热压成形品及其制造方法

热压成形品及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种热压成形品及其制造方法，所述热压成形品被用于汽车零件的结 构构件，可W根据成形品内的不同区域调整强度及延展性。更详细而言，设及将预先加热的 钢板（巧料）成形加工成规定的形状时，在赋予形状的同时实施热处理，而能够得到符合不 同区域的强度及延展性的热压成形品、和用于制造运样的热压成形品的有用的方法。
【背景技术】
[0002] 作为源于地球环境问题的汽车油耗升高的对策之一，车体的轻量化被推进，需要 尽可能使汽车所使用的钢板高强度化。然而，若为了汽车的轻量化而使钢板高强度化，则延 伸率化巧longation)和r值（兰克福特值：Lankfordvalue)降低，加压成形性和形状冻 结性会劣化。
[0003] 为了解决运样的课题，在零件制造中采用热压成形法，其是通过将钢板加热至规 定的溫度（例如，成为奥氏体相的溫度）而降低强度（即，使成形容易）后，相比薄钢板W 较低溫（例如室溫）的模具成形，由此在赋予形状的同时，进行利用了两者的溫度差的急冷 热处理（泽火），确保成形后的强度。
[0004] 根据运样的热压成形法，由于在低强度状态下成形，因此回弹也变小（形状冻结 性良好），并且通过使用添加了Mn、B等合金元素的泽火性良好的材料，通过急冷能够得到 W抗拉强度计为ISOOMI^a级的强度。需要说明的是，运样的热压成形法除了热压法之外，还 W热成形法、热压印法、热冲压法、模压泽火法等各种各样的名称称呼。 阳0化]图1是表示用于实施上述运样的热压成形（W下，有时热冲压"为代表）的模 具构成的示意说明图，图中1表示冲头，2表示冲模，3表示压边圈，4表示钢板（巧料），BHF 表示防皱压边力，rp表示冲头肩半径，rd表示冲模肩半径，CL表示冲头/冲模间间隙。另 夕F，运些零件中，冲头1和冲模2按照如下方式构成，在各自的内部形成有能够使冷却介质 5a、6a(例如水）通过的通路la、2a，通过使运些通路中通过冷却介质5a、6a从而使运些零 件得到冷却。
[0006] 使用运样的模具进行热冲压（例如，热深拉加工）时，将钢板（巧料）4加热至Ac3 相变点W上的单相域溫度而在使其软化了的状态下开始成形。目P，在将处于高溫状态的钢 板4夹在冲模2与压边圈3之间的状态下，利用冲头1将钢板4压入冲模2的孔内（图1 的2、2间）（箭形符号A的方向），一边缩小钢板4的外径，一边成形为与冲头1的外形对应 的形状。另外，通过与成形同时对冲头1和冲模2进行冷却，进行从钢板4向模具（冲头1 和冲模2)的排热，并且在成形下死点（冲头前端位于最深部的时刻：图1所示的状态）进 一步保持冷却从而实施原材（钢板4)的泽火。通过实施运样的成形法，能够得到尺寸精度 良好的ISOOMI^a级的成形品，而且与冷态下成形同等强度级别的零件的情况相比，能够减 小成形荷重，因此压机的容量很小就行。
[0007] 作为目前广泛使用的热冲压用钢板，已知W22MnB5钢为原材。该钢板的抗拉强 度为ISOOMI^a且延伸率为6~8%左右，适用于耐冲击构件（碰撞时极力不发生变形，不断 裂的构件）。另外，增加c含量，w22MnB5钢为基础，进一步进行高强度化（1500MPaw上，ISOOMPa级）的开发也在进行。 阳00引然而，22MnB5钢W外的钢种几乎无法适用，现状是控制零件的强度、延伸率（例 如，低强度化：980MI^a级、高延伸率化：20%等），将适用范围扩展到耐冲击构件W外的钢 种、施工方法的研究几乎没有进行。
[0009] 在中型W上的乘用车中，侧面碰撞时和后方碰撞时考虑到兼容性 (compatibility:小型车碰撞时也保护对方侧的功能），在B柱（中屯、柱）、后纵梁、前纵梁 等的零件内，有使其具有耐冲击性部位和能量吸收部位运两种功能的情况。为了制作运样 的构件，至今为止，例如对于980MPa级的高强度超高张力钢和有440MPa级的延伸率的高张 力钢进行激光焊接（拼焊板化ilorWeldedBlank:TWB)，并进行冷压成型的方法是主流。 然而，最近W热冲压分别创建零件内的强度的技术的开发得到推进。
[0010] 例如，在非专利文献1中，提出一种对于热冲压用的22MnB5钢、和W模具进行泽 火仍未达到高强度的材料进行激光焊接（拼焊板：TWB)，并进行热冲压的方法，进行在高强 度侧（耐冲击部位侧）抗拉强度：ISOOMPa(延伸率6~8% )，在低强度侧（能量吸收部位 侦。抗拉强度：440MPa(延伸率上）的分别创建。从同样的观点出发，也提出了非专 利文献2运样的技术。
[0011] 在上述非专利文献1、2的技术中，在能量吸收部位侧，抗拉强度为eOOMPaW下，延 伸率为12~18%左右，但事先需要进行激光焊接（拼焊板：TWB)，工序增加并且成本高。另 夕F，要加热本来不需要进行泽火的能量吸收部位，从热量消耗的观点出发也不优选。
[0012] 此外，作为用于在零件内分别创建强度的技术，也提出了例如非专利文献3、4运 样的技术。该非专利文献3的技术通过在加热炉内使巧料产生溫度差（分布）来进行分 别创建，W22MnB5钢为基材，但由于添加棚的影响，对于二相域溫度的加热而言，泽火后的 强度的坚固性（robustness)差，能量吸收部位侧的强度控制困难，此外延伸率也只能得到 15%左右。
[0013] 另一方面，在非专利文献4的技术中，通过在模具内（用加热器溫热模具的一部 分、或使用热导率不同的材料）使冷却速度变化从而进行分别创建，但W22MnB5钢为基材， 对于本来泽火性良好的22MnB5钢不进行泽火，在W此方式进行控制运一点（模具冷却控 审IJ)上不合理。
[0014] 现有技术文献
[0015] 非专利文献
[0016] 非专矛U文南犬 1:KlausLamprecht,GunterDeinzer，AntonStich，Jurgen Lechler，Thom曰sStohr，M曰rionMerklein，"Thermo-Mech曰nic曰1PropertiesofT曰ilor WeldedBlanksinHot化eetMetalF'ormingProcesses",Proc.I孤RG2010, 2010.
[0017]非专利文献 2 :Usiborl500P(22MnB5)/1500MPa. 8 % -Ductibo巧00/550 ~ TOOMPa. 17 % [2011 年 4 月 27 日检索]网址 <ht1:p://www.arcelomittal.com/ t曰iloredbl曰nks/pre/seifw曰re.pi〉
[0018] 非专利文献 3 :22MnB5/油oveAcs/lSOOMPa? 8%-belowAcs/HvigO?F'errite/ CementiteRudigerErh曰rdt曰ndJoh曰nnesBoke，"Industri曰1 曰pplic曰tionofhot formingprocesssimulation"，Proc，of1stInt.Conf.onHotSheetMetalFormingof High-Performancesteel，ed.BySteinhoff，K.，Oldenburg，M，Steinhoff，andPrakash，B.，卵83-88, 2008.
[0019] 非专利文献4:BegonaCasas，DavidLatre，NoemiRodriguez，andIsaacVails， "Tailormadetoolmaterialsforthepresentandupcomingtoolingsolutionsin hotsheetmetalforming"，Proc，of1stInt.Conf.onHotSheetMetalFormingof High-Performancesteel，ed.BySteinhoff，K.，Oldenburg，M，Steinhoff，andPrakash， B.，pp23-35,2008.

【发明内容】

[0020] 发明要解决的课题
[0021] 本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于，即使不应用焊接法，也提供一种热压成 形品、W及用于制造运样的热压成形品的有用的方法，所述热压成形品在单一成形品内至 少具有相当于耐冲击部位和能量吸收部位的区域，根据各个区域，能W高水平达成高强度 和延伸率的平衡。
[0022] 用于解决课题的手段
[0023] 能够达成上述目的的本发明的热压成形品是通过热压成形法对薄钢板进行了成 形的热压成形品，其特征在于，具有显示分别包含马氏体：80~97面积％、残留奥氏体： 3~20面积％，剩余组织为5面积％W下的金属组织的第1成形区域；和显示分别包含贝 氏体铁素体：70~97面积％、马氏体：27面积％ ^下和残留奥氏体：3~20面积％，剩余组 织为5面积％W下的金属组织的第2成形区域。
[0024] 在本发明的热压成形品中，其化学成分组成没有限定，例如可列举如下：第1成形 区域和第2成形区域化学成分组成相同，各成分区域的钢含有C:0. 15~0. 3% (质量％的 意思。W下设及化学成分组成均同。）、Si:0. 5~3%、Mn:0. 5~2%、P:0. 05%W下（不含 0%)、S:0. 05%W下（不含 0% )、A1 :0. 01 ~0.l%、Cr:0. 01 ~1%、B:0. 0002 ~0. 01%、 Ti:[闲X4~0. 1% [其中，[闲为N的含量（％ )]、和N:0. 001~0. 01%，余量由铁及不 可避免的杂质构成。
[00巧]在本发明的热压成形品中，根据需要，作为其它元素，所述钢还含有如下等也是有 用的：（a)选自化、Ni和Mo中的1种W上：合计1 %W下（不含0 % )、化)V和佩中的至少 1种：合计0. 1 %W下（不含0% )，根据含有的元素的种类，热压成形品的特性得到进一步 改善。
[00%] 本发明方法是通过将薄钢板分成至少包含第1和第2的多个区域来成形，从而 制造上述那样的热压成形品的方法，其主旨在于，将所述薄钢板加热到AC3相变点W上且 1000°CW下的溫度后，至少对于第1成