CN115279927A - 具有局部软化部分的钢零件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种钢零件的制造方法，其中，包括：准备具有以下化学组成的钢板的工序，C：0.05～0.40质量％、Si：0～2.0质量％、Mn：1.0～3.0质量％、Al：0.010～1.0质量％、P：高于0质量％且在0.100质量％以下、S：高于0质量％且在0.010质量％以下、N：高于0质量％且在0.010质量％以下、B：0.0005～0.010质量％、和余量：铁和不可避免的杂质；将所述钢板加热至Ac1点(℃)以上且低于Ac3点(℃)+10℃的温度的工序；在所述加热工序后，以675℃以上且低于Ac3点+10℃的温度施加0.5％以上的应变的加工工序；在所述加工工序后，以0～15℃/秒的平均冷却速度保持或缓冷1秒以上且120秒以下的工序；所述保持或缓冷工序后，冷却至Ms点(℃)－50℃的工序，将所述加热工序的所述温度至Ms点(℃)－50℃的平均冷却速度控制在10℃/秒以上。

Description

具有局部软化部分的钢零件的制造方法
技术领域
本发明涉及具有局部软化部分的钢零件的制造方法。
背景技术
近年来，为了在汽车碰撞时保护乘客，作为汽车骨架零件整体，需要在保持高强度的同时，还可使特定部分在碰撞时优先变形的技术。为此，要求一种可利用于该技术的、特定部分局部被软化的高强度钢零件和/或其制造方法。
在专利文献1中公开有一种将钢板加热至奥氏体单相温度区域时，对于想要软化的部分施加隔热罩的方法。由此，施加了隔热罩的部分即使在加热时也为低于奥氏体单相温度区域，该部分在急冷后的马氏体相变被抑制，该部分与未施加隔热罩的部分比较而软化。
在专利文献2中公开有一种方法，从奥氏体单相温度区域使钢板与模具接触而急冷时，设置钢板与模具的接触不良的部分。由此，在该部分析出软质组织(铁素体和/或珠光体)，该部分软化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2017－78189号公报
专利文献2：日本特开第2011－179028号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1和2中，通过钢板中的热传递等的影响，不能实现只使想软化的部分软化。例如，在专利文献1中，应该只使施加了隔热罩的部分为低于奥氏体单相温度区域而软化时，因为热从未施加隔热罩的邻接部分传递至施加有隔热罩的部分的端部，所以结果是，施加了隔热罩的部分的端部不能充分软化。在专利文献2中，应仅对于与模具接触不良的部分不进行急冷而使之软化时，因为热从该部分传递至与模具接触良好的邻接部分，所以结果是，与模具相邻的该邻接部分也能够得到软化效果。因此，如专利文献1和2这样，通过局部性的温度控制进行软化的方法，难以只使想要软化的部分局部性地软化。
本发明的实施方式，鉴于这样的情况而提出，其目的之一是，提供一种不进行局部的温度控制，便可制造局部被软化的高强度钢零件的方法。
解决问题的手段
本发明的方式1，是一种钢零件的制造方法，其中，包括如下工序：
准备具有以下化学组成的钢板的工序，
C：0.05～0.40质量％、
Si：0～2.0质量％、
Mn：1.0～3.0质量％、
Al：0.010～1.0质量％、
P：高于0质量％且在0.100质量％以下、
S：高于0质量％且在0.010质量％以下、
N：高于0质量％且在0.010质量％以下、
B：0.0005～0.010质量％、和
余量：铁和不可避免的杂质；
将所述钢板加热到Ac1点(℃)以上且低于Ac3点(℃)+10℃的温度的工序；
在所述加热工序后，以675℃以上且低于Ac3点(℃)+10℃的加工温度，施加0.5％以上应变的加工工序；
在所述加工工序后，在所述加工温度下保持1秒以上且120秒以下，或以高于0℃/秒且15℃/秒以下的平均冷却速度，缓冷1秒以上且120秒以下的工序；
在所述保持或缓冷工序后，冷却至Ms点(℃)－50℃的工序，
将从所述加热工序的所述温度至Ms点(℃)－50℃的平均冷却速度控制在10℃/秒以上。
本发明的方式2是一种钢零件的制造方法，其中，包括如下工序：
准备具有以下化学组成的钢板的工序，
C：0.05～0.40质量％、
Si：0～2.0质量％、
Mn：1.0～3.0质量％、
Al：0.010～1.0质量％、
P：高于0质量％且在0.100质量％以下、
S：高于0质量％且在0.010质量％以下、
N：高于0质量％且在0.010质量％以下、
B：0.0005～0.010质量％、和
余量：铁和不可避免的杂质；
将所述钢板加热至Ac3点(℃)+10℃以上且1100℃以下的温度的工序；
在所述加热工序后，以Ms点(℃)+50℃以上且低于Ac3点(℃)+10℃的加工温度，施加10％以上应变的加工工序；
在所述加工工序后，在所述加工温度下保持1秒以上且120秒以下，或以高于0℃/秒且15℃/秒以下的平均冷却速度，缓冷1秒以上且120秒以下的工序；
在所述保持或缓冷工序后，冷却至Ms点(℃)－50℃的工序，
将从所述加热工序中的所述温度至Ms点(℃)－50℃的平均冷却速度控制在10℃/秒以上。
本发明的方式3，根据方式1或2所述的制造方法，其中，所述钢板还含有从
Cu：高于0质量％且在0.50质量％以下、和
Ni：高于0质量％且在0.50质量％以下所构成的群中选择的一种以上。
本发明的方式4，根据方式1～3中任一项所述的制造方法，其中，所述钢板，还含有从
Ti：高于0质量％且在0.10质量％以下、
Cr：高于0质量％且在3.0质量％以下、和
Nb：高于0质量％且在0.10质量％以下所构成的群中选择的一种以上。
本发明的方式5，根据方式1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过胀形成形施加所述应变。
本发明的方式6，根据方式1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过锻造施加所述应变。
本发明的方式7，根据方式1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过拉拔成形时的回弯施加所述应变。
本发明的方式8，根据方式1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过剪切加工施加所述应变。
本发明的方式9，根据方式1～8中任一项所述的制造方法，其中，包括通过多次的加工施加所述应变。
本发明的方式10，根据方式9所述的制造方法，其中，所述多次的加工，包括施加变形的加工、和以恢复所述变形的方式进行的加工。
发明效果
根据本发明的实施方式，可以提供一种不进行局部性的温度控制，便可制造局部软化的高强度钢零件的方法。
附图说明
图1是表示在热加工模拟试验中从低温加热钢板时，温度与位移的关系的图。
图2是表示除了图1的关系以外，在热加工模拟试验中从高温冷却钢板时，温度与位移的关系的图。
图3是表示实施例的评价用试样的提取位置的示意图。
图4是图3所示的X－X线剖面示意图。
具体实施方式
本申请发明人等，为了实现不进行局部的温度控制，就可局部软化的高强度钢零件的制造方法，从各种角度进行了研究。
其结果发现了一种制造方法(以下，称为本发明的实施方式1)，通过将规定的化学组成的钢板，加热至奥氏体和铁素体的二相区域等的奥氏体比较不稳定的状态，对想要软化的部分施加若干应变，从而只在想软化的部分促进软质组织(铁素体和/或珠光体)的成核，并通过保持或缓冷一定时间，以使软质组织从该部分生长。
另外也同时发现(以下，称为本发明的实施方式2)，在上述加热中，即使加热到奥氏体单相区域等奥氏体比较稳定的状态的情况下，通过对想要软化的部分施加较大应变，也能够与本发明的实施方式1同样，只在想要软化的部分促进软质组织的成核。
以下，展示本发明的实施方式1和2规定的各要件的详情。
还有，在本说明书中，所谓“钢零件”，是指通过本发明的实施方式1和2的加工工序而被加工成规定形状的钢板。
＜本发明的实施方式1＞
本发明的实施方式1的制造方法，包括：
(a)准备钢板的工序；
(b)在工序(a)之后，进行加热的工序；
(c)在工序(b)之后，进行加工的工序；
(d)在工序(c)之后，保持或缓冷的工序；
(e)在工序(d)之后，进行冷却的工序。
以下，对各工序进行说明。
(a)准备钢板的工序
本发明的实施方式1的钢板的化学组成为，C：0.05～0.40质量％、Si：0～2.0质量％、Mn：1.0～3.0质量％、Al：0.010～1.0质量％、P：高于0质量％且在0.100质量％以下、S：高于0质量％且在0.010质量％以下、N：高于0质量％且在0.010质量％以下、B：0.0005～0.010质量％、和余量：铁和不可避免的杂质。
以下，对于各元素进行详述。
(C：0.05～0.40质量％)
C含量决定钢零件的强度。为了得到钢零件的充分强度，C含量为0.05质量％以上，优选为0.10质量％以上，更优选为0.20质量％以上。
另一方面，若C含量变得过剩，则钢零件的韧性显著降低，并且钢零件的延迟断裂也容易发生。因此，C含量为0.40质量％以下，优选为0.38质量％以下，更优选为0.36质量％以下。
(Si：0～2.0质量％)
Si是钢板中任意包含的元素。由于Si提高抗回火软化性，从而有助于钢板的硬度稳定性。因此，优选Si以高于0质量％包含在钢板中。
另一方面，Si容易生成残余奥氏体(γ)，并且助长屈服强度(YS)降低和Mn偏析。因此，Si含量为2.0质量％以下，优选为1.8质量％以下。
(Mn：1.0～3.0质量％)
Mn通过提高钢板的淬火性而有助于钢零件的高强度化。为了发挥此效果，Mn含量为1.0质量％以上，优选为1.2质量％以上，更优选为1.4质量％以上。
另一方面，若Mn含量变得过剩，则钢零件中可能析出粗大的碳化物。因此，Mn含量为3.0质量％以下，优选为2.8质量％以下，更优选为2.6质量％以下。
(Al：0.010～1.0质量％)
Al是作为脱氧剂起作用的元素。为了发挥这样的效果，Al量为0.010质量％以上。Al量优选为0.020质量％以上，更优选为0.025质量％以上。但是，若过剩含有Al，则带来制造上的成本上升，并且使Ac3点显著提高，引起原材加热温度的高温化导致的表面品质的恶化(脱碳或厚度损失)。因此，Al量为1.0质量％以下。Al量优选为0.80质量％以下，更优选为0.70质量％以下。
(P：高于0质量％且在0.100质量％以下)
P是不可避免被含有的元素，是使钢板的焊接性劣化的元素，但也是具有有助于铁素体相固溶强化效果的元素。为了在发挥这一效果的同时不使钢板的焊接性劣化，P量为0.100质量％以下。P量优选为0.050质量％以下，更优选为0.020质量％以下。还有，P是会不可避免混入钢中的杂质，在工业生产上无法使其量达到0质量％，通常高于0质量％，此外能够含有0.00050质量％以上。
(S：高于0质量％且在0.010质量％以下)
S是不可避免被含有的元素，使钢板的焊接性劣化。因此，S量为0.010质量％以下。S量优选为0.0080质量％以下，更优选为0.0050质量％以下。因为S量以尽可能少为宜，所以下限没有特别限定，但在工业生产上无法使其量达到0质量％，通常高于0质量％，此外能够含有0.00010质量％以上。
(N：高于0质量％且在0.010质量％以下)
N是不可避免被含有的元素，若过剩包含则使AlN生成，使来自Al的脱氧效果减小。因此，N量为0.010质量％以下。N量优选为0.0080质量％以下，更优选为0.0050质量％以下。因为N量以尽可能少为宜，所以下限没有特别限定，但在工业生产上无法使其量达到0质量％，通常高于0质量％，此外能够含有0.00010质量％以上。
(B：0.0005～0.010质量％)
B通过提高钢板的淬火性而有助于钢零件的高强度化。为了发挥此效果，B含量0.0005质量％以上，优选为0.0010质量％以上，更优选为0.0015质量％以上。
另一方面，若B含量变得过剩，则粗大的铁硼化合物析出，钢零件的韧性降低。因此，B含量为0.010质量％以下，优选为0.0080质量％以下，更优选为0.0060质量％以下。
(余量：铁和不可避免的杂质)
在优选的1个实施方式中，余量是铁和不可避免的杂质。不可避免的杂质，是由原料、材料、制造设备等状态而混入的元素。
还有，例如，像P、S和N这样，通常，含量越少越优选，因此是不可避免的杂质，但关于其组成范围，有如上述这样另行规定的元素。因此，在本说明书中，构成余量的称为“不可避免的杂质”的情况，是将另行规定其组成范围的元素除外的概念。
此外，本发明的实施方式1的钢板，可以根据需要选择性地含有以下的任意元素，根据所含有的成分，可进一步改善钢零件的特性。
(从Cu：高于0质量％且在0.50质量％以下、和Ni：高于0质量％且在0.50质量％以下所构成的群可选择的一种以上)
通过含有Cu，钢板自身的耐腐蚀性提高，因此能够抑制由钢板腐蚀导致氢发生，改善耐延迟断裂性。另外Cu还具有促进在大气中生成的锈之中，在热力学上有稳定保护性的氧化铁：α－FeOOH生成的效果。通过实现该锈的生成促进，能够抑制发生的氢向钢板的侵入，能够在恶劣的腐蚀环境下抑制氢助长裂纹。因此，优选Cu含量高于0质量％，更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.10质量％以上。另一方面，若Cu含量变得过剩，则钢板制造时的镀覆工序的镀覆性和热冲压后的化成处理性劣化。因此，优选为Cu含量为0.50质量％以下。
可知Ni也有与Cu同样的效果。因此，Ni含量也优选高于0质量％，更优选为0.05质量％以上，进一步优选为0.10质量％以上。另一方面，Ni含量优选为0.50质量％以下。
(从Ti：高于0质量％且在0.10质量％以下、Cr：高于0质量％且在3.0质量％以下、和Nb：高于0质量％且在0.10质量％以下所构成的群可选择的一种以上)
Ti通过生成TiN而减少钢板中的BN生成量。由此，能够增加钢板中的固溶B的量，提高来自B的淬火性提高效果。为了发挥此效果，Ti含量优选高于0质量％，更优选为0.0050质量％以上，进一步优选为0.0250质量％以上，0.050质量％以上。
另一方面，若钢板中过剩包含Ti，则在结晶晶界析出碳化物，钢板的淬火性劣化。因此，Ti含量优选为0.10质量％以下，更优选为0.080质量％以下，进一步优选为0.070质量％以下。
Cr有助于确保硬度，并且有助于冷却中抑制粗大碳化物的析出。为了发挥这些效果，优选Cr含量高于0质量％。
另一方面，若钢板中过剩包含Cr，则有可能引起钢板发生裂纹等，Cr含量优选为3.0质量％以下，更优选为2.5质量％以下，进一步优选为2.0质量％以下。
Nb是碳化物形成元素，是有助于钢板的组织微细化的元素。因此优选Nb含量高于0质量％，更优选为0.0050质量％以上。
另一方面，通过钢板的组织进行微细化，虽然可促进热处理时的逆相变，但是会在冷却中促进铁素体生成，招致钢零件的强度降低。这样的效果随着其含量增加而变大。另外，也会发生冷轧性恶化这样的问题。从这样的观点出发，优选使Nb含有0.10质量％以下。优选为0.070质量％以下，更优选为0.050质量％以下。
(b)加热工序
在本发明的实施方式1中，将上述钢板加热至Ac1点(℃)以上且低于Ac3点(℃)+10℃。
低于Ac1点时，不发生奥氏体相变，在后述的(e)冷却工序后难以成为高强度钢零件。另一方面，通过预先低于Ac3点+10℃，在后述的(c)加工工序中，容易促进作为软质组织的铁素体和/或珠光体的成核。
Ac1点和Ac3点，能够通过在热加工模拟试验中，调查加热中的温度和伴随此加热的钢的膨胀收缩而带来的位移历程而求得。图1是表示热加工模拟试验中从低温加热钢板时，温度与位移的关系的图。在低温区域，钢随着温度上升，能够以铁素体的晶体结构(bcc)相应的膨胀系数直线性地膨胀。若进一步升高温度，则可生成更密集的晶体结构(fcc)的奥氏体，并开始收缩。能够将开始背离直线的温度作为Ac1点。在进一步升高温度的高温区域，铁素体全部相变为奥氏体，并能够以奥氏体的晶体结构相应的膨胀系数再度直线性地膨胀。能够将开始沿直线膨胀的温度作为Ac3点。
(c)加工工序
在上述的(b)加热工序后，进行在675℃以上且低于Ac3点+10℃的温度下施加0.5％以上应变的加工。
在上述这样的温度下，钢板中，能够大量存在作为软质组织的铁素体和/或珠光体的作为成核位点的结晶晶界。通过在这样不稳定的状态下，施加若干(即0.5％以上的)应变，从而能够在施加该应变的部分，显著促进作为软质组织的铁素体和/或珠光体的成核。更优选施加5.0％以上的应变，进一步优选施加9.0％以上的应变。
还有，应变可由下式(1)计算。
应变(％)＝|(d0－d1)/d0×100|…(1)
d0是加工前钢板的板厚或加工后的钢板的非加工部分的板厚，d1是加工后钢板之中加工部分的板厚。单位均为mm。
还有，应变也可以为例如通过FEM分析而求得的等效塑性应变。即，如果由FEM分析求得的等效塑性应变为0.5％以上，则同样能够使之软化。
Ms点能够通过在热加工模拟试验中，调查冷却中的温度和伴随该冷却的钢的膨胀收缩而来的位移历程来求得。图2是除了图1所说明的加热时的温度－位移的关系以外，还显示该加热后以较快的冷却速度冷却钢板时，温度与位移的关系的图。在中、高温区域，钢随着温度下降，能够以奥氏体的晶体结构相应的收缩率直线性地收缩。若进一步降低温度，则会相变为马氏体，并开始膨胀。能够将开始背离直线的温度作为Ms点。
在使上述(b)加热工序的加热温度为Ac1点(℃)以上且低于Ac3点(℃)+10℃的基础上，若使加工温度低于675℃，则向软质组织的相变活跃，因此非加工部的软化也显著，难以制造只有加工部才被局部软化的钢零件。
在使上述(b)加热工序的加热温度为Ac1点(℃)以上且低于Ac3点(℃)+10℃的基础上，若使加工温度为Ac3点+10℃以上，则作为软质组织的成核位点的结晶晶界变少，仅施加若干应变，并不能促进软质组织的成核。
上述加工温度，可以与上述(b)加热工序的加热温度相同，也可以不同。不同时，在上述(b)工序与(c)工序之间，可以包括补充的加热工序和/或冷却工序。另外，也可以在上述(b)工序后(c)工序前，包括在一定温度下进行保持的工序。
上述的加工是哪种加工都可以，例如可适当使用冲压加工、胀形成形、锻造、拉拔成形时的回弯、剪切加工等。
(d)保持或缓冷工序
在上述的(c)加工工序后，以0～15℃/秒的平均冷却速度，保持或缓冷1秒以上且120秒以下。即，以上述加工温度保持1秒以上且120秒以下，或以高于0℃/秒并在15℃/秒以下的平均冷却速度缓冷1秒以上且120秒以下。由此，能够使上述的(c)加工工序中成核的、作为软质组织的铁素体和/或珠光体生长。
高于15℃/秒的平均冷却速度的情况下，或保持时间或缓冷时间低于1秒的情况下，不能使作为软质组织的铁素体和/或珠光体充分析出和生长。保持时间或缓冷时间优选为高于1秒，更优选为3秒以上，进一步优选为6秒以上。
另一方面，若保持或缓冷的时间超过120秒，则在非加工部分，作为软质组织的铁素体和/或珠光体也析出和生长，不能取得高强度钢零件。优选为12秒以下。
(e)冷却工序
在上述的(d)保持或缓冷工序后，冷却至Ms点(℃)－50℃。这时，将从上述(b)加热工序的加热温度(即，Ac1点(℃)以上且Ac3点(℃)+10℃以下)至Ms点(℃)－50℃的平均冷却速度控制在10℃/秒以上。由此，至少在非加工部分，能够引起马氏体相变，能够充分保持非加工部分的强度。若使平均冷却速度10℃/秒以上的冷却在高于Ms点(℃)－50℃结束，则在非加工部分不能充分引起马氏体相变。另外，即使平均冷却速度低于10℃/秒，也不能在非加工部分充分引起马氏体相变。
在上述的(e)冷却工序后，例如能够冷却至室温。从Ms点(℃)－50℃至室温的冷却速度没有特别限定。
＜本发明的实施方式2＞
本发明的实施方式2的制造方法，与本发明的实施方式1的制造方法比较，(b)加热工序和(c)加工工序的条件有所不同。以下，将不同于本发明的实施方式1的这些工序，作为(b’)加热工序和(c’)加工工序进行以下说明。
(b’)加热工序
在本发明的实施方式2中，将所述钢板加热至Ac3点(℃)+10℃以上且1100℃以下。与本发明的实施方式1不同，即使在加热工序中加热至Ac3点+10℃以上，如果在后述的(c’)加工工序中施加比较大的应变，与本发明的实施方式1同样，也能够显著促进作为软质组织的铁素体和/或珠光体的成核。另一方面，若高于1100℃，则钢表面的脱碳为得显著，不能确保目标强度。另外，氧化也可能进展造成厚度损失。如果是镀覆材料，则氧化或合金化进行，镀覆的硬度变得过高，产生在之后的加工工序中剥离(钢板的氧化、刮痕)等问题。
(c’)加工工序
在上述的(b’)加热工序后，进行在Ms点(℃)+50℃以上且低于Ac3点(℃)+10℃的温度下施加10％以上应变的加工。在Ms点(℃)+50℃以上且低于Ac3点(℃)+10℃时，为奥氏体比较不稳定的状态，因此通过施加比较大的(10％以上的)应变，能够在施加该应变的部分，显著促进作为软质组织的铁素体和/或珠光体的成核。更优选施加15％以上的应变，进一步优选施加40％以上的应变。还有，应变能够由上式(1)计算。另外，应变也可以作为例如通过FEM分析而求得的等效塑性应变。即，如果经FEM分析求得的等效塑性应变为10％以上，则同样能够使之软化。
在Ac3点+10℃以上的温度下，奥氏体为比较稳定的状态，即使施加比较大的应变，也难以促进作为软质组织的铁素体和/或珠光体的成核。另一方面，若低于Ms点(℃)+50℃，则有引起马氏体相变的可能性，难以促进作为软质组织的铁素体和/或珠光体的成核。
关于从(b’)加热工序后的温度(Ac3点(℃)+10℃以上且1100℃以下)至(c’)加工工序的温度(Ms点(℃)+50℃以上且低于Ac3点(℃)+10℃)的冷却未特别限制，哪种平均冷却速度都可以。另外，在上述(b’)工序后(c’)工序前，也可以包括在一定温度下进行保持的工序。
上述(c’)加工工序的加工是什么样的加工都可以，例如可适当使用挤压加工、胀形成形、锻造、拉拔成形时的回弯、剪切加工等。
在本发明的实施方式1和2中，也可以通过多次加工施加上述的(c)和(c’)的加工工序中的应变。
通过多次加工施加上述(c)和(c’)的加工工序中的应变时，多次加工的应变，能够以下式(2)的方式计算。
【算式1】
Figure BDA0003832143600000121
dn是第n次加工后的钢板之中加工部分的板厚，单位是mm。
还有，上述式(2)的应变，例如可以为通过各加工后的FEM分析而求得的等效塑性应变的总和。
例如，上述(c)和(c’)的加工工序为单工序时，有可能难以施加规定的应变(实施方式1中为0.5％以上，实施方式2中为10％以上)。这种情况下，通过多次加工进行上述(c)和(c’)工序而使应变累计，从而容易使应变达到规定值以上，是有利的。
另外，上述(c)和(c’)的加工工序是单工序时，从上述(c)和(c’)工序至上述(e)冷却工序的搬送时间低于1秒，有可能难以确保上述(d)保持或缓冷工序的时间(1秒以上)。这种情况下，通过多次加工进行上述(c)和(c’)工序，能够将多次加工工序间的搬送时间用作上述(d)工序的保持或缓冷时间，因此有利。
另外，上述多次加工，可以包括施加变形的加工、和以恢复该变形的方式进行的加工。由此，可以在不改变最终的钢零件形状的情况下，对于初始的钢板形状施加上述应变。
上述的(c)和(c’)加工工序包括多次加工时，可以在各加工后进行上述(d)保持或缓冷工序。例如，包括2次加工时，可以在实施第1次的加工之后，进行第1次的保持或缓冷工序，其后实施第2次的加工后，进行第2次的保持或缓冷工序。这种情况下，第1次的保持或缓冷工序的时间和第2次的保持或缓冷工序的时间的合计，为本发明的实施方式1和2的(d)工序所规定的时间，即1秒以上且120秒以下即可。
上述(a)～(e)、(b’)和(c’)工序的温度，是钢板(或钢零件)的表面温度，可以使用热电偶或辐射温度计测量。另外，也可以事先调查加热生产线等的气氛温度、与热电偶等所测量的钢板(或钢零件)的表面温度的对应关系，从加热生产线等的气氛温度读取钢板(或钢零件)的表面温度。
根据本发明的实施方式1和2，可以提供不进行局部的温度控制，只有通过加工施加规定以上的应变的部分才被局部软化的高强度钢零件的制造方法。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明的实施方式。本发明的实施方式不受以下实施例限制，在能够符合前述和后述宗旨的范围内，也可以适宜加以变更实施，这些均包括在本发明的实施方式的技术范围内。
实施例1
使用表1的钢种No.A所示的化学组成的钢(Ac1点：778℃、Ac3点：875℃、Ms点：385℃)，准备板厚1.6mm，面积100mm×100mm的钢板，将此钢板加热至880℃。之后，以大约12℃/秒放冷至750℃，以750℃进行胀形成形。胀形成形是对于100mm×100mm的钢板中央部，通过从背面按压
Figure BDA0003832143600000142
的半球冲头而进行。胀出高度为3.0mm。胀形成形后，以10.8℃/秒的平均冷却速度缓冷6秒钟。其后，水冷至Ms点(℃)－50℃(即335℃)，880℃～335℃的平均冷却速度为39.5℃/秒。之后放冷到室温。以上为制造例1－2。
还有，上述Ac1点、Ac3点和Ms点，通过热加工模拟试验求得。热加工模拟试验在以下的条件下进行。
热加工模拟(Formaster)试验机：富士电波工机制FTM－10
试验片尺寸：板厚2.0mm×宽3.0mm×长10mm(其中，为了插入热电偶，有2处Φ0.7mm×深度2.0mm的孔)
试验次数：7次(只变更冷却速度，其他为一定条件)
加热速度：10℃/s(室温～加热温度)
加热温度：950℃
加热温度下的保持时间：180秒
冷却速度：2、5、10、15、20、30和40℃/s(加热温度～室温)
另外，在表1中，钢种No.A的Cu含量，是不可避免的杂质水平(低于0.01质量％)，因此记述为“－”。
【表1】
Figure BDA0003832143600000141
为了评价由制造例1－2得到的钢零件的应变和硬度，提取评价用试样。评价用试样的提取位置显示在图3中。如图3所示，提取钢零件中央的胀形成形部A(纵25mm×横5mm)和沿纵向离开胀形成形部A的位置的非加工部B(纵10mm×横5mm)。
为了评价试样的应变，利用光学显微镜进行截面观察，求得板厚。
胀形成形部A的板厚，在钢零件的中央部、沿纵向离开中央部3.75mm的位置(称为中间部)、沿纵方向离开中央部7.5mm的位置(称为边缘部)分别求得。然后，使用上述式(1)，设钢零件的中央部、中间部和边缘部的板厚为加工部分的板厚d1，设非加工部B的板厚为加工前的钢板的板厚d0，求得钢零件的中央部、中间部和边缘部的应变。
在胀形成形部A的3处(中央部、中间部和边缘部)、和非加工部B测量维氏硬度。测量使用维氏硬度试验机，以载荷1kg、保持时间10秒的条件进行。测量位置，在设板厚为d时，在板厚方向上距钢零件表面d/4的位置测量3点。图4是图3所示的X－X线截面示意图，表示胀形成形部A的硬度测量位置。
关于非加工部B的硬度测量位置未图示，但测量非加工部B的纵向和横向的大体中央、且板厚方向上距钢零件表面d/4的位置这3点。
胀形成形部A的3处(中央部、中间部和边缘部)、以及非加工部B的3点的维氏硬度平均值，分别作为各自的维氏硬度采用。
变更由制造例1－2进行胀形成形的温度(℃)(称为成形温度)、胀出高度(mm)，缓冷时的冷却速度(℃/秒)、缓冷时间(秒)和加热温度～Ms点－50℃的平均冷却速度(℃/秒)，制造钢零件(称为制造例1－1和1－3～1－8)。而后，与制造例1－2所得到的钢零件同样，对于各钢零件，评价应变和维氏硬度。结果显示在表2中。
还有，在表2中，带下划线的数值表示脱离本发明的实施方式1的范围。
【表2】
Figure BDA0003832143600000161
将制造例1－1～1－8之中，中央部、中间部和边缘部中的至少1个与非加工部的维氏硬度比较，维氏硬度降低20HV以上，并且非加工部的硬度为310HV以上的，判断为满足作为“局部被软化的高强度钢零件”的标准的制造例。
还有，作为“局部被软化的”钢零件，更优选的制造例是，中央部、中间部和边缘部中的至少1个与非加工部的维氏硬度比较，维氏硬度降低40HV以上，进一步优选的制造例，是维氏硬度降低100HV以上的。
另外，作为“高强度钢零件”，更优选的制造例是，非加工部的维氏硬度为400HV以上，进一步优选的制造例是500HV以上。
在后述的实施例2和3中也为同样的判断。
由表2的结果能够进行如下考察。表2的制造例1－1～1－4，均是满足本发明的实施方式1所规定的全部要件的例子，不进行局部的温度控制，能够制造只有通过加工而施加了规定以上的应变(本发明的实施方式1中为0.5％以上)的部分被局部软化的高强度钢零件。
另一方面，表2的制造例1－5～1－8，是不满足本发明的实施方式1所规定的要件的例子，不能制造在通过加工施加了规定以上的应变(本发明的实施方式1中为0.5％以上)的部分被局部软化的高强度钢零件。
制造例1－5～1－8，因为成形温度为650℃或550℃，低于675℃，所以包括非加工部在内在钢零件整体软化，不能制造局部被软化的高强度钢零件。
实施例2
使用表1的钢种No.A所示的化学组成的钢，准备板厚1.6mm、面积100mm×100mm的钢板，将此钢板加热至880℃。其后，以大约12℃/秒放冷至750℃，以750℃进行第1次的胀形成形。第1次的胀形成形，通过对于100mm×100mm的钢板中央部，从背面按压
Figure BDA0003832143600000171
的半球冲头来进行。胀出高度为3.0mm。第1次的胀形成形后，以10.8℃/秒的平均冷却速度缓冷6秒钟。第1次的缓冷工序后，进行第2次的胀形成形。第2次的胀形成形，通过对于进行过第1次的胀形成形的地方，从第1次的胀形成形的相反方向(即，从表面)按压
Figure BDA0003832143600000172
的半球冲头来进行。第2次的胀形成形后，以6.7℃/秒的平均冷却速度缓冷6秒钟。第2次的缓冷工序后，水冷至Ms点(℃)－50℃(即，335℃)，使880℃～335℃的平均冷却速度为26.2℃/秒。其后放冷至室温。以上为制造例2－1。
对于由制造例2－1得到的钢零件，与实施例1同样，评价应变和维氏硬度。关于应变，使用上述式(2)计算。还有，第1次的胀形成形与制造例1－2以同样方式进行，第1次的胀形成形后的板厚假定与制造例1－2为相同的板厚，从而计算应变。结果显示在表3中。还有，第2次的胀形成形，因为与第1次反方向成形，所以第2次的胀出高度为负值。
【表3】
Figure BDA0003832143600000191
由表3的结果能够进行如下考察。表3的制造例2－1，是满足本发明的实施方式1所规定的全部要件的例子，不进行局部的温度控制，能够制造只有通过加工施加了规定以上的应变(本发明的实施方式1中为0.5％以上)的部分被局部软化的高强度钢零件。
实施例3
使用表1的钢种No.A所示的化学组成的钢，准备板厚1.6mm、面积100mm×100mm的钢板，将此钢板加热到950℃，保持60秒钟。其后，以大约12℃/秒放冷至550℃，以550℃进行胀形成形。胀形成形通过对于100mm×100mm的钢板中央部，从背面按压
Figure BDA0003832143600000201
的半球冲头来进行。胀出高度为0.1mm。胀形成形后，以4.7℃/秒的平均冷却速度缓冷6秒钟。其后，水冷至Ms点(℃)－50℃(即335℃)，使950℃～335℃的平均冷却速度为12.5℃/秒。其后放冷至室温。以上为制造例3－1。
对于由制造例3－1得到的钢零件，与实施例1同样，评价应变和维氏硬度。
由制造例3－1，变更钢种、进行胀形成形的温度(℃)(称为成形温度)、胀出高度(mm)、缓冷时的冷却速度(℃/秒)、缓冷时间(秒)和加热温度～Ms点－50℃的平均冷却速度(℃/秒)，制造钢零件(称为制造例3－2～3－19)。然后，与制造例3－1同样，对于各钢零件，评价应变和维氏硬度。结果显示在表4和表5中。还有，表1的钢种No.B所示的化学组成的钢的Ac1点为778℃，Ac3点为875℃，Ms点为385℃。
还有，在表4和表5中，带下划线的数值表示脱离本发明的实施方式2的范围。
【表4】
Figure BDA0003832143600000211
【表5】
Figure BDA0003832143600000221
由表4和表5的结果能够进行如下考察。表4的制造例3－4～3－6、3－9、3－11和3－14～3－16以及表5的制造例3－20～3－27、3－30～3－32和3－34～3－38，均是满足本发明的实施方式2所规定的全部要件的例子，不进行局部的温度控制，能够制造只有通过加工施加了规定以上的应变(本发明的实施方式2中为10％以上)的部分被局部软化的高强度钢零件。
另一方面，表4的制造例No.3－1～3－3、3－7～3－8、3－10、3－12～3－13、3－17和3－19，以及表5的制造例3－28、3－29和3－33，是不满足本发明的实施方式2所规定的要件的例子，不能制造在通过加工实施了规定以上的应变(本发明的实施方式2中为10％以上)的部分被局部软化的高强度钢零件。
表4的制造例3－1～3－3、3－8、3－10、3－13和3－19以及表5的制造例3－33，在中央部、中间部、边缘部，应变全部低于10％，因此不能制造被局部软化的高强度钢零件。
表4的制造例3－7，在(d)保持或缓冷工序中缓冷速度高于15℃/秒(即缓冷时间低于1秒)，且在中央部、中间部、边缘部，应变全都低于10％，因此不能制造被局部软化的高强度钢零件。
表4的制造例3－12和3－17以及表5的制造例3－28和3－29，因为在(d)保持或缓冷工序中缓冷速度高于15℃/秒(即缓冷时间低于1秒)，所以不能制造被局部软化的高强度钢零件。
还有，表4的制造例3－18，在中央部，通过加工施加的应变为8％，虽然不满足本发明的实施方式2所规定的应变10％以上，但是与非加工部的硬度差为20HV以上。这可能是因为在零件No.3－18的中央部，应变以外的制造条件(加热温度、冷却速度和缓冷时间等)是优选的条件，但详情不清楚。
实施例4
使用表1的钢种No.A所示的化学组成的钢，准备板厚1.6mm、面积100mm×100mm的钢板，将此钢板加热至950℃。其后，以大约12℃/秒放冷到750℃，以750℃进行第1次的胀形成形。第1次的胀形成形，通过对于100mm×100mm的钢板中央部，从背面按压
Figure BDA0003832143600000231
的半球冲头来进行。胀出高度为4.0mm。第1次的胀形成形后，以9.7℃/秒的平均冷却速度缓冷6秒钟。第1次的缓冷工序后，进行第2次的胀形成形。第2次的胀形成形，通过对于进行了第1次的胀形成形的地方，从第1次的胀形成形的反方向(即，从表面)按压
Figure BDA0003832143600000241
的半球冲头来进行。第2次的胀形成形后，以5.3℃/秒的平均冷却速度缓冷6秒钟。第2次的缓冷工序后，水冷至Ms点(℃)－50℃(即，335℃)，使950℃～335℃的平均冷却速度为16.6℃/秒。其后放冷至室温。以上为制造例4－1。
对于由制造例4－1得到的钢零件，与实施例1同样，评价应变和维氏硬度。关于应变，使用上述式(2)计算。还有，因为另行确认在制造例4－1中未进行第2次的胀形成形时的中央部的板厚为1.39mm，中间部的板厚为1.22mm以及边缘部的板厚为1.58mm，所以将这些板厚作为制造例4－1的第1次的胀形成形后的板厚，计算应变。结果显示在表6中。还有，第2次的胀形成形，因为与第1次为反方向成形，所以第2次的胀出高度为负值。
【表6】
Figure BDA0003832143600000251
由表6的结果，能够进行如下考察。表6的制造例4－1，是满足本发明的实施方式2所规定的全部要件的例子，不进行局部的温度控制，能够制造只有通过加工而施加了规定以上的应变(本发明的实施方式2中为10％以上)的部分被局部软化的高强度钢零件。
产业上的利用可能性
在本发明的实施方式中，可以提供一种不进行局部的温度控制，而制造局部被软化的高强度钢零件的方法。这样的高强度钢零件，例如适合汽车骨架原材。
符号说明
1 钢零件
2 中央部的硬度测量第1位置
3 中央部的硬度测量第2位置
4 中央部的硬度测量第3位置
5 中间部的硬度测量第1位置
6 中间部的硬度测量第2位置
7 中间部的硬度测量第3位置
8 边缘部的硬度测量第1位置
9 边缘部的硬度测量第2位置
10 边缘部的硬度测量第3位置
A 胀形成形部
B 非加工部
本申请伴随以申请日为2020年3月11日的日本专利申请、特愿第2020－042274号和申请日为2020年10月13日的日本专利申请、特愿第2020－172764号为基础申请的优先权主张。特愿第2020－042274号和特愿第2020－172764号作为参照编入本说明书。

Claims (10)

1.一种钢零件的制造方法，其中，包括如下工序：
准备具有以下化学组成的钢板的工序，所述化学组成包含：
C：0.05～0.40质量％、
Si：0～2.0质量％、
Mn：1.0～3.0质量％、
Al：0.010～1.0质量％、
P：高于0质量％且在0.100质量％以下、
S：高于0质量％且在0.010质量％以下、
N：高于0质量％且在0.010质量％以下、
B：0.0005～0.010质量％、和
余量：铁和不可避免的杂质；
将所述钢板加热至Ac1点以上且低于Ac3点+10℃的温度的加热工序；
在所述加热工序后，以675℃以上且低于Ac3点+10℃的加工温度，施加0.5％以上的应变的加工工序；
在所述加工工序后，在所述加工温度保持1秒以上且120秒以下，或以高于0℃/秒且15℃/秒以下的平均冷却速度缓冷1秒以上且120秒以下的保持或缓冷工序；
所述保持或缓冷工序后，冷却至Ms点－50℃的工序，
将从所述加热工序的所述温度至Ms点－50℃的平均冷却速度控制在10℃/秒以上，
其中，所述Ac1点、Ac3点、Ms点的单位为℃。
2.一种钢零件的制造方法，其中，包括如下工序：
准备具有以下化学组成的钢板的工序，所述化学组成包含：
C：0.05～0.40质量％、
Si：0～2.0质量％、
Mn：1.0～3.0质量％、
Al：0.010～1.0质量％、
P：高于0质量％且在0.100质量％以下、
S：高于0质量％且在0.010质量％以下、
N：高于0质量％且在0.010质量％以下、
B：0.0005～0.010质量％、和
余量：铁和不可避免的杂质；
将所述钢板加热至Ac3点+10℃以上且1100℃以下的温度的加热工序；
在所述加热工序后，以Ms点+50℃以上且低于Ac3点+10℃的加工温度，施加10％以上应变的加工工序；
在所述加工工序后，在所述加工温度下保持1秒以上且120秒以下，或以高于0℃/秒且15℃/秒以下的平均冷却速度缓冷1秒以上且120秒以下的保持或缓冷工序；
在所述保持或缓冷工序后，冷却至Ms点－50℃的工序，
将从所述加热工序的所述温度至Ms点－50℃的平均冷却速度控制在10℃/秒以上，
其中，所述Ac3点、Ms点的单位为℃。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，还含有以下(a)和(b)之中至少1个：
(a)从Cu：高于0质量％且0.50质量％以下、和Ni：高于0质量％且0.50质量％以下所构成的群中选择的一种以上；
(b)从Ti：高于0质量％且0.10质量％以下、Cr：高于0质量％且3.0质量％以下、和Nb：高于0质量％且0.10质量％以下所构成的群中选择的一种以上。
4.根据权利要求2所述的制造方法，其中，还含有以下(a)和(b)之中至少1个：
(a)从Cu：高于0质量％且0.50质量％以下、和Ni：高于0质量％且0.50质量％以下所构成的群中选择的一种以上；
(b)从Ti：高于0质量％且0.10质量％以下、Cr：高于0质量％且3.0质量％以下、和Nb：高于0质量％且0.10质量％以下所构成的群中选择的一种以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过胀形成形施加所述应变。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过锻造施加所述应变。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过拉拔成形时的回弯施加所述应变。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过剪切加工施加所述应变。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，包括通过多次加工施加所述应变。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述多次加工，包括施加变形的加工、和以恢复所述变形的方式进行的加工。
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