DE112019004805T5

DE112019004805T5 - HOT FORMING PROCESS AND HOT FORMING PRODUCT

Info

Publication number: DE112019004805T5
Application number: DE112019004805.8T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki KOYATA; Hironori Ooyama; Maho Hosogi; Hirotaka Tanaka; Yoshitaka Misaka; Nobuyuki Ehara; Toshihiro Minagawa
Original assignee: Neturen Co Ltd; Arrk Corp
Current assignee: Neturen Co Ltd; Arrk Corp
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-06-10
Also published as: JP2020066053A; JP7372787B2

Abstract

Ein Warmumformungsverfahren umfasst das Erwärmen einer Stahlplatte, so dass die gesamte Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird, das Pressen und Abkühlen der gesamten Stahlplatte nach dem Erwärmen, so dass die gesamte Stahlplatte in Martensit umgewandelt wird, Wiedererwärmen der Stahlplatte nach dem Pressen und Abkühlen, so dass ein erster Bereich der Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird und, so dass ein zweiter Bereich der Stahlplatte, der nicht der erste Bereich ist, in getemperten Martensit umgewandelt wird, und Pressen und Wiederabkühlen der gesamten Stahlplatte nach dem Wiedererwärmen, so dass der erste Bereich in Martensit umgewandelt wird und so dass die Stahlplatte in eine gewünschte Form gepresst wird. Die Korngrößenzahl der Martensitstruktur im ersten Bereich des Warmumformungsprodukts ist gleich oder größer als 10 in Übereinstimmung mit JIS G0551:2013.A hot forging process involves heating a steel plate so that the entire steel plate is converted to austenite, pressing and cooling the entire steel plate after heating so that the entire steel plate is converted into martensite, reheating the steel plate after pressing, and cooling it so that a first area of the steel plate is converted into austenite and so that a second area of the steel plate other than the first area is converted into tempered martensite, and pressing and re-cooling the entire steel plate after reheating so that the first area is martensite is converted and so that the steel plate is pressed into a desired shape. The grain size number of the martensite structure in the first region of the hot forging product is equal to or larger than 10 in accordance with JIS G0551: 2013.

Description

[Technischer Bereich][Technical part]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Warmumformungsverfahren und ein Warmumformungsprodukt.The present invention relates to a hot working method and a hot working product.

[Technischer Hintergrund][Technical background]

Im Bereich von Automobilen und dergleichen wird ein Warmumformungsprodukt (englisch „hot stamped product“, auch „heißgepresste Teile“, englisch „hot pressed parts“ genannt) im Hinblick auf hohe Festigkeit und geringes Gewicht verwendet. Ein Warmumformungsprodukt wird durch Warmumformen eines Rohlings aus Stahl (Stahlplatte) erhalten, z. B. durch Abschrecken einschließlich Pressen einer Stahlplatte, bei der eine metallografische Struktur in einer Matrize zu Austenit erhitzt wird, und Abkühlen der Stahlplatte zusammen mit der Matrize im gepressten Zustand.In the field of automobiles and the like, a hot stamped product is used in view of its high strength and low weight. A hot forged product is obtained by hot forging a steel blank (steel plate), e.g. B. by quenching including pressing a steel plate, in which a metallographic structure is heated to austenite in a die, and cooling the steel plate together with the die in the pressed state.

An sich haben Warmumformungsprodukte eine hohe Festigkeit, indem sie abgeschreckt werden. Ein Teil, das in einem Automobil oder ähnlichem verwendet wird, kann jedoch einem Lochstechen, Beschneiden und/oder Schweißen unterzogen werden, und es ist wünschenswert, dass die Festigkeit eines Bereichs, der einer solchen Nachbearbeitung unterzogen wird, nicht zu hoch ist. Ein zum Stand der Technik gehöriges Warmumformungsverfahren liefert ein Warmumformungsprodukt mit unterschiedlichen Festigkeiten in verschiedenen Bereichen (siehe z. B. JP2018-79484A und WO2013/137308A1 ).As such, hot forged products have high strength by being quenched. However, a part used in an automobile or the like may be subjected to piercing, trimming, and / or welding, and it is desirable that the strength of a portion subjected to such post-processing is not too high. A hot forming process belonging to the state of the art provides a hot formed product with different strengths in different areas (see e.g. JP2018-79484A and WO2013 / 137308A1 ).

[Zusammenfassung][Summary]

Illustrative Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Warmumformungsverfahren zum Erhalten eines Warmumformungsprodukts mit unterschiedlichen Eigenschaften in verschiedenen Bereichen durch ein Verfahren, das sich vom Stand der Technik unterscheidet, und ein Warmumformungsprodukt mit vom Stand der Technik verschiedenen Eigenschaften bereit.Illustrative aspects of the present invention provide a hot working method for obtaining a hot working product having different properties in different fields by a method different from the prior art and a hot working product having different properties from the prior art.

Gemäß einem illustrativen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Warmumformungsverfahren das Erwärmen einer Stahlplatte, so dass die gesamte Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird, das Pressen und Abkühlen der gesamten Stahlplatte nach dem Erwärmen, so dass die gesamte Stahlplatte in Martensit umgewandelt wird, Wiedererwärmen der Stahlplatte nach dem Pressen und Kühlen, so dass ein erster Bereich der Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird und, so dass ein zweiter Bereich der Stahlplatte, der nicht der erste Bereich ist, in getemperten Martensit umgewandelt wird, und Pressen und Wiederabkühlen der gesamten Stahlplatte nach dem Wiedererwärmen, so dass der erste Bereich in Martensit umgewandelt wird und, so dass die Stahlplatte in eine gewünschte Form gepresst wird.According to an illustrative aspect of the present invention, a hot forging process comprises heating a steel plate so that the entire steel plate is converted into austenite, pressing and cooling the entire steel plate after heating so that the entire steel plate is converted into martensite, reheating the steel plate afterwards pressing and cooling so that a first area of the steel plate is converted into austenite and so that a second area of the steel plate other than the first area is converted into tempered martensite, and pressing and re-cooling the entire steel plate after reheating, so that the first area is converted into martensite and so that the steel plate is pressed into a desired shape.

Gemäß einem weiteren illustrativen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Warmumformungsprodukt einen ersten Bereich mit einer Martensit- und einen zweiten Bereich mit einer getemperten Martensitstruktur. Die Korngrößenzahl der Martensitstruktur im ersten Bereich ist gleich oder größer als 10 gemäß JIS G0551:2013.According to a further illustrative aspect of the present invention, a hot forged product comprises a first area with a martensite structure and a second area with an annealed martensite structure. The grain size number of the martensite structure in the first area is equal to or larger than 10 according to JIS G0551: 2013.

FigurenlisteFigure list

[ 1A ] 1A Fig. 13 is a diagram showing an example of a steel plate.
[ 1B ] 1B Fig. 13 is a diagram showing an example of a heated steel plate.
[ 1C ] 1C Fig. 13 is a diagram showing an example of a press-cooled steel plate.
[ 1D ] 1D Fig. 13 is a diagram showing an example of a reheated steel plate.
[Fig. IE] 1E Fig. 13 is a diagram showing an example of a hot working product.
[ 2 ] 2 Fig. 13 is a diagram showing a VDA standard bending test.
[ 3 ] 3 Fig. 13 is a diagram showing a VDA bending angle.
[ 4A ] 4A Fig. 13 is a diagram showing another example of a steel plate.
[ 4B ] 4B Fig. 13 is a diagram showing another example of a heated steel plate.
[ 4C ] 4C Fig. 13 is a diagram showing another example of a press-cooled steel plate.
[ 4D ] 4D Fig. 13 is a diagram showing another example of a reheated steel plate.
[ 4E ] 4E Fig. 13 is a diagram showing another example of a hot working product.
[ 5 ] 5 Fig. 13 is a diagram showing an example of a hot working product related to the in 4A to 4E hot forming process shown was produced.

[Beschreibung der Ausführungsformen][Description of the embodiments]

WarmumformungsverfahrenHot forming process

Ein Warmumformungsverfahren gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst:

Schritt 1 - Erwärmen einer Stahlplatte, so dass die gesamte Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird;
Schritt 2 - Pressen und Abkühlen der gesamten Stahlplatte nach der Erwärmung, so dass die gesamte Stahlplatte in Martensit umgewandelt wird;
Schritt 3 - Wiedererwärmen der Stahlplatte nach dem Pressen und Abkühlen, so dass ein erster Bereich der Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird und, so dass ein zweiter Bereich der Stahlplatte, der nicht der erste Bereich ist, in getemperten Martensit umgewandelt wird; und
Schritt 4 - Pressen und Wiederabkühlen der gesamten Stahlplatte nach dem Wiedererwärmen, so dass der erste Bereich in Martensit umgewandelt wird und, so dass die Stahlplatte in eine gewünschte Form gepresst wird.

A hot forging process in accordance with one or more embodiments of the present invention includes:

Step 1 - heating a steel plate so that the entire steel plate is converted to austenite;
Step 2 - Pressing and cooling the entire steel plate after heating so that the entire steel plate is transformed into martensite;
Step 3 - reheating the steel plate after pressing and cooling so that a first area of the steel plate is converted to austenite and so that a second area of the steel plate other than the first area is converted to tempered martensite; and
Step 4 - Pressing and re-cooling the entire steel plate after reheating so that the first area is converted to martensite and so that the steel plate is pressed into a desired shape.

In den 1A bis 1E ist ein Beispiel für ein Warmumformungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.In the 1A to 1E an example of a hot forging process according to an embodiment of the present invention is shown.

1A zeigt eine Stahlplatte 10 in einem Zustand, bevor Schritt 1 durchgeführt wird. Die metallographische Struktur der Stahlplatte 10 umfasst im Allgemeinen Ferrit F und Zementit θ. Beispiele für die metallographische Struktur der Stahlplatte 10 umfassen eine metallographische Struktur, das Ferrit F und Zementit θ enthält, eine metallographische Struktur, das Ferrit F und Perlit P enthält, und eine metallographische Struktur, das Ferrit F, Zementit θ und Perlit P enthält. Eine Zusammensetzung der Stahlplatte ist insbesondere nicht beschränkt, solange die Stahlplatte abgeschreckt werden kann. 1A shows a steel plate 10 in a state before step 1 is performed. The metallographic structure of the steel plate 10 generally includes ferrite F and cementite θ. Examples of the metallographic structure of the steel plate 10 include a metallographic structure including ferrite F and cementite θ, a metallographic structure including ferrite F and pearlite P, and a metallographic structure including ferrite F, cementite θ and pearlite P. A composition of the steel plate is not particularly limited as long as the steel plate can be quenched.

Schritt 1Step 1

Schritt 1 ist ein Schritt der Erwärmung der Stahlplatte, so dass die gesamte Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird. 1B zeigt einen Zustand, in dem Schritt 1 so durchgeführt wird, dass die metallographische Struktur der gesamten Stahlplatte 11 Austenit γ ist.Step 1 is a step of heating the steel plate so that the entire steel plate is converted to austenite. 1B FIG. 13 shows a state in which Step 1 is performed so that the metallographic structure of the entire steel plate 11 Austenite γ is.

Die maximale Temperatur, auf die die Stahlplatte in Schritt 1 erwärmt wird, ist vorzugsweise gleich oder höher als der A₃-Punkt - eine Temperatur, bei der die Umwandlung von Ferrit zu Austenit abgeschlossen ist, und welche vorzugsweise z. B. 850°C bis 950°C beträgt.The maximum temperature to which the steel plate is heated in step 1 is preferably equal to or higher than the A ₃ point - a temperature at which the conversion of ferrite to austenite is complete, and which is preferably e.g. B. 850 ° C to 950 ° C.

Bei der Erwärmung in Schritt 1 liegt die Erwärmungszeit vom Beginn der Erwärmung bis zum Abschluss der Erwärmung vorzugsweise innerhalb von 30 Sekunden, d. h. nicht länger als 30 Sekunden. Durch Einstellen der Erwärmung in Schritt 1 als schnelle Kurzzeiterwärmung kann auf diese Weise die Produktivität verbessert werden.In the heating in step 1, the heating time from the start of the heating to the completion of the heating is preferably within 30 seconds; H. no longer than 30 seconds. In this way, by setting the heating in step 1 as rapid short-term heating, productivity can be improved.

Eine Erwärmungsmethode in Schritt 1 ist insbesondere nicht beschränkt. Beispiele für die Erwärmungsmethode sind Ofenerwärmung und Widerstandserwärmung (wie Induktionserwärmung und direkte Widerstandserwärmung), wobei die Widerstandserwärmung bevorzugt wird und die direkte Widerstandserwärmung aufgrund der Tatsache, dass die schnelle Kurzzeiterwärmung einfach ist, bevorzugt wird. Ein bestimmtes Erwärmungsverfahren ist nicht insbesondere nicht beschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet werden.A heating method in step 1 is not particularly limited. Examples of the heating method are furnace heating and resistance heating (such as induction heating and direct resistance heating), with resistance heating being preferred and direct resistance heating being preferred due to the fact that rapid short-term heating is easy. A particular heating method is not particularly limited, and a well-known method can be used.

Eine Form der Stahlplatte ist insbesondere nicht beschränkt, solange es sich um eine Plattenform handelt. Bei der direkten Widerstandserwärmung als Erwärmungsverfahren ist die Stahlplatte vorzugsweise eine flache Platte. Darüber hinaus kann die Stahlplatte in einem Fall, in dem sie aus der Richtung der Plattendicke gesehen eine Trapezform hat und dergleichen, in einem Fall, in dem die Stahlplatte eine Form hat, bei der eine Querschnittsfläche in Längsrichtung monoton zunimmt oder abnimmt, gleichmäßig erwärmt werden, indem die direkte Widerstandserwärmung durchgeführt wird, während mindestens eine Elektrode in Längsrichtung bewegt wird.A shape of the steel plate is not particularly limited as long as it is a plate shape. In direct resistance heating as a heating method, the steel plate is preferably a flat plate. Moreover, in a case where it has a trapezoidal shape when viewed from the plate thickness direction, and the like, in a case where the steel plate has a shape where a longitudinal cross-sectional area monotonically increases or decreases, the steel plate can be heated uniformly by performing the direct resistance heating while moving at least one electrode in the longitudinal direction.

Länge, Breite und Dicke (Plattendicke) der Stahlplatte sind insbesondere nicht beschränkt und können entsprechend den Spezifikationen eines Warmumformungsprodukts und dergleichen gewählt werden.The length, width and thickness (plate thickness) of the steel plate are not particularly limited and can be selected according to the specifications of a hot forging product and the like.

Schritt 2step 2

Schritt 2 ist ein Schritt des Pressens und Abkühlens der gesamten Stahlplatte nach Schritt 1, so dass die gesamte Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird.Step 2 is a step of pressing and cooling the entire steel plate after Step 1 so that the entire steel plate is converted into austenite.

In Schritt 2 wird die Stahlplatte, bei der die gesamte metallografische Struktur durch Schritt 1 in Austenit erwärmt wurde, einer Presskühlung unterzogen, so dass die metallografische Struktur der gesamten Stahlplatte in Martensit umgewandelt wird. Die Presskühlung ist ein Vorgang, bei dem das Pressen durch ein Pressmatrize erfolgt und die Kühlung in der Pressmatrize durchgeführt wird. Ein bestimmtes Verfahren der Presskühlung ist insbesondere nicht eingeschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet werden. Kühltemperatur und Kühlrate bei der Presskühlung sind insbesondere nicht eingeschränkt, solange sie in einem Bereich liegen, in dem ein Abschrecken möglich ist.In step 2, the steel plate, in which the entire metallographic structure was heated in austenite by step 1, is subjected to press cooling so that the metallographic structure of the entire steel plate is converted into martensite. Press cooling is a process in which pressing takes place through a press die and cooling is carried out in the press die. Particularly, a specific method of press cooling is not limited, and a well-known method can be used. In particular, the cooling temperature and cooling rate in the press cooling are not limited as long as they are in a range in which quenching is possible.

1C zeigt ein Beispiel für einen Zustand unmittelbar nach der Presskühlung in Schritt 2. Die Stahlplatte 11 nach Schritt 1 wird durch ein Pressmatrize 20 gepresst, und man erhält eine Stahlplatte 12, dessen metallografische Struktur Martensit M ist. 1C shows an example of a state immediately after the press cooling in step 2. The steel plate 11 after step 1 is through a press die 20th pressed, and a steel plate is obtained 12th whose metallographic structure is martensite M.

Schritt 3step 3

Schritt 3 ist ein Schritt des Wiedererwärmens der Stahlplatte nach Schritt 2, so dass ein erster Bereich der Stahlplatte in Austenit umgewandelt wird und so, dass ein zweiter Bereich der Stahlplatte in getemperten Martensit umgewandelt wird.Step 3 is a step of reheating the steel plate after Step 2 so that a first area of the steel plate is converted into austenite and such that a second area of the steel plate is converted into tempered martensite.

In Schritt 3 wird die Stahlplatte, bei dem die gesamte metallografische Struktur Martensit ist, durch Schritt 2 erneut erwärmt, ein Teil der Stahlplatte wird in Austenit umgewandelt, und ein anderer Teil der Stahlplatte wird in getemperten Martensit umgewandelt. In Schritt 3 kann ein Bereich (dritter Bereich), der Austenit und getemperten Martensit enthält, zwischen dem ersten Bereich (Austenit) und dem zweiten Bereich (getemperter Martensit) gebildet werden.In Step 3, the steel plate in which the entire metallographic structure is martensite is reheated by Step 2, part of the steel plate is converted into austenite, and another part of the steel plate is converted into tempered martensite. In step 3, an area (third area) containing austenite and tempered martensite can be formed between the first area (austenite) and the second area (tempered martensite).

1D zeigt einen Zustand, in dem Schritt 3 so durchgeführt wird, dass die metallographische Struktur des ersten Bereichs 1A, der ein Teil der Stahlplatte 13 ist, Austenit γ ist, und die metallographische Struktur des zweiten Bereichs 2A, der ein anderer Teil der Stahlplatte ist, getempertes Martensit M_T ist. 1D FIG. 13 shows a state in which Step 3 is performed so that the metallographic structure of the first region 1A that is part of the steel plate 13th is, austenite is γ, and the metallographic structure of the second region 2A Which is another part of the steel plate, tempered martensite M _T.

Die Erwärmung in Schritt 3 erfolgt vorzugsweise durch Änderung einer maximalen Temperatur, die durch Erwärmung jedes Teils der Stahlplatte erreicht wird. Die maximale Temperatur, auf die der erste Bereich in Schritt 3 erwärmt wird, ist vorzugsweise gleich oder höher als der A₃-Punkt und beträgt vorzugsweise z. B. 850 °C bis 950 °C. Die maximale Temperatur, auf die der zweite Bereich in Schritt 3 erwärmt wird, ist insbesondere nicht beschränkt, solange die Temperatur getempert werden kann, ist aber vorzugsweise gleich oder höher als 400°C, aber niedriger als die Austenit-Umwandlungsausgangstemperatur (A₁-Punkt). Durch Einstellen der maximalen Temperatur des zweiten Bereichs, die durch die Erwärmung in Schritt 3 erreicht wird, kann die Härte des zweiten Bereichs in dem erhaltenen Warmumformungsprodukt eingestellt werden. Die Breite des dritten Bereichs kann z. B. durch Einstellen einer Temperaturdifferenz zwischen der maximalen Temperatur des ersten Bereichs und der maximalen Temperatur des zweiten Bereichs, die durch das Erwärmen in Schritt 3 erreicht werden, oder durch Einstellen der Erwärmungszeit eingestellt werden. Die Breite des dritten Bereichs kann z. B. durch Verringern der Temperaturdifferenz oder Verkürzen der Erwärmungszeit verengt werden.The heating in step 3 is preferably carried out by changing a maximum temperature achieved by heating each part of the steel plate. The maximum temperature to which the first area is heated in step 3 is preferably equal to or higher than the A ₃ point and is preferably e.g. B. 850 ° C to 950 ° C. In particular, the maximum temperature to which the second area is heated in step 3 is not limited as long as the temperature can be annealed, but is preferably equal to or higher than 400 ° C. but lower than the austenite transformation starting _{temperature (A 1 point} ). By adjusting the maximum temperature of the second area which is reached by the heating in step 3, the hardness of the second area in the obtained hot forged product can be adjusted. The width of the third area can e.g. By setting a temperature difference between the maximum temperature of the first area and the maximum temperature of the second area achieved by the heating in step 3 or by setting the heating time. The width of the third area can e.g. B. be narrowed by reducing the temperature difference or shortening the heating time.

Für das Erwärmen in Schritt 3 liegt die Erwärmungszeit vom Beginn des Erwärmens bis zum Abschluss der Erwärmung vorzugsweise innerhalb von 30 Sekunden. Durch Einstellen der Erwärmung in Schritt 3 als schnelle Kurzzeiterwärmung kann auf diese Weise die Produktivität verbessert werden.For the heating in step 3, the heating time from the start of the heating to the completion of the heating is preferably within 30 seconds. In this way, by setting the heating in step 3 as rapid short-term heating, productivity can be improved.

Eine Erwärmungsmethode in Schritt 3 ist insbesondere nicht beschränkt. Beispiele für die Erwärmungsmethode umfassen Ofenerwärmung und Widerstandserwärmung (wie Induktionserwärmung und direkte Widerstandserwärmung), wobei die Widerstandserwärmung bevorzugt wird und die direkte Widerstandserwärmung aufgrund der Tatsache, dass die schnelle Kurzzeiterwärmung einfach ist, bevorzugt wird. Ein bestimmtes Erwärmungsverfahren ist insbesondere nicht eingeschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet werden.A heating method in step 3 is not particularly limited. Examples of the heating method include furnace heating and resistance heating (such as induction heating and direct resistance heating), with resistance heating being preferred and direct resistance heating being preferred because of the fact that rapid short-term heating is easy. Particularly, a particular heating method is not limited, and a well-known method can be used.

In Schritt 3 ist ein spezifisches Verfahren zur Änderung der maximalen Temperatur, die durch Erwärmung im ersten Bereich und im zweiten Bereich erreicht wird, insbesondere nicht eingeschränkt. Insbesondere wird das spezifische Verfahren vorzugsweise durch elektrisches Erwärmen der gesamten Stahlplatte und Kühlen des zweiten Bereichs durchgeführt. In diesem Fall ist ein Verfahren zum Kühlen des zweiten Bereichs insbesondere nicht beschränkt und wird vorzugsweise durchgeführt, indem beispielsweise ein Kühlmedium (z. B. ein Kühlgas) aufgesprüht oder eine Matrize in Kontakt gebracht wird. Spezifische Methoden des Verfahrens zum Besprühen des Kühlmediums und des Verfahrens zum In-Kontakt-Bringen der Matrize sind insbesondere nicht beschränkt, und es kann eine allgemein bekannte Methode verwendet werden.In step 3, a specific method for changing the maximum temperature that is reached by heating in the first area and in the second area is in particular not restricted. In particular, the specific process is preferably carried out by electrically heating the entire steel plate and cooling the second region. In this case, a method for cooling the second region is in particular not restricted and is preferably carried out by, for example, spraying a cooling medium (for example a cooling gas) or bringing a die into contact. Specific methods of the method of spraying the cooling medium and the method of bringing the die into contact are not particularly limited, and a well-known method can be used.

Schritt 4Step 4

Schritt 4 ist ein Schritt des Pressens und Wiederabkühlens der gesamten Stahlplatte nach Schritt 3, so dass der erste Bereich in Martensit umgewandelt wird und die Stahlplatte in eine gewünschte Form gepresst wird.Step 4 is a step of pressing and re-cooling the entire steel plate after Step 3 so that the first portion is converted to martensite and the steel plate is pressed into a desired shape.

Durch Schritt 3 wird der erste Bereich, in dem die metallografische Struktur Austenit ist, in Schritt 4 abgeschreckt und in Martensit umgewandelt. Durch Schritt 3 ist der zweite Bereich, in dem die metallografische Struktur getemperter Martensit ist, auch nach Schritt 4 getemperter Martensit. Wenn der Bereich (dritter Bereich), der Austenit und getempertes Martensit enthält, zwischen dem ersten Bereich (Austenit) und dem zweiten Bereich (getemperter Martensit) durch Schritt 3 gebildet wird, ist der dritte Bereich ein Bereich, der Martensit und getemperten Martensit nach Schritt 4 enthält.In step 3, the first area where the metallographic structure is austenite is quenched in step 4 and converted to martensite. Through step 3, the second area in which the metallographic structure is tempered martensite is also tempered martensite after step 4. When the area (third area) containing austenite and tempered martensite is formed between the first area (austenite) and the second area (tempered martensite) by step 3, the third area is an area containing martensite and tempered martensite after step 3 4 contains.

1E zeigt ein Beispiel für einen Zustand unmittelbar nach der Presskühlung in Schritt 4. Die Stahlplatte nach Schritt 3 wird durch ein Pressmatrize 21 gepresst und abgekühlt und wird zu einem Warmumformungsprodukt 14. In dem Warmumformungsprodukt 14 ist die metallographische Struktur des ersten Bereichs 1B Martensit M, und die metallographische Struktur des zweiten Bereichs 2B ist getemperter Martensit M_T. Der erste Bereich 1B des Warmumformungsprodukts 14 ist ein Teil (harter Bereich) mit hoher Festigkeit, der Martensit enthält, und der zweite Bereich 2B ist ein Teil (weicher Bereich) mit geringerer Festigkeit als der harte Bereich, der gehärteten Martensit enthält. Der weiche Bereich kann leicht nachbearbeitet werden, z. B. durch Lochen, Trimmen und Schweißen. 1E shows an example of a state immediately after the press cooling in step 4. The steel plate after step 3 is passed through a press die 21 pressed and cooled and becomes a hot forged product 14th . In the hot forged product 14th is the metallographic structure of the first area 1B Martensite M, and the metallographic structure of the second area 2 B is tempered martensite M _T. The first area 1B of Hot forging product 14th is a high strength part (hard area) containing martensite and the second area 2 B is a part (soft area) with lower strength than the hard area containing hardened martensite. The soft area can easily be reworked, e.g. B. by punching, trimming and welding.

Bei der Presskühlung in Schritt 4 wird die Stahlplatte in eine gewünschte Form gepresst, um das Warmumformungsprodukt zu formen. Ein bestimmtes Verfahren der Pressenkühlung ist insbesondere nicht eingeschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet werden. Kühltemperatur und Kühlrate bei der Presskühlung sind insbesondere nicht eingeschränkt, solange sie in einem Bereich liegen, in dem ein Abschrecken des ersten Bereichs möglich ist.In the press cooling in step 4, the steel plate is pressed into a desired shape to form the hot forged product. A particular method of press cooling is not particularly limited, and a well-known method can be used. In particular, the cooling temperature and cooling rate in the press cooling are not limited as long as they are in a range in which quenching of the first range is possible.

Die endgültige Form des Warmumformungsprodukts ist insbesondere nicht beschränkt. Die Form kann z. B. eine flache Platte sein, wie in 1E dargestellt, und eine gewünschte Form kann in Abhängigkeit von Anwendungen, Spezifikationen und dergleichen des Warmumformungsprodukts verwendet werden, wie z. B. eine Form, bei der ein Querschnitt eine Hutform aufweist, wie in 5E dargestellt.The final shape of the hot forged product is not particularly limited. The shape can e.g. B. be a flat plate, as in 1E and a desired shape can be used depending on applications, specifications and the like of the hot working product, such as: B. a shape in which a cross section has a hat shape, as in FIG 5E shown.

Wie oben beschrieben, werden bei dem Warmumformungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Erwärmung in Schritt 1 und die Erwärmung in Schritt 3 vorzugsweise innerhalb von 30 Sekunden vom Beginn der Erwärmung bis zum Abschluss der Erwärmung getrennt durchgeführt. Auf diese Weise wird durch die Einstellung der Erwärmung in Schritt 1 und der Erwärmung in Schritt 3 als schnelle Kurzzeiterwärmung nicht nur die Produktivität verbessert, sondern es können auch die Eigenschaften des erhaltenen Warmumformungsprodukts verbessert werden. Das heißt, im ersten Bereich des Warmumformungsprodukts, das durch Ausführen des schnellen Kurzzeiterwärmens als das Erwärmen in Schritt 1 und das Erwärmen in Schritt 3 erhalten wird, ist die metallographische Struktur feiner Martensit (die gemäß JIS G0551:2013 gemessene Korngrößenzahl ist gleich oder größer als 10), da eine Verarbeitung, die als Abschrecken vom schnellen Kurzzeiterwärmen bezeichnet wird, zweimal in Schritt 1 bis Schritt 2 und Schritt 3 bis Schritt 4 ausgeführt wird. Es ist bekannt, dass bei einer feinen Kristallkorngröße der metallografischen Struktur die Festigkeit der metallografischen Struktur verbessert wird.As described above, in the hot working method of the present invention, the heating in Step 1 and the heating in Step 3 are separately performed within 30 seconds from the start of the heating to the completion of the heating. In this way, by setting the heating in Step 1 and the heating in Step 3 as rapid short-term heating, not only productivity is improved, but the properties of the obtained hot-forged product can also be improved. That is, in the first region of the hot forged product obtained by performing the rapid short-term heating as the heating in Step 1 and the heating in Step 3, the metallographic structure is fine martensite (the grain size number measured according to JIS G0551: 2013 is equal to or larger than 10), since processing called quenching the rapid short-term heating is carried out twice in Step 1 to Step 2 and Step 3 to Step 4. It is known that when the crystal grain size of the metallographic structure is fine, the strength of the metallographic structure is improved.

WarmumformungsproduktHot forging product

Ein Warmumformungsprodukt gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen ersten Bereich, der Martensit enthält, und einen zweiten Bereich, der getemperten Martensit enthält, und eine Korngrößenzahl des Martensits im ersten Bereich ist gleich oder größer als 10.A hot forging product according to an aspect of the present invention has a first region containing martensite and a second region containing tempered martensite, and a grain size number of the martensite in the first region is equal to or greater than 10.

Das Warmumformungsprodukt 14 aus 1E zeigt schematisch ein Beispiel für ein Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung. Das Warmumformungsprodukt 14 enthält den ersten Bereich 1B, der den Martensit M enthält, und den zweiten Bereich 2B, der das getemperten Martensit M_T enthält, und die Korngrößenzahl des Martensits im ersten Bereich ist gleich oder größer als 10.The hot forged product 14th out 1E Fig. 3 schematically shows an example of a hot working product of the present invention. The hot forged product 14th contains the first area 1B containing the martensite M and the second area 2 B containing the tempered martensite M _T , and the grain size number of the martensite in the first range is equal to or larger than 10.

Vorzugsweise kann bei dem Warmumformungsverfahren der vorliegenden Erfindung das Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung durch getrennte Durchführung des Erwärmens in Schritt 1 und des Erwärmens in Schritt 3 erhalten werden, wenn die Erwärmungszeit vom Beginn des Erwärmens bis zum Abschluss des Erwärmens innerhalb von 30 Sekunden liegt.Preferably, in the hot working method of the present invention, the hot working product of the present invention can be obtained by separately performing heating in Step 1 and heating in Step 3 when the heating time from the start of heating to completion of heating is within 30 seconds.

In dem Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung können die Teile, die dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich entsprechen, nur als ein einziger Teil separat sein oder als eine Vielzahl von Teilen separat sein. Das Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung kann einen anderen Teil als den ersten Bereich und den zweiten Bereich aufweisen oder nicht. Beispiele für den anderen Teil als den ersten Bereich und den zweiten Bereich umfassen einen dritten Bereich, der Martensit und getemperten Martensit enthält. Wenn das Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung den dritten Bereich aufweist, ist der dritte Bereich vorzugsweise zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich vorgesehen. Das heißt, das Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung kann nur den ersten Bereich und den zweiten Bereich umfassen, oder kann den ersten Bereich, den zweiten Bereich und den dritten Bereich umfassen. In dem Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung ist der erste Bereich ein harter Bereich und der zweite Bereich ein weicher Bereich.In the hot working product of the present invention, the parts corresponding to the first area and the second area may be separate only as a single part or may be separate as a plurality of parts. The hot working product of the present invention may or may not have a part other than the first area and the second area. Examples of the part other than the first area and the second area include a third area containing martensite and tempered martensite. When the hot working product of the present invention has the third area, the third area is preferably provided between the first area and the second area. That is, the hot working product of the present invention may include only the first area and the second area, or may include the first area, the second area, and the third area. In the hot working product of the present invention, the first area is a hard area and the second area is a soft area.

In dem Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung ist die Korngrößenzahl, gemessen auf der Grundlage von JIS G0551:2013, des Martensits im ersten Bereich gleich oder größer als 10, vorzugsweise gleich oder größer als 11, und noch bevorzugter gleich oder größer als 11,5.In the hot working product of the present invention, the grain size number, measured based on JIS G0551: 2013, of martensite in the first range is equal to or greater than 10, preferably equal to or greater than 11, and more preferably equal to or greater than 11.5.

Das Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung ist in der Form oder Anwendung nicht beschränkt, sondern kann als Fahrzeugkarosserie, Stoßfänger, Ölwanne, Innenverkleidung, Säule (z. B. A-Säule, B-Säule, C-Säule und D-Säule), Radkasten oder Ähnliches verwendet werden.The hot forging product of the present invention is not limited in shape or application, but can be used as a vehicle body, bumper, oil pan, interior trim, pillar (e.g. A-pillar, B-pillar, C-pillar, and D-pillar), wheel arch or Similar can be used.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die folgenden Beispiele nicht eingeschränkt wird.The present invention is described in more detail below with the aid of examples, the The scope of the present invention is not limited by the following examples.

[Beispiel 1][Example 1]

Schritt 1Step 1

Eine Stahlplatte mit einer Güte von 1500 MPa, die für das Warmumformungsverfahren geeignet ist, wurde zwischen der linken und der rechten Elektrode eines direkten Widerstandsheizgeräts aufgehängt, und die Stahlplatte wurde zwischen der oberen und der unteren Elektrode eingeschlossen, um Strom zwischen der linken und der rechten Elektrode anzulegen. Die gesamte Stahlplatte wurde 20 Sekunden lang von Raumtemperatur auf 900°C erwärmt, und die metallographische Struktur wurde von Ferrit und Perlit in Austenit umgewandelt.A 1500 MPa grade steel plate suitable for hot working was suspended between the left and right electrodes of a direct resistance heater, and the steel plate was sandwiched between the upper and lower electrodes to pass current between the left and right To apply the electrode. The entire steel plate was heated from room temperature to 900 ° C for 20 seconds, and the metallographic structure was converted from ferrite and pearlite to austenite.

Schritt 2step 2

Die Anwendung des Stroms wurde gestoppt, als die Temperatur der Stahlplatte 900°C erreichte, und die Presskühlung wurde sofort durchgeführt. Die Presskühlung wurde unter Verwendung einer Pressmatrize durchgeführt, die mit einem Wasserdurchlass versehen ist, der Kühlwasser zum schnellen Abkühlen der Stahlplatte im Inneren führt, wobei die Stahlplatte durch schnelles Abkühlen abgeschreckt wurde, während sie zu einer flachen Platte gepresst wurde, und die metallographische Struktur der gesamten Stahlplatte wurde in Martensit umgewandelt. Die Abkühlzeit der Presse (die Zeit, in der die Pressmatrize an seinem unteren Totpunkt gehalten wird) betrug 5 bis 10 Sekunden.The application of the current was stopped when the temperature of the steel plate reached 900 ° C, and press cooling was carried out immediately. The press cooling was carried out using a press die provided with a water passage leading cooling water to rapidly cool the steel plate inside, the steel plate was quenched by rapid cooling while it was pressed into a flat plate, and the metallographic structure of the entire steel plate was converted into martensite. The press cool down time (the time the die is held at its bottom dead center) was 5 to 10 seconds.

Schritt 3step 3

Die in Schritt 2 erhaltene flache, plattenförmige Stahlplatte, die zur Gänze aus Martensit besteht, wurde erneut mit dem in Schritt 1 verwendeten direkten Widerstandsheizgerät elektrisch erhitzt. Dabei wurde der erste Bereich, der ein Teil der Stahlplatte ist, 20 Sekunden lang von Raumtemperatur auf 900°C erhitzt. Der zweite Bereich, der ein weiterer Teil der Stahlplatte ist, wurde elektrisch erwärmt, indem eine maximale Temperatur, die durch die Erwärmung des zweiten Bereichs erreicht wurde, so gesteuert wurde, dass sie in 20 Sekunden 700°C von der Raumtemperatur erreicht. Durch die direkte Widerstandserwärmung wurde der erste Bereich zu Austenit und der zweite Bereich zu getempertem Martensit.The flat plate-shaped steel plate made entirely of martensite obtained in Step 2 was again electrically heated with the direct resistance heater used in Step 1. The first area, which is part of the steel plate, was heated from room temperature to 900 ° C for 20 seconds. The second area, which is another part of the steel plate, was electrically heated by controlling a maximum temperature reached by the heating of the second area so as to reach 700 ° C from room temperature in 20 seconds. The direct resistance heating turned the first area into austenite and the second area into tempered martensite.

Schritt 4Step 4

In Schritt 3 wurde die Stromzufuhr gestoppt, wenn eine Temperatur des ersten Bereichs der Stahlplatte 900°C und eine Temperatur des zweiten Bereichs 700°C erreichte, und die Pressenkühlung wurde sofort durchgeführt. Die Presskühlung wurde auf die gleiche Weise wie in Schritt 2 durchgeführt. Die Stahlplatte wurde durch Pressenkühlung schnell abgekühlt, während sie in eine flache Platte gepresst wurde, um das Warmumformungsprodukt zu erhalten. Die Presskühlzeit (die Zeit, während der die Pressmatrize an ihrem unteren Totpunkt gehalten wird) betrug 5 bis 10 Sekunden. Bei der Untersuchung des Warmumformungsprodukts war die metallographische Struktur des ersten Bereichs Martensit, und die metallographische Struktur des zweiten Bereichs war getemperter Martensit.In Step 3, when a temperature of the first area of the steel plate reached 900 ° C and a temperature of the second area reached 700 ° C, the power supply was stopped, and press cooling was performed immediately. Press cooling was carried out in the same manner as in Step 2. The steel plate was rapidly cooled by press cooling while it was pressed into a flat plate to obtain the hot forged product. The press cooling time (the time during which the press die is held at its bottom dead center) was 5 to 10 seconds. When the hot forged product was examined, the metallographic structure of the first region was martensite and the metallographic structure of the second region was tempered martensite.

Auswertung der mechanischen EigenschaftenEvaluation of the mechanical properties

Die Vickershärte des ersten Bereichs (Martensit) und des zweiten Bereichs (getemperter Martensit) des erhaltenen Warmumformungsprodukts wurde jeweils gemessen. Fünf Punkte wurden bei 300 gf (Belastung: 300 g, HV 0,3) gemäß JIS Z2244 (2009) mit einem Vickers-Härteprüfgerät gemessen und ein Durchschnittswert daraus ermittelt. Das Ergebnis war, dass der erste Bereich 523 HV und der zweite Bereich 273 HV betrug. Anhand des Ergebnisses wurde in Beispiel 1 festgestellt, dass das Warmumformungsprodukt einen harten Teil mit hervorragender Festigkeit und einen weichen Teil, der leicht nachbearbeitet werden kann, aufweist.The Vickers hardness of the first region (martensite) and the second region (tempered martensite) of the obtained hot forged product were measured in each case. Five points were measured at 300 gf (load: 300 g, HV 0.3) in accordance with JIS Z2244 (2009) with a Vickers hardness tester, and an average value was obtained therefrom. The result was that the first area 523 HV and the second area 273 HV was. From the result, it was found in Example 1 that the hot forged product has a hard part with excellent strength and a soft part that can be easily reworked.

Es wurde bestätigt, dass die Härte des zweiten Bereichs, der der weiche Teil ist, durch Ändern der maximalen Temperatur des zweiten Bereichs, die durch die Erwärmung in Schritt 3 erreicht wird, eingestellt werden kann, indem ein separater Test durchgeführt wird. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die Härte des zweiten Bereichs in einem Bereich eingestellt werden kann, in dem eine untere Grenze bei 270 HV (etwa 850 MPa) liegt. Aus dem Ergebnis wurde festgestellt, dass das Warmumformungsprodukt der vorliegenden Erfindung die Eigenschaften des weichen Bereichs entsprechend den verschiedenen Anwendungen und Spezifikationen einstellen kann.It was confirmed that the hardness of the second area, which is the soft part, can be adjusted by changing the maximum temperature of the second area reached by the heating in Step 3 by performing a separate test. As a result, it was found that the hardness of the second region can be set in a range in which a lower limit is 270 HV (about 850 MPa). From the result, it was found that the hot working product of the present invention can adjust the properties of the soft area according to various uses and specifications.

Messung der KristallkorngrößeMeasurement of the crystal grain size

Die Kristallkorngröße von Martensit im ersten Bereich des erhaltenen Warmumformungsprodukts wurde basierend auf JIS G0551:2013 gemessen. Wenn fünf Punkte gemessen wurden, um einen Durchschnittswert zu ermitteln, betrug die Korngrößenzahl 11,9 (der Kristallkorndurchmesser betrug etwa 6,5 µm). Als Referenz, wenn die Korngröße des Martensits der Stahlplatte nach Schritt 2 und vor Schritt 3 an fünf Punkten gemessen wurde, um auf dieselbe Weise einen Durchschnittswert zu erhalten, betrug die Korngrößenzahl 11,1 (Kristallkorngröße war etwa 8,5 µm). Aus dem Ergebnis ging hervor, dass die Kristallkorngröße des Martensits im ersten Bereich feiner wurde, indem das Abschrecken nach dem schnellen Kurzzeiterwärmen in Beispiel 1 zweimal durchgeführt wurde.The crystal grain size of martensite in the first region of the obtained hot working product was measured based on JIS G0551: 2013. When five points were measured to find an average value, the grain size number was 11.9 (the crystal grain diameter was about 6.5 µm). For reference, when the grain size of martensite of the steel plate was measured at five points after Step 2 and before Step 3 to obtain an average value in the same manner, the grain size number was 11.1 (crystal grain size was about 8.5 µm). From the result, it was found that the crystal grain size of martensite in the first region became finer by the quenching after the rapid short-term heating in Example 1 was carried out twice.

[Beispiel 2][Example 2]

Um die Zähigkeit des weichen Teils des durch das erfindungsgemäße Warmumformungsverfahren erhaltenen Warmumformungsprodukts zu beurteilen, wurde anschließend eine Biegefestigkeitsprüfung (Biegeversuch) nach der vom Deutschen Verband der Automobilindustrie festgelegten VDA-Norm (VDA 238-100) durchgeführt. Ein für die Biegefestigkeitsprüfung verwendetes Prüfstück wurde wie folgt vorbereitet.In order to assess the toughness of the soft part of the hot formed product obtained by the hot forming process according to the invention, a flexural strength test (flexural test) was then carried out according to the VDA standard (VDA 238-100 ) carried out. A test piece used for the flexural strength test was prepared as follows.

Vorbereitung des PrüflingsPreparation of the test item

Ein plattenförmiges Prüfstück von 60 mm × 60 mm wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der erste Bereich in Schritt 3 von Beispiel 1 nicht vorgesehen war. Das gesamte Prüfstück ist getemperter Martensit und entspricht dem weichen Teil des durch das Warmumformungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Warmumformungsprodukts.A plate-shaped test piece of 60 mm × 60 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the first area in Step 3 of Example 1 was not provided. The entire test piece is tempered martensite and corresponds to the soft part of the hot working product obtained by the hot working method of the present invention.

Messung der BiegefestigkeitMeasurement of flexural strength

Wie in 2 dargestellt, wurde ein Plattenprüfkörper 32 von 60 mm x 60 mm auf zwei Stützrollen 31 mit einem Durchmesser von 30 mm gelegt und ein Stempel 33 mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min eingepresst. Ein Krümmungsradius eines Spitzenbereichs des Stempels beträgt 0,4 mm. Ein Abstand zwischen den Rollen wurde auf eine Plattendicke des plattenförmigen Prüfstücks ×2 + 0,5 mm eingestellt. Es wurde der Biegewinkel (der VDA-Biegewinkel) ermittelt, bei dem ein Riss am Prüfstück (bei maximaler Belastung) auftritt. Es zeigt sich, dass je größer der Biegewinkel bei maximaler Belastung ist, desto höher ist die Zähigkeit zum Zeitpunkt des Bruches. Wie in 3 dargestellt, ist der Biegewinkel ein Winkel, der durch (180° -α) × 1/2 bestimmt wird, wenn ein Winkel, der durch ein gebogenes Prüfstück 34 nach dem Biegeversuch gebildet wird, α ist (α ist 0° bis 180°).As in 2 shown, was a plate test body 32 of 60 mm x 60 mm on two support rollers 31 placed with a diameter of 30 mm and a stamp 33 pressed in at a speed of 20 mm / min. A radius of curvature of a tip portion of the punch is 0.4 mm. A distance between the rollers was set to a plate thickness of the plate-shaped test piece × 2 + 0.5 mm. The bending angle (the VDA bending angle) at which a crack occurs on the test piece (at maximum load) was determined. It turns out that the larger the bending angle at maximum load, the higher the toughness at the time of fracture. As in 3 shown, the bending angle is an angle determined by (180 ° -α) × 1/2 when an angle made by a bent test piece 34 is formed after the bending test, α is (α is 0 ° to 180 °).

Als Ergebnis der dreimaligen Durchführung des Tests, um einen Durchschnittswert zu erhalten, betrug der Biegewinkel des Teststücks in Beispiel 2 60°.As a result of conducting the test three times to obtain an average value, the bending angle of the test piece in Example 2 was 60 °.

Vergleichsbeispiel 1Comparative example 1

Zum Vergleich wurde das Warmumformungsprodukt nach einem anderen Verfahren als dem Warmumformungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt und bewertet, wie unten dargestellt.For comparison, the hot working product was produced by a method other than the hot working method of the present invention and evaluated as shown below.

Herstellung des Warmumformungsprodukts aus Vergleichsbeispiel 1Production of the hot-formed product from Comparative Example 1

Es wurde eine Stahlplatte mit einer Güte von 1500 MPa verwendet, die für das Warmumformen geeignet ist. Die Stahlplatte wurde mit einem direkten Widerstandsheizgerät elektrisch erwärmt. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Teil der Stahlplatte auf 900°C erwärmt, um in Austenit umgewandelt zu werden, und die maximale Temperatur, die durch das Erwärmen des anderen Teils erreicht wurde, wurde auf eine Temperatur unterhalb des A₁-Punktes geregelt, um Ferrit zu erhalten. Danach wurde der Austenit durch Presskühlung und Abschrecken in Martensit umgewandelt. Auf diese Weise wurde das Warmumformungsprodukt von Vergleichsbeispiel 1 erhalten. Als das Warmumformungsprodukt aus Vergleichsbeispiel 1 untersucht wurde, war ein Teil davon Martensit (dieser Teil wird auch als „R (M)-Teil“ bezeichnet), ein Teil davon ist Ferrit und Perlit (dieser Teil wird auch als „R (F + P)-Teil“ bezeichnet), und ein Teil, in dem Ferrit und Martensit gemischt sind (dieser Teil wird auch als „R (F + M)-Teil“ bezeichnet), ist zwischen dem R (M)-Teil und dem R (F + P)-Teil vorhanden.A steel plate with a quality of 1500 MPa, which is suitable for hot forming, was used. The steel plate was electrically heated with a direct resistance heater. At this time, a part of the steel plate was heated to 900 ° C to be converted into austenite, and the maximum temperature reached by heating the other part was _{controlled to a temperature below the A 1} point to make ferrite to obtain. The austenite was then converted into martensite by press cooling and quenching. In this way, the hot working product of Comparative Example 1 was obtained. When the hot forged product from Comparative Example 1 was examined, part of it was martensite (this part is also referred to as the “R (M) part”), part of it is ferrite and pearlite (this part is also called “R (F + P ) Part "), and a part in which ferrite and martensite are mixed (this part is also called" R (F + M) part ") is between the R (M) part and the R ( F + P) part available.

Die Vickershärte des R (F + M)-Anteils des Warmumformungsprodukts aus Vergleichsbeispiel 1 wurde bestimmt. Fünf Punkte wurden bei 300 gf (Belastung: 300 g, HV 0,3) gemäß JIS Z 2244:2009 mit einem Vickers-Härteprüfgerät gemessen und ein Mittelwert daraus ermittelt. Das Ergebnis war 294 HV.The Vickers hardness of the R (F + M) portion of the hot-formed product from Comparative Example 1 was determined. Five points were measured at 300 gf (load: 300 g, HV 0.3) in accordance with JIS Z 2244: 2009 with a Vickers hardness tester, and an average value was determined therefrom. The result was 294 HV.

Vergleichsbeispiel 2Comparative example 2

Ein plattenförmiges Prüfstück, das dem R (F + M)-Teil des Vergleichsbeispiels 1 entspricht, wurde vorbereitet und ein Biegetest wurde dreimal auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt, um einen Durchschnittswert des Biegewinkels zu erhalten. Der Biegewinkel des Teststücks in Vergleichsbeispiel 2 betrug 27°.A plate-shaped test piece corresponding to the R (F + M) part of Comparative Example 1 was prepared, and a bending test was carried out three times in the same manner as in Comparative Example 2 to obtain an average value of the bending angle. The bending angle of the test piece in Comparative Example 2 was 27 °.

Durch den Vergleich von Beispiel 2 mit Vergleichsbeispiel 2 wurde festgestellt, dass der weiche Teil des Warmumformungsprodukts, das durch das Warmumformungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, eine ausgezeichnete Zähigkeit aufweist.By comparing Example 2 with Comparative Example 2, it was found that the soft part of the hot working product obtained by the hot working method of the present invention has excellent toughness.

[Beispiel 3][Example 3]

Schritt 1Step 1

Eine für die Warmumformung geeignete Stahlplatte der Güte 1500 MPa (1200 mm Länge, 500 mm Breite, 1 mm Dicke) wurde zwischen die linke und rechte Elektrode des direkten Widerstandsheizgeräts gehängt, und die Stahlplatte wurde zwischen die obere und untere Elektrode geschoben, um Strom zwischen der linken und rechten Elektrode anzulegen. Die gesamte Stahlplatte wurde 20 Sekunden lang von Raumtemperatur auf 900°C erhitzt, und die metallographische Struktur wurde von Ferrit und Zementit in Austenit umgewandelt. Eine Stahlplatte 40 von 4A zeigt einen Zustand vor der Durchführung von Schritt 1. Eine metallographische Struktur der Stahlplatte 40 in 4A enthält Ferrit F und Zementit θ. 4B veranschaulicht einen Zustand, in dem Schritt 1 durchgeführt wird und die metallografische Struktur der gesamten Stahlplatte 41 Austenit γ ist.A 1500 MPa (1200 mm long, 500 mm wide, 1 mm thick) steel plate suitable for hot forging was hung between the left and right electrodes of the direct resistance heater, and the steel plate was slid between the upper and lower electrodes Apply current between the left and right electrodes. The entire steel plate was heated from room temperature to 900 ° C for 20 seconds, and the metallographic structure was converted from ferrite and cementite to austenite. A steel plate 40 of 4A Fig. 16 shows a state before step 1. A metallographic structure of the steel plate 40 in 4A contains ferrite F and cementite θ. 4B Fig. 11 illustrates a state in which Step 1 is performed and the metallographic structure of the entire steel plate 41 Austenite γ is.

Schritt 2step 2

Die Anwendung des Stroms wurde gestoppt, als die Temperatur der Stahlplatte 900°C erreichte, und die Presskühlung wurde sofort durchgeführt. Die Presskühlung wurde unter Verwendung eines Pressmatrize durchgeführt, der mit einem Wasserdurchlass versehen ist, der Kühlwasser zum schnellen Abkühlen der Stahlplatte im Inneren führt, wobei die Stahlplatte durch schnelles Abkühlen abgeschreckt wurde, während sie zu einer flachen Platte gepresst wurde, und die metallographische Struktur der gesamten Stahlplatte wurde in Martensit umgewandelt. Die Presskühlzeit (die Zeit, in der die Pressmatrize am unteren Totpunkt gehalten wird) betrug 15 Sekunden. 4C zeigt den Zustand einer Stahlplatte 42, nachdem die Presskühlung in Schritt 2 durchgeführt wurde. Die metallographische Struktur der gesamten Stahlplatte 42 ist Martensit M.The application of the current was stopped when the temperature of the steel plate reached 900 ° C, and press cooling was carried out immediately. The press cooling was carried out using a press die provided with a water passage leading cooling water to rapidly cool the steel plate inside, the steel plate was quenched by rapid cooling while it was pressed into a flat plate, and the metallographic structure of the entire steel plate was converted into martensite. The press cooling time (the time in which the press die is held at the bottom dead center) was 15 seconds. 4C shows the state of a steel plate 42 after the press cooling is performed in step 2. The metallographic structure of the entire steel plate 42 is martensite M.

Schritt 3step 3

Die in Schritt 2 erhaltene flache, plattenförmige Stahlplatte, die zur Gänze aus Martensit besteht, wurde mit dem in Schritt 1 verwendeten direkten Widerstandsheizgerät erneut elektrisch erwärmt. Dabei wurde der erste Bereich, der ein Teil der Stahlplatte ist, 20 Sekunden lang von Raumtemperatur auf 900°C erhitzt. Der zweite Bereich, der ein weiterer Teil der Stahlplatte ist, wurde elektrisch erwärmt, indem die maximale Temperatur, die durch die Erwärmung des zweiten Bereichs erreicht wurde, so gesteuert wurde, dass sie in 20 Sekunden 600°C von Raumtemperatur erreicht. Durch die direkte Widerstandserhitzung ist der erste Bereich ein Bereich, der Austenit enthält, der zweite Bereich ist ein Bereich, der getemperten Martensit enthält, und der dritte Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ist ein Bereich, der Austenit und getemperten Martensit enthält. Der erste Bereich, der dritte Bereich und der zweite Bereich sind so beschaffen, dass sich die metallographische Struktur in einer Längsrichtung der Stahlplatte ändert. Eine Länge des ersten Bereichs betrug 800 mm, eine Länge des dritten Bereichs betrug 20 mm und eine Länge des zweiten Bereichs betrug 380 mm. 4D zeigt einen Zustand, in dem Schritt 3 durchgeführt wird, die metallographische Struktur des ersten Bereichs 1A, der ein Teil einer Stahlplatte 43 ist, ist Austenit γ, und die metallographische Struktur des zweiten Bereichs 2C, der ein anderer Teil der Stahlplatte ist, ist gehärteter Martensit M_T, und die metallographische Struktur des dritten Bereichs 3C, der zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich vorhanden ist, enthält Austenit γ und gehärteten Martensit M_T.The flat plate-shaped steel plate made entirely of martensite obtained in Step 2 was again electrically heated with the direct resistance heater used in Step 1. The first area, which is part of the steel plate, was heated from room temperature to 900 ° C for 20 seconds. The second area, which is another part of the steel plate, was electrically heated by controlling the maximum temperature reached by the heating of the second area so that it reached 600 ° C from room temperature in 20 seconds. By the direct resistance heating, the first area is an area containing austenite, the second area is an area containing tempered martensite, and the third area between the first area and the second area is an area containing austenite and tempered martensite. The first area, the third area and the second area are such that the metallographic structure changes in a longitudinal direction of the steel plate. A length of the first area was 800 mm, a length of the third area was 20 mm, and a length of the second area was 380 mm. 4D In a state in which Step 3 is performed, FIG. 13 shows the metallographic structure of the first region 1A that is part of a steel plate 43 is, austenite is γ, and the metallographic structure of the second region 2C which is another part of the steel plate is hardened martensite M _T , and the metallographic structure of the third area 3C existing between the first region and the second region includes austenite γ and hardened martensite M _T.

Schritt 4Step 4

In Schritt 3 wurde das Anlegen des Stroms gestoppt, wenn eine Temperatur des ersten Bereichs der Stahlplatte 900°C und eine Temperatur des zweiten Bereichs 600°C erreichte, und die Pressenkühlung wurde sofort durchgeführt. Die Pressenkühlung wurde unter Verwendung eines Pressmatrize durchgeführt, die mit einem Wasserdurchlass versehen ist, der Kühlwasser zum schnellen Abkühlen der Stahlplatte im Inneren führt, und die Stahlplatte wurde durch schnelles Abkühlen abgeschreckt, während sie in eine Form gepresst wurde, bei der der Querschnitt in Breitenrichtung eine Hutform aufweist, um das Warmumformungsprodukt zu erhalten. Die Abkühlzeit der Presse (die Zeit, während der die Pressmatrize an seinem unteren Totpunkt gehalten wird) betrug 15 Sekunden. Bei der Untersuchung des Warmumformungsprodukts war die metallografische Struktur im ersten Bereich Martensit, die metallografische Struktur im zweiten Bereich war getemperter Martensit und die metallografische Struktur im dritten Bereich war Martensit und getemperter Martensit. 4E zeigt einen Zustand eines Warmumformungsprodukts 44, das durch die Durchführung der Presskühlung in Schritt 4 hergestellt wurde. Die Stahlplatte nach Schritt 3 wird durch eine Pressmatrize (nicht abgebildet) gepresst und abgekühlt, um das Warmumformungsprodukt 44 zu erhalten. In dem Warmumformungsprodukt 44 ist die metallographische Struktur eines ersten Bereichs 1D Martensit M, die metallographische Struktur eines zweiten Bereichs 2D ist getemperter Martensit M_T, und die metallographische Struktur eines dritten Bereichs 3D enthält Martensit M und getemperten Martensit M_T. Das Warmumformungsprodukt 44 hat eine Form, bei der ein Querschnitt in Breitenrichtung eine Hutform aufweist. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Warmumformungsprodukts 44.In Step 3, when a temperature of the first area of the steel plate reached 900 ° C and a temperature of the second area reached 600 ° C, the application of current was stopped, and press cooling was performed immediately. The press cooling was carried out using a die provided with a water passage leading cooling water to rapidly cool the steel plate inside, and the steel plate was quenched by rapid cooling while it was pressed into a shape having the cross section in the width direction has a hat shape in order to obtain the hot forged product. The press cool down time (the time during which the die is held at its bottom dead center) was 15 seconds. When examining the hot forged product, the metallographic structure in the first area was martensite, the metallographic structure in the second area was tempered martensite, and the metallographic structure in the third area was martensite and tempered martensite. 4E Fig. 10 shows a state of a hot working product 44 made by performing press cooling in step 4. The steel plate after step 3 is pressed through a press die (not shown) and cooled to form the hot forged product 44 to obtain. In the hot forged product 44 is the metallographic structure of a first area 1D Martensite M, the metallographic structure of a second area 2D is tempered martensite M _T , and the metallographic structure of a third region 3D contains martensite M and tempered martensite M _T. The hot forged product 44 has a shape in which a cross section in the width direction has a hat shape. 5 Figure 3 shows a perspective view of the hot forged product 44 .

Die Vickershärte jeder der ersten Region (Martensit), der dritten Region (Martensit und getemperter Martensit) und der zweiten Region (getemperter Martensit) des erhaltenen Warmumformungsprodukts wurde gemessen. Fünf Punkte wurden bei 300 gf (Belastung: 300 g, HV 0,3) gemäß JIS Z2244:2009 mit einem Vickers-Härteprüfgerät gemessen und ein Durchschnittswert daraus ermittelt.The Vickers hardness of each of the first region (martensite), the third region (martensite and tempered martensite), and the second region (tempered martensite) of the obtained hot forged product was measured. Five points were measured at 300 gf (load: 300 g, HV 0.3) according to JIS Z2244: 2009 with a Vickers hardness tester, and an average value was obtained therefrom.

Als Ergebnis betrug der erste Bereich 450 HV bis 500 HV (1500 MPa bis 1700 MPa), der dritte Bereich 270 HV bis 450 HV (850 MPa bis 1500 MPa) und der zweite Bereich 250 HV bis 270 HV (800 MPa bis 850 MPa). Aus dem Ergebnis wurde festgestellt, dass das Warmumformungsprodukt mit einem harten Teil (erster Bereich) mit ausgezeichnete Festigkeit, einem weichen Teil (zweiter Bereich), der leicht nachbearbeitet werden kann, und dem dritten Bereich, der eine dazwischen liegende Festigkeit aufweist, in Beispiel 3 erhalten wurde.As a result, the first area was 450 HV to 500 HV (1500 MPa to 1700 MPa), the third range 270 HV to 450 HV (850 MPa to 1500 MPa) and the second range 250 HV to 270 HV (800 MPa to 850 MPa). From the result, it was found that the hot-forged product having a hard part (first area) excellent in strength, a soft part (second area) which can be easily reworked, and the third area which has intermediate strength in Example 3 was obtained.

Messung der KristallkorngrößeMeasurement of the crystal grain size

Die Kristallkorngröße von Martensit im ersten Bereich des erhaltenen Warmumformungsprodukts wurde in Übereinstimmung mit JIS G0551:2013 gemessen. Wenn fünf Punkte gemessen wurden, um einen Durchschnittswert zu ermitteln, betrug die Korngrößenzahl 11,8. Aus dem Ergebnis ging hervor, dass die Kristallkorngröße des Martensits im ersten Bereich durch zweimaliges Abschrecken nach schnellem Kurzzeiterwärmen auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 auch in Beispiel 3 feiner gemacht wurde.The crystal grain size of martensite in the first region of the obtained hot working product was measured in accordance with JIS G0551: 2013. When five points were measured to find an average value, the grain size number was 11.8. From the result, it was found that the crystal grain size of martensite in the first region was made finer by quenching twice after rapid short-term heating in the same manner as in Example 1 also in Example 3.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

JP 2018079484 A [0003]
WO 2013/137308 A1 [0003]
JP 2018196981 [0062]
JP 2019160716 [0062]

Claims

Hot forming process, comprising: Heating a steel plate so that the entire steel plate is converted into austenite; Pressing and cooling the entire steel plate after heating so that the entire steel plate is transformed into martensite; Reheating the steel plate after pressing and cooling so that a first area of the steel plate is converted into austenite and so that a second area of the steel plate, which is not the first area to be converted to tempered martensite; and Pressing and re-cooling the entire steel plate after reheating, so that the first portion is converted into martensite and so that the steel plate is pressed into a desired shape.

Hot forming process according to Claim 1 , both heating and rewarming taking no more than 30 seconds.

Hot forming process according to Claim 1 or 2 wherein the steel plate is heated by resistance heating in both heating and reheating.

Hot forming process according to one of the Claims 1 to 3 , wherein a maximum temperature to which the steel plate is heated upon reheating is different between the first area and the second area.

Hot forming process according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the maximum temperature to which the second region is reheated is equal to or higher than 400 ° C but lower than an austenite transformation starting temperature.

A hot forging product comprising a first area with a martensite structure and a second area with an annealed martensite structure, a grain size number of the martensite structure in the first area being equal to or larger than 10 according to JIS G0551: 2013.