JP2015024414A - Method of manufacturing high-strength press component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に自動車産業分野で使用される高強度プレス部品であって、加熱した鋼板をダイとパンチからなる金型内で熱間プレスし、特に引張強さ（TS）が1300MPa以上となる高強度プレス部品の製造方法に関するものである。 The present invention is a high-strength press part mainly used in the automotive industry field, in which a heated steel plate is hot-pressed in a die consisting of a die and a punch, and particularly has a tensile strength (TS) of 1300 MPa or more. The present invention relates to a manufacturing method of a high strength pressed part.
近年、地球環境保全の観点から、自動車排ガス規制が強化されている。このような状況下、自動車の燃費向上が重要な課題となっており、自動車部品の高強度・薄肉化が要求されている。自動車部品の高強度・薄肉化を図る手段としては、自動車部品の素材として鋼板を用い、プレス焼入れにより鋼板を所望の部品形状に成形する手段が知られている。プレス焼入れでは、オーステナイト単相域まで加熱したブランク（鋼板）を、金型を用いて所望の形状に熱間プレス成形しつつ、金型内で抜熱して焼入れを行う。 In recent years, automobile exhaust gas regulations have been strengthened from the viewpoint of global environmental conservation. Under such circumstances, improvement in fuel efficiency of automobiles is an important issue, and high strength and thinning of automobile parts are required. As means for increasing the strength and thickness of automobile parts, there is known a means for forming a steel sheet into a desired part shape by press hardening using a steel sheet as a material for the automobile part. In press quenching, a blank (steel plate) heated to an austenite single-phase region is hot-pressed into a desired shape using a mold, and heat is removed in the mold for quenching.
以上のように、プレス焼入れでは、高温域に加熱した鋼板、すなわち軟質化して加工し易い状態にある鋼板をプレス成形するため、鋼板を複雑な部品形状に成形することができる。また、鋼板を所望の部品形状に成形しつつ焼入れを行うため、成形後には引張強さ（TS）が1500MPaを超えるような強度の極めて高いホットプレス部品が得られる。更に、金型内で焼入れを行うため、熱処理ひずみの抑制が可能であり、寸法精度に優れたホットプレス部品が得られる。 As described above, in press hardening, a steel plate heated to a high temperature region, that is, a steel plate that is softened and easily processed is press-formed, so that the steel plate can be formed into a complicated part shape. In addition, since the steel sheet is quenched while being formed into a desired part shape, a hot-pressed part having an extremely high strength such that the tensile strength (TS) exceeds 1500 MPa is obtained after forming. Furthermore, since quenching is performed in the mold, it is possible to suppress heat treatment distortion and to obtain a hot-pressed part with excellent dimensional accuracy.
しかしながら、プレス焼入れにより製造された従来のホットプレス部品は、その組織が主にマルテンサイト組織であるため、延性が低い。このように延性の低い部品を自動車部品に適用すると、自動車の衝突時、大きな変形を受ける部位で割れが発生する問題がある。 However, the conventional hot-pressed parts manufactured by press quenching have low ductility because the structure is mainly a martensite structure. When such a part having low ductility is applied to an automobile part, there is a problem in that a crack is generated at a site that undergoes a large deformation at the time of a car collision.
また、自動車部品のうち、例えば骨格部品には、高強度であることに加えて、衝突時、座屈により衝撃エネルギーを吸収して乗員の安全を確保する機能が求められる。しかしながら、マルテンサイトを主たる組織とした従来のホットプレス部品は曲げ性に劣り、自動車衝突時、座屈部に割れが発生してしまうため、耐衝撃性が不十分であるという問題がある。
以上の理由により、従来のホットプレス部品は、自動車部品に採用しようとしても適用部位が限定され、汎用性が低い。
Among automotive parts, for example, a skeletal part is required to have a function of ensuring the safety of an occupant by absorbing impact energy by buckling at the time of collision in addition to high strength. However, the conventional hot press parts mainly composed of martensite are inferior in bendability and have a problem that the impact resistance is insufficient because a crack occurs in a buckled part at the time of automobile collision.
For the above reasons, the conventional hot press parts are limited in their application parts even if they are used for automobile parts, and their versatility is low.
これらの問題に対し、例えば特許文献１には、質量％で、C：0.1〜0.4％、Si：0.001〜3.0％、Mn：1.5〜4.0％、P：0.1％以下、S：0.05％以下、Al：0.005〜0.1％、N：0.01％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、ミクロ組織が、フェライト及びパーライト、又はフェライト、セメンタイト及びパーライトより成る鋼板を、加熱速度1〜100℃/秒の加熱速度にて加熱し、700〜850℃の温度域で10〜6000秒の保持を行い、550〜700℃の温度域にてプレス成形を行うことで、成形後の鋼板の組織を、主相として冷却後面積率で40〜90％のフェライトを含有し、第二相として10〜60％のマルテンサイトを含有し、残部組織がベイナイトから成る組織とする技術が提案されている。そして、特許文献１で提案された技術によると、熱間プレス成形後の組織をフェライトとマルテンサイトの２相組織とすることで、プレス成形後の鋼板において780N/mm2以上の引張強さが得られるとともに、良好な延性が確保できるとしている。 For these problems, for example, in Patent Document 1, in mass%, C: 0.1 to 0.4%, Si: 0.001 to 3.0%, Mn: 1.5 to 4.0%, P: 0.1% or less, S: 0.05% or less, A steel plate containing Al: 0.005 to 0.1%, N: 0.01% or less, the balance being Fe and inevitable impurities, and the microstructure being made of ferrite and pearlite, or ferrite, cementite and pearlite, heating rate 1 to 100 Heating at a heating rate of ℃ / second, holding for 10 to 6000 seconds in the temperature range of 700 to 850 ° C, and press forming in the temperature range of 550 to 700 ° C, the structure of the steel sheet after forming Has been proposed that contains 40 to 90% of ferrite in the area ratio after cooling as the main phase, 10 to 60% martensite as the second phase, and the remaining structure is composed of bainite. . According to the technique proposed in Patent Document 1, the structure after hot press forming is a two-phase structure of ferrite and martensite, and the steel sheet after press forming has a tensile strength of 780 N / mm 2 or more. In addition to being obtained, good ductility can be secured.
また、特許文献２には、質量％でC：0.12％以上0.69％以下、Si：3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下、Al：3.0％以下およびN：0.010％以下を含有し、かつSi＋Alが0.7％以上を満足し、残部はFeおよび不可避不純物からなる鋼板を、750℃以上1000℃以下の温度に加熱し、5〜1000秒間保持したのち、350℃以上900℃以下の温度域で熱間プレスを行い、ついで50℃以上350℃以下の温度まで冷却した後、350℃以上490℃以下の温度域に昇温し、該温度域に5秒以上1000秒以下保持することにより、マルテンサイトと残留オーステナイトとベイニティックフェライトを含むベイナイトを有し、マルテンサイトのうちの25％以上が焼戻しマルテンサイトである組織を有する高強度プレス部材とする技術が提案されている。そして、特許文献２で提案された技術によると、マルテンサイトの一部を焼戻しマルテンサイトにすることによって、強度と延性に優れ、かつ引張強さが980MPa以上の高強度プレス部材が得られるとしている。 Patent Document 2 discloses that C: 0.12% to 0.69%, Si: 3.0% or less, Mn: 0.5% to 3.0%, P: 0.1% or less, S: 0.07% or less, Al: 3.0% by mass. % And N: 0.010% or less, Si + Al satisfies 0.7% or more, the remainder is heated to a temperature of 750 ° C to 1000 ° C and held for 5 to 1000 seconds with Fe and inevitable impurities. After that, hot pressing is performed in a temperature range of 350 ° C to 900 ° C, and after cooling to a temperature of 50 ° C to 350 ° C, the temperature is raised to a temperature range of 350 ° C to 490 ° C. High strength press member having a structure containing martensite, retained austenite and bainite containing bainitic ferrite, and having a structure in which 25% or more of martensite is tempered martensite. A technology has been proposed. According to the technique proposed in Patent Document 2, a part of martensite is tempered martensite, whereby a high-strength press member having excellent strength and ductility and having a tensile strength of 980 MPa or more can be obtained. .
しかしながら、特許文献１で提案された技術では、熱間プレス成形後の鋼板の強度が引張強さで高々1270MPa程度であり、ホットプレス部品として十分な強度が得られない。また、座屈部の割れに対して問題となる曲げ性についても十分ではない。一方、特許文献２で提案された技術では、十分な強度を備えたプレス部材が得られている。しかしながら、特許文献２で提案された技術では、プレス焼入れ後に再加熱・保持する熱処理を必要としていることから、そのための加熱炉が必要となり、コスト的に不利である。また、このようにプレス焼入れ後の熱処理を必要とするため、生産性が低いという問題もある。更に、特許文献２で提案された技術では、高強度プレス部材の曲げ性について検討されていない。 However, with the technique proposed in Patent Document 1, the strength of the steel sheet after hot press forming is about 1270 MPa at the highest in tensile strength, and sufficient strength as a hot press part cannot be obtained. Further, the bendability that is a problem with respect to the cracking of the buckled portion is not sufficient. On the other hand, in the technique proposed in Patent Document 2, a press member having sufficient strength is obtained. However, the technique proposed in Patent Document 2 requires heat treatment for reheating and holding after press quenching, and thus requires a heating furnace, which is disadvantageous in terms of cost. Moreover, since heat treatment after press quenching is required in this way, there is also a problem that productivity is low. Furthermore, in the technique proposed in Patent Document 2, the bendability of the high-strength press member has not been studied.
本発明は、上記の従来技術が抱える問題を有利に解決し、高強度であり且つ延性および曲げ性にも優れた高強度プレス部品の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to advantageously solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a method for producing a high-strength press part having high strength and excellent ductility and bendability.
上記課題を解決すべく、本発明者らは、熱間プレスにより成形される高強度プレス部品に関し、強度、延性および曲げ性に及ぼす各種要因について鋭意検討した。その結果、1300MPa以上の引張強さを確保しつつ、高強度プレス部品の延性および曲げ性の向上を図るうえでは、高強度プレス部品の組織を、ベイナイトを含む組織とすることが極めて有効であることを知見した。また、高強度プレス部品の組織を、ベイナイトと共に残留オーステナイトを適量含む組織とすることで、高強度プレス部品の延性がより一層向上することを知見した。また、高強度プレス部品の強度を確保する観点からは、ベイナイトおよび残留オーステナイト以外の残部をマルテンサイトとすることが有効であることを知見した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied various factors affecting strength, ductility and bendability with respect to a high-strength press part formed by hot pressing. As a result, in order to improve the ductility and bendability of high-strength press parts while ensuring a tensile strength of 1300 MPa or more, it is extremely effective to make the structure of high-strength press parts into a structure containing bainite. I found out. It was also found that the ductility of the high-strength press part is further improved by making the structure of the high-strength press part into a structure containing an appropriate amount of retained austenite together with bainite. In addition, from the viewpoint of securing the strength of the high-strength press parts, it has been found that it is effective to make the balance other than bainite and retained austenite martensite.
更に、本発明者らが検討した結果、部品の素材となる鋼板の組成や、熱間プレス成形前、熱間プレス成形時、金型から離型する際の鋼板温度などを最適化することで、熱間プレス成形後に熱処理を施すことなく、安価にかつ高効率に上記所望の組織を有する高強度プレス部品が得られることを知見した。 Furthermore, as a result of investigations by the present inventors, by optimizing the composition of the steel plate used as the material of the component, the temperature of the steel plate when releasing from the mold, before hot press forming, during hot press forming, etc. It has been found that a high-strength press part having the desired structure can be obtained at low cost and high efficiency without performing heat treatment after hot press forming.
本発明は上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は次のとおりである。
［１］ 質量％で、C：0.15％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下、Al：0.005％以上0.2％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板を、Ac3変態点以上1200℃以下の温度に加熱した後、金型に挿入して650℃以上の温度域でプレス成形を行い、金型内で50℃/s以上の冷却速度で550℃以下400℃以上の温度域まで冷却して離型し、離型温度から300℃までの平均冷却速度が5℃/s以下となるように徐冷することを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] By mass%, C: 0.15% to 0.6%, Si: 0.001% to 3.0%, Mn: 0.5% to 3.0%, P: 0.1% or less, S: 0.07% or less, Al: 0.005% A steel sheet having a composition containing 0.2% or less and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities is heated to a temperature not lower than the Ac 3 transformation point and not higher than 1200 ° C, and then inserted into a mold and a temperature range not lower than 650 ° C. The mold is press-molded and cooled in the mold at a cooling rate of 50 ° C / s or higher to a temperature range of 550 ° C or lower to 400 ° C or higher and released, and the average cooling rate from the mold release temperature to 300 ° C is 5 ° C. A method for producing a high-strength press part, characterized by slow cooling so as to be less than / s.
［２］ 前記［１］において、前記組成に加えて更に、質量％でCr：0.005％以上0.5％以下、V ：0.005％以上0.5％以下、Mo：0.005％以上0.5％以下、Ni：0.005％以上0.5％以下のうちの少なくとも１種以上を含有することを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。 [2] In the above [1], in addition to the composition, Cr: 0.005% to 0.5%, V: 0.005% to 0.5%, Mo: 0.005% to 0.5%, Ni: 0.005% A method for producing a high-strength press part, comprising at least one of 0.5% or less.
［３］ 前記［１］または［２］において、前記組成に加えて更に、質量％でTi：0.01％以上0.20％以下、Nb：0.01％以上0.10％以下のうちの少なくとも１種以上を含有することを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。 [3] In the above [1] or [2], in addition to the above composition, the composition further contains at least one of Ti: 0.01% to 0.20% and Nb: 0.01% to 0.10% by mass%. A method for producing a high-strength press part, characterized in that:
［４］ 前記［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記組成に加えて更に、質量％でB：0.0002％以上0.0050％以下を含有することを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。 [4] The method for producing a high-strength press part according to any one of the above [1] to [3], further comprising B: 0.0002% to 0.0050% by mass% in addition to the composition.
本発明によると、引張強さが1300MPa以上、延性の指標となる引張強さと伸びの積（TS×EL）が12000MPa・％以上であり、しかも曲げ性の指標となる限界曲げ半径Rと板厚tの比（R/t）が3.0以下である、延性および曲げ性に優れた高強度プレス部品が得られる。したがって、本発明によれば、高強度プレス部品を自動車の骨格部品等に適用することが可能となり、これらの部品の軽量化を通じて自動車の燃費性能の飛躍的な向上が期待できる。また、本発明は、延性および曲げ性に優れた高強度プレス部品を簡便かつ安価に製造できることから、自動車部品の生産性向上やコスト削減に貢献し、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, the tensile strength is 1300 MPa or more, the product of tensile strength and elongation (TS × EL) is 12000 MPa ·% or more, which is an index of ductility, and the bending radius R and the plate thickness are the indices of bendability. A high-strength press part excellent in ductility and bendability having a t ratio (R / t) of 3.0 or less can be obtained. Therefore, according to the present invention, it becomes possible to apply high-strength press parts to automobile frame parts and the like, and a dramatic improvement in the fuel efficiency of automobiles can be expected through weight reduction of these parts. In addition, since the present invention can easily and inexpensively manufacture high-strength press parts having excellent ductility and bendability, it contributes to improving the productivity of automobile parts and reducing costs, and has a remarkable industrial effect.
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明では、鋼板を、加熱し、金型で熱間プレス成形して所定の部品形状にするとともに金型で抜熱して冷却し、離型後に徐冷することでプレス部品を製造する。そして、本発明は、プレス部品に所望の強度を付与する目的、およびプレス部品の組織を所望の組織、すなわちベイナイトおよび残留オーステナイトを適量含み、残部がマルテンサイトからなる組織とする目的で、プレス部品の素材となる鋼板の組成、熱間プレス成形条件（鋼板の加熱温度、成形温度、金型内での冷却速度、離型温度、離型後の冷却速度）を最適化することを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
In the present invention, a steel sheet is heated and hot press-molded with a mold to obtain a predetermined part shape, heat is removed by the mold and cooled, and then gradually cooled after mold release to produce a pressed part. The present invention provides a press part for the purpose of imparting a desired strength to the press part, and for the purpose of making the structure of the press part into a desired structure, that is, containing a proper amount of bainite and retained austenite and the balance being martensite. It is characterized by optimizing the composition of the steel plate that is the raw material of the material and the hot press forming conditions (heating temperature of the steel plate, forming temperature, cooling rate in the mold, mold release temperature, cooling rate after mold release) .
本発明では、プレス部品の素材として、質量％で、C：0.15％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.005％以上0.2％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板を用いる。プレス部品の素材となる鋼板の成分組成の限定理由は以下のとおりである。なお、以下の成分組成を表す％は、特に断らない限り質量％を意味するものとする。 In the present invention, as a material for a pressed part, in mass%, C: 0.15% to 0.6%, Si: 0.001% to 3.0%, Mn: 0.5% to 3.0%, P: 0.1% or less, S: 0.07 % Or less and Al: 0.005% or more and 0.2% or less are used, and a steel plate having a composition in which the balance is composed of Fe and inevitable impurities is used. The reasons for limiting the component composition of the steel sheet used as the material for the pressed part are as follows. In addition,% showing the following component composition shall mean the mass% unless there is particular notice.
C ：0.15％以上0.6％以下
Cは、鋼の強度向上に寄与する元素である。また、Cは、残留オーステナイト量を確保するうえで必須の元素でもある。C含有量が0.15％未満であると、プレス部品の引張強さを1300MPa以上とすることが困難となる。また、C含有量が0.15％未満であると、プレス部品に含まれる残留オーステナイト量が減少し、プレス部品の延性が低下する。一方、C含有量が0.6％を超えると、溶接性が劣化する。したがって、C含有量は0.15％以上0.6％以下とする。好ましくは0.2％以上0.4％以下である。
C: 0.15% to 0.6%
C is an element that contributes to improving the strength of steel. C is also an essential element for securing the amount of retained austenite. If the C content is less than 0.15%, it becomes difficult to set the tensile strength of the pressed part to 1300 MPa or more. On the other hand, if the C content is less than 0.15%, the amount of retained austenite contained in the pressed part decreases, and the ductility of the pressed part decreases. On the other hand, if the C content exceeds 0.6%, the weldability deteriorates. Therefore, the C content is 0.15% or more and 0.6% or less. Preferably they are 0.2% or more and 0.4% or less.
Si：0.001％以上3.0％以下
Siは、固溶強化により鋼の強度向上に寄与する元素であり、曲げ性を阻害する粗大なセメンタイトを抑制する元素でもある。このような効果を発現させるためには、Si含有量を0.001％以上とする必要がある。また、Siは、残留オーステナイト量を確保するうえで有効な元素でもあり、このような観点からはSi含有量を1.0％以上とすることが好ましい。一方、Si含有量が3.0％を超えると、プレス部品の表面性状が著しく劣化し、化成処理性や耐食性の低下を招く。したがって、Si含有量は0.001％以上3.0％以下とする。好ましくは1.0％以上2.0％以下である。
Si: 0.001% to 3.0%
Si is an element that contributes to improving the strength of steel by solid solution strengthening, and is also an element that suppresses coarse cementite that inhibits bendability. In order to exhibit such an effect, the Si content needs to be 0.001% or more. Si is also an effective element for securing the amount of retained austenite. From such a viewpoint, the Si content is preferably 1.0% or more. On the other hand, when the Si content exceeds 3.0%, the surface properties of the pressed parts are remarkably deteriorated, and chemical conversion treatment properties and corrosion resistance are lowered. Therefore, Si content shall be 0.001% or more and 3.0% or less. Preferably they are 1.0% or more and 2.0% or less.
Mn：0.5％以上3.0％以下
Mnは、固溶強化により鋼の強度向上に寄与する元素である。また、Mnは、オーステナイトを安定化させ、ベイナイト、残留オーステナイト、マルテンサイト以外の組織であるフェライトやパーライトの生成を抑制する元素でもある。このような効果を発現させるためには、Mn含有量を0.5％以上とする必要がある。一方、Mn含有量が3.0％を超えると、オーステナイトが過剰に安定化され、ベイナイトの生成が不十分となる。したがって、Mn含有量は0.5％以上3.0％以下とする。好ましくは1.0％以上2.0％以下である。
Mn: 0.5% to 3.0%
Mn is an element that contributes to improving the strength of steel by solid solution strengthening. Mn is also an element that stabilizes austenite and suppresses the formation of ferrite and pearlite, which are structures other than bainite, retained austenite, and martensite. In order to exhibit such an effect, the Mn content needs to be 0.5% or more. On the other hand, if the Mn content exceeds 3.0%, austenite is excessively stabilized and bainite is not sufficiently generated. Therefore, the Mn content is 0.5% or more and 3.0% or less. Preferably they are 1.0% or more and 2.0% or less.
P ：0.1％以下
Pは、固溶強化により鋼の強度向上に寄与する元素であるが、粒界に偏析して低温靭性や耐衝撃性の低下を招く元素でもある。したがって、本発明では、P含有量を0.1％以下に抑制する。好ましくは0.03％以下である。
P: 0.1% or less
P is an element that contributes to improving the strength of the steel by solid solution strengthening, but is also an element that segregates at the grain boundary and causes a decrease in low-temperature toughness and impact resistance. Therefore, in the present invention, the P content is suppressed to 0.1% or less. Preferably it is 0.03% or less.
S ：0.07％以下
Sは、Mnと結合して粗大な硫化物を形成し、鋼の延性低下を招く元素である。そのため、S含有量は極力低減することが好ましいが、0.07％までの含有は許容できる。したがって、S含有量は0.07％以下とする。好ましくは0.01％以下である。
S: 0.07% or less
S is an element that combines with Mn to form coarse sulfides and causes a reduction in the ductility of steel. Therefore, it is preferable to reduce the S content as much as possible, but the content up to 0.07% is acceptable. Therefore, the S content is 0.07% or less. Preferably it is 0.01% or less.
Al：0.005％以上0.2％以下
Alは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させるのに有効な元素である。このような効果を得るには、Al含有量を0.005％以上とする必要がある。一方、Al含有量が0.2％を超えて過剰になると、酸化物系介在物の増加を招き、鋼の延性を低下させる要因となる。したがって、Al含有量は0.005％以上0.2％以下とする。好ましくは0.01％以上0.1％以下である。
Al: 0.005% to 0.2%
Al acts as a deoxidizer and is an effective element for improving the cleanliness of steel. In order to obtain such an effect, the Al content needs to be 0.005% or more. On the other hand, if the Al content exceeds 0.2% and becomes excessive, an increase in oxide inclusions will be caused, causing a reduction in the ductility of the steel. Therefore, the Al content is 0.005% or more and 0.2% or less. Preferably they are 0.01% or more and 0.1% or less.
以上が本発明においてプレス部品の素材として用いる鋼板の基本成分であるが、該鋼板は、必要に応じて以下の元素を含有してもよい。 The above are the basic components of the steel sheet used as the material for the pressed part in the present invention, and the steel sheet may contain the following elements as necessary.
Cr：0.005％以上0.5％以下、V：0.005％以上0.5％以下、Mo：0.005％以上0.5％以下、Ni：0.005％以上0.5％以下のうちの少なくとも１種以上
Cr、V、Mo、Niは、いずれも鋼板のプレス成形時や成形後の冷却時にフェライトやパーライトの生成を抑制し、ベイナイト、残留オーステナイト、マルテンサイトを生成し易くする。このような効果を得るには、含有量をいずれも0.005％以上とすることが好ましい。一方、これらの元素の含有量がいずれも0.5％を超えると、その効果は飽和し、コストアップの要因となる。したがって、Cr、V、Mo、Niから選択される１種または２種以上を含有する場合には、それぞれの元素の含有量を0.005％以上0.5％以下とすることが好ましく、0.05％以上0.3％以下とすることがより好ましい。
Cr: 0.005% to 0.5%, V: 0.005% to 0.5%, Mo: 0.005% to 0.5%, Ni: 0.005% to 0.5%
Cr, V, Mo, and Ni all suppress the formation of ferrite and pearlite during press forming of steel sheets and cooling after forming, and facilitate the formation of bainite, retained austenite, and martensite. In order to obtain such effects, the content is preferably 0.005% or more. On the other hand, if the content of these elements exceeds 0.5%, the effect is saturated, resulting in a cost increase. Accordingly, when one or more selected from Cr, V, Mo and Ni are contained, the content of each element is preferably 0.005% or more and 0.5% or less, and 0.05% or more and 0.3%. More preferably, it is as follows.
Ti：0.01％以上0.20％以下、Nb：0.01％以上0.10％以下のうちの少なくとも１種以上
Tiは、鋼の強化に有効であり、本発明で規定する範囲内の含有量であればプレス部品の強化に使用して差し支えない。このような強度向上効果を得るには、Ti含有量を0.01％以上とすることが好ましい。一方、Ti含有量が0.20％を超えると、その効果は飽和し、コストアップの要因となる。したがって、Tiを含有する場合には、その含有量を0.01％以上0.20％以下とすることが好ましく、0.01％以上0.05％以下とすることがより好ましい。
Ti: 0.01% or more and 0.20% or less, Nb: 0.01% or more and at least one of 0.10% or less
Ti is effective for strengthening steel and may be used for strengthening pressed parts as long as the content is within the range specified in the present invention. In order to obtain such a strength improvement effect, the Ti content is preferably set to 0.01% or more. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.20%, the effect is saturated, resulting in a cost increase. Therefore, when Ti is contained, the content is preferably 0.01% or more and 0.20% or less, and more preferably 0.01% or more and 0.05% or less.
Nbも、鋼の強化に有効であり、本発明で規定する範囲内の含有量であればプレス部品の強化に使用して差し支えない。このような強度向上効果を得るには、Nb含有量を0.01％以上とすることが好ましい。一方、Nb含有量が0.10％を超えると、その効果は飽和し、コストアップの要因となる。したがって、Nbを含有する場合には、その含有量を0.01％以上0.10％以下とすることが好ましく、0.01％以上0.05％以下とすることがより好ましい。 Nb is also effective for strengthening steel and may be used for strengthening pressed parts as long as the content is within the range specified in the present invention. In order to obtain such a strength improving effect, the Nb content is preferably set to 0.01% or more. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.10%, the effect is saturated, resulting in a cost increase. Therefore, when Nb is contained, the content is preferably 0.01% or more and 0.10% or less, and more preferably 0.01% or more and 0.05% or less.
B ：0.0002％以上0.0050％以下
Bは、オーステナイト粒界からのフェライト生成を抑制し、ベイナイト、残留オーステナイト、マルテンサイトの生成を容易にする作用を有する。このような効果を得るには、B含有量を0.0002％以上とすることが好ましい。一方、B含有量が0.0050％を超えると、その効果は飽和し、コストアップの要因となる。したがって、Bを含有する場合には、その含有量を0.0002％以上0.0050％以下とすることが好ましく、0.0005％以上0.0030％以下とすることがより好ましい。
B: 0.0002% or more and 0.0050% or less
B has the effect of suppressing the formation of ferrite from the austenite grain boundaries and facilitating the formation of bainite, retained austenite, and martensite. In order to obtain such an effect, the B content is preferably 0.0002% or more. On the other hand, if the B content exceeds 0.0050%, the effect is saturated, resulting in a cost increase. Therefore, when B is contained, the content is preferably 0.0002% or more and 0.0050% or less, and more preferably 0.0005% or more and 0.0030% or less.
本発明において、上記以外の成分は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては例えばNが挙げられ、N含有量は0.01％以下に低減することが好ましい。より好ましくは0.005％以下である。 In the present invention, components other than those described above are Fe and inevitable impurities. Inevitable impurities include, for example, N, and the N content is preferably reduced to 0.01% or less. More preferably, it is 0.005% or less.
なお、本発明においてプレス部品の素材として用いる鋼板は、上記の組成を有する限りその製造条件等に特段の制限はなく、従来公知の方法にしたがい製造することができる。例えば、連続鋳造法や、造塊−分塊圧延法、薄スラブ連鋳法等、公知の鋳造方法により鋳造されたスラブに、熱間圧延を施すことにより得られる熱延板（板厚：約2.0mm以上4.0mm以下）を素材鋼板としてもよい。また、上記熱延板に、必要に応じて酸洗、焼鈍を施したのち、冷間圧延を施すことにより得られる冷延板（板厚：約0.8mm以上2.3mm以下）を素材鋼板としてもよい。また、上記熱延板や冷延板に、焼鈍処理を施すことにより得られる焼鈍板を素材鋼板としてもよい。更に、上記熱延板、冷延板または焼鈍板にめっきを施したものを素材鋼板としてもよい。めっきの種類は特に限定されず、Zn系、Al系等、いずれの種類でもよい。めっき方法も特に限定されず、溶融めっき、電気めっきなど、いずれの方法を用いてもよい。 In addition, as long as it has said composition, the steel plate used as a raw material of a press part in this invention does not have a restriction | limiting in particular in the manufacturing conditions etc., It can manufacture according to a conventionally well-known method. For example, a hot-rolled sheet obtained by hot-rolling a slab cast by a known casting method such as a continuous casting method, an ingot-bundling rolling method, or a thin slab continuous casting method (plate thickness: about 2.0 mm or more and 4.0 mm or less) may be used as the material steel plate. The hot-rolled sheet can be pickled and annealed as necessary, and then cold-rolled (obtained from about 0.8 mm to 2.3 mm) as a raw steel sheet Good. Moreover, it is good also considering the annealing board obtained by giving an annealing process to the said hot-rolled sheet and cold-rolled sheet as a raw material steel plate. Furthermore, it is good also considering the thing which plated the said hot rolled sheet, cold rolled sheet, or annealed sheet as a raw material steel plate. The type of plating is not particularly limited, and any type such as Zn-based or Al-based may be used. The plating method is not particularly limited, and any method such as hot dipping or electroplating may be used.
本発明は、上記の組成を有する鋼板を、加熱し、金型を用いて所望の形状に熱間プレス成形しつつ、金型内で抜熱して急冷したのち離型し、更に徐冷することによりプレス部品とする。具体的には、上記の組成を有する鋼板を、Ac3変態点以上1200℃以下の温度に加熱した後、金型に挿入して650℃以上の温度域でプレス成形を行い、金型内で50℃/s以上の冷却速度で550℃以下400℃以上の温度域まで冷却して離型し、離型温度から300℃までの平均冷却速度が5℃/s以下となるように徐冷してプレス部品とする。 In the present invention, a steel sheet having the above composition is heated, hot-pressed into a desired shape using a mold, heat-extracted in the mold, rapidly cooled, released, and further slowly cooled. To make a pressed part. Specifically, after heating the steel plate having the above composition to a temperature of Ac 3 transformation point or higher and 1200 ° C. or lower, it is inserted into a mold and press-molded in a temperature range of 650 ° C. or higher. Cool at a cooling rate of 50 ° C / s or higher to a temperature range of 550 ° C or lower to 400 ° C or higher and release, and gradually cool so that the average cooling rate from the release temperature to 300 ° C is 5 ° C / s or lower. And press parts.
鋼板の加熱温度：Ac3変態点以上1200℃以下
先述のとおり、本発明では、プレス部品の組織を、ベイナイトおよび残留オーステナイトを含み、残部がマルテンサイトである組織とすることを目的とする。そのため、本発明では、プレス成形前の鋼板を、Ac3変態点以上の温度に加熱して、鋼板をオーステナイト単相組織とする必要がある。プレス成形前の鋼板温度がAc3変態点未満であると、プレス部品の組織がフェライト、パーライト等を含む組織となってしまい、プレス部品の強度が低下する。一方、熱間プレス成形前の鋼板温度が1200℃を超えると、結晶粒の粗大化、スケール生成量の増加、めっきの揮発等の問題が生じる。したがって、プレス成形前の鋼板の加熱温度は、Ac3変態点以上1200℃以下とする。好ましくはAc3変態点＋30℃以上Ac3変態点＋150℃以下である。
Heating temperature of steel plate: Ac 3 transformation point or higher and 1200 ° C. or lower As described above, an object of the present invention is to make the structure of a pressed part into a structure containing bainite and residual austenite and the balance being martensite. Therefore, in the present invention, it is necessary to heat the steel sheet before press forming to a temperature equal to or higher than the Ac 3 transformation point, so that the steel sheet has an austenite single phase structure. If the steel plate temperature before press forming is lower than the Ac 3 transformation point, the structure of the pressed part becomes a structure containing ferrite, pearlite, etc., and the strength of the pressed part is lowered. On the other hand, when the steel plate temperature before hot press forming exceeds 1200 ° C., problems such as coarsening of crystal grains, an increase in the amount of scale generation, and volatilization of plating occur. Therefore, the heating temperature of the steel sheet before press forming is set to the Ac 3 transformation point or higher and 1200 ° C. or lower. It is preferably Ac 3 transformation point + 30 ° C. or higher and Ac 3 transformation point + 150 ° C. or lower.
鋼板の加熱方法は特に限定されず、電気炉や誘導加熱炉、通電加熱による加熱等、いずれの方法であってもよい。また、加熱時の雰囲気も特に限定されず、大気雰囲気中で加熱してもよいし、鋼板の表面酸化を抑制する目的で還元雰囲気中や真空中で加熱してもよい。 The heating method of the steel sheet is not particularly limited, and any method such as an electric furnace, an induction heating furnace, or heating by energization heating may be used. Moreover, the atmosphere at the time of a heating is not specifically limited, either, You may heat in an air atmosphere and you may heat in a reducing atmosphere or a vacuum in order to suppress the surface oxidation of a steel plate.
なお、Ac3変態点以上1200℃以下の温度域における鋼板の保持時間が1s未満であると、オーステナイトの生成が不十分でオーステナイト単相組織にならないことが懸念される。一方、上記保持時間が1000sを超えると、スケール生成量の増加やめっきの揮発が問題となる場合がある。そのため、Ac3変態点以上1200℃以下の温度域における鋼板の保持時間は1s以上1000s以下とすることが好ましい。 Note that if the retention time of the steel sheet in the temperature range from the Ac 3 transformation point to 1200 ° C. is less than 1 s, there is a concern that austenite generation is insufficient and an austenite single-phase structure is not formed. On the other hand, if the holding time exceeds 1000 s, an increase in the amount of scale generation and volatilization of the plating may be a problem. Therefore, it is preferable that the holding time of the steel sheet in the temperature range from the Ac 3 transformation point to 1200 ° C. is 1 s to 1000 s.
次いで、上記の温度域に加熱してオーステナイト単相組織とした鋼板を、金型に挿入し、熱間プレスを行い所望の部品形状に成形するとともに、金型で抜熱して冷却する。ここで、最終的に得られるプレス部品の組織をベイナイト、残留オーステナイトおよびマルテンサイトからなる組織とし、フェライト等を含まない組織とするためには、鋼板を、オーステナイト単相組織の状態を維持したまま金型に挿入して熱間プレス成形を行い、金型内で急冷する必要がある。プレス成形前の鋼板に、オーステナイトからフェライト、パーライトへの変態が生じると、プレス部品の組織もフェライト等を含む組織となってしまう。 Next, the steel plate heated to the above temperature range and made into an austenite single-phase structure is inserted into a mold and hot pressed to form a desired part shape, and then the heat is removed by the mold and cooled. Here, in order to make the structure of the finally obtained press part a structure composed of bainite, retained austenite, and martensite, and to have a structure that does not include ferrite or the like, the steel sheet is maintained in the austenite single phase structure state. It is necessary to insert into a mold and perform hot press molding, and rapidly cool in the mold. When transformation from austenite to ferrite and pearlite occurs in the steel sheet before press forming, the structure of the pressed part also includes a structure including ferrite.
以上の理由により、本発明では、Ac3変態点以上1200℃以下に加熱した鋼板を、金型に挿入し、鋼板温度：650℃以上でプレス成形するとともに金型内で急冷する。先述のとおり、本発明において素材として用いる鋼板は、オーステナイト安定化元素を所定量含有するため、Ac3変態点以上1200℃以下に加熱した鋼板を650℃まで徐冷しても、フェライト変態やパーライト変態が発生することはない。 For the above reasons, in the present invention, a steel plate heated to an Ac 3 transformation point or higher and 1200 ° C. or lower is inserted into a mold, pressed at a steel plate temperature of 650 ° C. or higher, and rapidly cooled in the mold. As described above, the steel sheet used as a raw material in the present invention contains a predetermined amount of an austenite stabilizing element. Therefore, even if the steel sheet heated to the Ac 3 transformation point to 1200 ° C. is gradually cooled to 650 ° C., the ferrite transformation and pearlite Transformation does not occur.
したがって、650℃以上の温度の鋼板を金型に挿入し、プレス成形時（すなわち金型内での急冷開始時）の鋼板温度を650℃以上とすることにより、フェライトやパーライトの生成を抑制することができる。また、プレス成形時の鋼板温度は、660℃以上とすることがより好ましい。 Therefore, by inserting a steel plate with a temperature of 650 ° C. or higher into the mold and setting the steel plate temperature during press forming (that is, at the start of rapid cooling in the die) to 650 ° C. or higher, the generation of ferrite and pearlite is suppressed. be able to. The steel plate temperature during press forming is more preferably 660 ° C. or higher.
金型内での平均冷却速度：50℃/s以上
金型内での平均冷却速度が50℃/s未満であると、鋼板（或いはプレス部品）にフェライトやパーライトが生成するおそれがあり、所望の組織を有するプレス部品が得られない。したがって、金型内での鋼板（或いはプレス部品）の平均冷却速度は50℃/s以上とする。好ましくは100℃/s以上である。なお、上記平均冷却速度は、プレス成形温度、すなわちプレス成形時（金型内での急冷開始時）の鋼板温度から後述する離型温度までの温度域での平均冷却速度である。
Average cooling rate in the mold: 50 ° C / s or more If the average cooling rate in the die is less than 50 ° C / s, ferrite or pearlite may be generated on the steel plate (or pressed parts), which is desirable. A pressed part having the following structure cannot be obtained. Therefore, the average cooling rate of the steel plate (or press part) in the mold is set to 50 ° C./s or more. Preferably, it is 100 ° C./s or more. In addition, the said average cooling rate is an average cooling rate in the temperature range from press forming temperature, ie, the steel plate temperature at the time of press forming (at the time of the rapid cooling start in a metal mold | die) to the mold release temperature mentioned later.
金型内での鋼板（或いはプレス部品）の冷却速度は、例えば鋼板の寸法に応じて金型の材料、質量（熱伝導率、熱容量）を選択して抜熱能を調整することや、冷却機能を備えた金型（例えば、水等の冷却媒体用通路を内部に設けた金型）を用いることにより、所望の速度に制御することができる。 The cooling rate of the steel plate (or press part) in the mold is adjusted by selecting the mold material and mass (thermal conductivity, heat capacity) according to the dimensions of the steel plate, for example, and the cooling function. Can be controlled to a desired speed by using a mold (for example, a mold in which a passage for a cooling medium such as water is provided).
離型温度（急冷停止温度）：550℃以下400℃以上
本発明では、50℃/s以上の平均冷却速度で550℃以下400℃以上の温度域まで金型内で冷却（急冷）したのち、該温度域で成形後の鋼板（プレス部品）を金型から取り外し（離型）する。離型温度（急冷停止温度）が550℃を超えると、離型後の鋼板（プレス部品）でオーステナイトからフェライト、パーライトへの変態が生じてしまい、プレス部品を所望の組織とすることができない。一方、離型温度（急冷停止温度）が400℃未満になると、鋼板（プレス部品）でベイナイト変態が殆ど生じることなくマルテンサイト変態が開始してしまい、プレス部品をベイナイト含有組織とすることができなくなる場合がある。
Mold release temperature (quenching stop temperature): 550 ° C or lower 400 ° C or higher In the present invention, after cooling (rapid cooling) in the mold to a temperature range of 550 ° C or lower and 400 ° C or higher at an average cooling rate of 50 ° C / s or higher, The formed steel plate (pressed part) is removed from the mold (released) in the temperature range. If the mold release temperature (quenching stop temperature) exceeds 550 ° C., the steel sheet (press part) after mold release undergoes transformation from austenite to ferrite and pearlite, and the press part cannot have a desired structure. On the other hand, when the mold release temperature (quenching stop temperature) is less than 400 ° C., martensitic transformation starts almost without causing bainite transformation in the steel sheet (pressed part), and the pressed part can be made into a bainite-containing structure. It may disappear.
以上の理由により、本発明では、離型温度（急冷停止温度）を550℃以下400℃以上とする。好ましくは520℃以下420℃以上である。離型温度をこのような温度範囲にすると、鋼板（プレス部品）中のオーステナイトが他の組織に変態する前に離型することができる。そして、離型後のプレス部品を、後述する所定の平均冷却速度で徐冷すると、オーステナイトの一部がベイナイト変態し、更にベイナイトに変態しなかった残りのオーステナイトの一部がマルテンサイトに変態する。その結果、ベイナイトと残留オーステナイトを適量含み、残部がマルテンサイトからなる組織を有するプレス部品が得られる。 For these reasons, in the present invention, the mold release temperature (quenching stop temperature) is set to 550 ° C. or lower and 400 ° C. or higher. Preferably it is 520 degrees C or less and 420 degrees C or more. When the mold release temperature is within such a temperature range, the mold can be released before the austenite in the steel sheet (pressed part) is transformed into another structure. Then, when the pressed part after mold release is gradually cooled at a predetermined average cooling rate described later, a part of austenite is transformed into bainite, and a part of the remaining austenite that is not transformed into bainite is transformed into martensite. . As a result, a pressed part containing a suitable amount of bainite and retained austenite and the balance of martensite being obtained is obtained.
離型温度から300℃までの平均冷却速度：5℃/s以下
離型温度から300℃までの平均冷却速度が5℃/sを超えると、プレス部品に含まれるマルテンサイトの割合が高くなり、プレス部品の組織で所望する量のベイナイトおよび残留オーステナイトを得ることができない。その結果、プレス部品の延性や曲げ性が低下する。したがって、離型温度から300℃までの温度域は、平均冷却速度で5℃/s以下で徐冷する。好ましくは3℃/s以下である。
Average cooling rate from the mold release temperature to 300 ° C: 5 ° C / s or less When the average cooling rate from the mold release temperature to 300 ° C exceeds 5 ° C / s, the ratio of martensite contained in the pressed parts increases. The desired amount of bainite and retained austenite cannot be obtained in the structure of the pressed part. As a result, the ductility and bendability of the pressed part are reduced. Therefore, the temperature range from the mold release temperature to 300 ° C. is gradually cooled at an average cooling rate of 5 ° C./s or less. Preferably it is 3 degrees C / s or less.
なお、離型温度から300℃までの冷却速度は、離型後のプレス部品を炉冷したり保熱カバーを使用することで、所望の平均冷却速度に調整することができる。また、プレス部品の寸法（板厚）によっては、離型後のプレス部品を放冷することにより、5℃/s以下の平均冷却速度とすることができる。 The cooling rate from the mold release temperature to 300 ° C. can be adjusted to a desired average cooling rate by furnace-cooling the pressed parts after mold release or using a heat retaining cover. Depending on the dimensions (plate thickness) of the pressed parts, the average cooling rate of 5 ° C./s or less can be achieved by allowing the pressed parts after mold release to cool.
本発明に従う高強度プレス部品の製造方法における熱履歴、および従来方法における熱履歴を、図１に示す。従来方法では、オーステナイト単相域に加熱した鋼板を、マルテンサイト変態終了温度（Mf点）以下の温度まで金型内で急冷するため、高強度プレス部品の組織がマルテンサイト単一組織となる。そのため、従来方法によると、強度が極めて高いプレス部品が得られるものの、その延性、曲げ性は乏しく、耐衝撃性が求められる自動車の骨格部品などに適用することはできない。 The thermal history in the manufacturing method of the high strength press part according to this invention and the thermal history in the conventional method are shown in FIG. In the conventional method, the steel sheet heated to the austenite single-phase region is rapidly cooled in the mold to a temperature equal to or lower than the martensite transformation end temperature (M f point), so that the structure of the high-strength press part becomes a single structure of martensite. . Therefore, according to the conventional method, a pressed part with extremely high strength can be obtained, but its ductility and bendability are poor, and it cannot be applied to automobile frame parts and the like that require impact resistance.
一方、図１に示すように、本発明では、オーステナイト単相域に加熱した鋼板を、マルテンサイト変態開始温度（MS点）よりもやや高めの温度域（MS点＋50℃〜MS点＋200℃）まで金型内で急冷したのち離型することで、鋼板（プレス部品）にフェライトやパーライトが生成するのを防止する。そして、離型後のプレス部品を、少なくともMS点未満Mf点超の温度域まで徐冷することで、ベイナイト変態を促進するとともに残留オーステナイト量を確保し、プレス部品の組織全体がマルテンサイト単一組織となることを防止する。 On the other hand, as shown in FIG. 1, in the present invention, the steel sheet heated to the austenite single phase region is heated to a temperature range slightly higher than the martensitic transformation start temperature (M S point) (M S point + 50 ° C. to M S point). By rapidly cooling the mold to + 200 ° C and then releasing, it prevents the formation of ferrite and pearlite on the steel sheet (pressed parts). Then, by gradually cooling the pressed part after release to a temperature range of at least less than the M S point and above the M f point, the bainite transformation is promoted and the retained austenite amount is secured, so that the entire structure of the pressed part is martensite. Prevent a single organization.
したがって、本発明の方法に従うことにより、ベイナイトおよび残留オーステナイトを含み、残部がマルテンサイトからなる組織を有する高強度プレス部品が得られる。これにより、強度を引張強さ1300MPa以上に維持しつつ、高強度プレス部品に優れた延性、曲げ性を付与することができる。
なお、本発明の方法に従い製造される高強度プレス部品において、組織全体に含まれるベイナイトの分率は約20％以上75％以下である。
Therefore, by following the method of the present invention, a high-strength press part having a structure containing bainite and retained austenite and the balance consisting of martensite is obtained. Thereby, excellent ductility and bendability can be imparted to high-strength press parts while maintaining the strength at a tensile strength of 1300 MPa or more.
In the high-strength press part manufactured according to the method of the present invention, the fraction of bainite contained in the entire structure is about 20% or more and 75% or less.
表１に示す成分を有する鋼を溶製して鋳片とし、該鋳片を、1200℃に加熱し、870℃の仕上げ圧延終了温度で熱間圧延した後、600℃で巻き取り、熱延鋼板とした。次いで、該熱延鋼板を、酸洗後、65％の圧下率で冷間圧延し、板厚1.6mmの冷延鋼板とした。表１に記載のAc3変態点は、以下の(1)式より算出した（William C.Leslie著、幸田成康監訳、熊井浩、野田龍彦訳、「レスリー鉄鋼材料学」、丸善株式会社、1985年、p.273参照）。なお、(1)式において、[C]、[Ni]、[Si]、[V]、[Mo]、[Mn]、[Cr]、[P]、[Al]、[Ti]は、各元素（C、Ni、Si、V、Mo、Mn、Cr、P、Al、Ti）の含有量（質量％）である。
Ac3（℃）＝910−203√[C]−15.2×[Ni]＋44.7×[Si]＋104×[V]
＋31.5×[Mo]−30×[Mn]−11×[Cr]＋700×[P]＋400×[Al]
＋400×[Ti] … (1)
A steel having the components shown in Table 1 is melted to form a slab. The slab is heated to 1200 ° C., hot-rolled at a finish rolling finish temperature of 870 ° C., wound at 600 ° C., and hot rolled. A steel plate was used. Next, the hot-rolled steel sheet was pickled and cold-rolled at a rolling reduction of 65% to obtain a cold-rolled steel sheet having a thickness of 1.6 mm. The Ac 3 transformation points listed in Table 1 were calculated from the following equation (1) (William C. Leslie, translated by Kouda Shigeyasu, Kumai Hiroshi, Noda Tatsuhiko, Leslie Steel Materials Science, Maruzen Corporation, 1985 Year, p.273). In the formula (1), [C], [Ni], [Si], [V], [Mo], [Mn], [Cr], [P], [Al], [Ti] Content (mass%) of elements (C, Ni, Si, V, Mo, Mn, Cr, P, Al, Ti).
Ac 3 (° C) = 910−203√ [C] −15.2 × [Ni] + 44.7 × [Si] + 104 × [V]
+ 31.5 × [Mo] −30 × [Mn] −11 × [Cr] + 700 × [P] + 400 × [Al]
+ 400 × [Ti]… (1)
以上のようにして得られた冷延鋼板から、200mm×400mmのブランクを打ち抜き、該ブランクを加熱・保持したのち、金型（SKD61製）を用いて熱間プレス成形した。そして、金型内で冷却したのち離型し、更に冷却して図２に示すハット形状のプレス部品を製造した。ブランクの加熱温度、加熱温度での保持時間、熱間プレス成形温度、金型内での平均冷却速度（熱間プレス成形温度から離型温度までの温度域における平均冷却速度）、離型温度、離型温度から300℃までの温度域における平均冷却速度は、表２のとおりである。なお、ブランクの加熱には、大気雰囲気の電気炉を用いた。 A 200 mm × 400 mm blank was punched out from the cold-rolled steel sheet obtained as described above, and after heating and holding the blank, it was hot press-molded using a mold (manufactured by SKD61). Then, after cooling in the mold, the mold was released and further cooled to produce a hat-shaped press part shown in FIG. Blank heating temperature, holding time at heating temperature, hot press molding temperature, average cooling rate in mold (average cooling rate in the temperature range from hot press molding temperature to mold release temperature), mold release temperature, Table 2 shows the average cooling rate in the temperature range from the mold release temperature to 300 ° C. Note that an electric furnace in an air atmosphere was used for heating the blank.
得られたプレス部品から試験片を採取し、引張試験、曲げ試験および組織観察を行った。各種試験方法および組織観察方法は次のとおりとした。 Test pieces were collected from the obtained pressed parts, and subjected to a tensile test, a bending test, and a structure observation. Various test methods and tissue observation methods were as follows.
（i）引張試験
プレス部品の上面（図２参照）から、引張方向がプレス部品の長手方向になるようにJIS 5号試験片を採取し、JIS Z 2241(2011)の規定に準拠した引張試験（引張り速度：10mm/min）を行い、引張強さTS、全伸びT.ELを測定した。また、測定された引張強さTSと全伸びT.ELの積（TS×T.EL）を算出し、プレス部品の延性を評価した。
(I) Tensile test A JIS No. 5 test piece was taken from the top surface of the pressed part (see Fig. 2) so that the tensile direction was the longitudinal direction of the pressed part, and a tensile test in accordance with the provisions of JIS Z 2241 (2011). (Tensile speed: 10 mm / min) and tensile strength TS and total elongation T.EL were measured. The product of the measured tensile strength TS and total elongation T.EL (TS × T.EL) was calculated to evaluate the ductility of the pressed parts.
（ii）曲げ試験
プレス部品の上面（図２参照）から、プレス部品の長手方向が試験片の長手方向になるように幅30mm×長さ120mmの短冊状の試験片を採取した。これらの試験片の端部を表面粗さRyが1.6〜6.3Sとなるように平滑にした後、JIS Z 2248(2006）に規定の押し曲げ法に準拠し、90°の曲げ試験を行った。曲げ試験により、試験片が亀裂やネッキングを生じない最小の曲げ半径を限界曲げ半径Rとし、限界曲げ半径Rと試験片の板厚tとの比（R/t）により曲げ性を評価した。なお、R/tの値が小さいほど、曲げ性が良好である。
(Ii) Bending test A strip-shaped test piece having a width of 30 mm and a length of 120 mm was taken from the upper surface of the pressed part (see FIG. 2) so that the longitudinal direction of the pressed part was the longitudinal direction of the test piece. The ends of these test pieces were smoothed so that the surface roughness Ry was 1.6 to 6.3 S, and then subjected to a 90 ° bending test in accordance with the press bending method defined in JIS Z 2248 (2006). . In the bending test, the minimum bending radius at which the specimen did not crack or neck was defined as the critical bending radius R, and the bendability was evaluated by the ratio (R / t) between the critical bending radius R and the thickness t of the specimen. The smaller the value of R / t, the better the bendability.
（iii）組織観察
プレス部品の上面（図２参照）から、走査型電子顕微鏡（SEM）用試験片を採取し、試験片の板厚断面を研磨後、ナイタール腐食し、板厚1/4位置において、倍率1500倍でSEM写真を3視野で撮影し、ベイナイト、マルテンサイトおよびその他の組織を区別して、画像解析処理により試験片の組織全体に対するベイナイトの面積率、マルテンサイトの面積率、その他（フェライト等）の面積率を求めた。また、試験片の組織全体に対する残留オーステナイトの面積率は、プレス部品の上面（図２参照）から採取した試験片を、板厚方向の1/4面まで研磨し、板厚1/4面の回折Ｘ線強度により求めた。入射Ｘ線には、MoKα線を使用し、残留オーステナイトの{111}、{200}、{220}、{311}面とフェライトの{110}、{200}、{211}面のピークの積分強度の全ての組み合せについて強度比を求め、これらの平均値により求めた。
得られた結果を表３に示す。
(Iii) Microstructure observation A specimen for a scanning electron microscope (SEM) is taken from the upper surface of the pressed part (see Fig. 2), the thickness cross section of the specimen is polished, then it undergoes Nital corrosion, and the thickness is 1/4 position. , SEM photographs were taken at a magnification of 1500 times in 3 fields of view, and bainite, martensite and other structures were distinguished, and the area ratio of bainite, martensite area ratio, and other ( The area ratio of ferrite etc. was determined. The area ratio of retained austenite with respect to the entire structure of the test piece is determined by polishing the test piece taken from the upper surface of the pressed part (see Fig. 2) to 1/4 in the plate thickness direction. It was determined by diffracted X-ray intensity. For incident X-rays, MoKα rays are used, and the peaks of residual austenite {111}, {200}, {220}, {311} and ferrite {110}, {200}, {211} are integrated. The strength ratio was obtained for all combinations of strengths, and the average value was obtained.
The obtained results are shown in Table 3.
発明例であるサンプルNo.1、4、5、8〜10のプレス部品は、延性の指標となる引張強さと全伸びの積（TS×T.EL）が12000MPa・％以上、曲げ性の指標となるR/t値が3.0以下となり、比較例のサンプルNo.2、3、6、7に比べて優れた延性と曲げ性を示している。 Samples Nos. 1, 4, 5, and 8-10, which are examples of the invention, have a tensile strength-total elongation product (TS x T.EL) of 12000 MPa ·% or more, an index of bendability, which is an index of ductility. The R / t value becomes 3.0 or less, which indicates superior ductility and bendability as compared with Comparative Samples Nos. 2, 3, 6, and 7.
Claims (4)
C ：0.15％以上0.6％以下、 Si：0.001％以上3.0％以下、
Mn：0.5％以上3.0％以下、 P ：0.1％以下、
S ：0.07％以下、 Al：0.005％以上0.2％以下
を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板を、Ac3変態点以上1200℃以下の温度に加熱した後、金型に挿入して650℃以上の温度域でプレス成形を行い、金型内で50℃/s以上の冷却速度で550℃以下400℃以上の温度域まで冷却して離型し、離型温度から300℃までの平均冷却速度が5℃/s以下となるように徐冷することを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。 % By mass
C: 0.15% to 0.6%, Si: 0.001% to 3.0%,
Mn: 0.5% to 3.0%, P: 0.1% or less,
S: 0.07% or less, Al: 0.005% or more and 0.2% or less, with the balance being Fe and an inevitable impurity composition, the steel plate is heated to a temperature of the Ac 3 transformation point to 1200 ° C. And then press-molded in a temperature range of 650 ° C or higher, cooled to a temperature range of 550 ° C or lower and 400 ° C or higher at a cooling rate of 50 ° C / s or higher in the mold, and released from the mold release temperature. A method for producing a high-strength press part, characterized by slow cooling so that an average cooling rate up to 300 ° C is 5 ° C / s or less.
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