包层钢板和部件及其制造方法与流程

本发明涉及包层钢板和部件及其制造方法。特别涉及拉伸强度(ts)为780mpa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐lme特性的包层钢板和部件及其制造方法。本发明的包层钢板适用于汽车车身的骨架部件，特别适用于冲击能量吸收部件。

背景技术：

1、近年来，从保护地球环境的观点出发，提高汽车的燃油效率成为重要课题。因此，通过车身材料的高强度化来实现车身材料的薄壁化、欲要使车身本身轻量化的动向变得活跃。另一方面，对于汽车的碰撞安全性提高的社会需求也进一步提高，不仅希望钢板的高强度化，还希望开发行驶中碰撞情况下的耐碰撞特性优异的钢板和部件。另外，从加工性的观点出发，希望开发除了耐碰撞特性之外延展性也优异的钢板。

2、作为这样的高强度钢板，例如专利文献1中公开了具有900mpa以上的拉伸强度的耐熔融金属脆化开裂性优异的单板钢板、热浸镀锌钢板和合金化热浸镀锌单板钢板，其从母材的表面起至5.0μm以上的深度为止具有晶界的至少一部分被氧化物被覆的内部氧化层，并且在从母材的表面起至5.0μm的深度为止的区域中，上述氧化物的晶界被覆率为60％以上，并且从母材的表面起至50μm以上的深度为止具有脱碳层。

3、专利文献2中公开了由3层复合材料构成的热成型材料，其包含：芯层，是在上述热成型材料的压制固化状态下具有拉伸强度＞1900mpa和/或硬度＞575hv10的固化性钢；以及两个外层，与上述芯层物质间结合，由与上述芯层相比柔软的钢且在上述热成型材料的压制固化状态下具有拉伸强度＞750mpa和/或硬度＞235hv10的钢构成。

4、专利文献3中公开了包含更高强度或高强度的钢的芯层以及芯层的一侧或两侧上的与芯层一体结合的耐化学性铁素体钢的外层的钢复合材料，其中，耐化学性铁素体钢含有碳≤0.07重量％、锰≤1重量％、铬12～30重量％、钼≤7重量％、磷和硫分别≤0.05重量％、铝≤0.5重量％、硅≤0.5重量％、以及钛、铌、钒和锆分别≤1重量％，钛、铌、钒和锆合计占＞0.1重量％的比例，剩余部分为铁和不可避免的杂质。

5、专利文献4中公开了一种强度和成型性优异的包层钢板，其包含母材和在上述母材的两侧面具备的包层材料，上述母材是以重量％计包含c：0.3～1.4％、mn：12～25％、余量的fe和不可避免的杂质的奥氏体系高锰钢，上述包层材料是以重量％计包含c：0.09～0.4％、mn：0.3～4.5％、余量的fe和不可避免的杂质的马氏体系碳钢。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本专利第6388099号

9、专利文献2：日本特表2020－519765号公报

10、专利文献3：日本特表2020－509223号公报

11、专利文献4：日本特表2019－524986号公报

技术实现思路

1、然而，以前纵梁、后纵梁为代表的冲击能量吸收部件仅应用拉伸强度(以下也简称为ts)为590mpa级至780mpa级的钢板。这是由于伴随高强度化，在模拟碰撞试验的弯曲压坏试验和轴压坏试验中开裂，无法充分吸收冲击能量。

2、另外，近年来，在组装汽车的车身和部件时发现，当对高强度热浸镀锌钢板和高强程度金化热浸镀锌钢板实施点焊或将高强度冷轧钢板与镀锌钢板点焊时，在焊接部产生熔融金属脆化开裂(lmec：liquid metal embrittlement cracking，以下也称为lme开裂)。lme开裂是在点焊时镀锌层的锌熔融且熔融锌侵入焊接部的钢组织的晶界、因焊接电极释放时产生的应力作用而产生的开裂。即使是未实施镀锌的高强度冷轧钢板，在与镀锌钢板点焊时，由于镀锌钢板中熔融的锌与高强度冷轧钢板接触，也可能产生lme开裂。ts为780mpa以上的高强度钢板中，由于c、si、mn含量高，所以担心lme开裂的产生风险。

3、然而，在专利文献1中，是单板钢板，进而未研究弯曲性和耐碰撞特性。

4、在专利文献2中，是热加工材料(热压用的包层钢板)，不是冷压用的包层钢板。另外，虽然具有各层的特性变化小，同时在表面附近的区域具备高强度和延展性的特征，但未研究耐lme特性。

5、在专利文献3中，虽然具有延展性、对氢致开裂形成的低敏感性和有利的耐腐蚀性的特征，但未研究弯曲性、耐碰撞特性和耐lme特性。

6、在专利文献4中，母材为高合金成分，进而未研究弯曲性、耐碰撞特性和耐lme特性。

7、这样，不能说开发出能够综合地满足拉伸强度(ts)、延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐lme特性的钢板，现状是希望开发这样的钢板。

8、本发明是鉴于上述现状而开发的，其目的在于提供拉伸强度(ts)为780mpa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐lme特性的包层钢板及其有利的制造方法。

9、另外，本发明的目的在于提供以上述包层钢板为坯材的部件及其制造方法。

10、本发明人等为了实现上述课题而反复深入研究，结果得到以下见解。

11、即，本发明人等得到如下的见解：通过如下要件得到拉伸强度(ts)为780mpa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐lme特性的包层钢板：

12、(a)不是所谓的单板钢板，而制成具有母材和母材的表面和背面的覆层材料的包层钢板；

13、(b)适当控制母材和覆层材料的成分组成和钢组织；

14、(c)将覆层材料的平均维氏硬度(hvl)调整为260以下，将覆层材料的平均维氏硬度(hvl)除以母材的平均维氏硬度(hvb)而得的值调整为0.80以下；

15、(d)使母材与覆层材料的边界粗糙度以最大高度ry计为50μm以下；

16、(e)将母材与覆层材料的边界处的空隙个数抑制为每10mm边界长度20个以下。

17、本发明是基于上述见解并进一步进行研究而完成的。

18、即，本发明的主旨构成如下。

19、1.一种包层钢板，具有母材和上述母材的表面和背面的覆层材料，

20、上述母材具有如下的成分组成和钢组织，

21、所述成分组成以质量％计，c：0.080％～0.350％、si：0.50％～2.00％、mn：1.80％以上且小于3.50％、p：0.001％～0.100％、s：0.0200％以下、al：0.010％～2.000％和n：0.0100％以下，剩余部分为fe和不可避免的杂质；

22、所述钢组织中，贝氏体和回火马氏体的合计面积率：30％以上，残余奥氏体的体积率：超过5％；

23、上述覆层材料具有如下的成分组成和钢组织：所述成分组成以质量％计，c：0.100％以下、si：0.60％以下、mn：0.05％～2.50％、p：0.001％～0.100％、s：0.0200％以下、al：0.010％～0.100％和n：0.0100％以下，剩余部分为fe和不可避免的杂质；

24、所述钢组织中，铁素体的面积率：80％以上；

25、上述覆层材料的平均维氏硬度(hvl)为260以下，

26、上述覆层材料的平均维氏硬度(hvl)除以上述母材的平均维氏硬度(hvb)而得的值为0.80以下，

27、上述母材与上述覆层材料的边界粗糙度以最大高度ry计为50μm以下，

28、上述母材与上述覆层材料的边界处的空隙个数为每10mm边界长度20个以下。

29、2.根据上述1所述的包层钢板，其中，上述母材的成分组成和上述覆层材料的成分组成中的至少一者以质量％计进一步含有选自sb：0.200％以下、sn：0.200％以下、ti：0.200％以下、nb：0.200％以下、v：0.100％以下、b：0.0100％以下、cu：1.00％以下、cr：1.000％以下、ni：1.000％以下、mo：0.50％以下、ta：0.100％以下、w：0.500％以下、mg：0.0200％以下、zn：0.020％以下、co：0.020％以下、zr：0.020％以下、ca：0.0200％以下、ce：0.0200％以下、se：0.0200％以下、te：0.0200％以下、ge：0.0200％以下、as：0.0200％以下、sr：0.0200％以下、cs：0.0200％以下、hf：0.0200％以下、pb：0.0200％以下、bi：0.0200％以下和rem：0.0200％以下中的至少1种。

30、3.根据上述1或2所述的包层钢板，其中，上述母材的厚度除以上述覆层材料的合计厚度而得的值为1以上。

31、4.根据上述1～3中任一项所述的包层钢板，其中，在表面具有热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层或电镀锌层。

32、5.根据上述1～4中任一项所述的包层钢板，其中，上述母材和上述覆层材料中包含的合计的扩散性氢量为0.50质量ppm以下。

33、6.一种部件，是使用上述1～5中任一项所述的包层钢板而成的。

34、7.一种包层钢板的制造方法，具有如下工序：

35、第一准备工序，准备具有上述1或2所述的母材的成分组成的母材钢坯；

36、第二准备工序，准备具有上述1或2所述的覆层材料的成分组成的覆层材料钢坯；

37、表面处理工序，进行表面处理使得将上述母材钢坯的表面和背面这两面和上述覆层材料钢坯的表面和背面中的至少一个面的表面粗糙度以ra计为30μm以下；

38、层叠工序，以上述母材钢坯的表面处理面与上述覆层材料钢坯的表面处理面相接的方式，将上述母材钢坯和上述覆层材料钢坯按照上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯―上述覆层材料钢坯的顺序进行层叠，得到层叠板坯；

39、接合工序，将上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯之间接合，并且抽真空以使得上述覆层材料钢坯―上述母材钢坯之间的真空度均为1×10－2torr以下，得到接合层叠板坯；

40、热轧工序，将上述接合层叠板坯加热至1050℃～1350℃的温度范围后，在终轧温度：820℃以上的条件实施热轧，得到热轧钢板；

41、冷轧工序，对上述热轧钢板在压下率：30％～80％的条件下实施冷轧，得到冷轧钢板；以及

42、退火工序，将上述冷轧钢板在退火温度：750℃～950℃、保持时间：20秒以上的条件下进行退火。

43、8.根据上述7所述的包层钢板的制造方法，其中，进一步具有第一再加热工序：在上述退火工序后，将上述冷轧钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度，接着再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围，保持10秒以上。

44、9.根据上述7或8所述的包层钢板的制造方法，其中，进一步具有镀覆处理工序：在上述退火工序后或上述第一再加热工序后，对上述冷轧钢板实施镀覆处理，得到镀覆钢板。

45、10.根据上述9所述的包层钢板的制造方法，其中，上述镀覆处理为热浸镀锌处理、合金化热浸镀锌处理或电镀锌处理。

46、11.根据上述9或10所述的包层钢板的制造方法，其中，进一步具有脱氢处理工序：在上述镀覆处理工序后，将上述镀覆钢板在50℃～300℃的温度范围保持0.5小时～72.0小时。

47、12.根据上述7所述的包层钢板的制造方法，其中，进一步具有如下工序：

48、镀覆处理工序，在上述退火工序后，对上述冷轧钢板实施热浸镀锌处理或合金化热浸镀锌处理，得到镀覆钢板；以及

49、第二再加热工序，接着将上述镀覆钢板冷却至250℃以下的冷却停止温度，然后再加热至超过250℃且450℃以下的温度范围并保持10秒以上。

50、13.根据上述12所述的包层钢板的制造方法，其中，进一步具有脱氢处理工序：在上述第二再加热工序后，将上述镀覆钢板在50℃～300℃的温度范围保持0.5小时～72.0小时。

51、14.一种部件的制造方法，具有对上述1～5中任一项所述的包层钢板实施成型加工或接合加工中的至少一方而制成部件的工序。

52、根据本发明，可以提供拉伸强度(ts)为780mpa以上且具有优异的延展性、弯曲性、耐碰撞特性和耐lme特性的包层钢板和部件及其制造方法。