Горячештампованная сталь и способ ее изготовления

Горячештампованная сталь и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к горячештампованной стали, имеющей превосходную пригодность к формованию, для которой используется холоднокатаная листовая сталь, подвергаемая горячей штамповке, и к способу ее изготовления. Холоднокатаная листовая сталь согласно настоящему изобретению включает холоднокатаную листовую сталь, гальванизированную погружением холоднокатаную листовую сталь, гальванизированную с отжигом холоднокатаную листовую сталь, электролитически гальванизированную холоднокатаную листовую сталь и алюминированную холоднокатаную листовую сталь.

Испрашивается приоритет согласно японской патентной заявке № 2012-004552, поданной 13 января 2012 г., содержание которой включается в настоящий документ посредством ссылки.

Уровень техники

В настоящее время для транспортных средств требуется листовая сталь, которая должна быть улучшенной в отношении безопасности при столкновениях и иметь уменьшенную массу. В настоящее время существует спрос на имеющую повышенную прочность листовую сталь в дополнение к классам листовой стали, у которых прочность составляет 980 МПа или более и 1180 МПа или более, в отношении предела прочности при растяжении. Например, существует спрос на листовую сталь, у которой предел прочности при растяжении составляет более чем 1,5 ГПа. В вышеописанных обстоятельствах горячая штамповка (также называемая терминами «горячее прессование», «закалка в штампе», «закалка под прессом» и подобное) привлекает внимание в качестве способа получения высокой прочности. Горячая штамповка представляет собой способ формования, в котором листовая сталь нагревается при температуре, составляющей 750°C или более, подвергается горячему формованию (обрабатывается) таким образом, чтобы улучшалась пригодность к формованию высокопрочной листовой стали, а затем охлаждается таким образом, чтобы листовая сталь закалилась, и в результате этого получается материал, имеющий желательные качества.

Листовая сталь, содержащая феррит и мартенсит, листовая сталь, содержащая феррит и бейнит, листовая сталь, содержащая остаточный аустенит в структуре, и подобное является известной в качестве листовой стали, одновременно имеющей пригодность к обработке давлением и имеющей высокую прочность. Среди вышеописанных типов листовой стали многофазная листовая сталь, содержащая мартенсит, диспергированный в ферритовой основе (листовая сталь, содержащая феррит и мартенсит, таким образом, так называемый двухфазная листовая сталь DP), имеет низкий предел текучести и высокий предел прочности при растяжении и, кроме того, имеет превосходные характеристики при растяжении. Однако многофазная листовая сталь имеет неудовлетворительный коэффициент раздачи отверстия, поскольку напряжение концентрируется на межфазной границе между ферритом и мартенситом, и вероятным становится растрескивание, которое начинается от межфазной границы. Кроме того, листовая сталь, содержащая вышеописанное множество фаз, не может быть отнесена к классу, у которого предел прочности при растяжении составляет 1,5 ГПа.

Например, патентные документы 1-3 описывают вышеописанные типы многофазной листовой стали. Кроме того, патентные документы 4-6 описывают соотношение между твердостью и пригодностью к формованию высокопрочной листовой стали.

Однако даже при наличии этих достижений предшествующего уровня техники оказывается затруднительным получение листовой стали, которая удовлетворяет существующим в настоящее время требованиям к транспортным средствам, таким как дополнительное уменьшение массы, дополнительное увеличение прочности и более сложная форма деталей, а также эксплуатационные характеристики, в том числе коэффициент раздачи отверстия после горячей штамповки.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H6-128688

Патентный документ 2 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2000-319756

Патентный документ 3 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2005-120436

Патентный документ 4 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2005-256141

Патентный документ 5 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2001-355044

Патентный документ 6 - японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H11-189842

Сущность изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

Настоящее изобретение выполнено в целях решения вышеописанной проблемы. Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить горячештампованную сталь, для которой используется холоднокатаная листовая сталь для горячей штамповки (в том числе гальванизированная листовая сталь или алюминированная листовая сталь, которые описаны ниже) и которая обеспечивает прочность, составляющую 1,5 ГПа или более, предпочтительно 1,8 ГПа или более и предпочтительнее 2,0 ГПа или более, и имеет более благоприятный коэффициент раздачи отверстия, а также способ ее изготовления.

Здесь горячештампованная сталь представляет собой формованное изделие, изготавливаемое посредством использования вышеописанной холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки в качестве исходного материала и формования материала в процессе горячей штамповки.

Средства решения проблем

Авторы настоящего изобретения впервые выполнили всесторонние исследования в отношении холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки, используемой для горячештампованной стали, которая обеспечивает прочность, составляющую 1,5 ГПа или более, предпочтительно 1,8 ГПа или более и предпочтительнее 2,0 ГПа или более, и имеет превосходную пригодность к формованию (коэффициент раздачи отверстия), а также в отношении условий горячей штамповки. В результате было обнаружено, что в холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки (холоднокатаная листовая сталь перед горячей штамповкой), более благоприятная пригодность к формованию, чем когда-либо, и, таким образом, произведение TS×λ предела прочности при растяжении TS и коэффициента раздачи отверстия λ, составляющее 50000 МПа·% или более, можно обеспечивать (i) в отношении состава стали, устанавливая надлежащее соотношение содержания Si, содержания Mn и содержания C, (ii) регулируя содержание (относительную площадь) феррита и содержание (относительную площадь) мартенсита на заданных уровнях и (iii) регулируя обжатие при прокатке в процессе холодной прокатки таким образом, чтобы устанавливать соотношение твердости (разность твердости) мартенсита между поверхностной частью толщины листа (поверхностной частью) и центральной частью толщины листа (центральной частью) листовой стали и распределение твердости мартенсита в центральной части в определенном интервале. Холоднокатаная листовая сталь перед горячей штамповкой представляет собой холоднокатаную листовую сталь в таком состоянии, в котором при нагревании в процессе горячей штамповки, в котором листовая сталь нагревается до уровня от 750°C до 1000°C, осуществляется ее обработка и охлаждение. Кроме того, было обнаружено, что, когда горячая штамповка осуществляется в отношении холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки в условиях горячей штамповки, которые описаны ниже, соотношение твердости мартенсита между поверхностной частью толщины листа и центральной частью листовой стали и распределение твердости мартенсита в центральной части почти сохраняются даже после горячей штамповки, и может быть получена горячештампованная сталь, имеющая высокую прочность и превосходную пригодность к формованию, у которой произведение TS×λ составляет 50000 МПа·% или более. Кроме того, было также подтверждено, что оказывается также эффективным подавление сегрегации MnS в центральной части толщины листа холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки в целях улучшения пригодности к формованию (коэффициента раздачи отверстия) горячештампованной стали.

Кроме того, было также обнаружено, что в процессе холодной прокатки оказывается также эффективным регулирование доли обжатия при холодной прокатке в каждой клети, считая от наиболее ранней клети до третьей клети, в суммарном обжатии при холодной прокатке (совокупном обжатии при прокатке) в пределах конкретного интервала в целях регулирования твердости мартенсита. На основании вышеописанных наблюдений авторы настоящего изобретения обнаружили разнообразные аспекты настоящего изобретения, которые описаны ниже. Кроме того, было обнаружено, что данные эффекты не ухудшаются даже в том случае, когда гальванизацию погружением, гальванизацию с отжигом, электролитическую гальванизацию и алюминирование осуществляют в отношении холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки.

(1) Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается горячештампованная сталь, содержащая (масс. %), C: от более чем 0,150% до 0,300%, Si: от 0,010% до 1,000%, Mn: от 1,50% до 2,70%, P: от 0,001% до 0,060%, S: от 0,001% до 0,010%, N: от 0,0005% до 0,0100%, Al: от 0,010% до 0,050%, и необязательно один или несколько из следующих элементов: B: от 0,0005% до 0,0020%, Mo: от 0,01% до 0,50%, Cr: от 0,01% до 0,50%, V: от 0,001% до 0,100%, Ti: от 0,001% до 0,100%, Nb: от 0,001% до 0,050%, Ni: от 0,01% до 1,00%, Cu: от 0,01% до 1,00%, Ca: от 0,0005% до 0,0050%, РЗМ: от 0,0005% до 0,0050%, и остальное Fe и неизбежные примеси, причем, когда [C] представляет собой содержание C, выраженное в массовых процентах, [Si] представляет собой содержание Si, выраженное в массовых процентах, и [Mn] представляет собой содержание Mn, выраженное в массовых процентах, выполняется следующее соотношение (a), металлографическая структура содержит 80% или более мартенсита по относительной площади и необязательно дополнительно содержит одну или несколько из следующих фаз: 10% или менее перлита по относительной площади, 5% или менее остаточного аустенита по относительному объему, 20% или менее феррита по относительной площади, и менее чем 20% бейнита по относительной площади, произведение TS×λ предела прочности при растяжении TS и коэффициент раздачи отверстия λ составляет 50000 МПа·% или более, и твердость мартенсита, которая измеряется наноиндентором, удовлетворяет следующему соотношению (b) и следующему соотношению (c).

5×[Si]+[Mn])/[C]>10	(a)
H2/H1<1,10	(b)
σHM<20	(c)

Здесь H1 представляет собой среднюю твердость мартенсита в поверхностной части, H2 представляет собой среднюю твердость мартенсита в центральной части толщины листа, которая представляет собой область, имеющую ширину ±100 мкм в направлении толщины от центра толщины листа, и σHM представляет собой изменение твердости мартенсита, которая существует в центральной части толщины листа.

(2) У горячештампованной стали согласно представленному выше п. (1) относительная площадь MnS, существующего в металлографической структуре и имеющего диаметр эквивалентного по площади круга от 0,1 мкм до 10 мкм, может составлять 0,01% или менее, и может выполняться следующее соотношение (d):

n2/n1<1,5

(d)

Здесь n1 представляет собой среднечисленную плотность на 10000 мкм² MnS на четверти толщины листа, и n2 представляет собой среднечисленную плотность на 10000 мкм² MnS в центральной части толщины листа.

(3) У горячештампованной стали согласно представленному выше п. (1) или (2) поверхность может подвергаться гальванизации погружением.

(4) У горячештампованной стали согласно представленному выше п. (3) гальванизация погружением может включать гальванизацию с отжигом.

(5) У горячештампованной стали согласно представленному выше п. (1) или (2) поверхность может дополнительно подвергаться электролитической гальванизации.

(6) У горячештампованной стали согласно представленному выше п. (1) или (2) поверхность может дополнительно подвергаться алюминированию.

(7) Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предлагается способ изготовления горячештампованной стали, включающий литье расплавленной стали, имеющей химический состав согласно представленному выше п. (1), и получение стали; нагревание стали; горячую прокатку стали на стане горячей прокатки, имеющем множество клетей; сматывание стали после горячей прокатки; травление стали после сматывания; холодную прокатку стали после травления на стане холодной прокатки, имеющем множество клетей в условиях, удовлетворяющих следующему соотношению (e); отжиг, в котором сталь нагревается при температуре от 700°C до 850°C и охлаждается после холодной прокатки; дрессировку стали после отжига; и горячую штамповку, в которой сталь нагревается до температуры, составляющей 750°C или более, при скорости повышения температуры, составляющей 5°C/сек или более, подвергается формованию в данном температурном интервале и охлаждается до уровня от 20°C до 300°C при скорости охлаждения, составляющей 10°C/сек или более, после дрессировки.

1,5×r1/r+1,2×r2/r+r3/r>1

(e)

Здесь ri представляет собой индивидуальное обжатие при холодной прокатке (%) в клети № i, считая от наиболее ранней клети, среди множества клетей в процессе холодной прокатки, где i составляет 1, 2 или 3 и r представляет собой суммарное обжатие при холодной прокатке (%) в процессе холодной прокатки.

(8) В способе изготовления горячештампованной стали согласно представленному выше п. (7), когда CT, выраженная в °C, представляет собой температуру сматывания; [C] представляет собой содержание C, выраженное в массовых процентах, [Si] представляет собой содержание Si, выраженное в массовых процентах, [Mn] представляет собой содержание Mn, выраженное в массовых процентах, в стали; и [Mo] представляет собой содержание Mo, выраженное в массовых процентах, в стали, может выполняться следующее соотношение (f):

560-474×[C]-90×[Mn]-20×[Cr]-20×[Mo]<CT<830-270×[C]-90×[Mn]-70×[Cr]-80×[Mo]

(f)

(9) В способе изготовления горячештампованной стали согласно представленному выше п. (7) или (8), когда T, выраженная в °C, представляет собой температуру нагревания в процессе нагревания; t, выраженная в минутах, представляет собой продолжительность нагревания в печи; и [Mn] представляет собой содержание Mn, выраженное в массовых процентах, и [S] представляет собой содержание S, выраженное в массовых процентах, в стали, может выполняться следующее соотношение (g):

T×ln(t)/(1,7×[Mn]+[S]>1500

(g)

(10) Способ изготовления горячештампованной стали согласно любому из приведенных выше пп. (7)-(9) может дополнительно включать гальванизацию отжигом и дрессировкой.

(11) Способ изготовления горячештампованной стали согласно представленному выше п. (10) может дополнительно включать легирование между гальванизацией погружением и дрессировкой.

(12) Способ изготовления горячештампованной стали согласно любому из приведенных выше пп. (7)-(9) может дополнительно включать электролитическую гальванизацию между дрессировкой и горячей штамповкой.

(13) Способ изготовления горячештампованной стали согласно любому из приведенных выше пп. (7)-(9) может дополнительно включать алюминирование между отжигом и дрессировкой.

Эффекты изобретения

Согласно настоящему изобретению, поскольку устанавливается надлежащее соотношение содержания C, содержания Mn и содержания Si, и твердость мартенсита, которая измеряется наноиндентором, устанавливается на надлежащем уровне в формованном изделии после горячей штамповки, оказывается возможным получение горячештампованной стали, имеющей благоприятный коэффициент раздачи отверстия.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет график, иллюстрирующий соотношение между (5×[Si]+[Mn])/[C] и TS×λ.

Фиг. 2A представляет график, иллюстрирующий обоснование для соотношения (b) и соотношение (c), причем данный график иллюстрирует соотношение между H2/H1 и σHM горячештампованной стали.

Фиг. 2B представляет график, иллюстрирующий обоснование для соотношения (c), причем данный график иллюстрирует соотношение между σHM и TS×λ.

Фиг. 3 представляет график, иллюстрирующий соотношение между n2/n1 и TS×λ до и после горячей штамповки, а также иллюстрирующий обоснование для соотношения (d).

Фиг. 4 представляет график, иллюстрирующий соотношение между 1,5×r1/r+1,2×r2/r+r3/r и H2/H1, а также иллюстрирующий обоснование для соотношения (e).

Фиг. 5А представляет график, иллюстрирующий взаимосвязь между соотношением (f) и содержанием мартенсита.

Фиг. 5B представляет график, иллюстрирующий взаимосвязь между соотношением (f) и относительным содержанием перлита.

Фиг. 6 представляет график, иллюстрирующий соотношение между T×ln(t)/(1,7×[Mn]+[S]) и TS×λ, а также иллюстрирующий обоснование для соотношения (g).

Фиг. 7 представляет вид в перспективе горячештампованной стали, используемой в примере.

Фиг. 8 представляет технологическую схему, иллюстрирующую способ изготовления горячештампованной стали согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Варианты осуществления изобретения

Как описано выше, важно установить надлежащее соотношение содержания Si, содержания Mn и содержания C и, кроме того, установить надлежащую твердость мартенсита в заданном положении, чтобы улучшить пригодность к формованию (коэффициент раздачи отверстия) горячештампованной стали. Таким образом, до настоящего времени не были проведены исследования в связи с соотношением между пригодностью к формованию горячештампованной стали и твердостью мартенсита.

Далее вариант осуществления настоящего изобретения будет описан более подробно.

Сначала будут описаны причины ограничения химического состава, которые должны соблюдаться в холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки (в том числе гальванизированной погружением холоднокатаной листовой стали или алюминированной холоднокатаной листовой стали, которая в некоторых случаях называется термином «холоднокатаная листовая сталь согласно варианту осуществления» или просто «холоднокатаная листовая сталь для горячей штамповки»), и при использовании которой получается горячештампованная сталь согласно варианту осуществления настоящего изобретения (также называется термином «горячештампованная сталь согласно варианту осуществления настоящего изобретения» или в некоторых случаях просто «горячештампованная сталь»). Далее проценты в описании содержания индивидуальных компонентов означают массовые проценты. Поскольку содержание компонентов, образующих химический состав листовой стали, не изменяется в процессе горячей штамповки, данный химический состав является одинаковым в случае холоднокатаной листовой стали и горячештампованной стали, для которой используется холоднокатаная листовая сталь.

C: от более чем 0,150% до 0,300%

Углерод представляет собой важный элемент, который упрочняет феррит и мартенсит и увеличивает прочность стали. Однако, когда содержание C составляет 0,150% или менее, достаточное количество мартенсита не может быть получено и оказывается невозможным достаточное увеличение прочности. С другой стороны, когда содержание C превышает 0,300%, растяжимость и коэффициент раздачи отверстия в значительной степени ухудшается. Таким образом, интервал содержания C устанавливается на уровне, составляющем 0,150% или более чем и 0,300% или менее.

Si: от 0,010% до 1,000%

Кремний представляет собой важный элемент, который подавляет образование вредного карбида, и получается множество фаз, включающих главным образом феррит и мартенсит. Однако, когда содержание Si превышает 1,000%, растяжимость или коэффициент раздачи отверстия ухудшается, и свойство химического превращения также ухудшается. Таким образом, содержание Si устанавливается на уровне, составляющем 1,000% или менее. Кроме того, Si добавляется для раскисления, но эффект раскисления не является достаточным при содержании Si, составляющем менее чем 0,010%. Таким образом, содержание Si устанавливается на уровне, составляющем 0,010% или более.

Al: от 0,010% до 0,050%

Алюминий представляет собой важный элемент, который используется как раскислитель. Для получения эффекта раскисления количество Al устанавливается на уровне, составляющем 0,010% или более. С другой стороны, даже в том случае, когда Al добавляется в чрезмерном количестве, вышеописанный эффект насыщается, и, наоборот, сталь становится хрупкой, и TS×λ уменьшается. Таким образом, количество Al устанавливается в интервале от 0,010% до 0,050%.

Mn: от 1,50% до 2,70%

Марганец представляет собой важный элемент для улучшения закаливаемости и упрочнения стали. Однако, когда содержание Mn составляет менее чем 1,50%, оказывается невозможным достаточное увеличение прочности. С другой стороны, когда содержание Mn превышает 2,70%, закаливаемость становится избыточной, и растяжимость или коэффициент раздачи отверстия ухудшается. Таким образом, содержание Mn устанавливается на уровне, составляющем 1,50% до 2,70%. В том случае, когда требуется более высокая растяжимость, содержание Mn желательно устанавливается на уровне, составляющем 2,00% или менее.

P: от 0,001% до 0,060%

При большом содержании фосфор сегрегируется на границах зерен и ухудшается локальная растяжимость и свариваемость. Таким образом, содержание P устанавливается на уровне, составляющем 0,060% или менее. Содержание P желательно является меньшим, но предельное уменьшение содержания P приводит к увеличению стоимости рафинирования, и, таким образом, содержание P желательно устанавливается на уровне, составляющем 0,001% или более.

S: от 0,001% до 0,010%

Сера представляет собой элемент, который образует MnS и в значительной степени ухудшает локальную растяжимость или свариваемость. Таким образом, верхний предел содержания S устанавливается на уровне, составляющем 0,010%. Кроме того, содержание S желательно является меньшим; однако вследствие проблемы стоимости рафинирования нижний предел содержания S желательно устанавливается на уровне, составляющем 0,001%.

N: от 0,0005% до 0,0100%

Азот представляет собой важный элемент, который осаждается в форме AlN и подобного и уменьшает размер кристаллических зерен. Однако, когда содержание N превышает 0,0100%, остается твердый раствор азота и растяжимость или коэффициент раздачи отверстия ухудшается. Таким образом, содержание N устанавливается на уровне, составляющем 0,0100% или менее. Содержание N желательно является меньшим; однако вследствие проблемы стоимости рафинирования нижний предел содержания N желательно устанавливается на уровне, составляющем 0,0005%.

Холоднокатаная листовая сталь согласно варианту осуществления имеет основной состав, включающий вышеописанные элементы, и остальная масса представляет собой железо и неизбежные примеси, однако в некоторых случаях включает, по меньшей мере, один элемент из таких, как Nb, Ti, V, Mo, Cr, Ca, РЗМ (редкоземельные металлы), Cu, Ni и B в качестве элементов, которые до настоящего времени использовались в количестве, которое равняется или составляет менее чем верхний предел, описанный ниже, чтобы улучшать прочность, регулировать форму сульфида или оксида и подобного. Вышеописанные химические элементы необязательно добавляются в листовую сталь, и, таким образом, соответствующий нижний предел составляет 0%.

Ниобий, титан и ванадий представляют собой элементы, которые осаждаются в форме тонкодисперсных карбонитридов и упрочняют сталь. Кроме того, молибден и хром представляют собой элементы, которые увеличивают закаливаемость и упрочняют сталь. Для получения вышеописанных эффектов оказывается желательным включение 0,001% или более Nb, 0,001% или более Ti, 0,001% или более V, 0,01% или более Mo и 0,01% или более Cr. Однако даже в том случае, когда сталь содержит более чем 0,050% Nb, более чем 0,100% Ti, более чем 0,100% V, более чем 0,50% Mo и более чем 0,50% Cr, эффект увеличения прочности насыщается и вызывается ухудшение растяжимости или коэффициента раздачи отверстия. Таким образом, верхние пределы Nb, Ti, V, Mo и Cr устанавливаются на уровне 0,050%, 0,100%, 0,100%, 0,50% и 0,50% соответственно.

Кальций регулирует форму сульфида или оксида и улучшает локальную растяжимость или коэффициент раздачи отверстия. Для получения вышеописанного эффекта оказывается желательным содержание 0,0005% или более Ca. Однако, поскольку избыточное добавление ухудшает пригодность к обработке, верхний предел содержания Ca устанавливается на уровне, составляющем 0,0050%.

Аналогично кальцию, редкоземельные металлы (РЗМ) регулируют форму сульфида и оксида и улучшают локальную растяжимость или коэффициент раздачи отверстия. Для получения вышеописанного эффекта оказывается желательным содержание 0,0005% или более РЗМ. Однако, поскольку избыточное добавление ухудшает пригодность к обработке, верхний предел содержания РЗМ устанавливается на уровне, составляющем 0,0050%.

Сталь может дополнительно включать от 0,01% до 1,00% Cu, от 0,01% до 1,00% Ni и от 0,0005% до 0,0020% B. Вышеописанные элементы также могут улучшать закаливаемость и увеличивать прочность стали. Однако для получения вышеописанного эффекта оказывается желательным содержание 0,01% или более Cu, 0,01% или более Ni и 0,0005% или более B. При содержании, которое является равным или составляет менее чем вышеописанные количества, оказывается малым эффект упрочнения стали. С другой стороны, даже в том случае, когда добавляется более чем 1,00% Cu, более чем 1,00% Ni и более чем 0,0020% В, эффект увеличения прочности насыщается и растяжимость или коэффициент раздачи отверстия ухудшается. Таким образом, верхний предел содержания Cu устанавливается на уровне, составляющем 1,00%, верхний предел содержания Ni устанавливается на уровне, составляющем 1,00%, и верхний предел содержания В устанавливается на уровне, составляющем 0,0020%.

В том случае, когда включаются В, Мо, Сr, V, Ti, Nb, Ni, Cu, Са и РЗМ, присутствует по меньшей мере один из данных элементов. Остальную массу стали составляют железо и неизбежные примеси. В качестве неизбежных примесей могут дополнительно присутствовать элементы, которые не представляют собой вышеописанные элементы (например, Sn, As и подобные), при том условии, что не ухудшаются характеристики. Когда В, Мо, Сr, V, Ti, Nb, Ni, Сu, Са и РЗМ присутствуют в количествах, которые составляют менее чем вышеописанные нижние пределы, данные элементы рассматриваются в качестве неизбежных примесей.

Кроме того, у горячештампованной стали согласно варианту осуществления, когда [С] представляет собой содержание С (масс. %), [Si] представляет собой содержание Si (масс. %) и [Мn] представляет собой содержание Мn (масс. %), оказывается важным выполнение следующего соотношения (а) для получения достаточного коэффициента раздачи отверстия, как проиллюстрировано на фиг. 1.

Когда значение (5×[Si]+[Мn])/[С] составляет 10 или менее, ТS×λ, становится равным менее чем 50000 МПа·% и оказывается невозможным получение достаточного коэффициента раздачи отверстия. Это объясняется тем, что, когда содержание C является высоким, твердость твердой фазы становится чрезмерно высокой, и разность между твердостью твердой фазы и твердостью мягкой фазы становится значительной, и в результате этого значение λ ухудшается, а когда содержание Si или содержание Mn является низким, TS также становится низким. Таким образом, оказывается необходимым установление содержания каждого элемента в вышеописанных интервалах и, кроме того, регулирование баланса между количествами данных элементов. Поскольку значение соотношения (5×[Si]+[Mn])/[C] не изменяется даже после горячей штамповки, как описано выше, данное соотношение предпочтительно выполняется при изготовлении холоднокатаной листовой стали. Однако даже в том случае, когда выполняется соотношение (5×[Si]+[Mn])/[C]≥10, в том случае, когда H2/H1 или σHM, которые описаны ниже, не удовлетворяют данным условиям, достаточный коэффициент раздачи отверстия не может быть получен. На фиг. 1 условное обозначение «после горячей штамповки» представляет собой горячештампованную сталь, и условное обозначение «перед горячей штамповкой» представляет собой холоднокатаную листовую сталь для горячей штамповки.

Как правило, именно мартенсит, а не феррит определяет пригодность к формованию (коэффициент раздачи отверстия) холоднокатаной листовой стали, имеющей металлографическую структуру, главным образом, включающий феррит и мартенсит. Авторы настоящего изобретения выполнили всесторонние исследования в отношении соотношения между твердостью и пригодностью к формованию, такой как растяжимость или коэффициент раздачи отверстия, и долей мартенсита. В результате было обнаружено, что, когда соотношение твердости (разность твердости) мартенсита между поверхностной частью толщины листа и центральной частью толщины листа и распределение твердости мартенсита в центральной части толщины листа находятся в заданном состоянии в отношении пригодности к формованию в процессе горячей штамповке, согласно варианту осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 2A и 2B, становится благоприятной пригодность к формованию, то есть растяжимость или коэффициент раздачи отверстия. Кроме того, было выяснено, что, когда соотношение твердости и распределение твердости находятся в заданном интервале в холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки, используемой в процессе горячей штамповки, пригодность к формованию, согласно варианту осуществления, соотношение твердости и распределение твердости почти сохраняются также у горячештампованной стали, и становится благоприятной пригодность к формованию, то есть растяжимость или коэффициент раздачи отверстия. Это объясняется тем, что распределение твердости мартенсита, который образуется в холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки, также производит значительное воздействие на горячештампованную сталь после горячей штамповки. Как считается, это обусловлено, в частности, тем, что легирующие элементы, сконцентрированные в центральной части толщины листа, по-прежнему сохраняются в состоянии концентрации в центральной части даже после осуществления горячей штамповки. Таким образом, в холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки, в том случае, когда разность твердости мартенсита между поверхностной частью толщины листа и центральной частью толщины листа является большой, или в том случае, в котором изменение твердости мартенсита является большим в центральной части толщины листа, у горячештампованной стали получаются также аналогичное соотношение твердости и аналогичное изменение. На фиг. 2A и 2B условное обозначение «после горячей штамповки» представляет собой горячештампованную сталь, и условное обозначение «перед горячей штамповкой» представляет собой холоднокатаную листовую сталь для горячей штамповки.

Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что, в отношении твердости измерения мартенсита, которая измеряется наноиндентором, изготовленным компанией Hysitron Corporation, при увеличении в 1000 раз, когда выполняются следующее соотношение (b) и следующее соотношение (c), улучшается пригодность к формованию горячештампованной стали. Здесь H1 представляет собой твердость мартенсита в поверхностной части толщины листа, которая представляет собой область, имеющую ширину 200 мкм в направлении толщины от наиболее внешнего слоя горячештампованной стали. Значение H2 представляет собой твердость мартенсита в центральной части толщины листа горячештампованной стали, то есть в области, имеющей ширину ±100 мкм в направлении толщины от центральной части толщины листа. Значение σHM представляет собой изменение твердости мартенсита, которое существует в области, имеющей ширину 200 мкм в направлении толщины в центральной части толщины листа горячештампованной стали. Каждое из значений H1, H2 и σHM получается по результатам измерений в 300 точках. Область, имеющая ширину 200 мкм в направлении толщины в центральной части толщины листа, представляет собой область, имеющую центр в середине толщины листа и имеющую размер, который составляет 200 мкм в направлении толщины.

H2/H1<1,10	(b)
σHM<20	(c)

Кроме того, здесь «изменение» представляет собой значение, получаемое с использованием следующего соотношения (h) и показывающее распределение твердости мартенсита.

Соотношение (h)

(h)

Величина x_ave представляет собой среднее значение измеряемой твердости мартенсита, и x_i представляет собой твердость мартенсита в части № i.

Фиг. 2A иллюстрирует соотношения между твердостью мартенсита в поверхностной части и твердостью мартенсита в центральной части толщины листа горячештампованной стали и холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки. Кроме того, фиг. 2B в совокупности иллюстрирует изменение твердости мартенсита, которая существует в интервале ±100 мкм в направлении толщины листа от центра толщины листа горячештампованной стали и холоднокатаной листовой стали для горячей штамповки. Как проиллюстрировано на фиг. 2A и 2B, соотношение твердости холоднокатаной листовой стали перед горячей штамповкой и соотношение твердости холоднокатаной листовой стали после горячей штамповки являются почти одинаковыми. Кроме того, значения изменения твердости мартенсита в центральной части толщины листа также являются почти одинаковыми в холоднокатаной листовой стали перед горячей штамповкой и в холоднокатаной листовой стали после горячей штамповки.

У горячештампованной стали значение H2/H1, составляющее 1,10 или более, показывает, что твердость мартенсита в центральной части толщины листа превышает в 1,10 или большее число раз твердость мартенсита в поверхностной части толщины листа. Таким образом, это показывает, что твердость в центральной части толщины листа становится чрезмерно высокой. Как проиллюстрировано на фиг. 2A, когда H2/H1 составляет 1,10 или более, σHM увеличивается до 20 или более. В данном случае TS×λ становится равным менее чем 50000 МПа·%, и, таким образом, достаточная пригодность к формованию не может быть получена после закалки горячештампованной стали. Теоретически, имеет место случай, в котором нижний предел H2/H1 становится одинаковым в центральной части толщины листа и в поверхностной части толщины листа, если не осуществляется специальная термическая обработка; однако в фактическом производственном процессе, с учетом производительности, нижний предел составляет, например, вплоть до приблизительно 1,005.

Изменение σHM горячештампованной стали, которая составляет 20 или более, показывает, что изменение твердости мартенсита является большим, и локально существуют части, в которых твердость является чрезмерно высокой. В данном случае TS×λ становится равным менее чем 50000 МПа·%. Таким образом, не может быть получена достаточная пригодность к формованию горячештампованной стали.

Далее будет описана металлографическая структура горячештампованной стали согласно варианту осуществления. Относительная площадь мартенсита составляет 80% или более у горячештампованной стали согласно варианту осуществления. Когда относительная площадь мартенсита составляет менее чем 80%, не может быть получена достаточная прочность, которая требуется в настоящее время для горячештампованной стали (например, 1,5 ГПа). Таким образом, относительная площадь мартенсита устанавливается на уровне, составляющем 80% или более. Все или основные части металлографической структуры горячештампованной стали занимает мартенсит, и могут дополнительно содержаться одна или несколько из следующих фаз: от 0% до 10% перлита по относительной площади, от 0% до 5% остаточного аустенита по относительному объему, от 0% до 20% феррита по относительной площади и от 0% до менее чем 20% бейнита по относительной площади. Хотя имеет место случай, в котором присутствует от 0% до 20% феррита в зависимости от условий горячей штамповки, не существует проблемы прочности после горячей штамповки в вышеописанном интервале. Когда остаточный аустенит присутствует в металлографической структуре, становится вероятным развитие таких характеристик, как хрупкость при вторичной обработке и замедленное разрушение. Таким образом, оказывается предпочтительным практическое отсутствие остаточного аустенита; однако неизбежно может содержаться 5% или менее остаточного аустенита по относительному объем