Оцинкованный стальной лист для горячего прессования и способ производства горячепрессованного формованного изделия - RU2693226C1

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее раскрытие относится к оцинкованному стальному листу для горячего прессования и к способу производства формируемого горячим прессованием продукта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

В последние годы для того, чтобы уменьшить вес автомобилей, развивалось применение высокопрочной стали для изготовления кузовов, и было расширено применение стального листа, имеющего прочность при растяжении свыше 980 МПа. Однако с увеличением прочности стальных листов возникают такие проблемы, как сокращение срока службы пресс-формы для обработки компонентов, а также большая вариация формы благодаря пружинению.

[0003]

Таким образом, был разработан способ, называемый горячим прессованием или горячей штамповкой, и в частности он приобрел широкое использование в качестве способа производства компонента, имеющего прочность при растяжении 1470 МПа или больше. В упомянутом выше способе стальной лист низкой прочности нагревается до точки Ac1 или выше, например, до 900°C или выше перед прессованием для аустенизации, а затем формуется в высокотемпературной области. В результате устойчивость к деформации такой стали может быть уменьшена, пружинение также может быть уменьшено, и кроме того, может быть гарантирована высокая прочность этой стали, потому что она закаляется во время формования.

[0004]

В то же время, в автомобильных структурных элементах боковины, боковые продольные балки, поперечины, нижние части стоек кузова и т.п., которые обязаны иметь высокую коррозионную стойкость, должны иметь жертвенный эффект предотвращения коррозии, и таким образом традиционно применяются холоднодеформированные компоненты, которые используют оцинкованный стальной лист. Однако в последние годы даже к таким компонентам, как упомянутые выше боковины, также предъявляется требование их формирования с использованием оцинкованного стального листа в процессе горячей штамповки, а также наличия высокой прочности и высокой коррозионной стойкости.

[0005]

Тем не менее, когда оцинкованный стальной лист подвергается горячему прессованию, возникают проблемы образования трещин в стальном листе во время прессования благодаря жидкометаллическому охрупчиванию (LME), которое делает стальной лист хрупким за счет цинка, превращающегося в жидкость при высокой температуре, равной 900°C, уменьшая тем самым ударную прочность и предел усталости, требуемые для компонента. Применение оцинкованного стального листа для горячего прессования в настоящее время не развивается.

[0006]

В качестве способа устранения этой проблемы, например, Патентный документ 1 раскрывает формирование пластичного слоя на цинковом покрытии. Патентный документ 1 описывает, что этот пластичный слой может рассеивать напряжение настолько хорошо, что поверхностные микротрещины больше не возникают в упрочняемой стали благодаря поверхностному окислению полосы во время нагревания и/или формовки и охлаждения для аустенизации. Однако этот пластичный слой, который может быть сформирован с помощью методики Патентного документа 1, ограничен толщиной приблизительно 10 мкм. Когда этот пластичный слой является таким тонким, считается, что он исчезает благодаря быстрому сплавлению оцинкованного покрытия и основного железа на стадии нагрева перед горячим прессованием, что затрудняет достаточное подавление образования трещин LME при горячем прессовании.

[0007]

Патентный документ 2 раскрывает способ для выполнения горячего формования с использованием оцинкованного стального листа, содержащий стадии: 1 - подготовки стальной полосы; 2 - покрытия стали слоем цинка или цинкового сплава; 3 - нагревания покрытой стали до температуры от 300°C до температуры Ac1 стали; 4 - вырезания заготовки из стальной полосы после стадий 1, 2 и 3; 5 - нагревания заготовки до температуры, превышающей температуру Ac1 стали; 6 - горячего формования заготовки в компонент; и 7 - упрочнения горячеформованного компонента. Показано, что в этом способе на стадии 3 перед горячим формованием сталь нагревается при температуре 300°C или выше и температуре Ac1 стального материала или ниже, чтобы сформировать диффузионный слой цинка и железа, уменьшая тем самым количество жидкого цинка во время горячего формования. Однако считается, что этот способ приводит к снижению производительности и увеличению стоимости, потому что он требует более сложного и более длительного нагревания после металлизации, чем обычный лист горячецинкованной стали.

[0008]

Заявитель настоящего изобретения в Патентном документе 3 также предложил методику для подавления LME путем нагрева стали в течение предопределенного времени или больше перед горячим формованием. Однако существует потребность в дополнительных исследованиях с целью улучшения производительности, например сокращения продолжительности выдержки в нагревательной печи с учетом производительности и стоимости, которые являются проблемами для процесса горячего формования.

[0009]

В Патентном документе 4 в продукте из стального листа, предназначенном для термической обработки, индивидуальное отделочное покрытие наносится по меньшей мере на одну из свободных поверхностей продукта из стального листа. Показано, что это отделочное покрытие содержит по меньшей мере одно из оксидного соединения, нитридного соединения, сульфидного соединения, сульфатного соединения, карбидного соединения, карбонатного соединения, фторидного соединения, гидратного соединения, гидрооксидного соединения и фосфатного соединения основного металла. В частности, раскрыта методика, в которой вышеупомянутое отделочное покрытие наносится на оцинкованную поверхность для улучшения способности поглощать тепло во время нагревания, чтобы нагревание могло быть выполнено за короткое время. Однако считается, что этот способ позволяет достичь температуры аустенита, при которой возможна быстрая закалка, но не позволяет получить эффект подавления LME.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0010]

Патентный документ 1: JP-T-2011-508824

Патентный документ 2: JP-T-2012-512747

Патентный документ 3: JP-A-2014-159624

Патентный документ 4: JP-T-2014-512457

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0011]

Настоящее изобретение было создано путем фокусирования на вышеупомянутых обстоятельствах, и его задачей является предложить оцинкованный стальной лист для горячего прессования, которое может использовать нагревание для подавления образования трещин LME в течение короткого времени во время процесса горячего прессования, а также способ производства формуемого горячим прессованием продукта, получаемого путем выполнения горячего прессования с использованием этого оцинкованного стального листа. В дальнейшем подавление образования трещин LME может упоминаться просто как «подавление LME».

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

[0012]

Оцинкованный стальной лист по настоящему изобретению, который может решить вышеупомянутые проблемы, является оцинкованным стальным листом для использования в горячем прессовании, включающим в себя оцинкованный слой и основной стальной лист, в котором внутренний оксид присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, причем основной стальной лист содержит, в мас.%:

C: от 0,10 мас.% до 0,5 мас.%;

Si: от 0,50 мас.% до 2,5 мас.%;

Mn: от 1,0 мас.% до 3 мас.%; и

Cr: от 0 до 1,0 мас.%, с остатком из железа и неизбежных примесей, в котором основной стальной лист удовлетворяет следующей формуле (1):

(2 × [Si]/28,1+[Mn]/54,9+1,5 × [Cr]/52,0) ≥0,05 ⋅⋅⋅ (1)

где [Si] представляет собой содержание Si в мас.% в основном стальном листе, [Mn] представляет собой содержание Mn в мас.% в основном стальном листе, и [Cr] представляет собой содержание Cr в мас.% в основном стальном листе.

[0013]

Максимальная глубина, на которой внутренний оксид присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, предпочтительно составляет 5 мкм или больше.

[0014]

Предпочтительно удовлетворяется следующая формула (2):

a≥0,30 × b ⋅⋅⋅ (2)

где a (мкм) представляет собой максимальную глубину, на которой внутренний оксид присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, и b (г/м²) представляет собой массу покрытия на единицу площади.

[0015]

Основной стальной лист может дополнительно включать в себя по меньшей мере один из следующих элементов (I) - (IV) в качестве другого элемента:

(I) Al: больше чем 0 мас.% и 0,5 мас.% или менее;

(II) один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из B: больше чем 0 мас.% и 0,0050 мас.% или менее,

Ti: больше чем 0 мас.% и 0,10 мас.% или меньше, и Mo: больше чем 0 мас.% и 1 мас.% или менее;

(III) один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Nb, Zr и V: в сумме более чем 0 мас.% и 0,10 мас.% или менее; и

(IV) один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cu и Ni: в сумме больше чем 0 мас.% и 1 мас.% или менее.

[0016]

Настоящее изобретение также включает в себя способ производства формуемого горячим прессованием продукта, получаемого путем выполнения горячего прессования с использованием этого оцинкованного стального листа для использования в горячем прессовании.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017]

В соответствии с настоящим изобретением время нагрева для подавления LME может быть уменьшено во время горячего прессования, использующего оцинкованный стальной лист. В результате при использовании оцинкованного стального листа горячее прессование выполняется с более высокой производительностью, чем в предшествующем уровне техники, так что может быть произведен формуемый горячим прессованием продукт, имеющий высокую прочность и высокую коррозионную стойкость.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018]

Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму, показывающую процесс изгиба для оценки LME в Примерах.

Фиг. 2 представляет собой диаграмму, показывающую положение забора образца для наблюдения из Г-образно изогнутого материала после процесса изгиба в Примерах.

Фиг. 3 представляет собой диаграмму для объяснения идеи измерения глубины трещины LME в Примерах.

СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019]

Авторы настоящего изобретения провели тщательные исследования для решения вышеперечисленных проблем. В результате было установлено, что если внутренний оксид (оксиды) присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом в листе оцинкованной стали, предпочтительно, если внутренние оксиды являются диспергированными на некоторую глубину или больше от этой границы, время нагрева для подавления LME может быть уменьшено в процессе горячего прессования, использующего такой лист оцинкованной стали.

[0020]

Внутренний оксид представляет собой оксид, содержащий по меньшей мере такие окисляющиеся элементы, как Si, Mn и Cr. Внутренний оксид (оксиды) относится к оксиду (оксидам), который присутствует на границах кристаллического зерна и внутри кристаллических зернах в основном стальном листе, и способы наблюдения показаны в следующих примерах.

[0021]

Хотя механизм уменьшения времени нагрева для подавления LME за счет присутствия внутреннего оксида (оксидов) в основном стальном листе не был полностью объяснен, предполагается, что он является следующим. Наиболее вероятно LME образуется во время процесса горячего прессования, когда большое количество жидкого цинка присутствует во время обработки. При нагреве перед горячим прессованием между оцинкованным слоем и основным стальным листом происходит реакция сплавления цинка и железа, формирующая слой сплава, который имеет высокую температуру плавления, так что количество жидкого цинка во время обработки уменьшается, подавляя тем самым LME. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что реакция сплавления ускоряется по мере того, как внутренний оксид (оксиды) формируется путем селективного окисления окисляющихся элементов, таких как Si, в основном стальном листе. По этой причине предполагается, что даже если нагревание перед горячим прессованием выполняется в течение короткого промежутка времени, образуется слой сплава, и количество жидкого цинка в достаточной степени уменьшается, подавляя тем самым образование трещин LME.

[0022]

Считается, что вышеупомянутая реакция сплавления будет происходить с большей вероятностью по мере того, как внутренние оксиды диспергируются более глубоко на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, другими словами по мере того, как область, в которой внутренние оксиды диспергируются в основном стальном листе, становится больше. Таким образом, в варианте осуществления настоящего изобретения максимальная глубина, на которой внутренний оксид (оксиды) присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, предпочтительно составляет 5 мкм или больше. Эта максимальная глубина относится к максимальной глубине, на которой внутренний оксид (оксиды) присутствует от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом в поперечном направлении толщины листа, как показано измерениями в примерах, которые будут упомянуты позже. В дальнейшем «максимальная глубина, на которой присутствует внутренний оксид», может упоминаться просто как «глубина внутреннего окисления». Глубина внутреннего окисления более предпочтительно составляет 8 мкм или больше, и еще более предпочтительно 10 мкм или больше. С учетом производственных условий и т.п. верхний предел глубины внутреннего окисления составляет приблизительно 70 мкм.

[0023]

Требуемая степень эффекта подавления LME изменяется в зависимости от условий формования и массы покрытия в соответствии с необходимой антикоррозионной эффективностью. Однако в любом случае при использовании листа оцинкованной стали в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения время нагрева, требуемое для подавления LME, может быть уменьшено по сравнению с предшествующим уровнем техники.

[0024]

Предпочтительно глубина внутреннего окисления устанавливается в соответствии с массой покрытия, позволяя тем самым более четко проявить эффект подавления LME. В частности, предпочтительно, чтобы удовлетворялась следующая формула (2):

a≥0,30 × b ⋅⋅⋅ (2)

где a (мкм) представляет собой максимальную глубину, на которой внутренний оксид (оксиды) присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, и b (г/м²) представляет собой массу покрытия на единицу площади.

[0025]

Далее будет описана вышеупомянутая формула (2). Когда весь цинковый слой оцинкованного стального листа сплавляется (легируется) в процессе нагрева во время процесса горячего прессования, состав получаемого слоя сплава содержит приблизительно 70 мас.% Fe и 30 мас.% Zn. Считалось, что эффект подавления LME мог бы проявляться в максимальной степени, если бы внутренний оксид (оксиды) присутствовал в основном стальном листе до глубины, соответствующей такому содержанию железа в основном стальном листе, которое требовалось бы для сплавления цинкового слоя до этого состояния. Эта глубина (мкм) составляет a=0,3×b относительно массы покрытия b (г/м²) на единицу площади цинка. Причина этого заключается в том, что содержание Zn, которое составляет 7:3 в массовом соотношении относительно слоя Fe, имеющего толщину а (мкм), соответствует значению b=(3,3×a) (г/м²). Вышеприведенная формула (2) основана на такой концепции. Например, когда масса покрытия на единицу площади составляет 80 (г/м²), что обеспечивает достаточную антикоррозионную эффективность для обычного автомобильного компонента, глубина внутреннего окисления, при которой LME может быть подавлена в максимальной степени, составляет 24 мкм. Глубина внутреннего окисления «a» должна составлять 0,30 × b или больше, и ее верхний предел особенно не ограничивается, но даже если глубина внутреннего окисления является более глубокой, чем 0,30 × b, эффект подавления LME насыщается.

[0026]

Для того, чтобы сформировать внутренний оксид, необходимо, чтобы основной стальной лист в оцинкованном стальном листе удовлетворял химическому составу, показанному ниже, в частности определенной формуле (1). В условиях производства листа оцинкованной стали рекомендуется управлять условиями сматывания в рулон после горячей прокатки и подобного, как будет упомянуто позже.

[0027]

Химический состав основного стального листа

Сначала будет описан химический состав основного стального листа в оцинкованном стальном листе. В дальнейшем «%» в химическом составе означает «мас.%».

[0028]

C: от 0,10 мас.% до 0,5 мас.%

C является элементом, который действует в качестве упрочняющего твердый раствор элемента упрочнению стального листа после горячего прессования, то есть формуемого горячим прессованием продукта. Нижний предел содержания C составляет 0,10 мас.% или больше для того, чтобы получить желаемую высокую прочность, равную 980 МПа или больше, путем горячего прессования. Нижний предел содержания C предпочтительно составляет 0,13 мас.% или больше, более предпочтительно 0,15 мас.% или больше, и еще более предпочтительно 0,17 мас.% или больше. Однако любое избыточное содержание C уменьшает свариваемость формуемого горячим прессованием продукта. Таким образом, верхний предел составляет 0,5 мас.% или меньше. Верхний предел содержания C предпочтительно составляет 0,40 мас.% или меньше, более предпочтительно 0,35 мас.% или меньше, и еще более предпочтительно 0,30 мас.% или меньше.

[0029]

Si: от 0,50 мас.% до 2,5 мас.%

Si представляет собой элемент, который способствует улучшению прочности связи точечно-сваренной части формуемого горячим прессованием продукта. Si также оказывает эффект предотвращения отпуска на стадии медленного охлаждения горячего прессования и поддержания прочности формуемого горячим прессованием продукта. Кроме того, Si представляет собой элемент, который способствует улучшению пластичности компонента путем формирования остаточного аустенита. Для того, чтобы эффективно проявлять эти эффекты, нижний предел содержания Si должен составлять 0,50 мас.% или больше. Нижний предел содержания Si предпочтительно составляет 0,70 мас.% или больше, более предпочтительно 0,80 мас.% или больше, еще более предпочтительно 0,90 мас.% или больше, и наиболее предпочтительно 1,0 мас.% или больше. Однако любое избыточное содержание Si делает прочность стали чрезвычайно высокой, приводя к увеличению давления при прокатке во время производства основного стального листа, то есть горячекатаного травленого стального листа или листа холоднокатаной стали. Кроме того, во время горячей прокатки на поверхности основного стального листа образуется окалина, содержащая SiO₂, и текстура поверхности стального листа после металлизации ухудшается. Таким образом, верхний предел содержания Si составляет 2,5 мас.% или меньше. Верхний предел содержания Si предпочтительно составляет 2,3 мас.% или меньше, и более предпочтительно 2,1 мас.% или меньше.

[0030]

Mn: от 1,0 мас.% до 3 мас.%

Mn является элементом, полезным для улучшения прокаливаемости и подавления вариаций прочности формуемых горячим прессованием высокопрочных продуктов. Кроме того, Mn также является элементом, который способствует легированию в описываемом позже легирующем процессе металлизации и способствует обеспечению концентрации Fe в слое металлизации. Для того, чтобы эффективно проявлять эти эффекты, нижний предел содержания Mn должен составлять 1,0 мас.% или больше. Нижний предел содержания Mn предпочтительно составляет 1,2 мас.% или больше, более предпочтительно 1,5 мас.% или больше, и еще более предпочтительно 1,7 мас.% или больше. В то же время любое избыточное содержание Mn делает прочность стали чрезвычайно высокой, приводя к увеличению давления при прокатке во время производства основного стального листа. Таким образом, верхний предел содержания Mn составляет 3 мас.% или меньше. Верхний предел содержания Mn предпочтительно составляет 2,8 мас.% или меньше, и более предпочтительно 2,5 мас.% или меньше.

[0031]

Cr: от 0 мас.% до 1,0 мас.%

Прокаливаемость формуемого горячим прессованием продукта может быть обеспечена за счет содержания C и Mn в вышеупомянутом количестве, но Cr может содержаться для того, чтобы дополнительно улучшить прокаливаемость. В дополнение к этому, Cr является элементом, который может уменьшать вариации твердости формуемого горячим прессованием продукта. Для того, чтобы эффективно проявлять эти эффекты, нижний предел содержания Cr предпочтительно должен составлять 0,01 мас.% или больше. Нижний предел содержания Cr более предпочтительно составляет 0,05 мас.% или больше, и еще более предпочтительно 0,10 мас.% или больше. Однако любое избыточное содержание Cr насыщает вышеупомянутые эффекты и приводит к увеличению затрат. Таким образом, верхний предел содержания Cr составляет 1,0 мас.% или меньше. Верхний предел содержания Cr предпочтительно составляет 0,5 мас.% или меньше, и более предпочтительно 0,3 мас.% или меньше.

[0032]

Si, Mn и Cr содержатся для того, чтобы улучшить механические свойства и прокаливаемость стального материала. Однако, как было упомянуто выше, эти элементы являются более окисляющимися, чем железо, и имеют тенденцию к окислению даже в такой среде, в которой парциальное давление кислорода является достаточно низким для восстановления окисления железа. Таким образом, эти элементы способствуют формированию внутреннего оксида (оксидов), упомянутого выше. В варианте осуществления настоящего изобретения для того, чтобы получить вышеупомянутый внутренний оксид (оксиды), соответствующие содержания Si, Mn и Cr в основном стальном листе должны удовлетворять следующей формуле (1).

Значение левой стороны следующего уравнения (1) в дальнейшем может упоминаться как значение X.

(2×[Si]/28,1+[Mn]/54,9+1,5×[Cr]/52,0)≥0,05⋅⋅⋅(1)

В вышеприведенной формуле (1) [Si] представляет собой содержание Si в мас.% в основном стальном листе, [Mn] представляет собой содержание Mn в мас.% в основном стальном листе, и [Cr] представляет собой содержание Cr в мас.% в основном стальном листе.

[0033]

Значение X предпочтительно составляет 0,06 или больше, и более предпочтительно 0,08 или больше. С точки зрения ударной вязкости материала верхний предел значения X составляет приблизительно 0,24.

[0034]

Компоненты стального листа в варианте осуществления настоящего изобретения упомянуты выше, а остаток включает в себя железо и неизбежные примеси, такие как P, S и N. Вышеупомянутые P, S и N предпочтительно ограничиваются следующими диапазонами.

[0035]

P представляет собой элемент, который оказывает негативное влияние на прочность связи точечно-сваренной части, и если содержание P является чрезмерным, P сегрегируется на окончательно затвердевшей поверхности ядра сварной точки, образуемого точечной сваркой, делая тем самым ядро сварной точки хрупким и уменьшая таким образом прочность связи. Следовательно, содержание P предпочтительно составляет 0,020 мас.% или меньше и более предпочтительно 0,015 мас.% или меньше.

[0036]

Как и в случае с P, S представляет собой элемент, который оказывает негативное влияние на прочность связи точечно-сваренной части, и если содержание S является чрезмерным, это приводит к разрушению границы зерна благодаря зернограничной сегрегации в ядре сварной точки и к уменьшению прочности связи. Следовательно, содержание S предпочтительно составляет 0,010 мас.% или меньше и более предпочтительно 0,008 мас.% или меньше.

[0037]

N соединяется с B, уменьшая содержание В в твердом растворе и оказывая негативное влияние на прокаливаемость. Любое чрезмерное содержание N увеличивает выделение нитридов, которое оказывает негативное влияние на ударную вязкость. Следовательно, верхний предел содержания N предпочтительно составляет 0,010 мас.% или меньше и более предпочтительно 0,008 мас.% или меньше. С учетом производственных затрат и т.п. содержание N обычно составляет 0,001 мас.% или больше.

[0038]

В дополнение к вышеупомянутым элементам, упомянутые ниже выбранные элементы могут дополнительно содержаться в подходящем количестве по мере необходимости.

[0039]

Al: больше чем 0 мас.% и 0,5 мас.% или меньше

Al представляет собой элемент, который может использоваться для раскисления, и может содержаться в количестве 0,01 мас.% или больше. Однако любое чрезмерное содержание Al не только насыщает вышеупомянутый эффект, но также и ухудшает способность к обработке из-за увеличения количества включений, таких как глинозем. Таким образом, верхний предел содержания Al предпочтительно составляет 0,5 мас.% или меньше. Верхний предел содержания Al более предпочтительно составляет 0,3 мас.% или меньше.

[0040]

Один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из B: больше чем 0 мас.% и 0,0050 мас.% или меньше, Ti: больше чем 0 мас.% и 0,10 мас.% или меньше, и Mo: больше чем 0 мас.% и 1 мас.% или меньше

B, Ti и Mo являются элементами, которые улучшают прокаливаемость стального листа. Эти элементы могут использоваться по отдельности или в комбинации. Далее будет описан каждый элемент.

[0041]

Для того, чтобы улучшить прокаливаемость стального листа, содержание B предпочтительно составляет 0,0003 мас.% или больше. Содержание B более предпочтительно составляет 0,0005 мас.% или больше, и еще более предпочтительно 0,0010 мас.% или больше. В то же время, когда содержание B превышает 0,0050 мас.%, ударная вязкость формуемого горячим прессованием продукта ухудшается, поскольку грубый борид выделяется в формуемом горячим прессованием продукте, и таким образом содержание B предпочтительно составляет 0,0050 мас.% или меньше, и более предпочтительно 0,0040 мас.% или меньше.

[0042]

Ti представляет собой элемент, который фиксирует N для обеспечения эффекта закалки за счет B. Кроме того, Ti также оказывает эффект измельчения микроструктуры стали. Измельчение микроструктуры улучшает пластичность компонента. Для того, чтобы в достаточной степени проявить такой эффект, содержание Ti предпочтительно составляет 0,01 мас.% или больше, и более предпочтительно 0,02 мас.% или больше. Однако любое чрезмерное содержание Ti ухудшает пластичность стального листа, и таким образом содержание Ti предпочтительно составляет 0,10 мас.% или меньше, и более предпочтительно 0,07 мас.% или меньше.

[0043]

Mo представляет собой элемент, который является эффективным для улучшения прокаливаемости основного стального листа, и может уменьшать вариации твердости формуемого горячим прессованием продукта. Для того, чтобы эффективно проявить такой эффект, содержание Mo предпочтительно составляет 0,01 мас.% или больше. Содержание Mo более предпочтительно составляет 0,05 мас.% или больше, и еще более предпочтительно 0,10 мас.% или больше. Однако, любое чрезмерное содержание Mo насыщает вышеупомянутый эффект, приводя к увеличению затрат, так что верхний предел содержания Mo предпочтительно составляет 1 мас.% или меньше. Содержание Mo более предпочтительно составляет 0,5 мас.% или меньше, и еще более предпочтительно 0,3 мас.% или меньше.

[0044]

Один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Nb, Zr и V: в сумме более чем 0 мас.% и 0,10 мас.% или менее

Nb, Zr и V оказывают эффект измельчения микроструктуры, а также эффект улучшения пластичности компонента за счет измельчения микроструктуры. Эти элементы могут использоваться по отдельности или в комбинации. Для того, чтобы эффективно проявить такой эффект, нижний предел полного содержания этих элементов предпочтительно составляет 0,01 мас.% или больше, и более предпочтительно 0,02 мас.% или больше. Это полное содержание представляет собой содержание единственного элемента, когда любой из них используется по отдельности, или полное содержание двух или более типов элементов, когда два или более из них используются в комбинации. Однако любое чрезмерное полное содержание этих элементов насыщает указанные эффекты, приводя к увеличению затрат. Таким образом, верхний предел их полного содержания предпочтительно составляет 0,10 мас.% или меньше и более предпочтительно 0,05 мас.% или меньше.

[0045]

Один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cu и Ni: в сумме больше чем 0 мас.% и 1 мас.% или меньше

Cu и Ni представляют собой элементы, добавляемые по мере необходимости, когда формуемому горячим прессованием продукту придается устойчивость к замедленному разрушению. Эти элементы могут быть добавлены по отдельности, или могут использоваться в комбинации. Для того, чтобы эффективно проявить эти эффекты, полное содержание этих элементов предпочтительно составляет 0,01 мас.% или больше, и более предпочтительно 0,05 мас.% или больше. Это полное содержание представляет собой содержание единственного элемента, когда один из них используется по отдельности, или полное содержание двух типов элементов, когда они используются в комбинации. Однако, любое чрезмерное полное содержание этих элементов вызывает образование поверхностных дефектов во время производства стального листа, и таким образом верхний предел их содержания предпочтительно составляет 1 мас.% или меньше, и более предпочтительно 0,5 мас.% или меньше.

[0046]

Способ производства оцинкованного стального листа

Оцинкованный стальной лист в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может быть произведен путем выполнения литья, нагревания, горячей прокатки, термической обработки по мере необходимости, травления, холодной прокатки по мере необходимости, цинкования и по мере необходимости легирующей обработки стали, имеющей вышеописанный химический состав. Отжиг может быть выполнен перед цинкованием. Для того, чтобы получить вышеописанную микроструктуру, определенную в варианте осуществления настоящего изобретения, рекомендуется в частности подходящим образом управлять по меньшей мере одним из условий сматывания в рулон после горячей прокатки и условий термической обработки, когда термическая обработка выполняется после горячей прокатки, а также условий травления, как будет описано ниже.

[0047]

Сначала отливается сталь, удовлетворяющая вышеописанному химическому составу. Хотя нагревание выполняется перед горячей прокаткой, условия нагревания особенно не ограничиваются, и обычно используемые условия нагревания могут быть выбраны в соответствии с обстоятельствами. Нагревание предпочтительно выполняется при температуре 1100-1300°C.

[0048]

Затем выполняется горячая прокатка. Условия горячей прокатки особенно не ограничиваются, и обычно используемые условия, такие как температура во время прокатки от приблизительно 850 до 1200°C, могут быть выбраны подходящим образом. Однако после завершения горячей прокатки, в частности, необходимо контролировать историю температур после сматывания в рулон, как будет подробно описано ниже. Предпочтительный верхний предел толщины получаемого горячекатаного стального листа составляет 3,5 мм или менее. Толщина листа предпочтительно составляет 3,0 мм или меньше, и более предпочтительно 2,5 мм или меньше, и нижний предел толщины листа составляет приблизительно 0,8 мм.

[0049]

Для того, чтобы сформировать состояние, в котором оксиды окисляющихся элементов, таких как Si, Mn и Cr, диспергируются на достаточную глубину на поверхности стального листа, поверхность стального листа всего рулона должна выдерживаться в течение длительного времени после сматывания в рулон и до начала металлизации в состоянии неокисляющей атмосферы при достаточно высокой температуре, чтобы никакой железной окалины не образовывалось. Таким образом, стальной лист выдерживается в течение длительного времени в неокисляющей атмосфере при достаточно высокой температуре, так, чтобы внутренний оксид (оксиды) мог быть сформирован глубоко в основном стальном листе, позволяя тем самым в достаточной степени улучшить эффект подавления LME.

[0050]

Рулон после сматывания обычно охлаждается в атмосфере. Внешняя периферийная часть рулона, подвергаемая воздействию внешнего воздуха, не используется, потому что внутренний оксид (оксиды) в ней практически не формируются, и должна использоваться только внутренняя часть рулона, которая не подвергалась воздействию внешнего воздуха. Для того, чтобы «выдержать стальной лист при достаточно высокой температуре в течение длительного времени» после горячей прокатки, в частности желательно выдерживать стальной лист в виде рулона при температуре приблизительно 500°C или выше в течение 2 час или больше. Средства для реализации этого включают в себя по меньшей мере одно из (i) установки более высокой температуры сматывания в рулон после горячей прокатки; (ii) использования средств для относительного уменьшения скорости охлаждения после сматывания в рулон; и (iii) дополнительного применения термической обработки после сматывания в рулон и охлаждения.

[0051]

В случае (i), когда температура сматывания в рулон устанавливается высокой, температура сматывания в рулон предпочтительно составляет 550°C или выше, и более предпочтительно 650°C или выше. Даже если температура сматывания в рулон будет слишком высокой, это потребует времени для охлаждения, и таким образом верхний предел температуры сматывания в рулон составляет приблизительно 750°C или ниже. В случае (ii) средства для относительного уменьшения скорости охлаждения после сматывания в рулон включают в себя, например, увеличение размера рулона, удержание тепла с использованием теплоизолирующего материала и т.п.

[0052]

В случае (iii), в качестве более конкретного способа сталь сматывается при обычных условиях, например, при температуре 650°C или ниже, и подвергается воздействию внешнего воздуха для охлаждения. После этого выполняется термическая обработка и т.п. путем выдержки стали в виде рулона в печи при температуре 500°C или выше в течение двух часов. В частности, температура термической обработки предпочтительно составляет 500°C или выше, как было упомянуто выше, более предпочтительно 600°C или выше, и еще более предпочтительно 700°C или выше. Однако даже если температура термической обработки является слишком высокой, микроструктура стали аустенитизируется и изменяет форму внутреннего окисления, что не позволяет получить достаточный эффект подавления LME. Таким образом, верхний предел температуры термической обработки предпочтительно составляет 750°C или ниже. Время термической обработки предпочтительно составляет 2,0 час или больше, и более предпочтительно 2,5 час или больше. Однако если время термической обработки является слишком длительным, производительность ухудшается. Таким образом, верхний предел времени термической обработки предпочтительно устанавливается равным 6 час или меньше.

[0053]

Затем выполняется травление и по мере необходимости холодная прокатка. Целью травления является удаление окалины, образовавшейся во время горячей прокатки, то есть высокотемпературной оксидной пленки железа. Травление выполняется в течение 5-300 с использованием соляной кислоты, и т.п., имеющей концентрацию 5-20 мас.% и нагретой до температуры 70-90°C, в качестве раствора кислоты. В это время предпочтительно добавлять к соляной кислоте подходящее количество ускорителя травления, такого как соединение, имеющее меркаптогруппу, и/или ингибитора, такого как органическое соединение на основе амина. Холодная прокатка выполняется в том случае, когда точность толщины листа должна быть улучшена. Степенью холодной прокатки предпочтительно управляют внутри диапазона приблизительно 20-70% с учетом производительности и т.п. Предпочтительный верхний предел толщины получаемого таким образом холоднокатаного стального листа составляет 2,5 мм или меньше. Более предпочтительно он составляет 2,0 мм или меньше, и еще более предпочтительно 1,8 мм или менее.

[0054]

На стадии травления часть внутреннего оксида (оксидов), сформировавшегося после сматывания в рулон, может быть повреждена, и таким образом, травление желательно выполнять быстро. Продолжительность травления предпочтительно составляет 40 с или меньше, более предпочтительно 30 с или меньше, и еще более предпочтительно 20 с или меньше в зависимости от количества образовавшейся высокотемпературной оксидной пленки, типа кислоты, концентрации и температуры используемого кислотного раствора и т.п.

[0055]

В дополнение к этому, при холодной прокатке глубина внутреннего окисления также уменьшается в соответствии со степенью обжатия и становится тоньше. Следовательно, рекомендуется увеличивать глубину внутреннего окисления путем предварительной установки термической истории после сматывания в рулон так, чтобы высокая температура сохранялась в течение длительного времени и т.п., чтобы желаемая глубина внутреннего окисления могла быть получена после травления и холодной прокатки, с учетом степени уменьшения глубины внутреннего окисления во время стадии травления и холодной прокатки.

[0056]

Как было упомянуто выше, глубина внутреннего окисления предпочтительно устанавливается равной глубине, соответствующей массе цинкового покрытия, которая является целевым уровнем продукта, так, чтобы слой сплава основного стального листа и слоя цинковой металлизации, формируемый упомянутой ниже обработкой металлизации, был сформирован в достаточной степени, позволяя таким образом максимально проявить эффект подавления LME.

[0057]

Оцинкованный стальной лист согласно варианту осуществления настоящего изобретения получается путем металлизации горячекатаного стального листа или листа холоднокатаной стали, который является первоначальным листом. В качестве способа металлизации могут использоваться горячее цинкование или гальваностегия. Кроме того, после металлизации можно получить легированный оцинкованный стальной лист, в котором слой металлизации и железо основного металла стального листа образуют сплав, путем нагрева при 470-580°C в течение от приблизительно 20 с до приблизительно 10 мин. Масса покрытия на единицу площади может быть определена в соответствии с антикоррозионной эффективностью, требуемой компонентом. Коррозионная стойкость может быть получена при массе покрытия на единицу площади приблизительно 30-200 г/м². В дальнейшем «масса покрытия на единицу площади» может упоминаться просто как «масса покрытия». Слой металлизации компонента, получаемого горячим прессованием, обычно имеет немного более низкую коррозионную стойкость, чем до горячего прессования, благодаря реакции легирования между слоем металлизации и основным стальным листом. Следовательно, желательно, чтобы на стадии металлизации масса покрытия устанавливалась с учетом вышеупомянутого уменьшения в соответствии с требуемой антикоррозионной эффективностью.

[0058]

Когда металлизация выполняется путем непрерывного горячего цинкования, стальной лист обычно отжигается перед металлизацией. Целью отжига является обеспечение смачиваемости стального листа за счет уменьшения естественной оксидной пленки на внешней поверхности в случае стального листа для горячего прессования. Обычно стальной лист, содержащий Si, имеет неудовлетворительную смачиваемость ванной металлизации даже после отжига, но если внутренний оксид (оксиды) формируется перед металлизацией, как упомянуто выше, смачиваемость становится хорошей, и таким образом в качестве условий отжига могут использоваться обычные условия. В качестве условий отжига, например, достигаемая температура поддерживается равной 600-920°C приблизительно 20-300 с в восстановительной газовой среде. После этого стальной лист может быть охлажден до температуры, близкой к температуре ванны для цинкования, например до 420-500°C, а затем может быть выполнена металлизация.

[0059]

Условия горячего прессования

Вышеупомянутый оцинкованный стальной лист подвергается горячему прессованию для того, чтобы получить формуемый горячим прессованием продукт. При получении формуемого горячим прессованием продукта условия горячего прессования не ограничиваются, и могут использоваться обычные условия. Процесс горячего прессования включает в себя стадию нагрева, стадию прессования и стадию охлаждения. Для того, чтобы получить стальные компоненты, обладающие ударной вязкостью и т.п., предпочтительно использовать следующие условия на каждой стадии.

[0060]

Стадия нагревания в процессе горячего прессования

На стадии нагревания оцинкованный стальной лист нагревается. Температура нагрева предпочтительно равна точке Ac1 или выше, более предпочтительно равна {точка Ac1+(точка Ac3 - точка Ac1)/4}°C или выше, еще более предпочтительно {точка Ac1+(точка Ac3 - точка Ac1)/2}°C или выше, и еще более предпочтительно {точка Ac1+(точка Ac3 - точка Ac1) × 3/4}°C или выше. Верхний предел температуры нагрева предпочтительно составляет (точка Ac3+180)°C или ниже, и более предпочтительно (точка Ac3+150)°C или ниже. Путем ограничения температуры нагрева огрубление микроструктуры, составляющей стальной компонент, может быть подавлено, а пластичность и сгибаемость стали могут быть улучшены.

[0061]

Точка Ac1, точка Ac3, а также упомянутая ниже точка Ms могут быть вычислены по следующим формулам (1), (2) и (3), соответственно, приведенным в публикации «Resley Steel Material Chemistry» (published by Maruzen Co., Ltd., May 31, 1985, page 273). В следующих формулах (1) - (3), [] указывает содержание (в мас.%) каждого элемента в стальном листе, а содержание элемента, не содержащегося в стальном листе, может быть принято равным 0 мас.%.

Точка Ac1(°C)=723-10,7 × [Mn] - 16,9 × [Ni]+29,1 × [Si]+16,9 × [Cr]⋅⋅⋅ (1)

Точка Ac3(°C)=910-203 × ([C]0,5) - 15,2 × [Ni]+44,7× [Si]+31,5 × [Mo] - 30 × [Mn] - 11 × [Cr] - 20 × [Cu]+700 × [P]+400 × [Al]+400 × [Ti]⋅⋅⋅ (2)

Точка Ms(°C)=561-474 × [C] - 33 × [Mn] - 17 × [Ni] - 17 × [Cr] - 21 × [Mo]⋅⋅⋅ (3)

[0062]

На стадии нагревания нет необходимости постоянно измерять температуру стального листа, и если температура стального листа измерена в предварительном эксперименте, а условия, необходимыми для регулирования температуры, контролируются, можно обойтись без измерения температуры в производстве продукта. Скорость повышения температуры до максимальной во время нагревания особенно не ограничивается. В качестве способа нагревания может использоваться нагревание в печи, нагревание путем подвода энергии, индукционный нагрев и подобное.

[0063]

После того, как температура стального листа достигнет вышеупомянутой температуры нагрева, продолжительность выдержки при температуре нагрева устанавливается равной времени, в течение которого по меньшей мере трещины LME могут быть подавлены, как это показано в следующих примерах. В соответствии с настоящим изобретением продолжительность выдержки при температуре нагрева может быть уменьшена по сравнению со случаем использования обычного листа оцинкованной стали. В то же время верхний предел продолжительности выдержки предпочтительно составляет 30 мин или меньше, и более предпочтительно 15 мин или меньше с точки зрения подавления роста аустенитного зерна и улучшения свойств стальных компонентов, таких как ударная вязкость.

[0064]

Атмосфера нагрева особенно не ограничивается при условии, что она не сжигает металлизацию. Поскольку формирование оксидной пленки на поверхности металлизации может подавлять горение, например, обычная атмосфера является предпочтительной в качестве атмосферы нагрева; однако окислительная среда и восстановительная среда могут использоваться при условии, что поверхность металлизации покрыта оксидной пленкой.

[0065]

Стадия прессования в процессе горячего прессования

На стадии прессования стальной лист, нагретый на стадии нагревания, подвергается прессованию. Начальная температура прессования особенно не ограничивается. Например, путем задания начальной температуры прессования равной температуре нагрева или ниже и точке Ms или выше прессование может быть легко выполнено, и нагрузка во время прессования может быть в достаточной степени снижена. Нижний предел начальной температуры прессования более предпочтительно составляет 450°C или выше и еще более предпочтительно 500°C или выше. Верхний предел начальной температуры прессования составляет, например, 750°C или ниже, более предпочтительно 700°C или ниже, и еще более предпочтительно 650°C или ниже.

[0066]

Температура конца формования может особенно не ограничиваться, но может быть точкой Ms или выше, или может находиться в диапазоне от точки Ms или ниже до (точки Ms - 150)°C или выше. Температура конца формования представляет собой условие, которое может способствовать достижению достаточной твердости, требуемой компонентом, например, прочности при растяжении 1370 МПа или больше.

[0067]

Горячее прессование может быть выполнено не только один раз, но также и много раз непрерывно после нагревания.

[0068]

Стадия охлаждения в процессе горячего прессования

Охлаждение стального листа начинается немедленно после стадии нагревания. Способ охлаждения особенно не ограничивается и может включать в себя способ выдержки стального листа в форме и охлаждения посредством формы; способ охлаждения стального листа водой, маслом, туманом и т.п.; воздушное охлаждение или комбинацию перечисленного. Охлаждение также включает в себя естественное охлаждение.

[0069]

Скорость охлаждения на упомянутой выше стадии охлаждения особенно не ограничивается. Например, средняя скорость охлаждения в диапазоне температур от вышеупомянутой температуры нагрева до точки Ms может быть установлена равной 2°C/с или больше. Вышеупомянутая средняя скорость охлаждения более предпочтительно составляет 5°C/с или выше и еще более предпочтительно 7°C/с или выше. Вышеупомянутая средняя скорость охлаждения предпочтительно составляет 70°C/с или меньше, более предпочтительно 60°C/с или меньше, и еще более предпочтительно 50°C/с или меньше.

[0070]

Примеры формируемых горячим прессованием продуктов, получаемых путем выполнения горячего прессования с использованием листа оцинкованной стали в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, включают в себя формируемые горячим прессованием продукты для кузовов автомобилей, таких как боковина, боковая продольная балка, поперечина и нижняя часть стойки кузова.

Примеры

[0071]

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно посредством Примеров, но оно не ограничивается следующими Примерами. Различные модификации этих примеров могут быть выполнены при условии, что они соответствуют упомянутым выше и ниже концепциям и не выходят за область охвата настоящего изобретения.

[0072]

Пример 1

В Примере 1 глубина внутреннего окисления была изменена, в частности, путем изменения времени погружения в раствор кислоты на стадии травления, выполняемой после горячей прокатки, подтверждая тем самым влияние глубины внутреннего окисления на эффект подавления LME.

[0073]

(1) Производство образцов

После получения путем плавки и отливки сляба из стали, имеющей химический состав, показанный в Таблице 1, этот сляб был нагрет до 1200°C, а затем подвергнут горячей прокатке с последующей финишной прокаткой при температуре финишной прокатки 860°C - 920°C. Эта сталь была затем смотана в рулон при температуре сматывания 660°C - 680°C и оставлена для охлаждения. А именно, смотанная сталь выдерживалась в диапазоне температур 500°C или выше и меньше, чем температура сматывания в рулон, в течение 2 час или больше, посредством чего был получен горячекатаный стальной лист, имеющий толщину 2,4 мм.

[0074]

[Таблица 1]

*Остаток является железом и неизбежными примесями, отличающимися от P, С и N.

[0075]

Этот горячекатаный стальной лист подвергался затем удалению окалины на стадии травления, а затем холодной прокатке для того, чтобы получить лист холоднокатаной стали, имеющий толщину 1,4 мм, в качестве исходной пластины. На стадии травления соляная кислота, имеющая концентрацию 15 мас.% и температуру 75°C, использовалась в качестве раствора кислоты, и время погружения в раствор кислоты устанавливалось равным 10 с или 30 с. Таким образом, путем изменения времени погружения в раствор кислоты регулировалась степень растворения поверхности стального листа после удаления окалины, изготавливая тем самым материалы с различной глубиной внутреннего окисления.

[0076]

Отжиг, горячее цинкование и легирующая обработка вышеупомянутого листа холоднокатаной стали последовательно выполнялись на непрерывной линии. Отжиг, цинкование и легирующая обработка использовали экспериментальную печь, имеющую механизм нагрева и охлаждения, способный управлять атмосферой, а также тигель, служащий ванной для цинкования. Эта экспериментальная печь была способна выполнять металлизацию и легирующую обработку в последовательном процессе.

[0077]

В частности, температура стали повышалась от комнатной температуры до температуры выдержки 800°C со средней скоростью повышения температуры 8°C/с, а затем сталь подвергалась выдержке в течение 120 с. Затем сталь охлаждалась от температуры выдержки до 460°C со средней скоростью охлаждения 3°C/с. Затем металлизация стального листа была выполнена в ванне для горячего цинкования, имеющей концентрацию Al 0,13 мас.%, обдув газом был выполнен для регулировки массы покрытия, а затем была выполнена легирующая обработка листа оцинкованной стали путем нагрева при 550°C в течение 20 с, получая тем самым лист горячецинкованной стали. Следует отметить, что атмосфера во время отжига и в течение периода от охлаждения после отжига до металлизации представляла собой поток восстановительной газовой среды, а именно азота с содержанием водорода 5-18 мас.%, для того, чтобы гарантировать адгезию покрытия.

[0078]

(2) Измерение массы покрытия и концентрации Fe в оцинкованном слое

Масса покрытия и химический состав оцинкованного слоя, в частности концентрация Fe в оцинкованном слое изготовленного оцинкованного стального листа измерялись следующим образом. Оцинкованный стальной лист погружался в раствор, в котором гексаметилентетрамин был добавлен к 18%-ой соляной кислоте для растворения только оцинкованного слоя, посредством чего масса покрытия определялась по изменению массы до и после растворения. Полученный раствор анализировался с помощью эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP) и спектрометра ICPS-7510 производства компании Shimadzu Corporation для определения концентрации Fe в оцинкованных слоях.

[0079]

(3) Измерение глубины внутреннего окисления в листе оцинкованной стали

Глубина внутреннего окисления листа оцинкованной стали измерялась по изображению отраженных электронов, наблюдаемому с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) около поверхности стального листа. Присутствие или отсутствие внутреннего оксида (оксидов) определялось на основе присутствия или отсутствия оксида (оксидов), имеющих темный цвет, в поле зрения изображения отраженных электронов ×1000 раз в границах зерна и внутри зерен основного стального листа в области, более близкой к стороне основного стального листа, чем граница между металлизацией и основным стальным листом. Глубина внутреннего окисления определялась путем использования среднего значения максимальных глубин в трех полях зрения, и среднее значение определялось путем измерения максимальной глубины от границы между металлизацией и основным стальным листом до положения, где оксид наблюдался в каждом из трех полей зрения при намагничивании в 1000 раз, и усреднения этих измеренных максимальных глубин. Когда эти оксиды были подвергнуты анализу состава с помощью энергодисперсионного рентгеновского анализа (SEM-EDX), каждый из Si, Mn и Cr был обнаружен в количестве более высоком, чем его среднее содержание в стали, в дополнение к кислороду и Fe, присутствующим вокруг оксидов.

[0080]

(4) Оценка подавления LME

(4-1) Горячее прессование

Сначала нагревание и изгиб были выполнены следующим образом, моделируя производство формуемого горячим прессованием продукта. Каждый образец был получен путем резки используемого оцинкованного стального листа в размер 100 мм × 50 мм. Полученные образцы были помещены в электрическую печь, нагретую до 900°C, в атмосферной окружающей среде. Затем образцы выдерживались в печи различное время, после чего вынимались. Этим образцам позволяли охладиться до температуры начала прессования, равной 700°C, а затем их подвергали процессу изгиба, как показано на Фиг. 1, при следующих условиях обработки. В частности, как показано на Фиг. 1, путем перемещения сгибающего лезвия 3 в направлениях белых стрелок заготовка 4, зажатая между прижимной колодкой 1 и пробивным штампом 2, подвергалась процессу изгиба, обозначенного черной стрелкой, чтобы получить тестовый образец, моделирующий компонент, то есть Г-образно изогнутый материал 11.

Условия обработки

Размеры материала: длина 100 мм × ширина 50 мм

Давление прижимной колодки: 5 т

Зазор, т.е. расстояние между пробивным штампом и сгибающим лезвием: 1,4 мм, то есть равное толщине листа.

Радиус R изгиба (rp): 2,5 мм

Температура начала прессования: 700°C

Время выдержки в нижней мертвой точке: 10 с

[0081]

(4-2) Измерение глубины трещины LME

Фиг. 2 представляет собой диаграмму, показывающую положение забора образца для наблюдения из Г-образно изогнутого материала после процесса изгиба. Как показано на Фиг. 2, поперечное сечение 13 центра 12 изогнутой части вырезалось из Г-образно изогнутого материала 11 после процесса изгиба, получая тем самым тестовый образец 14 для наблюдения. Тестовый образец 14 для наблюдения заливался в поддерживающий материал так, чтобы можно было наблюдать вышеупомянутое поперечное сечение 13, а затем травился ниталем после полировки. После этого внешняя сторона изогнутой части в поперечном сечении, то есть участок вблизи от поверхностного слоя на той стороне, где растягивающее напряжение было создано изгибом, наблюдалась с помощью полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа (модель SUPRA35 производства компании ZEISS). Следует отметить, что увеличение составляло 500х, размер поля составлял 230 мкм × 155 мкм; а количество полей зрения составляло 10. Затем измерялась глубина трещины, входящей в железо от границы между слоем сплава покрытия и стальным листом, то есть глубина трещины LME. Граница между слоем сплава покрытия и стальным листом подвергалась элементному анализу SEM-EDX для определения границы между областью, где Zn обнаруживается, и областью, в которой Zn не обнаруживается. Трещина LME не обязательно является самой глубокой в вершине изогнутой части, и часто является более глубокой в той части, которая находится немного ближе к плоской части. Таким образом, необходимо наблюдать всю площадь изогнутой части в поперечном сечении. В частности, вся площадь изогнутой части в поперечном сечении 13 тестового образца 14 для наблюдения наблюдалась путем перемещения поля зрения. Когда трещина LME отсутствовала, глубина трещины LME определялась как ноль, а когда образовывалось множество трещин LME, глубина самой глубокой трещины LME определялась как глубина самой глубокой трещины LME в поперечном сечении 13.

[0082]

Схема способа измерения глубины трещины LME (глубины LME) тестового образца 14 для наблюдения является следующей. Как было упомянуто выше, измерялась глубина трещины LME в поперечном сечении 13 центра 12 изогнутой части (которое упоминается как «первое поперечное сечение 13»). После этого, как показано на Фиг. 3, первое поперечное сечение 13 полировалось для открытия поперечного сечения, параллельного первому поперечному сечению 13 (иногда называемого «вторым поперечным сечением 13A») (см. Фиг. 3), и измерялась глубина трещины LME во втором поперечном сечении 13A. После этого второе поперечное сечение 13A полировалось для открытия поперечного сечения, параллельного второму поперечному сечению 13A (иногда называемого «третьим поперечным сечением 13B»), и измерялась глубина трещины LME в третьем поперечном сечении 13B. Глубина полировки в каждом процессе полировки составляла несколько мм. Полировка и измерение были повторены девять раз для того, чтобы измерить глубину трещины LME в каждом из поперечных сечений с первого по десятое. Другими словами, были получены десять измеренных значений глубины трещины LME. Самое большое из этих десяти измеренных значений, то есть глубина трещины LME, которая была самой глубокой среди всех измерений, определялась как «глубина LME» в тестовом образце14 для наблюдения.

[0083]

Другими словами, после наблюдения поперечного сечения 13 в качестве первой части поперечного сечения (первого поперечного сечения), упомянутой со ссылкой на Фиг. 3, поперечное сечение 13A, параллельное поперечному сечению 13 и отстоящее от поперечного сечения 13 на несколько мм в направлении, перпендикулярном к направлению изгиба, полировалось для наблюдения. Затем поперечное сечение 13A наблюдалось тем же самым образом, что и поперечное сечение 13, посредством чего определялась глубина трещины LME, которая была самой глубокой в поперечном сечении 13A в качестве второй части поперечного сечения (второго поперечного сечения). То же самое измерение также выполнялось на поперечном сечении 13B в качестве третьей части поперечного сечения (третьего поперечного сечения), показанной на Фиг. 3. Таким образом, полировка и наблюдение выполнялись многократно так, чтобы осуществить наблюдение в общей сложности десяти поперечных сечений. Затем глубина самой глубокой трещины LME из в общей сложности десяти поперечных сечений определялась как глубина LME.

[0084]

В Примерах образцы, имеющие глубину LME 10 мкм или меньше, оценивались как приемлемые, потому что образование трещин LME было подавлено, в то время как образцы, имеющие глубину LME более 10 мкм, оценивались как неприемлемые, потому что образование трещин LME не было подавлено.

[0085]

Трещина LME имеет тенденцию к подавлению по мере того, как температура нагрева перед горячим прессованием увеличивается и/или время нагрева перед горячим прессованием увеличивается. В настоящем изобретении способность присутствия внутреннего оксида (оксидов) под слоем металлизации листа оцинкованной стали сокращать время нагрева при температуре нагрева 900°C для подавления LME в большей степени, чем в предшествующем уровне техники, оценивалась как индекс эффекта подавления LME. В частности, было подготовлено множество образцов, имеющих различные времена нагрева, то есть времена нахождения в печи, и была измерена глубина LME для каждого образца. Затем было определено самое короткое время в печи, за которое трещина LME смогла достичь критерия допустимости: глубина LME 10 мкм или меньше. Результаты показаны в Таблице 2.

[0086]

[Таблица 2]

[0087]

Таблица 2 показывает следующее. В Таблице 2 два образца с различными временами травления сравнивались друг с другом. Комбинации образцов для сравнения были следующими: Тесты №№ 1 и 2; Тесты №№ 3 и 4; Тесты №№ 5 и 6; Тесты №№ 7 и 8; Тесты №№ 9 и 10; Тесты №№ 11 и 12; Тесты №№ 13 и 14; Тесты №№ 15 и 16; Тесты №№ 17 и 18; и Тесты №№ 19 и 20. Разница во времени нахождения в печи между этими двумя сравниваемыми образцами показана в колонке «Эффект сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME» Таблицы 2. «Эффект сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME» в Таблице 2, показывает, насколько коротким является время нахождения в печи образца с коротким временем травления относительно времени нахождения в печи образца с длинным временем травления. Как видно из Таблицы 2, время нахождения в печи образца с коротким временем травления (образца, в котором присутствует внутренний оксид), может быть более коротким, чем время нахождения в печи образца с длинным временем травления (образца, в котором внутренний оксид отсутствует). Таким образом становится понятно, что время нагрева, необходимое для подавления LME, может быть уменьшено за счет относительного сокращения времени травления для того, чтобы обеспечить присутствие внутреннего оксида (оксидов) под оцинкованным слоем. Из сравнения между Тестами №№ 21 и 22, в частности из результата Теста № 22, можно заметить, что поскольку используемая сталь J не удовлетворяла конкретному химическому составу, глубина внутреннего окисления равнялась нулю, даже если время травления уменьшалось, и время нагревания для подавления LME не могло быть уменьшено.

[0088]

Пример 2

В Примере 2 глубина внутреннего окисления изменялась, в частности, путем изменения температуры сматывания в рулон после горячей прокатки, подтверждая тем самым влияние глубины внутреннего окисления на эффект подавления LME.

[0089]

После получения путем плавки и отливки сляба из стали, имеющей химический состав, показанный в Таблице 1, этот сляб был нагрет до 1200°C, а затем подвергнут горячей прокатке с последующей финишной прокаткой при температуре финишной прокатки 860°C - 920°C. Эта сталь была затем смотана в рулон при температуре сматывания 500°C - 730°C, что отличается от Примера 1, и оставлена для охлаждения на 2 или более часа, чтобы получить горячекатаный стальной лист с толщиной 2,4 мм.

[0090]

Этот горячекатаный стальной лист подвергался затем удалению окалины на стадии травления, а затем холодной прокатке для того, чтобы получить лист холоднокатаной стали, имеющий толщину 1,4 мм, что соответствовало основному стальному листу в листе оцинкованной стали. На стадии травления соляная кислота, имеющая концентрацию 15 мас.% и температуру 75°C, использовалась в качестве раствора кислоты, а время погружения в раствор кислоты устанавливалось равным 10 с.

[0091]

Затем были последовательно выполнены отжиг и горячее цинкование вышеупомянутого листа холоднокатаной стали. Некоторые из образцов были подвергнуты горячему цинкованию и дополнительной легирующей обработке. Отжиг, цинкование и легирующая обработка использовали экспериментальную печь, имеющую механизм нагрева и охлаждения, способный управлять атмосферой, а также тигель, служащий ванной для цинкования. Эта экспериментальная печь была способна выполнять металлизацию и легирующую обработку в последовательном процессе.

[0092]

В частности, температура стали повышалась от комнатной температуры до температуры выдержки 800°C со средней скоростью повышения температуры 8°C/с, а затем сталь подвергалась выдержке в течение 1 мин. Затем сталь охлаждалась от температуры выдержки до 460°C со средней скоростью охлаждения 3°C/с. Затем была выполнена металлизация этого стального листа в ванне горячего цинкования, имеющей концентрацию Al 0,13 мас.%, и обдувка газом была выполнена для регулировки массы покрытия. Затем некоторые образцы были охлаждены, чтобы получить листы оцинкованной стали. Остальные образцы были подвергнуты легирующей обработке путем нагрева при 550°C в течение 20 с после вышеупомянутой обдувки газом, чтобы получить листы горячеоцинкованной стали. Следует отметить, что атмосфера во время отжига представляла собой поток восстановительной газовой среды, а именно газа с составом 5%H₂-N₂, чтобы гарантировать адгезии металлического покрытия, и легирующая обработка также выполнялась в этой атмосфере. Охлаждение после отжига перед металлизацией и охлаждение после металлизации или после легирования выполнялось путем обдува стального листа газообразным азотом.

[0093]

Для полученного листа оцинкованной стали были измерены масса покрытия, концентрация Fe в оцинкованном слое и глубина внутреннего окисления, и эффект подавления LME был оценен тем же самым образом, что и в Примере 1. Кроме того, в Таблице 3 для того, чтобы подтвердить, удовлетворяется ли формула (2) настоящего изобретения, определялось значение (глубина внутреннего окисления, мкм)-0,3×(масса покрытия на единицу площади b (г/м²)), и если это значение было равно 0 или больше, это состояние считалось предпочтительным, потому что внутренний оксид (оксиды) формировались в достаточной степени относительно массы покрытия. Результаты показаны в Таблице 3.

[0094]

[Таблица 3]

[0095]

Таблица 3 показывает следующее. В Таблице 3 два или три образца с различными температурами сматывания в рулон после горячей прокатки сравнивались друг с другом. Комбинации образцов для сравнения были следующими: Тесты №№ 1-3; Тесты №№ 4-6; Тесты №№ 7-9; Тесты №№ 10-12; Тесты №№ 13-15; Тесты №№ 16 и 17; Тесты №№ 18 и 19; Тесты №№ 20 и 21 и Тесты №№ 22 и 23. Разница во времени нахождения в печи между этими двумя или тремя сравниваемыми образцами показана в колонке «Эффект сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME» Таблицы 3. «Эффект сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME» в Таблице 3 показывает, насколько коротким является время нахождения в печи образца с высокой температурой сматывания в рулон после горячей прокатки относительно времени нахождения в печи образца с самой низкой температурой сматывания в рулон после горячей прокатки. Как видно из Таблицы 3, время нахождения в печи образца, имеющего высокую температуру сматывания в рулон после горячей прокатки (образца, в котором присутствует внутренний оксид (оксиды)), может быть более коротким, чем время нахождения в печи образца, имеющего самую низкую температуру сматывания в рулон после горячей прокатки (образца, в котором внутренний оксид отсутствует). Таким образом было найдено, что путем установки температуры сматывания в рулон после горячей прокатки более высокой для того, чтобы вызвать присутствие внутреннего оксида (оксидов) под оцинкованным слоем, в частности как показано в Тесте № 3 в группе Тестов №№ 1-3, а также в Тесте № 12 в группе Тестов №№ 10-12, время нагрева для подавления LME может быть уменьшено в большей степени при удовлетворении соотношения между глубиной внутреннего окисления (мкм) и массой покрытия b (г/м²) конкретной формуле (2). Для удовлетворения вышеприведенной формулы (2) рекомендуется, чтобы температура сматывания в рулон устанавливалась более высокой.

[0096]

Кроме того, при сравнении между Тестами №№ 1-3 и Тестами №№ 10-12, а также при сравнении между Тестами №№ 4-6 и Тестами №№ 13-15, было найдено, что в каждой сравниваемой паре, имеющей по существу тот же самый тип стали и массу покрытия, легированный оцинкованный стальной лист является более предпочтительным, чем оцинкованный стальной лист с точки зрения сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME.

[0097]

Из сравнения между Тестами №№ 24 и 25, в частности из результатов Теста № 25, очевидно, что поскольку используемая сталь J не удовлетворяла конкретному химическому составу, глубина внутреннего окисления равнялась нулю, даже если температура сматывания в рулон была высокой, и время нагревания для подавления LME не могло быть уменьшено.

[0098]

Пример 3

В Примере 3 глубина внутреннего окисления изменялась, в частности, путем изменения условий термической обработки после горячей прокатки, подтверждая тем самым влияние глубины внутреннего окисления на эффект подавления LME.

[0099]

После получения путем плавки и отливки сляба из стали, имеющей химический состав, показанный в Таблице 1, этот сляб был нагрет до 1200°C, а затем подвергнут горячей прокатке с последующей финишной прокаткой при температуре финишной прокатки 860°C - 920°C. Эта сталь была затем смотана в рулон при температуре сматывания 500°C, то есть при низкой температуре, и оставлена для охлаждения, чтобы получить горячекатаный стальной лист с толщиной 2,4 мм.

[0100]

Часть горячекатаного стального листа была разрезана на три листа с размерами 200 мм × 300 мм каждый, которые были затем сложены друг на друга. Уложенные в стопку стальные листы были помещены в электропечь для термообработки при температуре печи 600°C или 700°C на 180 мин в обычной атмосфере. Затем эти стальные листы были вынуты из печи и оставлены для охлаждения. Из этих трех уложенных в стопку стальных листов, полученных таким образом, только средний стальной лист, который был подвергнут термической обработке, будучи защищенным от атмосферного кислорода, то есть, в неокисляющей среде, использовался в качестве термообработанного образца. Этот термообработанный образец и не подвергавшийся термообработке образец были подвергнуты травлению. Более конкретно, образец погружался в раствор соляной кислоты с концентрацией 15 мас.% и температурой 75°C на 10 с, удаляя тем самым слой железной окалины с его поверхности. Затем, после промывки и сушки, выполнялась холодная прокатка для того, чтобы изготовить лист холоднокатаной стали, имеющий толщину 1,4 мм.

[0101]

Отжиг и горячее цинкование выполнялись последовательно тем же образом, что и в Примере 2. Некоторые из образцов были подвергнуты горячему цинкованию и дополнительной легирующей обработке. Для полученного листа оцинкованной стали были измерены масса покрытия, концентрация Fe в оцинкованном слое и глубина внутреннего окисления, и эффект подавления LME был оценен тем же самым образом, что и в Примере 1. Кроме того, значение (глубина внутреннего окисления, (мкм)) - 0,3×(масса покрытия на единицу площади b (г/м²)) было определено тем же самым образом, что и в Примере 2. Результаты показаны в Таблице 4.

[0102]

[Таблица 4]

[0103]

Таблица 4 показывает следующее. В Таблице 4 два или три образца с различными условиями термической обработки после горячей прокатки сравнивались друг с другом. Комбинации образцов для сравнения были следующими: Тесты №№ 1-3; Тесты №№ 4-6; Тесты №№ 7-9; Тесты №№ 10-12; Тесты №№ 13-15; Тесты №№ 16 и 17; Тесты №№ 18 и 19; Тесты №№ 20 и 21; Тесты №№ 22 и 23; Тесты №№ 24 и 25 и Тесты №№ 26 и 27. Разница во времени нахождения в печи между этими двумя или тремя сравниваемыми образцами показана в колонке «Эффект сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME» Таблицы 4. «Эффект сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME» в Таблице 4 показывает, насколько коротким является время нахождения в печи образца, термообработанного после горячей прокатки, относительно времени нахождения в печи образца без какой-либо термической обработки после горячей прокатки. Как видно из Таблицы 4, время нахождения в печи образца, подвергнутого термической обработке после горячей прокатки (образца, в котором присутствует внутренний оксид (оксиды)), может быть более коротким, чем время нахождения в печи образца, не подвергнутого термической обработке после горячей прокатки (образца, в котором внутренний оксид (оксиды) отсутствует). Таким образом было найдено, что время нагрева, требуемое для подавления LME, может быть уменьшено путем применения к стальному листу термической обработки в неокисляющей среде после горячей прокатки для того, чтобы вызвать образование внутреннего оксида (оксидов) под оцинкованным слоем. В частности было найдено, что время нагрева, требуемое для подавления LME, может быть уменьшено еще больше при удовлетворении соотношения между глубиной внутреннего окисления (мкм) и массой покрытия b (г/м²) конкретной формуле (2). Для удовлетворения вышеприведенной формулы (2) рекомендуется, чтобы термическая обработка после горячей прокатки выполнялась в неокисляющей среде и при более высокой температуре.

[0104]

Кроме того, при сравнении между Тестами №№ 1-3 и Тестами №№ 10-12, а также при сравнении между Тестами №№ 4-6 и Тестами №№ 13-15, было найдено, что в каждой сравниваемой паре, имеющей по существу тот же самый тип стали и массу покрытия, легированный оцинкованный стальной лист является более предпочтительным, чем оцинкованный стальной лист с точки зрения сокращения времени нагрева, требуемого для подавления LME.

[0105]

Как видно из сравнения между Тестами №№ 28 и 29, в частности из результатов Теста № 29, поскольку используемая сталь J не удовлетворяла конкретному химическому составу, глубина внутреннего окисления равнялась нулю даже после термической обработки при рекомендуемых условиях, и время нагревания для подавления LME не могло быть уменьшено.

[0106]

Настоящее изобретение включает в себя следующие аспекты.

Первый аспект:

Оцинкованный стальной лист для горячего прессования, который используется при горячем прессовании, включающий в себя оцинкованный слой и основной стальной лист, в котором внутренний оксид присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, причем основной стальной лист содержит, в мас.%:

C: от 0,10 мас.% до 0,5 мас.%;

Si: от 0,50 мас.% до 2,5 мас.%;

Mn: от 1,0 мас.% до 3 мас.%; и

Cr: от 0 до 1,0 мас.%, с остатком из железа и неизбежных примесей, в котором основной стальной лист удовлетворяет следующей формуле (1):

(2 × [Si]/28,1+[Mn]/54,9+1,5 × [Cr]/52,0)≥ 0,05 ⋅⋅⋅ (1)

где [Si] представляет собой содержание Si в мас.% в основном стальном листе, [Mn] представляет собой содержание Mn в мас.% в основном стальном листе, и [Cr] представляет собой содержание Cr в мас.% в основном стальном листе.

Второй аспект:

Оцинкованный стальной лист для горячего прессования в соответствии с первым аспектом, в котором максимальная глубина, на которой внутренний оксид присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, составляет 5 мкм или больше.

Третий аспект:

Оцинкованный стальной лист для горячего прессования в соответствии с первым или вторым аспектом, в котором удовлетворяется следующая формула (2):

a≥0,30 × b ⋅⋅⋅ (2)

где a (мкм) представляет собой максимальную глубину, на которой внутренний оксид присутствует на стороне основного стального листа от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом, и b (г/м²) представляет собой массу покрытия на единицу площади.

Четвертый аспект:

Оцинкованный стальной лист для горячего прессования в соответствии с любым из аспектов с первого по третий, в котором основной стальной лист включает в себя, в мас.%, в качестве другого элемента:

Al: больше чем 0 мас.% и 0,5 мас.% или меньше.

Пятый аспект:

Оцинкованный стальной лист для горячего прессования в соответствии с любым из аспектов с первого по четвертый, в котором основной стальной лист включает в себя, в мас.%, в качестве другого элемента, один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из:

B: больше чем 0 мас.% и 0,0050 мас.% или меньше;

Ti: больше чем 0 мас.% и 0,10 мас.% или меньше; и

Mo: больше чем 0 мас.% и 1 мас.% или меньше.

Шестой аспект:

Оцинкованный стальной лист для горячего прессования в соответствии с любым из аспектов с первого по пятый, в котором основной стальной лист включает в себя, в мас.%, в качестве другого элемента:

один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Nb, Zr и V: в сумме больше чем 0 мас.% и 0,10 мас.% или меньше.

Седьмой аспект:

Оцинкованный стальной лист для горячего прессования в соответствии с любым из аспектов с первого по шестой, в котором основной стальной дополнительно содержит, в мас.%, в качестве другого элемента:

один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из Cu и Ni: в сумме больше чем 0 мас.% и 1 мас.% или меньше.

Восьмой аспект:

Способ для производства формуемого горячим прессованием продукта, получаемого путем выполнения горячего прессования с использованием оцинкованного стального листа для использования при горячем прессовании в соответствии с любым из аспектов с первого по седьмой.

[0107]

Данная заявка испрашивает приоритет на основе японской патентной заявки № 2015-197226, поданной 2 октября 2015 г., раскрытие которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Описание ссылочных цифр

[0108]

1 - прижимная колодка;

2 - пробивной штамп;

3 - сгибающее лезвие;

4 - заготовка;

11 - Г-образно изогнутый материал;

12 - центр изогнутой части Г-образно изогнутого материала;

13, 13A, 13B - поперечное сечение изогнутой части Г-образно изогнутого материала;

14 - тестовый образец для наблюдения.

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, а именно к оцинкованному стальному листу для горячего прессования, используемому в автомобилестроении. Оцинкованный стальной лист содержит оцинкованный слой и основной стальной лист. В области от границы между оцинкованным слоем и основным стальным листом на стороне основного стального листа на границах и внутри кристаллических зерен присутствует внутренний оксид, содержащий, по меньшей мере, такие окисляющиеся элементы, как Si, Mn и Cr. Основной стальной лист имеет состав, содержащий, в мас.%: C: от 0,10 до 0,5, Si: от 0,50 до 2,5, Mn: от 1,0 до 3, Cr: от 0 до 1,0, железо и неизбежные примеси – остальное. Состав основного стального листа удовлетворяет выражению: (2×[Si]/28,1+[Mn]/54,9+1,5×[Cr]/52,0)≥0,05, где [Si], [Mn] и [Cr] представляют собой содержания Si, Mn и Cr, в мас.%, в основном стальном листе соответственно. Обеспечивается подавление образования трещин во время прессования за счет жидкометаллического охрупчивания. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл., 3 пр.

Формула