热压成形钢构件的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热压成形钢构件的制造方法。特别是涉及高强度且强度-延展性平衡 优异的热压成形钢构件的制造方法。
【背景技术】
[0002] 在汽车用钢部件中，为了达成碰撞安全性和轻量化的兼顾，部件原材的高强度化 推进。另一方面，在制造上述部件时，对使用的钢板要求高加工性。但是，对于高强度化的 钢板，特别是抗拉强度为980MPa以上的钢板实施冷加工（例如冷压成形）时，有冲压成形 载荷增大或尺寸精度显著劣化等问题。
[0003] 作为解决上述问题的方法，有在加热作为原材的钢板的状态下进行冲压成形，使 成形与高强度化同时实现的热压成形（也称热冲压、stamp)技术。在此方法中，对于处于高 温状态（例如奥氏体单相域）的钢板，利用金属模具（冲头、冲模）进行成形，并且在（成 形）下死点保持冷却，从而进行从钢板向所述金属模具的排热急冷，以实施原材的淬火。通 过实施这样的成形法，能够得到尺寸精度良好且高强度的成形品，而且与冷态下成形同等 强度级的部件的情况比较，能够减低成形载荷。
[0004] 但是在上述方法中，为了在金属模具中的排热，需要十数秒的下死点保持，其间不 能成形后面的部件，1个钢构件的制造占据压机的时间变长，有生产率差这样的问题。
[0005] 另外，热压成形，需要以30°C /s(秒）以上的冷速冷却，因此成形时间包括搬运在 内短达十数秒，冲压成形实质上只限于一次，且局限于由一次加工可以成形的形状。因此， 存在不能制造复杂形状的部件这样的问题。此外，加工后得到的钢构件为高强度且延展性 低，因此不能期待在碰撞时的高冲击吸收，也有所得到的钢构件可以适用的用途受限这样 的问题。
[0006] 因此，在热压成形技术中，会研宄提高生产率或提高成形自由度等。
[0007] 例如在专利文献1中，所表明的主旨是，缩短下死点保持，在高温下脱模并送至下 道工序，由此能够改善生产率。但是在该技术中，成形后需要急冷（实施例中为150°C /s) 工序，虽然模具内保持被缩短，但是需要特殊的设备设计，认为通用性低。另外，专利文献1 所规定的制法，因为成形时间与以往一样只有十数秒，所以多工序冲压困难，不能加工为复 杂的形状。
[0008] 在专利文献2中公开有一种热压方法，其是在冲压成形中由金属模具喷射冷却 水，缩短在下死点的保持时间，从而兼顾高强度化和生产率。但是，为了由金属模具喷射冷 却水，需要复杂的制造设备，无法通用。
[0009] 另外在专利文献3~5中也提出有热冲压的成形法。在专利文献3中公开，以使 所得到的部件高强度化、轻量化为目的，对于加热到l〇〇〇°C以下的钢板，在600°C以上的温 度域内，使每一段的冲压加工所需的时间在3秒以内，并至后一道加工的时间为4秒以内， 进行2段以上且5段以下的多段冲压加工，其后，以KTC /秒以上的冷速进行冷却。另外在 专利文献4公开，将钢板加热至从\3点至熔点的温度范围后，以设置于金属模具的冲头局 部性地支承该钢板，使用所述金属模具，以比铁素体、珠光体、贝氏体、及马氏体相变均会发 生的温度高的温度开始所述钢板的成形，在该成形后急冷。另外在专利文献5中公开，在冲 压成形时，在冲压金属模具到达下死点后5秒以内，从冲压金属模具中取出成形品，以冷却 速度30°C /s以上进行冷却，使成形品的硬度HV为400以上。
[0010] 但是，为了确保优异的强度-延展性平衡，认为还需要调整成分组成等进一步的 改善。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本特开2011-218436号公报
[0014] 专利文献2 :日本特开2002-282951号公报
[0015] 专利文献3 :日本特开2005-152969号公报
[0016] 专利文献4 :日本特开2009-82992号公报
[0017] 专利文献5 :日本特开2005-288528号公报
【发明内容】
[0018] 本发明着眼于上述这样的情况而形成，其目的在于，确立一种在热压成形技术中， 以低成本、高效率且成形形状的自由度也高的方法，来制造高强度且强度-延展性平衡优 异，显示出良好的碰撞压坏时的变形特性（碰撞压坏特性）的钢构件的技术。
[0019] 在本发明的钢构件中，所谓"高强度"，是指后述的实施例所要求的屈服强度为 800MPa以上（优选为850MPa以上，更优选为900MPa以上），且抗拉强度为980MPa以上 (优选为1270MPa以上，更优选为1470MPa以上）。另外，在本发明的钢构件中，所谓"强 度-延展性平衡优异"，是指后述的实施例所要求的TSXEL为13550MPa · %以上（优选为 13600MPa · %以上，更优选为13700MPa · %以上，进一步优选为13800MPa · %以上，特别优 选为HOOOMPa · %以上）。
[0020] 用于解决课题的手段
[0021] 能够解决上述课题的本发明的热压成形钢构件的制造方法，是加热钢板，通过一 次以上热压成形而制造钢构件的方法，
[0022] 该制造方法在如下方面具有特征，
[0023] 使所述加热的温度（加热温度）为Ac3相变点以上，
[0024] 并且，使所述热压成形的开始温度为所述加热温度以下且Ms点以上，
[0025] 此外，以使下式（1)所示的回火参数（λ)满足7100以上且8030以下的方式进行 从（Ms点-150°C )至80°C的冷却。
[0026] [数学公式1]
[0027]
[0028] [在式⑴中，λ表示回火参数，[Si]表示钢中Si量（质量％ )，tn'是由下式（2) 表不的值。]
[0029] [数学公式2]
[0030]
[0031] [在式（2)中，、表示将从（Ms点-150°C )至80°C的总冷却时间进行5000等分 时的第η段时间（秒），1；表示所述t "时的温度（°C )。t Q= 0秒，T Q= Ms点-150°C。另 外KT {}意思是10的{}次幂。]
[0032] 所述钢板其成分组成以质量％计（以下，涉及化学成分均同）含有
[0033] C :0· 15% 以上且 0· 4% 以下、
[0034] Si :高于 1. 0%且 1. 65% 以下、
[0035] Al :0· 5% 以下（不含 0% )、
[0036] Mn :1% 以上且 3. 5% 以下、
[0037] Ti :0· 10% 以下（不含 0% )、和
[0038] B :0.005%以下（不含0% )，余量是铁和不可避免的杂质。
[0039] 所述从（Ms点_150°C )至80°C的冷却能够以5°C /s以上且20°C /s以下的平均 冷却速度进行。
[0040] 所述热压成形中的最终的热压成形的结束温度优选为Ms点以下。
[0041] 在使所述钢板升温至所述加热温度的工序中，优选从l〇〇°C至所述加热温度的平 均升温速度为5°c/s (秒）以上。
[0042] 在所述热压成形后，也可以在100°C以上且低于600°C进行回火。
[0043] 用于所述热压成形钢构件的制造方法的所述钢板可以还含有如下元素：
[0044] (a)Cr 为 5% 以下（不含 0% );
[0045] (b)选自Ni和Cu中的一种以上的元素，合计为0.5%以下（不含0% );
[0046] (C)Mo 为 1% 以下（不含 0% );
[0047] (d)Nb 为 0· 1% 以下（不含 0% )。
[0048] 在本发明中，也包括以所述制造方法得到的热压成形钢构件。另外本发明中，也包 括对于所述热压成形钢构件实施加工而得到的汽车用钢部件。
[0049] 发明效果
[0050] 根据本发明，由热压成形得到的钢构件为高强度且强度-延展性平衡优异，显示 出良好的碰撞压坏时的变形特性（碰撞压坏特性），因此适合于汽车用高强度钢部件。另 外，与现有的热冲压不同，不需要在下死点长时间保持，因此能够高效率地制造钢构件，此 外，因为能够多次进行热压成形，所以可以成形的形状自由度高。
【附图说明】
[0051] 图1是实施例的热压成形的说明图，（a)表示成形前，（b)表示成形途中，（c)表示 成形下死点。
[0052] 图2是多段成形工序的示意说明图。
[0053] 图3是表示多段成形工序例的说明图。
[0054] 图4是具有加强部件的钢构件的剖面图。
[0055] 图5是表示多段成形工序中的胀出成形的一例的示意说明图。
[0056] 图6是表示多段成形工序中的凸缘成形的一例的示意说明图。
[0057] 图7是表示多段成形工序中的穿孔加工、（外周）修边加工的一例的示意说明图。
[0058] 图8是本发明中规定的式（1)导出的说明图。
[0059] 图9是实施例的热压成形的工序图。
[0060] 图10是表示实施例中得到的钢构件的形状的示意立体图。
[0061] 图11是说明实施例中用于测量钢板的温度的热电偶的埋入位置的示意立体图。
[0062] 图12是表示来自于实施例中的钢构件的拉伸试验用试验片的提取位置的示意立 体图。
【具体实施方式】
[0063] 本发明人等为了得到具有上述特性的钢构件而反复潜心研宄。其结果是，通过使 用既定的成分组成的钢板，加热该钢板进行一次以上热压成形，由此制造钢构件的方法中， 特别发现，
[0064] ⑴使所述加热温度为Ac3相变点以上；并且，
[0065] (ii)使所述热压成形的开始温度为所述加热温度以下且Ms点以上；并且，
[0066] (iii)以使后述的式（1)所示的回火参数（λ)满足7100以上且8030以下的方式 进行从（Ms点-150°C )至80°C的冷却即可，从而完成了本发明。
[0067] 以下，对于本发明中规定包括上述（i)~（iii)的制造条件的理由进行详述。
[0068] 〔制造条件〕
[0069] [ (i)以Ac3相变点以上的温度（加热温度）加热]