冲压成形品及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车零件的结构部件所使用的要求强度以及耐腐蚀性的冲压成形品 及其制造方法，特别是涉及加热镀锌钢板或合金化熔融镀锌钢板后冲压成形加工成规定形 状时，在赋予形状的同时进行淬火而得到规定强度的冲压成形品，以及该冲压成形品的制 造方法。
【背景技术】
[0002] 近年，由于汽车轻量化，高强度钢在车体上的应用推进，抗拉强度超过980MPa的 钢板的应用在扩大。另一方面，随着高强度化，存在零件加工时的模具的寿命低下，或弹性 回复导致的形状偏差变大的问题。因此，开发有如下方法，即通过将低强度的钢板在冲压成 形前加热到Acl相变点以上的温度（约900°C左右以上）使钢板奥氏体化后在高温域成形， 由此，降低变形阻抗，同时，也降低弹性回复，还有，在成形的同时进行淬火来确保成形品的 强度的方法，即所谓热冲压成形法（以下，也称为"热压"）。该热压特别是作为用于制造要 求抗拉强度为1470MPa以上级的高强度的零件（冲压成形品）的方法得到推广。
[0003] 另一方面，汽车结构材中，适用于要求高耐腐蚀性的侧部构件、侧梁、横梁、柱下部 等的零件，必须赋予牺牲防腐蚀效果，一直以来，应用镀锌钢板和合金化熔融镀锌钢板的冷 加工零件。现在，通过热压工艺对镀锌钢板和合金化熔融镀锌钢板进行零件成形，由此，需 求具有能够适用于侧部构件、侧梁、横梁、柱下部等的高强度且高耐腐蚀性的冲压成形品。
[0004] 图1是显示用于实施上述的热压的模具结构的概要说明图，图中分别表示为，1是 冲头，2是冲模，3是压边圈，4是钢板（还料），BHF是压边力，rp是冲头肩半径，rd是冲模 肩半径，CL是冲头/冲模间间隙。另外，这些零件中，冲头1和冲模2的构成方式为，在各 自的内部形成有能够使冷却介质（例如水）通过的通路la、2a，使该通路中通过冷却介质而 使这些构件得到冷却。
[0005] 使用这样的模具进行热冲压（例如，热深拉加工）时，将钢板（坯料）4加热至（Ac 1 相变点~Ac3相变点）的二相域温度或Ac3相变点以上的单相域温度，在使之软化的状态 下开始成形。即，在将处于高温状态的钢板4夹在冲模2与压边圈3间的状态下，由冲头1 将钢板4压入冲模2的孔内（图1的2、2间），一边缩小钢板4的外径一边成形为冲头1的 外形所对应的形状。另外，通过与成形同时对冲头1和冲模2进行冷却，进行从钢板4向模 具（冲头1和冲模2)的排热，并且在成形下死点（冲头前端位于最深部的时刻：图1所示 的状态）进一步保持冷却而实施原材的淬火。通过实施这样的成形法，能够得到尺寸精度 良好的1470MPa以上级的成形品，而且与冷态下成形同等强度级别的零件的情况比较，能 够减小成形载荷，因此压力机的容量很小就行。
[0006] 但是，在将镀锌钢板或合金化熔融镀锌钢板供与热压时，由于在高温液化（熔融） 的锌侵入钢板的晶界而钢板脆化的液体金属脆化（以下，称为"LME"），在冲压成形时裂纹 发生，由此存在作为零件（冲压成形品）的耐冲击特性和疲劳强度降低的问题。
[0007] 为了抑制这种由LME导致的裂纹（以下，称为"LME裂纹")，例如，在专利文献1中 提出了如下方法：通过使冲压成形前的高温保持时间比较的长（例如300秒以上），促进镀 层的合金化，提高镀层中的Fe浓度在冲压成形加工时来抑制裂纹发生。但是，该方法需要 在热压工序中长时间的加热保持，存在损害生产性的缺点。
[0008] 【现有技术文献】
[0009] 【专利文献】
[0010] 【专利文献1】日本国特表2012-512747号公报
【发明内容】
[0011]【发明所要解决的课题】
[0012] 本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供用于制造在使用镀锌钢板或合金 化熔融镀锌钢板进行热冲压成形时，即使成形前的加热保持时间短，也能够回避LME裂纹 的发生，同时发挥高强度的冲压成形品的有用的方法，以及根据该方法得到的冲压成形品。
[0013] 能够实现上述目的的本发明方法，其特征在于，是通过热冲压成形法对镀锌钢板 或合金化熔融镀锌钢板进行成形来制造冲压成形品的方法，其中，在加热、保持所述钢板 后，在钢板表面存在液态锌的状态下，在680°C以上且750°C以下的温度开始成形，使所述 钢板中的塑性变形部的应变速度为〇. 5秒1以下进行成形。
[0014] 在本发明方法中，优选所述钢板的加热、保持在880°C以上且920°C以下的温度进 行10秒~4分钟。
[0015] 另外，作为用于将所述钢板中的塑性变形部的应变速度作为0. 5秒1以下而成形 的具体基准有如下构成：在钢板的板厚为t(mm)，塑性变形部的弯曲半径（内径）为R(mm) 时，塑性变形部的形成进行[V(R+t/2)]秒以上。另外，通过采用上述构成，即使在成形开 始时钢板表面有若干液态锌存在，也能够回避LME裂纹的发生同时进行冲压成形。
[0016] 在本发明中，也包含根据上述方法制造的冲压成形品。
[0017] 发明效果
[0018] 根据本发明，在使用镀锌钢板或合金化熔融镀锌钢板进行热冲压成形时，通过适 当控制成形前的加热条件和成形时的钢板中的塑性变形部的应变速度，即使缩短成形前加 热时间也能够回避LME裂纹的发生，同时能够生产性良好地制造发挥良好特性的冲压成形 品。
【附图说明】
[0019] 图1是显示用于实施热冲压成形的模具构成的概要说明图。
[0020] 图2是显示实施本发明时的模具的机理的概要说明图。
[0021] 图3是说明对钢板的R部，将R的棱线垂直等分的截面的图。
【具体实施方式】
[0022] 本发明者们对在将镀锌钢板或合金化熔融镀锌钢板加热到规定温度后，进行热冲 压成形制造冲压成形品时，即使缩短加热保持时间，也能够生产性良好地制造在冲压成形 中能够回避LME裂纹的发生同时发挥良好特性的冲压成形品进行了各种研究。
[0023] 其结果是，发现如果降低热压成形时的变形速度（应变速度），则能够抑制LME裂 纹的发生。进一步进行研究时发现，如果在规定温度?时间加热钢板后，从规定温度范围开 始冲压成形，并且，使成形时的钢板中的塑性变形部的应变速度为0. 5秒1以下进行冲压成 形，则能够圆满实现上述目的，完成了本发明。
[0024] 认为：LME裂纹是由于熔融的液态锌，基体钢板在脆化的状态实施冲压成形而发 生。在对附着有液态锌的钢板进行冲压成形时，液态锌在晶界浸润，由于晶界的屈服强度小 时，所以产生裂纹。在冲压成形前的加热中，镀锌层液化，在和钢板的界面中，Fe/Zn的固体 的合金相生成的生成反应进行，镀层中的Fe浓度增加。并已知加热开始后经过一定以上的 时间时，镀层中的液态锌大体消失，其后即使冲压成形也难以发生LME裂纹（所述专利文献 1)。但是，由于在加热后需要长时间保持到冲压成形，所以生产性降低。
[0025] 在这种情况下，本发明们对各种的工艺条件的影响进行了研究，发现通过使成形 时的钢板中的塑性变形部的应变速度为〇. 5秒1以下进行成形，即使冲压成形前的加热工 序中进行保持的时间（保持时间）比较短，在4分钟以内也能够抑制LME导致的裂纹。此 时的应变速度，优选为0.4秒 1以下（更优选为0.3秒1以下）。但是，应变速度慢时，会导 致生产性降低，因此，优选0.1秒 1以上。另外，如上所述保持时间在4分钟以内即可（优 选为3分钟以下），但从钢组织全体的奥氏体化的观点出发，优选为10秒以上（更优选为 30秒以上，进一步优选为1分钟以上）。
[0026] 作为用于使钢板（镀锌钢板或合金化熔融镀锌钢板）中的塑性变形部的应变速度 为0. 5秒1以下而进行成形的具体基准有如下构成：在所述钢板的板厚为t (mm)，塑性变形 部的弯曲半径（内径）为R(mm)时，塑性变形部的形成进行V(R+t/2)秒以上。利用附图 对这种情况进行说明。
[0027] 图2是显示实施本发明时的模具的机理的概要说明图。另外，为了方便说明，图2 所示的模具构成与所述图1所示的模具构成呈上下相反的状态。另外，塑性变形部（图2 中表示为"弯曲部"）的弯曲半径（内径）R(mm)相当于图1所示的冲模肩半径rd。
[0028] 应变速度为W(秒3，加工所要时间为△ t (秒），钢板的板厚为t (mm)，冲头速度为 V(mm/秒），塑性变形部的弯曲半径（内径）为R(mm)时，根据At = (R+t)/V的表示（参 照图2)，应变速度W(秒4由下述（1)式表示。
[0029] W = t/ {2 (R+t/2)} / Δ t = VX t/ {2 (R+t) X (R+t/2)} - (I)
[0030] 为了满足W <0.5,意味着冲头速度V(mm/秒）满足下述（2)式的关系而进行成 形。从这些关系可知，如果塑性变形部的成形以[V(R+t/2)]秒以上进行即可。例如板厚 I. 4mm、弯曲半径（内径）5mm或IOmm时，相当于分别施加0· 25秒以上或0· 13秒以上进行 成形的速度。或者，在板厚〇· 8mm、弯曲半径（内径）5mm或IOmm时，相当于分别施加0· 15 秒以上且0. 08秒以上进行成形的速度。
[0031] V 彡{(R+t) X (R+t/2)} /t... (2)
[0032] 以上述的应变速度进行冲压成形的范围，至少在塑性变形部（图2所示区域）即 可，但对其以外的钢板区域也可以以相同的应变速度进行成形。但是，对于塑性变形部以外 的区域，由于LME裂纹难以发生，所以使应变速度比0. 5秒1大进行冲压成形即可。
[0033] 通过本发明所得到的上述效果的机理的详情还不清楚，但推定为希望浸润的液态 锌和基体钢板的合金化反应速度和基体钢板的变形速度的平衡所致。冲压成形后的镀层 中，固体的合金层部分不会追随冲压成形时的基体钢板的变形，而是各处发生断裂形成间 隙。而且，认为在镀层中液态锌残留时，液态锌进入该间隙，与基体钢板新出现的表面接触， 进行新的合金化反应。因此认为，如果以比所发生的合金化反应进行更快的应变速度进行 冲压成形，则液态锌在晶界浸润，而发生LME裂纹。相反，应变速度慢时，由于新的合金化反 应，液态锌被阻断，同时加工变形进行，因此，基体钢板的脆化不会发生。
[0034] 在本发明方法中，在使用模具对在基体钢板表面实施了镀敷处理的镀锌钢板或合 金化熔融镀锌钢板（总称为"表面处理钢板"）进行冲压成形制造冲压成形品时，表面处理 钢板首先被加热、保持。优选此时的加热为880°C以上且920°C以下的温度。为了