Стальной лист для горячештампованного изделия и способ его изготовления

Стальной лист для горячештампованного изделия и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к стальному листу для горячештампованного изделия, пригодного в желательном применении для горячей штамповки, которая представляет собой способ формования для получения высокопрочного изделия; и к способу его изготовления.

Испрашивается приоритет на основании японской патентной заявки № 2011-100019, поданной 27 апреля 2011, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Уровень техники

В производстве автомобилей, строительной техники и подобного проводятся интенсивные исследования в целях сокращения массы, используя высокопрочный материал. Например, в производстве автомобилей количество используемого высокопрочного стального листа постоянно увеличивается для компенсации роста массы транспортного средства, что требуется для обеспечения безопасности при столкновении и реализации высоких эксплуатационных характеристик, а также для повышения эффективности топлива и сокращения выбросов диоксида углерода.

При таком увеличении количества используемого высокопрочного стального листа наиболее значительную проблему представляет собой явление, называемое "ухудшение фиксируемости формы", которое неизбежно возникает, когда увеличивается прочность стального листа. "Ухудшение фиксируемости формы" представляет собой общий термин для явления, в котором степень восстановления первоначальной формы после формования увеличивается вместе с увеличением прочности; и, таким образом, оказывается затруднительным получение желательной формы. Чтобы решить проблему, вызванную данным явлением, может быть введен процесс (например, правка давлением), который необязательно распространяется на низкопрочный материал (материал, имеющий превосходную фиксируемость формы или не имеющий проблем фиксируемости формы), или форма изделия может быть изменена.

В качестве способа решения этой проблемы привлекает внимание способ горячего формования, так называемая горячая штамповка. В данном способе горячего формования стальной лист (заготовка) нагревается до заданной температуры (как правило, до температуры, при которой стальной лист представляет собой фазу аустенита), чтобы уменьшать прочность (то есть способствовать формованию), и затем формуется с помощью штампа при меньшей температуре (например, при комнатной температуре), чем температура заготовки. Используя такой способ формования, можно легко придавать форму заготовке и можно осуществлять процесс быстрого охлаждения (закалки), используя разность температур между заготовкой и штампом. Таким образом, можно обеспечивать прочность формованного изделия.

Что касается стального листа, подходящего для данной горячей штамповки, и способа его изготовления, в литературе описано несколько технологий.

Патентный документ 1 описывает стальной лист, из которого можно изготавливать изделие, имеющий превосходные свойства сопротивления ударным нагрузкам и сопротивление замедленному разрушению, используя горячее формование (соответствующее горячей штамповке) путем регулирования количеств содержащихся элементов и соотношений между количествами элементов, которые должны находиться в заданных интервалах.

Патентный документ 2 описывает способ изготовления высокопрочных изделий, использующий регулирование количеств содержащихся элементов и соотношений между количествами элементов, которые должны находиться в заданных интервалах, как описано выше; и нагревание стального листа в азотирующей атмосфере или науглероживающей атмосфере перед формованием.

Патентный документ 3 описывает способ изготовления горячепрессованного изделия с высокой производительностью путем определения химических компонентов и микроструктуры и ограничения условий нагревания и условий формования.

В настоящее время широко признана полезность горячей штамповки, и применение горячей штамповки также обсуждается для разнообразных изделий. Такие изделия включают, например, длинномерное изделие, такое как средняя стойка автомобиля.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что в таком длинномерном изделии возникает небольшая, но определенная величина прогиба, в отличие от короткомерного изделия, в котором прогиб будет пренебрежимо малым.

Авторы настоящего изобретения предполагают, что причина возникновения прогиба объясняется следующим образом: условия охлаждения в течение горячей штамповки отклоняются от идеальных однородных условий за счет увеличения размера изделия и в результате этого в изделии возникают неоднородные напряжения.

В результате подробного исследования в отношении причины такой неоднородности авторы настоящего изобретения предположили, что неоднородность напряжений может быть связана с изменениями концентрации углерода в стальном листе непосредственно перед горячей штамповкой (непосредственно перед формованием с использованием штампа).

В результате дополнительного исследования было обнаружено, что в процессе нагревания непосредственно перед формованием свойства растворения карбидов железа в стальном листе представляют собой основные свойства, подавляющие неоднородность.

Как правило, стальной лист для горячей штамповки содержит ферритную фазу в качестве основной фазы, перлит и подобное в качестве вторичной фазы и его микроструктура состоит из карбидов железа. В таком стальном листе углерод, образующийся из карбидов железа в процессе нагревания перед формованием, представляет собой твердый раствор в аустенитной фазе, данную аустенитную фазу резко охлаждают для превращения в мартенситную фазу, и в результате этого можно получать высокую прочность. Прочность полученной мартенситной фазы сильно зависит от условий охлаждения и концентрации углерода, который представляет собой твердый раствор в аустенитной фазе. Таким образом, можно легко предположить, что способ однородного растворения карбидов железа в процессе нагревания производит сильное воздействие на механические свойства формованного изделия, получаемого в последующем процессе.

Кроме того, в результате подробного исследования авторы настоящего изобретения обнаружили, что на однородность концентрации углерода в аустенитной фазе значительно влияет не размер (средний размер) частиц карбидов железа перед нагреванием, а распределение по размерам данных частиц. Однако не существует примеров исследования стального листа для горячей штамповки с этой точки зрения.

Патентные документы 1-3 не содержат описания в отношении распределения по размерам частиц карбидов.

Патентные документы 1 и 2 не только не описывают условия отжига холоднокатаного стального листа, но также не исследуют регулирование карбидов в стальном листе.

Патентный документ 3 не содержит раскрытия в отношении термической истории, которая имеет наибольшее значение для регулирования состояния карбидов в течение отжига холоднокатаного стального листа, а также не исследует регулирование карбидов.

Патентный документ 4 описывает технологию, в которой степень сфероидизации и средний диаметр частиц карбидов регулируют таким образом, что они находятся в заданных интервалах, и в результате этого получается стальной лист, имеющий превосходную локальную ковкость и закаливаемость. Однако патентный документ 4 не содержит описания в отношении распределения по размерам частиц карбидов.

Кроме того, чтобы получать заданную металлографическую структуру, необходим предельно специфический отжиг, и не рассматривается производство с использованием общего типа оборудования для непрерывного отжига или оборудования для непрерывного горячего покрытия погружением. Таким образом, в патентном документе 4 условия отжига не регулируются для ограничения распределения по размерам частиц карбидов.

Патентный документ 5 описывает технологию, в которой средний диаметр частиц карбидов железа регулируют таким образом, чтобы он находился в заданном интервале, и в результате этого получается стальной лист, имеющий превосходную прочностную устойчивость к условиям термической обработки и превосходное сопротивление замедленному разрушению. Однако в патентном документе 5 отсутствует описание в отношении распределения по размерам частиц карбидов.

Патентный документ 5 не описывает термическую историю до максимальной температуры нагревания, а также отсутствует раскрытие в отношении регулирования распределения по размерам частиц карбидов.

Патентный документ 6 описывает технологию, в которой регулируется средний диаметр частиц феррита и соотношение сфероидальных частиц карбидов, имеющих заданный размер, и всех сфероидальных частиц карбидов для получения высокоуглеродистого стального листа, имеющий превосходное сопротивление износу. Однако в патентном документе 6 отсутствует описание в отношении распределения по размерам частиц карбидов.

Кроме того, для получения желаемого стального листа необходимо подвергать многократному отжигу горячекатаный стальной лист и холоднокатаный стальной лист в течение продолжительного времени. Кроме того, не рассматривается производство с использованием общего типа оборудования для непрерывного отжига или оборудования для непрерывного горячего покрытия погружением. Таким образом, в патентном документе 6 условия отжига не регулируются для ограничения распределения по размерам частиц карбидов.

Патентный документ 7 описывает технологию, в которой средний диаметр частиц феррита и средний диаметр частиц карбидов регулируют для получения среднеуглеродистого или высокоуглеродистого высокопрочного стального листа, имеющего превосходное качество для перфорации. Однако в патентном документе 7 отсутствует описание в отношении распределения по размерам частиц карбидов.

Кроме того, патентный документ 7 описывает холоднокатаный стальной лист в состоянии после холодной прокатки и холоднокатаный стальной лист, который отжигали в условиях низкой температуры от 350°C до 700°C в течение продолжительного времени от 10 часов до 40 часов. Кроме того, не рассматривается производство с использованием общего типа оборудования для непрерывного отжига или оборудования для непрерывного горячего покрытия погружением. Таким образом, в патентном документе 7 условия отжига не регулируются для ограничения распределения по размерам частиц карбидов.

В результате исследования авторы настоящего изобретения обнаружили, что распределение по размерам частиц карбидов железа имеет непосредственное отношение к изменению скорости увеличения температуры стального листа в течение отжига холоднокатаного стального листа. Однако отсутствуют примеры исследования способа изготовления стального листа для горячей штамповки с этой точки зрения.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2005-139485.

Патентный документ 2 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2005-200670.

Патентный документ 3 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2005-205477.

Патентный документ 4 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H11-80884.

Патентный документ 5 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2003-268489.

Патентный документ 6 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2006-274348.

Патентный документ 7 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2006-291236.

Сущность изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

С учетом описанных выше обстоятельств задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить стальной лист для горячештампованного изделия, где распределение по размерам частиц карбидов железа в стальном листе регулируют таким образом, чтобы уменьшать прогиб, который легко возникает, когда длинномерное изделие изготавливают путем горячей штамповки, а также способ его изготовления.

Средства решения проблем

Чтобы решить описанные выше проблемы, авторы настоящего изобретения проводили всесторонние исследования. В результате было обнаружено, что когда распределение по диаметру частиц карбидов железа, которые находились в области от поверхности до 1/4 толщины стального листа, оказывалось в заданном интервале, прогиб формованного изделия можно было в значительной степени эффективно подавлять, независимо от изменчивости условий охлаждения в течение формования. Кроме того, было обнаружено, что такой стальной лист можно получать путем регулирования условий рекристаллизационного отжига холоднокатаного стального листа и в результате этого настоящее изобретение было выполнено путем проб и ошибок.

Сущность настоящего изобретения выражается следующим образом.

(1) Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предложен стальной лист для горячештампованного изделия, причем стальной лист содержит в части химического состава от 0,10 масс.% до 0,35 масс.% C; от 0,01 масс.% до 1,0 масс.% Si; от 0,3 масс.% до 2,3 масс.% Mn; от 0,01 масс.% до 0,5 масс.% Al; максимум 0,03 масс.% или менее P; максимум 0,02 масс.% или менее S; максимум 0,1 масс.% или менее N; и остальную массу составляют Fe и неизбежные примеси, причем среднеквадратическое отклонение диаметров частиц карбидов железа, которые содержатся в области от поверхности до 1/4 толщины стального листа, составляет менее чем или равняется 0,8 мкм.

(2) В стальном листе для горячештампованного изделия согласно п. (1) химический состав может дополнительно включать один или более элементов, выбранных из группы, которую составляют: от 0,01 масс.% до 2,0 масс.% Cr; 0,001 масс.% до 0,5 масс.% Ti; 0,001 масс.% до 0,5 масс.% Nb; 0,0005 масс.% до 0,01 масс.% B; от 0,01 масс.% до 1,0 масс.% Mo; от 0,01 масс.% до 0,5 масс.% W; от 0,01 масс.% до 0,5 масс.% V; от 0,01 масс.% до 1,0 масс.% Cu; и 0,01 масс.% до 5,0 масс.% Ni.

(3) На поверхности стального листа для горячештампованного изделия согласно п. (1) или (2) можно изготавливать слой алюминиевого покрытия, имеющий толщину, составляющую 50 мкм или менее.

(4) На поверхности стального листа для горячештампованного изделия согласно п. (1) или (2) можно изготавливать слой цинкового покрытия, имеющий толщину, составляющую 30 мкм или менее.

(5) На поверхности стального листа для горячештампованного изделия согласно п. (1) или (2) можно изготавливать слой железоцинкового покрытия, имеющий толщину, составляющий 45 мкм или менее.

(6) Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложен способ изготовления стального листа для горячештампованного изделия, причем данный способ включает: осуществление процесса рекристаллизационного отжига, в котором холоднокатаный стальной лист нагревают таким образом, что изменение d(ΔT/Δt)/dt (°C/с²) скорости увеличения температуры стального листа от 300°C до максимальной температуры S удовлетворяет следующему выражению 1 и таким образом, что максимальная температура S составляет от 720°C до 820°C, где T представляет собой температуру (°C) стального листа, t представляет собой время (число секунд), и ΔT/Δt представляет собой скорость (°C/с) увеличения температуры стального листа за время Δt (число секунд) в течение нагревания процесса рекристаллизационного отжига; и химический состав холоднокатаного стального листа включает от 0,10 масс.% до 0,35 масс.% C; от 0,01 масс.% до 1,0 масс.% Si; от 0,3 масс.% до 2,3 масс.% Mn; от 0,01 масс.% до 0,5 масс.% Al; максимум 0,03 масс.% или менее P; максимум 0,02 масс.% или менее S; максимум 0,1 масс.% или менее N; и остальную массу составляют Fe и неизбежные примеси.

-0,20≤d(ΔT/Δt)/dt<0 (выражение 1)

(7) В способе изготовления стального листа для горячештампованного изделия согласно п. (6) химический состав может дополнительно включать один или более элементов, выбранных из группы, которую составляют: 0,01 масс.% до 2,0 масс.% Cr; 0,001 масс.% до 0,5 масс.% Ti; 0,001 масс.% до 0,5 масс.% Nb; 0,0005 масс.% до 0,01 масс.% B; от 0,01 масс.% до 1,0 масс.% Mo; от 0,01 масс.% до 0,5 масс.% W; от 0,01 масс.% до 0,5 масс.% V; от 0,01 масс.% до 1,0 масс.% Cu; и 0,01 масс.% до 5,0 масс.% Ni.

(8) В способе изготовления стального листа для горячештампованного изделия согласно п. (6) или (7) изменение d(ΔT/Δt)/dt может представлять собой двукратный коэффициент переменной второй степени при измерении температуры в течение периода времени, составляющего 10 секунд или менее согласно термической истории в течение нагревания процесса рекристаллизационного отжига и затем кривая полиномиальной аппроксимации второй степени определяется таким образом, что коэффициент детерминации R² составляет более чем или равняется 0,99.

(9) Способ изготовления стального листа для горячештампованного изделия согласно любому из п.п. (6)-(8) после процесса рекристаллизационного отжига может дополнительно включать погружение холоднокатаного стального листа в ванну для алюминирования для изготовления алюминиевого покровного слоя на поверхности холоднокатаного стального листа.

(10) Способ изготовления стального листа для горячештампованного изделия согласно любому из п.п. (6)-(8) после процесса рекристаллизационного отжига может дополнительно включать погружение холоднокатаного стального листа в ванну для цинкования для изготовления цинкового покровного слоя на поверхности холоднокатаного стального листа.

(11) Способ изготовления стального листа для горячештампованного изделия согласно любому из п.п. (6)-(8) после процесса рекристаллизационного отжига может дополнительно включать погружение холоднокатаного стального листа в ванну для цинкования для изготовления цинкового покровного слоя на поверхности холоднокатаного стального листа и нагревание холоднокатаного стального листа до температуры, составляющей 600°C или менее, для изготовления слоя железоцинкового сплава на поверхности холоднокатаного стального листа.

Преимущество изобретения

При использовании стального листа для горячештампованного изделия согласно аспекту изобретения является предельно малым прогиб длинномерного формованного изделия, которое изготовлено с помощью широко известного типа оборудования для горячей штамповки. Таким образом, когда данное формованное изделие соединяют с другим изделием, вероятность дефектов является низкой. По описанной выше причине стальной лист для горячештампованного изделия согласно изобретению становится применимым в производстве более широкого ассортимента изделий (деталей) путем горячей штамповки.

Кроме того, при использовании стального листа для горячештампованного изделия согласно п.п. (3)-(5) после горячей штамповки можно получать слой алюминиевого покрытия, слой цинкового покрытия и слой железоцинкового сплава, которые мало подвержены дефектам, таким как истирание, отслаивание и растрескивание. Таким образом, в данном случае можно дополнительно повышать сопротивление коррозии и качество поверхности стального листа для горячештампованного изделия.

Кроме того, в способе изготовления стального листа для горячештампованного изделия согласно изобретению можно использовать существующее оборудование черной металлургии. Кроме того, даже когда длинномерное формованное изделие изготавливают путем горячей штамповки, можно предложить стальной лист для горячештампованного изделия, способный в значительной степени уменьшать прогиб.

Кроме того, в способе изготовления стального листа для горячештампованного изделия согласно п.п. (9)-(11) можно дополнительно повышать сопротивление коррозии и качество поверхности стального листа для горячештампованного изделия.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1A представляет вид в перспективе, иллюстрирующий заготовку (стальной лист) перед формованием в стальной профиль с использованием горячей штамповки.

Фиг. 1B представляет вид в перспективе, иллюстрирующий стальной профиль после формования с использованием горячей штамповки.

Фиг. 2 представляет вид сбоку, иллюстрирующий способ измерения прогиба длинномерного изделия.

Фиг. 3 представляет вид в перспективе, иллюстрирующий способ штамповки заготовки (стального листа) в плиту с использованием горячей штамповки.

Фиг. 4 представляет график, иллюстрирующий соотношение между среднеквадратическим отклонением размера частиц карбидов железа и прогибом, когда условия нагревания перед горячей штамповкой в примере 1 включают температуру 900°C и продолжительность, составляющую 1 минуту.

Фиг. 5 представляет график, иллюстрирующий соотношение между среднеквадратическим отклонением размера частиц карбидов железа и прогибом, когда условия нагревания перед горячей штамповкой в примере 1 включают температуру 900°C и продолжительность, составляющую 10 минут.

Фиг. 6 представляет график, иллюстрирующий соотношение между d(ΔT/Δt)/dt и среднеквадратическим отклонением размера частиц карбидов железа в примере 1.

Фиг. 7 представляет диаграмму, иллюстрирующую термическую историю стального листа от начала нагревания до максимальной температуры в примерах 3, 4 и 5.

Варианты осуществления изобретения

Авторы настоящего изобретения изготовили горячештампованное изделие, используя стальной лист, содержащий 0,22 масс.% C, 0,3 масс.% Si и 1,2 масс.% Mn, и выполнили исследования по оценке его свойств. Авторы настоящего изобретения подробно исследовали фактические условия прогиба, рассматривая, в частности, случай длинномерного изделия. В ходе данного исследования было обнаружено, что даже когда стальные листы, имеющие практически одинаковые химические компоненты и прочность на растяжение, подвергали горячей штамповке в одинаковых условиях, наблюдалось различие между величиной прогиба формованных изделий. Таким образом, в результате подробного исследования в отношении причины существования такого различия величины прогиба между стальными листами авторы настоящего изобретения обнаружили следующее: (i) существует различие между изменениями твердости частей вблизи поверхностей формованных изделий при сравнении стальных листов друг с другом; (ii) данное различие обусловлено распределением по размерам частиц карбидов железа в части вблизи поверхности стального листа перед горячей штамповкой; и (iii) для получения желательного распределения по размерам частиц карбидов железа оказывается предпочтительным регулирование условий рекристаллизационного отжига холоднокатаного стального листа в заданном интервале.

Хотя подробное описание будет представлено в примерах, авторы настоящего изобретения экспериментально обнаружили надлежащее распределение по размерам частиц карбидов железа и надлежащие условия отжига на основании этих экспериментальных данных и в результате этого выполнили настоящее изобретение.

Далее будет описан стальной лист для горячештампованного изделия (стальной лист) согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Сначала будут описаны химические компоненты стального листа. Здесь процентное содержание каждого химического компонента означает массовое процентное содержание.

C: от 0,10% до 0,35%

Углерод представляет собой наиболее важный элемент с точки зрения увеличения прочности стального листа с использованием горячей штамповки. Чтобы получать прочность, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 1200 МПа после горячей штамповки, содержание углерода в стали регулируют таким образом, что оно составляет более чем или равняется 0,10%. С другой стороны, когда содержание углерода в стали составляет более чем 0,35%, возникает проблема ухудшения ударной вязкости. Таким образом, верхний предел содержания углерода составляет 0,35%. Для дополнительного повышения ударной вязкости содержание углерода предпочтительно составляет менее чем или равняется 0,32% и предпочтительнее составляет менее чем или равняется 0,30%.

Si: от 0,01% до l,0%

Кремний представляет собой растворенный упрочняющий элемент, и Si в количестве от 0,01% до 1,0% можно эффективно использовать в качестве твердорастворного упрочняющего элемента. Однако когда содержание кремния в стали составляет более чем 1,0%, возникает проблема того, что могут образовываться дефекты при получении химического конверсионного покрытия или нанесения покрытия после горячей штамповки. Таким образом, верхний предел содержания кремния составляет 1,0%. Нижний предел содержания кремния не ограничен конкретным образом, и эффект регулирования карбидов железа можно получать независимо от нижнего предела. Однако когда содержание кремния уменьшается более чем в необходимой степени, увеличивается нагрузка при получении стали. Таким образом, содержание кремния регулируют таким образом, что оно составляет более чем или равняется 0,01%. Нижний предел содержания кремния представляет собой базовое содержание Si, который присутствует в стали вследствие раскисления. Для осуществления более устойчивой поверхностной обработки содержание кремния предпочтительно составляет менее чем или равняется 0,9% и предпочтительнее составляет менее чем или равняется 0,8%.

Mn: от 0,3% до 2,3%

Аналогично кремнию марганец функционирует как твердорастворный упрочняющий элемент, а также представляет собой элемент, который эффективно улучшает закаливаемость стального листа. Чтобы надежно обеспечивать эффекты повышения прочности и закаливаемость, содержание марганца в стали регулируют таким образом, что оно составляет более чем или равняется 0,3%. Однако когда содержание марганца в стали составляет более чем 2,3%, происходит насыщение этих эффектов. Таким образом, верхний предел содержания марганца составляет 2,3%. Для дополнительного повышения прочности содержание марганца предпочтительно составляет более чем или равняется 0,5% и предпочтительнее составляет более чем или равняется 1,0%.

P: 0,03% или менее,

S: 0,02% или менее

Оба элемента представляют собой примеси, которые производят неблагоприятное воздействие на обрабатываемость при высокой температуре. Таким образом, содержание фосфора является ограниченным и составляет менее чем или равняется 0,03%, и содержание серы является ограниченным и составляет менее чем или равняется 0,02%.

Al: от 0,01% до 0,5%

Поскольку алюминий является предпочтительным в качестве восстанавливающего элемента, его содержание в стали может составляет 0,01% или более. Однако когда в стали содержится большое количество Al, образуются крупнозернистые оксиды, и, таким образом, ухудшаются механические свойства стального листа. Таким образом, верхний предел содержания алюминия составляет 0,5%.

N: 0,1% или менее

Поскольку азот легко соединяется с титаном и бором, содержание азота регулируют таким образом, что оно составляет менее чем или равняется 0,1%, и в результате этого не уменьшаются желательные эффекты Ti и B. Для увеличения ударной вязкости оказывается предпочтительным низкое содержание азота, которое, например, предпочтительно составляет менее чем или равняется 0,01%. Когда содержание азота уменьшается более чем в необходимой степени, возникает огромная нагрузка на процесс производства стали. Таким образом, базовое значение нижнего предела содержания азота может составлять 0,0010%.

Описанные выше химические элементы представляют собой основные компоненты (основные элементы) стали согласно варианту осуществления. Химический состав, в котором основные элементы регулируют (включают или ограничивают), а остальную массу составляют железо и неизбежные примеси, представляет собой основной состав согласно варианту осуществления. Однако в дополнение к этим основным компонентам (вместо части железа в остальной массе) сталь согласно варианту осуществления может также необязательно содержать следующие химические элементы (необязательные элементы). Даже когда эти необязательные элементы неизбежно содержатся в стали (например, содержание каждого необязательного элемента составляет менее чем нижнее предельное содержание), не ухудшаются эффекты согласно варианту осуществления.

Таким образом, сталь согласно варианту осуществления может также необязательно содержать один или более необязательных элементов, выбранных из группы, которую составляют Cr, Ti, Nb, B, Mo, W, V, Cu и Ni. Для уменьшения стоимости сплава преднамеренное введение в сталь этих необязательных элементов не требуется, и все нижние пределы содержания Cr, Ti, Nb, B, Mo, W, V, Cu и Ni составляют 0%.

Cr: от 0,01% до 2,0%

Хром представляет собой элемент, имеющий эффект улучшения закаливаемости, и, следовательно, его используют соответствующим образом. Для надежного получения данного эффекта содержание хрома регулируют таким образом, что оно составляет более чем или равняется 0,01%. С другой стороны, даже когда в сталь вводят Cr, имеющий содержание, составляющее 2,0% или более, происходит насыщение данного эффекта. Таким образом, верхний предел содержания хрома составляет 2,0%.

Ti: от 0,001% до 0,5%

Титан служит для повышения стабильности за счет обеспечения эффекта бора (который описан ниже) и посредством образования нитридов, и, таким образом, он представляет собой полезный элемент. Для надежного получения данного эффекта содержание титана предпочтительно составляет более чем или равняется 0,001%. С другой стороны, когда в сталь вводят избыточное количество Ti, происходит чрезмерное образование нитридов, и ухудшаются показатели ударной вязкости и свойства поверхностного сдвига. Таким образом, верхний предел содержания титана составляет 0,5%.

Nb: от 0,001% до 0,5%

Ниобий образует карбонитриды, увеличивает прочность стали, и, таким образом, он представляет собой полезный элемент. Для надежного получения данного эффекта увеличения прочности содержание ниобия в стали предпочтительно составляет более чем или равняется 0,001%. Однако когда в стали присутствует Nb, имеющий содержание, составляющее более чем 0,5%, возникает проблема того, что может ухудшаться возможность регулирования горячей прокатки. Таким образом, верхний предел содержания ниобия составляет 0,5%.

B: от 0,0005% до 0,01%

Бор представляет собой элемент, который улучшает закаливаемость. Когда содержание бора в стали составляет более чем или равняется 0,0005%, можно надежным образом получать данный эффект улучшения закаливаемости. С другой стороны, чрезмерное введение бора приводит к ухудшению обрабатываемости при высокой температуре и к снижению ковкости. Таким образом, верхний предел содержания бора составляет 0,01%.

Mo: от 0,01% до 1,0%,

W: от 0,01% до 0,5%,

V: от 0,01% до 0,5%

Эти металлы представляют собой элементы, имеющие эффект увеличения закаливаемости, и, следовательно, их используют соответствующим образом. Для надежного получения данного эффекта содержание каждого элемента регулируют таким образом, что оно составляет более чем или равняется 0,01%. С другой стороны, поскольку Mo, W и V представляют собой дорогостоящие элементы, предпочтительно использовать в качестве верхнего предела концентрацию, при которой происходит насыщение эффекта. Оказывается предпочтительным, что верхний предел содержания молибдена составляет 1,0%, а верхние пределы содержания вольфрама и содержания ванадия составляют 0,5%.

Cu: от 0,01% до 1,0%

Медь дает эффект увеличения прочности стального листа при введении в сталь меди, содержание которой составляет 0,01% или более. С другой стороны, поскольку чрезмерное введение меди приводит к ухудшению качества поверхности горячекатаного стального листа, верхний предел содержания меди составляет 1,0%. Таким образом, содержание меди может составлять от 0,01% до 1,0%.

Ni: от 0,01% до 5,0%

Никель производит эффект улучшения закаливаемости и, таким образом, он представляет собой полезный элемент. Данный эффект надежно обеспечивается, когда содержание никеля составляет более чем или равняется 0,01%. С другой стороны, поскольку никель представляет собой дорогостоящий элемент, верхний предел содержания никеля, при котором насыщается данный эффект, составляет 5,0%. Таким образом, содержание никеля может составлять от 0,01% до 5,0%. Кроме того, поскольку никель служит для подавления ухудшения качества поверхности горячекатаного стального листа, которое обусловлено медью, оказывается предпочтительным, чтобы Ni содержался вместе с медью.

Согласно варианту осуществления, помимо описанных выше компонентов присутствует железо. Неизбежные примеси, которые поступают при растворении исходного материала, такого как металлолом, огнеупорный материал и подобное, допускаются в качестве компонентов в дополнение к описанным выше компонентам.

Как описано выше, стальной лист согласно варианту осуществления имеет химический состав, в котором содержатся описанные выше основные элементы, а остальную массу составляют Fe и неизбежные примеси; или химический состав, в котором содержатся описанные выше основные элементы, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, которую составляют описанные выше необязательные элементы, а остальную массу составляют Fe и неизбежные примеси.

Среднеквадратическое отклонение диаметров частиц карбидов железа, находящихся в области от поверхности до 1/4 толщины, составляет 0,8 мкм или менее.

Согласно варианту осуществления, распределение по размерам частиц карбидов железа представляет собой наиболее важный фактор.

В результате исследования, проведенного авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что размер прогиба, который наблюдается в случае длинномерного изделия, изготовленного с использованием горячей штамповки, в значительной степени зависит от изменений твердости в части вблизи поверхности стального листа, а также изменений концентрации углерода перед горячей штамповкой. Кроме того, было обнаружено, что когда размер частиц карбидов железа является более однородным, может уменьшаться изменение концентрации углерода.

Чем выше степень однородности размеров частиц карбидов железа, тем выше степень однородности поведения при растворении карбидов железа в процессе нагревания перед горячей штамповкой. Таким образом, концентрация углерода в аустенитной фазе легче делается однородной. В результате уменьшается изменение твердости, а также предполагается уменьшение прогиба изделия.

Соотношение между размером прогиба и изменением твердости является не вполне понятным. Однако предположительно считается, что данное соотношение основано на следующем механизме. Таким образом, под воздействием факторов (степень углеродного перенасыщения, плотность дислокаций, степень отделки структурной единицы (например, планка или блок) и состояние соосажденных карбидов железа), которые регулируют твердость мартенситной фазы, образующейся путем закалки, в частности, когда существуют изменения плотности дислокаций в части вблизи поверхности изделия, в изделии легко возникает неоднородное остаточное напряжение. В данном случае, когда делается попытка снятия неоднородного остаточного напряжения после извлечения изделия из штампа для горячей штамповки, возникает прогиб.

Прогиб формованного изделия, которое изготавливают с использованием горячей штамповки, определяют следующим образом.

Для определения используют способ, схематически проиллюстрированный на фиг. 1A и 1B, где из заготовки 11 изготавливают стальной профиль 12, и стальной профиль 12 выходит из штампа. После этого, как проиллюстрировано на фиг. 2, стальной профиль 12 устанавливают на поверхностную плиту 21. При наблюдении этого стального профиля 12 в направлении ширины (в виде сбоку), расстояние d (мм) от линии, соединяющей оба конца стального профиля 12 в продольном направлении, до центра стального профиля 12 в продольном направлении определяется как прогиб стального профиля 12.

В данном случае, что касается размера стального листа (заготовки) 11 перед горячей штамповкой, ширина W составляет 170 мм, и длина L составляет 1000 мм. Из стального листа 11 получают равносторонний стальной профиль 12 с основанием, имеющим размер, составляющий приблизительно 70 мм. Когда прогиб d составляет менее чем или равняется 5 мм, это эквивалентно тому, что данный прогиб подавляется.

Описанное выше формованное изделие (стальной профиль 12) представляет собой просто пример формованного изделия, которые изготавливают для оценки прогиба d, когда подвергают формованию стальной лист согласно варианту осуществления. Стальной лист согласно варианту осуществления можно использовать для разнообразных форм изделий в разнообразных условиях горячей штампов