ГОРЯЧЕПРЕССОВАННАЯ СТАЛЬНАЯ ЛИСТОВАЯ ДЕТАЛЬ, СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СТАЛЬНОЙ ЛИСТ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
HOT-PRESSED STEEL SHEET PART, METHOD OF ITS MANUFACTURE AND STEEL SHEET FOR HOT PRESSING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к горячепрессованной стальной листовой детали, используемой для конструкционного компонента машины и тому подобного, к способу ее изготовления, и к стальному листу для горячего прессования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Для снижения веса автомобиля были предприняты усилия, чтобы повысить прочность стального материала, используемого для кузова автомобиля, и снизить вес используемого стального материала. В тонком стальном листе, широко используемом для автомобиля, как правило, по мере повышения прочности снижается формуемость прессованием, делая затруднительным изготовление компонента, имеющего сложную форму. Например, участок с высокой степенью обработки растрескивается с снижением пластичности, и становится заметным упругое последействие, которое ухудшает точность размеров. Соответственно этому, затруднительно изготовить компоненты выполнением штамповки высокопрочного стального листа, в частности, стального листа, имеющего предел прочности при растяжении 980 МПа или более. Проще обрабатывать высокопрочный стальной лист не штамповкой, а роликовым профилированием, но его целевое применение ограничено компонентом, имеющим равномерное поперечное сечение в продольном направлении.
[0003] Способы, называемые горячим прессованием, предназначенные для получения высокой формуемости высокопрочного стального листа, описаны в Патентных Документах 1 и 2. Горячим прессованием можно формовать высокопрочный стальной лист с высокой точностью для получения высокопрочной горячепрессованной стальной листовой детали.
[0004] С другой стороны, также должна быть улучшена безопасность горячепрессованной стальной листовой детали при столкновениях, когда горячепрессованная стальная листовая деталь используется для автомобиля. Безопасность при столкновениях может быть улучшена до некоторой степени улучшением пластичности. Однако структура стали стального листа, полученного описанными в Патентных Документах 1 и 2 способами, представляет собой по существу мартенситную однофазную структуру, и тем самым в этих способах затруднительно улучшить пластичность.
[0005] Высокопрочные горячепрессованные стальные листовые детали, для которых предполагается улучшение пластичности, описаны в Патентных Документах 3-5, но для этих традиционных горячепрессованных стальных листовых деталей затруднительно получить достаточную безопасность при столкновениях. Технологии, имеющие отношение к горячему прессованию, описаны также в Патентных Документах 6-8, но ими также затруднительно получить достаточную безопасность при столкновениях.
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0006] Патентный Документ 1: Патент Великобритании № 1490535
Патентный Документ 2: Японская Выложенная Патентная Публикация № 10-96031
Патентный Документ 3: Японская Выложенная Патентная Публикация № 2010-65292
Патентный Документ 4: Японская Выложенная Патентная Публикация № 2007-16296
Патентный Документ 5: Японская Выложенная Патентная Публикация № 2005-329449
Патентный Документ 6: Японская Выложенная Патентная Публикация № 2006-104546
Патентный Документ 7: Японская Выложенная Патентная Публикация № 2006-265568
Патентный Документ 8: Японская Выложенная Патентная Публикация № 2007-154258
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
[0007] Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении детали из горячепрессованного стального листа, имеющей высокую прочность и превосходную безопасность при столкновениях, способа ее изготовления и стального листа для горячего прессования.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
[0008] Автор настоящей заявки исследовал причину того, почему затруднительно получение превосходной безопасности при столкновениях даже с традиционной высокопрочной горячепрессованной стальной листовой деталью, предназначенной для улучшения пластичности. В результате было найдено, что для улучшения безопасности при столкновениях является важным не только повышение пластичности, но также улучшение сгибаемости. Причина того, почему сгибаемость также важна, состоит в том, что в горячепрессованной стальной листовой детали происходит чрезмерная пластическая деформация, и участок поверхностного слоя горячепрессованной стальной листовой детали иногда подвергается серьезной изгибовой деформации при столкновении. Также стало ясно, что степень важности сгибаемости становится очевидной, когда предел прочности при растяжении составляет 980 МПа или более.
[0009] В результате более ранних исследований на основе таких обнаруженных фактов автор настоящей заявки нашел, что горячепрессованная стальная листовая деталь, имеющая структуру стали, которая представляет собой многофазную структуру, содержащую феррит и мартенсит, и имеющая повышенную долю площади феррита на участке поверхностного слоя сравнительно с долей площади на участке внутреннего слоя, может быть получена обработкой стального листа для горячего прессования, имеющего химический состав, содержащий конкретные количества С и Mn, и относительно большое количество Si, и имеющего конкретную структуру стали, в том числе горячее прессование в определенных условиях. Далее, автор настоящей заявки также обнаружил, что эта горячепрессованная стальная листовая деталь имеет высокий предел прочности при растяжении 980 МПа или более, и также имеет превосходные пластичность и сгибаемость. Таким образом, автор настоящей заявки пришел к следующим разнообразным аспектам изобретения.
[0010] (1) Горячепрессованная стальная листовая деталь, включающая в себя:
химический состав, представленный, в масс.%:
C: от 0,10% до 0,34%;
Si: от 0,5% до 2,0%;
Mn: от 1,0% до 3,0%;
растворимый Al: от 0,001% до 1,0%;
P: 0,05% или менее;
S: 0,01% или менее;
N: 0,01% или менее;
Ti: от 0% до 0,20%;
Nb: от 0% до 0,20%;
V: от 0% до 0,20%;
Cr: от 0% до 1,0%;
Mo: от 0% до 1,0%;
Cu: от 0% до 1,0%;
Ni: от 0% до 1,0%;
Ca: от 0% до 0,01%;
Mg: от 0% до 0,01%;
REM (редкоземельный металл): от 0% до 0,01%;
Zr: от 0% до 0,01%;
B: от 0% до 0,01%;
Bi: от 0% до 0,01%; и
остальное: Fe и примеси; и
структуру стали, в которой:
доля площади феррита на участке поверхностного слоя, протяженном в диапазоне от поверхности до глубины 15 мкм, является большей, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя, который представляет собой участок за исключением участка поверхностного слоя; и
участок внутреннего слоя содержит структуру стали, представленную, в процентах площади:
ферритом: от 10% до 70%;
мартенситом: от 30% до 90%; и
совокупной долей площади феррита и мартенсита: от 90% до 100%,
причем предел прочности при растяжении горячепрессованной стальной листовой детали составляет 980 МПа или более.
[0011] (2) Горячепрессованного стального листа согласно пункту (1), в которой химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей, в масс.%, из:
Ti: от 0,003% до 0,20%;
Nb: от 0,003% до 0,20%;
V: от 0,003% до 0,20%;
Cr: от 0,005% до 1,0%;
Mo: от 0,005% до 1,0%;
Cu: от 0,005% до 1,0%; и
Ni: от 0,005% до 1,0%.
[0012] (3) Горячепрессованная стальная листовая деталь согласно пункту (1) или (2), в которой химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей, в масс.%, из:
Ca: от 0,0003% до 0,01%;
Mg: от 0,0003% до 0,01%;
REM: от 0,0003% до 0,01%; и
Zr: от 0,0003% до 0,01%.
[0013] (4) Горячепрессованная стальная листовая деталь согласно любому пункту из (1)-(3), в которой химический состав содержит, в масс.%, В: от 0,0003% до 0,01%.
[0014] (5) Горячепрессованная стальная листовая деталь согласно любому пункту из (1)-(4), в которой химический состав содержит, в масс.%, Bi: от 0,0003% до 0,01%.
[0015] (6) Стальной лист для горячего прессования, включающий в себя:
химический состав, представленный, в масс.%:
C: от 0,11% до 0,35%;
Si: от 0,5% до 2,0%;
Mn: от 1,0% до 3,0%;
растворимый Al: от 0,001% до 1,0%;
P: 0,05% или менее;
S: 0,01% или менее;
N: 0,01% или менее;
Ti: от 0% до 0,20%;
Nb: от 0% до 0,20%;
V: от 0% до 0,20%;
Cr: от 0% до 1,0%;
Mo: от 0% до 1,0%;
Cu: от 0% до 1,0%;
Ni: от 0% до 1,0%;
Ca: от 0% до 0,01%;
Mg: от 0% до 0,01%;
REM: от 0% до 0,01%;
Zr: от 0% до 0,01%;
B: от 0% до 0,01%;
Bi: от 0% до 0,01%; и
остальное: Fe и примеси; и
внутренний оксидный слой, имеющий толщину 30 мкм или менее; и
структуру стали, в которой доля площади феррита в области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, составляет от 30% до 90%, и доля площади перлита, включающего в себя зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в области за исключением области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, составляет от 10% до 70%.
[0016] (7) Стальной лист для горячего прессования согласно пункту (6), в котором химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей, в масс.%, из:
Ti: от 0,003% до 0,20%;
Nb: от 0,003% до 0,20%;
V: от 0,003% до 0,20%;
Cr: от 0,005% до 1,0%;
Mo: от 0,005% до 1,0%;
Cu: от 0,005% до 1,0%; и
Ni: от 0,005% до 1,0%.
[0017] (8) Стальной лист для горячего прессования согласно пункту (6) или (7), в котором химический состав содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей, в масс.%, из:
Ca: от 0,0003% до 0,01%;
Mg: от 0,0003% до 0,01%;
REM: от 0,0003% до 0,01%; и
Zr: от 0,0003% до 0,01%.
[0018] (9) Стальной лист для горячего прессования согласно любому из пунктов (6)-(8), в котором химический состав содержит, в масс.%, В: от 0,0003% до 0,01%.
[0019] (10) Стальной лист для горячего прессования согласно любому из пунктов (6)-(9), в котором химический состав содержит, в масс.%, Bi: от 0,0003% до 0,01%.
[0020] (11) Способ изготовления горячепрессованной стальной листовой детали, включающий в себя:
3
стадию, в которой нагревают стальной лист для горячего прессования согласно любому из пунктов (6)-(10) в диапазоне температур от 720°С до точки Ас;
стадию, в которой выполняют обработку обезуглероживанием со снижением содержания С на поверхности стального листа для горячего прессования на величину от 0,0005 масс.% до 0,015 масс.% после нагревания; и
стадию, в которой выполняют горячее прессование и охлаждение до точки Ms со средней скоростью охлаждения от 10°С/секунду до 500°С/секунду после обработки обезуглероживанием.
[0021] (12) Способ изготовления горячепрессованной стальной листовой детали согласно пункту (11), в котором стадия, в которой выполняют обработку обезуглероживанием, включает в себя выполнение охлаждения воздухом в течение времени от 5 секунд до 50 секунд.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0022] Согласно настоящему изобретению, можно получить превосходные высокий предел прочности при растяжении и превосходную безопасность при столкновениях. В частности, когда горячепрессованную стальную листовую деталь согласно настоящему изобретению используют для кузовного конструкционного компонента автомобиля, ударная нагрузка может быть поглощена деформацией изгиба участка поверхностного слоя, даже при столкновении, которое вызывает возникновение чрезмерной пластической деформации.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0023] Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к горячепрессованной стальной листовой детали, имеющей предел прочности при растяжении 980 МПа или более.
[0024] Сначала будут описаны химические составы горячепрессованной стальной листовой детали (далее иногда называемой «стальной листовой деталью») согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и стального листа для горячего прессования, используемого для ее изготовления. В нижеследующем описании символ «%», представляющий единицу содержания каждого элемента, содержащегося в стальной листовой детали или в стальном листе для горячего прессования, означает «масс.%», если не оговорено иное.
[0025] Химический состав стальной листовой детали согласно варианту осуществления представлен, в масс.%, элементами C: от 0,10% до 0,34%, Si: от 0,5% до 2,0%, Mn: от 1,0% до 3,0%, кислотно-растворимый Al: от 0,001% до 1,0%, P: 0,05% или менее, S: 0,01% или менее, N: 0,01% или менее, Ti: от 0% до 0,20%, Nb: от 0% до 0,20%, V: от 0% до 0,20%, Cr: от 0% до 1,0%, Mo: от 0% до 1,0%, Cu: от 0% до 1,0%, Ni: от 0% до 1,0%, Ca: от 0% до 0,01%, Mg: от 0% до 0,01%, REM: от 0% до 0,01%, Zr: от 0% до 0,01%, B: от 0% до 0,01%, Bi: от 0% до 0,01%; и остальное: Fe и примеси. Химический состав стального листа для горячего прессования, используемого для изготовления стальной листовой детали согласно варианту осуществления, представлен, в масс.%, элементами C: от 0,11% до 0,35%, Si: от 0,5% до 2,0%, Mn: от 1,0% до 3,0%, кислотно-растворимый Al: от 0,001% до 1,0%, P: 0,05% или менее, S: 0,01% или менее, N: 0,01% или менее, Ti: от 0% до 0,20%, Nb: от 0% до 0,20%, V: от 0% до 0,20%, Cr: от 0% до 1,0%, Mo: от 0% до 1,0%, Cu: от 0% до 1,0%, Ni: от 0% до 1,0%, Ca: от 0% до 0,01%, Mg: от 0% до 0,01%, REM: от 0% до 0,01%, Zr: от 0% до 0,01%, B: от 0% до 0,01%, Bi: от 0% до 0,01%; и остальное: Fe и примеси. Примеры примесей включают в себя такие, которые содержатся в сырьевых материалах, таких как руда и металлолом, и такие, которые примешиваются во время процесса изготовления.
[0026] (С в горячепрессованной стальной листовой детали: от 0,10% до 0,34%, и С в стальном листе для горячего прессования: от 0,11% до 0,35%)
Углерод (С) представляет собой очень важный элемент, который повышает прокаливаемость стального листа для горячего прессования и в основном определяет прочность стальной листовой детали. Когда содержание С в стальной листовой детали составляет менее 0,10%, может быть затруднительно обеспечение предела прочности при растяжении на уровне 980 МПа или более. Соответственно этому, содержание С в стальной листовой детали составляет 0,10% или более. Когда содержание С в стальной листовой детали составляет более 0,34%, может быть значительным снижение сгибаемости и свариваемости. Таким образом, содержание С в стальной листовой детали составляет 0,34% или менее. По соображениям производительности при горячей прокатке и холодной прокатке для получения стального листа для горячего прессования, содержание С в стальном листе для горячего прессования предпочтительно составляет 0,30% или менее, и более предпочтительно 0,25% или менее. Как будет описано позже, обработку обезуглероживанием стального листа для горячего прессования выполняют при изготовлении горячепрессованной стальной листовой детали, и поэтому С содержится в стальном листе для горячего прессования в большем количестве на величину, соответствующую обработке обезуглероживанием, и содержание С в стальном листе для горячего прессования составляет 0,11% или более, и 0,35% или менее.
[0027] (Si: от 0,5% до 2,0%)
Кремний (Si) является очень эффективным элементом для улучшения пластичности стальной листовой детали и стабильного обеспечения прочности стальной листовой детали. Когда содержание Si составляет менее 0,5%, получение вышеописанных эффектов может быть затруднительным. Таким образом, содержание Si составляет 0,5% или более. Когда содержание Si составляет более 2,0%, вышеописанный эффект может насыщаться, становясь экономически неблагоприятным, и значительно снижается смачиваемость при плакировании, зачастую вызывая отсутствие покрытия. Таким образом, содержание Si составляет 2,0% или менее. Из соображений улучшения свариваемости, содержание Si предпочтительно составляет 0,7% или более. В плане предотвращения образования дефектов поверхности стальной листовой детали, содержание Si предпочтительно составляет 1,8% или менее.
[0028] (Mn: от 1,0% до 3,0%)
Марганец (Mn) представляет собой очень эффективный элемент для улучшения прокаливаемости стального листа для горячего прессования и обеспечения прочности стальной листовой детали. Когда содержание Mn составляет менее 1,0%, может быть очень затруднительным обеспечение предел прочности при растяжении на уровне 980 МПа или более в стальной листовой детали. Таким образом, содержание Mn составляет 1,0% или более. Для более надежного получения вышеописанных эффектов содержание Mn предпочтительно составляет 1,1% или более. Когда содержание Mn превышает 3,0%, структура стали в стальной листовой детали может становиться в значительной мере зонной структурой, и может становиться существенным ухудшение сгибаемости. Таким образом, содержание Mn составляет 3,0% или менее. Из соображений производительности при горячей прокатке и холодной прокатке для получения стального листа для горячего прессования, содержание Mn предпочтительно составляет 2,5% или менее.
[0029] (Растворимый Al (кислотно-растворимый Al): от 0,001% до 1,0%)
Алюминий (Al) представляет собой элемент, проявляющий эффект раскисления стали для получения лучшего стального материала. Когда содержание растворимого Al составляет менее 0,001%, получение вышеописанного эффекта может быть затруднительным. Таким образом, содержание растворимого Al составляет 0,001% или более. Для более надежного получения вышеописанного эффекта содержание растворимого Al предпочтительно составляет 0,015% или более. Когда содержание растворимого Al составляет свыше 1,0%, может значительно снижаться свариваемость, может возрастать количество включений на основе оксидов, и может значительно ухудшаться свойства поверхности. Таким образом, содержание растворимого Al составляет 1,0% или менее. Чтобы получить лучшие свойства поверхности, содержание растворимого Al предпочтительно составляет 0,080% или менее.
[0030] (Р: 0,05% или менее)
Фосфор (Р) не является существенным элементом и содержится в стали, например, как примесь. По соображениям свариваемости лучшим является более низкое содержание Р. В частности, когда содержание Р составляет более 0,05%, может значительно снижаться свариваемость. Таким образом, содержание Р составляет 0,05% или менее. Чтобы обеспечить лучшую свариваемость, содержание Р предпочтительно составляет 0,018% или менее. С другой стороны, Р проявляет эффект улучшения прочности стали в результате упрочнения твердого раствора. Для получения этого эффекта Р может содержаться в количестве 0,003% или более.
[0031] (S: 0,01% или менее)
Сера (S) не является существенным элементом и содержится в стали, например, как примесь. Из соображений свариваемости лучшим является более низкое содержание S. В частности, когда содержание S составляет более 0,01%, может значительно снижаться свариваемость. Таким образом, содержание S составляет 0,01% или менее. Чтобы обеспечить лучшую свариваемость, содержание S предпочтительно составляет 0,003% или менее, и более предпочтительно 0,0015% или менее.
[0032] (N: 0,01% или менее)
Азот (N) не является существенным элементом и содержится в стали, например, как примесь. Из соображений свариваемости лучшим является более низкое содержание N. В частности, когда содержание N составляет более 0,01%, может значительно снижаться свариваемость. Таким образом, содержание N составляет 0,01% или менее. Чтобы обеспечить лучшую свариваемость, содержание N предпочтительно составляет 0,006% или менее.
[0033] Ti, Nb, V, Cr, Mo, Cu, Ni, Са, Mg, REM, Zr, В и Bi не являются существенными элементами, и представляют собой произвольно добавляемые элементы, которые надлежащим образом могут содержаться вплоть до конкретного количества в качестве предельного в стальной листовой детали и в стальном листе для горячего прессования.
[0034] (Ti: от 0% до 0,20%, Nb: от 0% до 0,20%, V: от 0% до 0,20%, Cr: от 0% до 1,0%, Mo: от 0% до 1,0%, Cu: от 0% до 1,0%, и Ni: от 0% до 1,0%)
Каждый из Ti, Nb, V, Cr, Mo, Cu и Ni представляет собой элемент, эффективный для стабильного обеспечения прочности стальной листовой детали. Таким образом, также могут содержаться один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из этих элементов. Однако когда содержание Ti, Nb и V составляет более 0,20%, может становиться затруднительным выполнение горячей прокатки и холодной прокатки для получения стального листа для горячего прессования, и дополнительно может затрудняться стабильное обеспечение прочности. Таким образом, содержание Ti, содержание Nb и содержание V в каждом случае составляют 0,20% или менее. Когда содержание одного из Cr и Mo составляет более 1,0%, может становиться затруднительным выполнение горячей прокатки и холодной прокатки для получения стального листа для горячего прессования. Таким образом, содержание Cr и содержание Mo в каждом случае составляет 1,0% или менее. Когда содержание одного из Cu и Ni составляет 1,0%, вышеописанные эффекты могут насыщаться, приводя к экономически неблагоприятным результатам, и может становиться затруднительным выполнение горячей прокатки и холодной прокатки для получения стального листа для горячего прессования. Таким образом, содержание Cu и содержание Ni в каждом случае составляют 1,0% или менее. Для стабильного обеспечения прочности стальной листовой детали каждое из содержания Ti, содержания Nb и содержания V предпочтительно составляет 0,003% или более, и каждое из содержания Cr, содержания Mo, содержания Cu и содержания Ni предпочтительно составляет 0,005% или более. То есть, предпочтительно удовлетворяется по меньшей мере одно условие из «Ti: от 0,003% до 0,20%», «Nb: от 0,003% до 0,20%», «V: от 0,003% до 0,20%», «Cr: от 0,005% до 1,0%», «Mo: от 0,005% до 1,0%», «Cu: от 0,005% до 1,0%», и «Ni: от 0,005% до 1,0%».
[0035] (Ca: от 0% до 0,01%, Mg: от 0% до 0,01%, REM: от 0% до 0,01%, и Zr: от 0% до 0,01%)
Каждый из Са, Mg, REM и Zr представляет собой элемент, который проявляет эффект, способствующий контролированию включений, в частности, тонкому диспергированию включений, для улучшения низкотемпературной ударной вязкости. Таким образом, могут содержаться один или более элементов, выбранных из состоящей из них группы. Однако когда содержание любого из них составляет более 0,01%, может становиться заметным ухудшение свойств поверхности. Таким образом, каждое из содержания Са, содержания Mg, содержания REM, и содержания Zr составляет 0,01% или менее. Чтобы улучшить низкотемпературную ударную вязкость, каждое из содержания Са, содержания Mg, содержания REM, и содержания Zr предпочтительно составляет 0,0003% или более. То есть, удовлетворяется по меньшей мере одно условие из «Са: от 0,0003% до 0,01%», «Mg: от 0,0003% до 0,01%», «REM: от 0,0003% до 0,01%», и «Zr: от 0,0003% до 0,01%».
[0036] REM (редкоземельный металл) обозначает элементы 17 видов, в совокупности Sc, Y и лантаноиды, и «содержание REM» означает совокупное содержание этих элементов 17 видов. Лантаноид при промышленном производстве может быть добавлен в форме, например, мишметалла.
[0037] (В: от 0% до 0,01%)
Бор (В) представляет собой элемент, проявляющий эффект улучшения низкотемпературной ударной вязкости стального листа. Таким образом, бор (В) может содержаться. Однако когда содержание В составляет более 0,01%, может ухудшаться обрабатываемость в горячем состоянии, и может становиться затруднительной горячая прокатка для получения стального листа для горячего прессования. Таким образом, содержание В составляет 0,01% или менее. Для улучшения низкотемпературной ударной вязкости содержание В предпочтительно составляет 0,0003% или более. То есть, содержание В предпочтительно составляет от 0,0003% до 0,01%,
[0038] (Bi: от 0% до 0,01%)
Висмут (Bi) представляет собой элемент, эффект которого состоит в большей однородности структуры стали и повышении низкотемпературной ударной вязкости стального листа. Тем самым Bi может содержаться. Однако когда содержание Bi превышает 0,01%, может ухудшаться обрабатываемость в горячем состоянии, и может становиться затруднительной горячая прокатка для получения стального листа для горячего прессования. Поэтому содержание Bi составляет 0,01% или менее. Чтобы улучшить низкотемпературную ударную вязкость, содержание Bi предпочтительно составляет 0,0003% или более. То есть, содержание Bi предпочтительно составляет от 0,0003% до 0,01%.
[0039] Далее будет описана структура стали в стальной листовой детали согласно варианту осуществления. Эта стальная листовая деталь имеет структуру стали, в которой доля площади феррита на участке поверхностного слоя, протяженного в диапазоне от поверхности до глубины 15 мкм, является большей, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя, который представляет собой участок за исключением участка поверхностного слоя, и участок внутреннего слоя имеет структуру стали, представляемую, в процентах площади: ферритом: от 10% до 70%, и мартенситом: от 30% до 90%, и совокупной долей площади феррита и мартенсита: от 90% до 100%. Участок поверхностного слоя стальной листовой детали подразумевает участок поверхности, протяженный в диапазоне от поверхности до глубины 15 мкм, и участок внутреннего слоя означает участок за исключением участка поверхностного слоя. То есть, участок внутреннего слоя представляет собой иной участок, нежели участок поверхностного слоя стальной листовой детали. Каждое из численных значений, относящихся к структуре стали на участке внутреннего слоя, представляет, например, усредненное значение по всему участку внутреннего слоя по направлению толщины, но оно может быть представлено численным значением, относящимся к структуре стали в точке, где глубина от поверхности стальной листовой детали составляет 1/4 толщины стальной листовой детали (далее эта точка иногда называется «положением на 1/4 глубины»). Например, когда толщина стальной листовой детали составляет 2,0 мм, оно может быть представлено численным значением в точке, расположенной на глубине 0,50 мм от поверхности. Это обусловливается тем, что структура стали в положении на 1/4 глубины показывает усредненную структуру стали по направлению толщины стальной листовой детали. Таким образом, в настоящем изобретении доля площади феррита и доля площади мартенсита, измеренные в положении на 1/4 глубины, рассматриваются как доля площади феррита и доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя, соответственно.
[0040] (Доля площади феррита на участке поверхностного слоя: бóльшая, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя)
Доля площади феррита на участке поверхностного слоя является более высокой, чем доля площади феррита на участке внутреннего слоя, чтобы тем самым придать участку поверхностного слоя высокую пластичность, и даже когда он имеет высокий предел прочности при растяжении 980 МПа или более, могут быть получены превосходные пластичность и сгибаемость. Когда доля площади феррита на участке поверхностного слоя является равной или меньшей, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя, может становиться вероятным возникновение микротрещин на участке поверхностного слоя, чем затрудняется получение достаточной сгибаемости. Таким образом, доля площади феррита на участке поверхностного слоя является большей, чем 1,20-кратная величина доли площади на участке внутреннего слоя.
[0041] (Доля площади феррита на участке внутреннего слоя: от 10% до 70%)
На участке внутреннего слоя обеспечивают присутствие конкретного количества феррита, чтобы тем самым сделать возможным получение хорошей пластичности. Когда доля площади феррита на участке внутреннего слоя составляет менее 10%, большая часть феррита может быть изолирована, затрудняя получение хорошей пластичности. Таким образом, доля площади феррита на участке внутреннего слоя составляет 10% или более. Когда доля площади феррита на участке внутреннего слоя составляет более 70%, мартенсит, будучи упрочняющей фазой, не может быть обеспечен в достаточной мере, и может быть затруднительным достижение предела прочности при растяжении 980 МПа или более. Таким образом, доля площади феррита на участке внутреннего слоя составляет 70% или менее.
[0042] (Доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя: от 30% до 90%)
На участке внутреннего слоя обеспечивают присутствие конкретного количества мартенсита, тем самым делая возможным получение высокой прочности. Когда доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя составляет менее 30%, может быть затруднительным обеспечение предела прочности при растяжении 980 МПа или более. Таким образом, доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя составляет 30% или более. Когда доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя составляет более 90%, доля площади феррита становится меньшей чем 10%, приводя к тому, что может быть затруднительным получение хорошей пластичности, как было описано выше. Таким образом, доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя составляет 90% или менее.
[0043] (Совокупная доля площади феррита и мартенсита на участке внутреннего слоя: от 90% до 100%)
Участок внутреннего слоя горячепрессованной стальной листовой детали согласно варианту осуществления предпочтительно состоит из феррита и мартенсита, а именно, совокупная доля площади феррита и мартенсита предпочтительно составляет 100%. Однако, в зависимости от условий изготовления, могут содержаться одно или более, выбранное из группы, состоящей из бейнита, остаточного аустенита, цементита и перлита, или фаза или структура, иная, нежели феррит и мартенсит. В этом случае, когда доля площади иной фазы или структуры, нежели феррит и мартенсит, составляет более 10%, целевые свойства в некоторых случаях могут быть не получены вследствие влияния этой фазы или структуры. Соответственно этому, доля площади иной фазы или структуры, нежели феррит и мартенсит, на участке внутреннего слоя составляет 10% или менее. То есть, совокупная доля площади феррита и мартенсита на участке внутреннего слоя составляет 90% или более.
[0044] В качестве метода измерения доли площади каждой фазы в вышеуказанной структуре стали может быть использован метод, хорошо известный квалифицированному специалисту в этой области технологии. Каждую из долей площади получают, например, как среднее значение величины, измеренной в поперечном сечении перпендикулярно направлению прокатки, и величины, измеренной в поперечном сечении перпендикулярно направлению ширины листа (направлению, которое является перпендикулярным направлению прокатки). Другими словами, долю площади получают, например, как среднее значение величин долей площади, измеренных в двух поперечных сечениях.
[0045] Стальная листовая деталь может быть изготовлена обработкой конкретного стального листа для горячего прессования при конкретных условиях.
[0046] Здесь будет описана структура стали и тому подобная в стальном листе для горячего прессования, используемом для изготовления стальной листовой детали согласно варианту осуществления. Этот стальной лист для горячего прессования включает в себя внутренний оксидный слой, имеющий толщину 30 мкм или менее, и имеет структуру стали, в которой доля площади феррита в области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, составляет от 30% до 90%, и доля площади перлита, имеющего зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в области за исключением области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, составляет от 10% до 70%.
[0047] (Толщина внутреннего оксидного слоя: 30 мкм или менее)
Когда внутренний оксидный слой является более толстым, снижается сгибаемость стальной листовой детали, и когда толщина внутреннего оксидного слоя составляет более 30 мкм, сгибаемость может значительно снижаться. Таким образом, толщина внутреннего оксидного слоя составляет 30 мкм или менее. Например, внутренний оксидный слой можно наблюдать с использованием электронного микроскопа, и толщина внутреннего оксидного слоя может быть измерена с помощью электронного микроскопа.
[0048] (Доля площади феррита в области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм: от 30% до 90%)
Феррит в области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, способствует обеспечению присутствия феррита на участке поверхностного слоя стальной листовой детали. Когда доля площади феррита в этой области составляет менее 30%, может быть затруднительным сделать так, чтобы доля площади феррита на участке поверхностного слоя стальной листовой детали становилась большей, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя. Таким образом, доля площади феррита в области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, составляет 30% или более. Когда доля площади феррита в этой области составляет более 90%, может быть затруднительным сделать так, чтобы доля площади феррита на участке внутреннего слоя стальной листовой детали становилась равной 70% или менее. Таким образом, доля площади феррита в области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, составляет 90% или менее.
[0049] (Доля площади перлита, имеющего зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в области за исключением области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм: от 10% до 70%)
Перлит, имеющий зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в области за исключением области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, способствует формированию мартенсита на участке внутреннего слоя стальной листовой детали. Когда доля площади перлита, имеющего зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в этой области составляет менее 10%, может быть затруднительным достижение того, чтобы доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя стальной листовой детали становилась равной 30% или более. Таким образом, доля площади перлита в этой области составляет 10% или более. Когда доля площади перлита, имеющего зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в этой области составляет свыше 70%, может быть затруднительным достижение того, чтобы доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя стальной листовой детали становилась равной 90% или менее. Таким образом, доля площади перлита в этой области составляет 70% или менее. На долю площади перлита в этой области может влиять содержание С в стальном листе для горячего прессования. Когда доля площади перлита составляет свыше 70%, содержание С в стальном листе для горячего прессования, используемом для изготовления стальной листовой детали, часто составляет более 0,35%. Таким образом, для достижения того, чтобы доля площади перлита, имеющего зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в области за исключением области, протяженной в диапазоне от поверхности до глубины 100 мкм, становилась равной 70% или менее, например, является эффективным использование стального листа для горячего прессования, содержание С в котором составляет 0,35% или менее. Средний размер зерен перлита означает среднюю величину диаметра зерна перлита по направлению прокатки и по направлению ширины листа (направлению, которое перпендикулярно направлению прокатки).
[0050] В качестве стального листа для горячего прессования может быть использован, например, горячекатаный стальной лист, холоднокатаный стальной лист, оцинкованный горячим погружением холоднокатаный стальной лист или тому подобный. Например, горячекатаный стальной лист, включающий в себя вышеописанную структуру стали, может быть изготовлен горячей прокаткой, включающей в себя чистовую прокатку при температуре 850°С или более, выдерживание при температуре в диапазоне от 720°С до 650°С в течение 10 секунд или более, и затем намотку в рулон в диапазоне температур 600°С или более. Например, холоднокатаный стальной лист и оцинкованный горячим погружением холоднокатаный стальной лист, имеющие вышеописанную структуру стали, могут быть изготовлены отжигом после холодной прокатки в диапазоне температур от 720°С до 850°С в атмосфере газовой смеси из азота и водорода, точка росы которой составляет -10°С или более.
3
[0051] Далее будет описан способ изготовления стальной листовой детали согласно этому варианту осуществления, а именно, способ обработки стального листа для горячего прессования. При обработке стального листа для горячего прессования стальной лист для горячего прессования нагревают в диапазоне температур 720°С до точки Ас, после нагревания выполняют обработку обезуглероживанием для снижения содержания С на поверхности стального листа для горячего прессования на величину от 0,0005 масс.% до 0,015 масс.%, и после обработки обезуглероживанием выполняют горячее прессование и охлаждение до точки Ms со средней скоростью охлаждения от 10°С/секунду до 500°С/секунду.
3
[0052] (Температура нагревания стального листа для горячего прессования: зона температур от 720°С до точки Ас)
3
3
Подвергаемый горячему прессованию стальной лист, а именно, стальной лист для горячего прессования, нагревают до температуры в диапазоне от 720°С до точки Ас. Точка Ас представляет собой температуру (единица: °С), при которой структура стали становится аустенитной однофазной структурой, которая рассчитывается по следующей эмпирической формуле (i).
3
0,5
[0053] Ac=910-203×(C)-15,2×Ni+44,7×Si+104×V+31,5×Mo-30×Mn-11×Cr-20×Cu+700×P+400×Al+50×Ti (i)
Здесь символ элемента в вышеуказанной формуле показывает содержание (единица: масс.%) каждого элемента в химическом составе стального листа.
3
3
[0054] Когда температура нагревания составляет менее 720°С, формирование аустенита, сопровождающее образование твердого раствора цементита, может быть затруднительным или недостаточным, приводя к осложнениям в достижении предела прочности при растяжении стальной листовой детали на уровне 980 МПа или более. Таким образом, температура нагревания составляет 720°С или более. Когда температура нагревания составляет свыше точки Ас, структура стали стальной листовой детали может становиться мартенситной однофазной структурой, приводя к значительному ухудшению пластичности. Таким образом, температура нагревания составляет температуру точки Ас или менее.
3
[0055] Скорость нагревания до температуры в диапазоне от 720°С до точки Ас, и продолжительность нагревания для выдерживания в вышеописанном температурном диапазоне не являются конкретно ограниченными, но они в каждом случае предпочтительно находятся в следующем диапазоне.
3
[0056] Средняя скорость нагревания при нагреве до температуры в диапазоне от 720°С до точки Ас предпочтительно составляет от 0,2°С/секунду до 100°С/секунду. Регулирование средней скорости нагревания на 0,2°С/секунду или более позволяет обеспечить более высокую производительность. Далее, регулирование средней скорости нагревания на 100°С/секунду или менее позволяет легко контролировать температуру нагревания, когда нагревание выполняют с использованием обычной печи.
3
[0057] Продолжительность нагревания в температурном диапазоне от 720°С до точки Ас предпочтительно составляет от 1 минуты до 10 минут. Продолжительность нагревания представляет собой период времени от момента времени, когда температура стального листа достигает 720°С, до момента завершения нагревания. Более конкретно, момент завершения нагревания представляет собой время, когда стальной лист извлекают из нагревательной печи в случае печного нагрева, и представляет собой момент времени, когда отключают подачу питания или тому подобное в случае нагревания с подведением энергии или индукционного нагревания. Продолжительность нагревания составляет 1 минуту или более, и тем самым более надежно образуется феррит на участке поверхностного слоя в результате обезуглероживания во время нагревания, и доля площади феррита на участке поверхностного слоя более вероятно становится выше, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя. Для более надежного получения вышеописанных эффектов продолжительность нагревания более предпочтительно составляет 4 минуты или более. При регулировании продолжительности нагревания на 10 минут или менее структура стали в стальной листовой детали может быть сделана более тонкозернистой, приводящая к дополнительному улучшению низкотемпературной ударной вязкости стальной листовой детали.
[0058] (Степень обезуглероживания в результате обработки обезуглероживанием: от 0,0005 масс.% до 0,015 масс.%)
В результате обработки обезуглероживанием феррит с большей вероятностью образуется на участке, который представляет собой участок поверхностного слоя стальной листовой детали, нежели на участке, который является участком внутреннего слоя. Когда степень обезуглероживания составляет менее 0,0005 масс.%, вышеописанный эффект не получается в достаточной мере, приводя к затруднениям в создании доли площади феррита на участке поверхностного слоя, которая становилась бы большей, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя. Таким образом, степень обезуглероживания составляет 0,0005 масс.% или более. Когда степень обезуглероживания составляет более 0,015 масс.%, во время обработки обезуглероживанием может происходить бейнитное превращение, приводящее к тому, что может быть затруднительным обеспечение достаточного количества мартенсита в стальной листовой детали, то есть, получения предела прочности при растяжении 980 МПа или более. Таким образом, степень обезуглероживания составляет 0,015 масс.% или менее. Степень обезуглероживания может быть измерена с использованием, например, спектроскопии тлеющего разряда (GDS) или электронно-зондового микроанализатора (EPMA). То есть, поверхность стального листа для горячего прессования анализируют до и после обработки обезуглероживанием, и сравнивают результаты анализов, и тем самым может быть найдена степень обезуглероживания.
[0059] Способ обработки обезуглероживанием не является в частности ограниченным, и обработка обезуглероживанием может быть выполнена, например, охлаждением воздухом. Например, между извлечением из нагревательного устройства, такого как нагревательная печь, используемого для вышеописанного нагревания, и помещением в устройство для горячего прессования, выполняют охлаждение воздухом, при котором надлежащим образом контролируются атмосфера, температура, продолжительность и тому подобные, и тем самым может быть выполнена обработка обезуглероживанием. Более конкретно, охлаждение воздухом может быть выполнено, например, когда извлекают из нагревательного устройства, когда переносят из нагревательного устройства в устройство для горячего прессования, или когда помещают в устройство для горячего прессования.
[0060] Затем, когда выполняют такое охлаждение воздухом, продолжительность охлаждения воздухом между завершением нагревания и началом горячего прессования предпочтительно составляет от 5 секунд до 50 секунд. Регулированием продолжительности охлаждения воздухом на 5 секунд или более может быть выполнена достаточная обработка обезуглероживанием, приводящая к тому, что можно легко сделать долю площади феррита на участке поверхностного слоя, которая становится большей, чем 1,20-кратная величина доли площади феррита на участке внутреннего слоя. Регулированием продолжительности охлаждения воздухом на 50 секунд или менее подавляется развитие бейнитного превращения, и упрощается обеспечение доли площади мартенсита, который является упрочняющей фазой, приводя к тому, что становится простым достижение предела прочности при растяжении стальной листовой детали на уровне 980 МПа или более. Для более надежного получения вышеописанных эффектов продолжительность охлаждения воздухом предпочтительно составляет 30 секунд или менее, и более предпочтительно 20 секунд или менее.
[0061] Продолжительность охлаждения воздухом может быть скорректирована, например, регулированием времени переноса от извлечения из нагревательного устройства до матрицы для прессования устройства для горячего прессования.
[0062] (Средняя скорость охлаждения до точки Ms: не менее 10°С/секунду и не более 500°С/секунду)
После охлаждения воздухом выполняют горячее прессование и охлаждение до точки Ms со средней скоростью охлаждения от 10°С/секунду до 500°С/секунду. Когда средняя скорость охлаждения составляет менее 10°С/секунду, может чрезмерно развиваться диффузионное превращение, такое как бейнитное превращение, затрудняя тем самым обеспечение доли площади мартенсита, который представляет собой упрочняющую фазу, в результате чего становится затруднительным достижение предела прочности при растяжении стальной листовой детали на уровне 980 МПа или более. Таким образом, средняя скорость охлаждения составляет 10°С/секунду или более. Когда средняя скорость охлаждения составляет свыше 500°С/секунду, может становиться очень затруднительным выдерживание томления детали, приводя к тому, что прочность уже больше не стабилизируется. Таким образом, средняя скорость охлаждения составляет 500°С/секунду или менее.
[0063] При этом охлаждении может чрезмерно возрастать выделение тепла при фазовом превращении после того, как температура достигает 400°С. Поэтому, когда охлаждение до низкотемпературного диапазона ниже 400°С выполняется таким же способом, как охлаждение в температурном диапазоне 400°С или более, в некоторых случаях может быть затруднительным обеспечение достаточной средней скорости охлаждения. Предпочтительно выполнять охлаждение до точки Ms от температуры 400°С более интенсивно, чем охлаждение до температуры 400°С. Например, предпочтительно использование следующего способа.
[0064] Как правило, охлаждение при горячем прессовании выполняется заблаговременным регулированием матрицы, изготовленной из стали, используемой для формования нагретого стального листа, до нормальной температуры или температуры около нескольких десятков градусов Цельсия, и приведением стального листа в контакт с матрицей. Соответственно этому, среднюю скорость охлаждения можно контролировать, например, изменением теплоемкости с изменением размеров матрицы. Среднюю скорость охлаждения также можно контролировать изменением материала матрицы на другой металл (например, Cu или тому подобный). Среднюю скорость охлаждения также можно контролировать использованием матрицы с водяным охлаждением и изменением количества охлаждающей воды, протекающей через матрицу. Среднюю скорость охлаждения также можно контролировать заблаговременным формированием многочисленных канавок в матрице и пропусканием воды через канавки во время горячего прессования. Среднюю скорость охлаждения также можно контролировать приподниманием установки для горячего прессования на середине горячего прессования и пропусканием воды через образованный зазор. Среднюю скорость охлаждения также можно контролировать корректированием габаритов матрицы и изменением площади контакта матрицы со стальным листом.
[0065] Примеры способа повышения скорости охлаждения при температуре около 400°С и ниже включают в себя следующие три типа.
(а) Непосредственно после достижения температуры 400°С стальной лист перемещают в матрицу с иной теплоемкостью или в матрицу при комнатной температуре.
(b) Используют матрицу с водяным охлаждением, и величину расхода потока воды через матрицу увеличивают немедленно после достижения температуры 400°С.
(с) Непосредственно после достижения температуры 400°С пропускают воду между матрицей и стальным листом. В этом способе скорость охлаждения может быть дополнительно повышена увеличением количества воды в соответствии с температурой.
[0066] Режим формования при горячем прессовании в варианте осуществления не является конкретно ограниченным. Примеры режима формования включают сгибание, вытяжку, выпучивание, раздачу отверстия и отбортовку. Режим формования может быть надлежащим образом выбран в зависимости от типа целевой стальной листовой детали. Показательные примеры стальной листовой детали включают поручень двери, усилитель бампера и тому подобные, которые представляют собой укрепляющие компоненты автомобиля. Горячее формование не ограничивается горячим прессованием, пока стальной лист может быть охлажден одновременно с формованием или немедленно после формования. Например, роликовое профилирование листового металла может быть выполнено как горячее формование.
[0067] Такие серии обработок выполняют на вышеописанном стальном листе для горячего прессования, и тем самым может быть изготовлена стальная листовая деталь согласно варианту осуществления. Другими словами, можно получить горячепрессованную стальную листовую деталь, имеющую желательную структуру стали, предел прочности при растяжении 980 МПа или более, и превосходные пластичность и сгибаемость.
[0068] Например, пластичность может быть оценена по совокупному относительному удлинению (EL) в испытании на растяжение, и в этом варианте осуществления совокупное относительное удлинение в испытании на растяжение предпочтительно составляет 12% или более. Совокупное относительное удлинение предпочтительно составляет 14% или более. Например, сгибаемость может быть оценена по предельному радиусу изгиба в испытании на изгиб образца с V-образным надрезом с углом при вершине 90°, и когда толщина горячепрессованной стальной листовой детали представлена как t, предельный радиус изгиба в этом варианте осуществления предпочтительно составляет 5×t или менее.
[0069] После горячего прессования и охлаждения может быть выполнена дробеструйная обработка. Дробеструйной обработкой может быть удалена окалина. Дробеструйная обработка также имеет эффект введения сжимающего напряжения в поверхность стальной листовой детали, и поэтому может быть также получены эффекты подавления замедленного разрушения и улучшения усталостной прочности.
3
[0070] В вышеописанном способе изготовления стальной листовой детали горячее прессование не сопровождается предварительным формованием, стальной лист для горячего прессования нагревают до температуры в диапазоне от 720°С до точки Ас, чтобы вызвать аустенитное превращение до некоторой степени, и затем формуют. Таким образом, механические свойства стального листа для горячего прессования при комнатной температуре перед нагреванием не имеют особого значения.
[0071] Стальная листовая деталь согласно этому варианту осуществления также может быть изготовлена проведением горячего прессования с предварительным формованием. Например, в диапазоне, где удовлетворяются вышеописанные условия нагревания, обработки обезуглероживанием и охлаждения, горячепрессованная стальная листовая деталь может быть изготовлена предварительным формованием путем обработки прессованием стального листа для горячего прессования с использованием матрицы до конкретной формы, помещением его в матрицу того же типа, приложением к нему прижимающего усилия, и его быстрым охлаждением. В этом случае также тип стального листа для горячего прессования и структура его стали не являются ограниченными, но предпочтительным является использование стального листа, который имеет настолько низкую прочность, насколько возможно, и имеет пластичность. Например, предел прочности при растяжении предпочтительно составляет 700 МПа или менее.
[0072] Следует отметить, что вышеописанный вариант осуществления всего лишь иллюстрирует конкретный пример осуществления настоящего изобретения, и техническая область настоящего изобретения не должна рассматриваться как ограниченная этим вариантом осуществления. То есть, настоящее изобретение может быть исполнено в разнообразных формах без выхода за пределы технической области или его основных признаков.
ПРИМЕР
2
[0073] Далее будет описан эксперимент, выполненный автором настоящей заявки. В этом эксперименте, во-первых, были использованы стальные материалы 19 типов, имеющие перечисленные в Таблице 1 химические составы, для изготовления стальных листов для горячего прессования 28 типов (стальных листов, подвергаемых термической обработке), имеющих структуры стали, приведенные в Таблице 2. Остальное в каждом из стальных материалов составляют Fe и примеси. Толщина каждого из стальных листов, подвергаемых термической обработке, составляла 2,0 мм. В Таблице 2 «НЕОТОЖЖЕННЫЙ» показывает неотожженный стальной лист полной твердости, и «ПЛАКИРОВАННЫЙ СТАЛЬНОЙ ЛИСТ» показывает оцинкованный горячим погружением холоднокатаный стальной лист с удельным весом покрытия в расчете на одну сторону 60 г/м. Применяемый в этом эксперименте неотожженный стальной лист представляет собой стальной лист, полученный холодной прокаткой горячекатаного стального листа, имеющего толщину 3,6 мм, в котором после холодной прокатки не выполнялся отжиг. В Таблице 2 каждое численное значение (единица: %) в колонке «ДОЛЯ ПЛОЩАДИ ФЕРРИТА» показывает долю площади феррита в области, протяженной в диапазоне от поверхности стального листа до глубины 100 мкм. Далее, в Таблице 2 каждое численное значение (единица: %) в колонке «ДОЛЯ ПЛОЩАДИ ПЕРЛИТА» показывает долю площади перлита, имеющего зерна со средним диаметром 5 мкм или более, в области за исключением области, протяженной в диапазоне от поверхности стального листа до глубины 100 мкм. Каждая из этих долей площади представляет среднее значение из величин, рассчитанных выполнением анализа изображений, полученных обследованием с использованием электронного микроскопа, в двух поперечных сечениях: поперечном сечении, перпендикулярном направлению прокатки; и в поперечном сечении, перпендикулярном ширине листа (по направлению, которое перпендикулярно направлению прокатки).
[0074] После производства подвергаемых термической обработке стальных листов, стальные листы были нагреты в печи с газовым отоплением при соотношении «воздух-топливо» 0,9, в условиях, перечисленных в Таблице 2. В Таблице 2 «ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ НАГРЕВАНИЯ» показывает период времени от момента, когда стальной лист загружают в печь с газовым отоплением, и затем температура стального листа достигает 720°С, до момента, когда стальной лист извлекают из печи с газовым отоплением. Далее, в Таблице 2 «ТЕМПЕРАТУРА НАГРЕВАНИЯ» показывает не температуру стального листа, но температуру внутри печи с газовым отоплением. Затем стальной лист извлекали из печи с газовым отоплением, выполняли обработку обезуглероживанием стального листа охлаждением воздухом, после обработки обезуглероживанием выполняли горячее прессование стального листа, и стальной лист охлаждали после горячего прессования. При горячем прессовании использовали плоскую матрицу, изготовленную из стали. То есть формование не выполняли. При обработке обезуглероживанием выполняли охлаждение воздухом, в то время как стальной лист извлекали из печи с газовым отоплением и помещали в матрицу и корректировали продолжительность охлаждения воздухом. Когда выполняли охлаждение стального листа, стальной лист охлаждали до температуры 150°С, составляющей точку Ms, или менее, при средней скорости охлаждения, перечисленной в Таблице 2, с оставлением стального листа в контакте с матрицей, и затем стальной лист извлекали из матрицы для охлаждения стального листа. При охлаждении до температуры 150°С периметр матрицы охлаждали охлаждающей водой, пока температура стального листа не становилась равной 150°С, или готовили матрицу, откорректированную на нормальную температуру, и затем стальной лист выдерживали в матрице, пока температура стального листа не достигала 150°С. При измерении средней скорости охлаждения до 150°С заранее присоединяли термопару к стальному листу, и анализировали температурную историю стального листа. Этим путем изготовили 28 типов образцов материалов (образцов стальных листов). Образец материала (образец стального листа) иногда называется ниже «горячепрессованным стальным листом».
[0075] [Таблица 1]
Подчеркивание указывает, что значение выходит за пределы диапазона согласно настоящему изобретению
[0076] [Таблица 2]
Подчеркивание указывает, что значение выходит за пределы диапазона согласно настоящему изобретению
[0077] После того как были получены горячепрессованные стальные листы, в отношении каждого из стальных листов были найдены доля площади феррита на участке поверхностного слоя, доля площади феррита на участке внутреннего слоя, и доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя. Каждая из этих долей площади представляет собой среднее значение величин, рассчитанных выполнением анализа изображений по изображениям, наблюдаемым с использованием электронного микроскопа, в двух поперечных сечениях: поперечном сечении, перпендикулярном направлению прокатки; и поперечном сечении, перпендикулярном направлению ширины листа (направлению, которое перпендикулярно направлению прокатки). При обследовании структуры стали на участке поверхностного слоя, исследовали область, протяженную в диапазоне от поверхности стального листа до глубины 15 мкм. При обследовании структуры стали на участке внутреннего слоя исследование выполняли в положении на 1/4 глубины. В Таблице 3 перечислены отношение доли площади феррита на участке поверхностного слоя к доле площади феррита на участке внутреннего слоя, и доля площади феррита и доля площади мартенсита на участке внутреннего слоя.
[0078] Также были испытаны механические свойства горячепрессованных стальных листов. В этом испытании были выполнены измерения предела прочности при растяжении (TS) и общего относительного удлинения (EL), и выполнена оценка сгибаемости. Для измерений предела прочности при растяжении и общего относительного удлинения от каждого из стальных листов был отобран образец JIS № 5 для испытания на растяжение по направлению перпендикулярно направлению прокатки, для подвергания испытанию на растяжение. Для оценки сгибаемости из каждого из стальных листов был отобран испытательный образец (30 мм×60 мм) таким образом, чтобы линия края изгиба была расположена по направлению прокатки при испытании на изгиб образца с V-образным надрезом с углом при вершине 90°, и радиус вершины составлял 10 мм. Затем визуально обследовали поверхность изогнутого участка, и случай, где трещины не обнаруживались, оценивали как хороший, и случай, где были выявлены трещины, оценивали как плохой. Результаты этого испытания также приведены в Таблице 3. В отношении каждого из горячепрессованных стальных листов было выполнено горячее прессование с использованием плоской матрицы, изготовленной из стали, но во время горячего прессования формование не выполнялось. Однако механические свойства каждого из этих горячепрессованных стальных листов отражают механические свойства горячепрессованной стальной листовой детали, изготовленной с подверганием такой же термической истории, как история согласно горячему прессованию в этом эксперименте во время формования. То есть, пока термическая история является по существу такой же, независимо от того, выполняется ли или нет формование во время горячего прессования, механические свойства после этого становятся по существу равнозначными.
[0079] [Таблица 3]
ТАБЛИЦА 3
Образец материала №
Символ стального материала
Соотношение между долями площади феррита (участок поверхностного слоя/участок внутреннего слоя)
Структура стали на участке внутреннего слоя
TS (МПа)
EL (%)
Сгибаемость
Примечание
Доля площади феррита (%)
Доля площади мартенсита (%)
1
<u>A</u>
1,35
65
35
1022
10,6
хорошая
Сравнительный пример
2
B
1,58
59
41
1043
14,5
хорошая
Пример изобретения
3
B
1,47
68
<u>18</u>
<u>843</u>
24,8
хорошая
Сравнительный пример
4
B
<u>1,13</u>
53
47
1108
12,5
плохая
Сравнительный пример
5
B
1,24
<u>76</u>
<u>23</u>
<u>964</u>
18,3
хорошая
Сравнительный пример
6
C
1,28
64
36
1019
12,9
хорошая
Пример изобретения
7
C
1,32
<u>74</u>
<u>26</u>
<u>952</u>
13,9
хорошая
Сравнительный пример
8
D
1,98
44
56
1188
13,0
хорошая
Пример изобретения
9
E
1,24
68
32
1009
13,1
хорошая
Пример изобретения
10
F
1,77
48
52
1245
13,1
хорошая
Пример изобретения
11
F
1,94
51
49
1189
12,2
плохая
Сравнительный пример
12
G
1,36
66
34
1118
15,2
хорошая
Пример изобретения
13
H
1,96
45
55
1279
12,9
хорошая
Пример изобретения
14
I
2,69
35
65
1281
13,0
хорошая
Пример изобретения
15
<u>J</u>
1,30
69
<u>21</u>
<u>886</u>
23,8
хорошая
Сравнительный пример
16
K
1,48
64
36
1022
13,0
хорошая
Пример изобретения
17
L
<u>1,02</u>
<u>96</u>
<u>0</u>
<u>591</u>
33,1
хорошая
Сравнительный пример
18
L
1,56
64
36
1138
15,9
хорошая
Пример изобретения
19
L
<u>1,07</u>
60
40
1157
15,3
плохая
Сравнительный пример
20
L
1,47
60
<u>20</u>
<u>794</u>
24,1
хорошая
Сравнительный пример
21
<u>M</u>
1,40
68
32
<u>943</u>
15,8
хорошая
Сравнительный пример
22
N
1,31
68
32
1028
12,9
хорошая
Пример изобретения
23
O
2,04
46
54
1209
15,4
хорошая
Пример изобретения
24
O
<u>расчет невозможен</u>
<u>0</u>
<u>100</u>
1492
6,8
хорошая
Сравнительный пример
25
<u>P</u>
2,24
38
62
1195
13,1
плохая
Сравнительный пример
26
Q
2,34
38
62
1284
13,4
хорошая
Пример изобретения
27
R
2,59
37
63
1290
13,4
хорошая
Пример изобретения
28
<u>S</u>
4,21
<u>5</u>
<u>95</u>
1890
5,6
плохая
Сравнительный пример
Подчеркивание указывает, что значение выходит за пределы диапазона согласно настоящему изобретению
[0080] Как перечислено в Таблице 3, каждый из образцов материалов № 2, № 6, от № 8 до № 10, от № 12 до № 14, № 16, № 18, № 22, № 23, № 26 и № 27, будучи примерами согласно изобретению, проявляли превосходные пластичность и сгибаемость. Этим обнаружено, что, даже в случае стального листа для горячего прессования, который представляет собой один из неотожженного стального листа, холоднокатаного стального листа, горячекатаного стального листа и оцинкованного горячим погружением холоднокатаного стального листа, изобретение показывает превосходные эффекты.
[0081] С другой стороны, образец материала № 1 был плохим в отношении пластичности, поскольку химический состав был вне пределов диапазона согласно настоящему изобретению. Образцы материалов № 3, № 17 и № 20 были неспособны достигнуть предела прочности при растяжении 980 МПа или более после охлаждения (после отжига), поскольку условия изготовления были вне диапазона согласно настоящему изобретению, и структура стали после горячего прессования также выходила за диапазон согласно настоящему изобретению. Образец материала № 4 имел плохую сгибаемость, так как условия изготовления были вне диапазона согласно настоящему изобретению, и структура стали после горячего прессования также выходила за диапазон согласно настоящему изобретению. Образец материала № 5 и образец материала № 7 были неспособны достигнуть прочности при растяжении 980 МПа или более после охлаждения, поскольку структура стали в стальном листе, подвергаемом термической обработке, была вне диапазона согласно настоящему изобретению, и структура стали после горячего прессования также выходила за диапазон согласно настоящему изобретению. Образец материала № 11 имел плохую сгибаемость, так как структура стали в подвергаемом термической обработке стальном листе была вне диапазона согласно настоящему изобретению. Образец материала № 19 был плохим в отношении сгибаемости, поскольку структура стали в подвергаемом термической обработке стальном листе была вне диапазона согласно настоящему изобретению, и структура стали после горячего прессования также выходила за диапазон согласно настоящему изобретению. Образцы материалов № 15 и № 21 были не в состоянии достигнуть прочности при растяжении 980 МПа или более после охлаждения (после отжига), поскольку химический состав был вне диапазона согласно настоящему изобретению. Образец материала № 24 имел плохую пластичность, так как условия изготовления были вне диапазона согласно настоящему изобретению, и структура стали после горячего прессования также выходила за диапазон согласно настоящему изобретению. Образец материала № 25 имел плохую сгибаемость, так как химический состав был вне диапазона согласно настоящему изобретению. Образец материала № 28 имел плохую пластичность, поскольку химический состав был вне в диапазона согласно настоящему изобретению, и структура стали после горячего прессования также выходила за диапазон согласно настоящему изобретению.
[0082] В образце материала № 17, который представляет собой сравнительный пример, сгибаемость была хорошей, даже хотя отношение доли площади феррита на участке поверхностного слоя к доле площади феррита на участке внутреннего слоя была менее 1,20, и это обусловлено тем, что предел прочности при растяжении (TS) составлял 591 МПа, что было чрезвычайно низким.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0083] Настоящее изобретение может быть использовано, например, в отраслях промышленности для изготовления и применения конструкционных компонентов автомобильных кузовов и тому подобных, в которых большое значение имеют превосходные характеристики при столкновениях. Настоящее изобретение может быть использовано также в отраслях промышленности для изготовления и применения прочих компонентов механических конструкций и тому подобных.