熱沖壓成型體、冷軋鋼板以及熱沖壓成型體的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱沖壓后的成型性（擴(kuò)孔性）優(yōu)異、熱沖壓后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性、鍍覆 密合性優(yōu)異的熱沖壓成型體、作為該熱沖壓成型體的材料的冷乳鋼板以及熱沖壓成型體的 制造方法。
[0002] 本申請(qǐng)基于2013年4月2日在日本提出申請(qǐng)的日本特愿2013-076835號(hào)主張優(yōu) 先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 現(xiàn)在，對(duì)于汽車用鋼板，要求提高其沖撞安全性和使其輕量化。在這樣的狀況下， 作為獲得高強(qiáng)度的方法最近備受注目的是熱沖壓（也被稱為熱壓、熱鍛壓、壓模淬火、壓住 淬火等）。熱沖壓是指如下的成型方法：將鋼板加熱到高溫例如700°C以上的溫度后通過(guò) 熱乳進(jìn)行成型，由此使鋼板的成型性提高，成型后通過(guò)冷卻進(jìn)行淬火，從而得到所希望的材 質(zhì)。這樣對(duì)于汽車的車體構(gòu)造所使用的鋼板要求高的壓制加工性和強(qiáng)度。作為兼具有壓制 加工性和高強(qiáng)度的鋼板，已知有包含鐵素體-馬氏體組織的鋼板、包含鐵素體-貝氏體組織 的鋼板或者組織中含有殘余奧氏體的鋼板等。其中，使馬氏體分散在鐵素體基底中而成的 復(fù)合組織鋼板的屈服比低，抗拉強(qiáng)度高，而且拉伸特性優(yōu)異。但是，上述復(fù)合組織由于應(yīng)力 集中在鐵素體與馬氏體的界面，容易由此界面產(chǎn)生裂紋，所以存在擴(kuò)孔性差這樣的缺點(diǎn)。
[0004] 作為上述那樣的復(fù)合組織鋼板，例如有專利文獻(xiàn)1~3中所公開的那些。另外，專 利文獻(xiàn)4~6中有關(guān)于高強(qiáng)度鋼板的硬度與成型性之間的關(guān)系的記載。
[0005] 然而，即使利用這些現(xiàn)有技術(shù)，也難以應(yīng)對(duì)當(dāng)今的要求汽車進(jìn)一步輕量化、部件形 狀復(fù)雜化的要求。另外，除了通過(guò)變更顯微組織來(lái)使各種強(qiáng)度提高以外，有時(shí)還通過(guò)加入使 各種強(qiáng)度提高的Si、Mn之類的元素來(lái)使各種強(qiáng)度提高。但是，特別是在添加Si的情況下， 如后所述若Si含量超過(guò)一定量則鋼的拉伸率和擴(kuò)孔性有時(shí)會(huì)降低。此外，使Si和Mn含量 增大有時(shí)會(huì)使熱沖壓后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性、鍍覆密合性降低，故而不優(yōu)選。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平6-128688號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2000-319756號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2005-120436號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2005-256141號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2001-355044號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開平11-189842號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0015] 本發(fā)明的目的在于：在制成熱沖壓成型體時(shí)，確保強(qiáng)度并且能夠獲得更加良好的 擴(kuò)孔性，提供熱沖壓后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性、鍍覆密合性優(yōu)異的冷乳鋼板、熱沖壓成型體以及 該熱沖壓成型體的制造方法。
[0016] 用于解決問(wèn)題的手段
[0017] 本發(fā)明的發(fā)明者們對(duì)于在確保熱沖壓后（熱沖壓的淬火后）的強(qiáng)度的同時(shí)成型 性（擴(kuò)孔性）優(yōu)異并且熱沖壓后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理性和鍍覆密合性優(yōu)異的熱沖壓用冷乳鋼板 進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)：通過(guò)將Si、Mn及C含量的關(guān)系設(shè)定為適當(dāng)?shù)年P(guān)系；將鐵 素體及馬氏體的分率設(shè)定為規(guī)定的分率；并且，使板厚表層部及板厚中心部的馬氏體的硬 度比（硬度之差）以及板厚中心部的馬氏體的硬度分布分別在特定的范圍內(nèi)，由此能夠在 工業(yè)上制造能夠確保成型性即抗拉強(qiáng)度TS與擴(kuò)孔率A之積TSX A為目前為止以上的值 TSX A彡50000MPa*%的特性的熱沖壓用冷乳鋼板。另外，發(fā)現(xiàn)：若將其用于熱沖壓，即使 在熱沖壓后也可以得到擴(kuò)孔性優(yōu)異的熱沖壓成型體。另外，還發(fā)現(xiàn)：抑制熱沖壓用冷乳鋼板 的板厚中心部處的MnS的偏析對(duì)于提高熱沖壓成型體的擴(kuò)孔性也是有效的。特別是，發(fā)現(xiàn)： 在降低作為主要的淬透性提高元素的Mn量來(lái)使馬氏體分率或者硬度降低時(shí)，由MnS偏析抑 制帶來(lái)的擴(kuò)孔性提高效果得以最大限度發(fā)揮，還確認(rèn)到與此同時(shí)，熱沖壓后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處 理性、鍍覆密合性優(yōu)異。另外，還發(fā)現(xiàn)：將冷乳中從最上游的機(jī)架到由最上游數(shù)第三段的機(jī) 架的冷乳率與總冷乳率（累積乳制率）的比例設(shè)定在特定的范圍內(nèi)對(duì)于控制馬氏體的硬度 是有效的。而且，本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了以下所示的發(fā)明的各個(gè)方案。另外，還發(fā)現(xiàn)了即 使對(duì)于冷乳鋼板進(jìn)行熱浸鍍鋅、合金化熱浸鍍鋅、電鍍鋅及鍍鋁也不會(huì)損害其效果。
[0018] (1)S卩，本發(fā)明的一個(gè)方案的熱沖壓成型體，其以質(zhì)量％計(jì)含有C:0. 030 %~ 0? 150%、Si:0? 010%~1.000%、Mn:0? 50% 以上且小于1.50%、P:0? 001%~0? 060%、 5:0.001%~0.010%、^0.0005%~0.0100%、八1:0.010%~0.050%，有時(shí)選擇性地 #WB:0.0005%~ 0.0020%、Mo:0.01%~0.50%、Cr:0.01%~0.50%、V:0.001%~ 0? 100%、Ti:0? 001 % ~0? 100%、Nb:0? 001 % ~0? 050%、Ni:0? 01 % ~1. 00%、Cu: 0? 01%~1. 00%、Ca:0? 0005%~0? 0050%、REM:0? 00050%~0? 0050% 中的至少一種，剩 余部分包含F(xiàn)e及雜質(zhì)，當(dāng)將上述C含量、上述Si含量及上述Mn含量以單位為質(zhì)量％分別 表示為[C]、[Si]及[Mn]時(shí)，成立下述式（A)的關(guān)系，以面積率計(jì)含有40%~95%的鐵素 體和5%~60%的馬氏體，上述鐵素體的面積率與上述馬氏體的面積率之和為60%以上， 有時(shí)還含有以面積率計(jì)為10%以下的珠光體、以體積率計(jì)為5%以下的殘余奧氏體和以面 積率計(jì)小于40%的貝氏體中的一種以上，以納米壓痕儀測(cè)得的上述馬氏體的硬度滿足下述 式（B)及式（C)，抗拉強(qiáng)度TS與擴(kuò)孔率A之積即TSXA滿足為50000MPa? %以上。
[0019] (5X [Si] + [Mn])/[C] > 10 (A)
[0020] H2/H1 < 1. 10 (B)
[0021] 〇 HM < 20 (C)
[0022] 式中，HI為上述熱沖壓成型體的板厚表層部即從最表層沿板厚方向200 ym的范 圍的上述馬氏體的平均硬度，H2為上述熱沖壓成型體的板厚中心部即板厚中心處的沿上述 板厚方向200 ym的范圍的上述馬氏體的平均硬度，〇 HM為上述熱沖壓成型體的上述板厚 中心部處的上述馬氏體的上述硬度的分散值。
[0023] (2)根據(jù)上述（1)所述的熱沖壓成型體，其中，存在于上述熱沖壓成型體中的當(dāng)量 圓直徑為0. 1 y m~10 y m的MnS的面積率可以為0. 01 %以下，成立下述式（D)。
[0024] n2/nl < 1. 5 (D)
[0025] 式中，nl為上述熱沖壓成型體的板厚1/4部處的每10000ym2的上述當(dāng)量圓直徑 為0. lym~lOym的上述MnS的平均個(gè)數(shù)密度，n2為上述熱沖壓成型體的板厚中心部處 的每10000 y m2的上述當(dāng)量圓直徑為0. 1 y m~10 y m的上述MnS的平均個(gè)數(shù)密度。
[0026] (3)根據(jù)上述（1)或（2)所述的熱沖壓成型體，其中，表面上可以實(shí)施了熱浸鍍鋅。
[0027] (4)根據(jù)上述⑶所述的熱沖壓成型體，其中，上述熱浸鍍鋅可以被合金化。
[0028] (5)根據(jù)上述⑴或⑵所述的熱沖壓成型體，其中，表面上可以實(shí)施了電鍍鋅。
[0029] (6)根據(jù)上述（1)或（2)所述的熱沖壓成型體，其中，表面上可以實(shí)施了鍍鋁。
[0030] (7)本發(fā)明的一個(gè)方案的熱沖壓成型體的制造方法，其包括下述工序：對(duì)具有上 述（1)所述的化學(xué)成分的鋼水進(jìn)行鑄造來(lái)制成鋼材的鑄造工序；對(duì)上述鋼材進(jìn)行加熱的加 熱工序；使用具有多個(gè)機(jī)架的熱乳設(shè)備對(duì)上述鋼材實(shí)施熱乳的熱乳工序；在上述熱乳工序 后對(duì)上述鋼材進(jìn)行卷取的卷取工序；在上述卷取工序后對(duì)上述鋼材進(jìn)行酸洗的酸洗工序； 在上述酸洗工序后用具有多個(gè)機(jī)架的冷乳機(jī)在下述式（E)成立的條件下對(duì)上述鋼材實(shí)施 冷乳的冷乳工序；在上述冷乳工序后對(duì)上述鋼材以700°C~850°C進(jìn)行退火并進(jìn)行冷卻的 退火工序；在上述退火工序后對(duì)上述鋼材進(jìn)行調(diào)質(zhì)乳制的調(diào)質(zhì)乳制工序；和在上述調(diào)質(zhì)乳 制工序后對(duì)上述鋼材進(jìn)行加熱到700°C~1000°C，在該溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱沖壓加工，接著 冷卻到常溫~300°C的熱沖壓工序。
[0031] 1. 5Xrl/r+l. 2Xr2/r+r3/r > 1.00 (E)
[0032] 式中，ri (i = 1、2、3)以單位為％表示在上述冷乳工序中上述多個(gè)機(jī)架中由最上 游數(shù)第i(i = 1、2、3)段的機(jī)架處的單獨(dú)的目標(biāo)冷乳率，r以單位為％表示上述冷乳工序中 的總冷乳率。
[0033] (8)根據(jù)上述（7)所述的熱沖壓成型體的制造方法，其中，上述冷乳可以在下述式 (E'）成立的條件下實(shí)施。
[0034] 1. 20 ^ 1. 5Xrl/r+l. 2Xr2/r+r3/r > 1. 00 (E'）
[0035] 式中，ri (i = 1、2、3)以單位為％表示在上述冷乳工序中上述多個(gè)機(jī)架中由上述 最上游數(shù)上述第i(i = 1、2、3)段的機(jī)架處的單獨(dú)的上述目標(biāo)冷乳率，r以單位為％表示上 述冷乳工序中的上述總冷乳率。
[0036] (9)根據(jù)上述（7)或（8)所述的熱沖壓成型體的制造方法，其中，當(dāng)將上述卷取工 序中的卷取溫度以單位為°C表示為CT，并且將上述鋼材的上述C含量、上述Mn含量、上述 Si含量及上述Mo含量以單位為質(zhì)量％分別表示為[C]、[Mn]、[Si]及[Mo]時(shí)，可以成立下 述式（F)。
[0037] 560-474X[C] -90X[Mn] -20X[Cr] -20X[Mo] <CT< 830-270X[C] -90X[Mn] -7 0X[Cr] -80X[Mo] (F)
[0038] (10)根據(jù)上述（7)~（9)中任一項(xiàng)所述的熱沖壓成型體的制造方法，其中，將上述 加熱工序中的加熱溫度以單位為°C設(shè)定為T且將在爐時(shí)間以單位為分鐘設(shè)定為t，將上述 鋼材的上述Mn含量及上述S含量以單位為質(zhì)量％分別設(shè)定為[Mn]、[S]時(shí)，可以成立下述 式（G)。
[0039] TXln(t)/(l. 7X[Mn] + [S]) > 1500 (G)
[0040] (11)根據(jù)上述（7)~（10)中任一項(xiàng)所述的熱沖壓成型體的制造方法，其可以進(jìn)一 步具有在上述退火工序與上述調(diào)質(zhì)乳制工序之間對(duì)上述鋼材實(shí)施熱浸鍍鋅的熱浸鍍鋅工 序。
[0041] (12)根據(jù)上述（11)所述的熱沖壓成型體的制造方法，其可以具有在上述熱浸鍍 鋅工序與上述調(diào)質(zhì)乳制工序之間對(duì)上述鋼材實(shí)施合金化處理的合金化處理工序。
[0042] (13)根據(jù)上述（7)~（10)中任一項(xiàng)所述的熱沖壓成型體的制造方法，其可以具有 在上述調(diào)質(zhì)乳制工序之后對(duì)上述鋼材實(shí)施電鍍鋅的電鍍鋅工序。