WO2006109490A1 - 熱間成形鋼製品の製造方法 - Google Patents

熱間成形鋼製品の製造方法 Download PDF

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steel
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Tatsuya Asai
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Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese

Definitions

  • the present invention heats a steel sheet (blank) as a material after heating it to austenite + ferrite temperature (Ac transformation point) or higher.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a molded product by press molding in addition to a molded product formed of such a steel sheet, and in particular, a manufacturing that can realize good forming without causing breakage or cracking during press molding.
  • the present invention relates to a method and a molded product. Background art
  • Patent Document 1 proposes a technique of forming a metal material using a relatively low-temperature press die in a state where the metal material is heated to 850 to 1050 ° C. According to this technology, it is said that the moldability of the metal material becomes better and the occurrence of delayed fracture due to residual stress can be prevented. In particular, it is possible to obtain a part that has strength equivalent to that of a high-strength steel sheet with a tensile strength of 1470 MPa, which was difficult to form by the usual cold pressing method, and good dimensional accuracy. Become.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a mold configuration for carrying out hot forming as described above (hereinafter sometimes referred to as “hot stamp”), in which 1 is a punch, 2 Is the die, 3 is the blank holder (wrinkle presser), 4 is the steel plate (blank), BHF is the wrinkle presser force, rp is the punch shoulder radius, rd is the die shoulder radius, and CL is the clearance between the punch Z die.
  • the punch 1 and the die 2 are formed with passages la and 2a through which a cooling medium (for example, water) can pass, respectively. These members are configured to be cooled by passing them.
  • a cooling medium for example, water
  • the steel plate 4 is pushed into the hole of the die 2 by the punch 1, and the shape corresponding to the outer shape of the punch 1 is reduced while reducing the outer diameter of the blank.
  • the material is quenched by holding and cooling at the bottom dead center.
  • Patent Document 4 It has also been proposed to perform press molding by heating to such a temperature (for example, Patent Document 4). However, the inventor has found that the drawability tends to be further deteriorated if molding is performed after heating to the above temperature range (Non-patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-102980
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-124221 Patent Claim etc.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-315927 Patent Claim etc.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-126920 Patent claim, paragraph number [0041], [0
  • Non-Patent Document 1 "Hot Stamping Drawability of SteelJ (Proceedings IDDRG) 2004.P344 Invention Disclosure
  • the present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to realize good forming without forming breakage or cracking during forming when forming a steel sheet hot. It is an object of the present invention to provide a useful method for producing a hot-formed steel product, and a hot-formed product formed by the steel plate.
  • the method for producing a hot-formed steel product of the present invention that has achieved the above object is a steel plate used for producing a molded product by hot forming a steel plate, and heating the steel plate After the austenitization, the steel sheet is cooled to an average cooling rate of 20 ° CZ seconds or more to a temperature range below the martensite transformation start temperature Ms, and the steel sheet after cooling is hot-formed. .
  • the steel sheet obtained by the heat treatment has excellent formability (particularly drawability). Moreover, a hot-formed product with good quality can be obtained by heating the steel sheet to a temperature equal to or higher than the Ac transformation point and then forming it hot.
  • the steel sheet after heating the steel sheet to austenite, the steel sheet is preliminarily given a thermal history of cooling at a mean cooling rate of 20 ° CZ seconds or more to a temperature range of the martensite transformation start temperature Ms or less.
  • a thermal history of cooling at a mean cooling rate of 20 ° CZ seconds or more to a temperature range of the martensite transformation start temperature Ms or less.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a mold configuration for carrying out hot forming.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of a previously developed mold.
  • FIG. 3 is a drawing substitute photograph showing the structure of various steel plates.
  • FIG. 4 A bar graph showing the results of the maximum forming load and the presence / absence of cracks when a test piece is formed.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the external shape of a molded product that can be molded.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing the external shape when a crack occurs.
  • the present inventor has been researching technology that can realize good press formability, and as part of that research, has proposed a technology for drawing with the mold shown in FIG. (JP 2005-14002).
  • a pin 7 for supporting a steel plate is provided on a part of the blank holder 3, and the steel plate 4 is placed on the pin 7, so that the steel plate is placed on the die 2 and the blank holder 3.
  • Fig. 2 is basically the same as Fig. 1).
  • the upper surface of the pin 7 is flush with the upper surface of the blank holder, and the steel plate 4 is placed on the blank holder 3.
  • the steel plate 4 is supported by the pin 7 before forming, and the steel plate 4 and the die (particularly the die 2 and the blank holder 3) are directly connected.
  • the steel plate 4 and the die are directly connected.
  • the upper surface portion of the punch 1 and most of the other portions are cooled almost simultaneously, and due to the temperature non-uniformity of the steel plate 4, the material strength on the punch surface is reduced on the flange surface. It is possible to prevent the material strength of the material from becoming relatively low. As a result, breakage, particularly on the punch surface, is prevented and drawability is improved.
  • the present inventor has made sure that an oxide scale having a predetermined thickness exists on the surface of the steel sheet. For example, it has been found that the drawability is improved. In other words, in conventional hot forming, heating is performed in a non-oxidizing atmosphere and is formed on the blank surface from the viewpoint of preventing acidity on the blank surface in consideration of post-processing after molding.
  • the oxide scale was considered to be as thin as possible (for example, 10 m or less).
  • the present inventor has repeatedly studied to improve the deformability of the raw steel plate itself from the viewpoint of the structure. As a result, it was found that the moldability was good and the drawing could be easily performed, and the present invention was completed.
  • the steel sheet used in the hot-formed steel product of the present invention is a steel sheet heated (temperature above the Ac transformation point).
  • the steel sheet After austenitic, the steel sheet is obtained by cooling it to a temperature range below the martensitic transformation start temperature Ms at an average cooling rate of 20 ° CZ seconds or more.
  • the hot formability is further improved.
  • the reason why the temperature is not lower than the 3 transformation point (austenite temperature) is to dissolve the carbides in the steel sheet in the austenite. Cooling at an average cooling rate of 20 ° CZ seconds (hereinafter referred to as ⁇ ° CZs '') or higher until the martensite transformation start temperature Ms or lower after heating is as uniform as possible in the microstructure of the steel sheet obtained by this series of cooling. Necessary for forming a martensite structure.If the average cooling rate is less than 20 ° CZ s, the amount of ferrite structure, bainite structure, etc. in the martensite structure after cooling increases. I cannot expect improvement. Therefore, an average cooling rate of 50 ° CZs or higher is preferred.
  • the steel sheet that has been given a heat history exhibits a microstructure lath structure during forming when heated to a two-phase region. This also contributes to a reduction in the molding load and an improvement in the fracture limit, and is thought to further improve the moldability.
  • FIG. 3 shows the structure of various steel sheets (the steel sheet of the present invention) given the thermal history
  • FIG. 3 (b) shows the structure of the steel sheet (conventional steel sheet) without giving the thermal history.
  • the white portion is martensite, blackish portion and the partial force S ferrite, but it can be seen that the structure of the steel sheet used in the present invention is a lath structure.
  • the cooling time is preferably within 20 seconds.
  • the effect of the manufacturing method of the present invention is remarkably exhibited when molding (ie, drawing) using a mold having a wrinkle retainer. It is also useful to use the technology proposed in the above. In other words, the steel mold adopting the mold configuration shown in FIG. It is also useful to achieve temperature uniformity of the plate and press forming using a steel plate with an oxide scale of 15 m or more on the surface. By using these techniques together, the effects of the present invention can be exhibited more effectively. Will be.
  • the molded product according to the present invention is not limited to a drawn product formed using a crease presser, but also includes a product obtained by ordinary press molding. Even in the case of manufacturing such a molded article, the effect of the manufacturing method of the present invention is achieved.
  • the chemical component composition of the steel sheet used in the present invention is not particularly limited, and may be a steel sheet normally used in hot pressing. Desirably, C:. 0. 10-0 35% ( mean mass 0/0, the same below), Mn: 2% or less, Si:. 0. 1 ⁇ 3 0% , A1: 0. 01 ⁇ 0.
  • a steel having the chemical composition shown in Table 1 below was rolled and annealed to a thickness of 1.4 mm by ordinary means. From this, a circular blank with a diameter (blank diameter) of 95 mm was used for the punching experiment (Ac transformation point of this blank: 725 ° C, Ac transformation point: 850 ° C, Ms point: 450 ° C).
  • Specimen A The above-mentioned circular blank is not heat-treated (the above-mentioned rolled and annealed material: conventional material)
  • Specimen B Heated to 900 ° C and austenitic, then water cooled (average cooling rate: 20 ° CZs) cooled to 300 ° C (Invention material)
  • Specimen C Heated to a temperature of 900 to austenite, then cooled by forced air cooling (average cooling rate: 10 ° C / s) to 300 ° C (comparative material)
  • each circular blank after heat treatment for test pieces 8 to
  • a die square tube die and square tube punch
  • a square punch head shape one side of 45 mm
  • the blank was heated in an air atmosphere using an electric furnace, and the heating temperature was set to 770 ° C or 810 ° C.
  • the thickness of the oxide scale generated during heating was unified to about 20 m.
  • the molding speed was set at 40 times Z for the crank rotation speed.
  • the molding start temperature was controlled by changing the time from when the heating furnace power blank was taken out and molding was started (cooling time). At this time, the molding start temperature was estimated by measuring the natural cooling curve of the blank in advance and allowing it to cool (5 seconds or 10 seconds) until the start of molding. In the molding process, after the molding started, it was held at the bottom dead center for about 20 seconds, and a quenching operation was performed.
  • Other press molding conditions are as follows.
  • Lubricant Acidic Ca-based pasty solid lubricant was used and applied to the mold.
  • the “X” mark means that cracking occurred during molding.
  • the white ones are the results when the heating temperature is 770 ° C, and the shaded ones are the results when the heating temperature is 810 ° C.
  • the molding start temperature (estimated temperature) of the one with a heating temperature of 770 ° C is 725 ° C (cooling for 5 seconds) and 680 ° C (cooling for 10 seconds), and the heating temperature is 810 ° Molding start temperature for C is 755 ° C
  • the method of the present invention (using test piece B) has a lower maximum molding load, and the desired molded product without cracking can be obtained. It is powerful to be. On the other hand, the specimens A and C show that the maximum molding load is large and cracking is likely to occur.
  • FIG. 5 schematically shows the appearance of the molded product obtained as described above (with cracks generated! /, Etc.).
  • Figure 6 schematically shows the appearance of the cracks.
  • the maximum forming load tended to increase as the cooling time increased. This was because the strength of the steel sheet increased and the deformation resistance increased. I was able to think.

Abstract

　鋼板を熱間で成形するに際して、成形時に破断や割れなどを発生させずに良好な成形が実現できる熱間成形鋼製品の製造方法を提供する。鋼板を熱間で成形して成形品を得るに当り、鋼板を加熱してオーステナイト化した後、該鋼板をマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ以下の温度範囲まで平均冷却速度２０°C／秒以上で冷却し、こうして得られた熱間成形品用鋼板をＡｃ１変態点以上の温度に加熱した後、熱間で成形することによって良好な熱間成形品が得られる。

Description

明 細 書
熱間成形鋼製品の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、主に自動車車体に適用される薄鋼板成形品を製造する分野において 、その素材なる鋼板 (ブランク)をオーステナイト +フェライト温度 (Ac変態点）以上に 加熱した後、熱間でプレス成形して成形品を製造する方法、並びにこうした鋼板によ つて成形された成形品等に関するものであり、殊にプレス成形時に破断や割れなど を発生させずに良好な成形が実現できる製造方法や成形品等に関するものである。 背景技術
[0002] 自動車用部品では、衝突安全性や軽量ィ匕の両立を達成するために、部品素材の 高強度化が進められている。またこうした部品は、鋼板をプレス成形して製造するの が一般的である。し力しながら、高強度化された鋼板に対して冷間加工を施す場合、 特に 980MPaを超える素材の成形は困難なものとなる。
[0003] こうしたことから、素材鋼板を加熱した状態で成形加工する熱間成形技術の検討が 進められている。こうした技術としては、例えば特許文献 1には、金属素材を 850〜1 050°Cに加熱した状態で、相対的に低温のプレス金型を用いて成形する技術が提 案されている。この技術によれば、金属材料の成形性がより良好になり、残留応力に よる遅れ破壊の発生も防止できると言われている。特に、通常の冷間プレス方法では 成形が困難とされていた引張強度が 1470MPa級の高強度鋼板を素材にした場合 に相当する強度を有し、寸法精度も良好な部品を得ることが可能となる。
[0004] 図 1は、上記のような熱間成形 (以下、「ホットスタンプ」と呼ぶことがある）を実施する ための金型構成を示す概略説明図であり、図中 1はパンチ、 2はダイ、 3はブランクホ ルダー（しわ押え）、 4は鋼板 (ブランク）、 BHFはしわ押え力、 rpはパンチ肩半径、 rd はダイ肩半径、 CLはパンチ Zダイ間クリアランスを夫々示している。また、これらの金 型部品のうち、パンチ 1とダイ 2には冷却媒体 (例えば水）を通過させることができる通 路 la, 2aが夫々の内部に形成されており、この通路に冷却媒体を通過させることに よってこれらの部材が冷却されるように構成されて 、る。 [0005] 上記の様な金型を用いてホットスタンプ (例えば、熱間深絞り加工)するに際しては 、ブランク (鋼板 4)を Ac変態点以上に加熱して軟化させた状態で成形を開始する。
3
即ち、高温状態にあるブランクをダイ 2とブランクホルダー 3間に挟んだ状態で、パン チ 1によってダイ 2の穴内に鋼板 4を押し込み、ブランクの外径を縮めつつパンチ 1の 外形に対応した形状に成形する。成形中パンチおよびダイによってブランクの温度 低下が生じる力 最終的に成形下死点で保持冷却することによって素材の焼き入れ を実施する。こうした成形法を実施することによって、寸法精度の良い例えば 1470M Pa級の部品を得ることができ、し力も冷間で同じ強度クラスの部品を成形する場合に 比較して、成形荷重が低減できることからプレス機の容量が小さくて済むことになる。
[0006] し力しながら、加熱されたブランクは金型との接触タイミングが部位によって異なる ので、ブランク内に温度分布が生じ、同一ブランク内で温度分布に起因した材料強 度の不均一が発生し易い。特に、しわ押さえを必要とする深絞り成形では、しわ押さ えとダイに挟み込まれるブランク部分は成形中に急激に温度が低下することになる。 この温度低下に伴って、材料の変形抵抗も上昇するため、成形途中で材料に破断 や割れが発生し易い。こうしたことから、加熱によってせつ力べブランクが軟ィ匕した状 態であっても、上記理由によって絞り成形ができないという問題がある。
[0007] ホットスタンプに適用できる鋼板としては、例えば特許文献 2、 3のような鋼板が提案 されている。これらの鋼板では、鋼板の化学成分組成を規定することによって、熱間 成形加工後の硬化能に優れたものとする技術である。これらの技術によって、成形加 ェ後の硬化能が向上した鋼板が得られるのであるが、製造する部品形状や熱間成 形加工条件によっては依然として破断や割れが発生することがある。
[0008] 上記のようなホットスタンプ技術は、オーステナイト温度 (Ac変態点）以上に加熱し
3
てから加工するのが一般的であるが、ブランクの加熱温度が Ac変態点以下と想定さ
3
れる温度に加熱してプレス成形することも提案されている（例えば、特許文献 4)。しか しながら、上記温度範囲に加熱した後成形すれば、絞り成形性が更に低下しやすい 傾向があることを発明者は見出している（非特許文献 1)。
[0009] 特許文献 1 :特開 2002— 102980号公報 特許請求の範囲等
特許文献 2：特開 2004 - 124221号公報 特許請求の範囲等 特許文献 3：特開 2004— 315927号公報 特許請求の範囲等
特許文献 4 :特開 2003— 126920号公報 特許請求の範囲、段落番号 [0041]、 [0
042]等
非特許文献 1 :「Hot Stamping Drawability of SteelJ (Proceedings IDDRG) 2004.P344 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 本発明は、こうした状況の下でなされたものであって、その目的は、鋼板を熱間で 成形するに際して、成形時に破断や割れなどを発生させずに良好な成形が実現でき る熱間成形鋼製品を製造するための有用な方法、並びにこの鋼板によって成形され る熱間成形品等を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0011] 上記目的を達成し得た本発明の熱間成形鋼製品の製造方法とは、鋼板を熱間で 成形して成形品を製造するために用いる鋼板であって、鋼板を加熱してオーステナ イト化した後、該鋼板をマルテンサイト変態開始温度 Ms以下の温度範囲まで平均冷 却速度 20°CZ秒以上で冷却し、冷却後の鋼板を熱間成形する点に要旨を有するも のである。
[0012] 上記熱処理によって得られた鋼板では、成形性 (特に、絞り成形性）に優れたものと なる。またこうした鋼板を Ac変態点以上の温度に加熱した後、熱間で成形すること によって、品質の良好な熱間成形品が得られる。
発明の効果
[0013] 本発明では、鋼板を加熱してオーステナイトイ匕した後、該鋼板をマルテンサイト変 態開始温度 Ms以下の温度範囲まで平均冷却速度 20°CZ秒以上で冷却するという 熱履歴を予め与えておくことによって、熱間で成形するに際の成形性が良好で絞り 成形が容易に行える熱間成形用鋼板が実現でき、こうした鋼板を用いることによって 成形時に破断や割れなどを発生させずに品質の良好な成形品を得ることができる。 図面の簡単な説明
[0014] [図 1]熱間成形を実施するための金型構成を示す概略説明図である。 [図 2]先に開発した金型の構成を示す概略説明図である。
[図 3]各種鋼板の組織を示す図面代用写真である。
[図 4]試験片を成形したときの最大成形荷重と割れの発生の有無の結果について示 した棒グラフである。
[図 5]成形が実施できた成形品の外観形状を模式的に示した斜視図である。
[図 6]割れが発生したときの外観形状を模式的に示した斜視図である。
符号の説明
[0015] 1 パンチ
2 ダイ
3 ブランクホノレダー
4 鋼板 (ブランク）
7 ピン
発明を実施するための最良の形態
[0016] 本発明者は、良好なプレス成形性が実現できる技術にっ 、てかねてより研究を進 めており、その研究の一環として、図 2に示す金型によって絞り成形する技術につい て提案している（特開 2005— 14002号)。この金型構成では、ブランクホルダー 3の 一部に、鋼板を支持するためのピン 7が設けられており、このピン 7上に鋼板 4を載置 することによって、ダイ 2およびブランクホルダー 3に鋼板が直接接触せずに近接した 状態にできる（図 2中、他の部分の構成は基本的に前記図 1と同じである)。そして、 成形時にお 、ては、ピン 7の上面はブランクホルダーの上面と面一となるようにされ、 鋼板 4がブランクホルダー 3上に載置された状態となるように構成されている。
[0017] 上記の様な金型構成にお!、ては、成形前に鋼板 4をピン 7で支持して、鋼板 4と金 型 (特に、ダイ 2およびブランクホルダー 3)との直接的な接触を回避することにより、パ ンチ 1の上面部分とそれ以外の大部分がほぼ同時に冷却されることになり、鋼板 4の 温度不均一に起因して、パンチ面での材料強度がフランジ面での材料強度が相対 的に低くなることが防止できる。その結果、特にパンチ面での破断が防止され、絞り 成形性が改善されることになるのである。
[0018] 一方、本発明者は、鋼板表面に所定の厚さの酸化スケールが存在するようにすれ ば、絞り成形性が向上することも見出している。即ち、従来の熱間成形においては、 成形後の後処理を考慮して、ブランク表面の酸ィ匕を防止するという観点から、加熱は 非酸化雰囲気で行われており、ブランク表面に形成される酸化スケールは、できるだ け薄い方（例えば、 10 m以下）が好ましいと考えられていたのである。しかしながら 、本発明者が検討したところによれば、鋼板表面に酸化スケールを意図的に形成し ておけば、成形時における局部的な温度低下が回避され成形性は却って向上する ことが判明しており、その技術的意義が認められたので別途出願している (特願 200 4— 151753号）。
[0019] これらの技術によって、鋼板の熱間絞り成形性は格段に向上し得ることになつたの である力 状況によってはこれらの技術を十分に活用できない場合が想定される。
[0020] そこで本発明者は、素材鋼板自体の変形能力を組織面から改善するべぐ検討を 重ねたところ、上記のような熱履歴を鋼板に予め与えてやることによって、熱間で成 形するに際に成形性が良好で絞り成形が容易に行えることを見出し、本発明を完成 した。
[0021] 本発明の熱間成形鋼製品に用いる鋼板は、鋼板を加熱 (Ac変態点以上の温度）
3
してオーステナイトィヒした後、該鋼板をマルテンサイト変態開始温度 Ms以下の温度 範囲まで平均冷却速度 20°CZ秒以上で冷却することによって得られるのであるが、 このような熱履歴を与えることによって熱間成形性が更に改善されたものとなる。
[0022] 上記熱処理にお!、て、鋼板の加熱温度を Ac
3変態点 (オーステナイトィ匕温度）以上 とするのは、鋼板中の炭化物をオーステナイト中に固溶させるためである。また加熱 後マルテンサイト変態開始温度 Ms以下まで 20°CZ秒 (以下「°CZs」と記す)以上の 平均冷却速度で冷却するのは、その一連の冷却によって得られる鋼板のミクロ組織 を極力均一なマルテンサイト組織にするために必要であり、平均冷却速度が 20°CZ s未満になると、冷却後のマルテンサイト組織中にフェライト組織やべイナイト組織等 の量が増加するため熱間絞り成形性の向上が望めなくなる。そのため、 50°CZs以 上の平均冷却速度であることが好ま 、。
[0023] 本発明で用いる鋼板によって、成形性が向上する理由についてはその全てを解明 し得た訳ではないが、おそらく次のように考えることができた。即ち、ブランクを一度ォ ーステナイトイ匕することによって、鋼板中に存在して 、た炭化物が消失 (オーステナイ トに溶解)し、その後急速に冷却されことによって、鋼板のミクロ組織が均質化される ことになる。その状態の鋼板を再加熱 (成形前加熱）して成形する場合には、熱間成 形中の鋼板のミクロ組織内に破壊の起点となりやすい炭化物が存在しないので破壊 限界が増カロしたと予想される。
[0024] また、オーステナイトィ匕した後急速に冷却すると 、う熱履歴を与えた鋼板では、その 後二相域に加熱した場合に、成形中のミクロ組織ラス状組織を呈したものとなり、こう したことも成形荷重の低減や破断限界の向上の要因となり、成形性を更に向上させ るものと考えられる。
[0025] 各種鋼板の組織を図 3 (図面代用写真）に示す。尚、図 3 (a)は上記熱履歴を与え た鋼板 (本発明鋼板)の組織を示し、図 3 (b)は熱履歴を与えな 、鋼板 (従来鋼板)の 組織を示すものである。また図中、白く写っている部分はマルテンサイト、黒っぽく写 つて 、る部分力 Sフェライトであるが、本発明で用いる鋼板の組織がラス状組織となつ ていることが分かる。
[0026] 一般的に、上記のラス状組織は、熱間加工によって無くなることはないと考えられる 。なぜなら、熱間成形後直ちに金型で冷却されるため、加熱中あるいは成形中の組 織が殆どそのまま凍結されると考えられるからである。
[0027] 本発明の製造方法において、熱間成形するに際しては、 Ac変態点以上 (オース テナイト +フェライト領域）に加熱する。成形温度はこの加熱温度に近い状態にある ほど (即ち、加熱力も成形開始までの放冷時間が短いほど)望ましい結果が得られる (後記図 4参照)。これは、放冷時間が長くなればなるほど、加熱状態で生成したォー ステナイトが放冷中に全てが分解してしまい、ホットスタンプでの目的である硬さが不 十分となる。この放冷時の好ましい範囲は、板厚さによっても異なり、板厚が大きくな ればなるほど、長く放冷しても影響は出ないが、例えば板厚： 1. 4mmの鋼板を放冷 する場合には、その放冷時間は 20秒以内とすることが好ましい。
[0028] 本発明の製造方法の効果は、しわ押さえを有する金型を用いて成形 (即ち、絞り成 形)する場合に顕著に発揮されることになるが、こうした要件に付加して、先に提案し た技術を併用することも有用である。即ち、前記図 2に示した金型構成を採用して鋼 板の温度均一性を図ることや、表面に酸化スケールを 15 m以上形成した鋼板を用 いてプレス成形することも有用であり、こうした技術を併用することによって、本発明の 効果がより有効に発揮されることになる。
[0029] また上記趣旨から明らかなように、本発明に係る成形品は、しわ押さえを用いて成 形する絞り成形品に限らず、通常のプレス成形によって得られるものも含むものであ り、こうした成形品を製造する場合であっても本発明の製造方法による効果が達成さ れる。
[0030] 尚、本発明で用いる鋼板の化学成分組成については、特に限定されるものではな ぐホットプレスに通常用いられている鋼板であれば良い。望ましくは、 C : 0. 10-0. 35% (質量0 /0の意味、以下同じ）、 Mn: 2%以下、 Si: 0. 1〜3. 0%、 A1: 0. 01〜0 . 5%、Ti: 0. 001〜0. 05%、 B : 0. 005%以下、 P : 0. 03%以下、 S : 0. 02%以下 、を夫々含有し、残部が Feおよび不可避不純物力もなる鋼板を用いることができ、必 要【こよって更【こ Cr: 0. 01〜： L0/o、 Mo : 0. 01〜： L0/o、 Nb : 0. 005〜0. 10/0程度含む ものであっても良い。また、上記熱履歴は、ホットプレスを施す直前に鋼板に付与して も良いが、こうした熱履歴を鋼板に前もって与えておき、その後に時間が経過した鋼 板であっても、本発明の効果を発揮することができる。
[0031] 以下、本発明の効果を実施例によって更に具体的に示すが、下記実施例は本発 明を限定するものではなく、前 ·後記の趣旨に徴して設計変更することは 、ずれも本 発明の技術的範囲に含まれるものである。
実施例
[0032] 下記表 1に示したィ匕学成分組成を有する鋼を通常の手段によって、厚さ 1. 4mmま で圧延し焼鈍した。これから、直径 (ブランク径）： 95mmの円形ブランクを打ち抜き実 験に用いた（このブランクの Ac変態点： 725°C、 Ac変態点： 850°C、 Ms点： 450°C
1 3
である)。上記円形ブランクについて、下記に示す各種試験片を準備した。
[0033] 試験片 A：上記円形ブランクに対して熱処理をしな 、もの（上記圧延および焼鈍し ただけのもの:従来材）
試験片 B: 900°Cの温度に加熱してオーステナイトイ匕した後、水冷して（平均冷却速 度： 20°CZs) 300°Cまで冷却したもの (本発明材） 試験片 C： 900の温度に加熱してオーステナイト化した後、強制空冷によって（平均 冷却速度： 10°C/s) 300°Cまで冷却したもの（比較材）
[表 1]
Figure imgf000010_0001
[0035] 熱処理後の各円形ブランク (試験片八〜 に対し、パンチの頭部形状が正方形（ 一辺が 45mm)の金型 (角筒ダイおよび角筒パンチ）を用い (前記図 2参照）、熱間に よる角筒絞り成形を行った。このときブランクの加熱は、電気炉を用いて大気雰囲気 で行い、その加熱温度を 770°Cまたは 810°Cに設定した。また、加熱の際に加熱保 持時間を加熱温度毎に制御することによって、加熱中に生成する酸化スケールの厚 さを約 20 mに統一した。
[0036] 成形実験は、前記図 2に示した金型を用い、クランクプレス機に設置して実施した。
成形速度は、クランク回転速度で 40回 Z分に設定した。また成形開始温度は、加熱 炉力 ブランクを取り出し、成形を開始するまでの時間 (放冷時間）を変化させること によって制御した。このとき成形開始温度は、事前にブランクの自然放冷曲線を測定 しておき、成形開始までの放冷時間（5秒または 10秒）によって推定した。また成形 過程では、成形開始後、下死点にて約 20秒間保持し、焼入れ操作を実施した。その 他のプレス成形条件は下記の通りである。
(他のプレス成形条件）
しわ押さえ力： 3トン
ダイ肩半径 rd : 5mm
パンチ肩半径 rp : 5mm
パンチ一ダイ間クリアランス CL : [1. 32/2+ 1. 4 (鋼板厚さ）] mm
成形高さ： 37mm
潤滑剤：酸ィ匕 Ca系のペースト状固体潤滑剤を使用し、金型に塗布した。
[0037] 各試験片を成形したときの最大成形荷重と、割れの発生の有無の結果について、 図 4 (棒グラフ）に示す。このときの最大成形荷重とは、成形するときに必要な最大荷 重であり、この荷重が小さ!/、方が良好な成形性を示して 、る。
[0038] 図 4において、「〇」印は割れが発生することなく成形が可能であったことを示し、「
X」印は成形中に割れが発生したことを意味する。また、白抜きのものは加熱温度が 770°Cのときの結果であり、斜線 (ハッチング）をしたものは加熱温度が 810°Cのとき の結果である。
[0039] 尚、加熱温度が 770°Cのものの成形開始温度 (推定温度）は、 725°C (5秒放冷)お よび 680°C (10秒放冷)であり、加熱温度が 810°Cのものの成形開始温度は、 755°C
(5秒放冷)および 705°C (10秒放冷)であった。
[0040] 図 4の結果から明らかなように、本発明の方法 (試験片 Bを用いたもの）では、最大 成形荷重が低くなつており、割れが発生することなぐ希望する成形品が得られてい ることがわ力る。これに対して、試験片 Aおよび Cのものでは、最大成形荷重が大きく なっており、割れが発生しやすいことが分かる。
[0041] 上記によって得られた成形品（割れの発生して!/、な 、もの）の外観形状を模式的に 図 5に示す。また、割れが発生したものの外観形状を模式的に図 6に示す。
[0042] 放冷時間と最大成形荷重の関係については、放冷時間が長くなるほど最大成形荷 重が大きくなる傾向を示したが、これは鋼板の強度が上昇して変形抵抗が大きくなつ たものと考えることができた。

Claims

請求の範囲
[1] 熱間成形鋼製品の製造方法であって、次の工程からなる：
鋼板を加熱してオーステナイトイ匕し、
前記オーステナイト化された鋼板をマルテンサイト変態開始温度 Ms以下の温度範 囲まで平均冷却速度 20°CZ秒以上で冷却し、
冷却後の前記鋼板を熱間成形して熱間成形鋼製品を得る。
[2] 請求項 1に記載の熱間成形鋼製品の製造方法であって、冷却された前記鋼板を A cl変態点以上の温度に加熱した後、熱間成形する。
[3] 請求項 1に記載の熱間成形鋼製品の製造方法であって、前記鋼板が、 C： 0. 10〜 0. 35% (質量0 /0の意味、以下同じ）、 Mn: 2%以下、 Si: 0. 1〜3. 0%、 A1: 0. 01 〜0. 5%、Ti: 0. 001〜0. 05%、 B: 0. 005%以下、 P : 0. 03%以下、および S : 0 . 02%以下、を夫々含有する。
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