由如下。
[0041][將薄鋼板加熱至Ac3相變點(diǎn)以上、1000°C以下的溫度后，開始成形]
[0042]為了適當(dāng)?shù)卣{(diào)整熱壓成形品的組織，加熱溫度需要控制在規(guī)定的范圍。通過適當(dāng)?shù)乜刂拼思訜釡囟?，能夠在其后的冷卻過程中，一邊確保規(guī)定量的殘留奧氏體，一邊使之相變?yōu)橐载愂象w鐵素體為主體的組織，在最終的熱壓成形品中形成期望的組織。若薄鋼板的加熱溫度低于Ac3相變點(diǎn)，則加熱時得不到充分量的奧氏體，最終組織(成形品的組織)中不能確保規(guī)定量的殘留奧氏體。另外，若薄鋼板的加熱溫度超過1000°C，則加熱時奧氏體的粒徑變大，馬氏體相變開始溫度(Ms)和馬氏體相變結(jié)束溫度(Mf)上升，淬火時不能確保殘留奧氏體，無法達(dá)成良好的成形性。
[0043][成形中一邊在金屬模具內(nèi)確保20°C/秒以上的平均冷卻速度，一邊冷卻至(Bs -1O(TC)以下、馬氏體相變開始溫度Ms以上的溫度范圍]
[0044]為了一邊阻止鐵素體和珠光體等的組織的生成，一邊使在上述加熱工序中所形成的奧氏體成為期望的組織，需要適當(dāng)?shù)乜刂瞥尚沃械钠骄鋮s速度和冷卻停止溫度。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，成形中的平均冷卻速度需要為20°C /秒以上，冷卻停止溫度需要為(Bs -1O(TC)以下，馬氏體相變開始溫度Ms以上(將這一溫度稱為“冷卻速度變更溫度”)。平均冷卻速度優(yōu)選為30°C /秒以上(更優(yōu)選為40°C /秒以上)。還有，成形中的平均冷卻速度的控制，能夠通過如下等手段達(dá)成:(a)控制成形金屬模具的溫度(所述圖1所示的冷卻介質(zhì))；(b)控制金屬模具的熱傳導(dǎo)率。
[0045][使上述溫度范圍內(nèi)的停留時間為10秒以上而結(jié)束成形]
[0046]通過在上述的溫度范圍先停止冷卻，并在所述溫度范圍(B卩，(Bs -1OO0C)以下、馬氏體相變開始溫度Ms以上的溫度范圍)停留10秒以上，由此，貝氏體相變進(jìn)行，能夠從過冷奧氏體成為以貝氏體鐵素體為主體的組織。這時的停留時間優(yōu)選為50秒以上(更優(yōu)選為100秒以上)，但若停留時間變得過長，則奧氏體開始分解，不能確保殘留奧氏體分率，因此優(yōu)選為1000秒以下(更優(yōu)選為800秒以下)。
[0047]上述這樣的停留工序如果在上述溫度范圍內(nèi)，則是等溫保持、單調(diào)冷卻、再加熱工序的如一種都可以。另外，在這樣的停留與成形的關(guān)系中，也可以在結(jié)束成形階段施加上述這樣的停留，但在結(jié)束成形的途中，在上述溫度范圍內(nèi)施加保持工序也可以。如此結(jié)束成形后，放冷或以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻至室溫即可。
[0048]在本發(fā)明的熱壓成形品的制造方法中，制造所述圖1所示這樣單純的形狀的熱壓成形品時(直接工藝法)當(dāng)然能夠適用，即使是制造形狀比較復(fù)雜的成形品時也能夠適用。但是，復(fù)雜的零件形狀的情況下，以一次沖壓成形難以達(dá)到制品的最終形狀。在這樣的情況下，能夠采用在熱壓成形的前工序中進(jìn)行冷壓成形的方法(該方法稱為“間接工藝法”)。此方法是通過冷加工，將成形困難的部分預(yù)先成形為近似形狀，再對其他的部分進(jìn)行熱壓成形的方法。如果采用這一方法，則例如在成形作為成形品的凹凸部(山峰部)有3處這樣的零件時，通過冷壓成形，預(yù) 先成形其2處，其后對于第三處進(jìn)行熱壓成形。
[0049]在本發(fā)明中，設(shè)定的是由高強(qiáng)度鋼板構(gòu)成的熱壓成形品，關(guān)于其鋼種，只要是作為高強(qiáng)度鋼板的通常的化學(xué)成分組成即可，但關(guān)于C、S1、Mn、P、S、Al、Cr、B、Ti和N，可以調(diào)整至適當(dāng)?shù)姆秶?。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，這些化學(xué)成分優(yōu)選的范圍其及范圍限定理由如下。
[0050][C:0.15 ~0.4%]
[0051]C使冷卻過程生成的貝氏體鐵素體微細(xì)，且使貝氏體鐵素體中的位錯密度上升，從而在使強(qiáng)度提高上是重要的元素。另外，還是與淬火性密切相關(guān)的元素，通過使含量增加，發(fā)揮出抑制加熱后的冷卻中的鐵素體等的軟質(zhì)的其他組織的形成的效果。此外，在確保殘留奧氏體上也是必要的元素。C含量低于0.15%時，貝氏體相變開始溫度Bs上升，不能確保熱壓成形品的高強(qiáng)度。另外若C含量變得過剩而超過0.4%，則強(qiáng)度變得過高，得不到良好的延展性。C含量的更優(yōu)選的下限為0.18%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.20%以上)，更優(yōu)選的上限為
0.35%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.3%以下，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.25%以下)。
[0052][S1:0.5 ~3%]
[0053]Si發(fā)揮著在淬火時使殘留奧氏體形成的作用。另外，也發(fā)揮著通過固溶強(qiáng)化，不怎么使延展性劣化而提高強(qiáng)度的作用。Si含量低于0.5%時，不能確保規(guī)定的殘留奧氏體量，得不到良好的延展性。另外若Si含量變得過剩而超過3%，則固溶強(qiáng)化量變得過大，延展性將大幅劣化。Si含量的更優(yōu)選的下限為1.15%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為1.20%以上)，更優(yōu)選的上限為2.7%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為2.5%以下)。
[0054][Mn:0.5 ~2%]
[0055]Mn在一次冷卻中對于抑制鐵素體和珠光體的形成上是有用的元素。另外通過使(Bs -1O(TC)降低，使貝氏體鐵素體的組織單位微細(xì)化，提高貝氏體鐵素體中的位錯密度，在提高貝氏體鐵素體的強(qiáng)度上是有用的元素。此外，使奧氏體穩(wěn)定化，在使殘留奧氏體量增加上是有效的元素。為了發(fā)揮這些效果，優(yōu)選使Mn含有0.5%以上。只考慮性能時，優(yōu)選Mn含量多，但由于合金添加的成本上升，所以優(yōu)選在2%以下。另外，為了使奧氏體的強(qiáng)度大幅提高，熱軋的負(fù)荷變大，鋼板的制造變得困難，因此從生產(chǎn)率上出發(fā)，使之含有超過2%不為優(yōu)選。Mn含量的更優(yōu)選的下限為0.7%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.9%以上)，更優(yōu)選的上限為
1.8%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為1.6%以下)。
[0056][P:0.05% 以下(不含 0%)]
[0057]P是鋼中不可避免被包含的元素，使延展性劣化，因此優(yōu)選極力減少P。但是，極端減少招致煉鋼成本的增大，達(dá)到0%在制造上有困難，因此優(yōu)選為0.05%以下(不含0%)。P含量的更優(yōu)選的上限為0.045%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.040%以下)。
[0058][S:0.05% 以下(不含 0%)]
[0059]S也P與一樣，在鋼中是不可避免被含有的元素，使延展性劣化，因此優(yōu)選極力減少S。但是，極端的減少招致煉鋼成本的增大，達(dá)到0%在制造上有困難，因此優(yōu)選為0.05%以下(不含0%)。S含量的更優(yōu)選的上限為0.045%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.040%以下)。
[0060][Al:0.01 ~0.1%]
[0061]Al作為脫氧元素有用，并且使存在于鋼中的固溶N作為AlN固定，在延展性的提高上有用。為了有效地發(fā)揮這樣的效`果，優(yōu)選Al含量為0.01%以上。但是，若Al含量變得過剩而超過0.1%，則Al2O3過剩地生成，使延展性劣化。還有，Al含量的更優(yōu)選的下限為
0.013%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.015%以上)，更優(yōu)選的上限為0.08%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.06%以下)。
[0062][Cr:0.01 ~1%]
[0063]Cr具有抑制鐵素體相變和珠光體相變的作用，因此在冷卻中防止鐵素體和珠光體的形成，是有助于殘留奧氏體的確保的元素。為了發(fā)揮這樣的效果，優(yōu)選Cr含有0.01%以上，但使之超過1%而過剩地含有，會造成成本上升。另外，因?yàn)镃r大幅提高奧氏體的強(qiáng)度，所以熱軋的負(fù)荷變大，鋼板的制造變得困難，因此從生率產(chǎn)上考慮，使之含有超過1%不為優(yōu)選。Cr含量的更優(yōu)選的下限為0.02%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.05%以上)，更優(yōu)選的上限為
0.8%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.5%以下)。
[0064][B:0.0002 ~0.01%]
[0065]B提高淬火性，具有抑制鐵素體相變和珠光體相變的作用，因此在加熱后的一次冷卻中，防止鐵素體、珠光體的形成，是有助于貝氏體鐵素體和殘留奧氏體的確保的元素。為了發(fā)揮這樣的效果，優(yōu)選B含有0.0002%以上，但超過0.01%而過剩地含有，效果也是飽和。B含量的更優(yōu)選的下限為0.0003%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.0005%以上)，更優(yōu)選的上限為
0.008%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.005%以下)。
[0066][Ti: (N 的含量)X4 ~0.1%]
[0067]Ti通過固定N，以固溶狀態(tài)維持B，從而使淬火性的改善效果顯現(xiàn)。為了發(fā)揮這樣的效果，優(yōu)選使Ti至少含有N的含量的4倍以上，但若Ti含量變得過剩而超過0.1%，則大量形成TiC，由于析出強(qiáng)化導(dǎo)致強(qiáng)度上升，而延展性劣化。Ti含量的更優(yōu)選的下限為0.05%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.06%以上)，更優(yōu)選的上限為0.09%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.08%以下)。
[0068][N:0.001 ~0.01%]
[0069]N使B作為BN固定，是使淬火性改善效果降低的元素，優(yōu)選盡可能減少，但實(shí)際工藝規(guī)程之中減少存在界限，因此使0.001%為下限。另外，若N含量變得過剩，則由形成粗大的TiN，該TiN作為破壞的起點(diǎn)起作用，延展性劣化，因此使上限為0.01%。N含量的更優(yōu)選的上限為0.008%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.006%以下)。
[0070]本發(fā)明的沖壓成形品的基本的化學(xué)成分如上所述，余量實(shí)質(zhì)上是鐵。還有，所謂“實(shí)質(zhì)上是鐵”，是指除了鐵以外，也能夠允許不阻礙本發(fā)明的鋼材的特性這種程度的微量成分(例如，除Mg、Ca、Sr、Ba以外,還有La等的REM和Zr、Hf、Ta、W、Mo等的碳化物形成元素等)，除此之外還能夠含有P、S以外的不可避免的雜質(zhì)(例如，O、H等)。
[0071]本發(fā)明的沖壓成形品中，根據(jù)需要，還含有如下等元素也有用:(a)從CiuNi和Mo所構(gòu)成的群中選擇的一種以上:合計(jì)1%以下(不含0%);(b)v和/或Nb:合計(jì)0.1%以下(不含0%)，根據(jù)所含有的元素的種類，熱壓成形品的特性得到進(jìn)一步改善。含有這些元素時的優(yōu)選的范圍及其范圍限定理由如下。
[0072][從Cu、Ni和Mo所構(gòu)成的群中選擇的一種以上:合計(jì)1%以下(不含0%)]
[0073]Cu,Ni和Mo抑制鐵素體相變和珠光體相變，因此在一次冷卻中，防止鐵素體、珠光體的形成，在殘留奧氏體的確保上有效地發(fā)揮作用。為了發(fā)揮這樣的效果，優(yōu)選合計(jì)使之含有0.01%以上。若只考慮特性，則含量越多越優(yōu)選，但合金添加的成本上升，因此優(yōu)選合計(jì)在1%以下。另外，因?yàn)榫哂写蠓岣邐W氏體的強(qiáng)度的作用，所以熱軋的負(fù)荷變大，鋼板的制造變得困難，因此從制造性的`觀點(diǎn)出發(fā)也優(yōu)選在1%以下。這些元素含量的更優(yōu)選的下限，合計(jì)為0.05%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.06%以上)，更優(yōu)選的上限，合計(jì)為0.9%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.8%以下)。
[0074][V和/或Nb:合計(jì)0.1%以下(不含0%)]
[0075]V和Nb形成微細(xì)的碳化物，具有利用釘扎效應(yīng)而使組織微細(xì)的效果。為了發(fā)揮這樣的效果，優(yōu)選使之合計(jì)含有0.001%以上。但是，若這些元素的含量變得過剩，則形成粗大的碳化物，成為破壞的起點(diǎn)，反而使延展性劣化，因此優(yōu)選合計(jì)為0.1%以下。這些元素含量的更優(yōu)選的下限，合計(jì)為0.005%以上(進(jìn)一步優(yōu)選為0.008%以上)，更優(yōu)選的上限，合計(jì)為
0.08%以下(進(jìn)一步優(yōu)選為0.06%以下)。
[0076]還有，本發(fā)明的熱壓成形用薄鋼板，是非鍍敷鋼板、鍍敷鋼板的哪一種都可以。是鍍敷鋼板時，作為其鍍敷的種類，是一般的鍍鋅系、鍍鋁系等哪一種都可以。另外，鍍敷的方法是熔融鍍、電鍍等的哪種都可以，此外鍍敷后也可以實(shí)施合金化熱處理，也可以實(shí)施多層鍍敷。
[0077]根據(jù)本發(fā)明，通過適當(dāng)調(diào)整沖壓成形條件(加熱溫度和冷卻速度)，能夠控制成形品的強(qiáng)度和延伸率等的特性，而且能夠得到高延展性(殘存延展性)的熱壓成形品，因此即使是在至今為止的熱壓成形品中難以適用的部位(例如，能量吸收構(gòu)件)也可以適用，在擴(kuò)展熱壓成形品的適用范圍上極其有用。另外，本發(fā)明所得到的成形品，與在冷壓成形之后實(shí)施通常的退火而進(jìn)行組織調(diào)整的成形品相比，殘存延展性更大。[0078]以下，通過實(shí)施例更具體地展示本發(fā)明的效果，但下述實(shí)施例不限定本發(fā)明，根據(jù)前、后述的宗旨進(jìn)行設(shè)計(jì)變更均包含在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。
[0079]本申請基于2011年6月10日申請的日本專利申請第2011 — 130637號主張優(yōu)選權(quán)的利益。2011年6月10日申請的日本專利申請第2011 — 130637號的說明書的全部內(nèi)容,在本申請中為了參考而援引。
[0080]實(shí)施例
[0081]將具有下述表1所示的化學(xué)成分組成的鋼材進(jìn)行真空熔煉，成為實(shí)驗(yàn)用板坯后，進(jìn)行熱軋，之后冷卻卷取。再進(jìn)行冷軋而成為薄鋼板。還有，表1中的Ac3相變點(diǎn)、Ms點(diǎn)和Bs點(diǎn)，運(yùn)用下述(I)式~(3)式求得(例如，參照“萊斯利鋼鐵材料學(xué)”丸善，(1985))。
[0082]Ac3 相變點(diǎn)(。0 = 910 — 203X [C] 1/2 + 44.7X [Si] — 30X [Mn] + 700X[P]+ 400X [Al]+ 400X [Ti]+ 104X [V]— IlX [Cr]+ 31.5X [Mo]—20X [Cu] —15.2X [Ni]…(I)
[0083]Ms 點(diǎn)(tO = 550 — 361 X [C] — 39X [Mn] — IOX [Cu] — 17X [Ni] — 20X[Cr] - 5X [Mo] + 30X [Al]…(2)
[0084]Bs 點(diǎn)(tO = 830 — 270X [C] — 90X [Mn] — 37X [Ni] — 70X [Cr] — 83X[Mo]…(3)
[0085]其中，[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[Al]、[Ti]、[V]、[Cr]、[Mo]、[Cu]和[Ni]分別表示C、S1、Mn、P、Al、T1、V、Cr、Mo、Cu和Ni的含量(質(zhì)量％)。另外，不含上述(I)式~(3)式的各項(xiàng)所示的元素時，取消該項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。
[0086][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種熱壓成形品，其特征在于，是通過熱壓成形法對薄鋼板進(jìn)行成形而成的熱壓成形品，其中，金屬組織分別含有貝氏體鐵素體:70~97面積％、馬氏體:27面積％以下和殘留奧氏體:3~20面積％，余量組織:5面積％以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱壓成形品，其中， 化學(xué)成分組成分別含有C:0.15~0.4%(質(zhì)量％的意思，以下，涉及化學(xué)成分組成均同)、Si:0.5 ~3%、Mn:0.5 ~2%、P:0.05% 以下(不含 0%)、S:0.05% 以下(不含 0%)、A1:0.01 ~0.l%、Cr:0.01 ~1%、B:0.0002 ~0.01%, Ti:(N 的含量)X 4 ~0.1% 和 N:0.001 ~0.01%,余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱壓成形品，其中，還含有合計(jì)為1%以下(不含0%)的從Cu、Ni和Mo所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素作為其他的元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱壓成形品，其中，還含有合計(jì)為0.1%以下(不含0%)的V和/或Nb作為其他元素。
5.一種熱壓成形品的制造方法，其特征在于，是制造權(quán)利要求1所述的熱壓成形品的方法，在使用沖壓成形金屬模具對薄鋼板進(jìn)行沖壓成形時，將所述薄鋼板加熱至Ac3相變點(diǎn)以上、1000°C以下的溫度后，開始成形，在成形中一邊在金屬模具內(nèi)確保20V /秒以上的平均冷卻速度，一邊冷卻至(貝氏體相變開始溫度B s — IO(TC)以下、馬氏體相變開始溫度Ms以上的溫度范圍，并且，在所述溫度范圍的滯留時間為10秒以上而結(jié)束成形。
6.一種熱壓成形用薄鋼板，是用于制造權(quán)利要求1所述的熱壓成形品的熱壓成形用薄鋼板，其特征在于，化學(xué)成分組成分別含有C:0.15~0.4%、Si:0.5~3%、Mn:0.5~2%、P:0.05% 以下(不含 0%)、S:0.05% 以下(不含 0%)、A1:0.01 ~0.l%、Cr:0.01~1%、Β:0.0002 ~0.01%, Ti:(N的含量)X4~0.1%和N:0.001~0.01%，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱壓成形用薄鋼板，其中，還含有合計(jì)為1%以下(不含0%)的從Cu、Ni和Mo所構(gòu)成的群中選擇的一種以上的元素作為其他的元素。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的熱壓成形用薄鋼板，其中，還含有合計(jì)為0.1%以下(不含0%)的V和/或Nb作為其他的元素。
【文檔編號】B21D22/20GK103597107SQ201280027743
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月10日
【發(fā)明者】內(nèi)藤純也, 村上俊夫, 池田周之, 沖田圭介 申請人:株式會社神戶制鋼所