热锻压用拼焊板和热锻压构件以及它们的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种热锻压用拼焊板，其是具有将第1镀铝钢板和第2镀铝钢板对焊而形成的焊接部的热锻压用拼焊板，其中，所述焊接部中的焊接金属的Al平均浓度为0.3质量％以上且1.5质量％以下，所述焊接金属的Ac3点为1250℃以下，并且在所述焊接部的表面具有在所述对焊时形成的铝层。
【专利说明】热锻压用拼焊板和热锻压构件以及它们的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及将多个钢板焊接而成的拼焊板且供作热锻压（也称为热冲压、模压淬 火，在此记载为热锻压）的热锻压用拼焊板及其制造方法。另外，本发明涉及通过对热锻压 用拼焊板实施热锻压而得到的热锻压构件及其制造方法。
[0002] 本申请基于2012年3月28日在日本提出申请的日本特愿2012 - 074222号和 2012年4月17日在日本提出申请的日本特愿2012 - 093812号主张优先权，并将其内容引 用于此。
【背景技术】
[0003] 近年来，从保护地球环境的观点考虑，提高了以削减C02气体排出量为目的的与汽 车车体轻量化有关的要求，对此积极地进行了将高强度钢板应用于汽车构件的研究。而且， 所要求的钢材强度也越来越提高。
[0004] 不过，若使钢板高强度化，则冲压时所需的冲压力变高，随着设备的大型化而导致 设备成本上升。并且，还被指出：在使钢板高强度化的情况下，由与钢板的高强度化相伴随 的成型的难度所引起的模具的修正成本、模具的磨损对应费以及形状冻结性提高用的矫形 锻压所导致的生产率降低等成为问题，成本增加。
[0005] 作为解决这些问题的方法之一，热锻压备受注目。热锻压是指将钢板加热成高温、 在高温区域进行冲压加工的技术。尤其是如下技术：在Ar 3点以上的温度域对钢板进行冲 压加工，通过由模具（冲压模具）进行的排热而使钢板急速冷却，在施加了冲压压力的状态 下，在钢板组织中引起马氏体相变、贝氏体相变等相变，从而能够制造高强度且形状冻结性 优良的冲压加工品。
[0006] 另一方面，作为提高冲压品的成品率和生产率的手段，拼焊板被应用于汽车用构 件等冲压坯料。
[0007] 拼焊板是指根据目的而利用激光焊接等将多个钢板的端面接合而成的冲压用坯 料。通过使用这样的拼焊板，能够在一个零部件中使板厚、强度自由地变化。因此，零部件 的功能性提高，而且也能够削减零部件个数。
[0008] 另外，汽车用构件等需要耐蚀性的构件大多使用镀锌系的钢板。然而，在对毛坯 (冲压坯料）进行热锻压的情况下，毛坯被加热至700?1000°C。该温度接近锌的沸点、或 者比沸点高。因此，若对镀锌系的钢板进行热锻压，则在进行用于热锻压的加热时存在表面 的镀层的一部分会熔融或蒸发的情况。因此，从抑制镀层的熔融、蒸发的观点考虑，优选的 是热锻压用毛坯使用沸点比镀锌系镀层高的镀A1系钢板、所谓的镀铝钢板。
[0009] 不过，在专利文献1中指出了如下内容：在对镀铝钢板进行了对焊的情况下，作为 镀覆膜的铝向焊接金属中移动而偏析，形成金属间区域而成为断裂的起点，接合部的变形 能力降低。
[0010] 并且，作为解决该课题的方法，在专利文献1中公开了将待被焊接的部分的镀层 去除后进行焊接的内容。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本国特表2009 - 534529号公报
【发明内容】
[0014] 发明所要解决的问题
[0015] 根据专利文献1所公开的方法，能够抑制铝从镀覆膜向焊接金属中移动以及集 聚，能够抑制因此而产生的弊端。不过，通过专利文献1所公开的方法获得的钢板在焊接部 不存在镀层，因此存在热锻压时产生焊接金属的脱碳、氧化这样的问题以及通过热锻压获 得的构件的耐蚀性差这样的问题。另外，额外需要去除待被焊接的部分的镀层的工序，因此 导致生产率降低、成本上升。
[0016] 本发明是鉴于该现有技术而完成的，目的在于提供一种在热锻压后能够确保充分 的接头强度的热锻压用拼焊板及其制造方法。另外，目的在于提供一种使用了这样的热锻 压用拼焊板的热锻压构件及其制造方法。
[0017] 解决问题的手段
[0018] 本
【发明者】们进行了用于省略在专利文献1中所提出那样的去除待被焊接的部分 的镀层的工序的研究。即，为了使在专利文献1中难以实施的在镀铝钢板中不去除待被焊 接的部分的镀层就直接进行对焊而成的热锻压用拼焊板实用化，进行了深入的研究。
[0019] 结果，本
【发明者】们有了如下新的见解：与其防止像专利文献1所提出那样铝从镀 覆膜向焊接金属中移动以及集聚（也称为富集），不如促进铝从镀覆膜向焊接金属中移动 以及集聚，从而能够在焊接金属的表面形成铝层。另外，由此有了如下新的见解：能够解决 在热锻压时产生焊接金属的脱碳、氧化这样的问题以及通过热锻压获得的构件的耐蚀性差 这样的问题。
[0020] 另一方面，还发现了如下新的课题：若过度促进铝从镀覆膜向焊接金属中移动以 及集聚，则在热锻压后的镀铝钢板中难以确保充分的接头强度。
[0021] 可知这是因为，不取决于专利文献1所记载那样的金属间区域的形成，在焊接时 铝从镀覆膜向焊接金属中移动、集聚，从而焊接金属的Ac 3点处于高温，在热锻压工序中难 以对焊接金属进行淬火来提高强度，以及根据情况有时会由回火导致强度降低。
[0022] 因此，本
【发明者】人们进行了如下研究：即使热锻压工序中的淬火不充分、或者即使 在热锻压工序中发生回火，也会在热锻压后的热锻压构件中确保充分的接头强度。其结果 是，有了如下新的想法：不利用热锻压工序中的淬火来谋求焊接金属的高强度化，而预先在 热锻压的前工序中提高焊接金属的强度。
[0023] 于是，本
【发明者】们有了如下见解：将铝从镀覆膜向焊接金属中移动以及集聚控制 在适当的范围，并且将焊接金属的Ac 3点设定为规定的温度以下，从而能够使得在热锻压的 前工序即对焊工序的冷却过程中发生淬火来提高焊接金属的强度。即，即使在热锻压工序 中不发生淬火，或者即使在热锻压工序中发生回火，也能够在热锻压后的热锻压构件中确 保充分的接头强度。
[0024] 并且，本
【发明者】们有了如下见解：通过提高焊接金属的淬透性，能够更加促进热锻 压的前工序即对焊工序的冷却过程中的淬火；通过将焊接金属的A Cl点设定为规定的温度 以下，也能够灵活运用热锻压工序中的淬火；以及通过使焊接金属的最小厚度为规定的值 以上，能够在热锻压后确保更高的接头强度。
[0025] 并且，本
【发明者】们有了如下见解：通过对焊接金属的形状进行规定，能够使热锻压 用拼焊板的焊接部附近与模具之间的接触更可靠，由此，能够更可靠地进行由模具的排热 导致的热锻压用拼焊板的焊接部附近的淬火。
[0026] 本
【发明者】们还有了如下见解：通过提高焊接金属的含氧量，能够使焊接金属的韧 性提1?。
[0027] 本发明是基于上述新的见解而完成的，其主旨如下所述。
[0028] (1) S卩，本发明的一方案的热锻压用拼焊板是具有将第1镀铝钢板和第2镀铝钢 板对焊而形成的焊接部的热锻压用拼焊板，其中，所述焊接部中的焊接金属的A1平均浓度 为0. 3质量％以上且1. 5质量％以下，而且在下述式（1)中以单位为°C定义的所述焊接金 属的Ac3点为1250°C以下，并且在所述焊接部的表面具有在所述对焊时形成的铝层。
[0029] Ac3 = 910 - 230XC0·5 - 15. 2ΧΝ?+44. 7XSi+104
[0030] XV+31. δΧΜο+13. 1XW - 30ΧΜη - llXCr - 20XCu
[0031] +700 X P+400 XAl+120 XAs+400 X Ti 式（1)
[0032] 其中，式（1)中的(：、附、5丨、￥、]?0、1、]\111、〇、(：11、？、六1、六8、11表示所述焊接金属 中的各元素的以质量％计的含量，未含有的元素以其含量为0来计算。
[0033] (2)根据上述（1)所记载的热锻压用拼焊板，也可以进一步在下述式（2)中以单位 为秒定义的Λ tM为0. 5秒以上。
[0034]
【权利要求】
1. 一种热锻压用拼焊板，其特征在于，其是具有将第1镀铝钢板和第2镀铝钢板对焊而 形成的焊接部的热锻压用拼焊板，其中，所述焊接部中的焊接金属的A1平均浓度为0. 3质 量％以上且1. 5质量％以下，而且在下述式（1)中以单位为°C定义的所述焊接金属的Ac3点 为1250°C以下，并且在所述焊接部的表面具有在所述对焊时形成的铝层， Ac3 = 910 - 230XC0·5 - 15. 2ΧΝ?+44. 7XSi+104 XV+31. δΧΜο+13. 1XW - 30ΧΜη - llXCr - 20XCu +700 X P+400 XAl+120 XAs+400 X Ti 式（1) 其中，式（1)中的(：、附、5丨、￥、]\1〇、1、]\111、0、(：11、？、41、48、11表示所述焊接金属中的 各元素的以质量％计的含量，未含有的元素以其含量为0来计算。
2. 根据权利要求1所述的热锻压用拼焊板，其特征在于，进一步在下述式（2)中以单位 为秒定义的Λ tM为0. 5秒以上，
式⑵ 其中，式⑵中的C、Si、Al、Mn、Cu、Ni、Mo、Cr表示所述焊接金属中的各元素的以质 量％计的含量，未含有的元素以其含量为〇来计算，式（2)中的ΛΗ是在采用所述焊接金属 中的N的以质量％计的含量来设定fN= (0.02 - N)/0.02时根据B的以质量％计的含量 和所述fN按照如下的方式定义的数值， 在 B 彡 0· 0001 时，Λ Η = 0 ; 在 0· 0001 < Β 彡 0· 0002 时，Λ Η = 0· 03 X fN ; 在 0· 0002 < B 彡 0· 0003 时，Λ Η = 0· 06 X fN ; 在 0· 0003 < B 时，Λ Η = 0· 09 X fN。
3. 根据权利要求1或2所述的热锻压用拼焊板，其特征在于，进一步在下述式（3)中以 单位为1：定义的所述焊接金属的ACl点为860°C以下， ACl = exp(6. 5792-0. 038058XC+0. 052317XSi+0. 011872ΧΝ? -0. 045575XV+0. 18057XA1+0. 011442XW-0. 013403XCu+5. 5207XB +0. 91209XS-1. 1002XP+0. 060014XMnXC-0. 096628CrXC +0.050625 X Cr X Si+0. 39802 XMo X C-〇. 34782 XMo XMn+0. 40986 XMo X Si -0. 12959XMoXCr-0. 048128XNi XC-〇. 01090XMn2-0. 03550XSi2 +0. 010207XCr2+0. 36074XMo2-〇. 0030705ΧΝ?2) 式（3) 其中，式（3)中的(：、51、附、￥、六1、1、(：11、8、5、？、厘11、0、厘〇是所述焊接金属中的各元 素的以质量％计的含量，未含有的元素以含量为〇来计算。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的热锻压用拼焊板，其特征在于，在将所述焊接 金属的最薄部分的厚度以单位为mm计设定为t、将所述第1镀铝钢板的板厚以单位为mm计 设定为tl、将所述第2镀铝钢板的板厚以单位为mm计设定为t2时，所述t在所述tl和所 述t2相等的情况下为所述tl的80%以上，所述t在所述tl与所述t2不同的情况下为所 述tl和所述t2中较小者的80%以上。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的热锻压用拼焊板，其特征在于，在作为所述第 1镀铝钢板的所述板厚的所述tl和作为所述第2镀铝钢板的所述板厚的所述t2相等的情 况下，以所述第1镀铝钢板的表面的延长线为基准时所述焊接金属的最大高度为300 μ m以 下； 在所述tl与所述t2不同的情况下，以所述第1镀铝钢板和所述第2镀铝钢板中较厚 者的表面的延长线为基准时所述焊接金属的最大高度为300 μ m以下。
6. 根据权利要求1?5中任一项所述的热锻压用拼焊板，其特征在于，所述焊接金属的 含氧量比作为所述第1镀铝钢板的镀覆基材的第1钢板和作为所述第2镀铝钢板的镀覆基 材的第2钢板的平均含氧量高50ppm以上。
7. -种热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，其是使用第1镀铝钢板和第2镀铝钢 板来进行对焊的热锻压用拼焊板的制造方法，其具有如下工序： 焊接条件确定工序，在该工序中以使焊接部中的焊接金属的A1平均浓度为0.3质量％ 以上且1.5质量％以下、而且由下述式（1)定义的所述焊接金属的Ac3点以°C计为1250°C 以下的方式来确定焊接条件；和 焊接工序，在该工序中以所述焊接条件进行焊接，在所述焊接部的所述焊接金属的表 面上形成来源于所述第1镀铝钢板和所述第2镀铝钢板的铝镀层的铝层， Ac3 = 910 - 230XC0·5 - 15. 2ΧΝ?+44. 7XSi+104 XV+31. δΧΜο+13. 1XW - 30ΧΜη - llXCr - 20XCu +700 X P+400 XAl+120 XAs+400 X Ti 式（1) 其中，式（1)中的(：、附、5丨、￥、]\1〇、1、]\111、0、(：11、？、41、48、11表示所述焊接金属中的 各元素的以质量％计的含量，并且，未含有的元素以其含量为0来计算。
8. 根据权利要求7所述的热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，进一步在所述焊 接条件确定工序中以使由下述式（2)以单位为秒定义的Λ tM为0.5秒以上的方式来确定 所述焊接条件，
式⑵ 其中，式⑵中的C、Si、Al、Mn、Cu、Ni、Mo、Cr表示所述焊接金属中的各元素的以质 量％计的含量，未含有的元素以其含量为〇来计算，并且，式（2)中的ΛΗ是在采用所述焊 接金属中的N的以质量％计的含量来设定fN = (0. 02 - N)/0. 02时根据B的以质量％计 的含量和所述fN按照如下的方式定义的数值， B 彡 0· 0001 时，Λ Η = 0 ; 0· 0001 < Β 彡 0· 0002 时，Λ Η = 0· 03 X fN ; 0· 0002 < B 彡 0· 0003 时，Λ Η = 0· 06 X fN ; 0· 0003 < Β 时，Λ Η = 0· 09 X fN。
9. 根据权利要求7或8所述的热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，进一步在所述 焊接条件确定工序中以使由下述式（3)以单位为1：定义的A Cl点为860°C以下的方式来确 定所述焊接条件， ACl = exp(6. 5792-0. 038058XC+0. 052317XSi+0. 011872ΧΝ? -0. 045575XV+0. 18057XA1+0. 011442XW-0. 013403XCu+5. 5207XB +0. 91209XS-1. 1002XP+0. 060014XMnXC-0. 096628CrXC +0.050625 X Cr X Si+0. 39802 XMo X C-〇. 34782 XMo XMn+0. 40986 XMo X Si -0. 12959XMoXCr-0. 048128XNi XC-〇. 01090XMn2-0. 03550XSi2 +0. 010207XCr2+0. 36074XMo2-〇. 0030705ΧΝ?2) 式（3) 其中，式（3)中的(：、51、附、￥、六1、1、(：11、8、5、？、厘11、0、厘〇是所述焊接金属中的各元 素的以质量％计的含量，未含有的元素以含量为〇来计算。
10. 根据权利要求7?9中任一项所述的热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，进 一步在所述焊接条件确定工序中按照如下的方式来确定所述焊接条件： 在将所述焊接金属的最薄部分的厚度以单位为mm计设定为t、将所述第1镀铝钢板的 板厚以单位为_计设定为tl、将所述第2镀铝钢板的板厚以单位为mm计设定为t2时，所 述t在所述tl和所述t2相等的情况下为所述tl的80%以上，所述t在所述tl与所述t2 不同的情况下为所述tl和所述t2中较小者的80%以上。
11. 根据权利要求7?10中任一项所述的热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，进 一步在所述焊接条件确定工序中按照如下的方式来确定所述焊接条件： 在所述第1镀铝钢板的板厚tl和所述第2镀铝钢板的板厚t2相等的情况下，以所述 第1镀铝钢板的表面的延长线为基准的所述焊接金属的最大高度为300 μ m以下；在所述 tl与所述t2不同的情况下，以所述第1镀铝钢板和所述第2镀铝钢板中较厚者的表面的延 长线为基准的所述焊接金属的最大高度为300 μ m以下。
12. 根据权利要求7?11中任一项所述的热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，在 所述焊接条件确定工序中按照如下的方式来确定所述焊接条件 ： 所述焊接金属的含氧量比作为所述第1镀铝钢板的镀覆基材的钢板和作为所述第2镀 铝钢板的镀覆基材的钢板的平均含氧量高50ppm以上。
13. 根据权利要求7?12中任一项所述的热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，所 述对焊是激光焊接、电子束焊接或等离子体焊接中的任一种。
14. 根据权利要求7?13中任一项所述的热锻压用拼焊板的制造方法，其特征在于，所 述对焊是一边供给填充焊丝一边进行的所述激光焊接。
15. -种热锻压构件，其特征在于，其是通过对权利要求1?6中的任一项所述的热锻 压用拼焊板实施热锻压而获得的热锻压构件，其中， 所述焊接金属的硬度与所述焊接金属的最薄部分的厚度之积大于所述第1镀铝钢板 的硬度与所述第1镀铝钢板的板厚之积或者所述第2镀铝钢板的硬度与所述镀铝钢板的板 厚之积中的任一个。
16. -种热锻压构件的制造方法，其特征在于，其具有对权利要求1?6中的任一项所 述的热锻压用拼焊板实施热锻压的热锻压工序，所述热锻压工序后的所述焊接金属的硬度 与所述焊接金属的最薄部分的厚度之积大于所述第1镀铝钢板的硬度与所述第1镀铝钢板 的板厚之积或者所述第2镀铝钢板的硬度与所述镀铝钢板的板厚之积中的任一个。
【文档编号】C22C38/00GK104204257SQ201380016621
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】宫崎康信, 内藤恭章, 川崎薰, 吉永贵裕 申请人:新日铁住金株式会社