CN104169018A

CN104169018A - 热压成形钢构件的制造方法和热压成形钢构件

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Publication number: CN104169018A
Application number: CN201380015706.9A
Authority: CN
Inventors: 山野隆行; 神保规之; 浅井达也
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: KR101609501B1; US10029294B2; CN104169018B; WO2013147228A1; EP2832466A1; JP5639678B2; KR20140130208A; EP2832466A4; EP2832466B1; MX354874B; ES2578359T3; US20150024234A1; JP2013226599A; MX2014011469A

Abstract

提供一种不会使镀锌钢板发生裂纹，能够减少LME的热压成形钢构件的制造方法。该制造方法在以下方面具有特征，具有如下工序：使用母材的化学成分组成符合规定的镀锌钢板，将该镀锌钢板加热至Ac₃相变点以上的加热工序；该加热工序之后，至少进行2次热压成形的热压成形工序，并且所述热压成形工序中的任意一次热压成形，都以满足的方式进行。还有，所述R是用于热压成形的模具的肩部的曲率半径(mm)，所述t是镀锌钢板的板厚(mm)，所述T是热压成形的成形开始温度(℃)，所述a是常数0.2984，所述b是常数590。

Description

热压成形钢构件的制造方法和热压成形钢构件

技术领域

本发明涉及热压成形钢构件的制造方法和热压成形钢构件，是在制造主要适用于汽车车体的薄钢板成形品的领域中，将作为其原材的镀锌钢板(包括熔融镀锌钢板、合金化熔融镀锌钢板和电镀锌钢板。以下有时称为“坯体”)加热至奥氏体相变点(Ac₃相变点)以上后，以热态进行冲压加工(成形)的方法，特别是涉及显示出780MPa以上的高强度，并且熔融金属脆化所致的晶界裂纹受到抑制的热压成形钢构件的制造方法。

背景技术

在汽车用钢零件中，为了兼顾碰撞安全性和轻量化，高强度化(高强度钢的使用)正在推进。另一方面，对高强度钢材进行冷压成形时，有成形载荷的增大和尺寸精度的劣化等的问题。

作为其解决手段，已知有热压成形技术，其是对作为原材的钢板以加热的状态进行冲压成形，同时实现成形和高强度化。在此方法中，利用模具(冲头和冲模)成形处于高温状态的钢板，并且在成形下死点保持冷却，由此进行从钢板向所述模具的排热急冷，实施原材的淬火。利用该热压技术，能够得到尺寸精度良好，且高强度的成形品(钢零件、钢构件)。

另外，在汽车用钢零件中，从耐腐蚀性的观点，使用实施了镀锌的钢板的情况很多。但是，使用镀锌钢板进行上述热压成形时，成形品上会发生由于熔融金属脆化(Liquid Metal Embrittlement，以下有仅记述为LME的情况)引起的晶界裂纹，该裂纹成为实用化的巨大问题。

作为解决LME的手段，例如像专利文献1这样，已知有进行镀覆和原材的成分的适当化，并且在进行热压前，急冷镀锌钢板的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-182608号公报

但是，想要以专利文献1这样的在冲压成形前进行急冷的成形条件解决上述LME的问题时，会产生以下这样的缺点：(1)成形设备需要急冷设备；(2)因为成形开始温度低，所以在成形途中容易产生原材温度低于400℃邻域的Ms点的部分，招致成形载荷的增加和成形性的降低(裂纹的发生)的危险性增大。图1是表示上述成形载荷的增加的图，是表示对于钢板进行冲孔加工时的冲压温度和剪切加工载荷的关系的曲线图(图1中的CL意思是间隙，由设板厚为100％时的比例(％)表示)。还有，图1中，由纵轴的剪切加工载荷评价成形载荷。

另外由图2(a)所示的方法进行镀锌钢板的热压成形时的、成形开始温度与最大成形高度Hmax的关系显示在图2(b)中。在所述图2(a)中，1表示球头冲头，2表示冲模，3表示压边圈，4表示坯体。另外，球头冲头1和冲模2其构成方式为，在各自的内部形成有能够使冷却介质(例如水)通过的通路(未图示)，使该通路中通过冷却介质而使这些构件得到冷却。所述图2(b)的所谓最大成形高度Hmax，表示成形时有裂纹(贯通板厚方向的断裂)产生的成形高度。

如所述图1和所述图2(b)所示，若成形中的温度达到400℃邻域的Ms点以下，则有成形载荷急剧增加，或成形性(最大成形高度Hmax)急剧降低这样的问题。特别是将镀锌钢板成形为复杂的形状时，作为原材的镀锌钢板和模具的接触时间增加，镀锌钢板的温度容易降低，因此成形载荷增加和裂纹的危险性进一步提高。

发明内容

本发明着眼于上述这样的情况而形成，其目的在于，确立一种使用镀锌钢板进行热压成形的热压成形钢构件的制造方法，其是能够减少LME，不会发生成形载荷的增加和成形性的降低(裂纹)而制造上述钢构件的方法。

能够达成上述目的的本发明的热压成形钢构件的制造方法，具有如下特征：使用的如下镀锌钢板，并且具有如下的工序：

所述钢板的母材的化学成分组成满足

C：0.10％(质量％的意思。涉及化学成分以下均同)以上且0.35％以下、

Mn：1.0％以上且3.5％以下、

Si：0.1％以上且2.5％以下、和

Al：0.50％以下(不含0％)；

余量是铁和不可避免的杂质，

所述工序为：

将该镀锌钢板加热到Ac₃相变点以上的加热工序；

在所述加热工序之后，至少进行2次热压成形的热压成形工序，

所述热压成形工序中的任意一次热压成形，均以满足下式(1)的方式进行。

【数1】

\frac{R}{t} > \sqrt{a \cdot (T - b)} . . . (1)

其中，R是用于热压成形的模具的肩部的曲率半径(mm)，t是镀锌钢板的板厚(mm)，T是热压成形的成形开始温度(℃)，a是常数0.2984，b是常数590。

作为用于所述热压成形的模具，优选使用其肩部的曲率半径，比该热压成形之前实施的热压成形中所使用的模具小的半径。

作为所述镀锌钢板，若使用其母材的Si量为0.5％以上的，则能够取得更高强度的钢构件，因此优选。

作为所述镀锌钢板也可以使用的是，其母材作为其他的元素，还含有如下的元素：

(a)B：0.005％以下(不含0％)；

(b)Ti和/或Nb：合计0.10％以下(不含0％)；

(c)Ni和/或Cu：合计0.5％以下(不含0％)；

(d)Cr和/或Mo：合计3.5％以下(不含0％)。

在本发明中，也包括由所述制造方法得到的热压成形钢构件。

发明的效果

根据本发明，在热压成形镀锌钢板时，因为以满足规定的式(1)的方式控制用于该热压成形的模具形状、镀锌钢板的板厚和热压成形的成形开始温度，所以能够减少LME，且能够防止镀锌钢板的裂纹。

附图说明

图1是表示对于镀锌钢板进行冲孔加工时的冲压温度与剪切加工载荷的关系的曲线图。

图2(a)是表示热压成形的方式的图，图2(b)是表示对于镀锌钢板进行冲压成形加工时的成形开始温度与最大成形高度Hmax的关系的曲线图。

图3是说明钢板的L弯曲成形的图。

图4是表示改变成形开始温度和模具的弯曲部的曲率半径R时，LME有无发生的图。

图5是表示改变成形开始温度与表层应变时，LME有无发生的图。

图6(a)是表示90°的L弯曲成形(用于热压成形的模具的肩部的曲率半径R＝2.5mm，弯曲角度θ＝90度)的概略图，图6(b)是钢板的弯曲部附近的截面照片。

图7(a)是表示15°的L弯曲成形(用于热压成形的模具的肩部的曲率半径R＝2.5mm，弯曲角度θ＝15度)的概略图，图7(b)是钢板的弯曲部附近的截面照片。

图8是表示现有的多工序冷压制成的复杂成形品的制造例的照片

图9是表示本发明的热压成形时的成形开始温度与模具的弯曲部的曲率半径R(弯曲R(rp))的关系的图。

图10是表示本发明的热压成形钢构件(最终成形品)的例子的剖面图。

图11(a)表示本发明的热压成形时的预备成形后的形状，图11(b)表示最终成形后的形状。

图12表示实施例的热压成形钢构件的硬度测量点的图。

具体实施方式

为了解决上述的课题，本发明者们对在下述表1的坯体标记A、B、D和E的基底钢板(予以说明，所述坯体标记A是一般的热压用钢板)上实施了GI镀覆(熔融镀锌)或GA镀覆(合金化熔融镀锌)的热压用镀锌钢板(坯体)，实施弯曲成形(图3所示那样的单一工序的90°的L弯曲成形)，针对LME进行各种评价，反复锐意研究。其结果发现，作为LME发生的原因，不仅是目前认为的成形开始温度，成形时对钢板附加的应变量也产生重大影响(即弯曲的曲率半径也产生重大影响)，从而完成了本发明。以下，对于详情进行说明。

[表1]

图3是说明对于作为成形对象的钢板进行L弯曲成形时的模具构成和成形条件的图。成形条件之中，关于成形开始温度，使之在750℃、700℃、650℃、600℃、550℃变化，关于模具的肩部的曲率半径(弯曲R，图3中为冲头肩部的曲率半径rp)，使之在2.5mm、5.0mm、7.5mm、10mm、15mm变化。

下述表2～5是表示不同于上述各镀锌钢板，改变成形开始温度和所述模具的弯曲部的曲率半径R(弯曲R、rp)时的LME有无发生的表。在下述表2～5中，晶界裂纹从母材的表层达到5μm以上的深度的情况，作为LME发生的条件，表示为“×”，未发生上述LME的条件表示为“○”。LME有无发生的标准，在后述的表7和表8中也同样。还有，在表2～5中，也记述为各个模具的肩部的曲率半径(rp)所对应的应变(钢板的表层应变，是附加于钢板的弯曲部的外侧部分的应变，以下，也有仅记述为“应变”的情况)。

[表2]

材料A(GI70g/m²) 表2

○：没有LME发生，×：有LME发生

[表3]

材料B(GI70g/m²) 表3

○：没有LME发生，×：有LME发生

[表4]

材料D(GI100g/m²) 表4

○：没有LME发生，×：有LME发生

[表5]

材料E(GA80g/m²) 表5

○：没有LME发生，×：有LME发生

由表2～5的结果判明，在成形开始温度高，且模具的弯曲部的曲率半径R小(钢板的表层应变(附加应变)大)条件下LME发生。这被认为是由于成形时的温度越高，镀覆中的锌的液相分率越上升，另外弯曲部的表层的拉伸应变越大，液相的锌容易进入原材的晶界。

表6叠加了所述表2～5的结果。表6中，无论哪种材料(坯体)，只要发生了LME(不论材料，均有LME发生)就表示为“×”，根据材料不同而发生了LME时表示为“▲”，无论哪种材料均未发生LME时(不论材料，均无LME发生)表示为“○”。

[表6]

图4是将表6的结果绘制成的曲线图。由图4可知，不论材料(坯体)如何，LME发生的区域和未发生的区域的边界线，如以下说明那样的能够由使用了成形开始温度、模具的弯曲部的曲率半径和镀锌钢板的板厚的函数体现。

即，为了不使LME发生，设定满足下述式(1)这样的成形开始温度、模具的弯曲部的曲率半径和镀锌钢板的板厚而进行成形即可。

【数2】

\frac{R}{t} > \sqrt{a \cdot (T - b)} . . . (1)

其中，R是用于冲压成形的模具的肩部(特别是指弯曲内侧的模具的肩部。下同)的曲率半径(也称为“弯曲R”。)，t是镀锌钢板的板厚，T是热压成形的成形开始温度，a是常数0.2984，b是常数590。以下，模具的弯曲部之中，有冲模肩部的曲率半径记述为rd，冲头肩部的曲率半径记述为rp的情况。还有，在式(1)中，T低于590℃时，意味着不论R和t如何，都不会发生LME。

上述常数a和常数b的决定方法如下。首先，本发明者们认为能够将所述图4所示的LME有无发生的边界线，表示为ε(表层应变)与T(成形开始温度)的反比例的关系式。再次，由于该边界线与成形开始温度：590℃的线渐近，所以认为上述边界线是否能够以下述式(i)这样的反比例式表现。使用图4的数据，整理成ε(表层应变)与T(成形开始温度)的关系的图是图5。

ε×(T-590)＝固定值 …(i)

于是，为了接近上述图5所示的LME有无发生的边界线而对上述式(i)进行尝试法修正，其结果可知，能够由下述式(ii)体现。

ε×(T-590)^1/2＝0.9153 …(ii)

即，没有LME发生的区域由下述式(iii)表示。

ε×(T-590)^1/2＜0.9153 …(iii)

那么ε一般由下述式(iv)表示。因此，若将由该式(iv)表示的ε代入上述式(iii)中，进行变形，则能够得到下述式(v)。

ε＝t/(2×R) …(iv)

其中，在式(iv)中，R是用于冲压成形的模具的肩部的曲率半径，t是镀锌钢板的板厚。

【数3】

\frac{R}{t} > \sqrt{0.2984 \cdot (T - 590)} . . . (v)

在本发明中，由上述式(v)，依次使0.2984为常数a，590为常数b。

还有，若将上述式(iii)变形，则作为使用了附加到镀锌钢板上的应变ε和成形开始温度T的LME的判定式，也能够以下述式(2)的方式表示。

【数4】

ϵ < \frac{1}{2 \cdot \sqrt{a \cdot (T - b)}} . . . (2)

在式(2)中，ε是表层应变，T是成形开始温度(℃)，a是常数(0.2984)，b也是常数(590)。

还有在实际的成形中，弯曲角度大幅偏离90°的情况，和弯曲造成的应变和拉伸造成的应变复合作用的情况也很多，这种情况下，使用数值模拟，预测成形过程的ε和温度T，如果使其满足上述式(2)的关系而进行工序设计，则也能够防止LME的发生。所述数值模拟可以使用作为通用软件的Abaqus(ダツソ一·システムズ(株)制)，进行温度和应变的耦合计算(練成計算)，只要是进行一般的温度与应变的耦合计算的软件，哪种都可以使用。

进行弯曲角度不同的L弯曲时，能够使用所述式(2)的应变ε判定LME是否发生。例如，若作为成形开始温度T而将700℃代入式(2)，则ε＜0.09，未使LME发生的附加应变(表层应变)的范围预测低于9％。

为了验证该预测，如图6(a)、图7(a)所示，进行特定角度(θ＝90°或θ＝15°)下的L弯曲的实验。图6(a)和图7(a)的实验条件，均如下述。

使用材料：表1的材料(坯体)标记A

加热温度：930℃

加热时间：6分钟

成形开始温度：700℃

(1)弯曲角度为90°时

弯曲角度90°的情况下，以上述的数值模拟计算钢板的应变时，最大应变(钢板的表层应变)约为0.29(29％)。这能够判定为，因为超过上述9％，所以弯曲角度为90°时，LME发生。这与图6(b)的实验结果(LME发生)一致。

(2)弯曲角度为15°时

另一方面，以数值模拟计算弯曲角度15°时的最大应变，结果最大应变约为0.06(6％)。这能够判定为，因为低于上述9％，所以弯曲角度15°时LME不会发生。这与图7(b)的实验结果(LME不发生)一致。

那么，作为成形复杂的形状的手段，在冷成形中通常使用的这种使用多工序进行成形的方法，在用于防止LME上被认为更有效。图8是表示现有的多工序冷压形成的复杂成形品的制造例的照片(第114次塑性加工工学讲座-板材形成的基础与应用-(主办：日本塑性加工工学会(实行：板材形成分科会)，平成21年9月28日(月)～9月30日(水)))。

本发明中，在热压成形工序中，至少进行2次热压成形，并且使任意一次热压成形都满足上述式(1)。图9是表示本发明的热压成形中的成形开始温度与模具的弯曲部的曲率半径R(弯曲R(rp))的关系的图，进行合计三道工序的热压成形。如图9所示，通过在LME非发生区域(满足上述式(1)的条件)进行各工序，能够抑制LME。优选作为用于热压成形的模具，使用其肩部的曲率半径比该热压成形之前实施的热压成形中所使用的模具小的。根据该优选的实施方式，在高温区域减少应变，在低温区域增大应变，如此一边控制附加应变一边进行多工序成形，能够更进一步抑制LME。

所述图9的多工步的热压成形的施工方法，与图8所例示的冷压成形工序一样，最初以不严谨的粗略的形状成形，再慢慢成形为复杂的(准确的)形状，因此不仅LME得到充分地抑制，而且也可以进行更加复杂的形状的成形。

为了方便，本发明的多工序热压形成中，将最终的冲压形成称为“最终冲压形成”，将该最终冲压形成以外的热压成形(即，进行由n道工序构成的热压成形时，第1道工序～第(n-1)道工序的热压成形)称为“预备冲压成形”。预备冲压成形可以是1道工序，也可以是2道工序以上。

在多工步的热压成形的施工方法中，在镀覆处于液相状态的高温下，因为变成应变少的成形，所以可以将成形时钢板受到的表面压力抑制得很低。因此，也可以抑制镀覆向模具的固着(日文原文：凝着)。

从多工序中的任意一道工序都要抑制LME的观点出发，热压成形的成形开始温度以满足上述式(1)的方式，根据用于冲压成形的模具的肩部的曲率半径R、镀锌钢板的板厚t适宜决定即可。还有，从抑制成形载荷的增加和成形性的降低的观点出发，优选所述成形开始温度为400℃以上。

在所述热压成形工序前，将所述镀锌钢板加热至加热温度：Ac₃相变点(Ac₃点)以上。若该加热温度低于Ac₃相变点，则构件的显微组织中大量生成铁素体，不能确保必要的构件强度。另一方面，若该加热温度过高，则构成构件的显微组织粗大，延展性和弯曲性劣化，此外镀锌的劣化显著，构件的耐腐蚀性有可能不能发挥。因此加热温度的上限优选为(Ac₃点+150)℃以下，更优选为约(Ac₃点+100)℃以下。另外，上述加热温度下的保持时间，优选为10分钟以内，更优选为6分钟以内，进一步优选为4分钟以内，也可以不进行上述加热温度下的保持。

由本发明的制造方法得到的钢构件的强度，TS为780MPa以上(维氏硬度(以下记述为Hv)240以上)，更优选为980MPa以上(Hv300以上)，进一步优选为1470MPa以上(Hv450以上)。

像本发明这样进行多工序的热压成形时，工序间的搬送时为空冷，冷却速度慢，因此难以确保成形后的钢零件的强度。另外，不进行下死点保持时，也难以确保成形后的钢零件的强度。在这样不进行下死点保持的本发明的多工序成形中，为了也达成上述的TS780MPa以上(Hv240以上)，还需要以下述方式调整用于热压成形的镀锌钢板的母材的化学成分(还有使用该镀锌钢板得到的热压成形钢构件的化学成分)。以下，对于进行各元素说明。

满足C：0.10％以上且0.35％以下，

Mn：1.0％以上且3.5％以下，

Si：0.1％以上且2.5％以下，和

Al：0.50％以下(不含0％)，余量是铁和不可避免的杂质。

(镀锌钢板的母材的化学成分组成)

[C：0.10％以上且0.35％以下]

钢构件的强度首先由C量决定。在本发明中，为了在上述方法(多工序的加工处理)中取得高强度，需要使C量为0.10％以上。优选为0.15％以上，更优选为0.18％以上。还有，从确保上述强度的观点出发，C量的上限没有特别限定，但若考虑所得到的构件的强度以外的特性(焊接性和韧性等)，则C量的上限为0.35％以下である。优选为0.30％以下，更优选为0.25％以下。

[Mn：1.0％以上、3.5％以下]

Mn是使钢板的淬火性提高的元素。另外，为了在以多工序为前提的热压成形中得到高强度的构件，必须在工序间抑制软质相从奥氏体中析出。Mn是抑制上述软质相析出的重要的元素。从这些观点出发，需要使Mn含有1.0％以上。Mn量优选为1.5％以上，更优选为1.8％以上，进一步优选为2.0％以上。但是，即使Mn量超过3.5％，其效果也是饱和，成为成本上升的要因。因此Mn量为3.5％以下。优选为3.0％以下，更优选为2.8％以下。

[Si：0.1％以上2.5％以下]

在以多工序为前提的本发明的加工处理中，需要以成形结束温度比现有的热压成形(例如成形结束后直接在模具内冷却至100℃左右)更高温的状态下，从模具中取出成形构件。因此，取出后的冷却速度比现有的加工处理降低。Si是具有如下效果的元素，其抑制从模具中以高温状态取出后的构件的显微组织的回火。通过含有该Si，即使在多工序的热成形中从模具中取出之后的冷却缓慢时，也能够确保钢构件的强度。为了得到这一效果，需要使Si量为0.1％以上。Si量优选为0.5％以上，由此也能够抑制低温域下的回火，能够达成TS1180MPa以上(Hv360以上)。Si量更优选为1.0％以上，进一步优选为1.2％以上。还有，即使过量添加Si，其效果也是饱和，因为使基底钢板的表面性状劣化，所以Si量为2.5％以下。Si量优选为2.0％以下，更优选为1.5％以下。

[Al：0.50％以下(不含0％)]

Al是用于脱氧的元素，Al量优选为0.01％以上。另一方面，若Al量增加，则钢板的Ac₃点上升。其结果是，需要使冲压成形前的加热温度达到更高温度，或需要延长加热时间，需要的能量增加等构件的制造成本上升。因此Al量为0.50％以下。Al量优选为0.20％以下，更优选为0.10％以下，进一步优选为0.050％以下。

上述母材的成分如上述，余量由铁和不可避免的杂质(例如，P、S、N、O、As、Sb、Sn等)构成。从确保焊接性等的观点出发，所述不可避免的杂质中的P和S，优选P减少到0.02％以下，S减少到0.02％以下。另外，若N量过剩，则热成形后的韧性劣化，或招致焊接性等的劣化。因此，优选N量抑制在0.01％以下。此外O为表面瑕疵的原因，因此优选抑制在0.001％以下。

如上述使用淬火性良好的材料，即使扩大模具的间隙，成形品的强度确保也变得容易。因此，可以较宽泛地缓和模具的间隙，使成形时的表面压力降低。此外，通过使用这样的材料，可更容易地抑制LME的发生和镀覆对模具的固着。

本发明的镀锌钢板，其母材在不阻碍本发明的效果的范围内，也可以还含有下述元素。

[B：0.005％以下(不含0％)]

B使钢材的淬火性提高，是防止多工序中的工序间的软质相的析出的元素。因此，是在多工序的热压成形中对于确保更高强度(Hv450以上)有效的元素。为了发挥这一效果，优选使之含有0.0003％以上。更优选为0.0015％以上，进一步优选为0.0020％以上。另一方面，若B过剩地含有，则BN过剩地生成，招致韧性的劣化。因此，优选B量抑制在0.005％以下。更优选为0.0040％以下，进一步优选为0.0035％以下。

[Ti和/或Nb：合计0.10％以下(不含0％)]

Ti和Nb使构件的显微组织微细化，具有提高使构件的强度-延展性平衡的效果。从这一观点出发，优选这些元素合计含有0.015％以上(更优选为0.020％以上)。另一方面，若Ti和Nb的合计量过剩，则原板强度过高，招致切断/冲孔工具寿命的降低(结果是成本上升)。因此，这些元素的含量合计为0.10％以下(优选为0.06％以下，更优选为0.04％以下)。

[Ni和/或Cu：合计0.5％以下(不含0％)]

Ni、Cu对于钢板的淬火性提高是有效的元素。另外对于成形品的耐延迟断裂性的提高也是有用的元素。为了发挥这样的效果，优选合计使之含有0.01％以上。更优选为合计0.1％以上。但是，若其含量过剩，则成为钢板制造时的表面瑕疵的发生原因。其结果是发生酸洗性的降低，招致生产率的恶化。因此优选这些元素合计为0.5％以下(更优选为0.3％以下)。

[Cr和/或Mo：合计3.5％以下(不含0％)]

Cr、Mo对于提高钢板的淬火性是有效的元素。另外如前述，在多工序的热压成形中，抑制工序间从奥氏体发生软质相析出，这是用于得到高强度的构件所必须的。为了抑制所述软质相析出，Mn是最有效的元素，但利用Cr和Mo也能够得到同样的效果。因此优选这些元素合计含有0.1％以上，更优选为0.15％以上，进一步优选为0.20％以上，更进一步优选为0.25％以上。另一方面，即使添加量超过3.5％，其效果也是饱和并成为成本上升的要因。这些元素成本上昂贵，因此优选作为上述Mn的辅助性的添加。因此优选这些元素合计为3.5％以下，更优选为3.0％以下，进一步优选为2.8％以下。

(坯体的制法)

母材满足上述成分组成的坯体(镀锌钢板)的制造方法，没有特别限定。遵循通常的方法，进行铸造、加热、热轧，再在酸洗后进行冷轧，根据需要进行退火而得到热轧钢板和冷轧钢板。此外，通过对于该热轧钢板和冷轧钢板实施镀覆(含锌镀覆等)，能够得到镀覆钢板(熔融镀锌钢板(GI)等)，还有使之合金化的合金化熔融镀锌钢板(GA)等。

还有，加热钢材时的向奥氏体的相变结束温度(Ac₃点)如下述式(3)这样表示。

其中，关于钢材中不包含的化学成分，代入零。

本申请基于2012年3月30日申请的日本专利申请第2012-083003号主张优先权的利益。2012年3月30日申请的日本专利申请第2012-083003号的说明书的全部内容，用于本申请的参考而援引。

【实施例】

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施例限制，在能够符合前、后述的宗旨的范围内当然也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术的范围内。

(实施例1)

对于以930℃加热6分钟的长230mm×纵深50mm的坯体(对于上述表1的材料A实施了熔融镀锌的熔融镀锌钢板)，实施热压成形(单纯弯曲成形(成型))，成为图10所示的形状。成形条件显示在表7中。如表7所示，以条件1和2，由1道工序成形为图10所示的形状。另外在条件1和2下，使用油压机，以下死点保持时间10秒的条件进行。

若将所述条件1(表7所示的T＝750℃和t(板厚)＝1.4mm)代入上述式(1)，则R＞9.7。即，在条件1下为了防止LME发生，需要使冲模肩部的曲率半径(rd)和冲头肩的曲率半径(rp)超过9.7mm。相对与此，如图10这样，在条件1下，使用rp1＝2.5mm、rp2＝2.5mm、rd1＝2.5mm且rd2＝2.5mm的模具，即，以不满足式(1)的条件进行成形。

别外，若将所述条件2(表7所示的T＝600℃和t(板厚)＝1.4mm)代入上述式(1)，则R＞2.4。即，在条件2下为了防止LME发生，需要使冲模肩部的曲率半径(rd)和冲头肩的曲率半径(rp)超过2.4mm。相对于此，在条件2下，如图10使用rp1＝2.5mm、rp2＝2.5mm、rd1＝2.5mm且rd2＝2.5mm的模具，即，以满足式(1)的条件成形(还有，在条件2下，如后述因为以1道工序且进行了冲压前的急冷，所以不能良好地成形)。

另一方面，条件3是以本发明所规定的方法成形的例子。详细地说，如图11(a)(b)所示，是使用曲柄压力机，以预备形成→主成形(最终成形)的2道工序成形为图10所示的形状。工序间进行手动搬送。另外不进行下死点保持。此外，从加热炉(以加热温度930℃加热6分钟)至进行预备成形的模具的搬送时间为10秒。

条件3的预备成形开始温度是750℃。像这样成形开始温度T为750℃时，若将T＝750℃和t(板厚)＝1.4mm代入上述式(1)，则R＞9.7。即，用于防止LME的发生的冲模肩部的曲率半径(rd)和冲头肩的曲率半径(rp)所允许的范围超过9.7mm。在条件3下，以满足此计算出的条件(即，式(1))的方式，用于预备成形的模具的rp1＝27.5mm，rd1＝10.0mm。

另外条件3的主成形(最终成形)开始时的镀锌钢板的温度T为600℃。像这样成形开始温度为600℃时，若将T＝600℃和t(板厚)＝1.4mm代入上述式(1)，则R＞2.4。即，用于防止LME的发生的冲模肩部的曲率半径(rd1、2)和冲头肩的曲率半径(rp1、2)所允许的范围超过2.4mm。在条件3下，以满足该计算出的条件(即，式(1))的方式，用于最终成形的模具的rp1＝2.5mm，rp2＝2.5mm，rd1＝2.5mm，rd2＝2.5mm。

在上述条件1～3的成形中，如前述这样调查镀锌钢板有无LME发生。另外目视调查镀锌钢板有无裂纹发生。其结果显示在表7中。

[表7]

如表7所示，在条件1下，以1道工序且不满足式(1)的条件成形为图10的形状，因此LME发生，镀锌钢板发生裂纹。

关于表7的条件2，模拟冲压前进行急冷的现有技术。如该表7的条件2所示，以30℃/秒的冷却速度空气急冷至600℃后开始成形，能够抑制LME，但镀锌钢板发生裂纹。即，可知若像该条件2这次以1道工序成形，则镀锌钢板发生裂纹。

相对于此，如表7的条件3所示，可知若以本发明中规定的方法进行多工序的热压成形，则能够抑制LME和裂纹两者。在裂纹的抑制中，由预备成形导入的多余厚度(图11(a))有很大帮助。

另外，关于条件3，如上述，使用与冷压同样的曲柄压力机，无下死点保持而进行成形。无下死点保持，能够使成形时的生产率飞跃性地提高。

另外，在条件1中，若增加成形片数而进行，则可见镀覆从冲模的冲模肩部沿着纵壁向模具的固着。另一方面，在满足本发明的规定的条件3下，即使增加成形片数，镀覆向模具的固着也得到良好抑制。这被认为是由于，在条件3下，在以高温进行的预备成形中以大的冲模肩R(rd＝10.0)进行成形，其结果是成形时作用于模具的表面压力降低。如此可知，本发明不仅对于减少LME有效，而且对于减少镀覆向模具的固着也有效。如果镀覆的固着减少，则有模具的维护频率可以很少这样的优点。

(实施例2)

使用表8所示的各种材料，以与表7的条件3相同的成形条件进行成形。详细地说，在条件4～10中，使用母材的化学成分为优选的(Si量为0.5％以上，另外除了基本成分以外，还含有规定量的选择元素(B、Ti、Ni、Cu、Cr))钢板(表1的坯体标记B～E)，进行多工序的成形。除使用的镀锌钢板的材料不同以外，均以与表7的条件3同样的成形条件进行成形。然后，以如下方法调查所得到的成形品(构件)的硬度。即，硬度(维氏硬度)，如图12所示，是对于构件截面内的5处，以载荷1kgf，测量1/4t(板厚)位置，求得上述5处的平均值。其结果显示在表8中。表8中还显示表7的条件3的结果(硬度)。

[表8]

由表8可知，在条件3下，除了LME抑制、裂纹抑制和镀覆的模具固着抑制以外，能够达成Hv＝300且TS980MPa以上。此外在母材的化学成分组成调整到优选范围的条件4～条件10中，除了LME的抑制、钢板的裂纹抑制和镀覆的模具固着以外，还能够达成更高的强度(Hv380以上，进一步Hv450以上)。

如此，通过使用母材的化学成分满足基本成分的镀锌钢板，以多工序且无下死点保持的热压成形，能够达成Hv＝300以上。此外，通过使用母材的化学成分被调整至优选的范围的镀锌钢板，以多工序且无下死点保持的热压成形能够达成Hv＝380以上(进一步达Hv＝450以上)的硬度，能够实现与冷压成形同等高的强度且生产率。

还有，母材的化学成分组成、镀覆种类不同时，关于式(1)，虽然有一些差异，但确认为大致同样的结果，如果以式(1)的判定基准进行冲压成形形状的设定，则如本实施例这样，即使母材的化学成分、镀覆种类变化，仍确认到可靠的工序设计。此外，在本实施例中，展示了加热时间为6分钟的实施例，但加热时间为3分和4分钟时，仍确认到能够得到本发明的效果。

另外，如实施例2，通过使用母材为优选的化学成分组成的镀锌钢板，即使模具间的间隙扩大，仍能够确保十分高的强度。因此，能够将间隙设定得宽，进一步减小施加在模具上的表面压力，其结果是，对于LME抑制和对模具的固着抑制更有利。

【符号的说明】

1 球头冲头

2 冲模

3 压边圈

4 坯体(镀锌钢板)

Claims

1.一种热压成形钢构件的制造方法，其特征在于，所述方法使用如下的镀锌钢板，并具有如下工序：

所述钢板的母材的化学成分组成以质量％计满足

C：0.10％以上且0.35％以下、

Mn：1.0％以上且3.5％以下、

Si：0.1％以上且2.5％以下、和

Al：0.50％以下且不含0％，余量是铁和不可避免的杂质，

所述工序为：

将该镀锌钢板加热至Ac₃相变点以上的加热工序；

且所述热压成形工序中的任意一次热压成形，都以满足下式(1)的方式进行，

【数1】

\frac{R}{t} > \sqrt{a \cdot (T - b)} . . . (1)

其中，R是用于热压成形的模具的肩部的曲率半径，单位是mm，t是镀锌钢板的板厚，单位是mm，T是热压成形的成形开始温度，单位是℃，a是常数0.2984，b是常数590。

2.根据权利要求1所述的热压成形钢构件的制造方法，其中，用于所述热压成形的模具中，其肩部的曲率半径，比该热压成形之前实施的热压成形中所使用的模具小。

3.根据权利要求1所述的热压成形钢构件的制造方法，其中，所述镀锌钢板的母材中，所述Si量以质量％计为0.5％以上。

4.根据权利要求1所述的热压成形钢构件的制造方法，其中，所述镀锌钢板的母材中，还含有以质量％计的B：0.005％以下且不含0％作为其他的元素。

5.根据权利要求1所述的热压成形钢构件的制造方法，其中，所述镀锌钢板的母材中，还含有以质量％计的Ti和/或Nb：合计0.10％以下且不含0％作为其他的元素。

6.根据权利要求1所述的热压成形钢构件的制造方法，其中，所述镀锌钢板的母材中，还含有以质量％计的Ni和/或Cu：合计0.5％以下且不含0％作为其他的元素。

7.根据权利要求1所述的热压成形钢构件的制造方法，其中，所述镀锌钢板的母材中，还含有以质量％计的Cr和/或Mo：合计3.5％以下且不含0％作为其他的元素。

8.一种热压成形钢构件，其由权利要求1所述的制造方法得到。