[发明专利]热成型用钢板、热成型构件及用于制造其的方法

说明书

公开了用于热成型并且可以适合用于需要抗碰撞特性的汽车结构构件中的高强度非镀覆钢板、热成型构件以及用于制造其的方法。根据本发明的一个实施方案的热成型用钢板和热成型构件以重量％计包含：0.05％至0.3％的C、0.5％至3.0％的Si、0.1％至2.0％的Mn、3.0％至9.0％的Cr、多于0％且少于0.2％的N、和0.03％至1.0％的Nb、以及包含Fe和不可避免的杂质的剩余部分。

技术领域

本公开内容涉及热成型用钢板、使用其的热成型构件以及用于制造其的方法，并且更特别地，涉及用于热成型并且可以适合用于需要抗碰撞特性的汽车结构构件中的高强度无镀层钢板、热成型构件以及用于制造其的方法。

背景技术

随着用于保护车辆的乘客的各种安全法规得到加强以及近来对环境问题的兴趣增加，关于燃料效率和CO₂排放的法规也得到加强。

因此，可以减小用于车辆的材料的厚度以提高燃料效率，但是厚度的减小可能导致车辆的稳定性问题，并因此应同时提高材料的强度。

提高材料的强度的过程除了引起屈服强度的增加之外还引起延伸率的降低，从而在大多数情况下导致可成型性的劣化。因此，已经基于关于各种材料的研究开发出先进的高强度钢(advanced high strength steel，AHSS)例如双相(dual phase，DP)钢和TRIP钢并已实际应用于汽车部件，并且与常规的车辆用高强度钢相比，这样的钢板表现出优异的可成型性。

然而，需要更高的成型力以形成具有如上所述增加的材料强度的汽车部件，并因此需要增加压机的容量和负荷。此外，高强度材料的成型可能导致模具寿命的降低和生产率的降低。

虽然当用于车辆中时具有1000MPa或更大的超高强度的马氏体钢可以对减小车辆车身的重量有效，但是由于差的可成型性，马氏体结构的商业化是困难的。

作为用于使用马氏体钢商业化的方法，已经使用通过以下来制备高强度马氏体组织的方法：将具有优异的可成型性的初始铁素体组织冷成型，通过高温下热处理来形成奥氏体，并对所得物进行淬火。然而，根据上述成型方法，由于非约束状态下的相变，可能出现差的形状定形性的问题。特别地，在冷却过程期间发生的从奥氏体到马氏体的相变中，体积变化伴随着从FCC到BCT的晶体组织的变化，并因此尺寸精度劣化。因此，需要进行尺寸校正的另外的过程。

为了解决这些问题，近来提出了被称为热压成型(hot press forming，HPF)或热成型的成型方法。热压成型是通过以下来提高最终产品的强度的成型方法：通过将钢板在高于容易进行加工的Ac1的高温下进行加热来来制备奥氏体单相，通过压制成型使钢板热成型，并通过淬火形成低温组织例如马氏体。热成型的优点在于可以使在制备高强度材料期间引起的可成型性方面的问题最少化。

然而，由于在使用热压成型方法的情况下钢板被加热至高温，因此钢板的表面被氧化，并因此在压制成型之后需要增加从钢板的表面除去氧化物的过程。

为了解决这些问题，提出了专利文献1中所公开的方法。在专利文献1中，虽然将涂覆有Al-Si的钢板在850℃或更高的温度下加热，然后热压以形成马氏体组织，但是由于形成在钢板的表面上的Al涂层，钢板在加热期间未被氧化。当使用经Al涂覆的钢板进行热压成型时，不仅可以容易地获得具有1000MPa的超高强度的产品，而且还可以获得具有高尺寸精度的产品，并因此热压成型已经作为对车辆的重量减小和刚度增加非常有效的用于使汽车部件成型的方法引起了关注和兴趣。

然而，近来在使用经Al涂覆的钢板的热压成型方法中，在成型过程以及另外的构件之间的后续接合/焊接过程期间出现了数个问题。

其中，根据专利文献2，由于镀层包含铝作为主要相，因此当将坯料(blank)在加热炉中加热时，铝可能在高于镀层的熔点的温度下液化而在加热炉中熔合至辊，或者由于应力而可能发生部分剥离。