热冲压成型体、冷轧钢板以及热冲压成型体的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热冲压后的成型性（扩孔性）优异、热冲压后的化学转化处理性、镀覆 密合性优异的热冲压成型体、作为该热冲压成型体的材料的冷乳钢板以及热冲压成型体的 制造方法。
[0002] 本申请基于2013年4月2日在日本提出申请的日本特愿2013-076835号主张优 先权，在此引用其内容。
【背景技术】
[0003] 现在，对于汽车用钢板，要求提高其冲撞安全性和使其轻量化。在这样的状况下， 作为获得高强度的方法最近备受注目的是热冲压（也被称为热压、热锻压、压模淬火、压住 淬火等）。热冲压是指如下的成型方法：将钢板加热到高温例如700°C以上的温度后通过 热乳进行成型，由此使钢板的成型性提高，成型后通过冷却进行淬火，从而得到所希望的材 质。这样对于汽车的车体构造所使用的钢板要求高的压制加工性和强度。作为兼具有压制 加工性和高强度的钢板，已知有包含铁素体-马氏体组织的钢板、包含铁素体-贝氏体组织 的钢板或者组织中含有残余奥氏体的钢板等。其中，使马氏体分散在铁素体基底中而成的 复合组织钢板的屈服比低，抗拉强度高，而且拉伸特性优异。但是，上述复合组织由于应力 集中在铁素体与马氏体的界面，容易由此界面产生裂纹，所以存在扩孔性差这样的缺点。
[0004] 作为上述那样的复合组织钢板，例如有专利文献1~3中所公开的那些。另外，专 利文献4~6中有关于高强度钢板的硬度与成型性之间的关系的记载。
[0005] 然而，即使利用这些现有技术，也难以应对当今的要求汽车进一步轻量化、部件形 状复杂化的要求。另外，除了通过变更显微组织来使各种强度提高以外，有时还通过加入使 各种强度提高的Si、Mn之类的元素来使各种强度提高。但是，特别是在添加Si的情况下， 如后所述若Si含量超过一定量则钢的拉伸率和扩孔性有时会降低。此外，使Si和Mn含量 增大有时会使热冲压后的化学转化处理性、镀覆密合性降低，故而不优选。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开平6-128688号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2000-319756号公报
[0010] 专利文献3 :日本特开2005-120436号公报
[0011] 专利文献4 :日本特开2005-256141号公报
[0012] 专利文献5 :日本特开2001-355044号公报
[0013] 专利文献6 :日本特开平11-189842号公报
【发明内容】
[0014] 发明所要解决的问题
[0015] 本发明的目的在于：在制成热冲压成型体时，确保强度并且能够获得更加良好的 扩孔性，提供热冲压后的化学转化处理性、镀覆密合性优异的冷乳钢板、热冲压成型体以及 该热冲压成型体的制造方法。
[0016] 用于解决问题的手段
[0017] 本发明的发明者们对于在确保热冲压后（热冲压的淬火后）的强度的同时成型 性（扩孔性）优异并且热冲压后的化学转化处理性和镀覆密合性优异的热冲压用冷乳钢板 进行了深入研究。其结果是，发现：通过将Si、Mn及C含量的关系设定为适当的关系；将铁 素体及马氏体的分率设定为规定的分率；并且，使板厚表层部及板厚中心部的马氏体的硬 度比（硬度之差）以及板厚中心部的马氏体的硬度分布分别在特定的范围内，由此能够在 工业上制造能够确保成型性即抗拉强度TS与扩孔率A之积TSX A为目前为止以上的值 TSX A彡50000MPa*%的特性的热冲压用冷乳钢板。另外，发现：若将其用于热冲压，即使 在热冲压后也可以得到扩孔性优异的热冲压成型体。另外，还发现：抑制热冲压用冷乳钢板 的板厚中心部处的MnS的偏析对于提高热冲压成型体的扩孔性也是有效的。特别是，发现： 在降低作为主要的淬透性提高元素的Mn量来使马氏体分率或者硬度降低时，由MnS偏析抑 制带来的扩孔性提高效果得以最大限度发挥，还确认到与此同时，热冲压后的化学转化处 理性、镀覆密合性优异。另外，还发现：将冷乳中从最上游的机架到由最上游数第三段的机 架的冷乳率与总冷乳率（累积乳制率）的比例设定在特定的范围内对于控制马氏体的硬度 是有效的。而且，本发明的发明者们发现了以下所示的发明的各个方案。另外，还发现了即 使对于冷乳钢板进行热浸镀锌、合金化热浸镀锌、电镀锌及镀铝也不会损害其效果。
[0018] (1)S卩，本发明的一个方案的热冲压成型体，其以质量％计含有C:0. 030 %~ 0? 150%、Si:0? 010%~1.000%、Mn:0? 50% 以上且小于1.50%、P:0? 001%~0? 060%、 5:0.001%~0.010%、^0.0005%~0.0100%、八1:0.010%~0.050%，有时选择性地 #WB:0.0005%~ 0.0020%、Mo:0.01%~0.50%、Cr:0.01%~0.50%、V:0.001%~ 0? 100%、Ti:0? 001 % ~0? 100%、Nb:0? 001 % ~0? 050%、Ni:0? 01 % ~1. 00%、Cu: 0? 01%~1. 00%、Ca:0? 0005%~0? 0050%、REM:0? 00050%~0? 0050% 中的至少一种，剩 余部分包含Fe及杂质，当将上述C含量、上述Si含量及上述Mn含量以单位为质量％分别 表示为[C]、[Si]及[Mn]时，成立下述式（A)的关系，以面积率计含有40%~95%的铁素 体和5%~60%的马氏体，上述铁素体的面积率与上述马氏体的面积率之和为60%以上， 有时还含有以面积率计为10%以下的珠光体、以体积率计为5%以下的残余奥氏体和以面 积率计小于40%的贝氏体中的一种以上，以纳米压痕仪测得的上述马氏体的硬度满足下述 式（B)及式（C)，抗拉强度TS与扩孔率A之积即TSXA满足为50000MPa? %以上。
[0019] (5X [Si] + [Mn])/[C] > 10 (A)
[0020] H2/H1 < 1. 10 (B)
[0021] 〇 HM < 20 (C)
[0022] 式中，HI为上述热冲压成型体的板厚表层部即从最表层沿板厚方向200 ym的范 围的上述马氏体的平均硬度，H2为上述热冲压成型体的板厚中心部即板厚中心处的沿上述 板厚方向200 ym的范围的上述马氏体的平均硬度，〇 HM为上述热冲压成型体的上述板厚 中心部处的上述马氏体的上述硬度的分散值。
[0023] (2)根据上述（1)所述的热冲压成型体，其中，存在于上述热冲压成型体中的当量 圆直径为0. 1 y m~10 y m的MnS的面积率可以为0. 01 %以下，成立下述式（D)。
[0024] n2/nl < 1. 5 (D)
[0025] 式中，nl为上述热冲压成型体的板厚1/4部处的每10000ym2的上述当量圆直径 为0. lym~lOym的上述MnS的平均个数密度，n2为上述热冲压成型体的板厚中心部处 的每10000 y m2的上述当量圆直径为0. 1 y m~10 y m的上述MnS的平均个数密度。
[0026] (3)根据上述（1)或（2)所述的热冲压成型体，其中，表面上可以实施了热浸镀锌。
[0027] (4)根据上述⑶所述的热冲压成型体，其中，上述热浸镀锌可以被合金化。
[0028] (5)根据上述⑴或⑵所述的热冲压成型体，其中，表面上可以实施了电镀锌。
[0029] (6)根据上述（1)或（2)所述的热冲压成型体，其中，表面上可以实施了镀铝。
[0030] (7)本发明的一个方案的热冲压成型体的制造方法，其包括下述工序：对具有上 述（1)所述的化学成分的钢水进行铸造来制成钢材的铸造工序；对上述钢材进行加热的加 热工序；使用具有多个机架的热乳设备对上述钢材实施热乳的热乳工序；在上述热乳工序 后对上述钢材进行卷取的卷取工序；在上述卷取工序后对上述钢材进行酸洗的酸洗工序； 在上述酸洗工序后用具有多个机架的冷乳机在下述式（E)成立的条件下对上述钢材实施 冷乳的冷乳工序；在上述冷乳工序后对上述钢材以700°C~850°C进行退火并进行冷却的 退火工序；在上述退火工序后对上述钢材进行调质乳制的调质乳制工序；和在上述调质乳 制工序后对上述钢材进行加热到700°C~1000°C，在该温度范围内进行热冲压加工，接着 冷却到常温~300°C的热冲压工序。
[0031] 1. 5Xrl/r+l. 2Xr2/r+r3/r > 1.00 (E)
[0032] 式中，ri (i = 1、2、3)以单位为％表示在上述冷乳工序中上述多个机架中由最上 游数第i(i = 1、2、3)段的机架处的单独的目标冷乳率，r以单位为％表示上述冷乳工序中 的总冷乳率。
[0033] (8)根据上述（7)所述的热冲压成型体的制造方法，其中，上述冷乳可以在下述式 (E'）成立的条件下实施。
[0034] 1. 20 ^ 1. 5Xrl/r+l. 2Xr2/r+r3/r > 1. 00 (E'）
[0035] 式中，ri (i = 1、2、3)以单位为％表示在上述冷乳工序中上述多个机架中由上述 最上游数上述第i(i = 1、2、3)段的机架处的单独的上述目标冷乳率，r以单位为％表示上 述冷乳工序中的上述总冷乳率。
[0036] (9)根据上述（7)或（8)所述的热冲压成型体的制造方法，其中，当将上述卷取工 序中的卷取温度以单位为°C表示为CT，并且将上述钢材的上述C含量、上述Mn含量、上述 Si含量及上述Mo含量以单位为质量％分别表示为[C]、[Mn]、[Si]及[Mo]时，可以成立下 述式（F)。
[0037] 560-474X[C] -90X[Mn] -20X[Cr] -20X[Mo] <CT< 830-270X[C] -90X[Mn] -7 0X[Cr] -80X[Mo] (F)
[0038] (10)根据上述（7)~（9)中任一项所述的热冲压成型体的制造方法，其中，将上述 加热工序中的加热温度以单位为°C设定为T且将在炉时间以单位为分钟设定为t，将上述 钢材的上述Mn含量及上述S含量以单位为质量％分别设定为[Mn]、[S]时，可以成立下述 式（G)。
[0039] TXln(t)/(l. 7X[Mn] + [S]) > 1500 (G)
[0040] (11)根据上述（7)~（10)中任一项所述的热冲压成型体的制造方法，其可以进一 步具有在上述退火工序与上述调质乳制工序之间对上述钢材实施热浸镀锌的热浸镀锌工 序。
[0041] (12)根据上述（11)所述的热冲压成型体的制造方法，其可以具有在上述热浸镀 锌工序与上述调质乳制工序之间对上述钢材实施合金化处理的合金化处理工序。
[0042] (13)根据上述（7)~（10)中任一项所述的热冲压成型体的制造方法，其可以具有 在上述调质乳制工序之后对上述钢材实施电镀锌的电镀锌工序。