熱壓用鋼板和沖壓成形品、以及沖壓成形品的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及在制造汽車的結構零件時所用的、適于熱壓成形的熱壓用鋼板，和由 運樣的熱壓用鋼板得到的沖壓成形品，W及沖壓成形品的制造方法。特別是設及在適用于 將預先加熱的鋼板(巧料)成形加工成既定的形狀時，在付與形狀的同時實施熱處理，而得 到既定的強度的熱壓成形法上有用的熱壓用鋼板和沖壓成形品，W及用于制造運樣的沖壓 成形品的有用的方法。
【背景技術】
[0002] 作為W地球環(huán)境問題為發(fā)端的汽車的燃油效率提高對策之一，車體的輕量化推 進，需要使汽車所使用的鋼板盡可能地高強度化。另一方面，若使鋼板高強度化，則沖壓成 形時的形狀精度會降低。
[0003] 由此出發(fā)，將鋼板加熱到既定的溫度(例如，成為奧氏體相的溫度)而降低強度后， 通過用比鋼板低溫(例如室溫）的模具進行成形，在付與形狀的同時，利用兩者的溫差進行 急冷熱處理(澤火），W確保成形后的強度的熱壓成形法在零件(沖壓成形品）的制造中被采 用。還有，運樣的熱壓成形法，除了熱壓法W外，還W熱成形法、熱沖壓法、熱壓成型法、模壓 澤火法等各種名稱被稱呼。
[0004] 圖1是表示用于實施上述運樣的熱壓成形的模具構成的概略說明圖。圖1中，1表示 沖頭，2表示沖模，3表示巧緣壓牢器，4表示鋼板(巧料），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/沖模間間隙。另外，運些零件之中，可構成方式為，在沖 頭1與沖模2中，使其各自的內(nèi)部形成有能夠使冷卻介質(zhì)(例如水)通過的通路la、2a，通過在 該通路中使冷卻介質(zhì)通過，W冷卻運些構件。
[0005] 使用運樣的模具而進行熱壓成形(例如，熱深沖加工）時，將鋼板(巧料)4,加熱到 (Aci相變點~Ac補變點）的二相域溫度或Ac補變點W上的單相域溫度，W使之軟化的狀態(tài) 開始成形。即，在將處于高溫狀態(tài)的鋼板4夾在沖模2與巧緣壓牢器3之間的狀態(tài)下，用沖頭1 將鋼板4壓入沖模2的腔內(nèi)（圖1的2、2間），一邊收縮鋼板4的外徑，一邊成形為沖頭1的外形 所對應的形狀。另外，通過在成形同時冷卻沖頭和沖模，進行從鋼板4向模具(沖頭和沖模） 的排熱，并且在成形下死點（沖頭前端位于最深部的時刻：圖1所示的狀態(tài))進一步保持冷 卻，由此實施原材（鋼板）的澤火。通過實施運樣的成形法，能夠得到尺寸精度良好的 1500M化級的成形品，而且與冷態(tài)下成形同等強度等級的零件時相比較，由于能夠減少成形 載荷，所W壓床的容量很小即可。
[0006] 作為目前廣泛使用的熱壓用鋼板，已知W22MnB5鋼為原材。該鋼板其抗拉強度為 1500MPa，延伸率為6~8%左右，適用于耐沖擊構件(碰撞時極力不使之變形，不會斷裂的構 件）。但是，像能量吸收構件運樣需要變形的零件中，因為其延伸率(延展性)低，所W適用困 難。
[0007] 作為發(fā)揮著良好的延伸率的熱壓用鋼板，例如也提出有專利文獻1~4運樣的技 術。在運些技術中，通過將鋼板中的碳含量設定在各種各樣的范圍，調(diào)整各個鋼板的基本的 強度等級，并且導入變形能力高的鐵素體，減小鐵素體和馬氏體的平均粒徑，從而實現(xiàn)延伸 率的提高。運些技術雖然對于延伸率的提高有效，但是如果從對應鋼板的強度而提高延伸 率的觀點出發(fā)，則依然不充分。例如，抗拉強度TS為1470MPa W上的，延伸率化最大為10.2 % 左右，還要求進一步改善。
[000引另一方面，與至今為止所研究的熱壓成型成形品相比，關于強度等級低的成形品， 例如抗拉強度TS為980M化級和1180M化級，在冷壓時成形精度也存在問題，作為其改善對 策，有對于低強度熱壓的需求。運時，需要大幅改善成形品的能量吸收特性。
[0009] 特別是近年來，在1個零件內(nèi)帶有強度差的技術的開發(fā)推進。作為運樣的技術，提 出有在應該防止變形的部位為高強度(高強度側(cè):耐沖擊部位側(cè)），在需要能量吸收的地方 為低強度且為高延展性(低強度側(cè):能量吸收部位側(cè)）的技術。例如，在中型W上的邸車中， 側(cè)面碰撞時和后方碰撞時考慮并存性(小型車在碰撞時也要保護對方的功能），在B柱和側(cè) 梁的零件內(nèi)，有使之擁有耐沖擊性和能量吸收性的兩種功能部位的情況。為了制作運樣的 零件，提出有如下等方法：（a)在通常的熱壓用鋼板上，接合即使加熱?模壓澤火至相同溫 度也不會成為低強度的鋼板(拼焊板:TWB)方法；（b)讓模具中的冷卻速度有所差異，而使鋼 板的每個區(qū)域帶有強度差的方法；（C)使鋼板的每個區(qū)域的加熱溫度有所差異而賦予強度 差的方法。
[0010] 在運些技術中，在高強度側(cè)（耐沖擊部位側(cè)）可達成抗拉強度：1500M化級，但在低 強度側(cè)（能量吸收部位側(cè)）最大抗拉強度:700MPa，延伸率化：17 %左右，為了進一步提高能 量吸收特性，要求在更高強度下實現(xiàn)高延展性。
[0011] 另外，為了通過熱壓成型實現(xiàn)復雜形狀，要求面向在室溫下進行沖壓成形而達到 某種程度的形狀后，再進行熱壓成型運一方向的應用，而為了可切割供熱壓成型的沖壓成 形的鋼板，還同時要求熱壓成型用鋼板的強度不要過高。
[0012] 【現(xiàn)有技術文獻】
[0013] 【專利文獻】
[0014] 專利文獻1:日本特開2010-65292號公報
[0015] 專利文獻2:日本特開2010-65293號公報
[0016] 專利文獻3:日本特開2010-65294號公報
[0017] 專利文獻4:日本特開2010-65295號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明鑒于上述情況而形成，其目的在于，提供一種熱壓用鋼板，其在熱壓前能夠 易于成形和加工，并且在成形品內(nèi)要求有均勻的特性時，能夠得到能W高水平達成高強度 與延伸率的平衡的沖壓成形品，而在單一成形品內(nèi)要求有相當于耐沖擊部位和能量吸收部 位的區(qū)域時，能夠?qū)髯缘膮^(qū)域，在能夠得到可W高水平達成高強度與延伸率的平衡的 沖壓成形品上是有用的熱壓用鋼板，和提供發(fā)揮著上述特性的運種沖壓成形品，W及用于 制造運樣的沖壓成形品的有用的方法。
[0019] 能夠達成上述目的的所謂本發(fā)明的熱壓用鋼板，其特征在于，分別含有
[0020] C: 0.15~0.5 % (質(zhì)量％的意思。W下，設及化學成分組成均同。）、
[0021] Si:0.2 ~3%、
[0022] Mn:0.5 ~3%、
[0023] P:0.05%W下(不含 0%)、
[0024] S:0.05%W下(不含 0%)、
[00 巧]Al:0.01 ~1%、
[0026] B:0.0002 ~0.01%、
[0027] 11:3.4^]+0.01%^上、3.4^]+0.1%^下[其中，[^表示飾勺含量(質(zhì)量％)]、和 [002引 N:0.001~0.01%，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構成，
[0029] 鋼板中包含的含Ti析出物之中，當量圓直徑為30nmW下的含Ti析出物的平均當量 圓直徑為化mW上，并且鋼中的析出Ti量與總Ti量滿足下述（1)式的關系，并且，金屬組織 中，鐵素體的分率為30面積％ ^上。還有，所謂"當量圓直徑"，是著眼于含Ti析出物(例如 TiC)的大小(面積)時，換算成相同面積的圓時的直徑（"平均當量圓直徑"是其平均值）。
[0030] 析出Ti量(質(zhì)量％)-3.4[N] >0.5X[總Ti量(質(zhì)量％)-3.4[N]]...(l)
[0031] ((1)式中，[N]表示鋼中的N的含量(質(zhì)量％ ))
[0032] 在本發(fā)明的熱壓成形用鋼板中，根據(jù)需要，作為其他的元素，還使之含有下述(a) ~(C)的至少1個也有用。根據(jù)需要含有的元素的種類，沖壓成形品的特性得到進一步改善。
[0033] (a)從V、Nb和Zr所構成的群中選擇的一種W上:合計為0.1%W下(不含0%)
[0034] (b)從化、Ni、化和Mo所構成的群中選擇的一種W上:合計為1%W下（不含0%)
[0035] (C)從Mg、化和REM所構成的群中選擇的一種W上:合計為0.01 % W下（不含0 % )
[0036] 能夠達成上述目的的所謂本發(fā)明的沖壓成形品的制造方法，其特征在于，將上述 運樣的本發(fā)明的熱壓用鋼板，加熱到Aci相變點+20°CW上且Ac3相變點-20°CW下的溫度后， 開始所述鋼板的沖壓成形，成形中和成形結束后，一邊在模具內(nèi)確保20°C/秒W上的平均冷 卻速度，一邊冷卻至比貝氏體相變開始溫度Bs低100°C的溫度W下。
[0037] 在本發(fā)明的沖壓成形品中，沖壓成形品中的金屬組織為，殘留奧氏體：3~20面 積％，鐵素體:30~80面積％，貝氏體鐵素體:低于30面積％ (不含0面積％ )，馬氏體：31面 積％ ^下(不含0面積％ )，沖壓成形品中包含的含Ti析出物之中，當量圓直徑為30皿W下的 含Ti析出物的平均當量圓直徑為3nmW上，并且所述殘留奧氏體中的碳量為0.50% W上，在 沖壓成形品內(nèi)，能夠W高水平并作為均勻的特性而達成高強度與延伸率的平衡。
[0038] 另一方面，能夠達成上述目的的所謂本發(fā)明的沖壓成形品的另一制造方法，其特 征在于，使用上述運樣的熱壓用鋼板，將鋼板的加熱區(qū)域至少分成2個區(qū)域，將其中一個區(qū) 域加熱至Ac3相變點W上且950°CW下的溫度，并且將另一個區(qū)域加熱至Aci相變點+20°CW 上且Ac3相變點-20°CW下的溫度后，對于兩個區(qū)域開始沖壓成形，成形中和成形結束后，無 論哪個區(qū)域，均是在模具內(nèi)一邊確保20°C/秒W上的平均冷卻速度，一邊冷卻至馬氏體相變 開始溫度Ms W下的溫度。
[0039] 本發(fā)明的另一沖壓成形品，是具有上述運樣的化學成分組成的鋼板的沖壓成形 品，其特征在于，所述沖壓成形品，具有金屬組織為殘留奧氏體:3~20面積％，馬氏體:80面 積％^上的第一區(qū)域，和金屬組織為殘留奧氏體:3~20面積％，鐵素體:30~80面積％，貝 氏體鐵素體:低于30面積％ (不含0面積％)，馬氏體:31面積％^下(不含0面積％)的第二區(qū) 域，該第二區(qū)域中的所述殘留奧氏體中的碳量為0.50% W上。在運樣的沖壓成形品中，根據(jù) 各自的區(qū)域