Горячештампованное изделие, способ изготовления горячештампованного изделия, энергопоглощающий элемент и способ изготовления энергопоглощающего элемента

Горячештампованное изделие, способ изготовления горячештампованного изделия, энергопоглощающий элемент и способ изготовления энергопоглощающего элемента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[Область техники, к которой относится изобретение]

[0001] Настоящее изобретение относится к горячештампованному изделию, имеющему превосходную локальную деформируемость, способу изготовления горячештампованного изделия, энергопоглощающему элементу, имеющему разность значений предела прочности на растяжение 200 МПа или более в элементе, и способу изготовления энергопоглощающего элемента.

[0002] Испрашивается приоритет по заявке на патент Японии № 2011-108397, поданной 13 мая 2011 года, заявке на патент Японии № 2011-108564, поданной 13 мая 2011 года, заявке на патент Японии № 2011-198160, поданной 12 сентября 2011 года, и заявке на патент Японии № 2011-198261, поданной 12 сентября 2011 года, содержание которых включено сюда путем ссылки.

[Уровень техники]

[0003] В недавние годы, по соображениям защиты глобальной окружающей среды, активно проводились исследования применения высокопрочного стального листа для кузова транспортного средства, чтобы снизить вес кузова транспортного средства, и тем самым для повышения прочности, требуемой для стального материала. Однако по мере повышения прочности стального листа ухудшается обрабатываемость стального листа, и поэтому необходимо принимать во внимание характеристики фиксации формы.

[0004] С другой стороны, при общеупотребительной обработке прессованием постепенно возрастает прилагаемая для формования нагрузка, и тем самым существует серьезная проблема с улучшением пригодности к штампованию в плане его практического применения.

[0005] В технологии горячей штамповки формование прессованием осуществляют после нагрева стального листа до высокой температуры в аустенитной области. Соответственно этому прилагаемая для формования нагрузка значительно снижается по сравнению с обычной обработкой прессованием, которую осуществляют при комнатной температуре.

[0006] В дополнение, в технологии горячей штамповки одновременно с прессованием осуществляют упрочняющую обработку путем охлаждения стального листа в пресс-форме, и тем самым может быть получена прочность, соответствующая содержанию углерода (С) в стали. Соответственно этому технология горячей штамповки привлекала внимание как технология создания характеристик фиксации формы и прочности, которые согласуются между собой.

[0007] Патентный Документ 1 раскрывает способ получения горячештампованного изделия, имеющего предел прочности на растяжение 980 МПа или более, в качестве технологии горячей штамповки. Однако в этом способе затруднительно получить горячештампованное изделие, имеющее предел прочности на растяжение менее 980 МПа.

[0008] Патентный Документ 2 и Патентный Документ 3 представляют технологию, которая относится к элементу с использованием горячештампованного материала с низким пределом прочности на растяжение, и способу его изготовления, и способ, который относится к элементу, сформированному по технологии «Tailored Blank» («высокоточной заготовки»), в котором используется эта технология. Однако в этих технологиях не рассматриваются характеристики замедленного разрушения и ударной вязкости, и тем самым затруднительно утверждать, что технические характеристики элемента являются удовлетворительными.

[Документ уровня техники]

[Патентный документ]

[0009]

[Патентный документ 1] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2005-097725.

[Патентный документ 2] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2005-248320.

[Патентный документ 3] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2006-200020.

[Раскрытие изобретения]

[Проблема, решаемая изобретением]

[0010] Детали транспортных средств, в частности такие детали, как рама, элемент безопасности и усилитель, классифицируют на (1) детали, которые эффективно поглощают энергию во время столкновения, и (2) детали, которые имеют достаточный условный предел текучести и передают энергию без деформации во время столкновения согласно назначению.

[0011] В частности, нужная прочность рамы и элемента безопасности постепенно возрастает, и требуется элемент безопасности, имеющий характеристики как продольной деформации сжатия, так и деформации изгиба. В качестве способа достижения этого рассматривается применение горячей штамповки.

[0012] То есть необходимо создать участок с низкой прочностью в элементе безопасности путем регулирования состава из компонентов, чтобы возникало различие в прочности после упрочнения в ходе горячей штамповки с использованием материала высокоточной заготовки.

[0013] Проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании вышеописанной конфигурации, в частности, в отношении продольной деформации сжатия, и целью настоящего изобретения является создание горячештампованного изделия, которое имеет предел прочности на растяжение менее 980 МПа и превосходную локальную деформируемость, способа изготовления горячештампованного изделия, энергопоглощающего элемента, имеющего различие в прочности в элементе безопасности, и способа изготовления энергопоглощающего элемента.

[Средства решения проблем]

[0014] Авторы настоящего изобретения провели обстоятельные исследования для достижения вышеописанной цели. В результате этого авторы настоящего изобретения нашли, что, когда состав из компонентов стали и условия горячей штамповки оптимизированы, вышеописанная цель может быть достигнута благодаря их синергическому взаимовлиянию.

[0015] Настоящее изобретение было выполнено на основе вышеописанного обнаруженного факта, и его сущность состоит в следующем.

[0016]

(1) Согласно первому аспекту настоящего изобретения представлено горячештампованное изделие, которое получено горячей штамповкой стального листа для горячей штамповки. Горячештампованное изделие имеет состав из компонентов, содержащий, в единицах процентов (%) по массе, от 0,002% до 0,1% С, от 0,01% до 0,5% Si, от 0,5% до 2,5% Mn+Cr, 0,1% или менее Р, 0,01% или менее S, 0,05% или менее t-Al (общего Al), 0,005% или менее N, и от 0,0005% до 0,004% В, который необязательно содержится в случае, когда содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, причем остальное составляют Fe и неизбежные примеси. Горячештампованное изделие имеет микроструктуру, состоящую из, в соотношении по площади, 0% или более и менее 90% мартенсита, от 10% до 100% бейнита и менее 0,5% неизбежных структурных включений, или микроструктуру, состоящую из, в соотношении по площади, от 99,5% до 100% бейнитного феррита, и менее 0,5% неизбежных структурных включений.

(2) В горячештампованном изделии согласно пункту (1) на поверхности горячештампованного изделия может быть предусмотрен плакирующий слой.

(3) В горячештампованном изделии согласно пунктам (1) или (2) состав из компонентов может дополнительно содержать элементы одного или более видов, выбранные из, в % по массе, от 0,001% до 0,1% Ti, от 0,001% до 0,05% Nb, от 0,005% до 0,1% V и от 0,02% до 0,5% Mo.

(4) В горячештампованном изделии согласно любому из пунктов (1)-(3), в случае, когда содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, состав из компонентов может дополнительно содержать, в % по массе, от 0,0005% до 0,004% бора (В).

(5) Согласно второму аспекту настоящего изобретения представлен энергопоглощающий элемент, включающий горячештампованное изделие согласно любому из пунктов (1)-(4), и соединительный элемент, который присоединен к горячештампованному изделию и имеет предел прочности на растяжение 1180 МПа или более. Разность значений предела прочности на растяжение между горячештампованным изделием и соединительный элементом составляет 200 МПа или более.

(6) Согласно третьему аспекту настоящего изобретения представлен способ изготовления горячештампованного изделия. Способ включает: процесс нагревания, в котором осуществляют нагрев сляба, чтобы температура поверхности была в температурном диапазоне от точки Ar3 до 1400°С, причем сляб имеет состав из компонентов, содержащий, в % по массе, от 0,002% до 0,1% С, от 0,01% до 0,5% Si, от 0,5% до 2,5% Mn+Cr, 0,1% или менее Р, 0,01% или менее S, 0,05% или менее t-Al, 0,005% или менее N, и от 0,0005% до 0,004% В, который необязательно содержится в случае, когда содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, причем остальное составляют Fe и неизбежные примеси; процесс горячей прокатки, в котором нагретый сляб подвергают чистовой прокатке, в которой общую степень обжатия при прокатке в выходной клети и непосредственно предшествующей клети перед выходной клетью устанавливают на 40% или более, в состоянии пребывания в температурном диапазоне, в котором температура поверхности составляет от точки Ar3 до 1400°С, и начинают охлаждение в пределах одной секунды после чистовой прокатки, для получения горячекатаного стального листа; процесс намотки, в котором осуществляют намотку горячекатаного стального листа в рулон в температурном диапазоне 650°С или ниже; и выполняют процесс горячей штамповки с использованием горячекатаного стального листа в качестве стального листа для горячей штамповки, формуют стальной лист для горячей штамповки с использованием пресс-формы в состоянии, в котором стальной лист нагрет до температуры точки Ac3 или выше, охлаждают стальной лист для горячей штамповки в пресс-форме при скорости охлаждения, превышающей 100°С/секунду в случае, когда содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, или охлаждают стальной лист для горячей штамповки в пресс-форме со скоростью охлаждения от 10°С/секунду до 100°С/секунду в случае, когда содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, для получения горячештампованного изделия, имеющего микроструктуру, состоящую из, в соотношении по площади, 0% или более и менее 90% мартенсита, от 10% до 100% бейнита и менее 0,5% неизбежных структурных включений, или микроструктуру, состоящую из, в соотношении по площади, от 99,5% до 100% бейнитного феррита, и менее 0,5% неизбежных структурных включений.

(7) Способ изготовления горячештампованного изделия согласно пункту (6) может дополнительно включать процесс плакирования, в котором горячекатаный стальной лист подвергают плакирующей обработке перед процессом горячей штамповки. В процессе горячей штамповки горячекатаный стальной лист, который подвергают плакирующей обработке, может быть использован в качестве стального листа для горячей штамповки.

(8) Способ изготовления горячештампованного изделия согласно пункту (6) может дополнительно включать процесс холодной прокатки для изготовления холоднокатаного стального листа, в котором горячекатаный стальной лист подвергают холодной прокатке перед процессом горячей штамповки. В процессе горячей штамповки холоднокатаный стальной лист может быть использован в качестве стального листа для горячей штамповки.

(9) Способ изготовления горячештампованного изделия согласно пункту (6) может дополнительно включать процесс холодной прокатки для изготовления холоднокатаного стального листа, в котором горячекатаный стальной лист подвергают холодной прокатке перед процессом горячей штамповки, и процесс плакирования, в котором осуществляют плакирующую обработку холоднокатаного стального листа. В процессе горячей штамповки холоднокатаный стальной лист, который подвергнут плакирующей обработке, может быть использован в качестве стального листа для горячей штамповки.

(10) Способ изготовления горячештампованного изделия согласно пункту (6) может дополнительно включать процесс холодной прокатки для изготовления холоднокатаного стального листа, в котором горячекатаный стальной лист подвергают холодной прокатке перед процессом горячей штамповки, и процесс непрерывного отжига, в котором осуществляют непрерывный отжиг холоднокатаного стального листа. В процессе горячей штамповки холоднокатаный стальной лист, который подвергнут непрерывному отжигу, может быть использован в качестве стального листа для горячей штамповки.

(11) Способ изготовления горячештампованного изделия согласно пункту (6) может дополнительно включать процесс холодной прокатки для изготовления холоднокатаного стального листа, в котором горячекатаный стальной лист подвергают холодной прокатке перед процессом горячей штамповки, процесс непрерывного отжига, в котором осуществляют непрерывный отжиг холоднокатаного стального листа, и процесс плакирования, в котором выполняют плакирующую обработку холоднокатаного стального листа, который подвергнут непрерывному отжигу. В процессе горячей штамповки холоднокатаный стальной лист, который подвергнут непрерывному отжигу и плакирующей обработке, может быть использован в качестве стального листа для горячей штамповки.

(12) В способе изготовления горячештампованного изделия согласно любому из пунктов (6)-(11) сляб может дополнительно содержать элементы одного или более видов, выбранные из, в % по массе, от 0,001% до 0,1% Ti, от 0,001% до 0,05% Nb, от 0,005% до 0,1% V и от 0,02% до 0,5% Mo.

(13) В способе изготовления горячештампованного изделия согласно любому из пунктов (6)-(12), в случае, когда содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, сляб может дополнительно содержать, в % по массе, от 0,0005% до 0,004% бора (В).

(14) Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения представлен способ изготовления энергопоглощающего элемента. Способ включает: процесс соединения, в котором присоединяют стальной лист для горячей штамповки согласно любому из пунктов (6)-(13) к стальному листу для соединения, чтобы получить составной стальной лист; и процесс горячей штамповки, в котором осуществляют формование составного стального листа с использованием пресс-формы, в состоянии, в котором составной стальной лист нагрет до температуры точки Ас3 или выше, и охлаждают составной стальной лист в пресс-форме со скоростью охлаждения, превышающей 100°С/секунду в случае, когда содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, или охлаждают составной стальной лист в пресс-форме со скоростью охлаждения от 10°С/секунду до 100°С/секунду в случае, когда содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, чтобы установить разность значений предела прочности на растяжение между участком, соответствующим стальному листу для горячей штамповки, и участком, соответствующим стальному листу для соединения, в составном стальном листе в 200 МПа или более.

[Преимущество изобретения]

[0017] Согласно настоящему изобретению в случае изготовления деталей с использованием высокоточной заготовки прочность после горячей штамповки может быть снижена до более низкого уровня в отношении участка, испытывающего деформацию продольного сжатия, и тем самым деталям может быть придана локальная деформируемость. В результате этого может быть изготовлен элемент безопасности, который имеет превосходные характеристики поглощения энергии во время деформации продольного сжатия и деформации изгиба.

[Краткое описание чертежей]

[0018] Фиг.1 представляет диаграмму, иллюстрирующую взаимосвязь между содержанием углерода (С) и пределом прочности на растяжение горячештампованного изделия.

Фиг.2 представляет диаграмму, иллюстрирующую взаимосвязь между скоростью охлаждения во время горячей штамповки и пределом прочности на растяжение горячештампованного изделия.

Фиг.3 представляет диаграмму, иллюстрирующую форму испытательного образца для оценки замедленного разрушения.

Фиг.4 представляет диаграмму, иллюстрирующую элемент безопасности, в котором задняя панель присоединена к составному элементу в форме шляпы, полученному горячей штамповкой составного стального листа (материала высокоточной заготовки), положение сварного шва в составном стальном листе, и направление нагрузки во время деформации продольного сжатия.

[Описание варианта осуществления]

[0019] Сначала будут описаны эксперименты, проведенные для выполнения настоящего изобретения.

[0020] Авторы настоящего изобретения сосредоточили внимание на содержании Mn+Cr, которые оказывают огромное влияние на прокаливаемость, и провели следующие эксперименты в отношении каждого состава из компонентов, в котором содержание Mn+Cr является низким (менее 1,0% по массе), и состава из компонентов, в котором содержание Mn+Cr является высоким (1,0% по массе или более).

[0021] Авторы настоящего изобретения исследовали взаимосвязь между содержанием углерода (С) и пределом прочности на растяжение (TS) стали во время термической обработки в условиях воспроизведения термической истории при горячей штамповке, то есть условиях нагрева до температуры 900°С и затем охлаждения до комнатной температуры со скоростью 200°С/секунду, с использованием холоднокатаных отожженных листов, показанных в таблице 1, которые имеют составы из компонентов, в которых содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, и не содержится бор, и которые имеют толщину листа 1,6 мм.

В дополнение, авторы настоящего изобретения исследовали взаимосвязь между содержанием С и пределом прочности на растяжение (TS) стали во время термической обработки в условиях воспроизведения термической истории при горячей штамповке, то есть условиях нагрева до температуры 900°С и затем охлаждения до комнатной температуры со скоростью 50°С/секунду, с использованием холоднокатаных отожженных листов, показанных в таблице 2, которые имеют составы из компонентов, в которых содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, и содержится бор, и которые имеют толщину листа 1,6 мм. В дополнение, в составах из компонентов, показанных в таблице 2, подходящее количество бора добавлено для получения достаточного эффекта упрочнения, даже при скорости охлаждения (50ºС/секунду), которая установлена более медленной по сравнению со скоростью охлаждения 200°С/секунду.

[0022]

[0023]

[0024] Испытательные образцы № 5 были приготовлены из стального листа после подвергания его термической обработке на основе Японского промышленного стандарта JIS Z 2241 (2011), и было проведено испытание на растяжение. Результаты, которые были получены, показаны в фиг.1. В фиг.1 символ «о» представляет результат для стали, соответствующей таблице 1, и символ «●» представляет результат для стали, соответствующей таблице 2.

[0025] Из таблицы 1, таблицы 2 и фиг.1 было найдено, что необходимо установить содержание С в стали на 0,1% по массе или менее, чтобы сделать предел прочности на растяжение после горячей штамповки менее 980 МПа. При выяснении микроструктуры испытательного образца, в котором предел прочности на растяжение после горячей штамповки составлял менее 980 МПа, было обнаружено, что микроструктура была составлена менее 90% мартенсита, 10% или более бейнита и менее 0,5% неизбежных структурных включений.

[0026] Кроме того, использовали стальной лист № 5 в таблице 1 и стальной лист № 5′ в таблице 2. Эти стальные листы нагрели до температуры 900°С со скоростью нагревания 10°С/секунду и выдержали в этих условиях нагрева в течение 20 секунд, и затем немедленно охладили до комнатной температуры при различных скоростях охлаждения. Затем провели испытание на растяжение таким же методом, как в вышеописанном испытании на растяжение, и исследовали способность к расширению отверстия, которая проявила хорошую корреляцию с локальной деформируемостью.

[0027] Исследование способности к расширению отверстия проводили методом, описанным в стандарте JIS Z 2256 (2010). То есть в каждом из стальных листов пробили отверстие с диаметром 10 мм (d₀), и отверстие расширяли с использованием конического кернера с углом 60° таким образом, чтобы на наружной стороне образовывался заусенец. Затем измерили диаметр (d) отверстия в момент времени, в который трещина распространяется на толщину листа, и проводили оценку согласно выражению λ=((d-d₀)/d₀)×100.

[0028] Взаимосвязь между скоростью охлаждения и пределом прочности на растяжение после горячей штамповки показана в фиг.2. В фиг.2 стальные листы, которые оценены как имеющие λ≥50%, обозначены на графике прямоугольниками (ситуация, в которой содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%: □, и ситуация, в которой содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более: ■), стальные листы, которые оценены как имеющие λ<50%, обозначены на графике треугольниками (ситуация, в которой содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%: ∆, и ситуация, в которой содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более: ▲).

[0029] Как можно видеть из фиг.2, в составе из компонентов, в котором содержание Mn+Cr составляет менее 1,0% (изображенном на графике символами □ и ∆), в случае, когда скорость охлаждения составляет 100°С/секунду или менее, структура становится содержащей «феррит+перлит» или «феррит+бейнит», и способность к расширению отверстия ухудшается вследствие вариациям твердости в структуре, и тем самым локальная деформируемость является недостаточной. В результате этого, в частности, стабильное деформационное поведение может быть не получено во время деформации продольного сжатия.

[0030] В дополнение, в составе из компонентов, в котором содержание Mn+Cr составляет менее 1,0% (изображенном на графике символами □ и ∆), когда стальной лист охлаждают со скоростью охлаждения, превышающей 100°С/секунду, может быть получена структура, включающая «бейнит», «мартенсит», или «бейнит+мартенсит», и тем самым может быть получен предел прочности на растяжение, превышающий 450 МПа, и значение λ составляет 50% или более. Соответственно этому, в частности, может быть получено стабильное деформационное поведение во время деформации продольного сжатия.

[0031] Кроме того, как можно видеть из фиг.2, в составе из компонентов, в котором содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более (изображенном на графике символами ■ и ▲), в случае, когда скорость охлаждения составляет менее 10°С/секунду, структура становится содержащей «феррит+перлит» или «феррит+бейнит», и способность к расширению отверстия ухудшается вследствие различий твердости в структуре, и тем самым локальная деформируемость является недостаточной. В результате этого, в частности, стабильное деформационное поведение может быть не получено во время деформации продольного сжатия. Поэтому следует понимать, что необходимо установить нижний предел скорости охлаждения на 10°С/секунду, и предпочтительно на 30°С/секунду. С другой стороны, когда стальной лист охлаждают со скоростью охлаждения, превышающей 100°С/секунду, получается предел прочности на растяжение, превышающий 980 МПа, и тем самым, в частности, стабильное деформационное поведение может быть не получено во время деформации продольного сжатия. Соответственно этому следует понимать, что необходимо установить верхний предел скорости охлаждения на 100°С/секунду и предпочтительно на 70°С/секунду.

[0032] На основе экспериментальных результатов авторы настоящего изобретения обнаружили, что, когда состав из компонентов горячештампованного изделия регулируют для получения микроструктуры, составленной, в соотношении по площади, 0% или более и менее 90% мартенсита, от 10% до 100% бейнита и менее 0,5% неизбежных структурных включений, или микроструктуры, состоящей, в соотношении по площади, из бейнитного феррита в количестве от 99,5% до 100%, и менее 0,5% неизбежных структурных включений, горячештампованному изделию может быть придана превосходная локальная деформируемость. Далее настоящее изобретение, выполненное на основе вышеописанного обнаруженного факта, будет описано подробно со ссылкой на варианты осуществления.

[0033]

(Первый вариант осуществления)

Первый вариант осуществления настоящего изобретения относится к горячештампованному изделию, которое может быть получено горячей штамповкой стального листа для горячей штамповки.

[0034] Сначала будет описана микроструктура горячештампованного изделия согласно этому варианту исполнения. Обозначение «%», которое относится к микроструктуре, представляет соотношение по площади. В дополнение, в отношении каждой структуры, соотношение по площади рассчитывают проведением анализа изображений по фотографии, полученной в сканирующем электроном микроскопе (SEM).

[0035]

(Мартенсит: 0% или более и менее 90%)

Микроструктура горячештампованного изделия согласно этому варианту исполнения содержит менее 90% мартенсита. Когда содержание мартенсита устанавливают на 90% или более, предел прочности на растяжение горячештампованного изделия может быть не снижен до уровня 980 МПа или менее. С другой стороны, соотношение по площади мартенсита может составлять 0%. Предпочтительно, чтобы соотношение по площади мартенсита была 85% или менее и более предпочтительно 80% или менее.

[0036]

(Бейнит: от 10% до 100%)

Микроструктура горячештампованного изделия согласно этому варианту исполнения содержит от 10% до 100% бейнита, в дополнение к мартенситу в количестве 0% или более и менее 90%. Ввиду малого различия в твердости между мартенситом и бейнитом, даже когда оба из них смешаны друг с другом, это не оказывает большого влияния на способность к расширению отверстия. То есть может быть получена удовлетворительная локальная деформируемость. В случае, когда бейнит составляет менее 10%, то, поскольку возрастает содержание мартенсита как остального компонента, затруднительно снизить предел прочности на растяжение горячештампованного изделия до уровня 980 МПа или менее. Поэтому предпочтительно, чтобы нижний предел соотношения по площади бейнита устанавливали на 15% и более предпочтительно на 20%. С другой стороны, предпочтительно, чтобы верхний предел соотношения по площади бейнита составлял 100%. Однако верхний предел может быть 99,5%, если учитывать неизбежные структурные включения, описываемые позже.

[0037]

(Бейнитный феррит: от 99,5% до 100%)

В дополнение, в случае применения стали, имеющей состав из компонентов, в котором содержание С составляет 0,01% или менее, количество цементита, который выделяется отдельной фазой при горячей штамповке, является недостаточным, и тем самым затруднительно получить бейнитную структуру. Поэтому микроструктура горячештампованного изделия согласно этому варианту исполнения может представлять собой микроструктуру, которая по существу составлена бейнитным ферритом, то есть микроструктуру, включающую 99,5% или более бейнитного феррита. В случае, когда соотношение по площади бейнитного феррита составляет менее 99,5%, существует такая проблема, что способность к расширению отверстия может снижаться вследствие разницы в твердости с другими структурами, и тем самым нижний предел устанавливают на 99,5%.

[0038]

(Неизбежные структурные включения: менее 0,5%)

Микроструктура горячештампованного изделия согласно этому варианту исполнения может содержать такие структуры, как феррит (иной феррит, нежели бейнитный феррит) и перлит, в такой мере, насколько эти структуры содержатся в количестве 0,5% или менее. Однако эти структуры весьма отличаются по твердости от мартенсита и создают разницу в твердости внутри горячештампованного изделия. Поэтому ухудшается способность к расширению отверстия, тем самым приводя к ухудшению локальной деформируемости. Поэтому является предпочтительным снижение содержания этих структур настолько, насколько возможно.

[0039] Как было описано выше, горячештампованное изделие согласно этому варианту исполнения имеет микроструктуру, состоящую из, в соотношении по площади, 0% или более и менее 90% мартенсита, от 10% до 100% бейнита и менее 0,5% неизбежных структурных включений, или микроструктуру, состоящую, в соотношении по площади, из бейнитного феррита в количестве от 99,5% до 100%, и менее 0,5% неизбежных структурных включений.

[0040] Далее будет описан состав из компонентов горячештампованного изделия (и сляба, который представляет собой сырьевой материал для него) согласно этому варианту исполнения. В дополнение, обозначение «%» применительно к компонентному составу представляет «% по массе».

[0041]

(С: от 0,002% до 0,1%)

Углерод (С) представляет собой элемент, который определяет прочность, и является элементом, который оказывает огромное влияние на прочность, в частности, после закалки. В настоящем изобретении предел прочности на растяжение горячештампованного изделия устанавливают на значение менее 980 МПа, и тем самым верхний предел содержания С устанавливают на 0,1%, предпочтительно на 0,06% и более предпочтительно на 0,05%. С другой стороны, когда осуществляют обезуглероживание для снижения содержания углерода, обезуглероживание повышает затраты, и затруднительно получить необходимую прочность в пределах диапазона менее 980 МПа. Поэтому нижний предел содержания С устанавливают на 0,002%, предпочтительно на 0,005% и более предпочтительно на 0,01%.

[0042]

(Si: от 0,01% до 0,5%)

Кремний (Si) представляет собой элемент для упрочнения твердого раствора, и тем самым Si добавляют в количестве 0,01% или более. Однако, когда Si добавляют в количестве более 0,5%, ухудшаются характеристики плакирования, и тем самым верхний предел его устанавливают на 0,5%. Предпочтительно, чтобы нижний предел содержания Si составлял 0,05% и более предпочтительно 0,1%. В дополнение, предпочтительно, чтобы верхний предел содержания Si был 0,4% и более предпочтительно 0,3%.

[0043]

(Mn+Cr: от 0,5% до 2,5%)

Марганец (Mn) и хром (Cr) представляют собой элементы, которые добавляют для обеспечения прокаливаемости. Когда содержание Mn+Cr составляет менее 0,5%, достаточная прокаливаемость может быть не обеспечена. Поэтому нижний предел содержания Mn+Cr устанавливают на 0,5%, предпочтительно на 0,6% и более предпочтительно на 0,7%. С другой стороны, когда содержание Mn+Cr превышает 2,5%, прокаливаемость повышается, и тем самым затруднительно уменьшить предел прочности на растяжение до низкого уровня. Поэтому верхний предел содержания Mn+Cr устанавливают на 2,5%, предпочтительно на 2,3% и более предпочтительно на 2,0%.

[0044] Как было описано выше, когда содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, микроструктура, состоящая из, в соотношении по площади, 0% или более и менее 90% мартенсита, от 10% до 100% бейнита и менее 0,5% неизбежных структурных включений, или микроструктура, состоящая, в соотношении по площади, из бейнитного феррита в количестве от 99,5% до 100% и менее 0,5% неизбежных структурных включений, получается выполнением охлаждения со скоростью охлаждения, превышающей 100ºС/секунду, во время горячей штамповки. Когда используют такие условия охлаждения, предпочтительно, чтобы содержание Mn+Cr было 0,9% или менее и более предпочтительно 0,5% или менее, чтобы максимально подавить образование феррита.

С другой стороны, когда содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, микроструктура, состоящая из, в соотношении по площади, 0% или более и менее 90% мартенсита, от 10% до 100% бейнита и менее 0,5% неизбежных структурных включений, или микроструктура, состоящая, в соотношении по площади, из бейнитного феррита в количестве от 99,5% до 100% и менее 0,5% неизбежных структурных включений, получается выполнением охлаждения со скоростью охлаждения от 10°С/секунду до 100°С/секунду во время горячей штамповки. При использовании таких условий охлаждения предпочтительно, чтобы содержание Mn+Cr составляло 1,4% или более и более предпочтительно 1,5% или более.

[0045] Нижний предел содержания Mn может быть установлен на 0,1% и предпочтительно на 0,5%, и верхний предел может быть установлен на 1,5%.

Нижний предел содержания Cr может быть установлен на 0,01%, и предпочтительно на 0,2%, и верхний предел может быть установлен на 1,5%.

[0046]

(Р: 0,1% или менее)

Фосфор (Р) представляет собой элемент для упрочнения твердого раствора и может повышать прочность стального листа при относительно низких затратах. Однако Р является элементом, который проявляет склонность к выделению в виде отдельной фазы на границе зерна, и вызывает низкотемпературную хрупкость в случае, когда высока прочность. Поэтому содержание Р ограничивают уровнем 0,1% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Р было ограничено до 0,020% или менее, и более предпочтительно 0,015% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Р было низким, насколько возможно, но снижение содержания Р до величины менее 0,001% может обусловливать возрастание стоимости дефосфоризации, и тем самым содержание Р может быть установлено на 0,001% или более.

[0047]

(S: 0,01% или менее)

Сера (S) представляет собой элемент, который ухудшает горячую обрабатываемость, и наносит ущерб обрабатываемости стального листа. Поэтому содержание S ограничивают до 0,01% или менее. Содержание S предпочтительно ограничивают до 0,005% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание S было низким, насколько возможно, но сокращение содержания S до менее 0,001% может вести к повышению стоимости обессеривания, и тем самым содержание S может быть установлено на 0,001% или более.

[0048]

(t-Al: 0,05% или менее)

Алюминий (Al) представляет собой элемент, который обычно добавляют для раскисления. Когда содержание t-Al составляет менее 0,005%, раскисление является недостаточным, и в стали остается большое количество оксидов, тем самым вызывая ухудшение локальной деформируемости. Поэтому содержание Al предпочтительно составляет 0,005% или более. С другой стороны, когда содержание Al превышает 0,05%, в стали остается большое количество оксидов, составленных главным образом оксидом алюминия, тем самым обусловливая ухудшение локальной деформируемости. Поэтому предпочтительно, чтобы содержание Al составляло 0,05% или менее, и более предпочтительно 0,04% или менее. В дополнение, обозначение «t-Al» представляет совокупный алюминий.

[0049]

(N: 0,005% или менее)

Азот (N) представляет собой элемент, содержание которого предпочтительно является наименьшим, насколько возможно, и N ограничивают до 0,005% или менее. Снижение содержания N до уровня менее 0,001% может вызывать возрастание расходов на рафинирование, и тем самым содержание N может быть установлено на 0,001% или более. С другой стороны, когда содержание N превышает 0,003%, образуются выделенные фазы, и ухудшается ударная вязкость после упрочнения, и тем самым содержание N предпочтительно составляет 0,003% или менее.

[0050]

(В случае, когда содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, В: от 0,0005% до 0,004%)

В случае, когда содержание Mn+Cr составляет 1,0% или более, добавляют бор (В) в диапазоне от 0,0005% до 0,004%. Когда добавляют В, то даже когда охлаждение во время горячей штамповки осуществляют со скоростью охлаждения 100°С/секунду или менее, прокаливаемость может быть обеспечена.

Нижний предел содержания В может быть установлен на 0,0008% и предпочтительно на 0,0010%, чтобы получить эффект добавления бора (В). Однако, когда содержание В превышает 0,004%, эффект добавления насыщается, и тем самым верхний предел содержания В составляет 0,004% и предпочтительно 0,002%.

В дополнение, как будет описано позже, бор (В) может быть добавлен даже в ситуации, в которой содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%.

[0051] Состав из компонентов горячештампованного изделия согласно этому варианту исполнения может содержать элемент по меньшей мере одного вида, выбранный из группы, состоящей из В, Ti, Nb, V и Mo, в качестве выборочного элемента. То есть настоящее изобретение включает ситуацию, в которой содержание этих элементов составляет 0%.

[0052]

(В случае, когда содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, В: от 0% до 0,004%)

Бор (В) представляет собой элемент, который улучшает прокаливаемость, и тем самым даже в стали, в которой содержание углерода (С) мало, бор (В) добавляют для создания структуры стали, состоящей из бейнита или мартенсита, чтобы обеспечить необходимую прочность.

Соответственно этому, даже в случае, когда содержание Mn+Cr составляет менее 1,0%, нижний предел содержания В может быть установлен на 0,0005% для получения эффекта от добавления В, и предпочтительно на 0,0008% или 0,0010%. Однако, когда содержание В превышает 0,004%, эффект добавления насыщается, и тем самым верхний предел содержания В составляет 0,004% и предпочтительно 0,002%.

[0053]

(Ti: от 0% до 0,1%)

(Nb: от 0% до 0,05%)

Титан (Ti) и ниобий (Nb) представляют собой элементы, которые образуют тонкодисперсные карбиды, и делают более мелким размер бывшего аустенитного зерна после горячей штамповки. Для получения эффекта добавления нижний предел содержания каждого из Ti и Nb может быть установлен на 0,001% и предпочтительно на 0,01%. С другой стороны, когда эти элементы добавлены в чрезмерном количестве, эффект добавления насыщается, и возрастает стоимость производства. Поэтому в отношении содержания Ti верхний предел его устанавливают на 0,1% и предпочтительно на 0,08%, и в отношении содержания Nb верхний предел его устанавливают на 0,05% и предпочтительно на 0,03%

[0054]

(V: от 0% до 0,1%)

Ванадий (V) представляет собой элемент, который образует карбиды и делает структуру мелкозернистой. Когда стальной лист нагревают до температуры точки Ас3 или выше, мелкозернисты