热压钢板构件、其制造方法以及热压用钢板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种热压钢板构件，其具有规定的化学组成，进而以面积％计，具有铁素体：10％～70％、马氏体：30％～90％、铁素体和马氏体的合计面积率：90％～100％的钢组织。钢中的全部Ti中的90％以上析出，而且热压钢板构件的抗拉强度为980MPa以上。
【专利说明】
热压钢板构件、其制造方法以及热压用钢板
技术领域
[0001] 本发明涉及在机械结构部件等中使用的热压钢板构件、其制造方法以及热压用钢 板。
【背景技术】
[0002] 为了汽车的轻量化，谋求车体中使用的钢材的高强度化，正在进行减少钢材的使 用重量的努力。在广泛使用于汽车的薄钢板中，一般伴随着强度的增加，冲压成形性降低， 从而制造复杂形状的部件变得困难。例如，伴随着延展性的降低，加工度高的部位发生断 裂，或者回弹增大而使尺寸精度劣化。因此，高强度钢板、特别是具有980MPa以上的抗拉强 度的钢板难以通过冲压成形而制造部件。虽然不是通过冲压成形、而是通过辊乳成形容易 加工高强度钢板，但其适用对象限定于在长度方向具有同样的断面的部件。
[0003] 在专利文献1~4中记载着对于高强度钢板，以获得高成形性为目的的被称之为热 压的方法。通过热压，以高精度对高强度钢板进行成形，可以得到高强度的热压钢板构件。
[0004] 另一方面，热压钢板构件还要求延展性的提高。但是，由专利文献1~4中记载的方 法得到的钢板的钢组织实质上为马氏体单相，从而难以提高延展性。
[0005] 另外，在专利文献5~7中，虽然记载着以延展性的提高为目的的热压钢板构件，但 通过这些以前的热压钢板构件也难以兼顾强度和延展性。
[0006] 专利文献8中也记载着以延展性的提高为目的的热压钢板构件。然而，该热压钢板 构件的制造需要复杂的控制，从而存在生产率的降低以及制造成本的上升这样其它的问 题。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:英国专利公报1490535号 [0010] 专利文献2:日本特开平10-96031号公报 [0011] 专利文献3:日本特开2009-197253号公报 [0012] 专利文献4:日本特开2009-35793号公报 [0013] 专利文献5:日本特开2010-65292号公报
[0014] 专利文献6:日本特开2010-65293号公报
[0015] 专利文献7:日本特表2010-521584号公报 [0016] 专利文献8:日本特开2010-131672号公报
【发明内容】
[0017] 发明所要解决的课题
[0018] 本发明的目的在于:提供即使不进行复杂的控制也可以得到优良的强度和延展性 的热压钢板构件、其制造方法以及热压用钢板。
[0019] 用于解决课题的手段
[0020] 本发明人为解决上述课题而反复进行了潜心的研究，结果发现:通过采用适当条 件下的热压等对具备含有规定量的C和Mn并比较多地含有Ti的化学组成、且具备规定的钢 组织的热压用钢板进行处理，即使不进行专利文献8中记载的复杂的控制，也可以得到钢组 织为包含铁素体和马氏体的复相组织的热压钢板构件。本发明人进而发现:该热压钢板构 件具有980MPa以上的高抗拉强度，还具有优良的延展性。而且本发明人想到以下所示的发 明的诸方式。
[0021] (1)-种热压钢板构件，其特征在于，所述热压钢板构件以质量％计，具有以下所 示的化学组成：
[0022] C:0.10% ~0.24%、
[0023] Si:0.001% ~2.0%、
[0024] Μη:1·2% ~2.3%、
[0025] sol.Al:0.001% ~1.0%、
[0026] Ti:0.060% ~0.20%、
[0027] Ρ:〇·〇5% 以下、
[0028] S:0.01% 以下、
[0029] Ν:0·01% 以下、
[0030] Nb:0% ~0.20%、
[0031] V:〇% ~0.20%、
[0032] Cr:0% ~1.0%、
[0033] Mo:0% ~0.15%、
[0034] Cu:0% ~1.0%、
[0035] Ni:0% ~1.0%
[0036] Ca:0% ~0.01%、
[0037] Mg:0% ~0.01%、
[0038] REM:0%~0.01%、
[0039] Zr:0% ~0.01%、
[0040] B:0% ~0.005%、
[0041 ] Bi:0% ~0.01%、以及
[0042] 剩余部分:Fe和杂质；
[0043] 而且以面积％计，具有铁素体：10 %~70 %、马氏体:30 %~90 %、铁素体和马氏体 的合计面积率:90 %~100 %的钢组织；
[0044] 钢中的全部Ti中的90%以上析出；
[0045] 抗拉强度为980MPa以上。
[0046] (2)根据上述(1)所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成以质量％计，含 有选自
[0047] Nb:0.003% ~0.20%、
[0048] V:〇.〇〇3% ~0.20%、
[0049] Cr:0.005% ~1.0%、
[0050] Μο:0·005% ~0.15%、
[0051 ] Cu:0.005% ~1.0%、以及
[0052] Ni :0.005%~1.0%之中的1种或2种以上。
[0053] (3)根据上述（1)或（2)所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成以质量％ 计，含有选自
[0054] Ca:0.0003%~0.01%、
[0055] Mg:0.0003%~0.01%、
[0056] REM: 0.0003% ~0.01 %、以及
[0057] Zr :0.0003%~0.01 %之中的1种或2种以上。
[0058] (4)根据上述(1)~(3)中任一项所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成 以质量％计，含有Β:0·0003%~0.005%。
[0059] (5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成 以质量％计，含有Bi :0.0003%~0.01 %。
[0060] (6) -种热压用钢板，其特征在于，所述热压用钢板以质量％计，具有以下所示的 化学组成：
[0061 ] C:0.10% ~0.24%、
[0062] Si:0.001% ~2.0%、
[0063] Μη:1·2% ~2.3%、
[0064] sol.Al:0.001% ~1.0%、
[0065] Ti:0.060% ~0.20%、
[0066] Ρ:〇·〇5% 以下、
[0067] S:0.01% 以下、
[0068] Ν:0·01% 以下、
[0069] Nb:0% ~0.20%、
[0070] V:〇% ~0.20%、
[0071] Cr:0% ~1.0%、
[0072] Mo:0% ~0.15%、
[0073] Cu:0% ~1.0%、
[0074] Ni:0% ~1.0%、
[0075] Ca:0% ~0.01%、
[0076] Mg:0% ~0.01%、
[0077] REM:0%~0.01%、
[0078] Zr:0% ~0.01%、
[0079] B:0% ~0.005%、
[0080] Bi:0% ~0.01%、以及 [00811剩余部分:Fe和杂质；
[0082] 钢中的全部Ti中的70%以上析出。
[0083] (7)根据上述(6)所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％计，含有 选自
[0084] Nb:0.003% ~0.20%、
[0085] V:〇.〇〇3% ~0.20%、
[0086] Cr:0.005% ~1.0%、
[0087] Mo:0.005% ~0.15%、
[0088] Cu:0.005% ~1.0%、以及
[0089] Ni :0.005%~1.0%之中的1种或2种以上。
[0090] (8)根据上述(6)或（7)所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％ 计，含有选自
[0091] Ca:0.0003% ~0.01%、
[0092] Mg:0.0003% ~0.01%、
[0093] REM:0.0003% ~0.01%、以及
[0094] Zr :0.0003%~0.01 %之中的1种或2种以上。
[0095] (9)根据上述(6)~(8)中任一项所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成以 质量％计，含有Β:0·0003%~0.005%。
[0096] (10)根据上述(6)~(9)中任一项所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成 以质量％计，含有Bi :0.0003%~0.01 %。
[0097] (11)-种热压钢板构件的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有以下工序：
[0098] 在Ac3点~Ac3点+100°C的温度区域对上述(6)~（I0)中任一项所述的热压用钢板 加热1分钟~1 〇分钟的工序，和
[0099]在所述加热后进行热压的工序；
[0100] 其中，所述进行热压的工序具有：
[0101] 在600 °C~750 °C的温度区域进行第1冷却的工序，和
[0102] 在150 °C~600 °C的温度区域进行第2冷却的工序；
[0103] 在所述第1冷却中，将平均冷却速度设定为3°C/秒~200°C/秒而在600°C~750°C 的温度区域使铁素体开始析出；
[0104] 在所述第2冷却中，将平均冷却速度设定为10°C/秒~500°C/秒。
[0105] 发明的效果
[0106] 根据本发明，即使不进行复杂的控制，也可以获得较高的抗拉强度，而且可以获得 优良的延展性。
【附图说明】
[0107] 图1是表示实施方式的热压钢板构件的金属组织照片的图。
【具体实施方式】
[0108] 下面就本发明的实施方式进行说明。本发明的实施方式涉及一种抗拉强度为 980MPa以上的热压钢板构件。
[0109] 首先，就本发明的实施方式的热压钢板构件（以下有时称之为"钢板构件"）以及在 其制造中使用的热压用钢板的化学组成进行说明。在以下的说明中，钢板构件或者热压用 钢板中包含的各元素含量的单位"％"只要没有特别说明，就意味着"质量％"。
[0110] 本实施方式的钢板构件以及在其制造中使用的热压用钢板的化学组成以质量％ 计，用C:0· 10% ~0.24%、Si :0.001 %~2.0%、Mn: 1.2%~2.3%、sol. Al :0.001 %~ 1 ·0%、Ti :0.060% ~0.20%、P :0.05% 以下、S: 0.01 % 以下、N: 0.01 % 以下、Nb: 0% ~ 0.20%、V:0% ~0.20%、Cr:0% ~1 ·0%、M〇:0% ~0· 15%、Cu:0% ~1 ·0%、Ni:0% ~ 1.0%、Ca:0%~0.01%、Mg:0%~0.01%、REM:0%~0.01%、Zr :0%~0.01%、B:0%~ 0.005%、Bi:0%~0.01%、剩余部分:Fe和杂质来表示。作为杂质，可以例示出在矿石和废 料等原材料中含有的杂质、在制造工序中含有的杂质。
[0111] (C:0.10% ~0.24%)
[0112] C是提高热压用钢板的淬透性、而且是主要决定钢板构件的强度的非常重要的元 素。当钢板构件的C含量低于0.10 %时，难以确保980MPa以上的抗拉强度。因此，C含量设定 为0.10%以上。当热压用钢板的C含量超过0.24%时，钢板构件的钢组织成为马氏体单相， 从而延展性的劣化明显。因此，C含量设定为0.24%以下。从焊接性的角度考虑，钢板构件的 C含量优选为0.21 %以下，更优选为0.18 %以下。
[0113] (Si:0.001% ~2.0%)
[0114] Si是对于提高钢板构件的强度和延展性有效的元素。当Si含量低于0.001%时，难 以获得上述的作用。因此，Si含量设定为0.001 %以上。当Si含量超过2.0%时，由上述作用 产生的效果达到饱和，从而在经济上是不利的，而且镀层润湿性的降低变得明显，镀覆不上 的现象经常发生。因此，Si含量设定为2.0 %以下。从进一步提高延展性的角度考虑，Si含量 优选为0.05%以上。从提高焊接性的角度考虑，Si含量优选为0.2%以上。从热压时将用于 成为奥氏体单相的温度设定为较低的温度的角度考虑，Si含量优选为0.6%以下。如果该温 度为较低的温度，则可以得到缩短加热时间、提高生产率、降低制造成本以及抑制加热炉的 损伤等效果。
[0115] (Μη:1·2% ~2.3%)
[0116] Mn是对热压用钢板的淬透性的提高以及钢板构件的强度的确保非常有效的元素。 当Mn含量低于1.2%时，难以获得上述的作用。因此，Mn含量设定为1.2%以上。当Mn含量超 过2.3%时，钢板构件的钢组织成为马氏体单相，从而延展性的劣化明显。因此，Mn含量设定 为2.3%以下。从热压时将用于成为奥氏体单相的温度设定为较低的温度(例如为860°C以 下）的角度考虑，Mn含量优选为1.4%以上。从抑制钢板构件的钢组织成为明显的带状而获 得良好的弯曲性的角度考虑，Mn含量优选为2.2%以下，更优选为2.1%以下。
[0117] (sol.Al(酸溶性Al) :0.001 %~1.0%)
[0118] Al是具有对钢脱氧而使钢材健全化的作用的元素。Al还具有提高Ti等碳氮化物形 成元素的利用率的作用。当sol.Al含量低于0.001%时，难以获得上述的作用。因此，sol.Al 含量设定为0.001%以上。为了更切实地获得上述的作用，sol.Al含量优选为0.015%以上。 当sol .Al含量超过1.0%时，焊接性的降低变得明显，而且氧化物系夹杂物增加，从而表面 性状的劣化变得明显。因此，sol.Al含量设定为1.0%以下。为了获得更良好的表面性状， sol .Al含量优选为0.080%以下。
[0119] (Ti:0.060% ~0.20%)
[0120] Ti是促进热压时的铁素体相变的元素。通过促进铁素体相变，钢板构件的延展性 得以显著提高。另外，Ti以碳化物、氮化物或者碳氮化物的形式微细地析出，从而使钢板构 件的钢组织微细化。当Ti含量低于0.060 %时，不能充分地促进铁素体相变而容易使钢板构 件的钢组织成为马氏体单相，从而不能得到充分的延展性。因此，Ti含量设定为0.060%以 上。从进一步提高延展性的角度考虑，Ti含量优选为0.075%以上。当Ti含量超过0.20%时， 为了得到热压用钢板，在其铸造时以及热乳时形成粗大的碳氮化物，从而韧性的劣化变得 明显。因此，Ti含量设定为0.20 %以下。从确保优良的韧性的角度考虑，Ti含量优选为 0.18%以下，更优选为0.15%以下。
[0121] (Ρ:0·05% 以下）
[0122] P不是必须元素，例如作为杂质在钢中含有。从焊接性的角度考虑，P含量越低越 好。特别在P含量超过0.05%时，焊接性的降低明显。因此，P含量设定为0.05%以下。为了确 保更良好的焊接性，P含量优选为0.018%以下。另一方面，P具有通过固溶强化而使钢的强 度得以提高的作用。为了获得该作用，也可以含有0.003%以上的Ρ。
[0123] (S:0.01% 以下）
[0124] S不是必须元素，例如作为杂质在钢中含有。从焊接性的角度考虑，S含量越低越 好。特别在S含量超过0.01%时，焊接性的降低明显。因此，S含量设定为0.01%以下。为了确 保更良好的焊接性，S含量优选为0.003 %以下，更优选为0.0015 %以下。
[0125] (Ν:0·01% 以下）
[0126] N不是必须元素，例如作为杂质在钢中含有。从焊接性的角度考虑，N含量越低越 好。特别在N含量超过0.01%时，焊接性的降低明显。因此，N含量设定为0.01%以下。为了确 保更良好的焊接性，N含量优选为0.006 %以下。
[0127] 恥、￥、0、]?〇、〇1、附丄3、]\^、1^]\1、2匕8以及祀不是必须元素，是钢板构件以及热压 用钢板也能够以规定量为限度而适当含有的任选元素。
[0128] (Nb:0%~0.20%、V:0%~0.20%、Cr:0%~1.0%、Mo :0%~0.15%、Cu:0%~ 1.0%、Ni:0% ~1.0%)
[0129] 他、￥、0、1〇、〇1以及附对于提高热压用钢板的淬透性、确保使钢板构件的强度稳 定都是有效的元素。因此，也可以含有选自这些元素中的1种或2种以上。但是，对于Nb和V， 如果任一种的含量超过0.20%，则不仅用于得到热压用钢板的热乳和冷乳变得困难，而且 钢板构件的钢组织成为马氏体单相，从而延展性的劣化明显。因此，Nb含量和V含量均设定 为0.20%以下。对于Cr，如果其含量超过1.0%，则确保稳定的强度变得困难。因此，Cr含量 设定为1.0%以下。对于Mo,如果其含量超过0.15%，则钢板构件的钢组织成为马氏体单相， 从而延展性的劣化明显。因此，Mo含量设定为0.15%以下。对于Cu和Ni，如果任一种的含量 为1.0%，则由上述作用产生的效果达到饱和，从而在经济上是不利的，而且用于得到热压 用钢板的热乳和冷乳变得困难。因此，Cu含量和Ni含量均设定为1.0%以下。为了确保使钢 板构件的强度稳定，Nb含量和V含量均优选为0.003 %以上，Cr含量、Mo含量、Cu含量以及Ni 含量均优选为〇 · 005 %以上。也就是说，"Nb: 0 · 003 %~0 · 20 %"、"V: 0 · 003 %~0 · 20 %"、 "Cr:0.005%~1.0%"、"Mo:0.005%~0.15%"、"Cu :0.005%~1.0%"W&"Ni:0.005%~ 1.0%"之中的至少一个优选得到满足。
[0130] (Ca:0% ~0.01%、Mg:0%~0.01%、REM:0%~0.01%、Zr:0%~0.01%)
[0131] Ca、Mg、REM以及Zr都有助于夹杂物的控制，特别有助于夹杂物的微细分散化，是具 有提高韧性的作用的元素。因此，也可以含有选自这些元素中的1种或2种以上。但是，如果 任一种的含量超过0.01 %，则表面性状的劣化往往变得显著。因此，Ca含量、Mg含量、REM含 量以及Zr含量均设定为O. OI %以下。为了提高韧性，Ca含量、Mg含量、REM含量以及Zr含量均 优选为〇 · 0003 % 以上。也就是说，"Ca: O · 0003 % ~O · 01 %"、"Mg: O · 0003 % ~O · 01 %"、"REM: 0.0003%~0.01 %"以及"Zr:0.0003%~0.01 %"之中的至少一个优选得到满足。
[0132] REM(稀土类金属)是指Sc、Y以及镧系元素合计17种元素，"REM含量"意味着这17种 元素的合计含量。镧系元素在工业上例如以混合稀土(misch metal)的形式添加。
[0133] (B:0% ~0.005%)
[0134] B是具有提高钢板韧性的作用的元素。因此，也可以含有B。但是，如果B含量超过 0.005%，则钢板构件的钢组织成为马氏体单相，从而延展性的劣化明显。另外，热加工性劣 化，从而往往使用于得到热压用钢板的热乳变得困难。因此，B含量设定为0.005%以下。为 了提高韧性，B含量优选为0.0003 %以上。也就是说，B含量优选为0.0003 %~0.005 %。
[0135] (Bi:0% ~0.01%)
[0136] Bi为具有使钢组织均匀、且提高延展性的作用的元素。因此，也可以含有Bi。但是， 如果Bi含量超过0.01%，则热加工性劣化，从而使用于得到热压用钢板的热乳变得困难。因 此，Bi含量设定为0.01 %以下。为了提高延展性，Bi含量优选为0.0003 %以上。也就是说，Bi 含量优选为〇 · 0003 %~0 · 01 %。
[0137] 接着，就本实施方式的钢板构件的钢组织以及该钢板构件中的析出物进行说明。 该钢板构件以面积％计，具有铁素体：10%~70%、马氏体:30%~90%、铁素体和马氏体的 合计面积率:90%~100%的钢组织。另外，钢中的全部Ti中的90%以上析出。此外，与钢组 织有关的数值例如是钢板构件的整个厚度方向的平均值，但可以用距钢板构件表面的深度 为钢板构件的厚度的1/4这一地点（以下有时将该地点称为"1/4深度位置"）的与钢组织有 关的数值来代表。例如，如果钢板构件的厚度为2.0mm，则可以用距表面的深度为0.50mm这 一地点的数值来代表。这是因为1/4深度位置的钢组织表示钢板构件在厚度方向上的平均 的钢组织。
[0138] (铁素体的面积率:1〇%~70%)
[0139] 析出为网络状的铁素体有助于提高钢板构件的延展性。当铁素体的面积率低于 10%时，铁素体难以构成网络，从而不能得到充分的延展性。因此，铁素体的面积率设定为 10%以上。当铁素体的面积率超过70%时，必然使马氏体的面积率低于30%，从而钢板构件 难以确保980MPa以上的抗拉强度。因此，铁素体的面积率设定为70%以下。
[0140] (马氏体的面积率:3〇%~9〇%)
[0141] 马氏体对于钢板构件的高强度化是重要的。当马氏体的面积率低于30%时，钢板 构件难以确保980MPa以上的抗拉强度。因此，马氏体的面积率设定为30%以上。当马氏体的 面积率超过90%时，必然使铁素体的面积率低于10%，从而不能得到充分的延展性。因此， 马氏体的面积率设定为90%以下。
[0142] (铁素体和马氏体的合计面积率:90%~100% )
[0143] 本实施方式的热压钢板构件的钢组织优选由铁素体和马氏体构成，即铁素体和马 氏体的合计面积率优选为1〇〇%。但是，作为铁素体和马氏体以外的相或者组织，有时也根 据制造条件的不同，含有选自贝氏体、残余奥氏体、渗碳体以及珠光体之中的1种或2种以 上。在此情况下，如果铁素体和马氏体以外的相或者组织的面积率超过10%，则在这些相或 者组织的影响下，有时不能得到目标的特性。因此，铁素体和马氏体以外的相或者组织的面 积率设定为IO %以下。也就是说，铁素体和马氏体的合计面积率设定为90 %以上。
[0144] 作为以上的钢组织中的各相的面积率的测定方法，可以采用本领域技术人员周知 的方法。这些面积率例如以在垂直于乳制方向的断面测得的值和在垂直于板宽度方向（与 乳制方向垂直的方向）的断面测得的值的平均值的形式求出。也就是说，例如以在2断面测 得的面积率的平均值的形式求出。
[0145] (析出的Ti的比例:90%以上）
[0146] Ti的析出物有助于确保钢板构件的稳定的抗拉强度。如上所述，虽然钢板构件含 有0.060 %~0.20 %的Ti，但如果其中析出的Ti的比例低于90 %，则难以得到上述作用。因 此，钢板构件在钢中的全部Ti中析出的Ti的比例设定为90 %以上。Ti的析出物例如以碳化 物、氮化物或者碳氮化物的形式而在钢板构件中含有。通过对钢板构件的由电解萃取得到 的残渣进行电感親合等离子体(ICP: inductively coupled plasma)分析，便可以确定在该 钢板构件中析出的T i M。
[0147] 这样的钢板构件可以通过在规定的条件下对规定的热压用钢板进行处理来制造。
[0148] 在此，就本实施方式的钢板构件的制造中使用的热压用钢板进行说明。在该热压 用钢板中，钢中的全部Ti中的70 %以上析出。
[0149] 热压用钢板的钢组织并没有特别的限定。这是因为如后所述，热压时将热压用钢 板加热至Ac3点以上的温度。
[0150](析出的Ti的比例:70%以上）
[0151 ]在热压用钢板所含有的全部Ti中，如果析出的Ti的比例低于70 %，则热压时难以 产生铁素体相变，从而难以得到具有所希望的钢组织的钢板构件。因此，热压用钢板在钢中 的全部Ti中析出的Ti的比例设定为70%以上。
[0152] 接着，就本实施方式的钢板构件的制造方法、即对热压用钢板进行处理的方法进 行说明。在该热压用钢板的处理中，对该热压用钢板在Ac 3点~Ac3点+KKTC的温度区域加热 1分钟~10分钟，在该加热后进行热压。在该热压中，在600°C~750°C的温度区域进行第1冷 却，在150°C~600°C的温度区域进行第2冷却。在第1冷却中，将平均冷却速度设定为3°C/秒 ~200°C/秒而在600°C~750°C的温度区域使铁素体开始析出。在第2冷却中，将平均冷却速 度设定为10 °C /秒~500°C /秒。
[0153] (热压用钢板的加热温度:Ac3点~Ac3点+100 °C的温度区域）
[0154] 供给热压的钢板即热压用钢板的加热在Ac3点~Ac3点+100°C的温度区域进行。Ac 3 点为由下述实验式(i)规定的成为奥氏体单相的温度(单位:°C)。
[0155] Ac3 = 910-203 X (C°'5)-15.2 XNi+44.7 X Si+104 X V+31.5 XM〇-30 XMn
[0156] -II XCr-20XCu+700XP+400XAl+50XTi (i)
[0157] 在此，上述式中的元素符号表示钢板的化学组成中的各元素的含量（单位：质 量％ ) O
[0158] 当加热温度低于Ac3点时，钢板构件的钢组织容易变得不均匀，往往使钢板构件的 抗拉强度不稳定，从而使延展性劣化。因此，加热温度设定为Ac 3点以上。如果加热温度超过 Ac3点+100°C，则奥氏体晶界的稳定性过剩地升高，从而难以促进铁素体相变。其结果是，钢 板构件的钢组织成为马氏体单相，从而延展性的劣化明显。再者，当Ti含量低于0.08%时， Ti的析出物变得容易溶解。因此，加热温度设定为Ac3点+100 °C以下。此外，从抑制加热炉的 损伤以及提高生产率的角度考虑，加热温度优选为860°C以下。通过适当地调整热压用钢板 的组成，便可以在860°C以下的温度下成为奥氏体单相。
[0159] (热压用钢板的加热时间：1分钟~10分钟）
[0160] 当加热时间低于1分钟时，奥氏体的单相组织容易变得不均匀，从而难以确保稳定 的强度。因此，加热时间设定为1分钟以上。如果加热时间超过10分钟，则在其后的冷却时难 以发生铁素体相变，从而钢板构件的钢组织往往成为马氏体单相而使延展性的劣化变得明 显。另外，生产率的降低变得明显。因此，加热时间设定为10分钟以下。
[0161] 在此，所谓加热时间，是从钢板的温度到达Ac3点时至加热结束时的时间。所谓加 热结束时，具体地说，是在炉加热的情况下钢板从加热炉取出时，在通电加热或者感应加热 的情况下使通电等结束时。
[0162] 直至Ac3点~Ac3点+100 °C的温度区域的加热中的平均加热速度优选设定为0.2°C/ 秒~100°C/秒。通过将平均加热速度设定为0.2°C/秒以上，可以确保更高的生产率。另外， 通过将上述平均加热速度设定为l〇〇°C/秒以下，在使用通常的炉进行加热的情况下，加热 温度的控制变得容易。可是，在进行高频加热或者通电加热的情况下，平均加热速度即使超 过100°C/秒，也容易控制加热温度，因而平均加热速度也可以超过100°C/秒。700 °C~Ac3点 的温度区域中的平均加热速度优选为1°C/秒~10°C/秒。当该温度区域中的平均加热速度 在该范围内时，可以使钢板构件的钢组织更加均匀而进一步提高延展性。
[0163] (铁素体析出开始温度:600 °C~750 °C)
[0164] 热压中的铁素体的析出开始温度对铁素体的性质产生影响。如果铁素体在超过 750°C下开始析出，则铁素体粗大化，从而使韧性劣化。如果铁素体在低于600°C下开始析 出，则铁素体中的位错密度升高，从而使延展性劣化。因此，第1冷却在600°C~750°C的温度 区域使铁素体开始析出。
[0165] (第1冷却中的平均冷却速度:3 °C /秒~200 °C /秒）
[0166] 使铁素体开始析出的温度即铁素体的析出开始温度可以通过调整热压中的平均 冷却速度而进行控制。例如，优选在通过热膨胀曲线的解析而求出的条件下进行第1冷却。 但是，铁素体的析出开始温度即使处在600°C~750°C的范围内，如果第1冷却中的平均冷却 速度低于:TC/秒，则铁素体相变也过度地进行，往往难以将钢板构件中的马氏体的面积率 设定为30%以上，从而不能得到980MPa以上的抗拉强度。另外，仅通过空冷或者强制空冷， 难以将平均冷却速度控制为低于:TC/秒。因此，第1冷却中的平均冷却速度设定为：TC/秒以 上。该平均冷却速度优选为6°C/秒以上。另外，铁素体的析出开始温度即使处在600°C~750 °C的范围内，当第1冷却中的平均冷却速度超过200°C/秒时，有时也难以将钢板构件中的铁 素体的面积率设定为10%以上，从而不能得到良好的延展性。因此，第1冷却中的平均冷却 速度设定为200°C/秒以下。该平均冷却速度优选为60°C/秒以下。
[0167] 在使用具有上述的化学组成、且析出的Ti的比例为钢中的全部Ti的70%以上的热 压用钢板的情况下，如果600°C~750°C的温度区域中的平均冷却速度为3°C/秒~200°C/ 秒，则铁素体在600°C~750°C的温度区域开始析出。
[0168] (第2冷却中的平均冷却速度:10 °C /秒~500 °C /秒）
[0169] 在150°C~600°C的温度区域的冷却中，重要的是难以产生扩散型相变。当该温度 区域中的平均冷却速度低于l〇°C/秒时，容易产生作为扩散型相变的贝氏体相变，难以将钢 板构件中的马氏体的面积率设定为30%以上，从而难以确保980MPa以上的抗拉强度。因此， 第2冷却中的平均冷却速度设定为10 °C /秒以上。从更切实地确保较高的马氏体面积率的角 度考虑，该平均冷却速度优选为15°C/秒以上。将第2冷却中的平均冷却速度设定为超过500 °C/秒对于通常的设备是困难的。因此，该温度区域中的平均冷却速度设定为500°C/秒以 下。从实现更稳定的冷却的角度考虑，该平均冷却速度优选为200°C/秒以下。
[0170] 在这样的第1冷却和第2冷却的期间，可以得到图1所示的、微细的铁素体呈网络状 分布的钢组织。这样的钢组织对于延展性的提高是有效的。
[0171] 此外，第2冷却在温度到达600°C以后，因相变引起的发热容易变得非常大。因此， 在采用与600 °C以上的温度区域中的冷却同样的方法进行低于600 °C的温度区域中的冷却 的情况下，往往不能确保充分的平均冷却速度。于是，与直至600°C的第1冷却相比，优选更 强有力地进行600 °C~150 °C的第2冷却。例如，优选采用以下的方法。
[0172] -般地说，热压中的冷却可以采用如下的方法来进行:预先使在被加热的钢板的 成形中使用的钢制模具达到常温或者几十°C左右的温度，然后使该钢板与该模具接触。因 此，平均冷却速度例如可以通过与模具尺寸的变更相伴的热容量的变化来进行控制。即使 通过将模具的材料变更为异种金属(例如Cu等），也可以控制平均冷却速度。即使通过使用 水冷型模具，并使在该模具中流过的冷却水的量发生变化，也可以控制平均冷却速度。即使 通过预先在模具中形成多个沟槽，并在热压中向沟槽通水，也可以控制平均冷却速度。即使 通过在热压的途中抬起热压机，并使水流过其间，也可以控制平均冷却速度。即使通过调整 模具余隙，使模具与钢板的接触面积发生变化，也可以控制平均冷却速度。
[0173] 作为提高600°C以下的温度区域中的冷却速度的方法，例如可以列举出以下3种。
[0174] (a)在到达600°C之后，立即使钢板向热容量不同的模具或者室温状态的模具移 动。
[0175] (b)使用水冷模具，在到达600°C之后立即使模具中的流水量增加。
[0176] (c)在到达600°C之后，立即使水流过模具和钢板之间。在该方法中，根据温度的不 同而增加水量，由此也可以更加提高冷却速度。
[0177] 本实施方式的热压中的成形的方式并没有特别的限制。作为成形的方式，例如可 以列举出弯曲加工、拉深成形、鼓凸成形、扩孔成形以及凸缘成形。成形的方式可以根据目 标的钢板构件的种类而进行适当的选择。作为钢板构件的代表例，可以列举出汽车用增强 部件即门护栏(door guard bar)和保险杜加强件(bumper reinforcement)等。另外，只要 能够在成形的同时或者在成形之后立即冷却钢板，热成形就不限定于热压。例如，作为热成 形，也可以进行辊乳成形。
[0178] 通过对上述规定的热压用钢板即C、Mn以及Ti的含量等适当的热压用钢板实施这 样的一连串的处理，便可以制造出本实施方式的钢板构件。也就是说，即使不进行复杂的控 制，也可以获得具有所希望的钢组织、抗拉强度为980MPa、且具有优良的强度和延展性的热 压钢板构件。
[0179] 例如，延展性可以采用拉伸试验的总拉伸率(EL)来进行评价，在本实施方式中，拉 伸试验的总拉伸率优选为10%以上。总拉伸率更优选为14%以上。
[0180] 在热压以及冷却后，也可以进行喷丸处理。通过喷丸处理，可以除去氧化皮。喷丸 处理由于还具有在钢板构件的表面导入压缩应力这样的效果，因而也能够获得抑制延迟断 裂、提高疲劳强度这样的效果。
[0181] 此外，在上述钢板构件的制造方法中，将热压用钢板加热至Ac3点~Ac3点+100°C的 温度区域而产生奥氏体相变，然后进行成形。因此，加热前的室温下的热压用钢板的机械性 质并不重要。因此，作为热压用钢板，例如可以使用热乳钢板、冷乳钢板、镀覆钢板等。作为 冷乳钢板，例如可以列举出全硬质材料以及退火材料。作为镀覆钢板，例如可以列举出铝系 镀覆钢板以及锌系镀覆钢板。这些制造方法并没有特别的限定。
[0182] 本实施方式的钢板构件也可以经过与预成形相伴的热压而进行制造。例如，也可 以在满足上述加热、冷却的各条件的范围内，采用规定形状的模具对热压用钢板实施压力 加工而进行预成形，将其投入至同一类型的模具中，施加挤压压力并进行骤冷，从而制造出 热压钢板构件。在此情况下，也并不限定热压用钢板的种类以及其钢组织，但为了使预成形 变得容易，优选尽可能使用软质且具有延展性的钢板。例如，抗拉强度优选为700MPa以下。 为了获得软质钢板，热乳钢板在热乳后的卷取温度优选设定为450°C以上，为了减少氧化皮 损耗，优选设定为700°C以下。对于冷乳钢板，为了获得软质钢板，优选实施退火，退火温度 优选设定为Ac 1A温度~900°C。另外，退火后直至室温的平均冷却速度优选为上部临界冷 却速度以下。
[0183] 此外，上述实施方式都只不过示出了实施本发明时的具体化的例子，不能由上述 的实施方式限定性地解释本发明的技术范围。也就是说，本发明不会脱离其技术思想、或其 主要特征而能够以各种形式加以实施。
[0184] 实施例
[0185] 下面，对本发明人进行的实验加以说明。在该实验中，首先，使用具有表1所示的化 学组成的23种钢材，制作出表2所示的厚度为1.2_的30种试验材料。此外，各钢材的剩余部 分为Fe以及杂质。
[0186] 在各试验材料的制作中，对在实验室熔炼而成的板坯进行热乳和冷乳。在试验材 料No. 1的制作中，对通过冷乳而得到的冷乳钢板进行每单面的镀层附着量为120g/m2的镀 A1。在试验材料No. 2的制作中，对通过冷乳而得到的冷乳钢板进行每单面的镀层附着量为 60g/m2的热浸镀锌，然后进行合金化处理。在合金化处理中，将热浸镀锌膜中的Fe含量设定 为15质量％。镀Al和热浸镀锌使用镀覆模拟器来进行，镀覆模拟器中的退火温度为820°C， 从820 °C至500 °C的平均冷却速度为5 °C /秒。
[0187] 在制作出各试验材料之后，从各试验材料中切出厚度为1.2mm、宽度为I OOmm、长度 为200mm的钢坯，并对其进行在表2所示的条件下的热处理(加热和冷却）。在该热处理中，事 先将热电偶贴附在钢坯上，对第1冷却中的平均冷却速度以及第2冷却中的平均冷却速度进 行了测定。另外，根据冷却中的膨胀率的变化的解析结果求出了铁素体的析出开始温度。
[0190] 在热处理后，对这些钢坯分别进行了拉伸试验以及钢组织的观察。在拉伸试验中， 进行了抗拉强度(TS)以及总拉伸率(EL)的测定。在抗拉强度以及总拉伸率的测定中，使用 从各钢坯采集的JIS 5号拉伸试验片。在钢组织的观察中，求出了铁素体的面积率以及马氏 体的面积率。这些面积率是对垂直于乳制方向的断面以及垂直于板宽度方向（与乳制方向 垂直的方向）的断面这2个断面的电子显微镜观察图像进行图像解析而算出的值的平均值。 电子显微镜观察的视场的面积设定为8mm 2。这些结果如表3所示。此外，虽然对拉伸试验以 及钢组织的观察的对象的钢坯不进行热压，但该钢坯的机械性质反映出成形时受到与本实 验的热处理同样的热过程而制作的热压钢板构件的机械性质。也就是说，不论伴随着成形 的热压的有无，只要热过程实质上是相同的，其后的机械性质也实质上相同。
[0191]表3
[0193] 下划线表示偏离本发明范围
[0194] 如表 3 所示，试验材料 Ν〇·1、Ν〇·4、Ν〇·6、Ν〇·8、Ν〇·11、Ν〇·15、Ν〇·16、Ν〇·18、Ν〇·20、 No. 22、No. 24、No. 26、No. 27以及No. 29为本发明例，显示出优良的抗拉强度和延展性。
[0195] 另一方面，试验材料No. 2、No. 3以及No. 30由于制造条件在本发明范围外，热处理 后的钢组织也在本发明范围外，因而没有得到充分的抗拉强度。试验材料No. 5、No. 14、 如.17、如.19、如.21、如.23以及如.28由于钢材的化学组成在本发明范围外，热处理后的钢 组织也在本发明范围外，因而没有得到充分的延展性。试验材料No.7由于钢材的化学组成 在本发明范围外，因而没有得到充分的延展性。试验材料No.9、No. 10以及No. 12由于制造条 件在本发明范围外，热处理后的钢组织也在本发明范围外，因而没有得到充分的延展性。试 验材料No.25由于钢材的化学组成在本发明范围外，热处理后的钢组织也在本发明范围外， 因而没有得到充分的抗拉强度。
[0196] 产业上的可利用性
[0197] 本发明例如可以在重视优良的抗拉强度和延展性的汽车的车身结构部件等制造 产业以及使用行业中加以利用。本发明也可以利用于其它机械结构部件的制造产业以及使 用行业等。
【主权项】
1. 一种热压钢板构件，其特征在于，所述热压钢板构件以质量％计，具有以下所示的化 学组成： C:0.10% ~0.24%、 Si:0.001% ~2.0%、 Μη:1·2% ~2.3%、 sol.Al:0.001% ~1.0%、 Ti:0.060% ~0.20%、 P:0.05% 以下、 S:0.01% 以下、 Ν:0·01% 以下、 Nb:0% ~0.20%、 V:0% ~0.20%、 Cr:0% ~1.0%、 Mo:0% ~0.15%、 Cu:0% ~1.0%、 Ni:0% ~1.0%、 Ca:0% ~0.01%、 Mg:0% ~0.01%、 REM:0% ~0.01%、 Zr:0% ~0.01%、 B:0% ~0.005%、 Bi:0% ~0.01%、以及 剩余部分:Fe和杂质； 而且以面积％计，具有铁素体：10%~70%、马氏体:30%~90%、铁素体和马氏体的合 计面积率:90 %~100 %的钢组织； 钢中的全部Ti中的90%以上析出； 抗拉强度为980MPa以上。2. 根据权利要求1所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成以质量％计，含有 选自 Nb:0.003% ~0.20%、 V:0.003% ~0.20%、 Cr:0.005% ~1.0%、 Μο:0·005% ~0.15%、 Cu:0.005% ~1.0%、以及 Ni :0.005%~1.0%之中的1种或2种以上。3. 根据权利要求1或2所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成以质量％计，含 有选自 Ca:0.0003% ~0.01%、 Mg:0.0003% ~0.01%、 1?]\1:0.0003%~0.01%、以及 Zr :0.0003%~0.01 %之中的1种或2种以上。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成以质 量％计，含有Β:0·0003% ~0.005%。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的热压钢板构件，其特征在于，所述化学组成以质 量％计，含有 Bi :0.0003% ~0.01 %。6. -种热压用钢板，其特征在于，所述热压用钢板以质量％计，具有以下所示的化学组 成： C:0.10% ~0.24%、 Si:0.001% ~2.0%、 Μη:1·2% ~2.3%、 sol.Al:0.001% ~1.0%、 Ti:0.060% ~0.20%、 P:0.05% 以下、 S:0.01% 以下、 Ν:0·01% 以下、 Nb:0% ~0.20%、 V:0% ~0.20%、 Cr:0% ~1.0%、 Mo:0% ~0.15%、 Cu:0% ~1.0%、 Ni:0% ~1.0%、 Ca:0% ~0.01%、 Mg:0% ~0.01%、 REM:0% ~0.01%、 Zr:0% ~0.01%、 B:0% ~0.005%、 Bi:0% ~0.01%、以及 剩余部分:Fe和杂质； 钢中的全部Ti中的70%以上析出。7. 根据权利要求6所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％计，含有选 白 Nb:0.003% ~0.20%、 V:0.003% ~0.20%、 Cr:0.005% ~1.0%、 Μο:0·005% ~0.15%、 Cu:0.005% ~1.0%、以及 Ni :0.005%~1.0%之中的1种或2种以上。8. 根据权利要求6或7所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％计，含有 选自 Ca:0.0003% ~0.01%、 Mg:0.0003% ~0.01%、 1?]\1:0.0003%~0.01%、以及 Zr :0.0003%~0.01 %之中的1种或2种以上。9. 根据权利要求6~8中任一项所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成以质 量％计，含有Β:0·0003% ~0.005%。10. 根据权利要求6~9中任一项所述的热压用钢板，其特征在于，所述化学组成以质 量％计，含有 Bi :0.0003% ~0.01 %。11. 一种热压钢板构件的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有以下工序： 在Ac3点~Ac3点+100 °C的温度区域对权利要求6~10中任一项所述的热压用钢板加热1 分钟~10分钟的工序，和 在所述加热后进行热压的工序； 其中，所述进行热压的工序具有： 在600 °C~750 °C的温度区域进行第1冷却的工序，和 在150 °C~600 °C的温度区域进行第2冷却的工序； 在所述第1冷却中，将平均冷却速度设定为3°C/秒~200°C/秒而在600°C~750°C的温 度区域使铁素体开始析出； 在所述第2冷却中，将平均冷却速度设定为10°C/秒~500°C/秒。
【文档编号】B21D22/20GK105829562SQ201380081757
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2013年12月20日
【发明人】林宏太郎, 西畑敏伸
【申请人】新日铁住金株式会社