CN114829651B - 热压成形体 - Google Patents

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Abstract

一种热压成形体，其具有预定的化学组成；以面积率计，含有20～30％的剩余奥氏体；且具有在贝氏体和回火马氏体晶粒的晶界中，以＜011＞方向为旋转轴，旋转角为55°～75°的晶界的长度占所述旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界的长度的总计长度的比例为30％以上的微观组织。

Description

热压成形体
技术领域
本发明涉及热压成形体。
本申请基于2020年1月9日在日本申请的特愿2020-002409号主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
近年，从环境保护以及资源节省的角度出发，在谋求汽车车身的轻量化，将高强度钢板用于汽车部件。汽车部件通过冲压成形的方式被制造，在钢板的高强度化的同时，不仅成形载荷在增加，成形性也在下降。因此，在高强度钢板中，成形为复杂形状的成形性是一个难题。为解决此问题，目前正在推进一种热压技术的应用，即，将钢板加热至软质化的奥氏体范围的高温后实施冲压成形。热压作为通过在冲压加工的同时于模具内实施淬火处理，从而兼顾汽车部件的成形性与汽车部件的强度的技术而备受关注。
在通过热压加工钢板而得到的汽车部件中，为得到更高的车身轻质化效果，则有必要获取高强度且耐氢脆化特性优异的部件。
专利文献1中公开有一种熔融镀锌钢板和合金化熔融镀锌钢板以及他们的制造方法，其中的C和Mn因富集而被稳定化，通过使钢板中含有10体积％以上的剩余奥氏体，从而提高期强度、均匀变形性以及局部变形性。
专利文献2中公开有一种合金化熔融镀锌钢板，通过使钢板内含有10体积％以上的剩余奥氏体，并使其以预定的体积率含有高温回火马氏体和低温回火马氏体，从而提高强度、均匀变形性以及局部变形性。
专利文献3中公开有一种高强度热冲压成形部件，通过使其钢组织为复合组织，且控制构成该复合组织的各组织的比例，从而提高延展性和弯曲性。
专利文献1～3中未考虑耐氢脆化特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2017-53001号公报
专利文献2：国际公开第2016/199922号
专利文献3：国际公开第2018/033960号
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明旨在提供强度及耐氢脆化特性优异的热压成形体。
用于解决技术问题的方法
本发明的要点如下。
[1]本发明的一种方式的热压成形体的化学组成以质量％计含有：
C：大于0.50％且1.00％以下、
Si：0.50～3.00％、
Mn：大于3.00％且5.00％以下、
Al：0.100～3.000％、
Co：0.100～3.000％、
P：0.100％以下、
S：0.1000％以下、
N：0.0100％以下、
Nb：0～0.150％、
Ti：0～0.150％、
Mo：0～1.00％、
Cr：0～1.00％、
Cu：0～1.00％、
V：0～1.00％、
W：0～1.00％、
Ni：0～3.00％、
Mg：0～1.00％、
Zr：0～1.00％、
Sb：0～1.00％、
Ca：0～0.10％、
REM：0～0.30％、以及
B：0～0.0100％，
剩余部分由Fe和杂质构成；
所述热压成形体以面积率计，由20～30％的剩余奥氏体、合计70～80％的贝氏体和回火马氏体、以及不足5％的其余组织构成；
并且具有如下的微观组织：在所述贝氏体和所述回火马氏体晶粒的晶界中，以＜011＞方向为旋转轴，相对于旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界的长度的总计长度，所述旋转角为55°～75°的晶界的长度的比例为30％以上。
[2]所述[1]记载的热压成形体的所述化学组成以质量％计也可以含有由
Nb：0.010～0.150％、
Ti：0.010～0.150％、
Mo：0.005～1.00％、
Cr：0.005～1.00％、
Cu：0.001～1.00％、
V：0.0005～1.00％、
W：0.001～1.00％、
Ni：0.001～3.00％、
Mg：0.001～1.00％、
Zr：0.001～1.00％、
Sb：0.001～1.00％、
Ca：0.001～0.10％、
REM：0.001～0.30％、以及
B：0.0005～0.0100％
构成的组中的1种或2种以上。
发明效果
根据本发明的所述方式，能够得到强度及耐氢脆化特性优异的热压成形体。
附图说明
图1为示出评估实施例的耐氢脆化特性而使用的试验片的图。
具体实施方式
本发明人们发现，在热压成形体的微观组织中，使其含有预定量的剩余奥氏体、贝氏体以及回火马氏体，且在所述贝氏体和所述回火马氏体晶粒的晶界中，通过使以＜011＞方向为旋转轴而旋转角为55°～75°的晶界(大倾角晶界)的长度占旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界(以下，有时记载为大倾角晶界)的长度的总长度的30％以上，能够在确保高强度的同时，提高其耐氢脆化特性。
大倾角晶界是在贝氏体及回火马氏体的晶粒含有的晶界中最高角度的晶界。从奥氏体向贝氏体或马氏体相变时，有应变伴随着相变而发生。在相变前的奥氏体为高硬度的情况下、或旧奥氏体粒子为不易变形的状态的情况下，缓和应变的效果强的大倾角晶界更易形成。本发明人们发现，通过在热压后保持于低温区内，能够在使旧奥氏体粒子为高硬度的基础上使其相变成贝氏体或马氏体，从而形成众多大倾角晶界。
以下就本实施方式的热压成形体进行详细说明。首先，对本实施方式的热压成形体的化学组成的限定理由进行说明。
需要说明的是，以下记载的包含有“～”的数值限定范围，是含有其下限值和上限值的范围。以“不足”、“超过”来表示的数值，是不包含该值的数值范围。化学组成中的％均表示质量％。
本实施方式的热压成形体的化学组成以质量％计，含有：C：超过0.50％且在1.00％以下、Si：0.50～3.00％、Mn：大于3.00％且5.00％以下、Al：0.100～3.000％、Co：0.100～3.000％、P：0.100％以下、S：0.1000％以下、N：0.0100％以下、以及剩余部分：Fe和杂质。以下对各元素进行详细说明。
“C：超过0.50％且在1.00％以下”
C是提高热压成形体强度的元素。另外C也是使剩余奥氏体稳定化的元素。C含量在0.50％以下时，无法获得热压成形体所求的强度。因此，使C含量超过0.50％。C含量在0.52％以上或0.54％以上为优选。另一方面，若C含量超过1.00％，则钢会脆化。因此，使C含量在1.00％以下。C含量在0.90％以下、0.80％以下、0.70％以下为优选。
“Si：0.50～3.00％”
Si是使剩余奥氏体稳定化的元素。Si含量不足0.50％时无法获得所述效果，剩余奥氏体的稳定化不充分，无法获得所求量的剩余奥氏体。因此，使Si含量在0.50％以上。Si含量优选为1.00％以上、1.10％以上。另一方面，若Si含量超过3.00％，则铁素体的量增加，无法获得所求的微观组织。因此，使Si含量在3.00％以下。Si含量优选为2.50％以下或2.00％以下。
“Mn：超过3.00％且在5.00％以下”
Mn是通过降低Ms点从而促进低温区的贝氏体相变的元素。Mn含量在3.00％以下时，无法获得所期望的量的大倾角晶界。因此，使Mn含量超过3.00％。Mn含量优选为3.10％以上或3.20％以上。另一方面，若Mn含量超过5.00％，则易发生早期断裂。因此，使Mn含量在5.00％以下。Mn含量优选为4.00％以下。
“Al：0.100～3.000％”
Al是对钢液进行脱氧来抑制作为破坏起点的氧化物的生成从而提高变形能的元素。Al含量不足0.100％时，脱氧未充分进行，会生成粗大的氧化物从而无法取得所述效果。因此，使Al含量在0.100％以上。Al含量优选为0.200％以上或0.300％以上。另一方面，若Al含量超过3.000％，则钢中会生产粗大的氧化物。因此，使Al含量在3.000％以下。Al含量优选为2.000％以下、1.500％以下或1.000％以下。
“Co：0.100～3.000％”
Co是通过降低Ms点，从而促进低温区的贝氏体相变的元素。Co含量不足0.100％时，无法获得所期望的量的贝氏体。因此，使Co含量在0.100％以上。Co含量在0.110％以上或0.120％以上为优选。另一方面，若Co含量超过3.000％，则易发生早期断裂。因此，使Co含量在3.000％以下。Co含量在2.000％以下、1.500％以下、1.000％以下、0.500％以下、0.200％以下为优选。
“P：0.100％以下”
P为杂质元素，由于晶界偏析而成为断裂的起点。因此，使P含量在0.100％以下。P含量优选为0.050％以下或0.020％以下。P含量的下限虽不做特殊限定，但若减少到不足0.0001％，则脱P成本会大幅度上升，在经济方面不优选，因此在实际操作中，下限设为0.0001％亦可。
“S：0.1000％以下”
S为杂质元素，在钢中形成夹杂物。该夹杂物会成为破坏的起点，因此使S含量在0.1000％以下。S含量优选为0.0500％以下、0.0100％以下、0.0050％以下。S含量的下限虽不做特殊限定，但若将其降低至不足0.0001％，则脱S成本会大幅度上升，在经济方面不优选。因此在实际操作中，下限设为0.0001％亦可。
“N：0.0100％以下”
N为杂质元素，在钢中形成氮化物。该氮化物会成为破坏的起点，因此使N含量在0.0100％以下。N含量优选为0.0060％以下或0.0050％以下。N含量的下限虽不做特殊限定，但若将其降低至不足0.0001％，则脱N成本会大幅度上升，在经济方面不优选，因此在实际操作中，下限设为0.0001％亦可。
本实施方式的热压成形体的化学组成的剩余部分也可以为Fe和杂质。以下列举出作为杂质，从钢原料或废料以及/或在制钢过程中不可避免地混入，在不会对本实施方式的热压成形体的特性产生影响的范围内被允许的元素。
本实施方式的热压成形体可以含有以下的元素作为任意元素来代替Fe的一部分。不含有以下的任意元素时含量为0％。
“Nb：0～0.150％”
“Ti：0～0.150％”
Nb和Ti通过在热压前的加热中将旧奥氏体晶粒细粒化，抑制由奥氏体相变为贝氏体或马氏体时旧奥氏体的变形，从而提高大倾角晶界的占比。为使该效果切实发挥，优选为使Nb和Ti的任一种1种的含量均在0.010％以上。另一方面，即便使Nb和Ti的任一种1种含量超过0.150％，所述效果也已经饱和，因此优选为使Nb和Ti的含量分别在0.150％以下。
“Mo：0～1.00％”
“Cr：0～1.00％”
“Cu：0～1.00％”
“V：0～1.00％”
“W：0～1.00％”
“Ni：0～3.00％”
Mo、Cr、Cu、V、W以及Ni具有通过在热压前的加热中固溶于旧奥氏体晶粒，从而提高热压成形体的强度的作用。由此，从奥氏体向贝氏体或马氏体相变时，能够抑制旧奥氏体晶粒的变形，提高大倾角晶界的占比。切实获得该效果时，优选为使其含有以下的任一种以上：Mo：0.005％以上、Cr：0.005％以上、Cu：0.001％以上、V：0.0005％以上、W：0.001％以上、以及Ni：0.001％以上。另一方面，即便使其大量含有这些元素，所述效果也会饱和，因此使Mo含量、Cr含量、Cu含量、V含量以及W含量分别在1.00％以下，Ni含量在3.00％以下为优选。
“Mg：0～1.00％”
“Zr：0～1.00％”
“Sb：0～1.00％”
“Ca：0～0.10％”
“REM：0～0.30％”
Mg、Zr、Sb、Ca以及REM通过抑制作为破坏起点的氧化物的生成从而提高变形能。切实获得该效果时，优选为使Mg、Zr、Sb、Ca和REM中任1种的含量在0.001％以上。另一方面，由于即使过多地含有这些元素所述效果也会达到饱和，因此优选为使Mg含量、Zr含量和Sb含量在1.00％以下，Ca含量在0.10％以下，REM含量在0.30％以下。
需要说明的是，在本实施方式中REM是指由Sc、Y以及镧系元素构成的合计17元素，REM的含量是指这些元素的合计含量。
“B：0～0.0100％”
B是在旧奥氏体晶界偏析从而抑制铁素体以及珠光体的生成的元素。为切实发挥该效果，优选为使B含量在0.0005％以上。另一方面，即使其含量超过0.0100％所述效果也会饱和，因此优选为使B含量在0.0100％以下。
上述热压成形体的化学组成通过一般的分析方法测定即可。例如，使用ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry：电感耦合等离子体原子发射光谱法)进行测定即可。需要说明的是，C和S用燃烧红外线吸收法、N用惰性气体熔融-热导法测定即可。在热压成形体的表面有镀层的情况下，通过机械磨削除去镀层后进行化学组成的分析即可。
进而，对本实施方式的热压成形体的微观组织进行说明。
本实施方式的热压成形体具有以下的微观组织：由以面积率计由20～30％的剩余奥氏体、合计70～80％的贝氏体和回火马氏体、不足5％的剩余组织构成，且所述贝氏体及所述回火马氏体晶粒的晶界中以＜011＞方向为旋转轴，旋转角为55°～75°的晶界的长度占所述旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度和旋转角为55°～75°的晶界(大倾角晶界)的长度的总计长度的30％以上。
需要说明的是，在本实施方式中，规定了从热压成形体的表面到板厚的1/4深度位置(距表面为板厚的1/8深度～距表面为板厚的3/8深度的区域)的微观组织。原因在于，该深度位置为热压成形体的表面和板厚中心位置的中间点，该位置的微观组织代表了热压成形体的钢组织(表示热压成形体整体的平均微观组织)。
“剩余奥氏体：20～30％”
剩余奥氏体提高热压成形体的耐氢脆化特性。剩余奥氏体若不足20％，则无法获得所期望的耐氢脆化特性。因此，使剩余奥氏体在20％以上。优选为在22％以上。另一方面，剩余奥氏体若超过30％超过，则无法获得所期望的强度。因此使剩余奥氏体在30％以下。优选为在27％以下。
“贝氏体及回火马氏体：合计70～80％”
通过使其含有所期望的量的贝氏体和回火马氏体，从而提高热压成形体的耐氢脆化特性。若贝氏体和回火马氏体合计不足70％或超过80％，则无法获得所期望的耐氢脆化特性。因此，使贝氏体和回火马氏体合计在70～80％。下限优选为在72％以上。另外，上限优选为77％以下。
“剩余组织：不足5％”
本实施方式的热压成形体的微观组织中，作为剩余组织，存在含有初生马氏体、铁素体、珠光体和粒状贝氏体的情况。若剩余组织的面积率高，则无法获得所期望的强度及耐氢脆化特性。因此，使剩余组织不足5％。优选为4％以下、3％以下、2％以下、或1％以下。
“剩余奥氏体、贝氏体以及回火马氏体的面积率的测定”
从远离热压成形体的端面50mm以上的任意位置(无法从该位置采取的情况下则为避开端部的位置)以能够观察垂直于表面的截面(板厚截面)的方式切出样本。样本的大小取决于测量设备，但应大到能够在轧制方向上观察约10毫米的程度。
将所述样本的截面用#600至#1500的碳化硅纸研磨后，使用一种液体抛光为镜面，该液体是将粒度1～6μm的金刚石粉末分散至醇等稀释液或纯水中而得到的液体。进而，在室温下使用不含碱性溶液的胶体二氧化硅研磨8分钟，除去引入样本表层的应变。在样本截面的长度方向的任意位置，以0.1μm的测定间隔通过电子背散射衍射法测定长度50μm、距表面为板厚的1/8深度～距表面为板厚的3/8深度的区域，从而获取结晶取向信息。使用由热场发射扫描电子显微镜(JEOL制JSM-7001F)和EBSD检测器(TSL制DVC5型检测器)构成的EBSD装置进行测定。此时，使EBSD装置内的真空度在9.6×10-5Pa以下，加速电压为15kV，照射电流等级为13且电子束照射等级为62。
将得到的结晶取向信息用附属于EBSD解析装置的软件“OIM Analysis(注册商标)”所搭载的“Phase Map(相图)”功能计算出剩余奥氏体的面积率。将结晶构造为fcc的相判断为剩余奥氏体。
接下来，将结晶构造为bcc的相判断为贝氏体、回火马氏体、初生马氏体、粒状贝氏体以及铁素体，对这些区域使用EBSD解析装置附属软件“OIM Analysis(注册商标)”所搭载的“Grain Average Misorientation(晶粒平均取向差)”功能，将Grain Average ImageQuality(晶粒平均图像质量)值不足60000的区域判断为贝氏体、回火马氏体、初生马氏体，通过计算出这些面积率的合计值，从而得到“贝氏体、回火马氏体、初生马氏体”合计的面积率。通过从以上述方法得到的“贝氏体、回火马氏体和初生马氏体”的合计面积率，减去以后述的方法得到的初生马氏体的面积率，从而得到“贝氏体和回火马氏体”的合计面积率。
“剩余组织面积率的测定”
从距热压成形体的端面50mm以上的任意位置(无法从该位置采取时为避开端部的位置)以能够观察与表面垂直的截面(板厚截面)的方式切出样本。样品的大小取决于测量设备，但应大到能够在轧制方向上观察约10毫米的程度。
将所述样本的截面用#600到#1500的碳化硅纸研磨后，使用液体抛光为镜面，并实施硝酸乙醇蚀刻，所述液体是使粒度1～6μm的金刚石粉末分散到乙醇等的稀释液或纯水中而得到的液体。而后，在样本截面的长度方向的任意位置的、距表面为板厚的1/8深度～距表面为板厚的3/8深度的区域，用热场发射扫描电子显微镜(JEOL制JSM-7001F)拍摄多个视野的照片。在拍摄照片上画出等间隔的格子，确定格子点中的组织。求出属于各组织的格子点个数，除以总格子点个数，从而得到各组织的面积率。总格子点个数越多越能够准确地求得面积率。在本实施方式种，使格子间隔为2μm×2μm且总格子点个数为1500个。
将在晶粒内渗碳体以片状析出的区域判断为珠光体。将亮度小且未发现下部组织的区域判断为铁素体。将亮度大且下部组织没有因蚀刻而出现的区域判断为初生马氏体和剩余奥氏体。将不属于上述任一区域的区域判断为粒状贝氏体。初生马氏体的面积率通过从拍摄照片求得的初生马氏体和剩余奥氏体的面积率减去由上述EBSD解析而求得的剩余奥氏体的面积率从而得到。
“在贝氏体及回火马氏体晶粒的晶界中以＜011＞方向为旋转轴，旋转角为55°～75°的晶界(大倾角晶界)的长度占旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度和旋转角为55°～75°的晶界的长度的总长度的比例为30％以上”
大倾角晶界是贝氏体和回火马氏体的晶粒中含有的晶界中最高角度的晶界。大倾角晶界抑制因氢产生的裂纹传播的效果很强，若大倾角晶界的长度占比不足30％，则无法在热压成形体中获得所期望的耐氢脆化特性。因此，使大倾角晶界的长度占比在30％以上。优选为35％以上、40％以上。大倾角晶界的长度占比的上限虽不做特殊限定，但根据本实施方式的化学组成以及制造方法，实际上的上限为90％。
“大倾角晶界的长度占比的测定方法”
从距热压成形体的端面50mm以上的位置(无法从该位置采取时则为避开端部的位置)以能够观察与表面垂直的截面(板厚截面)的方式切出样本。样本的大小取决于测量设备，但设为能够在轧制方向上观察约10毫米程度的长度。在切出的样本中，将板厚1/4的深度位置(距表面为板厚的1/8深度～距表面为板厚的3/8深度的区域)以0.1μm的测定间隔通过EBSD解析获取结晶取向信息。此处EBSD解析是通过使用由热场发射扫描电子显微镜(JEOL制JSM-7001F)和EBSD检测器(TSL制DVC5型检测器)构成的EBSD装置，使电子束的照射等级达到62而实施的。
进而，对获得的结晶取向信息，使用附属于EBSD解析装置的软件“OIM Analysis(注册商标)”搭载的“Grain Average Image Quality(晶粒平均图像质量)”功能，将GrainAverage Image Quality(晶粒平均图像质量)值不足60000的区域判断为贝氏体、回火马氏体和初生马氏体的晶粒，在这些晶粒的晶界中，针对贝氏体和回火马氏体晶粒的晶界，计算出以＜011＞方向为旋转轴，旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界的长度，求出旋转角为55°～75°的晶界的长度占这些晶界长度的合计值的比例。据此，便得到在贝氏体和回火马氏体的晶粒中，以＜011＞方向为旋转轴，旋转角为55°～75°的晶界(大倾角晶界)的长度占旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界(大倾角晶界)的长度的总长度的比例。
需要说明的是，通过与剩余组织的面积率的测定方法相同的方法得到拍摄照片，从贝氏体、回火马氏体和初生马氏体的晶粒中辨别出初生马氏体，并从贝氏体、回火马氏体和初生马氏体的晶粒中除去初生马氏体即可。在大倾角晶界的测定中不包含初生马氏体晶粒的晶界是因为初生马氏体具有高硬度，会成为破坏的起点。
所述晶体晶界的长度例如如果使用附属于EBSD解析装置的软件“OIM Analysis(注册商标)”所搭载的“Inverse Pole Figure Map(反极图)”和“Axis Angle(轴角度)”功能，则能够简便地计算出。在这些功能中，能够针对贝氏体和回火马氏体的晶粒，通过以任意方向为旋转轴且指定特定的旋转角，从而计算出该晶界的合计长度。针对测定区域所包含的所有晶粒实施上述解析，在贝氏体和回火马氏体晶粒的晶界中以＜011＞方向为旋转轴，计算出所述的3种的晶界的长度即可。
“平均位错密度：4.0×1015m/m2以上”
本实施方式的热压成形体的平均位错密度也可以在4.0×1015m/m2以上。若具有上述化学组成，且具有上述微观组织，即，该微观组织以面积率计由20～30％的剩余奥氏体、合计70～80％的贝氏体和回火马氏体以及不足5％的剩余组织构成，在所述贝氏体和所述回火马氏体晶粒的晶界中以＜011＞方向为旋转轴，旋转角为55°～75°的晶界的长度占所述旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界的长度的合计长度的比例为30％以上，则平均位错密度必定在4.0×1015m/m2以上。
“平均位错密度的测定”
从距热压成形体的端面50mm以上的任意位置(无法从该位置采取时则为避开端部的位置)切出样本。样本的大小根据测定装置而定，但设为能够观察20mm见方程度的大小。用蒸馏水48体积％、双氧水48体积％、氢氟酸4体积％的混合溶液减厚样本。此时，样本的表面和背面各被以同样的厚度减厚，距减厚前的样本表面1/4板厚深度的位置(距表面1/8板厚深度～距表面3/8板厚深度的区域)显露出来。对此露出的表面进行X射线衍射测定，确定体心立方晶格的多个衍射峰。通过从这些衍射峰的半值宽度解析出平均位错密度，从而获得表层区域的平均位错密度。解析法使用“T.Ungar，外3名，Journal of AppliedCrystallography，1999年第32卷第992页～第1002页”所记载的modified Williamson-Hall法。
“拥有体心构造的晶粒的板条宽度：200nm以下”
本实施方式的热压成形体也可以是拥有体心构造的晶粒的板条宽度在200nm以下。若具有所述化学组成，且具有所述的微观组织，该微观组织以面积率计由20～30％的剩余奥氏体、合计70～80％的贝氏体和回火马氏体以及不足5％的剩余组织构成，且在所述贝氏体和所述回火马氏体晶粒的晶界中，以＜011＞方向为旋转轴，旋转角为55°～75°的晶界的长度占所述旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界的长度的总计长度的比例为30％以上，则拥有体心构造的晶粒的板条宽度必然在200nm以下。
拥有体心构造的晶粒的板条宽度若在200nm以下，则能够得到晶粒微细化的效果以及所期望的拉伸强度。优选为180nm以下。由于板条宽度越小越优选，故下限不做特殊限定。
“拥有体心构造的晶粒的板条宽度的测定”
从距热压成形体的端面50mm以上的位置(无法从该位置采取时则为避开端部的位置)以能够观察与表面垂直的截面(板厚截面)的方式切出样本。样本的大小取决于测量设备，但设为能够在轧制方向上观察约10毫米程度的长度。关于切出的样本，将板厚1/4的深度位置(距表面1/8板厚的深度～距表面3/8板厚的深度的区域)以0.1μm的测定间隔通过EBSD解析获取结晶取向信息。此处EBSD解析是通过使用由热场发射扫描电子显微镜(JEOL制JSM-7001F)和EBSD检测器(TSL制DVC5型检测器)构成的EBSD装置，使电子束的照射等级达到62而实施的。
进而，针对得到的结晶取向信息使用附属于EBSD解析装置的软件“OIM Analysis(注册商标)”所搭载的“Invere Pole Figure(反极图)”功能，仅描绘出拥有体心构造的晶粒的Invere Pole Figure(反极图)图像，结晶取向差在8°以内的晶粒视为同一个板条(一般称为“块”，但本实施方式中表示为板条)，测定板条短轴方向的长度。测定20个以上板的条短轴方向的长度，算出它们的平均值，从而得到拥有体心构造的晶粒的板条宽度。
“板厚和拉伸强度”
本实施方式的热压成形体的板厚虽不做特殊限定，但从车身轻质化的观点出发，优选为使其为0.5～3.5mm。另外，从车身轻质化的观点出发，热压成形体的拉伸强度优选为在1500MPa以上。更优选为1800MPa以上、2000MPa以上。拉伸强度的上限虽不做特殊限定，但也可以使其在2600MPa以下。
“镀层”
本实施方式的热压成形体为达到耐腐蚀性的提高等目的，也可以在其表面形成镀层。镀层可以为电镀层及热镀层的任一种。电镀层例如包含电镀锌层、电镀Zn-Ni合金层等。热镀层例如包含：热镀锌层、合金化热镀锌层、热铝镀层、热Zn-Al合金镀层、热Zn-Al-Mg合金镀层、热Zn-Al-Mg-Si合金镀层等。镀层的附着量不做特殊限定，一般的附着量即可。
“热压成形体的制造方法”
接下来，对本实施方式的热压成形体的优选制造方法进行说明。
本实施方式的热压成形体与通过常规方法制造的冷轧钢板相比，或与表面有镀层的冷轧钢板相比，能够通过进行热压，并在进行热压后保持于低温区，而后进行冷却而制得。
“热压前的加热和保持”
优选为在热压前，于800～1000℃的温度范围内保持60～600秒。加热温度不足800或保持时间不足60秒时，存在无法充分奥氏体化，且热压成形体中无法获得所期望的量的贝氏体和回火马氏体的情况。加热温度超过1000℃或保持时间超过600秒时，存在因奥氏体粒径的粗大化而导致向贝氏体和回火马氏体的相变延迟，从而无法获得所期望的量的贝氏体及回火马氏体的情况。
加热时的平均加热速度在0.1℃/s以上、200℃/s以下即可。此处所说的平均加热速度是通过将加热开始时的钢板表面温度和保持温度的温度差除以从加热开始时到达到保持温度时的时间差所得的值。另外，在所述的保持中，可以使钢板温度在800～1000℃的温度范围内变动，也可以使温度固定。
作为热压前的加热方法，例示出如通过电弧炉或燃气炉等加热、火焰加热、通电加热、高频率加热、感应加热等。
“热压后的冷却”
在上述的加热及保持后，进行热压。优选为在热压后，以1.0～100℃/s的平均冷却速度进行冷却直到150～300℃的温度范围。在热压后的冷却中，若冷却停止温度若不足150℃，则存在晶格缺陷的引入被过度促进，从而无法获得所期望的位错密度的情况。若冷却停止温度超过300℃，则存在旧奥氏体晶粒的硬度降低，无法形成所期望的量的大倾角晶界的情况。另外，若平均冷却速度不足1.0℃/s，则存在促进向铁素体或粒状贝氏体、珠光体的相变，而无法获得所期望的量的贝氏体和回火马氏体的情况。平均冷却速度若超过100℃/s，则向回火马氏体和贝氏体相变的驱动力增大，缓和因相变而被引入的应变的作用减小，从而难以获得所期望的量的大倾角晶界。此处所说的平均冷却速度是指将冷却开始时的钢板表面温度与冷却停止温度的温度差除以从冷却开始时到冷却停止时的时间差所得的值。
“低温保持”
优选为在150～300℃的温度范围，低温保持超过50小时且20天以下。在低温保持中，碳被从由奥氏体相变成的马氏体中分配到未相变的奥氏体中。碳富集的奥氏体不会相变为马氏体，即使在低温保持后的冷却结束后，也依然作为剩余奥氏体而留下。另外，由于通过在所述条件下进行低温保持，从而碳富集的奥氏体会变为高硬度，因此能够提高大倾角晶界的占比。
若保持温度不足150℃或保持时间在50小时以下，则存在碳未被充分地成马氏体分配至未相变的奥氏体中，从而无法获得所期望的量的剩余奥氏体的情况。另外，大倾角晶界的占比也会减少。若保持温度超过300℃，则存在旧奥氏体的硬度降低，无法获得所期望的量的大倾角晶界的情况。即使保持时间超过20天，碳的分配行为也已饱和，另外也无法获得所期望的微观组织，因此上限定为20天。低温保持时，可以使钢板温度在150～300℃的温度范围变动，也可以使其固定。
低温保持不做特殊限定，例如将热压后的钢板搬运至加热炉进行即可。
需要说明的是，若在热压并冷却后以及低温保持前，在300℃以上的温度范围进行加热，则会导致生成贝氏体，最终便无法获得所期望的量的大倾角晶界。由此，制造本实施方式的热压成形体时，不优选在热压进并冷却后且在低温保持前，在300℃以上的温度范围进行加热。
“低温保持后的冷却”
优选为在低温保持后，以1.0～100℃/s的平均冷却速度冷却至80℃以下。若平均冷却速度不足1.0℃/s或冷却停止温度超过80℃，则存在剩余奥氏体分解，从而无法获得所期望的量的剩余奥氏体的情况。若平均冷却速度超过100℃/s则对冷却装置带来负荷。此处所说的平均冷却速度是将低温保持后的冷却开始时钢板表面温度与冷却停止温度的温度差除以从冷却开始时至冷却停止时的时间差所得的值。
实施例
接下来，对本发明的实施例进行说明。实施例的条件是为确认本发明的实施可能性及效果而采用的一种示例条件，本发明并不局限于该一个示例条件。在不偏离本发明的要点，且能够达到本发明的目的前提下，本发明能够采用多种条件。
对通过铸造表1和表2所示的化学组成的钢液而制造的钢片施行热轧和冷轧，并根据需要赋予镀覆，从而获得冷轧钢板。而后，针对冷轧钢板以表3和表4所示的条件，制造表3和表4所示的热压成形体。
需要说明的是，热压前的加热中的平均加热速度应为0.1～200℃/s，热压后的冷却在150～300℃的温度范围内进行，低温保持后的冷却进行到80℃以下为止。另外，表3的制造No.18和制造No.19分别被赋予了熔融铝镀层和熔融镀锌层。
表4的制造No.57是在热压并冷却后且低温保持前，在300～560℃的温度范围下保持30秒后，进行表4所示的低温保持。
表中的下划线表示在本发明范围外、偏离优选的制造条件或特性值不优选。表3和表4中的γr表示剩余奥氏体，B表示贝氏体，TM表示回火马氏体。
对热压成形体的微观组织以上述的测定方法进行各组织的面积率的测定、大倾角晶界的长度的占比的测定、位错密度的测定以及拥有体心构造的晶粒的板条宽度的测定。另外，热压成形体的机械特性通过以下的方法评价。
“拉伸强度”
从热压成形体的任意位置制作JISZ2241：2011所记载的5号试验片，并遵从JISZ2241：2011所记载的试验方法求得热压成形体的拉伸强度。需要说明的是，十字头速度为3mm/min。拉伸强度达1500MPa以上时认为强度优秀而判定为合格，不足1500MPa时认为强度差而判定为不合格。
“耐氢脆化特性”
热压成形体的耐氢脆化特性通过以下的方法评价。图1中示出用于评价耐氢脆化特性的试验片的形状。将有V缺口的图1的试验片在室温下，浸泡于5g/l硫氰酸铵溶于3体积％的盐水而成的水溶液中12小时，并根据是否有断裂来进行判定。在浸泡12小时以上也不存在断裂的情况下判定为合格，在12小时后没有断裂的情况下判定为“尚可”，在18小时后没有断裂的情况下判定为“好”，在24小时后没有断裂的情况下判定为“非常好”，将此结果记载于表3和表4中，在12小时后存在断裂的情况下判定为不合格，于表3和表4中记载为“不良”。
查看表3和表4，能够理解化学组成和微观组织在本发明范围内的热压成形体，具有优秀的强度和耐氢脆化特性。
另一方面，化学组成和微观组织中有任一项以上偏离本发明的热压成形体，其强度和耐氢脆化特性中1者以上为不良。
表1
Figure BDA0003671274190000181
表2
Figure BDA0003671274190000191
下划线表示超出本发明的范围
表3
Figure BDA0003671274190000201
表4
Figure BDA0003671274190000211
工业可利用性
根据本发明的所述方式，能够得到强度及耐氢脆化特性优异的热压成形体。

Claims (2)

1.一种热压成形体，其特征在于，化学组成以质量％计，含有：
C：大于0.50％且在1.00％以下、
Si：0.50～3.00％、
Mn：大于3.00％且在5.00％以下、
Al：0.100～3.000％、
Co：0.100～3.000％、
P：0.100％以下、
S：0.1000％以下、
N：0.0100％以下、
Nb：0～0.150％、
Ti：0～0.150％、
Mo：0～1.00％、
Cr：0～1.00％、
Cu：0～1.00％、
V：0～1.00％、
W：0～1.00％、
Ni：0～3.00％、
Mg：0～1.00％、
Zr：0～1.00％、
Sb：0～1.00％、
Ca：0～0.10％、
REM：0～0.30％、以及
B：0～0.0100％；
剩余部分由Fe和杂质构成；
所述热压成形体以面积率计，由20～30％的剩余奥氏体、合计70～80％的贝氏体和回火马氏体以及不足5％的剩余组织构成；
并且具有如下的微观组织：在所述贝氏体和所述回火马氏体晶粒的晶界中，以＜011＞方向为旋转轴，相对于旋转角为4°～12°的晶界的长度、旋转角为49°～54°的晶界的长度以及旋转角为55°～75°的晶界的长度的总计长度，所述旋转角为55°～75°的晶界的长度的比例为30％以上。
2.如权利要求1所述的热压成形体，其具有以下特征：所述化学组成以质量％计，含有由
Nb：0.010～0.150％、
Ti：0.010～0.150％、
Mo：0.005～1.00％、
Cr：0.005～1.00％、
Cu：0.001～1.00％、
V：0.0005～1.00％、
W：0.001～1.00％、
Ni：0.001～3.00％、
Mg：0.001～1.00％、
Zr：0.001～1.00％、
Sb：0.001～1.00％、
Ca：0.001～0.10％、
REM：0.001～0.30％、以及
B：0.0005～0.0100％
构成的组中的1种或2种以上。
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