专利名称：冲压成形品及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在制造主要适用于汽车车身的薄钢板成形品的领域中，将原材钢板(板坯)加热到奥氏体温度(Ac3相变点)以上，之后冲压成形至规定形状时，在赋予形状的同时对钢板进行淬火而得到规定强度的冲压成形品的制造方法，以及通过该制造方法得到的冲压成形品等，特别涉及冲压成形时不发生断裂或裂纹等可以达到良好成形的成形品的制造方法以及冲压成形品等。
背景技术：
从地球环保的角度出发，汽车也要求轻量化实现低燃耗，车身构件所使用的钢板适合使用高强度钢板，通过减薄该钢板的厚度达到轻量化。另一方面，为了提高汽车的碰撞安全性，对于支柱等汽车部件要求进一步的高强度化，对拉伸强度更高的超高强度钢板的需求也日益高涨。虽然如此，但是如果进一步提高薄钢板的强度，则延伸率EL或r值(兰克福特值)则会降低，会导致冲压成形性或形状冻结性的劣化。在这种情况下，为了实现高强度的汽车构件，提出了使用同时可以通过冲压成形及淬火来提高构件强度的热冲压方法(所谓的“热压法(hot press) ”)(例如，专利文献I)。该技术是如下的方法:将钢板加热到Ac3相变点以上的奥氏体(Y)区域进行热冲压成形，并且，在冲压成形时通过与常温的模具接触，同时进行钢板淬火，从而实现超高强度化。根据这样的热冲压方法，因为是在低强度状态下成形，所以回弹量也变小(形状冻结性良好)，并且通过急冷拉伸强度可以达到1500MPa级的强度。另外，这种热冲压方法，除被称为热压法之外，还被称为热成形法、热冲压成形法、热冲法、模急冷法等等。图1是显示用于实施上述热冲压成形(以下，或用“热压”来代表)的模具结构的概要说明图，图中I是冲头，2是冲模，3是坯料支架，4是钢板(板坯)，BHF是防皱压板力，rp是冲头凸缘半径，rd是冲模凸缘半径，CL表示冲头/冲模间隙。另外，这些部件中，其中冲头I和冲模2分别在内部形成可以通过冷却媒介(例如水)的通道la、2a，形成使得冷却媒介通过该通道时可以冷却这些部件的结构。使用这种模具进行热压(例如，热深拉深加工)时，将板坯(钢板4)加热至Ac3相变点以上，在软化状态下开始成形。即，将高温状态下的钢板4夹在冲模2和坯料支架3之间，保持这个状态，使用冲头I将钢板4压入冲模2的槽内(图1的2、2间)，不断缩小钢板4的外径，形成与冲头I外形相对应的形状。还有，在进行成形的同时，通过冷却冲头I和冲模2，对钢板4进行模具(冲头I和冲模2)排热，同时在成形下端点时(冲头顶端位于最上部的时刻:如图1所示的状态)进一步保持冷却，由此实施原材的淬火。通过实施这样的成形法，可以得到尺寸精度高的1500MPa级的成形品，而且，与冷压成形相同强度级别的部件相比较，可以减轻成形负荷，因此冲压机小容量即可。专利文献专利文献1:特开2002-102980号公报
至今为止的热压中，是将钢板加热到Ac3相变点以上(例如，900°C左右)的奥氏体区域后，在高温状态下利用冲压成形用模具来进行冷却，所以与由冲头和冲模构成的模具相接触的部位和不相接触的部位容易产生温度差，应变集中于相对高温的部位，例如，在深拉深成形中，紧缩凸缘被冷却不缩小等，导致成形性变差，尤其是深拉深成形困难。由于以上原因，也提出了使用通过冷冲压进行近净成形(接近成形品的状态)，之后，进行加热、模急冷的所谓间接工艺法，但该方法存在因成形工序的增加而导致成形时间变长的缺陷。所以，现在就需要一种通过所谓直接工艺法，不增加太多成形工序就可以进行深拉深加工的技术。还有，因为热压是使用模具边冲压成形边进行冷却，所以根据与模具接触的程度不同，板坯内的冷却速度也各不相同。因此，热冲压后的部分的硬度分布上会出现不均(淬火不均)，会有质量上的问题。
发明内容
本发明是鉴于所述问题点而进行的，其目的在于，提供用于不发生硬度不均等问题地制造深拉深加工尽可能地使成形性能良好的冲压成形品的有效的方法、以及通过该制造方法而得到的冲压成形品。能够实现上述目的的本发明冲压成形品的制造方的要点在于，使用冲头及冲模对薄钢板进行冲压成形来制造成形品时，将薄钢板加热到Ac3相变点以上的温度，之后以临界冷却速度以上的速度进行冷却，同时，在比马氏体相变开始温度Ms高的温度开始成形，成形中确保10°C /秒以上的冷却速度，在马氏体相变开始温度Ms以下的温度区域完成成形。在本发明方法中，在开始成形前将上述薄钢板进行冷却时，列举了(a)喷气冷却、(b)和冷却过的金属辊接触等方法。另外，到开始成形为止的薄钢板的冷却速度为25°C /秒以上。而且，优选成形中的冷却速度在30°C /秒以上。关于成形结束温度，优选比马氏体相变结束温度Mf高的温度。还有，本发明方法对使用防皱压板进行拉深成形尤其有效，即使采用这种成形法也不会发生断裂或裂纹，可以确保良好的成形性。通过本发明制造出的冲压成形品，其维氏硬度Hv在450以上。根据本发明，以临界冷却速度以上的速度进行冷却，同时，在比马氏体相变开始温度Ms高的温度下开始成形，成形中确保规定的冷却速度，并且在马氏体相变开始温度Ms以下的温度区域结束成形，所以成形时不发生破裂或裂纹等，能够有效制造生产性良好的冲压成形品。
图1是表示用于实施热冲压成形的模具结构的概要说明图。图2是显示实施本发明方法时的热处理模式的一例的图。图3是显示用于调查变形举动的模拟试验中热处理模式的一例的图。图4是用于调查变形举动的模拟试验的应力-应变曲线。图5是显示现有的热冲压线(设备构成)的一例的概要说明图。图6是显示用于实施本发明方法的冲压线(设备构成)的一例的概要说明图。图7是模式化地显示实施了成形的成形品的外观形状的立体图。
具体实施例方式将薄钢板加热到Ac3相变点以上温度后进行冲压成形时，为了制造出成形性能良好且不发生硬度不均等问题的冲压成形品，本发明者们从各种角度进行了探讨。结果发现，不是将薄钢板加热到Ac3相变点以上的温度后就开始进行冲压成形，而是以临界冷却速度以上的速度进行冷却，同时从比马氏体相变开始温度Ms高的温度开始进行冲压成形，成形中确保规定的冷却速度，并在马氏体相变开始温度Ms以下的温度区域结束成形，如此就不会产生硬度不均等不良问题，能够确保良好的成形性，从而完成了本发明。以下根据本发明完成的经过，对本发明进行详细说明。本发明者，首先将有下表I中化学成分组成的钢板加热到900°C (该钢板的Ac3相变点:830°C、马氏体相变开始温度Ms:411°C、马氏体相变结束温度Mf:261°C )，然后用上述图1所示的模具按照上述顺序进行方形冲压成形实验，这时判明，只要在上述加热后进行急冷，在比马氏体相变开始温度Ms高的温度开始成形，在马氏体相变开始温度Ms以下的温度区域结束成形，如此就能得到良好的成形性，可以深拉深成形到成形下端点。[表I]
权利要求
1.一种冲压成形品的制造方法，其特征在于，在使用冲头和冲模对薄钢板进行冲压成形制造成形品时，将薄钢板加热到Ac3相变点以上的温度后，以临界冷却速度以上的速度进行冷却，同时从高于马氏体相变开始温度Ms的温度开始成形，成形中确保10°C /秒以上的冷却速度，同时在马氏体相变开始温度Ms以下的温度区域结束成形。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述薄钢板进行喷气冷却直到成形开始。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，使所述薄钢板与经冷却的金属辊接触直到成形开始。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，到成形开始为止的冷却速度为25°C/秒以上。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，成形中的冷却速度为30°C/秒以上。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在高于马氏体相变结束温度Mf的温度结束成形。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，使用防皱压板进行拉深成形。
8.—种冲压成形品，是根据权利要求1 7中任一项所述的制造方法得到的冲压成形品，维氏硬度Hv为450以上。
全文摘要
本发明提供一种有用的方法，将薄钢板加热到Ac3相变点以上的温度之后，以临界冷却速度以上的冷却速度进行冷却，同时，从比马氏体相变开始温度Ms高的温度开始成形，成形中确保10℃/秒以上的冷却速度，同时，在马氏体相变开始温度Ms以下的温度区域结束成形，由此，能够不发生硬度不均等问题地制造深拉深加工尽可能地使成形性能良好的冲压成形品。
文档编号C21D1/18GK103140304SQ201180047150
公开日2013年6月5日 申请日期2011年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者冲田圭介, 内藤纯也, 池田周之 申请人:株式会社神户制钢所