ЛИСТ СТАЛИ С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ, ГОРЯЧЕШТАМПОВАННАЯ ДЕТАЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2023 года по МПК C22C38/14 C22C38/06 C22C38/04 C22C38/02 C21D8/02 B21D22/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к оцинкованному стальному листу для горячей штамповки, горячештампованной детали, полученной с использованием этого оцинкованного стального листа для горячей штамповки, и к способу производства такой детали. Настоящее изобретение в частности относится к оцинкованному стальному листу для горячей штамповки, имеющему прочность при растяжении TS менее 1,5 ГПа после термической обработки, в котором возникновение жидкометаллического охрупчивания (LME) при горячей штамповке может быть предотвращено, горячештампованной детали, полученной с использованием этого оцинкованного стального листа для горячей штамповки, и к способу производства такой детали.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Горячая штамповка, включая прессование стального листа при высокой температуре, была предложена в качестве технологии, позволяющей достичь как высокой прочности, так и сложной формы при производстве автомобильных деталей. В дальнейшем стальной лист, подлежащий горячей штамповке, может упоминаться как «заготовка».

[0003] Горячая штамповка также называется горячим формованием, горячим прессованием и т.п., и представляет собой метод нагрева заготовки до температуры в диапазоне температур аустенита, то есть до высокой температуры, равной или превышающей точку превращения Ac₃, и прессования заготовки. В дальнейшем стадия нагревания заготовки может упоминаться как «стадия нагрева горячей штамповки». В дальнейшем стадия нагрева горячей штамповки и последующая стадия формования детали прессованием вместе могут упоминаться как «стадия горячей штамповки». С помощью такой технологии горячей штамповки можно получить горячештампованную деталь, такую как автомобильная деталь, имеющую сложную форму и в то же время обладающую высокой прочностью.

[0004] Большинство горячештампованных деталей, изготовленных на стадии горячей штамповки, имеют прочность при растяжении TS 1,5 ГПа или больше. Однако, в последние годы были предложены различные горячештампованные детали, имеющие прочность при растяжении TS менее 1,5 ГПа, такие как стальной элемент, имеющий прочность при растяжении TS 800-1300 МПа.

[0005] В качестве заготовки используется стальной лист, полученный путем травления после горячей прокатки, то есть горячекатаный травленый стальной лист, или холоднокатаный стальной лист, полученный дальнейшей холодной прокаткой стального листа, и с точки зрения коррозионной стойкости и подавления окалины также используется покрытый стальной лист, полученный путем нанесения металлического покрытия по меньшей мере на одну сторону горячекатаного травленого стального листа или холоднокатаного стального листа. Стальной лист с металлическим покрытием в основном грубо подразделяется на стальной лист с покрытием на основе цинка и стальной лист с покрытием на основе алюминия. Настоящее изобретение направлено на оцинкованный стальной лист.

[0006] Когда оцинкованный стальной лист, как описано выше, применяется на стадии горячей штамповки, возникновение LME становится проблемой. Zn, составляющий гальваническое покрытие, имеет температуру плавления 419°C и температуру кипения 907°C, и становится жидкой фазой или газообразной фазой в диапазоне температур нагрева горячей штамповки. LME возникает из-за того, что цинк имеет низкую температуру плавления, как описано выше, поэтому плавится на стадии нагрева горячей штамповки оцинкованного стального листа в качестве заготовки и входит в границы зерен основного стального листа на стадии формования детали. Трещина, возникающая в результате LME, создает проблему значительной потери ударопрочности и долговечности формованной детали в зависимости от глубины трещины. В дальнейшем трещина, возникающая в результате LME, упоминается как «трещина LME».

[0007] Например, в качестве методики, позволяющей избежать проблемы образования трещин LME, была предложена методика, описанная в Патентном документе 1. В этой методике сплавление цинка и железа продвигается на стадии нагрева горячей штамповки, чтобы уменьшить глубину трещины LME. То есть для увеличения % Fe в оцинкованном слое выполняется нагревание до 300°C или больше в качестве предварительной обработки формования детали, а время термической обработки при нагревании делается длительным, например 300-1000 с. Однако методика, раскрытая в Патентном документе 1, не является практичной, поскольку требует увеличенного количества стадий горячей штамповки, множества нагревательных печей с различными заданными температурами и увеличения времени термообработки.

[0008] В дополнение к этому, например, Патентный документ 2 предлагает способ выполнения обработки гальванизацией после никелирования, а Патентный документ 3 предлагает методику предотвращения образования трещин LME путем управления компонентами в оцинкованном слое.

[0009] Кроме того, также известно, что вклад химических компонентов основного стального листа также является большим, и уменьшение количества Si особенно важно для предотвращения образования трещин LME. С другой стороны, также известно, что Si является элементом, используемым в высокопрочном стальном листе, например, способствующим повышению прочности соединения участка точечной сварки (Патентный документ 4).

[0010] В методиках горячей штамповки, предложенных до сих пор, управление текстурой выполняется в процессе горячей штамповки для того, чтобы управлять прочностью при растяжении TS. По этой причине прочность при растяжении TS горячештампованной детали на практике в значительной степени зависит от процесса горячей штамповки. Чтобы избежать образования трещин LME, обычно применяется способ модификации слоя покрытия путем управления компонентами в оцинкованном слое, или способ уменьшения количества добавочного элемента, используемого в высокопрочном стальном листе, и т.п.

[0011] Например, в Патентном документе 1 легирование цинка и железа происходит на стадии нагрева горячей штамповки для уменьшения глубины трещины LME, но в обычном стальном листе, снабжаемом гальваническим покрытием путем погружения в расплав и отжига, в котором процесс легирования активно не выполняется, образования трещин LME нельзя избежать. Такая проблема также встречается в листе оцинкованной стали, снабжаемом гальваническим покрытием путем погружения в расплав.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0012] Патентный документ 1: JP 2012-512747 A

Патентный документ 2: JP 2016-89274 A

Патентный документ 3: JP 2006-037141 A

Патентный документ 4: JP 2007-169679 A

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеизложенных обстоятельств, и задачей настоящего изобретения является предложить оцинкованный стальной лист для горячей штамповки, в котором можно избежать образования трещин LME без уменьшения количества Si и без существенной зависимости от модификации с помощью химических компонентов в слое покрытия или в процессе горячей штамповки горячештампованной детали, получаемой при использовании такого оцинкованного стального листа для горячей штамповки, а также способ производства горячештампованной детали.

[0014] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что вышеупомянутая задача может быть решена с помощью следующей конфигурации, и создали настоящее изобретение путем дальнейшего проведения исследований на основе полученных данных.

[0015] Таким образом, оцинкованный стальной лист для горячей штамповки в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения включает в себя основной стальной лист, содержащий, в мас.%:

C: от 0,005 до 0,14%,

Si: от 1,0 до 1,7%,

Mn: от 1,5 до 3,0%,

Ti: от 0,010 до 0,100%,

B: от 0,0010 до 0,0100%,

Al: от 0,01 до 0,10%,

P: 0,10% или меньше (не включая 0%),

S: 0,010% или меньше (не включая 0%),

N: 0,010% или меньше (не включая 0%), и

остаток, состоящий из железа и неизбежных примесей,

в котором количество твердорастворного B составляет 10 частей на миллион или больше, и

основной стальной лист имеет нанесенный погружением в расплав и отожженный слой гальванического покрытия или нанесенный погружением в расплав слой гальванического покрытия по меньшей мере на одной его поверхности.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0016] Авторы настоящего изобретения провели исследования с разных точек зрения для решения вышеупомянутой задачи. То есть авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования с точки зрения реализации оцинкованного стального листа для горячей штамповки, в котором можно избежать образования трещин LME без уменьшения количества Si и без значительной зависимости от модификации с помощью химических компонентов в слое покрытия или в процессе горячей штамповки.

[0017] В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что вышеупомянутая задача успешно решается за счет соответствующего регулирования состава химических компонентов основного стального листа, как описано ниже, и обеспечения заданного количества B, присутствующего в твердорастворном состоянии (в дальнейшем также упоминаемого как «твердорастворный В») в основном стальном листе, и создали настоящее изобретение. Настоящее изобретение может обеспечить оцинкованный стальной лист для горячей штамповки, в котором можно избежать образования трещин LME без уменьшения количества Si и без существенной зависимости от модификации с помощью химических компонентов в слое покрытия или в процессе горячей штамповки.

[0018] Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более конкретно, но настоящее изобретение не ограничивается ими.

[0019] Причины установления состава химических компонентов основного стального листа в оцинкованном стальном листе для горячей штамповки настоящего варианта осуществления являются следующими. В дальнейшем «%» в химическом составе означает «мас.%».

[0020] В оцинкованном стальном листе для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления основной стальной лист содержит в своем химическом составе С: 0,005-0,14%; Si: 1,0-1,7%, Mn: 1,5-3,0%, Ti: 0,010-0,100%, B: 0,0010-0,0100%, Al: 0,01-0,10%; P: 0,10% или меньше (не включая 0%), S: 0,010% или меньше (не включая 0%), и N: 0,010% или меньше (не включая 0%).

[0021] [C: 0,005-0,14%]

C (углерод) является важным элементом для предотвращения образования трещин LME. Чтобы избежать образования трещин LME, желательно, чтобы количество C было как можно меньше. Однако, чрезмерное уменьшение количества C приводит к увеличению производственных затрат, и поэтому количество C устанавливается на уровне 0,005% или больше. Количество С предпочтительно составляет 0,007% или больше, и более предпочтительно 0,010% или больше. Однако, чрезмерное количество C вызывает увеличение прочности стального листа и снижение прочности при поперечном растяжении (разрывной нагрузки перекрестного соединения по методу испытания на растяжение в форме креста) участка, сваренного точечной сваркой, что приводит к образованию трещины LME. Следовательно, верхний предел количества С должен составлять 0,14% или меньше. Количество C предпочтительно составляет 0,13% или меньше, и более предпочтительно 0,12% или меньше.

[0022] [Si: 1,0-1,7%]

Si (кремний) является важным элементом для повышения прочности на поперечное растяжение участка точечной сварки. Si также является элементом, который способствует снижению зависимости от процесса горячей штамповки в горячештампованной детали и достижению стабильности твердости. Для проявления такого эффекта количество Si должно составлять 1,0% или более. Количество Si предпочтительно составляет 1,05% или больше, и более предпочтительно 1,1% или больше. Однако, чрезмерное количество Si вызывает ухудшение свойств травления из-за увеличения окалины при производстве стального листа, ухудшение свойств металлизации, увеличения точки превращения Ac₃, снижение прочности на поперечное растяжение участка точечной сварки и т.п. Количество Si таким образом устанавливается равным 1,7% или меньше. Количество Si предпочтительно составляет 1,6% или меньше, и более предпочтительно 1,5% или меньше.

[0023] [Mn: 1,5-3,0%]

Mn (марганец) является элементом, полезным для улучшения прокаливаемости стального листа и уменьшения колебаний твердости после формования. Для проявления такого эффекта количество Mn должно составлять 1,5% или более. Количество Mn предпочтительно составляет 1,7% или больше, и более предпочтительно 2,0% или больше. Однако, чрезмерное количество Mn, превышающее 3,0%, насыщает этот эффект и увеличивает затраты. Следовательно, количество Mn должно составлять 3,0% или менее, предпочтительно 2,8% или менее и более предпочтительно 2,6% или менее.

[0024] [Ti: 0,010-0,100%]

В настоящем варианте осуществления Ti (титан) является важным элементом. Содержание Ti стимулирует образование TiN и увеличивает количество твердорастворного B, который ингибирует образование трещин LME. Для проявления такого эффекта количество Ti должно составлять 0,010% или более. Количество Ti предпочтительно составляет 0,012% или больше, и более предпочтительно 0,015% или больше. Однако, чрезмерное количество Ti приводит к образованию TiC, измельчает структуру стали и ухудшает прокаливаемость. Следовательно, количество Ti должно составлять 0,100% или менее, предпочтительно 0,095% или менее и более предпочтительно 0,090% или менее.

[0025] [B: 0,0010-0,0100%]

В настоящем варианте осуществления B (бор) является важным элементом. B известен как элемент, который упрочняет границу зерна и влияет на прокаливаемость. В настоящем варианте осуществления обнаружено, что содержание В в основном стальном листе может препятствовать образованию трещин LME на стадии нагрева горячей штамповки. Для получения такого эффекта количество B должно составлять 0,0010% или более. Количество В предпочтительно составляет 0,0012% или больше, и более предпочтительно 0,0015% или больше. Однако, избыточное количество В вызывает растрескивание поверхности и т.п. во время литья из-за образования соединения В и т.п. Следовательно, количество B должно составлять 0,0100% или меньше. Количество В предпочтительно составляет 0,0090% или меньше, и более предпочтительно 0,0085% или меньше.

[0026] [Al: 0,01-0,10%]

Al (алюминий) представляет собой элемент, который действует как раскислитель. Для проявления такого эффекта количество Al должно составлять 0,01% или более. Количество Al предпочтительно составляет 0,015% или больше, и более предпочтительно 0,020% или больше. Однако, содержание избыточного количества Al увеличивает производственные затраты, и поэтому количество Al устанавливается на уровне 0,10% или менее. Количество Al предпочтительно составляет 0,080% или меньше, и более предпочтительно 0,070% или меньше.

[0027] [P: 0,10% или меньше (не включая 0%)]

P (фосфор) является элементом, который неизбежно содержится, но желательно максимально ограничить содержание P, поскольку это элемент, который ухудшает свариваемость стального листа. Чтобы предотвратить ухудшение свариваемости стального листа, количество Р должно составлять 0,10% или меньше. Количество Р предпочтительно составляет 0,050% или меньше, и более предпочтительно 0,020% или меньше. Следует отметить, что Р является примесью, неизбежно примешиваемой к стали, и установить количество Р равным 0% в промышленном производстве невозможно, и P обычно содержится в количестве 0,0005% или больше.

[0028] [S: 0,010% или меньше (не включая 0%)]

S (сера) является неизбежно содержащимся элементом и ухудшает свариваемость стального листа. Поэтому количество S устанавливается равным 0,010% или меньше. Количество S предпочтительно составляет 0,0080% или меньше, и более предпочтительно 0,0050% или меньше. Поскольку предпочтительно, чтобы количество S было как можно меньше, нижний предел не ограничивается конкретными значениями, но невозможно установить количество S равным 0% в промышленном производстве, и S обычно содержится в количестве 0,0001% или больше.

[0029] [N: 0,010% или меньше (не включая 0%)]

N (азот) является неизбежно содержащимся элементом, и избыточное количество N приводит к образованию BN и снижает количество твердорастворного B. Поэтому количество N устанавливается равным 0,010% или меньше. Количество N предпочтительно составляет 0,008% или меньше, и более предпочтительно 0,005% или меньше. Поскольку предпочтительно, чтобы количество N было как можно меньше, нижний предел не ограничивается конкретными значениями, но невозможно установить количество N равным 0% в промышленном производстве, и N обычно содержится в количестве 0,0001% или больше.

[0030] [Твердорастворный B: 10 м.ч. на миллион или больше]

Как было описано выше, для того, чтобы ингибировать образование трещин LME на стадии нагрева горячей штамповки, важно обеспечить предопределенное количество B, присутствующего в твердорастворном состоянии. С этой точки зрения количество твердорастворного B должно составлять 10 частей на миллион или больше. Количество твердорастворного B предпочтительно составляет 20 частей на миллион или больше, и более предпочтительно 50 частей на миллион или больше. Верхний предел количества твердорастворного B не ограничивается, но составляет приблизительно 100 частей на миллион или меньше, когда весь содержащийся B переходит в твердый раствор.

[0031] Способ обеспечения количества твердорастворного B на уровне 10 частей на миллион или более вообще не ограничивается, но эффективно, чтобы N реагировал с Ti в максимально возможной степени с образованием TiN, чтобы ингибировать образование BN в результате реакции между B и N. Например, содержащийся B может быть эффективно обеспечен в виде твердорастворного В путем управления количеством Ti и количеством N так, чтобы они удовлетворяли соотношению [Ti]≥(47,8/14) [N], где [Ti] - количество (мас.%) Ti в основном стальном листе, а [N] - количество (мас.%) N в основном стальном листе.

[0032] Основные компоненты основного стального листа, используемого для оцинкованного стального листа для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления, описаны выше, а остаток состоит из железа и неизбежных примесей, отличающихся от P, S и N. В качестве неизбежных примесей, в дополнение к O (кислороду), содержание которого предпочтительно уменьшается, как описано ниже, содержание других элементов (Pb, Bi, Sb, Sn, V и т.д.) допускается в зависимости от ситуации с сырьем, материалом, производственным оборудованием и т.п., при условии, что эффекты настоящего изобретения не ослабляются.

[0033] [O: 0,010% или меньше (не включая 0%)]

O является неизбежно содержащимся элементом, и избыточное количество O может приводить к образованию оксида и уменьшению содержания B в твердом растворе. Таким образом, количество О предпочтительно составляет 0,010% или менее. Количество O более предпочтительно составляет 0,005% или меньше, и еще более предпочтительно 0,003% или меньше. Поскольку предпочтительно, чтобы количество О было как можно меньше, нижний предел не ограничивается конкретными значениями, но невозможно установить количество О равным 0% в промышленном производстве, и О обычно содержится в количестве 0,0001% или больше.

[0034] Основной стальной лист, используемый для стального листа для горячей штамповки настоящего варианта осуществления, может дополнительно содержать один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cr (хрома) и Mo (молибдена), в качестве других элементов, и свойства стального листа дополнительно улучшаются за счет содержания этих элементов.

[0035] [Один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cr: 0,5% или меньше (не включая 0%) и Mo: 0,5% или меньше (не включая 0%)]

Cr и Mo являются элементами, которые улучшают прокаливаемость подобно Mn и повышают прочность стального листа после стадии горячей штамповки. Такой эффект усиливается по мере увеличения содержания Cr и Мо, но предпочтительно, чтобы содержание Cr и Мо составляло 0,5% или менее, поскольку содержание избыточного количества Cr и Мо увеличивает затраты. Более предпочтительно содержание каждого из Cr и Mo составляет 0,4% или меньше. Может содержаться любой один или оба из Cr и Mo.

[0036] Оцинкованный стальной лист для горячей штамповки в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя стальной лист, снабженный гальваническим покрытием погружением в расплав (стальной лист GI), или стальной лист, снабженный гальваническим покрытием погружением в расплав с отжигом (стальной лист GA), имеющий слой горячего цинкования (GI) или легированный слой горячего цинкования (GA) по меньшей мере на одной поверхности горячекатаного стального листа или холоднокатаного стального листа в качестве основного стального листа.

[0037] В оцинкованном стальном листе для горячей штамповки настоящего варианта осуществления, в котором основной стальной лист имеет вышеописанный состав химических компонентов, максимальная прочность при растяжении после горячего прессования основного стального листа в точке превращения Ас₃ может составлять 800 МПа или больше и 1300 МПа или меньше. Таким образом, применяя оцинкованный стальной лист для горячей штамповки, имеющий вышеуказанную конфигурацию, можно изготовить штампованную деталь, имеющую максимальную прочность на растяжение 800 МПа или более и 1300 МПа или менее после стадии горячей штамповки без значительной зависимости от процесса горячей штамповки.

[0038] Оцинкованный стальной лист для горячей штамповки в соответствии с настоящим вариантом осуществления является применимым в качестве стального листа, имеющего прочность на растяжение 1000 МПа или более после термической обработки, а также стального листа для изготовления нестандартной заготовки. На стадии обычной горячей штамповки температура во время стадии нагрева горячей штамповки устанавливается равной температуре однофазной области аустенита (то есть температуре выше точки превращения Ас₃). Затем стальной лист, нагретый до этого температурного диапазона, подвергается штамповке при охлаждении в штампе, чтобы получить горячештампованную деталь.

[0039] В стальном листе, имеющем прочность при растяжении 1000 МПа или больше после стадии горячей штамповки, точка превращения Ac₃ стального листа устанавливается на относительно низкую температуру. Таким образом, при создании составной заготовки (tailored blank, TB) путем сварки и т.п. стального листа, имеющего прочность при растяжении 1000 МПа или больше после стадии горячей штамповки, и оцинкованного стального листа для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления, включающего основной стальной лист, имеющий точку превращения Ac₃, отличающуюся от аналогичной точки превращения стального листа, затем нагревания стальных листов до диапазона температур выше точки превращения Ac₃ любого из стальных листов, и горячего прессования стальных листов, получается составная заготовка (TB), включающая область, имеющую прочность при растяжении 1000 МПа или больше, и область, имеющую прочность при растяжении 800 МПа или больше и 1300 МПа или меньше. В таком материале составной заготовки (TB) то, какая область является стороной с высокой прочностью или стороной с низкой прочностью, определяется соотношением между точкой превращения Ac₃ каждого стального листа и температурой на стадии нагрева горячей штамповки.

[0040] В настоящем описании точка превращения Ac₃ представляет собой значение, вычисляемое по следующей формуле (1). Следующая формула (1) является упрощенной формулой, основанной на формуле, приведенной в публикации «The Physical Metallurgy of Steels, William C. Leslie» (Maruzen Co., Ltd., от May 31, 1985, стр. 273), с учетом состава химических компонентов основного стального листа, используемого в оцинкованном стальном листе для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления.

[0041] Точка превращения Ac₃ (°C) = 910 — 203 × [C]^1/2+44,7 × [Si] — 30 × [Mn] + 700 × [P] + 400 × [Al] + 400 × [Ti] (1)

В вышеприведенной формуле (1) значения [C], [Si], [Mn], [P], [Al] и [Ti] представляют собой содержания C, Si, Mn, P, Al и Ti в мас.%, соответственно.

[0042] Как видно из вышеописанного способа производства материала составной заготовки (TB), способ производства горячештампованной детали в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя нагревание описанного выше оцинкованного стального листа для горячей штамповки до температуры, равной или больше чем точка превращения Ac₃ основного стального листа, и горячее прессование оцинкованного стального листа. При использовании оцинкованного стального листа для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления может быть получена горячештампованная деталь, имеющая желаемые свойства.

[0043] Основной стальной лист, используемый в настоящем варианте осуществления, может быть произведен в соответствии с обычной процедурой. Например, стальной материал, удовлетворяющий описанному выше химическому составу, плавится в соответствии с обычной процедурой, и стальная заготовка, такая как сляб, получается с помощью непрерывной разливки, затем стальная заготовка нагревается до 1300°C или меньше, подвергается горячей прокатке, сматыванию в рулон, а затем травлению и холодной прокатке, чтобы получить холоднокатаный стальной лист. После этого холоднокатаный стальной лист подвергается отжигу по мере необходимости для того, чтобы получить основной стальной лист. Нанесение гальванического покрытия способом окунания в расплав или способом окунания в расплав с отжигом выполняется по меньшей мере на одной поверхности основного стального листа, полученного таким образом.

[0044] Настоящее описание раскрывает различные формы описанных выше методик, и основные методики кратко изложены ниже.

[0045] Оцинкованный стальной лист для горячей штамповки в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя основной стальной лист, содержащий, в мас.%:

C: от 0,005 до 0,14%,

Si: от 1,0 до 1,7%,

Mn: от 1,5 до 3,0%,

Ti: от 0,010 до 0,100%,

B: от 0,0010 до 0,0100%,

Al: от 0,01 до 0,10%,

P: 0,10% или меньше (не включая 0%),

S: 0,010% или меньше (не включая 0%),

N: 0,010% или меньше (не включая 0%), и

остаток, состоящий из железа и неизбежных примесей, в котором количество твердорастворного B составляет 10 частей на миллион или больше, и

основной стальной лист имеет нанесенный погружением в расплав и отожженный слой гальванического покрытия или нанесенный погружением в расплав слой гальванического покрытия по меньшей мере на одной его поверхности.

[0046] Использование такой конфигурации позволяет реализовать оцинкованный стальной лист для горячей штамповки, в котором можно избежать образования трещин LME без уменьшения количества Si и без существенной зависимости от модификации с помощью химических компонентов в слое покрытия или в процессе горячей штамповки.

[0047] В оцинкованном стальном листе для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления основной стальной лист может дополнительно содержать один или несколько элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cr: 0,5% или меньше (не включая 0%) и Mo: 0,5% или меньше (не включая 0%). Содержание этих компонентов может дополнительно увеличить прочность горячештампованной детали после стадии горячей штамповки.

[0048] В качестве предпочтительного варианта осуществления оцинкованный стальной лист для горячей штамповки включает в себя основной стальной лист, имеющий описанный выше состав химических компонентов, и имеет максимальную прочность при растяжении 800 МПа или больше и 1300 МПа или меньше после горячего прессования при температуре, равной или превышающей точку превращения Ac₃ основного стального листа. Таким образом, используя оцинкованный стальной лист для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления, можно изготовить штампованную деталь, имеющую максимальную прочность на растяжение 800 МПа или более и 1300 МПа или менее после стадии горячей штамповки без значительной зависимости от процесса горячей штамповки.

[0049] Оцинкованный стальной лист для горячей штамповки в соответствии с настоящим вариантом осуществления является полезным в качестве стального листа, имеющего прочность на растяжение 1000 МПа или более после стадии горячей штамповки, а также стального листа для изготовления нестандартной заготовки.

[0050] Способ производства горячештампованной детали в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя нагревание описанного выше оцинкованного стального листа для горячей штамповки до температуры, равной или больше чем точка превращения Ac₃ основного стального листа, и горячее прессование оцинкованного стального листа. Таким образом, за счет включения нагрева оцинкованного стального листа для горячей штамповки по настоящему варианту осуществления до температуры, равной или превышающей точку превращения Ac₃ основного стального листа, и горячего прессования оцинкованного стального листа можно производить горячештампованную деталь с желаемыми свойствами, не ограничиваясь только материалом составной заготовки (TB).

[0051] Далее работа и эффект настоящего изобретения будут более конкретно описаны на основе Примеров, но само собой разумеется, что настоящее изобретение не ограничивается следующими Примерами, и любое изменение конструкции, основанное на описанной в настоящем документе сути, включается в техническую область охвата настоящего изобретения.

Примеры

[0052] Различные стальные материалы (типы стали A - M), имеющие химические составы, показанные в следующей Таблице 1, были выплавлены на заводе и подвергнуты стадиям литья, горячей прокатки, холодной прокатки и металлизации для того, чтобы получить стальные листы GA. Эти компоненты означают репрезентативные значения. Точки превращения Ac₃, показанные в Таблице 1, являются значениями, вычисленными на основе приведенной выше формулы (1). В Таблице 1 столбец с [-] означает, что компонент не добавлялся, или его количество ниже предела измерения. P, S, V и N являются неизбежными примесями, как было описано выше, и значения, показанные в столбцах P, S, V и N, означают неизбежно включенные количества. Когда условие [Ti]≥[47,8/14] × [N] удовлетворяется, можно считать, что весь добавленный B присутствует в твердорастворном состоянии, но в Таблице 1, количество твердорастворного B, полученное на основе количества Ti и количества N, показано как оценочное значение. Остаток включает в себя железо и неизбежные примеси, отличающиеся от неизбежных примесей, описанных выше.

[0053] [Таблица 1]

Тип стали Химический состав (мас.%) Количество твердорастворного B
(частей на миллион: расчетная величина) Точка преобразования A_c3
(ºC) C Si Mn P S Al Cr Mo V Ti B N A 0,09 1,49 2,1 0,009 0,000 0,033 0,19 - 0,003 0,023 0,0032 0,0034 32 881 B 0,12 1,01 2,4 0,010 0,001 0,021 0,25 - 0,005 0,024 0,0031 0,0033 31 838 С 0,08 1,13 2,3 0,010 0,001 0,044 - - 0,003 0,029 0,0019 0,0049 19 870 D 0,21 1,85 2,0 0,012 0,001 0,043 0,19 - 0,004 0,020 0,0036 0,0026 36 873 E 0,04 < 0,02 0,2 0,010 0,003 0,040 - - 0,000 - - 0,0027 0 886 F 0,07 0,02 2,0 0,013 0,004 0,044 0,27 0,06 0,002 - - 0,0040 0 824 G 0,09 0,01 2,8 0,016 0,002 0,048 0,28 0,09 0,005 0,077 - 0,0046 0 827 Н 0,10 0,01 2,5 0,009 0,003 0,058 0,21 0,06 0,003 - - 0,0044 0 801 I 0,12 0,02 2,7 0,010 0,002 0,048 0,25 0,07 0,005 0,072 - 0,0044 0 815 J 0,09 1,81 2,2 0,010 0,001 0,053 0,20 - 0,005 0,063 0,0002 0,0040 2 917 K 0,09 1,21 2,2 0,010 0,001 0,043 0,19 - 0,002 - 0,0001 0,0041 0 861 L 0,22 1,31 2,1 0,007 0,001 0,019 - - 0,003 0,020 0,0001 0,0055 1 831 M 0,20 1,85 2,1 0,008 0,000 0,046 - - 0,002 - 0,0001 0,0030 0 863

[0054] Стадия нагрева горячей штамповки моделировалась, и обработка аустенизации выполнялась путем нагрева до 900°C, затем температура понижалась до 800°C, и испытание на разрыв выполнялось при этой температуре. Были приготовлены два типа образцов для испытаний на растяжение, т.е. образец для испытаний из стального листа GA и образец для испытаний, полученный путем удаления слоя GA путем травления (материал с удаленным покрытием), и результаты испытания на растяжение были сравнены. Результаты (Тесты №№ 1-6) использования типов стали A - C и K - М, показанных в Таблице 1, показаны в следующей Таблице 2 вместе с использованным типом стали и количеством Si.

[0055] Толщина листа, показанная в следующей Таблице 2, является толщиной каждого стального листа GA. ΔTS/TS в следующей Таблице 2 означает {(прочность при растяжении TS материала с удаленным покрытием — прочность при растяжении TS исходного стального листа GA) / (прочность при растяжении TS материала с удаленным покрытием)} × 100. Таким образом, чем меньше абсолютное значение ΔTS/TS (например, 5 или меньше), тем меньше разница между наличием и отсутствием покрытия в испытании на растяжение при 800°С, что свидетельствует о том, что снижение прочности при растяжении из-за образования трещин LME является малым. Прочности при растяжении TS при 800°C стального листа GA, как показано в Тестах №№ 1-3 в Таблице 2, имеют значения 191-213 МПа, но когда принимается условие на стадии горячей штамповки, максимальная прочность при растяжении TS при нормальной температуре составляет приблизительно 800-1300 МПа.

[0056] [Таблица 2]

№ теста Тип стали Количество Si (мас.%) Толщина (мм) TS материала с удаленным покрытием [МПа] TS исходного стального листа GA [МПа] ΔTS/TS Примечания 1 A 1,49 1,8 185 191 —3 Пример 2 B 1,01 1,4 190 194 —2 Пример 3 C 1,13 1,2 216 213 1 Пример 4 K 1,21 1,4 187 146 22 Сравнительный пример 5 L 1,31 1,2 184 117 36 Сравнительный пример 6 M 1,85 1,4 203 123 39 Сравнительный пример

[0057] Из этих результатов могут быть сделаны следующие заключения. Тесты №№ 1-3 представляют собой примеры, удовлетворяющие всем требованиям, указанным в настоящем изобретении, имеющие значения (абсолютные) ΔTS/TS 5 или меньше, из чего видно, что образование трещин LME уменьшается.

[0058] С другой стороны, Тесты №№ 4-6 представляют собой Сравнительные примеры, которые не удовлетворяют всем требованиям, определенным в настоящем изобретении, и в которых желаемые свойства не получаются.

[0059] В Тесте № 4 количество твердорастворного B не было обеспечено (сталь типа K в Таблице 1), и образование трещин LME не уменьшилось. В Тестах №№ 5 и 6 образование трещин LME не уменьшилось из-за влияния количеств твердорастворного B, Si и C (типы стали L и М в Таблице 1).

[0060] В тестах, использующих типы стали D - J в Таблице 1, значение (абсолютное) ΔTS/TS составляло 5 или меньше, и образование трещин LME уменьшилось, но это примеры, в которых следует ожидать чего-то неподходящего по следующим причинам.

[0061] В примере, использующем тип стали D, образование трещин LME уменьшилось, но это связано с тем, что Ti и B оба содержатся, а количество B в твердом растворе велико. Однако даже при том, что количество Si является избыточным, количество C также является большим, и таким образом точка превращения Ac₃ понижается, и количество C превышает верхний предел, определенный в настоящем изобретении, поэтому существует беспокойство насчет того, что прочность на поперечное растяжение уменьшится (см., например, «Influence of Component Element on Spot Welding Characteristics of High-Strength Thin Steel Sheet», The Resistance Welding Research Committee Document RW-78-75, p. 15, Fig. 11, issued on December 4, 1975). В дополнение к этому, предполагается, что прочность на растяжение при комнатной температуре составляет приблизительно 1500 МПа, что выходит за предпочтительный диапазон.

[0062] В примерах, использующих типы стали E - I, образование трещин LME уменьшилось, потому что уменьшилось количество Si. Однако, существует беспокойство насчет ухудшения прочности на поперечное растяжение и стабильности твердости при уменьшении количества Si.

[0063] В примере, использующем тип стали J, образование трещин LME уменьшилось, потому что количество C было относительно малым. Однако, поскольку количество Si превышает верхний предел, определенный в настоящем изобретении, точка превращения Ac₃ превышает 907°C, и считается, что требуется нагрев до такой степени, при которой оцинкованный слой испарится, и поэтому эффективная горячая штамповка не может быть выполнена.

[0064] Настоящая заявка основана на японской патентной заявке № 2020-014489, поданной 31 января 2020 г., содержание которой включено в настоящий документ.

[0065] Настоящее изобретение было соответствующим образом и в достаточной степени описано выше посредством вариантов осуществления со ссылкой на конкретные примеры и т.п., чтобы выразить настоящее изобретение, но следует признать, что специалист в данной области техники может легко изменить и/или улучшить описанные выше варианты осуществления. Следовательно, если изменение или улучшение, сделанное специалистом в данной области техники, не находится на уровне, выходящем за пределы объема прав формулы настоящего изобретения, это изменение или улучшение интерпретируется как включенное в объем прав формулы изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0066] Настоящее изобретение имеет широкую промышленную применимость в области техники, связанной с оцинкованным стальным листом для горячей штамповки, горячештампованной деталью, получаемой с использованием такого оцинкованного стального листа, способом ее производства и т.п.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к оцинкованному стальному листу для горячей штамповки, используемому в автомобилестроении. Оцинкованный стальной лист включает в себя основной стальной лист и нанесенный погружением в расплав и отожженный слой гальванического покрытия или нанесенный погружением в расплав слой гальванического покрытия по меньшей мере на одной его поверхности. Основной стальной лист содержит, в мас.%: C: от 0,005 до 0,14, Si: от 1,0 до 1,7, Mn: от 1,5 до 3,0, Ti: от 0,010 до 0,100, B: от 0,0010 до 0,0100, Al: от 0,01 до 0,10, P: 0,10 или меньше (не включая 0), S: 0,010 или меньше (не включая 0), N: 0,010 или меньше (не включая 0), необязательно один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cr: 0,5 или меньше (не включая 0) и Mo: 0,5 или меньше (не включая 0), остальное - железо и неизбежные примеси. Количество твердорастворного B в листе составляет 10 частей на миллион или более. Оцинкованный стальной лист обладает высокой стойкостью к жидкометаллическому охрупчиванию без уменьшения содержания кремния вне зависимости от состава слоя покрытия или режимов горячей штамповки. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Оцинкованный стальной лист для горячей штамповки, включающий в себя основной стальной лист, содержащий, в мас.%:

C: от 0,005 до 0,14%,

Si: от 1,0 до 1,7%,

Mn: от 1,5 до 3,0%,

Ti: от 0,010 до 0,100%,

B: от 0,0010 до 0,0100%,

Al: от 0,01 до 0,10%,

P: 0,10% или меньше (не включая 0%),

S: 0,010% или меньше (не включая 0%),

N: 0,010% или меньше (не включая 0%),

необязательно один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cr: 0,5% или меньше (не включая 0%) и Mo: 0,5% или меньше (не включая 0%), и

остаток, состоящий из железа и неизбежных примесей, в котором количество твердорастворного B составляет 10 частей на миллион или больше, и

основной стальной лист имеет нанесенный погружением в расплав и отожженный слой гальванического покрытия или нанесенный погружением в расплав слой гальванического покрытия по меньшей мере на одной его поверхности.

2. Оцинкованный стальной лист для горячей штамповки, содержащий основной стальной лист, имеющий состав химических компонентов по п. 1, причем этот оцинкованный стальной лист в состоянии после горячей штамповки при температуре, равной или превышающей точку превращения Ac₃ основного стального листа имеет максимальную прочность при растяжении 800 МПа или больше и 1300 МПа или меньше.

3. Оцинкованный стальной лист для горячей штамповки по п. 1 или 2, используемый для производства составной заготовки (TB) из стального листа, имеющего в состоянии после горячей штамповки стального листа предел прочности при растяжении 1000 МПа или более.

4. Способ производства горячештампованной детали, включающий:

нагревание оцинкованного стального листа для горячей штамповки по любому из пп. 1-3 до температуры, равной или превышающей точку превращения Ас₃ основного стального листа; и

горячую штамповку оцинкованного стального листа.

5. Горячештампованная деталь, включающая в себя оцинкованный стальной лист для горячей штамповки по любому из пп. 1-3.