CN116348622A - 热压成形体 - Google Patents

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Abstract

一种热压成形体，具有满足下述式(1)和式(2)的规定的化学组成，金属组织包含90面积％以上的马氏体，所述马氏体之中软质区域为5～25面积％。561‑474×C‑33×Mn‑17×Cr‑17×Ni‑7.5×Si‑21×Mo+10×Co>440…(1)0.265×Ti+0.140×Zr>N…(2)。

Description

热压成形体
技术领域
本发明涉及热压成形体。
本申请基于在2021年2月15日向日本申请的专利申请2021-022063号要求优先权，在此援引其内容。
背景技术
近年来，从环境保护及节省资源的观点出发，要求汽车车身轻量化，高强度钢板向车身部件的应用正在加速。然而，车身部件通过压制成形来制造。随着构成车身部件的钢板的高强度化，不仅压制成形时的成形载荷增加，而且成形性降低。因此，在对高强度钢板进行压制成形的情况下，成形为复杂形状的构件的成形性成为课题。为了解决这样的课题，进行着在加热至钢板软质化的奥氏体区域的高温后实施压制成形的热压技术的应用。热压(hot stamp)作为通过在压制成形的同时在模具内实施淬火处理来兼顾向车身部件的成形和强度确保的技术而受到关注。
在车身部件之中，对于用于冲击吸收及骨架的变形控制的部件，要求难以因碰撞时的变形而产生断裂。为了抑制由碰撞时的变形引起的断裂的发生，要求车身部件的弯曲性优异。另外，为了即使是在碰撞时以多样的变形模式变形的情况也能够抑制断裂的发生，要求弯曲性的各向异性小。
材料的弯曲性与抗拉强度有相关性，若使抗拉强度降低，则弯曲性提高。已知：热压材料的显微组织的主相是马氏体，马氏体的抗拉强度较大地受到钢成分之中的C的影响。
例如，在专利文献1中公开了一种高强度钢板，其特征在于，马氏体在全部组织中所占的面积率为95％以上，且所述马氏体的固溶C为0.05质量％以下，并且，长径为200nm以上的碳化物的密度为50个/μm3以下，抗拉强度为1270MPa以上。
在专利文献2中公开了一种屈服强度为885MPa以上的非调质高强度厚钢板，其特征在于，显微组织为马氏体与下贝氏体的混合组织，两组织的合计面积率为95％以上。
在专利文献3中公开了一种耐延迟断裂特性优异的高强度钢，其特征在于，金属组织之中70体积％以上为马氏体相或回火马氏体相，该马氏体相或回火马氏体相之中50体积％以上为由未再结晶奥氏体相生成的马氏体相或回火马氏体相。
在上述的专利文献1～3的技术中，通过规定马氏体分率，并控制显微组织，来改善各种特性。但是，关于控制了自发回火(auto temper)行为的马氏体，并没有提及，另外，关于弯曲性的提高和弯曲性的各向异性的降低，也丝毫没有提及。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2018-109222号公报
专利文献2：日本国特开2011-12315号公报
专利文献3：日本国特开平11-229075号公报
发明内容
鉴于上述课题，本发明的目的是提供具有高强度及优异的弯曲性、且弯曲性的各向异性小的热压成形体。
本发明人对于获得上述热压成形体的方法进行了研究，结果得到了以下见解。
为了在高强度的热压成形体中获得优异的弯曲性，而且降低弯曲性的各向异性，使金属组织中存在期望量的软质的马氏体的重要的。软质的马氏体，位错密度低，通过使马氏体自发回火而生成。
为了使马氏体充分地自发回火，使用马氏体相变开始温度(Ms点)高的钢板是重要的。这是因为，通过对Ms点高的钢板进行热压，自发回火在高温区域开始。
而且，为了使马氏体充分地自发回火，控制热压条件也是有效的。热压后的冷却速度越慢，越容易发生自发回火。为了控制热压后的冷却速度，控制热压时的模具的面压力、以及控制在下止点的保持时间是有效的。
基于上述见解而完成的本发明的主旨如下。
[1]本发明的一方式涉及的热压成形体，化学组成以质量％计含有
C：0.050～0.150％、
Si：0.010～1.000％、
Mn：1.00～2.00％、
Al：0.001～0.500％、
P：0.100％以下、
S：0.0100％以下、
N：0.0100％以下、
B：0.0005～0.0050％、
Cr：0～0.50％、
Mo：0～0.500％、
Ni：0～3.00％、
Cu：0～3.00％、
Co：0～0.50％、
Sn：0～0.500％、
Ca：0～0.0050％、
Mg：0～0.0050％、
REM：0～0.0050％、和
Sb：0～0.0200％，并且，
含有Ti：0.005～0.100％和Zr：0.005～0.100％之中的1种或2种，
含有Nb：0.015～0.100％和V：0.005～0.100％之中的1种或2种，
余量包含Fe和杂质，
满足下述式(1)和式(2)，
金属组织包含90面积％以上的马氏体，所述马氏体之中软质区域为5～25面积％。
561-474×C-33×Mn-17×Cr-17×Ni-7.5×Si-21×Mo+10×Co>440…(1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N…(2)
其中，上述式(1)和式(2)中的元素符号表示各元素的以质量％计的含量，在不含有该元素的情况下代入0。
[2]根据上述[1]所述的热压成形体，所述化学组成可以以质量％计含有Cr：0.005～0.50％、
Mo：0.005～0.500％、
Ni：0.005～3.00％、
Cu：0.005～3.00％、
Co：0.005～0.50％、
Sn：0.005～0.500％、
Ca：0.0005～0.0050％、
Mg：0.0005～0.0050％、
REM：0.0005～0.0050％、和
Sb：0.0005～0.0200％
之中的1种或2种以上。
[3]根据上述[1]所述的热压成形体，所述化学组成可以以质量％计含有Co：0.005～0.50％、
Sn：0.005～0.500％、和
Sb：0.0005～0.0200％
之中的1种或2种以上。
[4]根据上述[1]～[3]的任一项所述的热压成形体，在所述金属组织中，平均粒径为20～500nm、且含有Nb、Ti、Zr和V之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度可以为0.3～10.0个/μm2。
[5]根据上述[1]～[4]的任一项所述的热压成形体，在表面可以具有镀层。
根据本发明涉及的上述方式，能够提供具有高强度和优异的弯曲性、且弯曲性的各向异性小的热压成形体。
具体实施方式
以下对本实施方式涉及的热压成形体进行详细说明。首先，对本实施方式涉及的热压成形体的化学组成的限定理由进行说明。
再者，在夹着以下记载的“～”而记载的数值限定范围中，下限值和上限值包含在该范围内。对于表示为“小于”、“超过”的数值，该值不包含在数值范围内。关于化学组成的％全部表示质量％。
本实施方式涉及的热压成形体，化学组成以质量％计含有C：0.050～0.150％、Si：0.010～1.000％、Mn：1.00～2.00％、Al：0.001～0.500％、P：0.100％以下、S：0.0100％以下、N：0.0100％以下、B：0.0005～0.0050％、Cr：0～0.50％、Mo：0～0.500％、Ni：0～3.00％、Cu：0～3.00％、Co：0～0.50％、Sn：0～0.500％、Ca：0～0.0050％、Mg：0～0.0050％、REM：0～0.0050％、以及Sb：0～0.0200％，并且，含有Ti：0.005～0.100％和Zr：0.005～0.100％之中的1种或2种，含有Nb：0.015～0.100％和V：0.005～0.100％之中的1种或2种，余量包含Fe和杂质。
以下对各元素进行详细说明。
C：0.050～0.150％
C是对热压成形体的强度产生较大影响的元素。若C含量小于0.050％，则热压成形体的强度变低。因此，C含量设为0.050％以上。优选为0.070％以上、0.080％以上或0.090％以上。
另一方面，若C含量超过0.150％，则热压成形体的强度过高，弯曲性劣化。因此，C含量设为0.150％以下。优选为0.140％以下、0.130％以下、0.120％以下、0.110％以下或0.100％以下。
Si：0.010～1.000％
Si具有回火软化抗力，具有抑制热压淬火时的由自发回火引起的强度降低的作用。当Si含量小于0.010％时，不能上述效果，有不能得到期望的强度的情况、以及弯曲性劣化的情况。因此，Si含量设为0.010％以上。优选为0.020％以上、0.030％以上。
另一方面，若Si含量超过1.000％，则产生表面氧化皮的问题。即，在对热轧时生成的氧化皮进行酸洗后，产生由表面凹凸引起的花纹，表面外观变差。另外，在对钢板表面进行镀敷处理的情况下，镀敷性劣化。因此，Si含量设为1.000％以下。优选为0.700％以下、0.500％以下、0.300％以下。
Mn：1.00～2.00％
Mn是使热压成形体的强度和钢的淬火性提高的元素。当Mn含量小于1.00％时，热压成形体不能够得到充分的强度。因此，Mn含量设为1.00％以上。优选为1.20％以上、1.40％以上。
另一方面，即使超过2.00％地含有Mn，上述效果也饱和，并且弯曲性降低。因此，Mn含量设为2.00％以下。优选为1.80％以下、1.60％以下。
Al：0.001～0.500％
Al是作为钢液的脱氧材料而使用的元素。如果脱氧不充分，则由于过量地生成的氧化物而导致热压成形体的弯曲性降低。为了使钢液充分脱氧，Al含量设为0.001％以上。优选为0.010％以上、0.030％以上。
另一方面，若Al含量超过0.500％，则较多地形成非金属夹杂物，热压成形体容易产生表面瑕疵。因此，Al含量设为0.500％以下。优选为0.300％以下、0.200％以下、0.100％以下。
P：0.100％以下
P是在晶界偏析而使晶界的强度降低的元素。若P含量超过0.100％，则晶界的强度显著降低，热压成形体的韧性、弯曲性降低。因此，P含量设为0.100％以下。优选为0.080％以下、0.050％以下。
P含量的下限没有特别规定，但若过度地降低P含量，则精炼成本增加，因此P含量可以设为0.001％以上。
S：0.0100％以下
S影响到钢中的非金属夹杂物而使热压成形体的弯曲性劣化。因此，S含量设为0.0100％以下。优选为0.0080％以下、0.0050％以下。
S含量的下限没有特别规定，但若过度地降低S含量，则脱硫工序的制造成本增加，因此S含量可以设为0.0001％以上。
N：0.0100％以下
N为杂质元素，在钢中形成成为弯曲裂纹起点的氮化物而使热压成形体的弯曲性劣化。当N含量超过0.0100％时，在钢中生成粗大的氮化物，热压成形体的弯曲性显著降低。因此，N含量设为0.0100％以下。N含量优选为0.0080％以下、0.0060％以下。
N含量的下限没有特别限定，但若降低至小于0.0001％，则脱N成本大幅上升，在经济上不优选。在实际操作上，N含量可以设为0.0001％以上、0.0005％以上。
B：0.0005～0.0050％
B具有使热压中或热压后的冷却中的淬火性提高从而提高热压成形体的强度的效果。当B含量小于0.0005％时，不能够得到上述效果。因此，B含量设为0.0005％以上。优选为0.0007％以上、0.0010％以上。
另一方面，当B含量超过0.0050％时，有在热轧时产生裂纹的情况、上述效果饱和的情况、以及由于硼化物而导致弯曲性降低的情况。因此，B含量设为0.0050％以下。优选为0.0030％以下。
Ti：0.005～0.100％和Zr：0.005～0.100％之中的1种或2种
Ti以及Zr具有在钢中形成碳氮化物，通过析出强化而提高热压成形体的强度的效果。而且，具有将N作为氮化物固定而抑制BN生成、使B的淬火性提高效果显现的效果。为了得到这些效果，含有Ti：0.005％以上和Zr：0.005％以上之中的1种以上。不需要含有Ti和Zr这两者，只要以上述的含量含有任1种即可。如果以上述的含量含有Ti和Zr之中的任1种，则该1种以外的那个元素也可以以低于上述含量的含量含有，也可以不含有。上述元素的含量优选为Ti：0.010％以上和Zr：0.010％以上之中的1种以上。
另一方面，哪怕是这些元素之中的1种，在使其含量超过0.100％的情况下，也大量地生成碳氮化物，热压成形体的弯曲性降低。因此，Ti和Zr的含量分别设为0.100％以下。优选分别为0.080％以下。
Nb：0.015～0.100％和V：0.005～0.100％之中的1种或2种
Nb以及V具有在钢中形成碳氮化物，通过析出强化而提高热压成形体的强度的效果。而且，具有通过也作为固溶元素使组织细粒化，来使热压成形体的强度和弯曲性提高的效果。为了得到这些效果，含有Nb：0.015％以上和V：0.005％以上之中的1种以上。不需要含有Nb和V这两者，只要以上述的含量含有任1种即可。如果以上述的含量含有Nb和V之中的任1种，则该1种以外的那个元素也可以以低于上述含量的含量含有，也可以不含有。上述元素的含量优选为Nb：0.020％以上和V：0.010％以上之中的1种以上。
另一方面，哪怕是这些元素之中的1种，在使其含量超过0.100％的情况下，也大量地生成碳氮化物，热压成形体的弯曲性降低。因此，Nb和V的含量分别设为0.100％以下。优选分别为0.080％以下。
561-474×C-33×Mn-17×Cr-17×Ni-7.5×Si-21×Mo+10×Co>440…(1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N…(2)
本实施方式涉及的热压成形体的化学组成满足式(1)及式(2)。再者，式(1)及式(2)中的元素符号表示各元素的以质量％计的含量，在不含有该元素的情况下代入0。
式(1)的左边是用于算出Ms点(℃)的式子。当式(1)的左边为440℃以下时，Ms点变低，即使是在理想的条件下进行了热压的情况，也不能够得到期望量的软质区域。因此，式(1)的左边(Ms点)设为超过440℃。式(1)的左边优选为450℃以上，更优选为460℃以上。式(1)的左边的上限没有特别规定，但可以设为600℃以下、550℃以下、500℃以下。
式(2)的左边是用于算出被固定于包含Ti和Zr的氮化物的氮量(质量％)的式子。当式(2)的左边为N含量以下时，生成BN，不能够充分得到B的淬火性提高效果。因此，式(2)的左边设为超过N含量。
式(2)的左边的上限没有特别规定，但可以为0.150％以下。
本实施方式涉及的热压成形体的化学组成的剩余部分(余量)可以为Fe以及杂质。作为杂质，可例示从钢原料或废料不可避免地混入和/或在炼钢过程中不可避免地混入、且在不损害本实施方式涉及的热压成形体的特性的范围内允许的元素。
本实施方式涉及的热压成形体，也可以含有以下的元素作为任意元素来代替一部分Fe。不含有以下的任意元素的情况下的含量为0％。
Cr：0.005～0.50％、Mo：0.005～0.500％、Ni：0.005～3.00％、和Cu：0.005～3.00％
Cr、Mo、Ni以及Cu是使钢的淬火性提高的元素，具有使热压成形体的强度提高的效果。因此，可以根据需要含有这些元素中的1种或2种以上。为了可靠地发挥该效果，优选将Cr、Mo、Ni和Cu之中的至少1种的含量设为0.005％以上。
另一方面，当Cr含量超过0.50％时、当Mo含量超过0.500％时、或者当Ni或Cu的含量超过3.00％时，热轧后、冷轧后或退火后(也包括镀敷处理后)存在的碳化物稳定化，存在使热压时的加热中的碳化物的溶解延迟从而淬火性降低的情况。因此，Cr含量设为0.50％以下，Mo含量设为0.500％以下，Ni以及Cu的含量分别设为3.00％以下。
Co：0.005～0.50％
Co是具有使Ms点上升的作用的元素，使热压成形体的弯曲性提高。因此，可以根据需要含有Co。为了可靠地发挥上述效果，Co含量优选设为0.005％以上。
另一方面，当Co含量超过0.50％时，钢的淬火性降低。因此，Co含量设为0.50％以下。
Sn：0.005～0.500％
Sn具有提高热压成形体的耐蚀性的效果，因此可以根据需要含有。为了可靠地发挥该效果，Sn含量优选设为0.005％以上，更优选设为0.010％以上、0.020％以上。
另一方面，即使含有超过0.500％的Sn，上述效果也饱和，因此Sn含量设为0.500％以下。优选为0.300％以下、0.150％以下。
Ca：0.0005～0.0050％、Mg：0.0005～0.0050％、REM：0.0005～0.0050％
Ca、Mg以及REM具有使钢中的夹杂物微细化、防止由夹杂物所致的热压时的裂纹的产生的效果。因此，可以根据需要含有这些元素中的1种或2种以上。为了可靠地发挥上述效果，优选将Ca、Mg和REM中的至少1种的含量设为0.0005％以上。
另一方面，若Ca、Mg或REM的含量超过0.0050％，则使钢中的夹杂物微细化的效果饱和，合金成本增加。因此，Ca、Mg以及REM的含量分别设为0.0050％以下。
在本实施方式中，REM是指由Sc、Y和镧系元素组成的合计17种元素，REM的含量是指这些元素的合计的含量。
Sb：0.0005～0.0200％
为了抑制在热态下的脱碳，可以根据需要含有Sb。通过含有Sb，能够在热轧以及使用了无镀敷的冷轧钢板的情况下的热压中抑制脱碳。为了可靠地发挥该效果，Sb含量优选设为0.0005％以上。
另一方面，即使Sb含量超过0.0200％，上述效果也饱和，因此Sb含量设为0.0200％以下。
在本实施方式涉及的热压成形体的化学组成中，为了提高热压成形体的特性，在上述的任意元素之中，尤其是优选以上述的含量含有Co、Sn和Sb之中的1种或2种以上。
上述的热压成形体的化学组成，采用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。再者，C和S使用燃烧-红外线吸收法进行测定即可，N使用不活性气体熔融-热热导率法进行测定即可。在热压成形体的表面具备镀层的情况下，通过机械磨削来除去表面的镀层后进行化学组成的分析即可。
接着，对本实施方式涉及的热压成形体的金属组织进行说明。
本实施方式涉及的热压成形体的金属组织，包含90面积％以上的马氏体，所述马氏体之中软质区域为5～25面积％。
马氏体：90面积％以上
马氏体是为了得到所期望的强度而需要的组织。若马氏体低于90面积％，则不能够得到所期望的强度。因此，马氏体设为90面积％以上。优选为93面积％以上、95面积％以上、97面积％以上。马氏体也可以为100面积％。
在本实施方式中，作为马氏体以外的剩余组织，可以包含铁素体、珠光体、上贝氏体、下贝氏体以及残余奥氏体。从与马氏体的面积率的关系出发，这些剩余组织的合计优选设为10面积％以下。剩余组织的合计优选为7面积％以下、5面积％以下、3面积％以下，也可以为0面积％。
软质区域：马氏体之中、5～25面积％
所谓软质区域是马氏体之中位错密度低、强度比较低的区域。在本实施方式中，软质区域意指平均GAIQ值(平均Grain Average Image Quality值)为123000～200000的区域。
当马氏体之中的软质区域低于5面积％时，不能够得到期望的弯曲性，另外，不能够降低弯曲性的各向异性。因此，马氏体之中的软质区域设为5面积％以上。优选为10面积％以上、15面积％以上。
另一方面，当马氏体之中的软质区域超过25面积％时，不能够得到期望的强度，另外，不能够降低弯曲性的各向异性。因此，马氏体之中的软质区域设为25面积％以下。优选为23面积％以下、20面积％以下。
软质的马氏体相使弯曲性提高、使弯曲性的各向异性降低的机理尚不明确，但本发明人推测如下。
认为由于马氏体中的软质区域是比周围软质的，因此在弯曲变形时容易发生塑性变形，但由于断裂极限高，因此龟裂的发生被抑制。而且认为，具有即使在龟裂传播中也抑制龟裂进展的效果。因此，推测为弯曲性提高。另外，弯曲性的各向异性通常受到在轧制方向上延伸的夹杂物的影响。认为在本实施方式涉及的热压成形体中，由于软质区域均匀地分散，因此缓和了夹杂物的影响。其结果，认为能够降低弯曲性的各向异性。
马氏体的面积率采用以下的方法测定。
从距离热压成形体的端面为50mm以上的任意位置(在不能够从该位置制取的情况下为避开端部的位置)以能够观察板厚截面的方式切出样品。样品的大小虽然也取决于测定装置，但设为在轧制方向上能够观察10mm左右的大小。
用Lepara试剂对上述样品的截面进行腐蚀。以500倍的倍率对利用Lepara试剂腐蚀了的截面的板厚1/4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)进行10个视场的观察，得到光学显微镜照片。对于得到的光学显微镜照片，使用Adobe公司制的“Photoshop CS5”图像解析软件进行图像解析，求出马氏体的面积率。
作为图像解析方法，从图像取得图像的最大明度值Lmax和最小明度值Lmin，将具有明度从Lmax-0.3(Lmax-Lmin)到Lmax的像素的部分定义为白色区域，将具有明度从Lmin到Lmin+0.3(Lmax-Lmin)的像素的部分定义为黑色区域，将除此以外的部分定义为灰色区域，算出作为白色区域的马氏体的面积率。对于合计10处的观察视场，与上述同样地进行图像解析，测定马氏体的面积率。算出所得到的面积率的平均值，将该平均值视为马氏体的面积率。由此，得到马氏体的面积率。
剩余组织的面积率通过从100％减去马氏体的面积率而得到。
软质区域的面积率采用以下的方法测定。
从距离热压成形体的端面为50mm以上的位置(在不能够从该位置制取的情况下为避开端部的位置)以能够观察板厚截面的方式切出样品。使用#600～#1500的碳化硅纸对该样品的板厚截面进行研磨后，使用将粒度1～6μm的金刚石粉末分散在醇等稀释液或纯水中而得到的液体精加工成镜面。接着，在室温下使用不含碱性溶液的胶体二氧化硅研磨8分钟，除去导入到样品的表层中的应变。
在样品的板厚截面的长度方向的任意位置，对于长度50μm且板厚1/4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的测定间隔采用电子背散射衍射法测定，得到晶体取向信息。在测定中，使用由热场发射型扫描电子显微镜(JEOL制的JSM-7001F)和EBSD检测器(TSL制的DVC5型检测器)构成的EBSD装置。此时，EBSD装置内的真空度设为9.6×10-5Pa以下，加速电压设为15kV，照射电流水平设为13，电子射线的照射水平设为62。
对于得到的晶体取向信息，使用附属于EBSD解析装置的软件“OIM DataCollection”功能和搭载于“OIM Analysis(注册商标)”中的“Grain AverageMisorientation”功能，得到图像平均质量(Grain Average mage Quality)映射图(GAIQ映射图)。在得到的GAIQ映射图中，将由具有5°以上的晶体取向差的界面包围的区域定义为晶粒，算出单位晶粒内的平均GAIQ值为123000～200000的区域的面积率。对于合计10处的观察视场，算出单位晶粒内的平均GAIQ值为123000～200000的区域的面积率。算出所得到的面积率的平均值，将该平均值视为软质区域的面积率。通过得到的软质区域的面积率除以采用上述的方法得到的马氏体的面积率(软质区域的面积率/马氏体的面积率×100)从而得到马氏体之中的软质区域的面积率。
在本实施方式涉及的金属组织中，平均粒径为20～500nm、且含有Nb、Ti、Zr和V之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度可以为0.3～5.0个/μm2。通过使平均粒径为20～500nm、且含有Nb、Ti、Zr和V之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度为0.3～5.0个/μm2，能够更加提高热压成形体的弯曲性。上述碳化物的析出状态有助于弯曲变形时的龟裂传播。认为上述碳化物的尺寸越大、个数密度越低，则越降低弯曲性。
上述碳化物的个数密度采用以下的方法测定。
从距离热压成形体的端面为50mm以上的任意位置(在不能够从该位置制取的情况下为避开端部的位置)以能够观察板厚截面的方式切出样品。通过镜面研磨来对观察面进行精加工后，采用恒电位电解腐蚀法使钢基体溶解从而使析出物出现。恒电位电解腐蚀法的条件设为：作为电解液使用乙酰丙酮为10体积％、氯化四甲基铵为1体积％、剩余部分为甲醇的混合液，设定电位为-200mV，库仑量为10c/cm2。
然后，对于板厚1/4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)，以倍率20000倍进行10个以上的视场的观察。析出物的组成能够采用EDS(能量分散型X射线分光器)进行测定。选择析出物之中的含有Nb、Ti、Zr和V之中的1种或2种以上的碳化物，从观察照片测定各碳化物的长径和短径。求出长径和短径的平均值，将该平均值视为碳化物的平均粒径。通过计数平均粒径为20～500nm的碳化物的个数，并除以测定面积，从而得到平均粒径为20～500nm、且含有Nb、Ti、Zr和V之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度。
再者，在对析出物进行EDS分析，检测到Nb、Ti、Zr和V之中的1种或2种以上、和C的情况下，将该析出物视为含有Nb、Ti、Zr及V之中的1种或2种以上的碳化物。
镀层
出于更加提高耐蚀性的目的，本实施方式涉及的热压成形体也可以在表面具有镀层。镀层可以考虑例如热浸镀铝层以及铝-锌镀层等的Al系镀层、热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层、电镀锌层、锌镍镀层等的Zn系镀层。
镀层可以配置于热压成形体的任一个表面，也可以配置于其两面。附着量没有特别限制，但优选：Al系镀层：单面为15～120g/m2、热浸镀锌层：单面为30～120g/m2、合金化热浸镀锌层：单面为30～120g/m2、电镀锌层以及锌镍镀层：单面为5～100g/m2。
再者，在本实施方式中，所谓Al系镀层意指含有50质量％以上的Al的镀层。作为Al以外的元素，可以含有Si：0.1～20质量％、Fe：0.1～10质量％以及Zn：0.1～45质量％、剩余部分(Cu、Na、K、Co、Ni、Mg等)：小于0.5质量％。
另外，在本实施方式中，所谓Zn系镀层意指含有50质量％以上的Zn的镀层。作为Zn以外的元素，可以含有Si：0.01～20质量％、Fe：0.1～10质量％、Al：0.01～45质量％以及剩余部分(Cu、Na、K、Co、Ni、Mg等)：小于0.5质量％。
镀层的成分分析采用以下的方法进行。
从距离热压成形体的端面为50mm以上的任意位置(在不能够从该位置制取的情况下为避开端部的位置)以能够观察板厚截面的方式切出样品。样品的大小虽然也取决于测定装置，但设为在轧制方向上能够观察10mm左右的大小。
将上述样品埋入树脂中，进行研磨后，用扫描电子显微镜(SEM：ScanningElectron Microscope)观察板厚截面的层结构。具体而言，以钢板和镀层进入到观察视场中的倍率用SEM进行观察。例如，如果用反射电子组成像(COMPO像)进行观察，则能够类推截面结构由多少层构成。
接着，使用电子探针显微分析仪(EPMA)，通过映射来分析在板面方向为50μm、且在板厚方向为镀层厚度+30μm的范围。在镀层为Al系镀层的情况下，求出板面方向的Fe浓度和Al浓度的各自的平均值。接着，求出板厚位置与Al浓度的关系、以及板厚位置与Fe浓度的关系。将Al浓度以及Fe浓度成为与钢板的Al浓度以及Fe浓度相同的浓度的板厚位置判断为钢板与Al系镀层的界面即可。在此所说的钢板的Al浓度以及Fe浓度是通过利用EPMA进行的测定而得到的。
另外，在镀层为Zn系镀层的情况下，求出板面方向的Fe浓度以及Zn浓度的各自的平均值。接着，求出板厚位置与Zn浓度的关系、以及板厚位置与Fe浓度的关系。将Zn浓度以及Fe浓度成为与钢板的Zn浓度以及Fe浓度相同的浓度的板厚位置判断为钢板与Zn系镀层的界面即可。在此所说的钢板的Zn浓度以及Fe浓度是通过利用EPMA进行的测定而得到的。
板厚
本实施方式涉及的热压成形体的板厚没有特别规定，但从车身轻量化的观点出发，可以设为0.5～3.5mm。
抗拉强度
为了提高车身轻量化的效果，本实施方式涉及的热压成形体的抗拉强度优选为980MPa以上。另一方面，若抗拉强度过高，则弯曲性降低，因此抗拉强度优选为1380MPa以下。
关于抗拉强度，制作JIS Z 2241：2011中记载的5号试样，按照JIS Z2241：2011中记载的试验方法求出。
接着，对本实施方式涉及的热压成形体的制造方法进行说明。首先，对供于热压的热压用钢板的制造方法进行说明。
首先，通过热轧得到热轧钢板。供于热轧的钢坯(钢材)只要是利用常规方法制造的钢坯即可，例如，只要是利用连铸板坯、薄板坯浇铸等的一般的方法制造的钢坯即可。将具有上述的化学组成的钢坯供于热轧。为了理想地控制含有Nb、Ti、V和Zr之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度，优选：将热轧前的加热温度设为1200℃以上，将卷取温度设为600℃以下，将从精轧结束到开始卷取为止的时间设为5秒以上。
通过将加热温度设为1200℃以上，能够使含有Nb、Ti、V和Zr之中的1种或2种以上的碳化物溶解，能够在轧制中使上述碳化物微细地析出。加热温度的上限没有特别规定，但从生产率的观点出发，可以设为1400℃以下。
通过将卷取温度设为600℃以下，能够理想地控制含有Nb、Ti、V和Zr之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度和平均粒径。卷取温度的下限没有特别规定，但从生产率的观点出发，可以设为400℃以上。
若从精轧结束到开始卷取为止的时间短，则在成为卷取后的卷材状态时，由于相变发热而温度上升，有时不能够理想地控制含有Nb、Ti、V和Zr之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度和平均粒径。因此，优选将从精轧结束到开始卷取为止的时间设为5秒以上。上限没有特别规定，考虑到通板速度和冷却速度，以能够在上述的卷取温度下卷取的方式设定即可。
接着，对于得到的热轧钢板，将卷材开卷，实施酸洗后进行冷轧。冷轧时的累积压下率只要在不损害生产率的范围内即可，可以设为例如30～80％。由此，得到冷轧钢板。
对于得到的冷轧钢板，为了使其软质化，也可以实施退火。退火后，优选实施调质轧制。钢板的调质轧制中的压下率只要在不损害生产率的范围内即可，可以设为2％以下。为了矫正形状，也可以使用张力矫直机(tension leveller)。
对于冷轧钢板，可以根据需要施加铝镀层以及铝-锌镀层等的Al系镀层、或者Zn系镀层。镀层的组成，虽然以铝和/或锌为主成分，但为了提高耐蚀性，也可以添加Ni等元素。另外，在镀层中作为杂质可以含有铁等元素。
镀层只要采用通常的镀敷条件来赋予即可。如果是铝镀层，则浴中Si浓度为5～12质量％、剩余部分为铝以及低于0.5％的杂质是合适的。当为铝-锌镀层时，浴中Zn浓度为40～50质量％、剩余部分为铝以及低于0.5％的杂质是适合的。另外，即使在铝镀层中混有Mg、Zn，即使在铝-锌镀层中混有Mg，也都没有特别的问题。赋予镀层时的气氛，不论是采用具有无氧化炉的连续式镀敷设备，还是采用不具有无氧化炉的连续式镀敷设备，只要设为通常的镀敷条件即可。对于镀锌而言，可以采用热浸镀锌、电镀锌、合金化热浸镀锌等的方法。
在镀敷前也可以对钢板表面实施金属预镀敷。作为金属预镀敷，可例举预镀Ni、预镀Fe、以及其他的使镀敷性提高的金属预镀敷。另外，即使对镀层表面赋予异种的金属镀层、无机系、有机系化合物的皮膜等也没有特别的问题。
采用以上的方法，得到热压用钢板。
接着，通过对采用上述的方法得到的热压用钢板应用例如以下的热压条件，来制造本实施方式涉及的热压成形体。
将热压用钢板加热至Ac3相变点～1000℃的温度区域，在该温度区域保持0.1～30.0分钟后，迅速地运送到模具上，进行热压。然后，对钢板进行加压，通过钢板与模具之间的热传递，将钢板在模具内冷却。
再者，在Ac3相变点～1000℃的温度区域中，可以使钢板温度变动，也可以使钢板温度恒定。Ac3相变点能够采用下述式求出。
Ac3相变点(℃)＝exp(X)+31.5×Mo-28
X＝6.8165-0.47132×C-0.057321×Mn+0.0660261×Si-0.050211×Cr+0.10593×Ti+2.0272×N+1.0536×S-0.12024×Si×C+0.11629×Cr×C+0.29225×C2+0.01566×Mn2+0.017315×Cr2
再者，上述式中的元素符号是该元素的以质量％计的含量，在不含有的情况下代入0。
通过将热压时的模具的面压力设为由下述式(3)表示的Pa(MPa)和200MPa之中的小的那一方的值(Pmax(MPa))以下，能够理想地控制热压后的冷却速度。其结果，能够得到期望量的软质区域。
热压时的模具的面压力的下限虽没有特别限定，但可以设为0.1MPa以上。这是因为，在面压力小的情况下，模具与钢板之间的热传递变得不充分，不能够得到马氏体相变所需要的冷却速度。
另外，热压时的模具的面压力，通过使在下止点保持中的压制载荷变化来控制即可。由于在实际的部件形状中难以算出准确的面压力，因此可以有效利用压制成形的数值模拟来决定在下止点保持时的压制载荷。在部件的形状简单、能够根据压制载荷计算部件表面的法线方向的载荷的情况下，也可以通过法线方向的载荷除以部件的表面积而求出面压力。
Pa＝8×10-177×Ms67.08…(3)
上述式(3)中的Ms是由上述式(1)的左边表示的Ms点(马氏体相变开始温度)。
另外，通过控制热压时的在下止点的保持时间，能够理想地控制热压后的冷却速度。其结果，能够得到期望量的软质区域。在热压时的在下止点的保持中，通过钢板与模具之间的热传递，钢板被急冷，使马氏体相变发生。将热压成形体从模具中取出时的温度(取出温度)优选为马氏体相变结束的温度以下。因此，将热压成形体从模具中取出时的温度优选设为250℃以下。再者，在此所说的取出温度是指从模具取出时的热压成形体的表面温度。
即使在下止点的保持时间短，在将取出温度设为低温的情况下，保持于模具的钢板的冷却速度也变高，有时难以得到软质区域。于是，希望相对于取出温度，将在下止点的保持时间设为由下述式(5)或(6)得到的t(秒)以上。
在取出温度小于150℃的情况下，t＝3.15×1087×Ms -32.7…(5)；
在取出温度为150～250℃的情况下，t＝2.20×1087×Ms -32.7…(6)。
上述式(5)和(6)中的Ms是由上述式(1)的左边表示的Ms点(马氏体相变开始温度)，认为Ms点越高，越容易得到软质区域，因此在下止点的保持可以为越短时间。
采用以上的方法，能够制造本实施方式涉及的热压成形体。
再者，希望在热压后不进行回火。具体而言，希望不在250℃以上的温度区域中加热15分钟以上。这是因为，若进行这样的回火，则马氏体中的软质区域变得过量，不能够得到期望的强度。
实施例
接着，对本发明的实施例进行说明，但实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性以及效果而采用的一条件例，本发明并不限定于该一条件例。在不脱离本发明的主旨、并实现本发明的目的的限度下，本发明能够采用各种的条件。
使用具有表1A～表1C中所示的化学组成的钢坯，进行热轧、酸洗以及冷轧，根据需要进行连续退火或连续热浸镀，由此制造了板厚0.5～3.5mm的冷轧钢板以及镀层钢板。热轧前的加热温度记载于表2A～表2C，冷轧中的累积压下率为30～80％。
表3A～表3C中记载的“镀层的种类”分别如下所述。
CR：无镀层
GI：热浸镀锌层(目标的单位面积质量：单面60g/m2、两面镀敷)
GA：合金化热浸镀锌层(目标的单位面积质量：单面45g/m2、两面镀敷)
AL：Al系镀层(目标的单位面积质量：单面80g/m2、两面镀敷)
EG：电镀锌层(目标的单位面积质量：单面40g/m2、两面镀敷)
使用所制造的冷轧钢板和镀层钢板，在表2A～表2C中所示的条件下进行了热压。热压是采用水冷模具夹持平板状的钢板进行加压，以使得容易制作用于进行拉伸试验和金属组织观察的试样。由此，得到表3A～表3C中所示的热压成形体。再者，制造No.77，在热压后进行了在300℃加热20分钟的回火。
接着，采用上述的方法进行了金属组织观察和抗拉强度的测定。
在得到的抗拉强度为980MPa以上的情况下，视为具有高强度，判定为合格。另一方面，在得到的抗拉强度小于980MPa的情况下，视为不具有高强度，判定为不合格。另外，在得到的抗拉强度超过1380MPa的情况下，视为强度过高，判断为不合格。
基于德国汽车工业会所规定的VDA基准(VDA238-100)，采用以下的方法评价热压成形体的弯曲性。在本实施例中，将在弯曲试验中得到的最大载荷时的位移按VDA基准转换为角度，求出弯曲角度α(°)。
弯曲试验中的条件如下。
试样尺寸：60mm(轧制方向)×30mm(与板宽度方向平行的方向)
试样板厚：1.6mm
弯曲棱线：与轧制方向平行、与轧制方向构成45°的方向、与轧制方向垂直的方向
试验方法：辊支持、冲头压入
辊径：
Figure GDA0004266741710000201
冲头形状：顶端R＝0.4mm
辊间距离：2.0×板厚(mm)+0.5mm
压入速度：20mm/分钟
试验机：SHIMADZU AUTOGRAPH 20kN
由3个方向的弯曲试验，如下述那样求出平均弯曲角αm(°)和弯曲性的各向异性Δα(％)。
αm＝(αL+2×αD+αC)/4
Δα＝(αm-αmin)/αm×100
αL：以与轧制方向平行的轴弯曲时的α
αD：以与轧制方向构成45°的轴弯曲时的α
αC：以与轧制方向垂直的轴弯曲时的α
αmin：αL、αD、αC之中的最小值
再者，在轧制方向不明确的情况下，可以按每隔22.5°来进行5个方向的试验，将得到弯曲角度α的最小值的方向视为轧制方向，来求出αL、αD和αC。在即使采用该方法，轧制方向也不明确的情况下，也可以按每隔11.25°来进行10个方向的试验，将得到弯曲角度α的最小值的方向视为轧制方向，来求出αL、αD和αC。
αm受到板厚和抗拉强度的影响。另外，αm也受到热压成形体的镀层的影响。在使用铝镀层的情况下，由于在热压的加热中在表面形成硬质的Fe-Al合金层，因此与GA、GI、CR(热压后实施了喷丸处理的试样)或EG相比，αm低。
在本实施例中，在αm为表4中所示的下限值以上的情况下，视为弯曲性优异，判定为合格。另一方面，在αm小于表4中所示的下限值的情况下，视为弯曲性差，判定为不合格。
另外，Δα为15％以下的情况下，视为弯曲性的各向异性小，判定为合格。另一方面，在Δα超过15％的情况下，视为弯曲性的各向异性大，判定为不合格。
另外，采用日本汽车技术会制定的JASO M609-91中规定的方法评价了耐蚀性。具体而言，采用以下方法进行评价。
从热压成形体制取试样，在以厚度15μm对该试样赋予电沉积涂膜后的试样平面部，用刀具形成长度70mm的直线状的伤痕，供于循环腐蚀试验。取出120循环后的试样，在市售的涂膜剥离剂中浸渍30分钟后，用刷子剥离涂膜。然后，将试样浸渍在钢板用的含有缓蚀剂的5体积％柠檬酸铵水溶液中，用刷子除去在腐蚀了的部分生成的锈。使用キーエンス公司制造的数字显微镜VHX-7000，以70mm的伤痕的长度方向上的中央部为边界，针对从伤痕的两端起算的各长度35mm，测定从基准面起算的板厚减少，得到各自的最大值。无论有无镀层，基准面均设为涂膜剥离后的未腐蚀的部位的表面。算出所得到的2个板厚减少的最大值的平均值。
对于得到的板厚减少的最大值的平均值，按以下的基准进行评价。在为AL镀层钢板的情况下，在评价为E1、E2、V1的情况下，判断为是具有特别优异的耐蚀性的热压成形体。在镀层种类为GA、GI、EG的情况下，在评价为V2以上的情况下，判断为是具有特别优异的耐蚀性的热压成形体。另外，在为冷轧钢板CR的情况下，将评价为G以上的情形判断为是具有特别优异的耐蚀性的热压成形体。
再者，下述评价按照B、G、V2、V1、E2、E1的顺序示出耐蚀性从差到更优异。
E1(优异-1(Excellent-1))：小于0.03mm
E2(优异-2(Excellent-2))：0.03mm以上且小于0.05mm
V1(非常好-1(Very Good-1))：0.05mm以上且小于0.07mm
V2(非常好-2(Very Good-2))：0.07mm以上且小于0.10mm
G(好(Good))：0.10mm以上且小于0.15mm
B(差(Bad))：0.15mm以上
将以上的结果示于表3A～表3C。观察表3A～表3C可知，在本发明例中，得到了具有高强度和优异的弯曲性、且弯曲性的各向异性小的热压成形体。另一方面，可知：在比较例中，上述特性之中的1个以上不满足合格基准。
Figure GDA0004266741710000231
Figure GDA0004266741710000241
Figure GDA0004266741710000251
Figure GDA0004266741710000261
Figure GDA0004266741710000271
Figure GDA0004266741710000281
表3A
Figure GDA0004266741710000291
表3B
Figure GDA0004266741710000301
下划线表示在本发明的范围外、或特性不理想。
表3C
Figure GDA0004266741710000311
下划线表示在本发明的范围外、或特性不理想。
*在热压后进行300℃×20分钟的回火。
Figure GDA0004266741710000321
产业上的可利用性
根据本发明涉及的上述方式，能够提供具有高强度和优异的弯曲性、且弯曲性的各向异性小的热压成形体。

Claims (5)

1.一种热压成形体，其特征在于，化学组成以质量％计含有
C：0.050～0.150％、
Si：0.010～1.000％、
Mn：1.00～2.00％、
Al：0.001～0.500％、
P：0.100％以下、
S：0.0100％以下、
N：0.0100％以下、
B：0.0005～0.0050％、
Cr：0～0.50％、
Mo：0～0.500％、
Ni：0～3.00％、
Cu：0～3.00％、
Co：0～0.50％、
Sn：0～0.500％、
Ca：0～0.0050％、
Mg：0～0.0050％、
REM：0～0.0050％、和
Sb：0～0.0200％，并且，
含有Ti：0.005～0.100％和Zr：0.005～0.100％之中的1种或2种，
含有Nb：0.015～0.100％和V：0.005～0.100％之中的1种或2种，
余量包含Fe和杂质，
满足下述式(1)和式(2)，
金属组织包含90面积％以上的马氏体，所述马氏体之中软质区域为5～25面积％，
561-474×C-33×Mn-17×Cr-17×Ni-7.5×Si-21×Mo+10×Co>440…(1)
0.265×Ti+0.140×Zr>N…(2)
其中，上述式(1)和式(2)中的元素符号表示各元素的以质量％计的含量，在不含有该元素的情况下代入0。
2.根据权利要求1所述的热压成形体，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有
Cr：0.005～0.50％、
Mo：0.005～0.500％、
Ni：0.005～3.00％、
Cu：0.005～3.00％、
Co：0.005～0.50％、
Sn：0.005～0.500％、
Ca：0.0005～0.0050％、
Mg：0.0005～0.0050％、
REM：0.0005～0.0050％、和
Sb：0.0005～0.0200％
之中的1种或2种以上。
3.根据权利要求1所述的热压成形体，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有
Co：0.005～0.50％、
Sn：0.005～0.500％、和
Sb：0.0005～0.0200％
之中的1种或2种以上。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的热压成形体，其特征在于，在所述金属组织中，平均粒径为20～500nm、且含有Nb、Ti、Zr和V之中的1种或2种以上的碳化物的个数密度为0.3～10.0个/μm2。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的热压成形体，其特征在于，在表面具有镀层。
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