專利名稱：高強(qiáng)度部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于汽車的結(jié)構(gòu)構(gòu)件·增強(qiáng)構(gòu)件那樣的要求強(qiáng)度的構(gòu)件，特別是涉及高溫成形后的強(qiáng)度優(yōu)異的部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于由地球環(huán)境問(wèn)題而引發(fā)汽車的輕量化，因此需要盡可能使汽車所使用的鋼板高強(qiáng)度化，但一般對(duì)鋼板進(jìn)行高強(qiáng)度化時(shí)，延伸率和r值降低，成形性劣化。為了解決這樣的課題，特開2000-234153號(hào)公報(bào)公開了在中溫成形、利用此時(shí)的熱量謀求強(qiáng)度提高的技術(shù)。該技術(shù)的目的是適當(dāng)控制鋼中成分，在鐵素體溫度區(qū)加熱，利用在該溫度區(qū)的析出強(qiáng)化使強(qiáng)度提高。
另外，特開2000-87183號(hào)公報(bào)出于提高軋制成形精度的目的，提出了使在成形溫度下的屈服強(qiáng)度比在常溫下的屈服強(qiáng)度大大降低的高強(qiáng)度鋼板?？墒?，這些技術(shù)具有在所得到的強(qiáng)度上存在極限的可能性。另一方面，出于得到更高的強(qiáng)度的目的，特開2000-38640號(hào)公報(bào)提出了成形后加熱至高溫的奧氏體單相區(qū)，在隨后的冷卻過(guò)程中使之相變成硬質(zhì)相的技術(shù)。
可是，成形后進(jìn)行加熱·快速冷卻時(shí)，具有形狀精度發(fā)生問(wèn)題的可能性。作為克服該缺點(diǎn)的技術(shù)，SAE.2001-01-0078、和特開2001-181833號(hào)公報(bào)公開了將鋼板加熱至奧氏體單相區(qū)，在隨后的軋制成形過(guò)程中實(shí)施冷卻的技術(shù)。
這樣一來(lái)，汽車等所使用的高強(qiáng)度鋼板越是被高強(qiáng)度化，就越存在上述的成形性問(wèn)題和、特別是在超過(guò)1000MPa那樣的高強(qiáng)度材料中如一直以來(lái)所知道的氫脆(有時(shí)也稱為應(yīng)變時(shí)效裂紋、延遲破壞)的本質(zhì)的課題。作為熱軋用鋼板使用的場(chǎng)合，雖然高溫下軋制所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小，但是軋制前加熱時(shí)氫進(jìn)入鋼中、并且由于后加工的殘余應(yīng)力作用，氫脆的敏感性變高。因此只單單在高溫下軋制是不能解決本質(zhì)的課題的，需要加熱工序和直到后加工為止的連貫工序中的工序條件最佳化。
為了減少剪切加工等后加工時(shí)的殘余應(yīng)力，進(jìn)行后加工的部位的強(qiáng)度降低即可。特開2003-328031號(hào)公報(bào)公開了一種技術(shù)，該技術(shù)是降低進(jìn)行后加工的部位的冷卻速度以使淬火不充分，從而使該部位的強(qiáng)度降低的。據(jù)說(shuō)根據(jù)該方法，部件的一部分的強(qiáng)度降低，可使剪切加工等后加工容易地進(jìn)行。可是，使用該方法的場(chǎng)合，模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，一般認(rèn)為經(jīng)濟(jì)上不利。而且，該方法對(duì)于氫脆絲毫沒有涉及，即使是根據(jù)該方法使得鋼板強(qiáng)度降低一些、后加工后的殘余應(yīng)力有某種程度降低的情況，如果是鋼中殘存了氫的狀態(tài)，則不能否定產(chǎn)生氫脆的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述課題而完成的，其目的是提供高溫成形后可得到1200MPa以上的強(qiáng)度的抗氫脆性優(yōu)異的高強(qiáng)度部件及其制造方法。
本發(fā)明人等為解決上述課題而實(shí)施了各種的研討。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了抑制氫脆，控制成形前的加熱爐中的氣氛，使鋼中的氫含量減少，進(jìn)而利用后加工方法降低殘余應(yīng)力或使之為零較為有效。即，本發(fā)明的要旨如下。
(1)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫含量為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，進(jìn)一步實(shí)施后加工。
(2)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫含量為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件并進(jìn)行剪切加工之后，對(duì)距其加工端部為1～2000μm的部分再進(jìn)行剪切加工。
(3)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫含量為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后進(jìn)行剪切加工，對(duì)進(jìn)行了剪切加工的端面實(shí)施壓縮加工。
(4)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，在(3)所述的方法中，作為進(jìn)行壓縮加工的方法，使用精壓加工。
(5)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫含量為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件，在進(jìn)行沖裁加工或切斷加工時(shí)，使用切刀進(jìn)行沖裁或切斷加工，所述的切刀，具有從刀刃根部朝向刀尖端部的方向由刀刃根部的曲率半徑或?qū)挾冗B續(xù)地減少0.01～3.0mm、其高度是上述鋼板的板厚的1/2以上、100mm以下的斜坡部。
(6)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，具有在(5)所述的方法中使用的、從刀刃根部朝向刀尖端部的方向由刀刃根部的半徑或?qū)挾冗B續(xù)地減少0.01～3.0mm的斜坡部，將上述斜坡部的高度記為H(mm)、刀刃根部與刀尖端部的曲率半徑或?qū)挾戎钣洖镈(mm)時(shí)，D/H為0.5以下。
(7)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在氫含量按體積分率計(jì)為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，在通過(guò)使用沖模和沖頭將成為被加工材料的鋼板切斷成為剪切部和被剪切部，從而將被加工材料制成規(guī)定的形狀的沖裁用工序中，使用在沖頭和/或沖模的切削刃部的尖端部具有呈凸形的形狀的彎曲刀刃、且彎曲刀刃肩部的曲率半徑為0.2mm以上的沖裁用工具，并使間隙為25％以下。
(8)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在氫含量按體積分率計(jì)為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，在通過(guò)使用沖模和沖頭將成為被加工材料的鋼板切斷成為剪切部和被剪切部，從而將被加工材料制成規(guī)定的形狀的沖裁用工序中，使用在沖頭和/或沖模的切削刃部的尖端部具有呈凸形的形狀的彎曲刀刃、且彎曲刀刃肩部角度為100°以上170°以下的沖裁用工具，并使間隙為25％以下。
(9)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在氫含量按體積分率計(jì)為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，在通過(guò)使用沖模和沖頭將成為被加工材料的鋼板切斷成為剪切部和被剪切部，從而將被加工材料制成規(guī)定的形狀的沖裁用工具中，使用下述的沖裁用工具，并使間隙為25％以下，所述沖裁用工具其特征為，在沖頭和/或沖模的切削刃部的尖端部具有有凸形的形狀的彎曲刀刃，且彎曲刀刃肩部的曲率半徑為0.2mm以上，以及彎曲刀刃肩部角度為100°以上170°以下。
(10)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在氫含量按體積分率計(jì)為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，從而制造高強(qiáng)度的部件時(shí)，在下止點(diǎn)近旁實(shí)施剪切加工。
(11)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在氫含量按體積分率計(jì)為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，實(shí)施將部件的一部分熔融切斷的加工。
(12)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，作為(11)中所述的將部件的一部分熔融切斷的加工方法，進(jìn)行激光加工。
(13)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，作為(11)中所述的將部件的一部分熔融切斷的加工方法，進(jìn)行等離子切割加工。
(14)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在氫含量按體積分率計(jì)為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，通過(guò)機(jī)械加工進(jìn)行孔加工、部件周圍的切斷。
(15)一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在氫含量按體積分率計(jì)為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，進(jìn)行剪切加工，并通過(guò)機(jī)械的差切削，將剪切加工部的切斷面去除厚度0.05mm以上。
(16)如(1)～(15)的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、N0.01％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
(17)如(1)～(15)的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Si1.0％以下、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、Cr0.01-1.0％、N0.01％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
(18)如(1)～(15)的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Si1.0％以下、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、Cr0.01-1.0％、B0.0002％-0.0050％、Ti(3.42×N+0.001)％以上、3.99×(C-0.1)％以下、N0.01％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
(19)如(1)～(15)的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Si1.0％以下、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、Cr0.01-1.0％、B0.0002％-0.0050％、Ti(3.42×N+0.001)％以上、3.99×(C-0.1)％以下、N0.01％以下、O0.015％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
(20)如(1)～(19)的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板是實(shí)施了鍍鋁、鍍鋁-鋅、鍍鋅中的任一種鍍覆的鋼板。
(21)一種高強(qiáng)度部件，其特征在于，采用(1)～(20)的任一項(xiàng)所述的方法制成。


圖1是表示由于沖裁而產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力的概念的圖。
圖2是表示切除塑性加工層等的影響區(qū)的概念的圖。
圖3是表示利用具有斜坡部成為刀尖端部的刀尖端部形狀的切刀切斷的狀態(tài)的圖。
圖4是表示利用具有在斜坡部的尖上有尖端平行部的刀尖端部形狀的切刀切斷的狀態(tài)的圖。
圖5是表示以往的沖裁方法的圖。
圖6是表示利用具有二段結(jié)構(gòu)的沖頭切斷的狀態(tài)的圖。
圖7是表示具有彎曲刀刃的場(chǎng)合的材料變形行為的圖。
圖8是表示彎曲刀刃的曲率半徑Rp與殘余應(yīng)力的關(guān)系的圖。
圖9是表示彎曲刀刃A的縱壁部角度θp與殘余應(yīng)力的關(guān)系的圖。
圖10是表示彎曲刀刃的高度與殘余應(yīng)力的關(guān)系的圖。
圖11是表示間隙與殘余應(yīng)力的關(guān)系的圖。
圖12是表示穿孔加工試驗(yàn)片的圖。
圖13是表示剪切加工試驗(yàn)片的圖。
圖14是表示工具截面形狀的圖。
圖15是表示沖頭形狀的圖。
圖16是表示沖模形狀的圖。
圖17是表示成形品形狀的圖。
圖18是表示剪切加工位置的狀態(tài)的圖。
圖19是表示精壓加工的工具截面形狀的圖。
圖20是表示實(shí)施例4的模具截面形狀的圖。
圖21是表示實(shí)施例5的工具截面形狀的圖。
圖22是表示實(shí)施例5的成形沖頭的圖。
圖23是表示實(shí)施例5的成形沖模的圖。
圖24是表示實(shí)施例5的成形品的圖。
圖25是表示實(shí)施例6的后加工位置的狀態(tài)的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是通過(guò)在制造高強(qiáng)度部件時(shí)，在鋼板的成形前的加熱時(shí)控制加熱爐中的氣氛，使鋼中的氫含量減少，再通過(guò)后加工方法降低殘余應(yīng)力，從而抗氫脆性優(yōu)異的高強(qiáng)度部件及其制造方法。
以下詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。首先對(duì)本發(fā)明中各條件的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
加熱時(shí)的氫含量按體積分率計(jì)為10％以下是因?yàn)樵跉浜繛橄拗屏恳陨系膱?chǎng)合，加熱中進(jìn)入鋼板中的氫含量變多，抗氫脆特性降低。另外，將氣氛中的露點(diǎn)規(guī)定為30℃以下是因?yàn)楫?dāng)露點(diǎn)為該數(shù)值以上的場(chǎng)合，加熱中進(jìn)入鋼板中的氫含量變多，抗氫脆特性降低。
鋼板的加熱溫度為Ac3以上、熔點(diǎn)以下是因?yàn)?，為了在成形后進(jìn)行淬火強(qiáng)化而將鋼板的組織轉(zhuǎn)變成奧氏體的緣故。另外是因?yàn)楫?dāng)加熱溫度為熔點(diǎn)以上時(shí)，不能軋制成形。
將成形開始溫度規(guī)定為比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度是因?yàn)?，在該溫度以下成形的?chǎng)合，成形后的硬度不充分的緣故。
在以上那樣的條件下加熱鋼板之后，使用軋制方法成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，再通過(guò)后加工，就可制造高強(qiáng)度的部件。所謂淬火是以根據(jù)成分來(lái)確定的淬火的臨界冷卻速度以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻，使產(chǎn)生馬氏體相變從而對(duì)鋼進(jìn)行強(qiáng)化的方法。
下面說(shuō)明上述的后加工的異態(tài)的加工方法。
對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(2)項(xiàng)中的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
詳細(xì)調(diào)查了沖裁穿孔加工和切斷加工之類的剪切加工的加工端面的、塑性加工層、和殘余應(yīng)力的影響范圍的結(jié)果判明，塑性加工層等存在于從加工端部算起的2000μm左右的部分中。如圖1所示，在剪切加工時(shí)，鋼板在被壓縮的狀態(tài)下被加工，加工后從該壓縮狀態(tài)開放，因此可認(rèn)為產(chǎn)生拉伸的殘余應(yīng)力。因此，如圖2所示可以認(rèn)為，通過(guò)在上述塑性加工層等的影響范圍中，進(jìn)行第2次的加工，由于由塑性加工導(dǎo)致的部分的強(qiáng)度上升或拉伸殘余應(yīng)力對(duì)壓縮力的抗力，使得加工時(shí)的壓縮量變小，切斷后的開放位移量變小，因此能夠降低殘余應(yīng)力。因此，若對(duì)距離加工端部超過(guò)2000μm的范圍的部分進(jìn)行再次加工，則由于該部分不是塑性加工層等的影響范圍，因此在再次受到大的壓縮力的過(guò)程中被加工，加工后其被開放，因此殘余應(yīng)力不減少，抗裂特性不會(huì)提高，因此將上限定為2000μm。另外，關(guān)于下限，由于難以控制小于1μm的范圍進(jìn)行加工，因此規(guī)定為1μm。最優(yōu)選的加工范圍是距加工端部為200-1000μm的范圍。
再者，加工部斷面中的殘余應(yīng)力的測(cè)定，利用X射線殘余應(yīng)力測(cè)定裝置，按照“X射線應(yīng)力測(cè)定法標(biāo)準(zhǔn)(2002年版)-鋼鐵篇”社團(tuán)法人日本材料學(xué)會(huì)2002年3月所記載的方法實(shí)施。詳細(xì)情況如下。利用同傾法，使用體心立方晶格的(211)面的反射X射線，測(cè)定2θ-Sin2ψ。此時(shí)的測(cè)定2θ的范圍為約150-162°。作為X射線靶使用Cr-Kα，使管電流和管電壓為30kV/10mA，使X射線入射縫隙為1mm見方。2θ-Sin2ψ線圖的斜率乘以應(yīng)力常數(shù)K而得到的值作為殘余應(yīng)力。此時(shí)應(yīng)力常數(shù)K定為-32.44kgf/deg。
在上述條件下，在為穿孔斷面的場(chǎng)合，對(duì)ψ(mm)＝20、25、30、35、40、45進(jìn)行測(cè)定，在為切斷面的場(chǎng)合，對(duì)ψ(mm)＝0、20、25、30、35、40、45進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定時(shí)將板厚方向作為0°，按由該方向傾斜23°、45°的方向測(cè)定，合計(jì)測(cè)定3次，將其平均值作為殘余應(yīng)力值。
沖裁加工或切斷加工之類的剪切加工的方法不特別限定，公知的方法均可使用，關(guān)于其加工溫度，為從室溫到1000℃的范圍，這樣可得到本發(fā)明的效果。
通過(guò)上述后加工，加工端面中的拉伸殘余應(yīng)力值變?yōu)?00MPa以下，因此一般設(shè)想是980MPa以上的鋼板的場(chǎng)合，會(huì)變?yōu)榍?yīng)力以下的殘余應(yīng)力值，從而不會(huì)發(fā)生裂紋。另外，在為壓縮的殘余應(yīng)力的場(chǎng)合，基本上在端部中在鋼板發(fā)生裂紋的方向應(yīng)力并不作用，因此不會(huì)發(fā)生裂紋。根據(jù)上述理由，優(yōu)選沖裁加工或切斷加工之類的剪切加工的端面中的拉伸殘余應(yīng)力值為600MPa以下、或?yàn)閴嚎s的殘余應(yīng)力。
下面對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(3)、(4)項(xiàng)中的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
為了抑制氫脆，對(duì)存在由剪切加工而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的部位實(shí)施壓縮加工，從而賦予壓縮的殘余應(yīng)力是有效的。對(duì)進(jìn)行了剪切加工的端面實(shí)施壓縮加工是因?yàn)?，在剪切加工后認(rèn)為會(huì)引起氫脆的拉伸的殘余應(yīng)力，在進(jìn)行了剪切加工的端部中是高的，若對(duì)該部位實(shí)施壓縮加工，則拉伸的殘余應(yīng)力減少，抗氫脆特性提高的緣故。作為對(duì)進(jìn)行了剪切加工的端面實(shí)施壓縮加工的方法，可以使用任何的方法，但在工業(yè)上，采用發(fā)明內(nèi)容中第(5)項(xiàng)中所示的精壓加工的方法在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)異。
下面對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(5)、(6)項(xiàng)中所述的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
在剪切加工部端面，如圖1所示，在加工時(shí)鋼板在被壓縮的狀態(tài)下被加工，加工后從該壓縮狀態(tài)開放，因此可認(rèn)為產(chǎn)生拉伸的殘余應(yīng)力。于是發(fā)現(xiàn)了，通過(guò)對(duì)于上述塑性加工層等的影響范圍的整個(gè)斷面，進(jìn)行擠壓擴(kuò)孔或擠壓端面前面的加工，由于由塑性加工導(dǎo)致的部分的強(qiáng)度上升或拉伸殘余應(yīng)力對(duì)壓縮力的抗力，完全切斷后的開放位移可按成為壓縮側(cè)的方式進(jìn)行控制的經(jīng)1次的加工方法。即，若進(jìn)行擴(kuò)及距離加工端部超過(guò)2000μm的范圍的部分的擴(kuò)孔或擠壓加工，則一次孔擴(kuò)大，其端面被擠壓。加工后其被開放，因此殘余應(yīng)力在端面變?yōu)閴嚎s側(cè)。為了可以將其采用使用沖模和沖頭的1次加工來(lái)完成，如圖3、4所示，刀尖端部形狀變得重要。相對(duì)于圖3中斜坡部成為刀尖端部，圖4中在斜坡部的尖上具有尖端平行部。
在設(shè)置從刀刃根部朝向刀尖端部的方向刀刃根部的曲率半徑或?qū)挾冗B續(xù)地減少的斜坡部時(shí)，當(dāng)其曲率半徑或?qū)挾鹊臏p少量小于0.01mm時(shí)，就成為與通常的沖裁或切斷加工相比沒有變化的狀態(tài)，因此大的拉伸應(yīng)力殘留在端面。另一方面，當(dāng)其曲率半徑或?qū)挾鹊臏p少量超過(guò)3.0mm時(shí)，實(shí)際的間隙變大，因此加工端面的飛邊變大。
另外，刀刃縱壁部的高度(斜坡部高度)小于被加工鋼板的板厚的1/2時(shí)，進(jìn)行一次沖裁之后，不能利用斜坡部的側(cè)面擠壓加工端面，因此就成為與通常的沖裁或切斷加工相比沒有變化的狀態(tài)，大的拉伸應(yīng)力殘留在端面。另一方面，其高度超過(guò)100mm時(shí)，則行程變大，擔(dān)心刀刃自身壽命縮短。
另外，關(guān)于切刀的平行部和斜坡部構(gòu)成的角度(刀刃縱壁角度θ)，希望為95°以上179°以下，進(jìn)一步優(yōu)選為140°以上。
在圖3、圖4中斜坡部顯示出具有曲率半徑的形狀，但寬度從刀刃根部直線地減少的斜坡部也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
另外，關(guān)于切刀的形狀，將刀刃根部與刀尖端部的曲率半徑或?qū)挾戎钣洖镈(mm)、將斜坡部的高度記為H(mm)時(shí)，D/H很重要，當(dāng)其值小于0.5時(shí)，可延長(zhǎng)刀刃壽命和抑制飛邊發(fā)生，因此優(yōu)選為0.5以下。
另一方面，特開平5-23755號(hào)公報(bào)和特開平8-57557號(hào)公報(bào)中公開的刀尖的倒角等對(duì)降低飛邊、延長(zhǎng)刀刃壽命和防止較低強(qiáng)度鋼板發(fā)生裂紋有效，但在本發(fā)明中，在規(guī)定的條件下對(duì)鋼板進(jìn)行成形之后，將進(jìn)行了一次沖裁的端面或切斷的端面再一次進(jìn)行擠壓擴(kuò)展是最重要的，因?yàn)檫@樣的話可降低殘余應(yīng)力，進(jìn)而變?yōu)閴嚎s側(cè)，因此刀尖的倒角等并不特別需要。
再者，加工部斷面中的殘余應(yīng)力的測(cè)定，利用采用了上述條件的X射線殘余應(yīng)力測(cè)定裝置，按照“X射線應(yīng)力測(cè)定法標(biāo)準(zhǔn)(2002年版)-鋼鐵篇”社團(tuán)法人日本材料學(xué)會(huì)2002年3月所記載的方法實(shí)施。
沖裁加工或切斷加工之類的剪切加工的方法不特別限定，公知的方法均可使用，關(guān)于其加工溫度，為從室溫到1000℃的范圍，這樣可得到本發(fā)明的效果。
另外，關(guān)于殘余應(yīng)力，如果為零或?yàn)閴嚎s側(cè)，則基本上在端部中在鋼板發(fā)生裂紋的方向應(yīng)力并不作用，因此不會(huì)發(fā)生裂紋。另外，通過(guò)抑制在600MPa以下，對(duì)防止裂紋有效。
下面對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(7)、(8)、(9)項(xiàng)中的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明人等根據(jù)上述課題，發(fā)現(xiàn)通過(guò)將沖頭形狀制成圖6所示的彎曲刀刃A和切削刃B的二段結(jié)構(gòu)，可降低沖裁端面的殘余應(yīng)力。
關(guān)于其理由考慮如下。
在通常的沖裁中，如圖5所示，在施加有由沖頭和沖模導(dǎo)致的變形的部分(硬化層)中，施加有大的拉伸應(yīng)變或壓縮應(yīng)變，因此該部分的加工硬化變得顯著，因此端面的延性劣化?？墒牵瑢_頭形狀制成本發(fā)明(圖6)所示那樣的由切削刃B和彎曲刀刃A構(gòu)成的二段結(jié)構(gòu)，如圖7所示，利用彎曲刀刃A對(duì)用切削刃B切斷的部分(材料切斷部M)賦予拉伸應(yīng)力的場(chǎng)合，由切削刃B和沖模肩產(chǎn)生的裂紋的發(fā)展被拉伸應(yīng)力促進(jìn)，從而材料不被壓縮而被切削刃B切斷，因此沖裁后的拉伸殘余應(yīng)力變低，抑制了從環(huán)境侵入的氫的容許量降低。
此外，本發(fā)明人等關(guān)于彎曲刀刃的形狀實(shí)施了更詳細(xì)的研討，發(fā)現(xiàn)當(dāng)彎曲刀刃的形狀不為所規(guī)定的形狀時(shí)，就不能得到足夠的殘余應(yīng)力降低效果。
即，彎曲刀刃A的形狀不為所規(guī)定的形狀的場(chǎng)合，由于材料由彎曲刀刃A切斷，因此不能對(duì)由切削刃B切斷的部分M賦予足夠的因彎曲而導(dǎo)致的拉伸應(yīng)力，可是發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使彎曲刀刃形狀為彎曲刀刃自身不進(jìn)行材料的切斷的形狀，就可降低殘余應(yīng)力。
圖8表示出使用厚度2.0mm的TS1470MPa級(jí)的淬火鋼板，彎曲刀刃的高度Hp為0.3mm、間隙為5％、彎曲刀刃縱壁角度θ p為90°、彎曲刀刃A的肩部有規(guī)定的曲率半徑Rp的場(chǎng)合的曲率半徑Rp與殘余應(yīng)力的關(guān)系。判明了當(dāng)曲率半徑為0.2mm以上時(shí)，殘余應(yīng)力降低。在此，殘余應(yīng)力是通過(guò)對(duì)切斷面利用X射線衍射法測(cè)定晶格間距的變化而求出的。測(cè)定面積為1mm見方區(qū)域，對(duì)切斷面的板厚中心進(jìn)行了測(cè)定。在為使用沖頭的開孔的場(chǎng)合，由于不能從與切斷面垂直的方向照射X射線，因此改變X射線角度進(jìn)行測(cè)定以便能夠測(cè)定板厚方向的殘余應(yīng)力。另外，該場(chǎng)合下的間隙，是沖頭和沖模的間隔C/板厚t×100(％)。其他的沖裁條件是，沖頭直徑Ap＝20mm，切削刃端部P和彎曲刀刃立起位置D的距離Dp＝1.0mm的條件。
另外，圖9表示出使用厚度1.8mm的TS1470MPa級(jí)的淬火鋼板，彎曲刀刃的高度Hp為0.3mm、間隙為5.6％、彎曲刀刃肩部曲率半徑為0.2mm、彎曲刀刃A的縱壁部有規(guī)定的角度θp的場(chǎng)合的角度θp與殘余應(yīng)力的關(guān)系。由此知道，通過(guò)使彎曲刀刃縱壁部角度θp為100°以上170°以下，殘余應(yīng)力降低。其他的沖裁條件是，沖頭直徑Ap＝20mm，切削刃端部P和彎曲刀刃立起位置D的距離Dp＝1.0mm的條件。
圖10表示出使用厚度1.4mm的TS1470MPa級(jí)的淬火鋼板，在彎曲刀刃A的肩部的曲率半徑Rp為0.3mm、彎曲刀刃A的縱壁部的角度θp為135°、間隙為7.1％的條件下，彎曲刀刃的高度Hp為0.3-3mm的場(chǎng)合的彎曲刀刃的高度與殘余應(yīng)力的關(guān)系。由此知道，通過(guò)使彎曲刀刃肩部曲率半徑Rp為0.2mm以上、或者使彎曲刀刃縱壁部角度θp為100°以上170°以下，與沒有彎曲刀刃的Hp＝0的通常的情況比，殘余應(yīng)力降低。其他的沖裁條件是，沖頭直徑Ap＝20mm，切削刃端部P和彎曲刀刃立起位置D的距離Dp＝1.0mm的條件。
另外，圖11表示出使用厚度1.6mm的TS1470MPa級(jí)的淬火鋼板，在彎曲刀刃A的肩部的曲率半徑Rp為0.3mm、彎曲刀刃A的縱壁部的角度θp為135°、彎曲刀刃的高度Hp為0.3mm的條件下，沖裁間隙對(duì)殘余應(yīng)力的影響。其他的沖裁條件是，沖頭直徑Ap＝20mm，切削刃端部P和彎曲刀刃立起位置D的距離Dp＝1.0mm的條件。間隙也對(duì)殘余應(yīng)力產(chǎn)生影響，當(dāng)間隙增大從而超過(guò)25％時(shí)，殘余應(yīng)力也變大。這被認(rèn)為是彎曲刀刃造成的拉伸效應(yīng)變小所致，作為間隙，需要使間隙為25％以下。
本發(fā)明是以上述的研究為基礎(chǔ)而完成的，其要件如下。
本發(fā)明中使用的沖裁沖頭或沖模，需要制成彎曲刀刃部A和切削刃部B的二段結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)椋们邢魅蠦剪切被加工材料之前，用彎曲刀刃部A對(duì)被加工材料的切斷部M賦予拉伸應(yīng)力，從而降低切斷后的被加工材料的切斷端面中殘留的拉伸殘余應(yīng)力的緣故。
彎曲刀刃肩部曲率半徑Rp需要為0.2mm以上。這是因?yàn)?，?dāng)彎曲刀刃肩部曲率半徑Rp為0.2mm以下時(shí)，被加工材料由彎曲刀刃A剪切，從而不能對(duì)由切削刃B剪切的部分M賦予足夠的拉伸應(yīng)力的緣故。
彎曲刀刃肩角度θp需要為100°以上、170°以下。這是因?yàn)?，若彎曲刀刃肩角度θp為100°以下，則材料由彎曲刀刃A剪切，因此不能對(duì)由切削刃B剪切的部分M賦予足夠的拉伸應(yīng)力，另外，當(dāng)彎曲刀刃肩角度θp為170°以上時(shí)，不能對(duì)由切削刃B剪切的部分M賦予足夠的拉伸應(yīng)力的緣故。
以上的與彎曲刀刃肩部曲率半徑Rp和彎曲刀刃肩角度θp有關(guān)的條件，通過(guò)滿足某一方就可獲得大的效果，但兩者都得到滿足的場(chǎng)合，與模具接觸的材料的接觸面壓力減輕，因此可抑制模具磨損。因此，在維護(hù)上優(yōu)選滿足兩條件。
另外，在通常的沖裁中，通常為了在沖模上適宜固定材料而使用壓板，在本發(fā)明的沖裁方法中也可以適宜使用壓板。防皺壓板載荷(從防皺壓板對(duì)材料施加的載荷)尤其對(duì)殘余應(yīng)力不會(huì)有大的影響，因此可以為通常所使用的范圍。
沖頭速度也為通常工業(yè)上所使用的范圍，例如在0.01m/sec-數(shù)m/sec等中變化也不會(huì)對(duì)殘余應(yīng)力有大的影響，因此可以為任何的值。
另外，多數(shù)情況下，在沖裁工序中為了抑制模具磨損，會(huì)對(duì)模具或材料涂布潤(rùn)滑油，在本發(fā)明中為此也可以適宜使用潤(rùn)滑油。
另外，為了利用彎曲刀刃A賦予足夠的拉伸應(yīng)力，彎曲刀刃的高度Hp優(yōu)選為被加工材料的板厚的10％以上。
另外，切削刃端部P和彎曲刀刃的立起位置Q的間隔Dp優(yōu)選為0.1mm以上。這是因?yàn)?，該間隔為該數(shù)值以下的場(chǎng)合，被加工材料由切削刃B剪切時(shí)，難以發(fā)生通常從切削刃肩部近旁發(fā)生的裂紋，從而由切削刃對(duì)切斷位置施加了應(yīng)變的緣故。
另外，在本發(fā)明的沖頭中，切削刃端部P和彎曲刀刃的立起位置Q之間的部分、彎曲刀刃A的底面部分、彎曲刀刃A的縱壁部分，從制作沖頭方面考慮優(yōu)選為平坦形狀，但即使有少許的凹凸，如果滿足上述的要件則效果也相同。
本發(fā)明通過(guò)在以往的只有切削刃B的沖頭上進(jìn)一步附帶彎曲刀刃A，可降低沖裁時(shí)的端面殘余應(yīng)力，通過(guò)附帶彎曲刀刃A，進(jìn)而更加提高彎曲刀刃高度Hp，切削刃B和被加工材料接觸的面壓力降低，因此切削刃端部P的磨損量也降低，但Hp過(guò)高時(shí)，在切削刃B和被加工材料接觸之前，材料在彎曲刀刃A和切削刃B之間斷裂，也有時(shí)不能獲得效果，因此那樣的場(chǎng)合，優(yōu)選使彎曲刀刃高度Hp大約為10mm以下。
在本發(fā)明中，對(duì)于彎曲刀刃肩部曲率半徑Rp不特別規(guī)定上限，但根據(jù)沖頭的尺寸不同，曲率半徑Rp過(guò)大時(shí)，難以增大彎曲刀刃高度Hp，因此優(yōu)選為5mm以下。
以上對(duì)只在沖頭上帶有彎曲刀刃的情況的效果進(jìn)行了說(shuō)明，但在沖頭和沖模兩方上帶有彎曲刀刃的場(chǎng)合、和只在沖模上帶有彎曲刀刃的場(chǎng)合也具有與以上說(shuō)明的只在沖頭上帶有彎曲刀刃的情況相同的給予材料拉伸應(yīng)力的效果，因此可得到同樣的效果。與那些場(chǎng)合的彎曲刀刃尺寸有關(guān)的制約與以上說(shuō)明的只在沖頭上帶有彎曲刀刃的情況的制約相同。
下面對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(10)項(xiàng)中的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
作為降低殘余應(yīng)力的方法，進(jìn)行熱成形，在其下止點(diǎn)近旁進(jìn)行剪切加工是必要的。作為其理由可推測(cè)如下?？梢哉J(rèn)為，在熱加工中的剪切加工中，剪切加工的工具以高面壓力與鋼板接觸，在該場(chǎng)合冷卻速度變大，從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃巫枇Ω叩牡蜏叵嘧兘M織。此時(shí)，可認(rèn)為具有殘存比在室溫下加工淬火材料的場(chǎng)合小但比為奧氏體的場(chǎng)合大的殘余應(yīng)力的可能性。為此，在下止點(diǎn)近旁實(shí)施剪切加工是因?yàn)?，如果是熱成形中，則鋼板的變形阻力小，加工后的殘余應(yīng)力變低的緣故。另外，作為將進(jìn)行加工的定時(shí)(timing)規(guī)定為下止點(diǎn)近旁的理由是因?yàn)椋诓皇窍轮裹c(diǎn)近旁的場(chǎng)合，剪切加工后鋼板發(fā)生變形，形狀和位置的精度降低的緣故。所謂下止點(diǎn)近旁，是距下止點(diǎn)起碼為10mm以內(nèi)，優(yōu)選為5mm以內(nèi)。
下面對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(11)、(12)、(13)項(xiàng)中的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
為了抑制氫脆，控制成形前的加熱爐中的氣氛，使鋼中的氫含量減少，再通過(guò)加工后的殘余應(yīng)力小的熔斷進(jìn)行后加工是有效的。
成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，實(shí)施將部件的一部分熔融切斷的加工是因?yàn)?，?dāng)進(jìn)行將部件的一部分熔融切斷的加工時(shí)，加工后的殘余應(yīng)力小，抗氫脆特性良好。
作為將部件的一部分熔融切斷的加工方法，可以使用任何的方法，但在工業(yè)上，優(yōu)選發(fā)明內(nèi)容中第(12)、(13)項(xiàng)所示的熱影響區(qū)小的激光加工和等離子切割加工。若為氣體切割，則雖然加工后的殘余應(yīng)力小，但熱輸入大，部件的強(qiáng)度降低的部位變多，因此不利。
下面對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(14)項(xiàng)中的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
為了抑制氫脆，控制成形前的加熱爐中的氣氛，使鋼中的氫含量減少，再通過(guò)加工后的殘余應(yīng)力小的機(jī)械加工進(jìn)行后加工是有效的。
成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，通過(guò)機(jī)械加工進(jìn)行孔加工、部件周圍的切斷是因?yàn)?，在切削等機(jī)械加工中，加工后的殘余應(yīng)力小，抗氫脆特性良好。
作為通過(guò)機(jī)械加工進(jìn)行孔加工、部件周圍的切斷的方法，可以使用任何的方法，但在工業(yè)上，鉆頭加工和由鋼鋸進(jìn)行的切割在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)異，因此優(yōu)選。
下面對(duì)發(fā)明內(nèi)容中第(15)項(xiàng)中的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
在后加工使用前步加工的場(chǎng)合，機(jī)械地切削在剪切加工部的端面中殘余應(yīng)力高的部位即可。將剪切加工部的切斷面去除厚度0.05mm以上是因?yàn)?，切除厚度為該?shù)值以下時(shí)，不能充分去除殘存殘余應(yīng)力的部位，抗氫脆特性降低。
作為通過(guò)機(jī)械切削將剪切加工部的切斷面去除厚度0.05mm以上的方法，可以使用任何的方法，但工業(yè)上，鉸刀加工之類的機(jī)械切削的方法在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)異，因此優(yōu)選。
以下對(duì)關(guān)于成為坯材的鋼板的化學(xué)成分的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。
C是為了使冷卻后的組織為馬氏體以確保材質(zhì)而添加的元素，為了確保強(qiáng)度為1000MPa以上，優(yōu)選添加0.05％以上。可是，添加量過(guò)多時(shí)，沖擊變形時(shí)確保強(qiáng)度變得困難，因此優(yōu)選其上限為0.55％。
Mn是提高強(qiáng)度和淬透性的元素，小于0.1％時(shí)不能充分得到淬火時(shí)的強(qiáng)度，另外，超過(guò)3％地添加時(shí)效果飽和，因此Mn優(yōu)選在0.1-3％的范圍。
Si是固溶強(qiáng)化型的合金元素，但超過(guò)1.0％時(shí)發(fā)生表面氧化皮的問(wèn)題。另外，對(duì)鋼板表面進(jìn)行鍍覆處理的場(chǎng)合，當(dāng)Si的添加量多時(shí)，鍍覆性劣化，因此優(yōu)選上限為0.5％。
Al是作為鋼水的脫氧材料而使用的必需的元素，還是固定N的元素，其量對(duì)晶粒粒徑和機(jī)械性質(zhì)有影響。為了具有這樣的效果，需要含量為0.005％以上，但超過(guò)0.1％時(shí)，非金屬夾雜物變多，制品上易產(chǎn)生表面A缺陷。因此，優(yōu)選Al在0.005-0.1％的范圍。
S對(duì)鋼中的非金屬夾雜物產(chǎn)生影響，使加工性劣化，同時(shí)成為韌性劣化、各向異性和再熱裂紋敏感性增大的原因。因此，S優(yōu)選為0.02％以下。再者，最優(yōu)選為0.01％以下。另外，通過(guò)將S限制在0.005％以下，沖擊特性飛躍性地提高。
P是給焊接裂紋性和韌性造成壞影響的元素，因此希望P為0.03％以下。再者，優(yōu)選為0.02％以下。另外，更優(yōu)選為0.015％以下。
N超過(guò)0.01％時(shí)由于氮化物粗大化和由固溶N帶來(lái)的時(shí)效硬化，可看到韌性劣化的傾向。因此，N優(yōu)選含有0.01％以下。
關(guān)于O，沒有特別規(guī)定，但過(guò)度添加是給韌性造成壞影響的氧化物生成的原因，同時(shí)生成成為疲勞破壞的起點(diǎn)的氧化物，因此優(yōu)選含有0.015％以下。
Cr是提高淬透性的元素，還具有使馬氏體中析出M23C6型碳化物的效果，具有在提高強(qiáng)度的同時(shí)，將碳化物細(xì)化的作用，因此可以出于得到上述效果的目的而添加。小于0.01％時(shí)，不能充分期待這些效果，而超過(guò)1.2％時(shí)，存在屈服強(qiáng)度過(guò)度上升的傾向，因此Cr優(yōu)選在0.01-1.0％的范圍。更優(yōu)選為0.05-1％。
B可以出于使軋制成形中或軋制成形后的冷卻中的淬透性提高的目的而添加。為了發(fā)揮該效果，需要添加0.0002％以上?？墒牵涮砑恿窟^(guò)度地添加時(shí)，有可能發(fā)生熱裂紋，以及其效果飽和，因此其上限希望為0.0050％。
Ti可以出于為了有效地發(fā)揮B的效果而對(duì)與B生成化合物的N進(jìn)行固定的目的而添加。為了發(fā)揮該效果，需要(Ti-3.42×N)為0.001％以上，但Ti量過(guò)度增加時(shí)，不與Ti結(jié)合的C量減少，冷卻后不能得到足夠的強(qiáng)度，因此作為其上限，希望為可確保不與Ti結(jié)合的C量為0.1％以上的Ti當(dāng)量，即3.99×(C-0.1)％。
可以含有被認(rèn)為是從廢料混入的Ni、Cu、Sn等元素。此外，從夾雜物的形狀控制的觀點(diǎn)出發(fā)，可以添加Ca、Mg、Y、As、Sb、REM。此外，出于提高強(qiáng)度的目的，可以添加Ti、Nb、Zr、Mo、V，特別是Mo也提高淬透性，因此可以在該目的下添加，但這些元素過(guò)度增加時(shí)，不與這些元素結(jié)合的C量減少，冷卻后不能得到足夠的強(qiáng)度，因此優(yōu)選分別添加1％以下。
上述的Cr、B、Ti、Mo是給淬透性造成影響的元素，這些元素的添加量可考慮必要的淬透性、制造時(shí)的成本等而謀求最佳化。例如，通過(guò)上述元素和Mn等的最佳化，可謀求合金成本降低，或即使合金成本達(dá)不到最低的場(chǎng)合，也可通過(guò)削減鋼種數(shù)來(lái)削減成本等等，根據(jù)制造時(shí)的情況可以使用各種的組合。
此外，即使含有不可避免地含有的雜質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生特別的問(wèn)題。
可以對(duì)以上成分的鋼板實(shí)施鍍鋁、鍍鋁-鋅、鍍鋅。其制造方法，酸洗、冷軋按常規(guī)方法進(jìn)行即可，然后，關(guān)于鍍鋁工序或鍍鋁-鋅工序、鍍鋅也采用常規(guī)方法沒有問(wèn)題。也就是說(shuō)，如果是鍍鋁，則浴中Si濃度以5-12％為宜，如果是鍍鋁-鋅，則浴中Zn濃度以40-50％為宜。另外，即使在鍍鋁層中混雜有Mg、Zn、在鍍鋁-鋅層中混雜有Mg都沒有特別的問(wèn)題，可制造同樣特性的鋼板。
再者，關(guān)于鍍覆工序中的氣氛，不論是采用具有無(wú)氧爐的連續(xù)式鍍覆設(shè)備，還是采用沒有無(wú)氧爐的連續(xù)式鍍覆設(shè)備，通過(guò)規(guī)定為通常的條件，都可鍍覆，由于本發(fā)明鋼板不需要特別的控制，因此也不會(huì)損害生產(chǎn)率。另外，如果是鍍鋅方法，則可以采取熱浸鍍鋅、電鍍鋅、合金化熱浸鍍鋅等任何的方法。在以上的制造條件下，在鍍覆前不對(duì)鋼板表面實(shí)施金屬預(yù)鍍覆，但即使實(shí)施預(yù)鍍Ni、預(yù)鍍Fe、其他的提高鍍覆性的金屬預(yù)鍍覆，也沒有特別的問(wèn)題。另外，即使對(duì)鍍層表面賦予異種金屬鍍層、無(wú)機(jī)系、有機(jī)系化合物的皮膜等，也沒有特別的問(wèn)題。以下更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例(實(shí)施例1)鑄造了表1所示的化學(xué)成分的板坯。將這些板坯加熱至1050-1350℃，進(jìn)行熱軋并使終軋溫度為800-900℃，在卷取溫度450-680℃下制成板厚4mm的熱軋鋼板。接著進(jìn)行酸洗后，通過(guò)冷軋制成板厚1.6mm的冷軋鋼板。然后加熱至在Ac3點(diǎn)以上的950℃的奧氏體區(qū)之后，進(jìn)行熱成形加工。關(guān)于加熱爐的氣氛，使氫含量和露點(diǎn)變化。其條件示于表2、表3中?？估瓘?qiáng)度分別為1523MPa、1751MPa。
在評(píng)價(jià)沖裁穿孔加工部時(shí)，從這些成形品切成100mm×100mm的尺寸來(lái)制備試驗(yàn)片，在其中心部用Φ10mm的沖頭以間隙15％進(jìn)行沖裁后，在各種的條件下進(jìn)行了2次加工。另外，在評(píng)價(jià)切斷加工部時(shí)，在1次加工中以間隙15％進(jìn)行切斷后，與沖裁穿孔加工同樣地在各種的條件下進(jìn)行2次加工，并使得2次加工后的試驗(yàn)片尺寸為31.4mm×31.4mm。此時(shí)的試驗(yàn)片的形狀示于圖12、圖13中。同時(shí)記載了進(jìn)行該2次加工時(shí)的加工范圍。關(guān)于機(jī)械磨削，沖裁穿孔通過(guò)鉸刀來(lái)實(shí)施，切斷端部通過(guò)銑刀來(lái)實(shí)施。為了評(píng)價(jià)這些試驗(yàn)片的抗裂特性，2次加工后在室溫放置24小時(shí)，測(cè)定了加工端部的裂紋發(fā)生個(gè)數(shù)、和利用X射線測(cè)定了沖裁端部和切斷端部的殘余應(yīng)力。裂紋發(fā)生個(gè)數(shù)的測(cè)定，對(duì)于沖裁穿孔以孔全周為對(duì)象進(jìn)行。對(duì)于切斷端部，對(duì)其1片進(jìn)行測(cè)定。
上述研討的結(jié)果，在沖裁穿孔加工和切斷加工的任意條件下，加熱氣氛為氫含量30％、或者露點(diǎn)50℃、1次加工態(tài)、或1次加工后對(duì)距離加工端部為3mm的部分進(jìn)行了2次加工的條件的制造條件編號(hào)1、2、3、5、6、7、8、10，都頻繁發(fā)生裂紋，與此相對(duì)，加熱氣氛的氫含量為10％以下、且露點(diǎn)為30℃以下、1次加工后對(duì)距離加工端部為1000μm的部分進(jìn)行了2次加工的制造條件編號(hào)4、9中，未發(fā)生裂紋。另外，在加熱氣氛的氫含量為10％以下、且露點(diǎn)為30℃以下的制造條件下的裂紋發(fā)生個(gè)數(shù)的趨勢(shì)、和利用X射線測(cè)定殘余應(yīng)力的結(jié)果顯示出良好的一致性。因此，為了提高加工端部的抗裂特性，可以說(shuō)1次加工后對(duì)距離加工端部為1-2000μm的部分進(jìn)行再加工是有效的。
表1(質(zhì)量％)

表2

表3

(實(shí)施例2)鑄造了表4所示的化學(xué)成分的板坯。將這些板坯加熱至1050-1350℃，進(jìn)行熱軋并使終軋溫度為800-900℃，在卷取溫度450-680℃下制成板厚4mm的熱軋鋼板。然后進(jìn)行酸洗后，通過(guò)冷軋制成板厚1.6mm的冷軋鋼板。另外，對(duì)該冷軋板的一部分實(shí)施了熱浸鍍鋁、熱浸鍍鋁-鋅、合金化熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋅。表5示出鍍覆種類的凡例。然后將那些冷軋鋼板、經(jīng)表面處理的鋼板通過(guò)爐加熱，加熱至在Ac3點(diǎn)以上的950℃的奧氏體區(qū)之后，進(jìn)行了熱成形加工。關(guān)于加熱爐的氣氛，使氫含量和露點(diǎn)變化。其條件示于表6中。
圖14示出模具形狀的截面。表示圖14中的凡例(1沖模、2沖頭)。圖15示出從上方看到的沖頭的形狀。表示圖15中的凡例(2沖頭)。圖16示出從下方看到的沖模的形狀。表示圖16中的凡例(1沖模)。關(guān)于模具，仿照沖頭形狀，按板厚1.6mm時(shí)的間隙確定為沖模的形狀。坯料尺寸為1.6厚×300×500(mm)。作為成形條件是沖頭速度10mm/s，加壓力200噸，在下止點(diǎn)的保持時(shí)間為5秒。圖17示出成形品的模式圖。利用從成形品上切取的拉伸試驗(yàn)片得到的成形品的抗拉強(qiáng)度顯示出1470MPa以上。剪切加工是進(jìn)行穿孔加工。在圖18所示的位置使用直徑為Φ10mm的沖頭，使用直徑10.5mm的沖模進(jìn)行穿孔加工。圖18示出從上方看到的部件的形狀。表示圖18中的凡例(1部件、2穿孔中心)。穿孔加工是在熱成形之后的30分鐘以內(nèi)實(shí)施的。穿孔加工之后進(jìn)行修整加工。加工方法一并示于表6中。關(guān)于凡例，進(jìn)行修整加工的場(chǎng)合為“S”，不進(jìn)行該加工的場(chǎng)合為“N”。該時(shí)，改變精加工孔徑，研討了所去除的厚度的影響。關(guān)于該條件一并示于表6中。修整加工是在穿孔加工之后的30分鐘以內(nèi)實(shí)施的?？箽浯嗵匦缘脑u(píng)價(jià)基準(zhǔn)是在修整加工后的1星期之后對(duì)孔全周進(jìn)行觀察，判定有無(wú)裂紋。觀察是通過(guò)放大鏡或電子顯微鏡來(lái)進(jìn)行的。判定結(jié)果一并示于表6中。再者，所使用的沖床為一般的曲柄式?jīng)_床。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)1～249是關(guān)于進(jìn)行了修整加工的情況，研討鋼種、鍍覆種類、氣氛中的氫濃度、露點(diǎn)的影響而得到結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。實(shí)驗(yàn)編號(hào)250～277是作為比較例的無(wú)加工的情形，但在所有的情形下發(fā)生了裂紋。
表4(mass％)

表5

表6(之一)



表6(之二)



表6(之三)



(實(shí)施例3)鑄造了表4所示的化學(xué)成分的板坯。將這些板坯加熱至1050-1350℃，進(jìn)行熱軋并使終軋溫度為800-900℃，在卷取溫度450-680℃下制成板厚4mm的熱軋鋼板。然后進(jìn)行酸洗后，通過(guò)冷軋制成板厚1.6mm的冷軋鋼板。另外，對(duì)該冷軋板的一部分實(shí)施了熱浸鍍鋁、熱浸鍍鋁-鋅、合金化熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋅。表5示出鍍覆種類的凡例。然后將那些冷軋鋼板、經(jīng)表面處理的鋼板通過(guò)爐加熱，加熱至在Ac3點(diǎn)以上的950℃的奧氏體區(qū)之后，進(jìn)行了熱成形加工。關(guān)于加熱爐的氣氛，使氫含量和露點(diǎn)變化。其條件示于表7中。
圖14示出模具形狀的截面。表示圖14中的凡例(1沖模、2沖頭)。圖15示出從上方看到的沖頭的形狀。表示圖15中的凡例(2沖頭)。圖16示出從下方看到的沖模的形狀。表示圖16中的凡例(1沖模)。關(guān)于模具，仿照沖頭形狀，按板厚1.6mm時(shí)的間隙確定為沖模的形狀。坯料尺寸為1.6厚×300×500(mm)。作為成形條件是沖頭速度10mm/s，加壓力200噸，在下止點(diǎn)的保持時(shí)間為5秒。圖17示出成形品的模式圖。利用從成形品上切取的拉伸試驗(yàn)片得到的成形品的抗拉強(qiáng)度顯示出1470MPa以上。
剪切加工是進(jìn)行穿孔加工。在圖18所示的位置使用直徑為Φ10mm的沖頭，使用直徑10.5mm的沖模進(jìn)行穿孔加工。圖18示出從上方看到的部件的形狀。表示圖18中的凡例(1部件、2穿孔中心)。穿孔加工是在熱成形之后的30分鐘以內(nèi)實(shí)施的。穿孔加工之后進(jìn)行精壓加工。精壓加工是將待加工的板夾在具有與板面呈45°的角度的圓錐臺(tái)的沖頭、和平面的沖模之間來(lái)進(jìn)行的。圖19示出工具。表示圖19中的凡例(1沖頭、2沖模、3穿孔加工后的坯料)。精壓加工是在穿孔加工之后的30分鐘以內(nèi)實(shí)施的?？箽浯嗵匦缘脑u(píng)價(jià)基準(zhǔn)是在精壓加工后的1星期之后對(duì)孔全周進(jìn)行觀察，判定有無(wú)裂紋。裂紋的觀察是通過(guò)放大鏡或電子顯微鏡來(lái)進(jìn)行的。判定結(jié)果一并示于表7中。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)1～249是關(guān)于進(jìn)行了精壓加工的情況，研討鋼種、鍍覆種類、氣氛中的氫濃度、露點(diǎn)的影響而得到的結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。實(shí)驗(yàn)編號(hào)250～277是未進(jìn)行精壓加工的情況的比較例，由于在本發(fā)明的范圍以外，因此穿孔加工后都發(fā)生了裂紋。
表7(之一)



表7(之二)




表7(之三)



(實(shí)施例4)鑄造了表1所示的化學(xué)成分的板坯。將這些板坯加熱至1050-1350℃，進(jìn)行熱軋并使終軋溫度為800-900℃，在卷取溫度450-680℃下制成板厚4mm的熱軋鋼板。接著進(jìn)行酸洗后，通過(guò)冷軋制成板厚1.6mm的冷軋鋼板。然后加熱至在Ac3點(diǎn)以上的950℃的奧氏體區(qū)之后，進(jìn)行熱成形加工。關(guān)于加熱爐的氣氛，使氫含量和露點(diǎn)變化。其條件示于表8中?？估瓘?qiáng)度分別為1525MPa、1785MPa。
在評(píng)價(jià)沖裁穿孔加工部時(shí)，從這些成形品切成100mm×100mm的尺寸來(lái)制備試驗(yàn)片，在其中心部用圖3、圖4所示的形狀的、平行部為Φ10mm×20mm、尖端部為5～13mm的沖頭、以間隙4.3～25％進(jìn)行沖裁。為了評(píng)價(jià)這些試驗(yàn)片的抗裂特性，測(cè)定了2次加工后的加工端部的裂紋發(fā)生個(gè)數(shù)、和利用X射線測(cè)定了沖裁端部和切斷端部的殘余應(yīng)力。裂紋發(fā)生個(gè)數(shù)的測(cè)定，對(duì)于沖裁穿孔以孔全周為對(duì)象進(jìn)行。對(duì)于切斷端部，對(duì)其1片進(jìn)行測(cè)定。關(guān)于加工條件和結(jié)果也一并示于表8中。
上述研討的結(jié)果，在沖裁穿孔加工和切斷加工的任意條件下，本申請(qǐng)發(fā)明的范圍以外的制造條件編號(hào)都頻繁發(fā)生裂紋，與此相對(duì)，本發(fā)明范圍的制造條件編號(hào)都沒有發(fā)生裂紋。
表8


(注)帶下劃線部分為本發(fā)明范圍以外的條件。
(實(shí)施例5)將表9所示的成分的鍍鋁鋼板(厚度1.6mm)在950℃保持1分鐘之后，在800℃下在平板模具中淬火，作成供試材料，供試材料的強(qiáng)度為TS＝1540MPa、YP＝1120MPa、T-E1＝6％。對(duì)于該鋼板，使用圖20A、圖20B、圖20C、圖20D所示的各個(gè)類型的模具，在表10所示的條件下進(jìn)行穿孔加工。沖裁間隙在5～40％的范圍進(jìn)行調(diào)整?？箽浯嗵匦缘脑u(píng)價(jià)基準(zhǔn)是在加工后的1星期之后對(duì)孔全周進(jìn)行觀察，判定有無(wú)裂紋。觀察是通過(guò)放大鏡或電子顯微鏡來(lái)進(jìn)行的。判定結(jié)果與條件一起示于表10中。
水準(zhǔn)1是使用了A類型的模具的以往的沖裁試驗(yàn)，是成為本發(fā)明的沖裁產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的基準(zhǔn)的水準(zhǔn)，發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。
在使用B類型的模具的試驗(yàn)中，在水準(zhǔn)2中，彎曲刀刃肩部的角度θp大，并且彎曲刀刃肩曲率半徑Rp小，殘余應(yīng)力的降低效果小，發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。作為水準(zhǔn)4，彎曲刀刃肩部角度θp小，并且彎曲刀刃肩曲率半徑Rp小。因此，通過(guò)該沖裁而得到的擴(kuò)孔值與以往法比未得到改善，因此發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。
在使用C類型的模具的試驗(yàn)中，作為水準(zhǔn)11，沖頭是通常的沖頭，且沖模的突起的肩部角度θd、肩部曲率半徑Rd不滿足所規(guī)定的條件，因此殘余應(yīng)力的降低效果小，發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。作為水準(zhǔn)12，間隙大，殘余應(yīng)力的降低效果小，因此發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。
在使用D類型的模具的試驗(yàn)中，作為水準(zhǔn)18，沖頭的突起的肩部角度θp、肩部曲率半徑Rp、沖模的突起的肩部角度θd、肩部曲率半徑Rd不滿足所規(guī)定的條件，因此看不到殘余應(yīng)力的降低效果，發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。另外，作為水準(zhǔn)15，間隙大，殘余應(yīng)力的降低效果小，因此發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。
作為水準(zhǔn)8、9、14、15、21、22，其加熱的氣氛超過(guò)了限制的范圍，因此發(fā)生了由氫脆導(dǎo)致的裂紋。
上述以外的水準(zhǔn)滿足本發(fā)明的條件，降低了沖裁斷面中的殘余應(yīng)力，未發(fā)生由氫脆導(dǎo)致的裂紋。
表9(質(zhì)量％)

表10


(實(shí)施例5)鑄造了表4所示的化學(xué)成分的板坯。將這些板坯加熱至1050-1350℃，進(jìn)行熱軋并使終軋溫度為800-900℃，在卷取溫度450-680℃下制成板厚4mm的熱軋鋼板。然后進(jìn)行酸洗后，通過(guò)冷軋制成板厚1.6mm的冷軋鋼板。另外，對(duì)該冷軋板的一部分實(shí)施了熱浸鍍鋁、熱浸鍍鋁-鋅、合金化熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋅。表5示出鍍覆種類的凡例。然后將那些冷軋鋼板、經(jīng)表面處理的鋼板通過(guò)爐加熱，加熱至在Ac3點(diǎn)以上的950℃的奧氏體區(qū)之后，進(jìn)行了熱成形加工。關(guān)于加熱爐的氣氛，使氫含量和露點(diǎn)變化。其條件示于表11中。
圖21示出模具的截面。表示圖21中的凡例(1沖壓成形沖模、2沖壓成形沖頭、3穿孔加工沖頭、4鈕扣沖模)。圖22示出從上方看到的沖頭的形狀。表示圖22中的凡例(2沖壓成形沖頭、4鈕扣沖模)。圖23示出從下方看到的沖模的形狀。表示圖23中的凡例(1沖壓成形沖模、3穿孔加工沖頭)。關(guān)于模具，仿照成形沖頭形狀，按板厚1.6mm時(shí)的間隙確定為成形沖模的形狀。穿孔加工使用直徑20mm的沖頭、使用直徑20.5mm的沖模。坯料尺寸為1.6厚×300×500(mm)。作為成形條件是沖頭速度10mm/s，加壓力200噸，在下止點(diǎn)的保持時(shí)間為5秒。圖24示出成形品的模式圖。利用從成形品上切取的拉伸試驗(yàn)片得到的成形品的抗拉強(qiáng)度顯示出1470MPa以上。
穿孔加工開始的定時(shí)的影響，通過(guò)改變穿孔加工沖頭的長(zhǎng)度來(lái)研討。在表11中，作為剪切加工定時(shí)，以距離下止點(diǎn)的距離表示出開始穿孔加工后的成形深度。為了保持加工后的形狀，該值為10mm以內(nèi)，優(yōu)選為5mm以內(nèi)?？箽浯嗵匦缘脑u(píng)價(jià)基準(zhǔn)是在成形加工后的1星期之后對(duì)所穿的孔全周進(jìn)行觀察，判定有無(wú)裂紋。觀察是通過(guò)放大鏡或電子顯微鏡來(lái)進(jìn)行的。判定結(jié)果一并示于表11中。另外，孔形狀的精度，由測(cè)定形狀，求出與基準(zhǔn)形狀的差，其差為1.0mm以下時(shí)記為良好。判定結(jié)果一并示于表11中。另外，表12示出其凡例。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)1～249是研討鋼種、鍍覆種類、氣氛中的氫濃度、露點(diǎn)的影響而得到的結(jié)果，如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則沒有發(fā)生裂紋。實(shí)驗(yàn)編號(hào)250～277是研討剪切加工的開始定時(shí)的影響而得到的結(jié)果，如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則也沒有發(fā)生裂紋，形狀精度也良好。
表11(之一)



表11(之二)



表11(之三)



(實(shí)施例6)鑄造了表4所示的化學(xué)成分的板坯。將這些板坯加熱至1050-1350℃，進(jìn)行熱軋并使終軋溫度為800-900℃，在卷取溫度450-680℃下制成板厚4mm的熱軋鋼板。然后進(jìn)行酸洗后，通過(guò)冷軋制成板厚1.6mm的冷軋鋼板。另外，對(duì)該冷軋板的一部分實(shí)施了熱浸鍍鋁、熱浸鍍鋁-鋅、合金化熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋅。表5示出鍍覆種類的凡例。然后將那些冷軋鋼板、經(jīng)表面處理的鋼板通過(guò)爐加熱，加熱至在Ac3點(diǎn)以上的950℃的奧氏體區(qū)之后，進(jìn)行了熱成形加工。關(guān)于加熱爐的氣氛，使氫含量和露點(diǎn)變化。其條件示于表13中。
圖14示出模具形狀的截面。表示圖14中的凡例(1沖模、2沖頭)。圖15示出從上方看到的沖頭的形狀。表示圖15中的凡例(2沖頭)。圖16示出從下方看到的沖模的形狀。表示圖16中的凡例(1沖模)。模具是仿照沖頭形狀，按板厚1.6mm時(shí)的間隙確定為沖模的形狀。坯料尺寸為1.6厚×300×500(mm)。作為成形條件是沖頭速度10mm/s，加壓力200噸，在下止點(diǎn)的保持時(shí)間為5秒。圖17示出成形品的模式圖。利用從成形品上切取的拉伸試驗(yàn)片得到的成形品的抗拉強(qiáng)度顯示出1470MPa以上。
熱成形之后在圖25所示的位置設(shè)置直徑Φ10mm的孔。圖25示出從上方看到的部件的形狀。表示圖25中的凡例(1部件、2孔加工部)。作為加工方法，進(jìn)行了激光加工、等離子切割、鉆頭加工、利用靠模機(jī)床采用鋼鋸進(jìn)行的切斷。加工方法一并示于表13中。表示出表中的凡例。激光加工“L”，等離子切割“P”，氣體熔斷“G”、鉆頭加工“D”，鋼鋸“S”。以上的加工是在熱成形之后的30分鐘以內(nèi)實(shí)施的?？箽浯嗵匦缘脑u(píng)價(jià)基準(zhǔn)是在后加工后的1星期之后對(duì)孔全周進(jìn)行觀察，判定有無(wú)裂紋。裂紋的觀察是通過(guò)放大鏡或電子顯微鏡來(lái)進(jìn)行的。判定結(jié)果一并示于表13中。
另外，關(guān)于激光加工、等離子切割、氣體熔斷，也調(diào)查了切斷面近旁的熱影響。采用載荷10kgf的維氏硬度調(diào)查了距離切斷面3mm的位置的斷面硬度，與距離切斷面100mm、可認(rèn)為沒有熱影響的部位的硬度比較，將比較結(jié)果用下面所示的硬度降低率表示，將其一并示于表13中。
硬度降低率＝[(距離切斷面100mm的位置的硬度)-(距離切斷面3mm的位置的硬度)]/(距離切斷面100mm的位置的硬度)×100(％)關(guān)于此時(shí)的凡例，硬度降低率小于10％◎，硬度降低率為10％以上但小于30％○，硬度降低率為30％以上但小于50％△，硬度降低率為50％以上×。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)1～249是關(guān)于進(jìn)行了激光加工的情況，研討鋼種、鍍覆種類、氣氛中的氫濃度、露點(diǎn)的影響而得到的結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。實(shí)驗(yàn)編號(hào)250～277是作為加工方法的影響進(jìn)行了等離子加工而獲得的結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。實(shí)驗(yàn)編號(hào)278～526是關(guān)于進(jìn)行了鉆頭加工的情況，研討了鋼種、鍍覆種類、氣氛中的氫濃度、露點(diǎn)的影響而得到的結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。實(shí)驗(yàn)編號(hào)527～558是作為加工方法的影響利用鋼鋸進(jìn)行加工而獲得的結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)559～564是改變了熔斷方法的實(shí)驗(yàn)。由于氣氛在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且是熔斷加工，因此沒有發(fā)生裂紋，但是可知實(shí)驗(yàn)編號(hào)561、564其切斷部近旁的硬度降低了。由此知道，發(fā)明內(nèi)容中第(12)、(13)項(xiàng)所示的熔斷方法其熱影響小。
表12

表13(之一)



表13(之二)



表13(之三)




表13(之四)



表13(之五)



表13(之六)


(實(shí)施例7)鑄造了表4所示的化學(xué)成分的板坯。將這些板坯加熱至1050-1350℃，進(jìn)行熱軋并使終軋溫度為800-900℃，在卷取溫度450-680℃下制成板厚4mm的熱軋鋼板。然后進(jìn)行酸洗后，通過(guò)冷軋制成板厚1.6mm的冷軋鋼板。另外，對(duì)該冷軋板的一部分實(shí)施了熱浸鍍鋁、熱浸鍍鋁-鋅、合金化熱浸鍍鋅、熱浸鍍鋅。表5示出鍍覆種類的凡例。然后將那些冷軋鋼板、經(jīng)表面處理的鋼板通過(guò)爐加熱，加熱至在Ac3點(diǎn)以上的950℃的奧氏體區(qū)之后，進(jìn)行了熱成形加工。關(guān)于加熱爐的氣氛，使氫含量和露點(diǎn)變化。其條件示于表14中。
圖14示出模具形狀的截面。表示圖14中的凡例(1沖模、2沖頭)。圖15示出從上方看到的沖頭的形狀。表示圖15中的凡例(2沖頭)。圖16示出從下方看到的沖模的形狀。表示圖16中的凡例(1沖模)。關(guān)于模具，仿照沖頭形狀，按板厚1.6mm時(shí)的間隙確定為沖模的形狀。坯料尺寸為1.6厚×300×500(mm)。作為成形條件是沖頭速度10mm/s，加壓力200噸，在下止點(diǎn)的保持時(shí)間為5秒。圖17示出成形品的模式圖。利用從成形品上切取的拉伸試驗(yàn)片得到的成形品的抗拉強(qiáng)度顯示出1470MPa以上。
剪切加工是進(jìn)行穿孔加工。在圖18所示的位置使用直徑為Φ10mm的沖頭，使用直徑10.5mm的沖模進(jìn)行穿孔加工。圖5示出從上方看到的部件的形狀。表示圖18中的凡例(1部件、2穿孔中心)。穿孔加工是在熱成形之后的30分鐘以內(nèi)實(shí)施的。穿孔加工之后進(jìn)行鉸刀加工。加工方法一并示于表14中。關(guān)于凡例，進(jìn)行了鉸刀加工的場(chǎng)合記為“R”，未進(jìn)行鉸刀加工的場(chǎng)合記為“N”。該時(shí)，改變精加工孔徑，研討了所去除的厚度的影響。關(guān)于該條件一并示于表14中。鉸刀加工是在穿孔加工之后的30分鐘以內(nèi)實(shí)施的。抗氫脆特性的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)是在鉸刀加工后的1星期之后對(duì)孔全周進(jìn)行觀察，判定有無(wú)裂紋。觀察是通過(guò)放大鏡或電子顯微鏡來(lái)進(jìn)行的。判定結(jié)果一并示于表14中。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)1～277是關(guān)于進(jìn)行了鉸刀加工的情況，研討鋼種、鍍覆種類、氣氛中的氫濃度、露點(diǎn)的影響而得到的結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。實(shí)驗(yàn)編號(hào)278～289是研討加工量的影響而得到的結(jié)果，但如果是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，則穿孔加工后沒有發(fā)生裂紋。
表14(之一)




表14(之二)



表14(之三)



產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠制造通過(guò)在成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，從而車身重量減輕、沖撞安全性優(yōu)異的汽車用高強(qiáng)度部件。
本申請(qǐng)說(shuō)明書中表示數(shù)值范圍的“以上”和“以下”均包括本數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中，將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，進(jìn)一步實(shí)施后加工。
2.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件，進(jìn)行剪切加工之后，對(duì)距其加工端部為1～2000μm的部分再進(jìn)行剪切加工。
3.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后進(jìn)行剪切加工，對(duì)進(jìn)行了剪切加工的端面實(shí)施壓縮加工。
4.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，在權(quán)利要求3所述的方法中，作為進(jìn)行壓縮加工的方法，使用精壓加工。
5.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件，在進(jìn)行沖裁加工或切斷加工時(shí)，使用切刀進(jìn)行沖裁或切斷加工，所述的切刀，具有從刀刃根部朝向刀尖端部的方向由刀刃根部的曲率半徑或?qū)挾冗B續(xù)地減少0.01～3.0mm、其高度是上述鋼板的板厚的1/2以上、100mm以下的斜坡部。
6.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，具有在權(quán)利要求5所述的方法中使用的、從刀刃根部朝向刀尖端部的方向由刀刃根部的半徑或?qū)挾冗B續(xù)地減少0.01～3.0mm的斜坡部，將上述斜坡部的高度記為H(mm)、刀刃根部與刀尖端部的曲率半徑或?qū)挾戎钣洖镈(mm)時(shí)，D/H為0.5以下。
7.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，在通過(guò)使用沖模和沖頭將成為被加工材料的鋼板切斷成為剪切部和被剪切部，從而將被加工材料制成規(guī)定的形狀的沖裁用工序中，使用在沖頭和/或沖模的切削刃部的尖端部具有呈凸形的形狀的彎曲刀刃、且彎曲刀刃肩部的曲率半徑為0.2mm以上的沖裁用工具，并使間隙為25％以下。
8.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，在通過(guò)使用沖模和沖頭將成為被加工材料的鋼板切斷成為剪切部和被剪切部，從而將被加工材料制成規(guī)定的形狀的沖裁用工序中，使用在沖頭和/或沖模的切削刃部的尖端部具有呈凸形的形狀的彎曲刀刃、且彎曲刀刃肩部角度為100°以上170°以下的沖裁用工具，并使間隙為25％以下。
9.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，在通過(guò)使用沖模和沖頭將成為被加工材料的鋼板切斷成為剪切部和被剪切部，從而將被加工材料制成規(guī)定的形狀的沖裁用工具中，使用下述的沖裁用工具，并使間隙為25％以下，所述沖裁用工具其特征為，在沖頭和/或沖模的切削刃部的尖端部具有呈凸形的形狀的彎曲刀刃，且彎曲刀刃肩部的曲率半徑為0.2mm以上，且彎曲刀刃肩部角度為100°以上170°以下。
10.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，從而制造高強(qiáng)度的部件時(shí)，在下止點(diǎn)近旁實(shí)施剪切加工。
11.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，實(shí)施將部件的一部分熔融切斷的加工。
12.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，作為權(quán)利要求11中所述的將部件的一部分熔融切斷的加工方法，進(jìn)行激光加工。
13.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，作為權(quán)利要求11中所述的將部件的一部分熔融切斷的加工方法，進(jìn)行等離子切割加工。
14.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，通過(guò)機(jī)械加工進(jìn)行孔加工、部件周圍的切斷。
15.一種高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，使用含有按質(zhì)量％計(jì)C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的化學(xué)成分的鋼板，在按體積分率計(jì)氫為10％以下(包括0％)、且露點(diǎn)為30℃以下的氣氛中將鋼板加熱至Ac3～熔點(diǎn)之后，在比產(chǎn)生鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體相變的溫度高的溫度下開始成形，成形后在模具中冷卻、進(jìn)行淬火，制造出高強(qiáng)度的部件之后，進(jìn)行剪切加工，并通過(guò)機(jī)械的差切削，將剪切加工部的切斷面去除厚度0.05mm以上。
16.如權(quán)利要求1～15的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、N0.01％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
17.如權(quán)利要求1～15的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Si1.0％以下、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、Cr0.01-1.0％、N0.01％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
18.如權(quán)利要求1～15的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Si1.0％以下、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、Cr0.01-1.0％、B0.0002％-0.0050％、Ti(3.42×N+0.001)％以上、3.99×(C-0.1)％以下、N0.01％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
19.如權(quán)利要求1～15的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板的化學(xué)成分按質(zhì)量％計(jì)，含有C0.05-0.55％、Mn0.1-3％、Si1.0％以下、Al0.005-0.1％、S0.02％以下、P0.03％以下、Cr0.01-1.0％、B0.0002％-0.0050％、Ti(3.42×N+0.001)％以上、3.99×(C-0.1)％以下、N0.01％以下、O0.015％以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
20.如權(quán)利要求1～19的任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度部件的制造方法，其特征在于，上述鋼板是實(shí)施了鍍鋁、鍍鋁-鋅、鍍鋅中的任一種鍍覆的鋼板。
21.一種高強(qiáng)度部件，其特征在于，采用權(quán)利要求1～20的任一項(xiàng)所述的方法制成。
全文摘要
本發(fā)明提供高溫成形后的強(qiáng)度和抗氫脆性均優(yōu)異的高強(qiáng)度部件及其制造方法。使成形前的加熱爐中的氣氛按體積分率計(jì)氫含量為10％以下、且露點(diǎn)為30℃以下。其結(jié)果，加熱中進(jìn)入到鋼板中的氫含量減少。此外，成形后在模具中冷卻以進(jìn)行淬火，再進(jìn)行后加工。作為后加工的方法有剪切加工之后，再對(duì)加工端部進(jìn)行剪切加工或壓縮加工；用具有刀刃根部的寬度連續(xù)地減少的斜坡部的切刀進(jìn)行沖裁加工；采用在切削刃部的尖端部具有呈凸形的形狀的彎曲刀刃、且彎曲刀刃肩部具有規(guī)定的曲率半徑和/或規(guī)定的角度的沖裁工具進(jìn)行沖裁加工；或者，進(jìn)行熔融切斷加工；等等。其結(jié)果，沖裁后的殘余拉伸應(yīng)力降低，抗氫脆特性提高。
文檔編號(hào)C22C38/04GK101018627SQ20058003095
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者楠見和久, 佐藤寬哲, 阿部雅之, 藤田展弘, 鈴木規(guī)之, 林邦夫, 中島信也, 真木純, 大神正浩, 神田俊之, 高橋?qū)W, 高橋雄三 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社