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熱沖壓用重疊坯件和重疊熱沖壓成型體的制作方法

文檔序號(hào):40438060發(fā)布日期:2024-12-24 15:12閱讀:13來(lái)源:國(guó)知局
熱沖壓用重疊坯件和重疊熱沖壓成型體的制作方法

本發(fā)明涉及熱沖壓用重疊坯件和重疊熱沖壓成型體。


背景技術(shù):

1、近年來(lái),在汽車用鋼板的用途中,期望兼顧高強(qiáng)度和高成型性的鋼板。作為與兼顧高強(qiáng)度和高成型性的鋼板對(duì)應(yīng)的一種鋼,存在利用殘余奧氏體的馬氏體相變的trip(相變誘導(dǎo)塑性:transformation?induced?plasticity)鋼。利用該trip鋼,能夠制造成型性優(yōu)異的具有1000mpa級(jí)左右的強(qiáng)度的高強(qiáng)度鋼板。然而,使用trip鋼的技術(shù)在具有更高強(qiáng)度(例如1500mpa以上)的超高強(qiáng)度鋼中難以確保成型性,此外,存在成型后的形狀保持性差、成型品的尺寸精度差的問(wèn)題。

2、相對(duì)于上述那樣的在室溫附近成型的方法(所謂的冷壓方法),最近受到關(guān)注的方法為熱沖壓(也稱為熱壓制、熱壓、模壓淬火、加壓淬火等。)。該熱沖壓是如下部件的制造方法:在將鋼板加熱至ac3點(diǎn)以上(例如800℃以上)而奧氏體化之后,立即將鋼板在加熱條件下進(jìn)行壓制,由此確保成型性,在下止點(diǎn)保持期間利用模具急冷至ms點(diǎn)以下(例如400℃以下),由此使材料馬氏體化而進(jìn)行淬火,從而在壓制后得到所期望的高強(qiáng)度的材質(zhì)。根據(jù)本方法,能夠得到成型后的形狀保持性也優(yōu)異的汽車用部件。

3、另一方面,對(duì)于構(gòu)成汽車的車身的部件所使用的各種壓制成型體,從靜態(tài)強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)強(qiáng)度、碰撞安全性以及輕量化等各種觀點(diǎn)出發(fā),要求各種性能、特性的提高。例如,在a柱加強(qiáng)件、b柱加強(qiáng)件、保險(xiǎn)杠加強(qiáng)件、通道加強(qiáng)件、側(cè)梁加強(qiáng)件、車頂加強(qiáng)件或地板橫梁等汽車零件中,要求僅各個(gè)汽車零件中的特定部位與除了該特定部位之外的一般部位相比具有耐碰撞特性。

4、因此,從2007年左右開始實(shí)際采用了如下方法:僅在汽車零件中的相當(dāng)于需要加強(qiáng)的特定部位的部分將多張鋼板重疊并焊接之后,將得到的鋼板進(jìn)行熱沖壓成型,制造重疊熱沖壓成型體(參照專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2。)。根據(jù)該方法,能夠通過(guò)在削減沖壓模具數(shù)量的同時(shí)僅部分地強(qiáng)化重疊熱沖壓成型體的特定部位,并且,由于不會(huì)不必要地增加部件厚度,因此也能夠有助于部件輕量化。此外,將通過(guò)這樣重疊并焊接而制作出的坯件稱為重疊坯件(也稱為拼接坯件。)。

5、在重疊的鋼板為非鍍覆鋼板的情況下,由于伴隨熱壓成型的高溫加熱,在所制造的重疊熱沖壓構(gòu)件的表面生成氧化皮。因此,存在如下問(wèn)題:在熱壓成型后,需要例如通過(guò)噴丸處理去除所生成的氧化皮、或者制造出的重疊熱沖壓構(gòu)件的耐腐蝕性容易降低。并且,作為使用非鍍覆鋼板作為重疊坯件的坯料的情況下的特有的問(wèn)題,存在以下的問(wèn)題:雖然未重疊的部分(以下,也稱為“單層部”。)能夠進(jìn)行噴丸處理,但在重疊的部分(以下,也稱為“重疊部”。)的鋼板之間形成的氧化皮難以通過(guò)噴丸處理去除,耐腐蝕性特別容易降低。

6、若重疊的鋼板為鍍覆鋼板,則消除對(duì)熱壓成型后的重疊熱壓構(gòu)件進(jìn)行噴丸處理的必要性。作為用作熱壓用途的鍍覆鋼板,通常可列舉出zn系鍍覆鋼板和al系鍍覆鋼板。對(duì)于zn系鍍覆和al系鍍覆中的任一種,通過(guò)fe在鍍覆中擴(kuò)散的合金化反應(yīng),在熱沖壓加熱后,zn系鍍覆成為zn-fe系鍍覆,al系鍍覆成為al-fe系鍍覆。

7、如專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3所示那樣,zn系鍍覆鋼板(即,含有50質(zhì)量%以上的zn的鍍覆鋼板(zn鍍覆或zn-fe合金、zn-ni合金、zn-fe-al合金等zn系合金鍍覆))抑制氧化皮的生成,消除需要噴丸處理的問(wèn)題。然而,在使用zn系鍍覆鋼板作為重疊坯件坯料,在熱沖壓成型時(shí)對(duì)重疊部實(shí)施彎曲成型的情況下,有時(shí)因在基底金屬產(chǎn)生裂紋,耐碰撞特性產(chǎn)生問(wèn)題。這是在熔點(diǎn)比較低的鋅殘存的情況下zn成為液體金屬而從鍍覆表面進(jìn)入基底金屬所致的,是由被稱為所謂的液態(tài)金屬脆化的問(wèn)題引起的。此外,彎曲成型是從形狀方面確保耐碰撞特性的手段,對(duì)重疊部實(shí)施彎曲成型是極其重要的重疊成型體的利用方法。

8、如專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3所示那樣,作為將zn系鍍覆鋼板用作熱沖壓的情況下采取的液態(tài)金屬脆化的對(duì)策,通??闪信e出在熱沖壓加熱時(shí)進(jìn)行zn-fe合金化反應(yīng)而使鍍覆高熔點(diǎn)化的對(duì)策、以及降低熱沖壓的彎曲成型時(shí)的成型溫度而等待鋅固體化的對(duì)策。然而,作為使用鋅系鍍覆鋼板作為重疊坯件的坯料的情況下的特有的問(wèn)題,存在如下問(wèn)題:由于重疊部的板厚比單層部厚,因此升溫速度較慢,熱沖壓加熱時(shí)難以進(jìn)行zn-fe合金化反應(yīng)。并且,關(guān)于熱沖壓成型時(shí)的成型溫度,還存在如下問(wèn)題:由于重疊部的板厚比單層部厚,因此,冷卻速度也較慢,若等待重疊部冷卻,則單層部較快冷卻,無(wú)法確保馬氏體組織。另外,在單層部中,zn成為氧化鋅的膜,抑制zn的蒸發(fā),但在重疊部的鋼板之間的氣氛中,由于發(fā)生氧的缺乏,因此zn蒸發(fā),重疊部的耐腐蝕性的降低、液態(tài)金屬脆化的問(wèn)題進(jìn)一步變大。

9、在專利文獻(xiàn)4所示的al系鍍覆鋼板(即,含有50質(zhì)量%以上的al的鍍覆鋼板(al鍍覆、或al-si合金、al-fe-si合金等al系合金鍍覆))中,由于與zn同樣地抑制氧化皮的生成,消除需要噴丸處理的問(wèn)題,并且,在為與zn相比為高熔點(diǎn)的al的情況下,不會(huì)產(chǎn)生液態(tài)金屬脆化的問(wèn)題。因此,al系鍍覆鋼板適宜作為重疊坯件的坯料使用。

10、因此,本發(fā)明人等近年來(lái)對(duì)于重疊坯件用的al系鍍覆鋼板、使用了al系鍍覆鋼板的重疊坯件進(jìn)行了深入研究,提出各種方案(例如參照以下的專利文獻(xiàn)5~專利文獻(xiàn)8。)。

11、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

12、專利文獻(xiàn)

13、專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-88484號(hào)公報(bào)

14、專利文獻(xiàn)2:日本特許6178301號(hào)公報(bào)

15、專利文獻(xiàn)3:日本特開2016-124029號(hào)公報(bào)

16、專利文獻(xiàn)4:國(guó)際公開第2002/103073號(hào)

17、專利文獻(xiàn)5:國(guó)際公開第2019/194308號(hào)

18、專利文獻(xiàn)6:日本特開2011-149084號(hào)公報(bào)

19、專利文獻(xiàn)7:國(guó)際公開第2010/005121號(hào)

20、專利文獻(xiàn)8:國(guó)際公開第2021/172379號(hào)


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問(wèn)題

2、然而,作為使用專利文獻(xiàn)4所公開那樣的al系鍍覆鋼板來(lái)作為重疊坯件的坯料的情況下的特有的問(wèn)題,存在因熱沖壓的加熱時(shí)重疊部的升溫速度較慢以及重疊部與未重疊的部分(單層部)之間的升溫速度存在差從而使熱沖壓的部件生產(chǎn)率降低的問(wèn)題、以及點(diǎn)焊性的問(wèn)題。

3、即,為了使重疊部達(dá)到奧氏體化溫度以上,需要使加熱時(shí)間較長(zhǎng),從而存在部件的生產(chǎn)率降低的問(wèn)題。特別是,在不存在al系鍍覆的鋼板的情況(即鋼板表面為fe的情況)下,fe會(huì)氧化而帶有黑色,在zn系鍍覆的情況下,與al系鍍覆相比,容易進(jìn)行zn-fe的合金化反應(yīng)而使金屬光澤消失,帶有黑色。相對(duì)于這些鋼板,在為al系鍍覆鋼板的情況下,不僅是具有銀白色的金屬光澤的表面,而且al系鍍覆的耐氧化性優(yōu)異,因此在加熱中也能夠較長(zhǎng)時(shí)間地維持金屬光澤,由此升溫速度變慢。其結(jié)果是,容易產(chǎn)生熱沖壓的部件生產(chǎn)率降低的問(wèn)題。

4、另外,如專利文獻(xiàn)3所述那樣,通過(guò)熱沖壓的加熱來(lái)對(duì)al系鍍覆鋼板進(jìn)行鍍覆的al-fe合金化反應(yīng)對(duì)鍍覆的點(diǎn)焊性有重要影響。在此,在使熱沖壓的加熱時(shí)間較長(zhǎng)的情況下,在鋼板的單層部,會(huì)過(guò)度地進(jìn)行al-fe合金化反應(yīng),形成fe濃度較高的al-fe系合金鍍層。其結(jié)果是,作為進(jìn)一步的問(wèn)題,存在在鋼板的單層部點(diǎn)焊性降低的問(wèn)題。

5、因此,在以上說(shuō)明的背景下,為了抑制基底金屬的氧化皮且不引起液態(tài)金屬脆化的問(wèn)題,作為適宜作為熱沖壓用重疊坯件的坯料使用的al系鍍覆鋼板,希望通過(guò)能改善重疊部的升溫速度較慢、以及重疊部與單層部之間存在的升溫速度的差這兩者的發(fā)明來(lái)解決熱沖壓的部件生產(chǎn)率的問(wèn)題和單層部的點(diǎn)焊性的問(wèn)題。關(guān)于這樣的、熱沖壓的部件生產(chǎn)率的問(wèn)題和單層部的點(diǎn)焊性的問(wèn)題,在上述專利文獻(xiàn)5~專利文獻(xiàn)8記載的技術(shù)中也存在改進(jìn)的余地。

6、因此,本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做出的,本發(fā)明的目的在于,提供在將al系鍍覆鋼板用作坯料的情況下能夠改善重疊部的升溫速度較慢、以及重疊部與單層部之間存在的升溫速度的差這兩者的熱沖壓用重疊坯件和重疊熱沖壓成型體。

7、用于解決問(wèn)題的方案

8、本發(fā)明人等為了解決上述課題反復(fù)進(jìn)行深入研究,并關(guān)注到al系鍍覆鋼板的表面的jis?z?8781-4中規(guī)定的亮度l*,其結(jié)果是確認(rèn)了,亮度越低,al系鍍覆鋼板的熱沖壓的加熱中的升溫速度越增加??梢哉J(rèn)為其原因在于,由于亮度越顯示出的較低的值,表明al系鍍覆鋼板的表面越黑色化,因此獲得了容易吸收熱的特性。特別是,發(fā)現(xiàn)了,為了改善拼接的重疊部的升溫速度較慢的情況,相對(duì)于重疊部的板厚(即兩張鋼板的板厚的總和)相對(duì)地降低重疊部的亮度是重要的。并且,發(fā)現(xiàn)了,為了改善重疊部與單層部之間存在的升溫速度的差,對(duì)重疊部的亮度和單層部的亮度設(shè)置差(即,在板厚較厚的重疊部,降低表面的亮度,相反地,在單層部,提高表面的亮度)是重要的。

9、另外,發(fā)現(xiàn)了,通過(guò)使用al系鍍覆鋼板,能夠借由具有銀白色的金屬光澤的表面而得到較高的亮度,并且通過(guò)增大al系鍍層的厚度,能夠抑制因鍍覆的合金化到達(dá)表面而產(chǎn)生的鍍覆表面的黑色化,從而即使在熱沖壓的加熱中也能夠維持較高的亮度。

10、另外,發(fā)現(xiàn)了,通過(guò)在al系鍍覆鋼板的上層使用碳系黑色覆膜,能夠降低亮度。特別是,發(fā)現(xiàn)了,碳系黑色覆膜會(huì)在熱沖壓的加熱中因氧化反應(yīng)而燃燒并被燒失,因此能夠抑制由碳系黑色覆膜殘存引起的重疊熱沖壓成型部件的點(diǎn)焊性的降低。

11、基于上述見解完成的本發(fā)明的主旨如下。

12、[1]一種熱沖壓用重疊坯件,其具備:板厚t1的第一al系鍍覆鋼板;以及板厚t2的第二al系鍍覆鋼板,其重疊焊接在所述第一鋼板上,面積比所述第一鋼板小,且具有碳系黑色覆膜作為其不與所述第一al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的al系鍍層的上層,

13、該熱沖壓用重疊坯件滿足下述式(1)~式(5),

14、14.0≤(l*1-l*2)×(w1/w2)2≤32.0?...?式(1)

15、0.86≤{t1/(t1+t2)}×(l*1/l*2)2...?式(2)

16、20≤w1a≤120?...?式(3)

17、20≤w1b≤120?...?式(4)

18、20≤w2b≤120?...?式(5)

19、在此,

20、w1=0.5×(w1a+w1b)

21、w2=0.5×(w1b+w2b)

22、l*1=0.5×(l*1a+l*1b)

23、l*2=0.5×(l*1b+l*2b)

24、w1a:第一al系鍍覆鋼板的、與第二al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的表面的al系鍍層的附著量,

25、w1b:第一al系鍍覆鋼板的、不與第二al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的表面的al系鍍層的附著量,

26、w2b:第二al系鍍覆鋼板的、不與第一al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的表面的al系鍍層的附著量,

27、l*1a:第一al系鍍覆鋼板的、與第二al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的表面的亮度l*,

28、l*1b:第一al系鍍覆鋼板的、不與所述第二al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的表面的亮度l*,

29、l*2b:第二al系鍍覆鋼板的、不與第一al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的表面的亮度l*,

30、其中,t1和t2的單位為mm,w1a、w1b、w2a和w2b的單位為g/m2。

31、[2]根據(jù)[1]所述的熱沖壓用重疊坯件,其中,該熱沖壓用重疊坯件滿足下述式(6),

32、14.0≤(l*1-l*2)×(w1/w2)2≤30.0...式(6)。

33、[3]根據(jù)[1]或[2]所述的熱沖壓用重疊坯件,其中,所述第一al系鍍覆鋼板具有碳系黑色覆膜作為其不與所述第二al系鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的所述al系鍍層的上層。

34、[4]根據(jù)[1]~[3]中任一項(xiàng)所述的熱沖壓用重疊坯件,其中,所述碳系黑色覆膜的膜厚為0.3~10.0μm。

35、[5]根據(jù)[1]~[4]中任一項(xiàng)所述的熱沖壓用重疊坯件,其中,所述碳系黑色覆膜的zn含量、ti含量、cu含量和v含量的總和為0.2~3.0g/m2。

36、[6]根據(jù)[1]~[4]中任一項(xiàng)所述的熱沖壓用重疊坯件,其中,在所述al鍍層的上層還具有zn含量、ti含量、cu含量和v含量的總和為0.2~3.0g/m2的層。

37、[7]根據(jù)[1]~[6]中任一項(xiàng)所述的熱沖壓用重疊坯件,其中,所述碳系黑色覆膜的氮含量為2~18質(zhì)量%。

38、[8]一種重疊熱沖壓成型體,其具備:板厚t1的第一al-fe系合金鍍覆鋼板;以及板厚t2的第二al-fe系合金鍍覆鋼板,其重疊焊接在所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板上且面積比所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板小,

39、該重疊熱沖壓成型體滿足下述式(7)~式(9)的關(guān)系,

40、25≤k1≤60?...?式(7)

41、25≤k2≤60?...?式(8)

42、0≤(d1-d2)×(k1/k2)2≤5.0?...?式(9)

43、在此,

44、k1:所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板的未重疊的部分處的、與所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的al-fe系合金鍍層的鍍覆厚度和不與所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的al-fe系合金鍍層的鍍覆厚度的平均值

45、k2:所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板的重疊的部分處的、不與所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的al-fe系合金鍍層的鍍覆厚度,

46、d1:在所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板中,以與鋼板基材接觸的方式位于與所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的所述al-fe系合金鍍層中的擴(kuò)散層的厚度和以與鋼板基材接觸的方式位于不與所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的所述al-fe系合金鍍層中的擴(kuò)散層的厚度的平均值,

47、d2:在所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板的、不與所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè),以與鋼板基材接觸的方式位于所述al-fe系合金鍍層中的擴(kuò)散層的厚度,

48、其中,所述板厚t1和所述板厚t2的單位是mm,所述k1、所述k2、所述d1和所述d2的單位是μm。

49、[9]根據(jù)[8]所述的重疊熱沖壓成型體,其中,在所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板中,zn含量、ti含量、cu含量和v含量的總和為0.2~3.0g/m2的層位于不與所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的面的所述al-fe系合金鍍層之上,

50、并且,在所述第一al-fe系合金鍍覆鋼板中,zn含量、ti含量、cu含量和v含量的總和為0~3.0g/m2的層位于不與所述第二al-fe系合金鍍覆鋼板接觸的那一側(cè)的面的所述al-fe系合金鍍層之上。

51、發(fā)明的效果

52、如以上說(shuō)明那樣,根據(jù)本發(fā)明,在將al系鍍覆鋼板用作熱沖壓用重疊坯件的坯料的情況下,能夠改善重疊部的升溫速度較慢、以及重疊部與單層部之間存在的升溫速度的差這兩者,能夠解決熱沖壓成型體的部件生產(chǎn)率和單層部的點(diǎn)焊性的問(wèn)題。

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