Горячештампованная сталь, холоднокатаный стальной лист и способ производства горячештампованной стали

Горячештампованная сталь, холоднокатаный стальной лист и способ производства горячештампованной стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к горячештампованной стали, обладающей превосходной формуемостью (расширяемостью отверстий), превосходными свойствами химической конверсионной обработки и превосходной адгезией покрытий после горячей штамповки, к холоднокатаному стальному листу, который используется в качестве материала для горячештампованной стали, и к способу производства горячештампованного стального листа.

Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2013-076835, поданной 2 апреля 2013 г., содержание которой включено сюда путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] На данный момент существует потребность в улучшении аварийной безопасности и снижении веса стального листа для транспортных средств. В такой ситуации горячая штамповка (также называемая горячим прессованием, горячим штампованием, закалкой в штампе, закалкой в прессе и т.п.) привлекает внимание в качестве способа получения высокой прочности. Горячая штамповка означает способ формования, при котором листовую сталь нагревают до высокой температуры, например, до 700°C или более, затем подвергают горячему формованию таким образом, чтобы улучшить формуемость стального листа, и закаливают путем охлаждения после формования, тем самым получая требуемые качества материала. Как описано выше, стальной лист, используемый для конструкции кузова транспортного средства, должен обладать высокой обрабатываемостью давлением и высокой прочностью. Стальной лист со структурой феррита и мартенсита, стальной лист со структурой феррита и бейнита, стальной лист, содержащий в своей структуре остаточный аустенит, или т.п. известны как стальные листы, обладающие как обрабатываемостью давлением, так и высокой прочностью. Среди этих стальных листов многофазный стальной лист с диспергированным в ферритовой основе мартенситом обладает низким отношением предела текучести к пределу прочности и высоким пределом прочности на разрыв и, кроме того, обладает превосходными характеристиками удлинения. Однако многофазный стальной лист обладает плохой расширяемостью отверстий, так как напряжение концентрируется на поверхности раздела между ферритом и мартенситом, и с этой поверхности раздела склонно начинаться растрескивание.

[0003] Например, в патентных документах с 1 по 3 описывается многофазный стальной лист. В дополнение, в патентных документах с 4 по 6 описываются соотношения между твердостью и формуемостью стального листа.

[0004] Тем не менее, даже этими методами существующего уровня техники трудно получить стальной лист, удовлетворяющий современным требованиям к транспортному средству, таким как дополнительное снижение веса и более сложные формы деталей. Различные виды прочности могут быть улучшены путем добавления элементов, таких как Si и Mn, а также путем изменения микроструктуры. Однако, если количество Si превышает описанную ниже постоянную величину, при добавлении Si может ухудшаться относительное удлинение или расширяемость отверстий. Кроме того, когда возрастает количество Si или количество Mn, могут ухудшаться свойства химической конверсионной обработки или адгезия покрытий после горячей штамповки, что нежелательно.

Документы уровня техники

[0005] Патентные документы

[Патентный документ 1] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № H6-128688

[Патентный документ 2] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2000-319756

[Патентный документ 3] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2005-120436

[Патентный документ 4] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2005-256141

[Патентный документ 5] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2001-355044

[Патентный документ 6] нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № H11-189842

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблемы, решаемые изобретением

[0006] Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить холоднокатаный стальной лист, способный обеспечить прочность и обладающий более благоприятной расширяемостью отверстий, превосходными свойствами химической конверсионной обработки и превосходной адгезией покрытий при производстве горячештампованной стали, горячештампованную сталь и способ производства такой горячештампованной стали.

Средства решения проблемы

[0007] Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования в отношении холоднокатаного стального листа для горячей штамповки, который обеспечил бы прочность после горячей штамповки (после закалки при горячей штамповке), обладал бы превосходной формуемостью (расширяемостью отверстий) и обладал бы превосходными свойствами химической конверсионной обработки и превосходной адгезией покрытий после горячей штамповки. В результате было обнаружено, что, если устанавливается соответствующее соотношение между количеством Si, количеством Mn и количеством C, до заданных долей устанавливаются доля феррита и доля мартенсита в стальном листе и в определенных диапазонах устанавливаются отношение твердостей (разница в твердости) мартенсита между поверхностной частью толщины листа и центральной частью толщины листа и распределение твердости мартенсита в центральной части толщины листа, то возможно промышленно производить холоднокатаный стальной лист для горячей штамповки, способный обеспечить формуемость, то есть характеристику TS×λ ≥ 50000 МПа·%, что является большей величиной, чем когда либо, в отношении выражения TS×λ, которое представляет собой произведение предела прочности на разрыв TS и коэффициента расширения отверстий λ. Кроме того, было обнаружено, что если этот холоднокатаный стальной лист используется для горячей штамповки, получается горячештампованная сталь, обладающая превосходной расширяемостью отверстий даже после горячей штамповки. В дополнение, было также выяснено, что ограничение ликвации MnS в центральной части толщины холоднокатаного стального листа для горячей штамповки также эффективно в отношении улучшения расширяемости отверстий горячештампованной стали. В частности, было обнаружено, что если количество Mn, который является основным элементом для улучшения прокаливаемости, сокращается и уменьшается доля или твердость мартенсита, то расширяемость отверстий максимизируется за счет ограничения ликвации MnS, и свойства химической конверсионной обработки и адгезия покрытия после горячей штамповки являются превосходными. Кроме того, было также установлено, что при холодной прокатке корректировка доли обжатия при холодной прокатке по отношению к суммарному обжатию при холодной прокатке (совокупное обжатие при прокатке) от самой верхней клети до третьей клети по отношению к самой верхней клети в пределах определенного диапазона эффективна в отношении управления твердостью мартенсита. Вдобавок, авторами изобретения были обнаружены различные аспекты настоящего изобретения, как описано ниже. В дополнение, было обнаружено, что эти эффекты не ослабляются даже в том случае, когда на холоднокатаном стальном листе сформированы полученный горячим цинкованием слой, отожженный цинковый слой, полученный электролитическим цинкованием слой и алюминированный слой.

[0008] (1) То есть, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения горячештампованная сталь содержит, в мас.%, С: от 0,030% до 0,150%, Si: от 0,010% до 1,000%, Mn: 0,50% или более и менее 1,50%, Р: 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, по меньшей мере одно из B: от 0,0005% до 0,0020%, Мо: 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%, Са: от 0,0005% до 0,0050%, РЗМ: от 0,00050% до 0,0050%, а остальное - Fe и примеси, в которой, если [С] представляет собой количество С в мас.%, [Si] представляет собой количество Si в мас.%, и [Mn] представляет собой количество Mn в мас.%, соблюдается следующее ыражение (А), доля площади феррита составляет от 40% до 95%, а доля площади мартенсита составляет от 5% до 60%, сумма доли площади феррита и доли площади мартенсита составляет 60% или более, горячештампованная сталь, необязательно, дополнительно содержит один или более из перлита, остаточного аустенита и бейнита, доля площади перлита составляет 10% или менее, объемная доля остаточного аустенита составляет 5% или менее, а доля площади бейнита составляет менее 40%, измеренная с помощью наноиндентора твердость мартенсита удовлетворяет следующему выражению (В) и следующему выражению (С), TS×λ, которое представляет собой произведение предела прочности на разрыв TS и коэффициента расширения отверстий λ, составляет 50000 МПа⋅% или более,

(5×[Si]+[Mn])/[С] > 10 (А),

H2/H1 < 1,10 (B),

σHM < 20 (С), и

Н1 представляет собой среднею твердость мартенсита в поверхностной части толщины листа горячештампованной стали, причем поверхностная часть представляет собой область шириной 200 мкм в направлении толщины от самого внешнего слоя, Н2 представляет собой среднюю твердость мартенсита в центральной части толщины листа горячештампованной стали, причем центральная часть представляет собой область шириной 200 мкм в направлении толщины в центре толщины листа, а σHM представляет собой дисперсию средней твердости мартенсита в центральной части толщины листа горячештампованной стали.

[0009] (2) В горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (1) доля площади MnS, присутствующего в горячештампованной стали и обладающего диаметром эквивалентной окружности от 0,1 мкм до 10 мкм, может составлять 0,01% или менее, и может быть соблюдено следующее выражение (D),

n2/n1 < 1,5 (D), и

n1 представляет собой среднечисленную плотность на 10000 мкм² MnS, обладающего диаметром эквивалентной окружности от 0,1 мкм до 10 мкм, в 1/4 части толщины листа горячештампованной стали, а n2 представляет собой среднечисленную плотность на 10000 мкм² MnS, обладающего диаметром эквивалентной окружности от 0,1 мкм до 10 мкм, в центральной части толщины листа горячештампованной стали.

[0010] (3) В горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (1) или (2) на ее поверхности может быть сформирован полученный горячим цинкованием слой.

[0011] (4) В горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (3) полученный горячим цинкованием слой может быть легирован.

[0012] (5) В горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (1) или (2) на ее поверхности может быть сформирован полученный электролитическим цинкованием слой.

[0016] (6) В горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (1) или (2) на ее поверхности может быть сформирован алюминированный слой.

[0017] (7) В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ производства горячештампованной стали, включающий в себя литье расплавленной стали с химическим составом в соответствии с приведенным выше пунктом (1) и получение стали, нагрев стали, горячую прокатку стали с помощью стана горячей прокатки, включающего в себя множество клетей, сматывание стали (в рулон) после горячей прокатки, травление стали после сматывания, холодную прокатку стали с помощью стана холодной прокатки, включающего в себя множество клетей, после травления при условиях, удовлетворяющих следующему выражению (E), отжиг, при котором сталь после холодной прокатки отжигают при температуре от 700°С до 850°С и охлаждают, дрессировку стали после отжига и горячую штамповку, при которой сталь после дрессировки нагревают до диапазона температуры от 700°С до 1000°С, подвергают горячей штамповке в данном диапазоне температуры, а затем охлаждают до комнатной температуры или более и 300°С или менее,

1,5×r1/r+1,2×r2/r+r3/r > 1,00 (Е), и

ri (i=1, 2, 3) представляет собой отдельное целевое обжатие при холодной прокатке на i-ой клети (i=1, 2, 3) по отношению к самой верхней клети из множества клетей при холодной прокатке, выраженное в %, и r представляет собой суммарное обжатие холодной прокатки при холодной прокатке, выраженное в %.

[0015] (8) В способе производства горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (7) холодная прокатка может быть осуществлена при условиях, удовлетворяющих следующему выражению (E'),

1,20 ≥ 1,5×r1/r+1,2×r2/r+r3/r > 1,00 (Е'), и

ri (i=1, 2, 3) представляет собой конкретное целевое обжатие при холодной прокатке на i-ой клети (i = 1, 2, 3) по отношению к самой верхней клети из множества клетей при холодной прокатке, выраженное в %, и r представляет собой суммарное обжатие холодной прокатки при холодной прокатке, выраженное в %.

[0016] (9) В способе производства горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (7) или (8),

когда ТС представляет собой температуру сматывания при сматывании в рулон, выраженную в °С, [С] представляет собой количество С в стали в мас.%, [Mn] представляет собой количество Mn в стали в мас.%, [Si] представляет собой количество Si в стали в мас.%, и [Мо] представляет собой количество Мо в стали в мас.%, может быть соблюдено следующее выражение (F),

560-474×[C]-90×[Мn]-20×[Cr]-20×[Mo]<CT<830-270×[C]-90×[Мn]-70×[Cr]-80×[Мо] (F).

[0017] (10) В способе производства горячештампованной стали в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов с (7) по (9), когда Т представляет собой температуру нагрева при нагреве, выраженную в °С, t представляет собой время в печи при нагреве, выраженное в минутах, [Mn] представляет собой количество Mn в стали в мас.%, и [S] представляет собой количество S в стали в мас.%, может быть соблюдено следующее выражение (G),

Т×ln(t)/(1,7×[Mn]+[S]) > 1500 (G).

[0018] (11) Способ производства горячештампованной стали в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов с (7) по (10) может дополнительно включать в себя цинкование стали между отжигом и дрессировкой.

[0019] (12) Способ производства горячештампованной стали в соответствии с вышеприведенным пунктом (11) может дополнительно включать в себя легирование стали между цинкованием и дрессировкой.

[0020] (13) Способ производства горячештампованной стали в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов с (7) по (10) может дополнительно включать в себя электролитическое цинкование стали после дрессировки.

[0021] (14) Способ производства горячештампованной стали в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов с (7) по (10) может дополнительно включать в себя алюминирование стали между отжигом и дрессировкой.

[0022] (15) В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения холоднокатаный стальной лист содержит, в мас.%, С: от 0,030% до 0,150%; Si: от 0,010% до 1,000%; Mn: 0,50% или более и менее чем 1,50%; Р: 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, по меньшей мере одно из В: от 0,0005% до 0,0020%; Мо: 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%; Са: от 0,0005% до 0,0050%; РЗМ: от 0,0005% до 0,0050%, а остальное - Fe и неизбежные примеси, в котором, если [С] представляет собой количество С в мас.%, [Si] представляет собой количество Si в мас.%, и [Mn] представляет собой количество Mn в мас.%, соблюдается следующее выражение (А), доля площади феррита составляет от 40% до 95%, а доля площади мартенсита составляет от 5% до 60%, сумма доли площади феррита и доли площади мартенсита составляет 60% или более, холоднокатаный стальной лист, необязательно, дополнительно содержит один или более из перлита, остаточного аустенита и бейнита, доля площади перлита составляет 10% или менее, объемная доля остаточного аустенита составляет 5% или менее, а доля площади бейнита составляет менее 40%, измеренная с помощью наноиндентора твердость мартенсита удовлетворяет следующему выражению (H) и следующему выражению (I), TS×λ, которое представляет собой произведение предела прочности на разрыв TS и коэффициента расширения отверстий λ, составляет 50000 МПа⋅% или более,

(5×[Si]+[Mn])/[С] > 10 (А),

H20/H10 < 1,10 (H),

σHM0 < 20 (I), и

Н10 представляет собой среднею твердость мартенсита в поверхностной части толщины листа, причем поверхностная часть представляет собой область шириной 200 мкм в направлении толщины от самого внешнего слоя, Н20 представляет собой среднюю твердость мартенсита в центральной части толщины листа, причем центральная часть представляет собой область шириной 200 мкм в направлении толщины в центре толщины листа, а σHM0 представляет собой дисперсию средней твердости мартенсита в центральной части толщины листа.

[0023] (16) В холоднокатаном стальном листе в соответствии с вышеприведенным пунктом (15) доля площади MnS, присутствующего в холоднокатаном стальном листе и обладающего диаметром эквивалентной окружности от 0,1 мкм до 10 мкм, может составлять 0,01% или менее,

соблюдается следующее выражение (J),

n20/n10 < 1,5 (J), и

n10 представляет собой среднечисленную плотность на 10000 мкм² MnS, обладающего диаметром эквивалентной окружности от 0,1 мкм до 10 мкм, в 1/4 части толщины листа, а n20 представляет собой среднечисленную плотность на 10000 мкм² MnS, обладающего диаметром эквивалентной окружности от 0,1 мкм до 10 мкм, в центральной части толщины листа.

[0024] (17) В холоднокатаном стальном листе в соответствии с вышеприведенным пунктом (15) или (16) на его поверхности может быть сформирован полученный горячим цинкованием слой.

[0025] (18) В холоднокатаном стальном листе в соответствии с вышеприведенным пунктом (17) полученный горячим цинкованием слой может быть легирован.

[0026] (19) В холоднокатаном стальном листе в соответствии с вышеприведенным пунктом (15) или (16) на его поверхности может быть сформирован полученный электролитическим цинкованием слой.

[0027] (20) В холоднокатаном стальном листе в соответствии с вышеприведенным пунктом (15) или (16) на его поверхности может быть сформирован алюминированный слой.

Эффекты изобретения

[0028] В соответствии с описанными выше аспектами настоящего изобретения, так как устанавливается соответствующее соотношение между количеством C, количеством Mn и количеством Si, и измеренная с помощью наноиндентора твердость мартенсита устанавливается на соответствующем значении в холоднокатаном стальном листе перед горячей штамповкой и в горячештампованной стали после горячей штамповки, можно получить более благоприятную расширяемость отверстий в горячештампованной стали, и свойства химической конверсионной обработки и адгезия покрытия являются благоприятными даже после горячей штамповки.

Краткое описание чертежей

[0029] Фиг. 1 представляет собой график, показывающий соотношение между (5×[Si]+[Mn])/[C] и TS×λ в холоднокатаном стальном листе для горячей штамповки перед закалкой при горячей штамповке и в горячештампованной стали.

Фиг. 2A представляет собой график, показывающий обоснование выражения (B), и представляет собой график, показывающий соотношение между H20/H10 и σHM0 в холоднокатаном стальном листе для горячей штамповки перед закалкой при горячей штамповке и соотношение между Н2/H1 и σHM в горячештампованной стали.

Фиг. 2B представляет собой график, показывающий обоснование выражения (C), и представляет собой график, показывающий соотношение между σHM0 и TS×λ в холоднокатаном стальном листе для горячей штамповки перед закалкой при горячей штамповке и соотношение между σHM и TS×λ в горячештампованной стали.

Фиг. 3 представляет собой график, показывающий соотношение между n20/n10 и TS×λ в холоднокатаном стальном листе для горячей штамповки перед закалкой при горячей штамповке и соотношение между n2/n1 и TS×λ в горячештампованной стали и показывающий обоснование выражения (D).

Фиг. 4 представляет собой график, показывающий соотношение между 1,5×r1/r+1,2×r2/r+r3/r и H20/H10 в холоднокатаном стальном листе для горячей штамповки перед закалкой при горячей штамповке и отношение между 1,5×r1/r+1,2×r2/r+r3/r и Н2/Н1 в горячештампованной стали и показывающий обоснование выражения (E).

Фиг. 5А представляет собой график, показывающий соотношение между выражением (F) и долей мартенсита.

Фиг. 5B представляет собой график, показывающий соотношение между выражением (F) и долей перлита.

Фиг. 6 представляет собой график, показывающий соотношение между Т×ln(t)/(1,7×[Mn]+[S]) и TS×λ и показывающий обоснование выражения (G).

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

Фиг. 8 представляет собой блок-схему, показывающую способ производства горячештампованной стали, в котором используют холоднокатаный стальной лист для горячей штамповки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Варианты осуществления изобретения

[0030] Как описано выше, для того чтобы улучшить расширяемость отверстий горячештампованной стали, важно установить соответствующее соотношение между количеством Si, количеством Mn и количеством C и придать соответствующую твердость мартенситу в заранее заданном положении в горячештампованной стали (или холоднокатаном стальном листе). До сих пор не было проведено ни одного исследования, касающегося соотношения между расширяемостью отверстий или твердостью мартенсита в горячештампованной стали.

[0031] Здесь будут описаны причины ограничения химического состава горячештампованной стали в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения (в некоторых случаях также обозначаемой как горячештампованная сталь в соответствии с настоящим вариантом осуществления) и используемой для ее изготовления стали. Далее "%", то есть единица количества отдельного компонента, означает "мас.%".

С: от 0,030% до 0,150%

[0032] Угдерод (С) является важным элементом для упрочнения мартенсита и увеличения прочности стали. Если количество C составляет менее 0,030%, невозможно в достаточной степени увеличить прочность стали. С другой стороны, если количество С превышает 0,150%, становится значительным ухудшение пластичности (относительного удлинения) стали. Таким образом, диапазон количества C устанавливается от 0,030% до 0,150%. В случае, если требуется высокая расширяемость отверстий, количество С предпочтительно устанавливается на 0,100% или менее.

Si: от 0,010% до 1,000%

[0033] Кремний (Si) является важным элементом для подавления образования вредного карбида и получения многофазной структуры, в основном включающей ферритную структуру и в остальном мартенсит. Однако в случае, если количество Si превышает 1,000%, ухудшается относительное удлинение или расширяемость отверстий стали, а также ухудшаются свойства химической конверсионной обработки или адгезия покрытий. Таким образом, количество Si устанавливается на 1,000% или менее. Кроме того, поскольку Si добавляется для раскисления, эффект раскисления является недостаточным, если количество Si составляет менее 0,010%. Таким образом, количество Si устанавливается на 0,010% или более.

Al: от 0,010% до 0,050%

[0034] Алюминий (Al) является важным элементом в качестве раскислителя. Чтобы достичь эффекта раскисления, количество Al устанавливается на 0,010% или более. С другой стороны, даже при избыточном добавлении Al описанный выше эффект насыщается, и, наоборот, сталь становится хрупкой. Таким образом, количество Al устанавливается в диапазоне от 0,010% до 0,050%.

Mn: 0,50% или более и менее чем 1,50%

[0035] Марганец (Mn) является важным элементом для увеличения прокаливаемости стали и упрочнения стали. Однако, когда количество Mn составляет менее 0,50%, невозможно в достаточной степени увеличить прочность стали. С другой стороны, Mn селективно окисляется на поверхности сходным с Si образом, и в связи с этим ухудшаются свойства химической конверсионной обработки или адгезия покрытий после горячей штамповки. В результате проведения исследований авторами изобретения было обнаружено, что, если количество Mn составляет 1,50% или более, адгезия покрытий ухудшается. Таким образом, в данном варианте осуществления количество Mn устанавливается меньшим, чем 1,5%. Более предпочтительным является, чтобы верхний предел количества Mn составлял 1,45%. Таким образом, количество Mn устанавливается в диапазоне от 0,50% до менее 1,50%. В случае, если требуется высокое относительное удлинение, количество Mn предпочтительно устанавливается на 1,00% или менее.

Р: от 0,001% до 0,060%

[0036] В случае если его количество велико, фосфор (Р) скапливается на границе зерен и ухудшает локальную пластичность и свариваемость стали. Таким образом, количество Р устанавливается на 0,060% или менее. С другой стороны, так как ненужное уменьшение Р приводит к увеличению стоимости очистки, количество Р предпочтительно устанавливается на 0,001% или более.

S: от 0,001% до 0,010%

[0037] Сера (S) является элементом, который образует MnS и значительно ухудшает локальную пластичность или свариваемость стали. Таким образом, верхний предел количества S устанавливается на 0,010%. Кроме того, в целях снижения затрат на очистку нижний предел количества S предпочтительно устанавливается на 0,001%.

N: от 0,0005% до 0,0100%

[0038] Азот (N) является важным элементом для выделения AlN и т.п., а также для измельчения кристаллических зерен. Однако, если количество N превышает 0,0100%, остается растворенный N (растворенный азот) и пластичность стали ухудшается. Таким образом, количество N устанавливается на 0,0100% или менее. В связи с проблемой затрат на очистку нижний предел количества N предпочтительно устанавливается на 0,0005%.

[0039] Горячештампованная сталь в соответствии с данным вариантом осуществления обладает базовым составом, включающим в себя вышеописанные элементы, а остальное - Fe и неизбежные примеси, но может дополнительно содержать один или более элементов, выбранных из Nb, Ti, V, Mo, Cr, Ca, РЗМ (редкоземельный металл), Cu, Ni и В, в качестве элементов, которые до настоящего времени использовались в количествах, находящихся в описанных ниже диапазонах, для улучшения прочности, для контролирования формы сульфида или оксида, и т. п. Даже если горячештампованная сталь или холоднокатаный стальной лист не содержит Nb, Ti, V, Mo, Cr, Ca, РЗМ, Cu, Ni и B, различные свойства горячештампованной стали или холоднокатаного стального листа могут быть в достаточной степени улучшены. Таким образом, нижние пределы количеств Nb, Ti, V, Mo, Cr, Ca, РЗМ, Cu, Ni и В составляют 0%.

[0040] Ниобий (Nb), титан (Ti) и ванадий (V) являются элементами, которые выделяются в виде мелкодисперсного карбонитрида и упрочняют сталь. В дополнение, молибден (Мо) и хром (Cr) являются элементами, которые повышают прокаливаемость и упрочняют сталь. Для достижения этих эффектов сталь желательно содержит Nb: 0,001% или более, Ti: 0,001% или более, В: 0,001% или более, Мо: 0,01% или более и Cr: 0,01% или более. Тем не менее, даже если содержится Nb: более 0,050%, Ti: более 0,100%, В: более 0,100%, Мо: более 0,50% или Cr: более 0,50%, эффект увеличения прочности насыщается, и возникает опасение, что можно вызвать ухудшение относительного удлинения или расширяемости отверстий.

[0041] Сталь может дополнительно содержать Ca в диапазоне от 0,0005% до 0,0050%. Кальций (Са) и редкоземельные металлы (РЗМ) контролируют форму сульфидов или оксидов и улучшают локальную пластичность или расширяемость отверстий. Для достижения этого эффекта с помощью Ca предпочтительно добавлять 0,0005% или более Са. Однако ввиду того, что существует опасение возможного ухудшения обрабатываемости при чрезмерном добавлении, верхний предел количества Са устанавливается на 0,0050%. По той же причине для редкоземельных металлов (РЗМ) также предпочтительно устанавливается нижний предел количества в 0,0005% и верхний предел количества в 0,0050%.

[0042] Сталь может дополнительно содержать медь (Cu): от 0,01% до 1,00%, никель (Ni): от 0,01% до 1,00% и бор (В): от 0,0005% до 0,0020%. Эти элементы также могут улучшить прокаливаемость и увеличить прочность стали. Однако для достижения данного эффекта предпочтительно содержание Cu: 0,01% или более, Ni: от 0,01% или более и В: 0,0005% или более. В случае, если их количества равны или меньше, чем описанные выше значения, эффект, который упрочняет сталь, невелик. С другой стороны, даже если добавляются Cu: более 1,00%, Ni: более 1,00% и В: более 0,0020%, эффект увеличения прочности насыщается, и возникает опасение возможного ухудшения пластичности.

[0043] В случае, если сталь содержит B, Mo, Cr, V, Ti, Nb, Ni, Cu, Ca и РЗМ, содержатся один или более элементов. Остальное в стали состоит из Fe и неизбежных примесей. Элементы, отличные от описанных выше элементов (например, Sn, As и т.п.), могут дополнительно содержаться в качестве неизбежных примесей при том условии, что данные элементы не ухудшают характеристики. Вдобавок, когда B, Mo, Cr, V, Ti, Nb, Ni, Cu, Ca и РЗМ содержатся в количествах, меньших, чем описанные выше нижние пределы, данные элементы рассматриваются как неизбежные примеси.

[0044] Кроме того, в горячештампованной стали в соответствии с данным вариантом осуществления, как показано на Фиг. 1, когда количество С (мас.%), количество Si (мас.%) и количество Mn (мас.%) обозначаются как [C], [Si] и [Mn] соответственно, важно, чтобы соблюдалось следующее выражение (А).

(5×[Si]+[Mn])/[С] > 10 (А)

Чтобы соблюдалось условие TS×λ ≥ 50000 МПа⋅%, предпочтительно соблюдается приведенное выше выражение (А). Если значение (5×[Si]+[Mn])/[С] составляет 10 или менее, то невозможно достичь достаточной расширяемости отверстий. Это вызвано тем, что, когда количество С велико, твердость твердой фазы становится слишком высокой, разница в твердости (отношение твердостей) между твердой фазой и мягкой фазой становится очень большой, и в следствие этого значение λ ухудшается, а когда количество Si или количество Mn невелико, TS становится низким. Что касается значения (5×[Si]+[Mn])/[C], поскольку это значение не меняется даже после горячей штамповки, как описано выше, выражение предпочтительно соблюдается при производстве холоднокатаного стального листа.

[0045] Как правило, именно мартенсит, а не феррит определяет формуемость (расширяемость отверстий) в двухфазной стали (ДФ стали). В результате интенсивных исследований в отношении твердости мартенсита авторами изобретения было выяснено, что, если разница в твердости (отношение твердостей) мартенсита между поверхностной частью толщины листа и центральной частью толщины листа и распределение твердости мартенсита в центральной части толщины листа находятся в заранее заданном состоянии в фазе перед закалкой при горячей штамповке, данное состояние почти полностью сохраняется даже после горячей штамповки, как показано на Фиг. 2А и 2В, и формуемость, такая как относительное удлинение или расширяемость отверстий, становится благоприятной. Считается, что это происходит в связи с тем, что распределение твердости мартенсита, образовавшегося перед закалкой при горячей штамповке, по-прежнему оказывает значительный эффект даже после горячей штамповки, и легирующие элементы, сконцентрировавшиеся в центральной части толщины листа, по-прежнему сохраняют свое состояние концентрирования в центральной части толщины листа даже после горячей штамповки. То есть, в холоднокатаном стальном листе перед закалкой при горячей штамповке в случае, при котором отношение твердостей между мартенситом в поверхностной части толщины листа и мартенситом в центральной части толщины листа является большим, или дисперсия твердости мартенсита велика, та же тенденция проявляется даже после горячей штамповки. Как показано на Фиг. 2А и 2В, отношение твердостей между поверхностной частью толщины листа и центральной частью толщины листа у холоднокатаного стального листа в соответствии с данным вариантом осуществления перед закалкой при горячей штамповке и отношение твердостей между поверхностной частью толщины листа и центральной частью толщины листа у горячештампованной стали в соответствии с данным вариантом осуществления являются почти одинаковыми. Кроме того, подобным же образом, дисперсия твердости мартенсита в центральной части толщины листа у холоднокатаного стального листа в соответствии с данным вариантом осуществления перед закалкой при горячей штамповке и дисперсия твердости мартенсита в центральной части толщины листа у горячештампованной стали в соответствии с данным вариантом осуществления являются почти одинаковыми. Таким образом, формуемость холоднокатаного стального листа в соответствии с данным вариантом осуществления является превосходной аналогично формуемости горячештампованной стали в соответствии с данным вариантом осуществления.

[0046] Кроме того, что касается твердости мартенсита, измеренной с помощью наноиндентора производства Hysitron Corporation, авторы изобретения обнаружили, что соблюдение следующего выражения (B) и следующего выражения (С) предпочтительно с точки зрения расширяемости отверстий горячештампованной стали. Соблюдение выражения (H) и выражения (I) с той же точки зрения также является предпочтительным. Здесь "H1" представляет собой среднюю твердость мартенсита в поверхностной части толщины листа, которая находится в области шириной 200 мкм в направлении толщины от самого внешнего слоя горячештампованной стали, "Н2" представляет собой среднюю твердость мартенсита в области шириной ±100 мкм в направлении толщины от центральной части толщины листа в центральной части толщины листа горячештампованной стали, и "σHM" представляет собой дисперсию твердости мартенсита в области шириной ±100 мкм в направлении толщины от центральной части толщины листа горячештампованной стали. В дополнение, "H10" представляет собой твердость мартенсита в поверхностной части толщины листа у холоднокатаного стального листа перед закалкой при горячей штамповке, "H20" представляет собой твердость мартенсита в центральной части толщины листа, то есть в области шириной 200 мкм в направлении толщины в центре толщины листа у холоднокатаного стального листа перед закалкой при горячей штамповке, и "σHM0" представляет собой дисперсию твердости мартенсита в центральной части толщины листа у холоднокатаного стального листа перед закалкой при горячей штамповке. Значения Н1, Н10, Н2, Н20, σHM и σHM0 получены по 300-точечным измерениям для каждого. Область шириной ±100 мкм в направлении толщины от центральной части толщины листа относится к области с центром в центре толщины листа и с шириной 200 мкм в направлении толщины.

H2/H1 < 1,10 (B)

σHM < 20 (С)

H20/H10 < 1,10 (H)

σHM0 < 20 (I)

Кроме того, здесь дисперсия является значением, полученным с использованием следующего выражения (К) и указывающим на распределение твердости мартенсита.

σHM=(1/n)×Σ [n, i=1] (x_сред-x_i)² (К),

x_сред представляет собой среднее значение твердости, и x_i представляет собой i-ую твердость.

[0047] Значение H2/H1, равное 1,10 или более, показывает, что твердость мартенсита в центральной части толщины листа составляет 1,10 или более от твердости мартенсита в поверхностной части толщины листа, и в данном случае σHM становится равной 20 или более даже после горячей штамповки, как показано на Фиг. 2A. Если значение H2/H1 составляет 1,10 или более, твердость центральной части толщины листа становится слишком высокой, TS×λ становится меньшей 50000 МПа⋅%, как показано на Фиг. 2B, и достаточная формуемость не может быть получена как до закалки (то есть до горячей штамповки), так и после закалки (то есть после горячей штамповки). Кроме того, теоретически существует случай, в котором нижний предел H2/H1 становится одинаковым в центральной части толщины листа и в поверхностной части толщины листа, если только не осуществлена специальная термообработка; тем не менее в реальном производственном процессе, при учете производительности, нижний предел составляет, например, приблизительно 1,005. То, что было описано выше в отношении значения H2/H1, также должно аналогичным образом применяться к значению H20/H10.

[0048] Кроме того, дисперсия σHM, составляющая 20 или более даже после горячей штамповки, указывает на то, что распределение твердости мартенсита является широким и существуют части, в которых твердость локально слишком велика. В этом случае TS×λ становится меньше 50000 МПа⋅%, как показано на Фиг. 2B, и не может быть получена достаточная расширяемость отверстий горячештампованной стали. То, что было описано выше в отношении значения σHM, также должно аналогичным образом применятся к значению σHM0.

[0049] В горячештампованной стали в соответствии с данным вариантом осуществления доля площади феррита составляет от 40% до 95%. Если доля площади феррита составляет менее 40%, не могут быть получены достаточное относительное удлинение или достаточная расширяемость отверстий. С другой стороны, когда доля площади феррита превышает 95%, количество мартенсита становится недостаточным, и не может быть получена достаточная прочность. Таким образом, доля площади феррита в горячештампованной стали устанавливается в диапазоне от 40% до 95%. Кроме того, горячештампованная сталь также включае