高强度热轧钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及例如适合作为车体的构件（memberofautomobilebody)、框架 (frame)等结构构件或吊架（suspension)等底部构件（underbodyparts)以及卡车 框架（truckframe)部件等汽车构件用的高强度热乳钢板，特别涉及量产时的冲裁性 (punchability)(以下也称为量产冲裁性（punchabilityinmassproduction))的提高。
【背景技术】
[0002] 近年来，从保护地球环境的观点出发，强烈期望提高汽车的燃料消耗率 (improvementoffuelefficiency)，且为了实现汽车车体的轻量化，积极地进行作为汽车 构件用的高强度钢板的利用。该高强度钢板的利用不仅对汽车的骨架构件，而且对底部构 件、卡车框架部件等进行。通常伴随着钢板的高强度化，钢板的加工性（workability)下 降。尤其是汽车部件等通过严格的加工而成型，因此强烈期望作为汽车构件用原材料的钢 板兼具高强度和优异的加工性。
[0003] 针对这种期望，例如，专利文献1中记载了一种扩孔加工性（holeexpansion formability)优异的高强度热乳钢板，其具有如下组成：以质量％计含有C:0.05~ 0? 15%、Si:1. 50 % 以下、Mn:0? 5 ~2. 5%、P:0? 035 % 以下、S:0? 01 % 以下，进一步含 有A1 :0. 020~0. 15%、Ti:0. 05~0. 2 % ;并具有如下组织：含有60~95体积％的贝 氏体（bainite)以及经固溶强化（solutestrengthening)或析出强化（precipitation strengthening)的铁素体（ferrite)或铁素体和马氏体（martensite);夏比冲击试验 (Charpyimpacttest)的断裂转变温度（fracturetransitiontemperature)为(TC以下。 专利文献1中记载的技术中，热乳后，以平均冷却速度30°C/秒以上冷却至400~550°C的 温度区域且卷取成线圈（coil)后，以50~400°C/小时的冷却速度冷却至300°C以下，从 而可以防止P向晶界的扩散，断裂转变温度成为〇°C以下，韧性提高，扩孔加工性提高。
[0004]另一方面，在汽车构件中，尤其是卡车框架部件、底部部件为了部件连接、轻量化， 进一步为了其后的去毛刺加工（burringprocess)、扩孔加工（boreexpandingprocess)， 需要大量的开孔。通常，这种开孔从生产率的观点出发以冲裁进行实施，因此大多强烈期望 冲裁性的改善。
[0005] 然而，专利文献1中记载的技术中，仅提及防止P的晶界偏析（intergranular segregation)而使扩孔加工性提高，专利文献1中对冲裁加工性没有提及，此外，未必能够 说P向晶界偏析的防止有助于立即改善冲裁端面的性状，提高冲裁加工性。
[0006] 此外，对于冲裁加工性的提高，例如，专利文献2中提出了一种高强度热乳钢板， 其具有以质量％计含有C:0. 01~0. 07%、N:0. 005%以下、S:0. 005%以下、Ti:0. 03~ 0. 2%、B:0. 0002~0. 002 %的组成，并且具有以铁素体或贝氏体铁素体（bainitic ferrite)为主相、硬质第二相和渗碳体（cementite)以面积率计为3%以下的组织，且冲裁 加工性优异。专利文献2中记载的技术中，通过将B保持在固溶状态，可以防止冲裁端面 (punchedsurface)的缺陷。另外，专利文献2中记载的技术中，以铁素体或贝氏体铁素体 为最大面积的相，将对扩孔性造成不良影响的硬质第二相限制为3%以下。
[0007] 此外，专利文献3中提出了一种冲裁性优异的高强度热乳钢板，其具有如下组 成：以质量％计含有c:0? 05 ~0? 15%、Si:0? 1 ~1. 5%、Mn:1 ~2%、P:0? 03% 以下、S: 0? 003% 以下、A1 :0? 01 ~0? 08%、Ti:0? 05 ~0? 15%、N:0? 005% 以下，且具有如下组织： 贝氏体相以面积率计大于95%，在板厚的1/4位置的贝氏体组织的平均粒径在与乳制方向 (rollingdirection)平行的板厚截面为5ym以下、在与乳制方向成直角方向的板厚截面 为4ym以下，以板厚中央位置为中心在板厚的1/10的区域的长宽比（aspectratio)为 5以上的伸长至乳制方向的晶粒为7个以下，且具有780MPa以上的拉伸强度。专利文献3 中记载的技术中，通过减小贝氏体的平均粒径且减少板厚中央部区域的伸长粒（spreading grain)的数量，冲裁性提高。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本专利第3889766号公报（日本特开2006-274318号公报）
[0011] 专利文献2 :日本特开2004-315857号公报
[0012] 专利文献3:日本特开2012-62562号公报
【发明内容】
[0013] 没有特别的用于评价钢板的冲裁性自身的规定，钢板的冲裁性以往一直是在与日 本钢铁联盟标准（TheJapanIronandSteelFederationStandards)(JFST1001)所规 定的扩孔试验方法（hole-enlargingtestmethod)中进行的扩孔试验前的开孔同样的方 法、条件下进行评价。即，实验室中，例如大多从钢板采集lOOmmX100mm左右的板料（blank sheet)，对该板料严守板厚的12% ±1% (板厚2mm以上）的间隙（clearance)条件，使用 没有损耗的圆筒冲头（cylindricalpunch) (l_0.m:m_cp)，对板料以均等地被充分挤压的状 态冲裁10lllTO(p的孔，观察被冲裁的孔端面的断裂面状况，评价该钢板的冲裁性。
[0014] 然而，即使是以这种方法被评价为具有优异的冲裁性的钢板，尤其是高强度钢板 也大多产生由部件的量产时的冲裁加工（Stamping)所致的开孔不良，成为问题。
[0015] 此外，专利文献2和3中记载的技术中，以与JFS T1001所规定的冲裁时的间隙 不同的板厚的17~23%或板厚的1〇~20%的间隙，冲裁lOtnmtp的孔，评价钢板的冲裁 性。然而，即使是专利文献2和3中记载的技术中作为冲裁性优异的钢板而制造的高强度 钢板，也存在以下问题：大多产生由量产时的冲裁加工所致的开孔不良，很难说是量产时的 冲裁性优异的钢板，需要进一步改善材质。
[0016] 因此，本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种具有高强度且尤其 是在部件的量产制造时的冲裁性优异的高强度热乳钢板及其制造方法。
[0017] 本发明的发明人等为了达成上述目的，对于对高强度热乳钢板的量产冲裁性产生 影响的各种原因进行了研究。
[0018] 其结果，首次发现通过按照以往标准的方法进行评价的冲裁性与实际部件的量 产制造时的冲裁性存在巨大的背离。实际上量产制造部件时也在模具更换（diechange) 的时刻（timing)调整冲裁间隙（punchingclearance)。然而，非常难以将冲裁间隙完全 调整至适当条件的范围内且进行管理，通常因冲裁孔的圆周方向的位置而产生间隙变动(clearancechange)。进而，在量产制造中会发生冲头的破损和损耗等，将其完全地维护 管理是近乎不可能的，与冲裁条件的变动相关。进而，在实际部件的量产制造时，除上述的 冲裁时的间隙的变动以外，有时根据部件形状（partshape)、制造工艺（manufacturing process)，在量产制造工序的中途需要利用冲裁加工的开孔。在这种情况下，冲裁方向不 是垂直方向，而是倾斜方向，或孔的定中心（centering)变难，除此以外，想到了有时板挤 压条件（sheetclampingconditions)容易变差。即，量产制造时的冲裁加工与实验室 中的冲裁加工不同，除了是在极其严峻的条件下的冲裁以外，还会受到上述各种工艺变动 (processvariability)，因此，发现即使是在按照如上所述的标准的实验室中进行的冲裁 性评价中被评价为具有优异的冲裁性的钢板，也经常发生由部件的量产制造时的冲裁加工 进行的开孔差的情况。
[0019] 本发明的发明人等鉴于这种量产制造时的冲裁加工状况，对量产冲裁性的评价方 法进行了进一步研究。其结果，首次发现在量产制造时的冲裁加工中，除上述的冲裁时的 间隙的变动以外，冲裁孔径（punchedholediameter)、板挤压条件进一步对冲裁端面性状 (appearancesofpunchedsurface)产生显著影响。然后，进一步研究的结果发现，将冲裁 冲头（punch)设为50〇1111(|>_的平底型（flat-bottomedtype)，以冲裁间隙为30%的方式 决定模头（die)侧的孔径，进一步在冲裁模头上放置隔板（spacer)，在其上放置板料后进 行板挤压而固定并冲裁的方法是可评价量产冲裁性的最好的方法。
[0020] 本发明的发明人等使用上述评价方法，对钢板组织对量产冲裁性产生的影响进 行了深入研究。其结果发现，仅使贝氏体相的大小（尺寸）微细化的贝氏体相的尺寸控 制（size-controlling)对于达成所需的量产冲裁性是不充分的，需要进行另一种的进一 步组织控制（microstructurecontrolling)(组织控制的精致化、进化（elaborationor evolutionofmicrostructurecontrolling))，通过进一步研究明确了支配量产冲裁性 的组织单元不仅是宏观的贝氏体组织，而且是其下部组织（lowermicrostructure)即贝 氏体板条的间隔（lathintervalofbainite)、以及碳化物的析出行为（precipitation behaviorofcarbide)〇
[0021] 因此，本发明的发明人等进一步进行了研究，发现对高强度热乳钢板的量产冲裁 性的显著提高有效的是：除了调整坯料加热温度以外，进一步将精乳的压下率和精乳结束 温度、以及精乳结束后的冷却时机和冷却速度控制等调整为适当范围，且使钢板组织以贝 氏体相为主体，并且减小作为下部组织的贝氏体板条间隔（lathinterval)，且以使铁系碳 化物（ironbasedcarbide)在贝氏体板条的晶粒内析出的方式进行调整。
[0022] 本发明是基于上述发现并加以进一步研究而完成的。即，本发明的主旨如下。
[0023] (1) -种高强度热乳钢板，其特征在于，具有如下组成：以质量％计含有C:大于 0? 07%且为 0? 2% 以下、Si:2. 0% 以下、Mn:1. 0 ~3. 0%、P:0? 05% 以下、S:0? 005% 以下、 A1 :0? 1%以下、N:0? 01%以下、Ti:0? 05~0? 3%、V:0? 05~0? 3%，其余部分由Fe和不可 避免的杂质构成；并具有如下组织：贝氏体相以体积率计大于90%且贝氏体板条的平均间 隔为0. 45ym以下，且全部Fe系碳化物中，贝氏体板条的晶粒内所析出的Fe系碳化物的个 数比率为10%以上。
[0024] (2)如（1)所述的高强度热乳钢板，其特征在于，除上述组成以外，以质量％计进 一步含有选自Nb:0? 005~0? 2%、B:0? 0002~0? 0030%中的1种或2种。
[0025] (3)如⑴或⑵所述的高强度热乳钢板，其特征在于，除上述组成以外，以质量％ 计进一步含有选自Cu:0? 005~0? 3%、Ni:0? 005~0? 3%、Sn:0? 005~0? 3%中的1种或 2种以上。
[0026] (4)如（1)~（3)中任一项所述的高强度热乳钢板，其特征在于，除上述组成以外， 以质量％计进一步含有选自Mo:0? 002~0? 3%、Cr:0? 002~0? 3%中的1种或2种。
[0027] (5)如（1)~（4)中任一项所述的高强度热乳钢板，其特征在于，除上述组成以外， 以质量％计进一步含有选自Ca:0. 0002~0. 004%、REM:0. 0002~0. 004%中的1种或2 种。
[0028] (6) -种