CN111164229B - 热压印成形品和热压印用钢板、以及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种热压印成形品，其全部或一部分，具有以下化学组成：以质量％计包含C：0.001％以上且小于0.080％、Si：2.50％以下、Mn：0.01％以上且小于0.50％、P：0.200％以下、S：0.0200％以下、sol.Al：0.001～2.500％、N：0.0200％以下、Cr：0.30％以上且小于2.00％，余量为Fe和杂质，金属组织按体积％计包含铁素体：超过60.0％、马氏体：0％以上且小于10.0％、贝氏体：0％以上且小于20.0％，抗拉强度小于700MPa，在170℃下实施20分钟的热处理后的所述抗拉强度降低量ΔTS为100MPa以下。

Description

热压印成形品和热压印用钢板、以及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及热压印成形品和热压印用钢板、以及它们的制造方法。
本申请基于2017年10月2日在日本提出申请的专利申请2017-193095 号主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
如今，工业技术领域已高度分化，对于各技术领域中使用的材料要求特殊的高性能。例如，考虑到地球环境，为了由车身轻量化带来燃油效率的提高，要求汽车用钢板具有高强度。当将高强度钢板应用于汽车车身时，能够在减小钢板板厚从而使车身轻量化的同时赋予车身期望的强度。
但是，在作为形成汽车的车身构件的工序的压制成形中，使用的钢板厚度越薄，就越容易产生裂纹和褶皱。因此，还要求汽车用钢板具有优异的压制成形性。
确保压制成形性与钢板的高强度化是相反的要素，所以难以同时满足这些特性。另外，如果对高强度钢板进行压制成形，则从模具中取出构件时，构件的形状由于回弹而大大改变，所以难以确保构件的尺寸精度。这样，通过压制成形来制造高强度的车身构件并不容易。
迄今为止，作为制造超高强度车身构件的方法，例如专利文献1所公开的，提出了使用低温压模对加热了的钢板进行压制成形的技术。该技术被称为热压印(hot stamp)或热压等，将被加热到高温的软质状态的钢板进行压制成形，所以能够以高尺寸精度制造形状复杂的构件。另外，钢板由于与模具接触而被快速冷却，所以能够通过淬火在压制成形的同时大幅提高强度。例如专利文献1中记载了通过对抗拉强度为500～600MPa的钢板进行热压印，由此得到抗拉强度为1400MPa以上的构件。
然而，在车体构件中，中心支柱和侧部构件这样的骨架结构部件中，为了控制车辆碰撞时的构件的变形状态，大多在构件内设置硬质部位和软质部位。
作为通过热压印制造具有软质部的构件的方法，专利文献2公开了一种通过感应加热或红外加热来部分地改变钢板的加热温度从而将加热至低温的部分软质化的方法。专利文献3公开了以下方法，当在炉中加热钢板时，将隔热材料安装到钢板的一部分上，部分地降低加热温度以使钢板软质化。
专利文献4和专利文献5公开了以下方法，通过在成形时改变钢板与模具的接触面积，由此部分地改变钢板的冷却速度，将冷却速度低的部分软质化。专利文献6公开了一种使用所谓的定制坯件进行热压印的技术，其中将两枚基板焊接并连结。
热压印中，通常将钢板加热至奥氏体区域，然后以临界冷却速度以上的冷却速度进行冷却，由此形成马氏体的单一组织，使其高强度化。另一方面，如上所述，专利文献2～5记载的方法中，使钢板的加热温度或冷却速度部分降低，生成马氏体以外的组织谋求软质化。但是，马氏体以外的组织分率根据加热温度和冷却速度敏感地变化，因此专利文献2～5的方法中，存在软质部的强度不稳定这样的问题。
另外，专利文献6所记载的技术中，通过对一块基板使用可淬性低的钢板，能够在一定的加热冷却条件下形成软质部。但是，尽管软质部的金属组织和强度特性大大依赖于钢板的成分组成，专利文献6并未对可淬性低的钢板的成分组成作任何考虑。
针对这样的课题，专利文献7和8公开了一种在包含硬质部和软质部的热压印构件中、或者整体上为软质的热压印构件中，使软质部的强度稳定化的方法。
具体而言，专利文献7公开了一种600～1200MPa级汽车用高强度构件及其制造方法，其中降低了C含量并且以一定量以上包含淬火元素，在冷却中抑制了铁素体、珠光体和马氏体的形成。另外，专利文献8公开了一种抗拉强度为500MPa以上的热压印构件及其制造方法，其中将C含量限制在低水平并且包含Ti，控制了马氏体的生成量。
根据专利文献7和8所记载的技术，能够提高构件内的强度和伸长的均匀性。但是，根据本发明人的研究得知，由于金属组织包含贝氏体、马氏体等硬质组织，因此热稳定性低，在对构件实施烤漆(涂装烘烤)处理时强度会降低。汽车构件中大多进行烤漆处理，因此专利文献7、8记载的技术中留有改善的余地。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2002-102980号公报
专利文献2：日本特开2005-193287号公报
专利文献3：日本特开2009-61473号公报
专利文献4：日本特开2003-328031号公报
专利文献5：国际公开第2006/38868号小册子
专利文献6：日本特开2004-58082号公报
专利文献7：日本特开2005-248320号公报
专利文献8：国际公开第2008/132303号小册子
发明内容
如上所述，通过热压印制造软质构件或包含软质部的构件并不容易，特别是制造一部分或全部包含软质部的热稳定性优异的低强度热压印构件在现有技术中很困难。
本发明的目的是解决上述课题，提供一种热稳定性优异、更具体而言是与烤漆处理相伴的烤漆处理前后的强度(抗拉强度)变动小的、具有抗拉强度低于700MPa的部分的热压印成形品、以及适合作为其原材料的热压印用钢板以及它们的制造方法。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其主旨是以下的热压印成形品和热压印用钢板、以及它们的制造方法。
(1)本发明一方式的热压印成形品，所述热压印成形品的全部或一部分，以质量％计的化学组成为C：0.001％以上且小于0.080％、Si：2.50％以下、Mn：0.01％以上且小于0.50％、P：0.200％以下、S：0.0200％以下、 sol.Al(酸可溶Al)：0.001～2.500％、N：0.0200％以下、Cr：0.30％以上且小于2.00％、Ti：0～0.300％、Nb：0～0.300％、V：0～0.300％、Zr：0～0.300％、 Mo：0～2.00％、Cu：0～2.00％、Ni：0～2.00％、B：0～0.0200％、Ca：0～0.0100％、 Mg：0～0.0100％、REM：0～0.1000％、Bi：0～0.0500％、以及余量的铁和杂质，金属组织以体积％计，包含铁素体：超过60.0％、马氏体：0％以上且小于10.0％、贝氏体：0％以上至小于20.0％，抗拉强度小于700MPa，在170℃下实施20分钟的热处理后，所述抗拉强度的降低量ΔTS为 100MPa以下。
(2)上述(1)所述的热压印成形品中，以质量％计的所述化学组成可以含有以下元素中的1种以上，Ti：0.001～0.300％、Nb：0.001～0.300％、V： 0.001～0.300％、和Zr：0.001～0.300％。
(3)上述(1)或(2)所述的热压印成形品，以质量％计的所述化学组成可以含有以下元素中的1种以上，Mo：0.001～2.00％、Cu：0.001～2.00％、和Ni：0.001～2.00％。
(4)上述(1)～(3)中任一项所述的热压印成形品，以质量％计的所述化学组成可以含有0.0001～0.0200％的B。
(5)上述(1)～(4)中任一项所述的热压印成形品，以质量％计的所述化学组成可以含有以下元素中的1种以上，Ca：0.0001～0.0100％、Mg： 0.0001～0.0100％、和REM：0.0001～0.1000％。
(6)上述(1)～(5)中任一项所述的热压印成形品，以质量％计的所述化学组成可以含有0.0001～0.0500％的Bi。
(7)上述(1)～(6)中任一项所述的热压印成形品，其表面可以具有镀层。
(8)本发明另一方式的热压印用钢板，以质量％计的化学组成为，C： 0.001％以上且小于0.080％、Si：2.50％以下、Mn：0.01％以上且小于0.50％、 P：0.200％以下、S：0.0200％以下、sol.Al：0.001～2.500％、N：0.0200％以下、Cr：0.30％以上且小于2.00％、Ti：0～0.300％、Nb：0～0.300％、V： 0～0.300％、Zr：0～0.300％、Mo：0～2.00％、Cu：0～2.00％、Ni：0～2.00％、 B：0～0.0200％、Ca：0～0.0100％、Mg：0～0.0100％、REM：0～0.1000％、 Bi：0～0.0500％、以及余量的Fe和杂质，金属组织包含铁碳化物，所述铁碳化物中的Mn含量和Cr含量满足下述(i)式：
[Mn]θ+[Cr]θ>2.5 (i)
其中，上式中各符号的含义如下。
[Mn]θ：将铁碳化物所含的Fe、Mn和Cr的合计含量设为100原子％时，以原子％计的铁碳化物中的Mn含量
[Cr]θ：将所述铁碳化物所含的Fe、Mn和Cr的合计含量设为100原子％时，以原子％计的铁碳化物中的Cr含量。
(9)上述(8)所述的热压印用钢板，以质量％计的所述化学组成可以含有以下元素中的1种以上，Ti：0.001～0.300％、Nb：0.001～0.300％、V： 0.001～0.300％、和Zr：0.001～0.300％。
(10)上述(8)或(9)所述的热压印用钢板，以质量％计的所述化学组成可以含有以下元素中的1种以上，Mo：0.001～2.00％、Cu：0.001～2.00％、和Ni：0.001～2.00％。
(11)上述(8)～(10)中任一项所述的热压印用钢板，以质量％计的所述化学组成可以含有0.0001～0.0200％的B。
(12)上述(8)～(11)中任一项所述的热压印用钢板，以质量％计的所述化学组成可以含有以下元素中的1种以上，Ca：0.0001～0.0100％、Mg： 0.0001～0.0100％、和REM：0.0001～0.1000％。
(13)上述(8)～(12)中任一项所述的热压印用钢板，以质量％计的所述化学组成可以含有0.0001～0.0500％的Bi。
(14)上述(8)～(13)中任一项所述的热压印用钢板，其表面可以具有镀层。
(15)本发明另一方式的热压印成形品的制造方法，是制造上述(1)～(6) 中任一项所述的热压印成形品的方法，具备：加热工序，将(8)～(13)中任一项所述的热压印用钢板加热至加热温度T℃；以及热压印工序，对所述加热工序后的所述热压印用钢板进行热压印。
(16)本发明另一方式的热压印成形品的制造方法，是制造上述(1)～(6) 中任一项所述的热压印成形品的方法，具备：接合工序，将(8)～(13)中任一项所述的热压印用钢板与接合用钢板接合而得到接合钢板；加热工序，将所述接合工序后的接合钢板加热至加热温度T℃；以及热压印工序，对所述加热工序后的所述接合钢板进行热压印。
(17)本发明另一方式的热压印成形品的制造方法，是制造上述(7)所述的热压印成形品的方法，具备：加热工序，将(14)所述的热压印用钢板加热至加热温度T℃；以及热压印工序，对所述加热工序后的所述钢板进行热压印。
(18)本发明另一方式的热压印成形品的制造方法，是制造上述(7)所述的热压印成形品的方法，具备：接合工序，将(14)所述的热压印用钢板与接合用钢板接合而得到接合钢板；加热工序，将所述接合工序后的接合钢板加热至加热温度T℃；以及热压印工序，对所述加热工序后的接合钢板进行热压印。
(19)上述(15)～(18)中任一项所述的热压印成形品的制造方法，可以是：在所述加热工序中，所述加热温度T℃是超过所述热压印用钢板的Ac1点的温度，在所述热压印工序中，热压印开始温度是(T-300)℃以上的温度。
(20)本发明另一方式的热压印用钢板的制造方法，是制造(8)～(14)中任一项所述的热压印用钢板的方法，具备：热轧工序，对以下板坯实施热轧，然后在800℃以下的温度范围进行卷绕而得到热轧钢板，所述板坯的以质量％计的化学组成为，C：0.001％以上且小于0.080％、Si：2.50％以下、 Mn：0.01％以上且小于0.50％、P：0.200％以下、S：0.0200％以下、sol.Al： 0.001～2.500％、N：0.0200％以下、Cr：0.30％以上且小于2.00％、Ti： 0～0.300％、Nb：0～0.300％、V：0～0.300％、Zr：0～0.300％、Mo：0～2.00％、 Cu：0～2.00％、Ni：0～2.00％、B：0～0.0200％、Ca：0～0.0100％、Mg： 0～0.0100％、REM：0～0.1000％、Bi：0～0.0500％、以及余量的铁和杂质；以及热轧板退火工序，对所述热轧钢板实施加热到超过650℃的温度范围的热轧板退火，得到热轧退火钢板。
(21)上述(20)所述的热压印用钢板的制造方法，可以还具备镀敷工序，该镀敷工序对所述热轧板退火工序后的所述热轧退火钢板任选地进行冷轧和退火中的一者或两者，然后进行镀敷。
根据本发明，能够得到与烤漆处理相伴的强度变动小(热稳定性优异) 且具有抗拉强度小于700MPa的部分的热压成形品。
附图说明
图1是表示实施例1中制造出的热压印成形品形状的示意图。
图2是表示实施例2中制造出的热压印成形品形状的示意图。
具体实施方式
本发明人专心研究了对于抗拉强度小于700MPa的热压印成形品抑制烤漆处理时的强度降低的方法。结果获得了以下见解。
(A)如果热压印成形品的金属组织包含大量马氏体或贝氏体等的硬质组织，则成形品的抗拉强度由于烤漆处理而显著降低。认为这是由于硬质组织被回火从而软化的缘故。
(B)另一方面，即使是硬质组织的分率低、具有以包含铁素体的软质组织为主体的金属组织的热压印成形品，有时根据成分组成，抗拉强度也会由于烤漆处理而显著降低。
(C)通过在具有以包含铁素体的软质组织为主体的金属组织的热压印成形品中，将Mn含量限制在低水平且含有预定量的Cr，并且，在热压印前的钢板中，将铁碳化物中的Mn含量、Cr含量控制为一定以上，能够抑制由烤漆处理引起的抗拉强度降低。
其原因尚不清楚，但推定是由于(a)如果Mn含量过剩，则从奥氏体向铁素体的相变温度降低，在热压印后的冷却过程中，铁素体中生成微细铁碳化物或微细铁碳团簇，铁素体硬化，(b)通过含有Cr，并将铁碳化物中的Mn含量、Cr含量设为一定以上，由此使铁碳化物稳定化，铁素体中的微细铁碳化物或微细铁碳团簇的生成被抑制，并且(c)铁素体中存在的微细的铁碳化物或微细的铁碳团簇由于烤漆时的热处理而变为粗大的铁碳化物，铁素体强度降低。
根据以上(A)～(C)的结果发现，通过使用将Mn含量限制在低水平并含有一定量以上的Cr，并且将铁碳化物中的Mn含量、Cr含量控制在一定以上的热压印用钢板进行热压印，能够制造具有以铁素体为主体的金属组织，且热稳定性优异，由烘烤处理造成的强度降低小的热压印成形品。
以下，详细说明本发明一实施方式的热压印成形品(本实施方式的热压印成形品)和适合作为其原材料的热压印用钢板(本实施方式的热压印用钢板)、以及它们的制造方法的各要件。
<热压印成形品的化学组成>
本实施方式的热压印成形品的全部或一部分具有以下所示化学组成。各元素的限定理由如下。在以下说明中，对于含量的“％”是指“质量％”。当热压印成形品具有抗张强度小于700MPa的部分和抗张强度为700MPa 以上的部分的情况下，至少抗张强度小于700MPa的部分具有以下化学组成即可。
C：0.001％以上且小于0.080％
C是具有提高热压印后的钢板(热压印成形品具备的钢板)的抗拉强度的效果的元素。C含量小于0.001％时，不能期待由热压印而提升抗拉强度。优选的C含量为0.010％以上、0.020％以上或0.030％以上。
另一方面，如果C含量为0.080％以上，则热压印后的金属组织中马氏体和/或贝氏体的体积率增加，热压印成形品的抗拉强度变为700MPa以上。该情况下，即使如后所述地调整Mn和Cr含量，也无法确保热压印成形品的热稳定性。因此，C含量小于0.080％。优选的C含量小于0.075％、小于0.070％、小于0.060％或小于0.050％。
Si：2.50％以下
Si是作为钢中的杂质而含有的元素。如果Si含量超过2.50％，则焊接性劣化，并且相变点变得过高，难以在热压印的加热过程中将钢板加热至相变点以上的温度。因此，Si含量设为2.50％以下。优选的Si含量为2.00％以下、1.50％以下或1.00％以下。当将镀敷钢板用作热压印用钢板的情况下，为了确保镀敷性，优选使Si含量小于0.50％，更优选使其小于0.40％。
Si含量的下限没有特别限定，但如果过度地降低Si含量则导致炼钢成本上升，因此优选含有0.001％以上的Si。另外，Si具有提高热压印后的钢板的抗拉强度的作用，因此可以积极地含有。从高强度化的观点出发，优选的Si含量为0.10％以上、0.20％以上或0.30％以上。
Mn：0.01％以上且小于0.50％
Mn是使热压印成形品的热稳定性劣化的元素。特别是Mn含量为 0.50％以上时，热压印后的成形品的热稳定性显著劣化。因此，Mn含量小于0.50％。Mn含量优选小于0.40％、小于0.35％、小于0.30％或小于0.25％。
另一方面，Mn与作为杂质的S结合而形成MnS，是具有抑制S造成的弊端的作用的元素。为了获得该效果，将Mn含量设为0.01％以上。Mn 含量优选为0.05％以上、0.10％以上或0.15％以上。
P：0.200％以下
P是作为钢中的杂质而含有的元素。如果P含量超过0.200％，则焊接性和热压印后的韧性显著劣化，因此P含量设为0.200％以下。优选的P 含量为0.100％以下、0.050％以下或0.020％以下。
P含量的下限没有特别限定，但过度降低P含量导致炼钢成本上升，因此优选含有0.001％以上。另外，P具有提高热压印后的成形品的抗拉强度的作用，因此可以积极地含有。从高强度化的观点出发，优选的P含量为0.010％以上、0.020％以上或0.030％以上。当将镀敷钢板用作热压印用钢板的情况下，为了确保镀敷性，优选将P含量设为0.05％以下，更优选设为0.040％以下。
S：0.0200％以下
S是作为钢中的杂质而含有，使钢脆化的元素。因此，优选S含量越少越好，S含量超过0.0200％时其恶劣影响变得特别大，因此S含量设为 0.0200％以下。优选的S含量为0.0100％以下、0.0050％以下或0.0030％以下。
S含量的下限没有特别限定，但过度降低S含量会导致炼钢成本上升，因此优选含有0.0001％以上。
sol.Al：0.001～2.500％
Al是具有使钢液脱氧的作用的元素。如果sol.Al含量小于0.001％，则脱氧变得不充分。因此，将sol.Al含量设为0.001％以上。sol.Al含量优选为0.010％以上、0.020％以上或0.040％以上。
另一方面，当sol.Al含量过高的情况下，相变点上升，在热压印的加热过程中难以将钢板加热至相变点以上的温度。因此，sol.Al含量设为 2.500％以下。sol.Al含量优选为1.000％以下、0.500％以下、0.100％以下或0.060％以下。
N：0.0200％以下
N作为钢中的杂质而含有，是在钢的连铸中形成氮化物的元素。该氮化物使热压印后的韧性劣化，因此N含量优选低。如果N含量超过 0.0200％，则其恶劣影响变得特别大，因此N含量设为0.0200％以下。N 含量优选小于0.0100％、小于0.0080％或小于0.0050％。
N含量的下限没有特别限定，但过度降低N含量会导致炼钢成本上升，因此优选含有0.001％以上的N。
Cr：0.30％以上且小于2.00％
Cr是具有以下作用的元素，其使具有以铁素体为主体的金属组织的热压印成形品(热压印后的钢板)的热稳定性提高。当Cr含量小于0.30％的情况下，不能充分获得上述作用的效果。因此，Cr含量为0.30％以上。Cr 含量优选为0.50％以上、0.70％以上或0.90％以上。
另一方面，如果Cr含量为2.00％以上，则热压印成形品的金属组织所含的马氏体和/或贝氏体的体积率变得过剩，热压印成形品的热稳定性降低。因此，Cr含量小于2.00％。Cr含量优选为1.50％以下、1.20％以下或1.00％以下。
此外，Mn含量少且Cr含量多时，热压印成形品的热稳定性提高。因此，优选将Cr含量([Cr])与Mn含量([Mn])之比([Cr]/[Mn])设为1.00以上。更优选为1.05以上、1.50以上、2.50以上或3.00以上。
Ti：0～0.300％
Nb：0～0.300％
V：0～0.300％
Zr：0～0.300％
Ti、Nb、V和Zr是具有通过细化金属组织来使热压印成形品的抗拉强度上升的作用的元素。为了获得该效果，可以根据需要含有选自Ti、Nb、 V和Zr中的1种以上。
当希望获得上述效果的情况下，优选使选自Ti、Nb、V和Zr中的一种以上分别含有0.001％以上。另外，更优选含有0.005％以上的Ti、0.005％以上的Nb、0.010％以上的V和0.005％以上的Zr中的1种以上。
当含有Ti的情况下，更优选使Ti含量为0.010％以上，特别优选为 0.020％以上。当含有Nb的情况下，更优选使Nb含量为0.020％以上，特别优选为0.030％以上。当含有V的情况下，更优选使V含量为0.020％以上。当含有Zr的情况下，更优选使Zr含量为0.010％以上。
另一方面，当Ti、Nb、V和Zr的含量分别超过0.300％的情况下，其效果饱和，而且钢板的制造成本上升。因此，即使在含有它们的情况下， Ti、Nb、V和Zr的含量也分别设为0.300％以下。
另外，当Ti、Nb、V和Zr的含量多的情况下，存在这些元素的碳化物大量析出从而使热压印后的韧性受损的顾虑。因此，Ti含量优选小于 0.060％、更优选小于0.040％。Nb含量优选小于0.060％、更优选小于 0.040％。V含量优选小于0.200％、更优选小于0.100％。Zr含量优选小于0.200％、更优选小于0.100％。
Mo：0～2.00％
Cu：0～2.00％
Ni：0～2.00％
Mo、Cu和Ni具有提高热压印成形品(热压印后的钢板)的抗拉强度的作用。因此，可以根据需要含有选自Mo、Cu和Ni中的1种以上。
当想要获得上述效果的情况下，优选分别含有0.001％以上的选自Mo、 Cu和Ni中的1种以上。优选的Mo含量为0.05％以上，优选的Cu含量为0.10％以上，优选的Ni含量为0.10％以上。
另一方面，如果Mo、Cu和Ni的含量分别超过2.00％，则热压印后的成形品的金属组织所含的马氏体和/或贝氏体的体积率变得过剩，热压印成形品的热稳定性劣化。
因此，即使在含有的情况下，Mo、Cu和Ni的含量也分别为2.00％以下。优选的Mo含量为0.50％以下，优选的Cu含量为1.00％以下，优选的Ni含量为1.00％以下。
B：0～0.0200％
B是具有在晶界偏析，提高热压印后的钢板韧性的作用的元素。为了获得该效果，可以根据需要含有。
在想要获得上述效果的情况下，B含量优选为0.0001％以上。B含量更优选为0.0006％以上，进一步优选为0.0010％以上。
另一方面，当B含量超过0.0200％的情况下，热压印成形品的金属组织所含的马氏体和/或贝氏体的体积率变得过剩，热压印成形品的热稳定性劣化。因此，即使在含有的情况下，B含量也为0.0200％以下。B含量优选为0.0050％以下，更优选为0.0030％以下。
Ca：0～0.0100％
Mg：0～0.0100％
REM：0～0.1000％
Ca、Mg和REM是具有通过调整夹杂物的形状来提高热压印后的韧性的作用的元素。因此，可以根据需要含有。当想要获得上述效果的情况下，优选分别含有0.0001％以上的选自Ca、Mg和REM中的1种以上。
另一方面，当Ca或Mg的含量超过0.0100％的情况、或者当REM含量超过0.1000％的情况下，效果饱和，产生过高的成本。因此，即使在含有的情况下，Ca和Mg的含量也分别为0.0100％以下，REM的含量为 0.1000％以下。
在本实施方式中，REM是指Sc、Y和镧系元素的合计17种元素， REM含量是指这些元素的合计含量。镧系元素在工业上以混合稀土金属的形式添加。
Bi：0～0.0500％
Bi是具有通过使凝固组织细化来提高热压印后的韧性的作用的元素。因此，可以根据需要含有。当想要获得上述效果的情况下，Bi含量优选为 0.0001％以上。Bi含量更优选为0.0003％以上，进一步优选为0.0005％以上。
另一方面，当Bi含量超过0.0500％的情况下，上述效果饱和，产生过高的成本。因此，即使在含有的情况下，Bi含量也为0.0500％以下。Bi 含量优选为0.0100％以下，更优选为0.0050％以下。
在上述化学组成中，余量为Fe和杂质。在此，所谓“杂质”，是指在工业上制造钢板时由于矿石、废料等原料、制造工序的各种原因而混入的成分，在不对本发明造成恶劣影响的范围内被允许。
<热压印成形品的金属组织>
对本实施方式的热压印成形品的金属组织进行说明。本实施方式的热压印成形品的全部或一部分具有包含以下所示量的铁素体、马氏体和贝氏体的金属组织。在以下关于金属组织的说明中，“％”是指“体积率％”。
铁素体：超过60.0％
如果铁素体的体积率为60.0％以下，则热压印后的成形品的抗拉强度为700MPa以上，无法确保热稳定性。因此，将铁素体的体积率设为超过 60.0％。铁素体的体积率优选超过70.0％，更优选超过80.0％。
铁素体的体积率的上限不需要特别限定，但为了使热压印成形品的强度上升，优选小于98.0％，更优选小于96.0％，进一步优选小于94.0％。
除多边形铁素体以外，上述铁素体还包含位错密度比多边形铁素体高的准多边形铁素体和粒状贝氏体铁素体、具有锯齿状晶界的针状铁素体。从热稳定性的观点出发，多边形铁素体相对于铁素体整体的比例优选以体积率％计为10.0％以上。
马氏体：0％以上且小于10.0％
贝氏体：0％以上且小于20.0％
如果金属组织包含马氏体和贝氏体，则热压印成形品的热稳定性劣化。因此，马氏体的体积率小于10.0％，贝氏体的体积率小于20.0％。马氏体的体积率优选小于5.0％，更优选小于2.0％，进一步优选小于1.0％。贝氏体的体积率优选小于10.0％，更优选小于5.0％，进一步优选小于2.0％。
不一定需要含有马氏体和贝氏体，因此马氏体和贝氏体的体积率的下限均为0％。
但是，马氏体和贝氏体具有使热压印成形品的强度上升的作用，因此若为上述范围内则可以包含在金属组织中。如果马氏体和贝氏体的体积率小于0.1％，则不能充分获得上述作用带来的效果。因此，当使强度上升的情况下，马氏体和贝氏体的体积率的下限全都优选为0.1％以上，更优选为 0.5％以上。
金属组织的余量可以包含珠光体或残余奥氏体，此外还可以包含渗碳体等的析出物。由于不需要包含珠光体、残余奥氏体和析出物，因此珠光体、残余奥氏体和析出物的体积率的下限均为0％。
珠光体具有使热压印成形品的强度上升的作用，因此在使强度上升的情况下，优选将珠光体的体积率设为1.0％以上，更优选设为2.0％以上，进一步优选设为5.0％以上。
另一方面，当过多地含有珠光体的情况下，热压印后的韧性劣化。因此，优选将珠光体的体积率设为20.0％以下，更优选设为10.0％以下。
残余奥氏体具有使热压印成形品的冲击吸收性提高的作用。因此，当获得该效果的情况下，优选将残余奥氏体的体积率设为0.5％以上，更优选设为1.0％以上。
另一方面，如果过多地含有残余奥氏体，则热压印后的韧性降低。因此，优选将残余奥氏体的体积率设为5.0％以下，更优选设为3.0％以下。
在本实施方式中，各金属组织的体积率如下求得。
首先，从热压印成形品制取试验片，对钢板的平行于轧制方向的纵截面进行研磨，然后在非镀敷钢板的情况下，在距钢板表面为钢板板厚的1/4 深度的位置进行组织观察，在镀敷钢板的情况下，从基材钢板与镀层的边界起为基材钢板的板厚的1/4深度的位置进行组织观察。当热压印成形品具备抗拉强度小于700MPa的部分和抗拉强度为700MPa以上的部分的情况下，从抗拉强度小于700MPa的部分制取试验片并进行观察。
具体而言，在对研磨面进行硝酸乙醇腐蚀之后，使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行组织观察，对获得的组织照片进行图像分析，由此得到铁素体和珠光体各自的面积率、以及贝氏体、马氏体和残余奥氏体的合计面积率。其后，对同样的观察位置进行LePera试剂的腐蚀，然后使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行组织观察，对得到的组织照片进行图像分析，由此算出残余奥氏体和马氏体的合计面积率。
另外，对于同样的观察位置，对纵截面进行电解研磨，然后使用具备电子束反向散射图案分析仪(EBSP)的SEM测定残余奥氏体的面积率。
基于这些结果，得到铁素体、珠光体、贝氏体，马氏体、残余奥氏体各自的面积率。然后，使面积率等于体积率，将测定的面积率作为各组织的体积率。
<热压印成形品的强度>
本实施方式的热压印成形品的全部或一部分的母材钢板的抗拉强度小于700MPa。这是因为，如果抗拉强度为700MPa以上，则无法确保热压印成形品的热稳定性的缘故。优选在热压印成形品的全部或一部分中，抗拉强度小于600MPa或小于560MPa。另一方面，为了使热压印成形品的冲击吸收性提高，优选将热压印成形品的抗拉强度设为440MPa以上，更优选设为490MPa以上。
本实施方式的热压印成形品中，成形品内抗拉强度小于700MPa的软质部分和抗拉强度为700MPa以上的硬质部分可以混合存在。通过设置强度不同的部位，能够控制冲击时的热压成形品的变形状态，能够使成形品的冲击吸收性提高。如下所述，具有强度不同的部位的热压印成形品可以在将成分组成不同的两种以上的钢板接合之后通过热压印来制造。
<热压印成形品的热稳定性>
本实施方式的热压印成形品中，在170℃下实施了20分钟的热处理时，抗拉强度相对于热压印前的抗拉强度的降低量(ΔTS)为100MPa以下。ΔTS 优选为60MPa以下，更优选为30MPa以下。
认为具有以铁素体为主体的组织的热压印成形品中，强度在烤漆时降低的原因是在铁素体中存在的微细铁碳化物或微细铁碳团簇由于烤漆时的热处理而变为粗大的铁碳化物。虽然不容易直接定量地评价该微细铁碳化物或微细铁碳团簇的存在状态，但可以通过在170℃实施了20分钟的热处理后的抗拉强度的降低量(ΔTS)来间接评价。如果ΔTS为100MPa以下，则可抑制铁素体中的微细铁碳化物或微细铁碳团簇的生成，判断为热稳定性优异。
<镀层>
本实施方式的热压印成形品可以在表面具有镀层。通过在表面具备镀层，能够防止在热压印时生成氧化皮，并且能够使热压印成形品的耐蚀性提高。镀层种类只要适合于所述目的即可，没有特别限定。如后所述，可以通过使用镀敷钢板进行热压印来形成热压印成形品的镀层。作为镀层的种类，可例示使用了锌系镀敷钢板或铝系镀敷钢板热压印了的锌系镀层和铝系镀层。
对于适合于制造上述热压印成形品的热压印用钢板进行说明。
<热压印用钢板的化学组成>
由于化学组成实质上不因热压印而变化，因此热压印用钢板的化学组成与上述热压印成形品相同。
<热压印用钢板的金属组织>
本实施方式的热压印用钢板的金属组织包含铁碳化物，铁碳化物的化学组成(铁碳化物中的Mn含量和Cr含量)满足下述(i)式。
[Mn]θ+[Cr]θ>2.5 (i)
其中，上式中的各符号的含义如下。
[Mn]θ：将铁碳化物所含的Fe、Mn和Cr的合计含量设为100原子％时的铁碳化物中的Mn含量(原子％)
[Cr]θ：将铁碳化物所含的Fe、Mn和Cr的合计含量设为100原子％时的铁碳化物中的Cr含量(原子％)
通过热压印用钢板的金属组织所含的铁碳化物的化学组成满足上述(i) 式，能够提高热压印后的钢板的热稳定性。上式(i)的左侧值优选超过3.0，更优选超过4.0。
另一方面，为了提高铁碳化物中的Mn含量和Cr含量，需要在后述的热轧板退火工序中在高温下对热轧钢板进行退火，从而使钢板的制造性受损。因此，上式(i)的左侧值优选小于30.0，更优选小于20.0。
在本实施方式中，通过以下顺序测定铁碳化物的化学组成。
首先，从钢板的任意位置制取试验片，对钢板的平行于轧制方向的纵截面进行研磨，然后采用复制法在距钢板表面为板厚1/4深度的位置提取析出物。使用透射电子显微镜(TEM)观察该析出物，并且采用电子衍射和能量色散X射线分析(EDS)进行析出物的鉴定和组成分析。
对Fe、Mn和Cr这3种元素进行了采用EDS的铁碳化物的定量分析，求得将它们的合计含量设为100原子％时的Mn含量(原子％)和Cr含量(原子％)分别作为[Mn]θ和[Cr]θ。对多个铁碳化物进行该定量分析，将其平均值设为该钢板中的铁碳化物中的Mn含量和Cr含量。测定的铁碳化物的数量为10个以上，测定数越多越好。铁碳化物除了构成珠光体的渗碳体以外，还包含在金属组织中孤立地存在的渗碳体。
本实施方式中，在热轧退火钢板、冷轧钢板或退火钢板的情况下，在距钢板表面为板厚1/4深度的位置，在镀敷钢板的情况下，在距基材钢板与镀层的边界为基材钢板的板厚1/4深度的位置，规定上述金属组织。
铁碳化物的体积率不需要特别限定，但为了细化热压印后的金属组织以提高抗拉强度，铁碳化物的体积率优选为1％以上，更优选为3％以上。
另一方面，如果铁碳化物的体积率过大，则热压印后的钢板的抗拉强度变得过高，热稳定性受损。因此，铁碳化物的体积率优选为20％以下，更优选为15％以下。
本实施方式的热压印用钢板的金属组织的余量以铁素体为主体，可以包含马氏体、回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体，还可以包含铁碳化物以外的析出物。不过，由于马氏体、回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体使热压印后的韧性劣化，因此这些组织的体积率越少越好。马氏体、回火马氏体、贝氏体和残余奥氏体的体积率优选均小于1.0％，更优选小于0.5％。
可以采用与热压印成形品的情况相同的方法来求得热压印用钢板的金属组织的体积率。
<制造方法>
对于本实施方式的热压印成形品和本实施方式的热压印用钢板的优选制造方法进行说明。
[热压印成形品的制造方法]
本实施方式的热压印成形品的制造方法包括：对具有上述化学组成和金属组织的热压印用钢板进行加热的工序；以及对加热后的热压印用钢板进行热压印的工序。热压印工序中，通过模具进行冷却和成形，得到热压印成形品。
对热压印用钢板进行加热的加热工序中，加热温度T(℃)优选超过Ac1点。Ac1点是在加热原料钢板时在金属组织中开始生成奥氏体的温度，可以由加热工序中钢板的热膨胀变化来求得。如果提高加热温度，则促进碳化物的溶解，热压印成形品的强度上升。当将热压印成形品的抗拉强度设为440MPa以上的情况下，使加热温度超过Ac1点。
为了促进碳化物的溶解，并且抑制热压印成形品的金属组织中生成马氏体或贝氏体，提高成形品的热稳定性，优选将加热温度设为超过Ac3点。 Ac3点是对供于热压印的钢板进行加热时，铁素体在金属组织中消失的温度，可以由加热工序中钢板的热膨胀变化来求得。
加热温度的上限没有特别限定，但如果加热温度过高，则奥氏体粗大化，热压印成形品的强度降低。因此，加热温度优选为1000℃以下，更优选为950℃以下，进一步优选为900℃以下。
对上述钢板实施热压印的工序中，当将上述加热温度设为T(℃)时，热压印的开始温度优选为(T-300)℃以上。如果提高热压印的开始温度，则可抑制热压印开始之前产生的碳化物的再析出，热压印成形品的强度上升。当将热压印成形品的抗拉强度设为440MPa以上的情况下，将热压印开始温度设为(T-300)℃以上。为了防止碳化物的再析出，并且抑制热压印成形品的金属组织中生成马氏体或贝氏体，提高热压印成形品的热稳定性，将热压印的开始温度设为超过Ar3点。Ar3点是冷却原料钢板时在金属组织中开始生成铁素体的温度，由加热工序后冷却钢板时的热膨胀变化来求得。
另外，本实施方式的热压印成形品的另一制造方法包括：将具有上述化学组成和金属组成的钢板(热压印用钢板)与接合用钢板接合而形成接合钢板的接合工序；对上述接合钢板进行加热的工序；以及其后对上述加热了的接合钢板进行热压印的工序。对于接合，例如，可以将热压印用钢板与接合用钢板对接或重叠，通过焊接来接合。
优选将上述接合钢板的加热温度T(℃)设为超过热压印用钢板的Ac1点，并将热压印的开始温度设为(T-300)℃以上。该情况下的更优选的加热温度超过上述钢板的Ac3点，更优选的热压印开始温度超过上述钢板的Ar3点。其原因与不包括接合工序的情况相同。
对于接合用钢板的化学组成和机械特性没有特别限定。但是，为了提高热压印成形品的冲击吸收能，热压印后的抗拉强度优选为700MPa以上。更优选的热压印后的抗张强度超过1000MPa、超过1200MPa或超过 1500MPa。
为了确保热压印后的接合用钢板的抗拉强度，接合用钢板的C含量优选为0.080％以上。优选的C含量的下限为0.100％、0.120％或0.200％。基于同样的理由，接合用钢板的Mn含量优选为0.50％以上。优选的Mn 含量的下限为0.80％、1.00％或1.20％。
用作上述原材料的钢板(热压印用钢板)优选如后所述地实施热轧板退火。在热轧板退火之后，可以进一步进行冷轧或冷轧和退火。另一方面，作为接合用钢板，可以是热轧钢板、对热轧钢板实施了冷轧的冷轧钢板、对热轧钢板实施了退火的热轧退火钢板、以及对冷轧钢板实施了退火的冷轧退火钢板中的任一者。
另外，为了提高热压印成形品的耐蚀性，可以使用表面实施了镀敷的镀敷钢板作为热压印用钢板、接合用钢板。镀敷钢板的种类没有特别限定，可例示热浸镀锌镀敷钢板、合金化热浸镀锌镀敷钢板、热浸镀铝镀敷钢板、热浸镀Zn-Al合金镀敷钢板、热浸镀Zn-Al-Mg合金镀敷钢板、热浸镀 Zn-Al-Mg-Si合金镀敷钢板、电镀锌镀敷钢板和电镀Ni-Zn合金镀敷钢板等。
[热压印用钢板的制造方法]
本实施方式的热压印用钢板的制造方法包括：对具有上述化学组成的板坯实施热轧后，在800℃以下的温度范围内卷绕而形成热轧钢板的热轧工序；以及实施将上述热轧钢板加热到超过650℃的温度范围的热轧板退火而形成热轧退火钢板的热轧板退火工序。
热轧工序中，将热轧后的卷绕温度设为800℃以下。如果卷绕温度超过800℃，则热轧钢板的金属组织变得过度粗大化，热压印后的钢板的抗拉强度降低。卷绕温度优选小于650℃，更优选小于600℃，进一步优选小于550℃。
热轧并卷绕了的钢板根据需要，依据公知方法在实施脱脂等处理后退火。将对热轧钢板实施的退火称为热轧板退火，将热轧板退火后的钢板称为热轧退火钢板。在热轧板退火之前，可以通过酸洗等来除氧化皮。
热轧板退火工序中的加热温度超过650℃。这是为了在热轧退火钢板的金属组织中提高铁碳化物中的Mn含量和Cr含量。热轧板退火工序中的加热温度优选超过680℃，更优选超过700℃。另一方面，如果热轧板退火工序中的加热温度过高，则热轧退火钢板的金属组织粗大化，热压印后的抗拉强度降低。因此，热轧板退火工序中的加热温度的上限值优选低于750℃，更优选低于720℃。
供于本实施方式的热压印用钢板的制造方法的板坯的制造方法没有特别限定。例示的板坯的优选制造方法中，具有上述成分组成的钢通过公知手段熔炼，然后通过连铸法形成为钢锭，或者通过任意铸造法形成为钢锭，然后通过分坯轧制的方法等形成为钢片。连铸工序中，为了抑制由夹杂物引起的表面缺陷的产生，优选在模具内使钢液产生电磁搅拌等的外部附加流动。钢锭或钢片可以在暂且冷却后再加热，供于热轧，也可以将连铸后处于高温状态的钢锭或分坯后处于高温状态的钢片原样地或者进行保温或进行辅助加热地供于热轧。本实施方式中，将这样的钢锭和钢片作为热轧的原料统称为“板坯”。
为了防止奥氏体粗大化，供于热轧的板坯的温度优选小于1250℃，更优选小于1200℃。为了通过在轧制结束后使奥氏体相变来将热轧钢板的金属组织细化，优选在Ar3以上的温度范围完成热轧。
当热轧包含粗轧和精轧的情况下，为了在上述温度完成精轧，可以在粗轧与精轧之间加热粗轧件。此时，期望以粗轧件的后端比前端温度更高的方式进行加热，由此将精轧开始时的粗轧件的总长度的温度变动抑制到 140℃以下。由此，卷绕工序后线圈内的产品特性的均匀性提高。
粗轧件的加热方法使用公知的手段进行即可。例如，可以在粗轧机和精轧机之间设置螺线管式感应加热装置，基于该感应加热装置的上游侧的粗轧件长度方向的温度分布等来控制加热升温量。
在上述热轧板退火工序之后，可以对热轧退火钢板实施冷轧以得到冷轧钢板。可以依据常规方法进行冷轧，可以在冷轧之前通过酸洗等来除氧化皮。冷轧中，为了使热压印后的金属组织细化而提高抗拉强度，优选将冷轧率(冷轧中的累积压下率)设为30％以上，更优选设为40％以上。如果冷压率过高，则热压印后的韧性劣化，因此优选将冷压率设为60％以下，更优选设为50％以下。如后所述，在冷轧后进行退火的情况下，为了使退火钢板的金属组织细化，优选将冷压率设为60％以上，更优选设为70％以上。
可以对冷轧钢板实施退火而得到退火钢板。依据常规方法进行退火即可，可以在进行退火之前采用公知方法实施脱脂等处理。为了通过再结晶使退火钢板的金属组织细化，优选将退火中的均热温度的下限值设为 600℃、650℃或700℃。另一方面，如果均热温度过高和/或均热时间过长，则退火钢板的金属组织因晶粒生长而粗大化，因此优选将退火中的均热温度设为800℃以下或760℃以下，将均热时间设为小于300秒或小于120 秒。退火可以采用箱式退火、连续退火中的任一种方法来进行，但从生产率的观点出发，优选连续退火。
对于这样得到的热轧退火钢板、冷轧钢板和退火钢板可以依据常规方法进行调质轧制。
出于防止热压印时生成氧化皮以及提高热压印后的钢板耐蚀性的目的，本实施方式的热压印用钢板可以在表层具备镀层。镀敷的种类只要适合于所述目的即可，没有特别限定，可例示热浸镀锌镀敷钢板、合金化热浸镀锌镀敷钢板、热浸镀铝镀敷钢板、热浸镀Zn-Al合金镀敷钢板、热浸镀Zn-Al-Mg合金镀敷钢板、热浸镀Zn-Al-Mg-Si合金镀敷钢板、电镀锌镀敷钢板和电镀Ni-Zn合金镀敷钢板等。
当制造热浸镀钢板的情况下，将由上述方法制造出的热轧退火钢板、冷轧钢板或退火钢板作为原料钢板，依据常规方法进行镀敷即可。当将冷轧钢板用作原料钢板的情况下，为了通过再结晶来使镀敷钢板的金属组织细化，优选将连续热浸镀的退火过程中的均热温度的下限值设为600℃、 650℃或700℃。
另一方面，如果均热温度过高，则退火钢板的金属组织因晶粒生长而粗大化，因此无论原料钢板的种类如何，都优选将连续热浸镀的退火工序中的均热温度的上限值设为800℃或760℃。热浸镀之后，可以将钢板再加热而进行合金化处理。
当制造电镀钢板的情况下，将由上述方法制造出的热轧退火钢板、冷轧钢板或退火钢板作为原料钢板，根据需要实施用于表面清洁化和调整的已知的预处理，然后依据常规方法进行电镀即可。对于这样得到的镀敷钢板可以依据常规方法进行调质轧制。
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
实施例
(实施例1)
使用真空熔炼炉铸造钢液，制造了具有表1所示化学组成的钢A～R。表1中的Ac1点和Ac3点由将钢A～R的冷轧钢板以2℃/秒加热时的热膨胀变化来求出。另外，表1中的Ar3点由将钢A～M的冷轧钢板加热至950℃后以10℃/秒冷却时的热膨胀变化来求出。将钢A～R加热到1200℃并保持 60分钟后，在表2所示热轧条件下进行热轧。
Figure GDA0003181917490000241
表2
Figure GDA0003181917490000251
具体而言，在Ar3点以上的温度范围，对钢A～R实施10道次的轧制，得到厚度为2.0～3.6mm的热轧钢板。热轧后，通过喷水将热轧钢板冷却至 490～600℃，并将冷却结束温度设为卷绕温度，向保持在该卷绕温度的电加热炉中装入热轧钢板并保持60分钟，然后将热轧钢板以20℃/小时的平均冷却速度炉冷至室温，模拟了卷绕后的缓慢冷却。
对缓慢冷却后的热轧钢板的一部分实施热轧板退火。具体而言，使用电加热炉以50℃/小时的平均加热速度将热轧钢板加热至620～710℃，然后保持1小时，接着以20℃/小时的平均冷却速度冷却，得到热轧退火钢板。
对除了试验编号3以外的热轧钢板和热轧退火钢板进行酸洗，得到冷轧用母材，以61％的压下率实施冷轧，得到厚度为1.4mm的冷轧钢板。使用连续退火模拟将一部分冷轧钢板以10℃/秒的平均升温速度加热至 750℃并均热60秒。接着，冷却至400℃并保持180秒，然后将其冷却至室温，得到了退火钢板。
另外，通过使用热浸镀模拟以10℃/秒的平均加热速度将一部分冷轧钢板加热至表2所示退火的均热温度并均热60秒。接着将原料钢板冷却，将其浸渍在热浸镀锌浴或热浸镀铝浴中，实施了热浸镀锌或热浸镀铝。热浸镀锌之后，对一部分原料钢板加热到520℃，实施了合金化处理。
从这样获得的热轧钢板、热轧退火钢板、冷轧钢板、退火钢板、热浸镀锌镀敷钢板、合金化热浸镀锌镀敷钢板和热浸镀铝镀敷钢板(将这些钢板统称为热压印用钢板)，制取组织观察用试验片，进行了组织观察。
具体而言，在非镀敷钢板的情况下，从距钢板表面为钢板的板厚的1/4 深度位置，在镀敷钢板的情况下，从距基材钢板与镀层的边界为基材钢板的板厚的1/4深度位置采用复制法提取析出物，并使用TEM鉴定铁碳化物。使用EDS对Fe、Mn和Cr这3种元素进行了10个铁碳化物的定量分析。在将Fe、Mn和Cr的含量合计设为100原子％时，铁碳化物中的 Mn含量(原子％)和Cr含量(原子％)分别为[Mn]θ和[Cr]θ，求得[Mn]θ和 [Cr]θ之和的平均值。
另外，从上述热压印用钢板沿着与轧制方向正交的方向制取JIS 13号 B拉伸试验片，以10mm/分钟的拉伸速度进行拉伸试验，求出抗拉强度。表3示出观察了热压印用钢板的金属组织的结果、以及调查了热压印用钢板的机械特性的结果。
表3
Figure GDA0003181917490000271
#1HR：热轧钢板、AHR：热轧板退火钢板、CR：冷轧钢板、ACR：退火钢板
#2GI：热浸镀锌镀敷钢板、GA：合金化热浸镀锌镀敷钢板、
AL：热浸镀铝镀敷钢板、-：非镀敷钢板
从上述热压印用钢板制取宽度240mm、长度170mm的热压印用原板，通过热压印制造出图1所示形状的帽构件。热压印工序中，使用气体加热炉将原板在表4所示加热温度下加热4分钟，然后从加热炉中取出并放冷，在表4所示开始温度下放入具备冷却装置的模具进行帽成形。
使用电加热炉在170℃下对得到的帽构件(热压印成形品)的一部分实施了20分钟的热处理。
从热处理前的帽构件的冲头底部制取SEM观察用试验片，对该试验片的钢板的平行于轧制方向的纵截面进行研磨后，对该纵截面进行硝酸乙醇腐蚀和LePera试剂的腐蚀，在非镀敷钢板的情况下，观察距钢板表面为钢板的板厚的1/4深度位置的金属组织，在镀敷钢板的情况下，观察基材钢板与镀层的边界为基材钢板的板厚的1/4深度位置的金属组织。通过图像处理，测定铁素体、马氏体、贝氏体和珠光体的面积率，将其作为体积率。更具体而言，在对研磨面进行硝酸乙醇腐蚀后，使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行组织观察，对得到的组织照片进行图像分析，由此得到了铁素体和珠光体各自的面积率、以及贝氏体、马氏体、残余奥氏体的合计面积率。然后，对同样的观察位置进行LePera试剂的腐蚀后，使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行组织观察，并对得到的组织照片进行图像分析，由此算出残余奥氏体和马氏体的合计面积率。另外，对于同样的观察位置，对纵截面进行电解研磨后，使用具备电子束反向散射图案分析仪(EBSP)的SEM测定了残余奥氏体的面积率。基于这些结果，获得了铁素体和珠光体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体各自的面积率。然后，使面积率等于体积率，将测定出的面积率作为各组织的体积率。表4 示出结果。表中，满足本发明规定的试验编号中，热压印成形品的金属组织中，多边形铁素体在铁素体中所占的比例为10.0％以上。
另外，从热处理前后的帽构件的冲头底部，沿着构件的长度方向制取 JIS 13号B拉伸试验片，以10mm/分钟的拉伸速度进行拉伸试验，求得抗拉强度。求得未实施热处理的帽构件的抗拉强度与实施了热处理的帽构件的抗拉强度之差(ΔTS)，如果ΔTS为100MPa以下，则判断为帽构件的热稳定性良好。
表4表示观察了帽构件的金属组织的结果以及评价了帽构件的机械特性的结果。表4中，带下划线的数值表示在本发明的范围外。
表4
Figure GDA0003181917490000291
满足本发明规定的试验编号1～15、19～23、27、29、31全都是热压印成形品的TS小于700MPa，并且ΔTS为100MPa以下，显示出良好的热稳定性。
另外，在热压印工序中，加热到超过Ac1点的温度、且热压印的开始温度为(加热温度-300)℃以上的试验编号1～4、7～9、11～13、15、19～23、 27、29和31中，热压印成形品的抗拉强度为440MPa以上，强度特性特别良好。
，使用化学组成脱离本发明范围的钢板的比较例、以及使用的热压印用钢板不具有合适组织的比较例的试验编号16～18、24～26、28、30、30、 32～35中，热压印成形品的TS为700MPa以上且ΔTS为100MPa以上、或者ΔTS为100MPa以上，热稳定性差。
具体而言，使用钢E的试验编号16中，钢的C含量过高，因此在热压印成形品的金属组织中马氏体体积率过剩，热压印成形品的抗拉强度为 700MPa以上，ΔTS大。
使用钢F的试验编号17中，钢的Mn含量过高，因此热压印成形品的抗拉强度为700MPa以上，ΔTS大。
使用钢G的试验编号18中，钢的Cr含量过低，因此热压印成形品的抗拉强度为700MPa以上，ΔTS大。
使用钢M的试验编号24和25中，钢的Cr含量过高，因此在热压印成形品的金属组织中马氏体体积率过剩，热压印成形品的抗拉强度为 700MPa以上，ΔTS大。
使用钢Q的试验编号32和33中，钢的Mn含量过高，因此ΔTS大。
使用钢R的试验编号34和35中，钢的Cr含量过低，因此ΔTS大。
使用了虽然化学组成在本发明范围内、但热压印用钢板的金属组织偏离本发明范围的比较例的试验编号26、28和30中，热压印成形品的ΔTS 为100MPa以上，热稳定性差。
具体而言，使用了钢N的试验编号26和使用了钢P的试验编号30中，没有进行热轧板退火，因此在热压印用钢板的金属组织中铁碳化物中的 Mn含量和Cr含量之和低，ΔTS大。
使用了钢O的试验编号28中，热轧板退火工序中的加热温度过低，因此在热压印用钢板的金属组织中铁碳化物中的Mn含量和Cr含量之和低，ΔTS大。
(实施例2)
使用真空熔炼炉铸造钢液，在实施例1中，制造了具有表1所示化学组成的钢A～C。使用钢A～C，与实施例1同样地在表5所示条件下进行热轧、热轧板退火、冷轧和退火，接着进行镀敷处理，制造了热浸镀锌镀敷钢板、合金化热浸镀锌镀敷钢板和热浸镀铝镀敷钢板(热压印用钢板)。
表5
Figure GDA0003181917490000311
与实施例1同样地调查了这些热压印用钢板的金属组织和机械特性。表6示出热压印用钢板的金属组织的观察结果和热压印用钢板的机械特性的调查结果。
表6
Figure GDA0003181917490000312
#3 ACR：退火钢板
#4 GI：热浸镀锌镀敷钢板、GA：合金化热浸镀锌镀敷钢板、
AL：热浸镀铝镀敷钢板
从这些热压印用钢板制取厚度1.4mm、宽度240mm、长度170mm的热压印用原板。采用激光焊接将该原板与相同尺寸的接合用钢板接合，制作了厚度1.4mm、宽度240mm、长度340mm的接合钢板。接合用钢板使用了以质量％计的化学组成为0.21％C-0.13％Si-1.31％Mn- 0.012％P-0.0018％S-0.043％sol.Al-0.0030％N-0.21％Cr-0.0018％B的冷轧钢板。
与实施例1同样地在表7所示条件下对接合钢板进行热压印，制造了图2 所示形状的帽构件。其后，使用电加热炉在170℃下对得到的帽构件的一部分实施了20分钟的热处理。
然后，在热处理前后的帽构件中，与实施例1同样地调查了由钢A～C 制成的部分的金属组织和机械特性。表7示出帽构件(热压印成形品)的金属组织的观察结果和帽构件的机械特性的评价结果。
表7
Figure GDA0003181917490000321
在试验编号36～38的全部试验结果中，热压印成形品的TS都小于 700MPa，并且ΔTS为100MPa以下，显示出良好的热稳定性。帽构件的接合用钢板部分的金属组织为马氏体的单一组织，抗拉强度为1588MPa。
产业上的可利用性
根据本发明，能够得到热稳定性优异的热压成形品，其具有与烤漆处理相伴的强度变动小、且抗拉强度小于700MPa的部分。

Claims (16)

1.一种热压印成形品，
所述热压印成形品的全部或一部分，
以质量％计的化学组成为
C：0.001％以上且小于0.080％、
Si：2.50％以下、
Mn：0.01％以上且小于0.50％、
P：0.200％以下、
S：0.0200％以下、
sol.Al：0.001～2.500％、
N：0.0200％以下、
Cr：0.30％以上且小于2.00％、
Ti：0～0.300％、
Nb：0～0.300％、
V：0～0.300％、
Zr：0～0.300％、
Mo：0～2.00％、
Cu：0～2.00％、
Ni：0～2.00％、
B：0～0.0200％、
Ca：0～0.0100％、
Mg：0～0.0100％、
REM：0～0.1000％、
Bi：0～0.0500％、
余量的铁和杂质，
金属组织以体积％计，包含
铁素体：超过60.0％、
马氏体：0％以上且小于10.0％、
贝氏体：0％以上至小于20.0％，
抗拉强度小于700MPa，
在170℃下实施20分钟的热处理后，所述抗拉强度的降低量ΔTS为100MPa以下。
2.根据权利要求1所述的热压印成形品，以质量％计的所述化学组成含有以下元素中的1种以上，
Ti：0.001～0.300％、
Nb：0.001～0.300％、
V：0.001～0.300％、
Zr：0.001～0.300％、
Mo：0.001～2.00％、
Cu：0.001～2.00％、
Ni：0.001～2.00％、
B：0.0001～0.0200％、
Ca：0.0001～0.0100％、
Mg：0.0001～0.0100％、
REM：0.0001～0.1000％、和
Bi：0.0001～0.0500％。
3.根据权利要求1或2所述的热压印成形品，
其表面具有镀层。
4.一种热压印用钢板，以质量％计的化学组成为
C：0.001％以上且小于0.080％、
Si：2.50％以下、
Mn：0.01％以上且小于0.50％、
P：0.200％以下、
S：0.0200％以下、
sol.Al：0.001～2.500％、
N：0.0200％以下、
Cr：0.30％以上且小于2.00％、
Ti：0～0.300％、
Nb：0～0.300％、
V：0～0.300％、
Zr：0～0.300％、
Mo：0～2.00％、
Cu：0～2.00％、
Ni：0～2.00％、
B：0～0.0200％、
Ca：0～0.0100％、
Mg：0～0.0100％、
REM：0～0.1000％、
Bi：0～0.0500％、
余量的Fe和杂质，
金属组织包含铁碳化物，所述铁碳化物中的Mn含量和Cr含量满足下述(i)式：
[Mn]θ+[Cr]θ>2.5 (i)
其中，上式中各符号的含义如下，
[Mn]θ：将铁碳化物所含的Fe、Mn和Cr的合计含量设为100原子％时，以原子％计的铁碳化物中的Mn含量，
[Cr]θ：将所述铁碳化物所含的Fe、Mn和Cr的合计含量设为100原子％时，以原子％计的铁碳化物中的Cr含量。
5.根据权利要求4所述的热压印用钢板，以质量％计的所述化学组成含有以下元素中的1种以上，
Ti：0.001～0.300％、
Nb：0.001～0.300％、
V：0.001～0.300％、
Zr：0.001～0.300％、
Mo：0.001～2.00％、
Cu：0.001～2.00％、
Ni：0.001～2.00％、
B：0.0001～0.0200％、
Ca：0.0001～0.0100％、
Mg：0.0001～0.0100％、
REM：0.0001～0.1000％、和
Bi：0.0001～0.0500％。
6.根据权利要求4或5所述的热压印用钢板，
其表面具有镀层。
7.一种热压印成形品的制造方法，
是制造权利要求1所述的热压印成形品的方法，具备：
加热工序，将权利要求4所述的热压印用钢板加热至加热温度T℃；以及
热压印工序，对所述加热工序后的所述热压印用钢板进行热压印。
8.根据权利要求7所述的热压印成形品的制造方法，
在所述加热工序中，所述加热温度T℃是超过所述热压印用钢板的Ac1点的温度，
在所述热压印工序中，热压印开始温度是(T-300)℃以上的温度。
9.一种热压印成形品的制造方法，
是制造权利要求1所述的热压印成形品的方法，具备：
接合工序，将权利要求4所述的热压印用钢板与接合用钢板接合而得到接合钢板；
加热工序，将所述接合工序后的接合钢板加热至加热温度T℃；以及
热压印工序，对所述加热工序后的所述接合钢板进行热压印。
10.根据权利要求9所述的热压印成形品的制造方法，
在所述加热工序中，所述加热温度T℃是超过所述热压印用钢板的Ac1点的温度，
在所述热压印工序中，热压印开始温度是(T-300)℃以上的温度。
11.一种热压印成形品的制造方法，
是制造权利要求3所述的热压印成形品的方法，具备：
加热工序，将权利要求6所述的热压印用钢板加热至加热温度T℃；以及
热压印工序，对所述加热工序后的所述钢板进行热压印。
12.根据权利要求11所述的热压印成形品的制造方法，
在所述加热工序中，所述加热温度T℃是超过所述热压印用钢板的Ac1点的温度，
在所述热压印工序中，热压印开始温度是(T-300)℃以上的温度。
13.一种热压印成形品的制造方法，
是制造权利要求3所述的热压印成形品的方法，具备：
接合工序，将权利要求6所述的热压印用钢板与接合用钢板接合而得到接合钢板；
加热工序，将所述接合工序后的接合钢板加热至加热温度T℃；以及
热压印工序，对所述加热工序后的接合钢板进行热压印。
14.根据权利要求13所述的热压印成形品的制造方法，
在所述加热工序中，所述加热温度T℃是超过所述热压印用钢板的Ac1点的温度，
在所述热压印工序中，热压印开始温度是(T-300)℃以上的温度。
15.一种热压印用钢板的制造方法，是制造权利要求4所述的热压印用钢板的方法，具备：
热轧工序，对以下板坯实施热轧，然后在800℃以下的温度范围进行卷绕而得到热轧钢板，所述板坯的以质量％计的化学组成为C：0.001％以上且小于0.080％、Si：2.50％以下、Mn：0.01％以上且小于0.50％、P：0.200％以下、S：0.0200％以下、sol.Al：0.001～2.500％、N：0.0200％以下、Cr：0.30％以上且小于2.00％、Ti：0～0.300％、Nb：0～0.300％、V：0～0.300％、Zr：0～0.300％、Mo：0～2.00％、Cu：0～2.00％、Ni：0～2.00％、B：0～0.0200％、Ca：0～0.0100％、Mg：0～0.0100％、REM：0～0.1000％、Bi：0～0.0500％、余量的铁和杂质；以及
热轧板退火工序，对所述热轧钢板实施加热到超过650℃的温度范围的热轧板退火，得到热轧退火钢板。
16.根据权利要求15所述的热压印用钢板的制造方法，
还具备镀敷工序，
该镀敷工序对所述热轧板退火工序后的所述热轧退火钢板任选地进行冷轧和退火中的一者或两者，然后进行镀敷。
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