本發(fā)明涉及熱沖壓成形品的制造方法和熱沖壓成形品。特別是涉及對將表面形成有zn-ni鍍層的兩張表面處理鋼板局部地重疊并進(jìn)行焊接而得到的、具備單張部和兩張重疊部的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的熱沖壓成形品的制造方法和通過上述制造方法制造的熱沖壓成形品。

背景技術(shù)：

近年來，要求汽車部件的高強(qiáng)度化、薄壁化。因此，正在推進(jìn)汽車部件中使用的鋼板的高強(qiáng)度化，但與此相伴，沖壓成形加工性降低，難以將鋼板加工成所期望的部件形狀。

作為解決這樣的問題的技術(shù)，已知有如下技術(shù)：使用模具將加熱至高溫的原材鋼板熱沖壓成形為期望的形狀，并且在模具內(nèi)除熱而進(jìn)行淬火，使熱沖壓成形后得到的成形品高強(qiáng)度化。以下，元素的％表示質(zhì)量％。

例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了如下技術(shù)：將坯料板(鋼板)加熱至奧氏體單相區(qū)后，在熱沖壓成形的同時在模具內(nèi)進(jìn)行淬火，由此實(shí)現(xiàn)成形品的高強(qiáng)度化。

另外，在專利文獻(xiàn)2中提出了如下方法：為了抑制汽車用部件的重量增加、并且僅使該汽車用部件中想要增強(qiáng)的特定部位更高效地增強(qiáng)而進(jìn)行高強(qiáng)度化，在需要增強(qiáng)的部位重疊增強(qiáng)用的鋼板并進(jìn)行熱沖壓成形。

但是，在專利文獻(xiàn)1和2中提出的熱沖壓成形方法中，在沖壓成形前將鋼板加熱至900℃左右的高溫，因此存在如下問題：在鋼板表面生成氧化皮(鐵氧化物)，該氧化皮在熱沖壓成形時發(fā)生剝離而損傷模具，或者損傷熱沖壓成形后的成形品表面。另外，殘留在成形品表面的氧化皮也是導(dǎo)致外觀不良、涂裝密合性的降低的原因。因此，通常進(jìn)行酸洗、噴砂等處理將成形品表面的氧化皮除去，但這些處理導(dǎo)致生產(chǎn)率的降低。此外，汽車的行走系統(tǒng)構(gòu)件、車身結(jié)構(gòu)構(gòu)件等還需要優(yōu)良的耐腐蝕性，但通過專利文獻(xiàn)1和2的方法制造的熱沖壓成形品中未設(shè)置鍍層等防銹覆膜，因此耐腐蝕性變得不充分。

基于上述情況，期望能夠在熱沖壓成形前的加熱時抑制氧化皮的生成、并且能夠使熱沖壓成形后的成形品的耐腐蝕性提高的熱沖壓成形技術(shù)。針對這樣的期望，提出了表面設(shè)置有鍍層等覆膜的表面處理鋼板和使用這樣的表面處理鋼板進(jìn)行熱沖壓成形的方法。

例如，在專利文獻(xiàn)3中，公開了通過對由zn或zn基合金包覆的表面處理鋼板進(jìn)行熱沖壓成形而制造表面設(shè)置有zn-fe基化合物或zn-fe-al基化合物的耐腐蝕性優(yōu)良的熱沖壓成形品的方法。但是，利用專利文獻(xiàn)3中記載的方法制造的熱沖壓成形品中，氧化皮的生成在一定程度上得到抑制，但有時會發(fā)生由鍍層中的zn引起的液態(tài)金屬脆裂。發(fā)生液態(tài)金屬脆裂時，會產(chǎn)生熱沖壓成形品的疲勞強(qiáng)度等部件性能的降低而成為問題。

因此，在專利文獻(xiàn)4中提出了使用將形成有zn系鍍層的表面處理鋼板重疊而成的熱沖壓用構(gòu)件來制造熱沖壓成形品的方法，其中，在表面處理鋼板的一部分設(shè)置突起，在重疊后的表面處理鋼板之間形成0.03～2.0mm的間隙，在加熱時使重疊部的液相狀態(tài)的zn以蒸氣的形式蒸發(fā)而使液相消失，由此抑制液態(tài)金屬脆裂。

另外，在專利文獻(xiàn)5中提出了使用形成有zn-fe系鍍層的表面處理鋼板來制造熱沖壓成形品的方法，其中，為了抑制液態(tài)金屬脆裂，將表面處理鋼板的溫度冷卻至鍍層的凝固點(diǎn)以下后開始沖壓成形。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：英國專利第1490535號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2011-88484號公報

專利文獻(xiàn)3：日本專利第3663145號公報

專利文獻(xiàn)4：日本特開2013-184221號公報

專利文獻(xiàn)5：日本特開2013-91099號公報

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

根據(jù)專利文獻(xiàn)4中提出的方法，能夠在使用zn系鍍覆鋼板的重疊熱沖壓成形中抑制液態(tài)金屬脆裂。但是，該方法中，為了形成用于在加熱時使液相蒸發(fā)的間隙，需要預(yù)先形成突起的工序。因此，生產(chǎn)率差，并且可能因蒸發(fā)的zn而導(dǎo)致作業(yè)環(huán)境的惡化。

另外，專利文獻(xiàn)5中提出的方法中，需要在沖壓成形前將表面處理鋼板冷卻至zn-fe鍍層的凝固點(diǎn)即約660℃以下的溫度。因此，由于在沖壓機(jī)之外另行設(shè)置冷卻設(shè)備或在沖壓機(jī)內(nèi)部設(shè)置冷卻設(shè)備而導(dǎo)致的成本增加、伴隨冷卻時間的增加而產(chǎn)生的生產(chǎn)率的降低成為問題。此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)5中提出的方法，在使用將兩張表面處理鋼板重疊而成的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的情況下，即使在相同的冷卻條件下，上述冷卻工序中的熱沖壓用構(gòu)件的兩張重疊部與單張部的冷卻速度也會有所不同，單張部的溫度變得更低。

特別是兩張重疊部與單張部的板厚之比增大時，兩張重疊部與單張部的溫度差增大，會出現(xiàn)由熱沖壓成形前的單張部的過度的溫度降低導(dǎo)致的淬透性的降低、形狀凍結(jié)性的降低等各種問題。

此外，在使用將形成有鍍層的兩張表面處理鋼板重疊而成的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的情況下，液態(tài)金屬脆裂仍然成為問題。圖8示出了在將表面處理鋼板局部地重疊而得到的熱沖壓用構(gòu)件整體加熱至同一溫度后進(jìn)行冷卻時的、兩張重疊部的板厚t2(mm)相對于單張部的板厚t1(mm)的板厚比t2/t1(以下也簡稱為板厚比)與冷卻時的兩張重疊部與單張部的溫度差t(以下也簡稱為溫度差)的關(guān)系。在此，上述淬透性的降低和形狀凍結(jié)性的降低在單張部的溫度低于600℃時變得顯著，因此，將圖8所示的溫度差t設(shè)定為單張部的溫度到達(dá)600℃的時刻的溫度差。

關(guān)于這一點(diǎn)，在專利文獻(xiàn)5中提出的方法中，在使用代表性的zn-fe鍍層(12％fe)鋼板的情況下，需要將熱沖壓用構(gòu)件的溫度冷卻至660℃以下。但是，如圖8所示，板厚比達(dá)到1.4以上時，溫度差達(dá)到60℃以上、即兩張重疊部的溫度達(dá)到660℃以上。因此，這種情況下，兩張重疊部的溫度達(dá)到zn系鍍層的凝固點(diǎn)以上的溫度，無法抑制液態(tài)金屬脆裂。

另一方面，在使用將兩張表面處理鋼板重疊而成的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的情況下，為了進(jìn)行高強(qiáng)度化而不增加重量，優(yōu)選增大上述板厚比。這是因?yàn)?，通過增大板厚比、例如增大強(qiáng)度而僅在想要增強(qiáng)的部分重疊板厚大的鋼板，能夠更高效地增強(qiáng)想要增強(qiáng)的部分，并且能夠有助于作為部件整體的輕量化。

但是，如前所述，在使用將兩張zn系鍍覆鋼板重疊而成的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的情況下，若上述板厚比達(dá)到1.4以上，則兩張重疊部的溫度升高，產(chǎn)生因熔融的zn引起的液態(tài)金屬脆裂。

本發(fā)明是為了解決如上所述的課題而完成的，其目的在于提供即使在使用將兩張形成有zn系鍍層的表面處理鋼板局部地重疊并進(jìn)行接合而得到的熱沖壓用構(gòu)件的情況下，也能夠避免淬透性和形狀凍結(jié)性的降低、進(jìn)而避免液態(tài)金屬脆裂、并且使板厚比增大從而能夠高效地增強(qiáng)想要增強(qiáng)的部分的熱沖壓成形品的制造方法。

另外，本發(fā)明目的在于提供通過上述制造方法制造的熱沖壓成形品。

用于解決問題的方法

(1)一種熱沖壓成形品的制造方法，其具備：

準(zhǔn)備在表面形成有zn-ni鍍層的第一表面處理鋼板上局部地重疊表面形成有zn-ni鍍層的第二表面處理鋼板并進(jìn)行焊接而得到的、具備單張部和兩張重疊部的熱沖壓用構(gòu)件的工序；

將上述熱沖壓用構(gòu)件加熱至上述第一表面處理鋼板的基底鋼板的ac3相變點(diǎn)以上且1000℃以下的溫度范圍的工序；

使上述熱沖壓用構(gòu)件的上述單張部和上述兩張重疊部的溫度均為上述第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板的zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)以下且上述第一表面處理鋼板的基底鋼板的ar3相變點(diǎn)以上，開始上述熱沖壓用構(gòu)件的沖壓成形而得到成形體的工序；和

將上述成形體在用模具夾持的狀態(tài)下保持于成形下止點(diǎn)，對上述成形體進(jìn)行淬火而得到熱沖壓成形品的工序，

將上述熱沖壓用構(gòu)件的上述單張部的板厚設(shè)為t1(mm)、將上述兩張重疊部的板厚設(shè)為t2(mm)時，板厚比t2/t1為1.4以上且5.0以下。

(2)如上述(1)所述的熱沖壓成形品的制造方法，其中，上述第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板中的zn-ni鍍層中的ni含量為9質(zhì)量％以上且25質(zhì)量％以下。

(3)如上述(1)或(2)所述的熱沖壓成形品的制造方法，其中，將上述第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板中的zn-ni鍍層中的ni含量分別設(shè)為[ni％]1(質(zhì)量％)和[ni％]2(質(zhì)量％)時，[ni％]1和[ni％]2與上述板厚比t2/t1分別滿足下式的關(guān)系。

-0.35×[ni％]1²+17.1×[ni％]1+72≥153×ln(t2/t1)+9.6

-0.35×[ni％]2²+17.1×[ni％]2+72≥153×ln(t2/t1)+9.6

(4)一種熱沖壓成形品，其通過上述(1)～(3)中任一項(xiàng)所述的方法制造。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，即使在對板厚比大的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的情況下，也能夠制造沒有液態(tài)金屬脆裂、高強(qiáng)度且輕量、耐疲勞強(qiáng)度高的熱沖壓成形品。

另外，能夠使熱沖壓用構(gòu)件的板厚比與以往相比增大，因此，設(shè)計(jì)自由度增加，能夠更高效地增強(qiáng)想要增強(qiáng)的部分。

此外，將熱沖壓用構(gòu)件加熱后，即使不使用特殊的冷卻設(shè)備也能夠抑制液態(tài)金屬脆裂，因此，在制造成本、生產(chǎn)率的方面也變得有利。

附圖說明

圖1是表示板厚比與zn-ni鍍層中的ni含量的關(guān)系的圖。

圖2是表示板厚比與兩張重疊部和單張部的溫度差的關(guān)系的圖。

圖3是表示zn-ni鍍層中的ni含量與鍍層的凝固點(diǎn)的關(guān)系的圖。

圖4是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的熱沖壓用構(gòu)件的示意圖。

圖5是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的模具的示意圖。

圖6是本實(shí)施例中制造的熱沖壓成形品的示意圖。

圖7是對熱沖壓成形品中的液態(tài)金屬脆裂的有無進(jìn)行觀察的照片。

圖8是表示板厚比與兩張重疊部和單張部的溫度差的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一個實(shí)施方式的熱沖壓成形品的制造方法具備：準(zhǔn)備在表面形成有zn-ni鍍層的第一表面處理鋼板上局部地重疊表面形成有zn-ni鍍層的第二表面處理鋼板并進(jìn)行焊接而得到的、具備單張部和兩張重疊部的熱沖壓用構(gòu)件的工序(準(zhǔn)備工序)；將上述熱沖壓用構(gòu)件加熱至上述第一表面處理鋼板的基底鋼板的ac3相變點(diǎn)以上且1000℃以下的溫度范圍的工序(加熱工序)；使上述熱沖壓用構(gòu)件的上述單張部和上述兩張重疊部的溫度均為上述第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板的zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)以下且上述第一表面處理鋼板的基底鋼板的ar3相變點(diǎn)以上，開始上述熱沖壓用構(gòu)件的沖壓成形而得到成形體的工序(沖壓成形工序)；和將上述成形體在用模具夾持的狀態(tài)下保持于成形下止點(diǎn)，對上述成形體進(jìn)行淬火而得到熱沖壓成形品的工序(淬火工序)。

以下，對準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的熱沖壓用構(gòu)件、加熱工序、沖壓成形工序、淬火工序進(jìn)行詳細(xì)說明。

<熱沖壓用構(gòu)件>

上述準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的熱沖壓用構(gòu)件使用在基底鋼板的表面形成有zn-ni鍍層的表面處理鋼板作為原材料。首先，對該表面處理鋼板進(jìn)行說明。

如存在于zn-ni合金的平衡狀態(tài)圖中、提高耐腐蝕性的γ相的凝固點(diǎn)為800℃以上那樣，zn-ni合金與純zn、zn-fe合金等通常的zn系鍍層相比，凝固點(diǎn)非常高。因此，作為熱沖壓用構(gòu)件的原材料，使用zn-ni鍍覆鋼板。另外，也可以將僅對鋼板單面實(shí)施了zn-ni鍍覆的鋼板兩張重疊來使用。

需要說明的是，對于基底鋼板沒有特別限制，例如使用具有規(guī)定成分組成的熱軋鋼板(酸洗鋼板)或者通過對熱軋鋼板(酸洗鋼板)實(shí)施冷軋而得到的冷軋鋼板即可。另外，對于基底鋼板的制造條件也沒有特別限制。

作為在上述基底鋼板的表面形成zn-ni鍍層的方法，可以列舉例如下述方法：對上述基底鋼板進(jìn)行脫脂、酸洗后，在含有100g/l以上且400g/l以下的硫酸鎳六水合物、10g/l以上且400g/l以下的硫酸鋅七水合物的ph1.0以上且3.0以下、浴溫30℃以上且70℃以下的鍍浴中，以10a/dm²以上且150a/dm²以下的電流密度進(jìn)行電鍍處理。需要說明的是，在使用冷軋鋼板作為上述基底鋼板的情況下，可以在上述脫脂、酸洗之前對冷軋鋼板實(shí)施退火處理。

另外，zn-ni鍍層中的ni含量優(yōu)選設(shè)定為9質(zhì)量％以上且25質(zhì)量％以下。例如，通過將硫酸鋅七水合物的濃度和電流密度在上述范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)，能夠設(shè)定為所期望的ni含量(9質(zhì)量％以上且25質(zhì)量％以下)。

需要說明的是，在利用電鍍法在基底鋼板表面形成zn-ni鍍層的情況下，通過使鍍層中的ni含量為9質(zhì)量％以上且25質(zhì)量％以下，可形成具有ni2zn11、nizn3、ni5zn21中的任意一種晶體結(jié)構(gòu)的γ相。該γ相的熔點(diǎn)高，因此，在抑制加熱工序中擔(dān)心產(chǎn)生的鍍層的蒸發(fā)的方面變得有利。另外，對于抑制在高溫的熱沖壓成形時成為問題的液態(tài)金屬脆裂也變得有利。此外，γ相具有對鋼的犧牲性防腐蝕效果，對提高耐腐蝕性也有效。

鍍層附著量優(yōu)選設(shè)定為每單面10g/m²以上且90g/m²以下，鍍層的附著量可以通過調(diào)節(jié)電流通電時間而設(shè)定為所期望的附著量。

在基底鋼板的表面形成zn-ni鍍層的方法沒有特別限定，可以為熱浸鍍、電鍍等中的任意一種方法。在使用熱軋鋼板(酸洗鋼板)作為基底鋼板的情況下，通過對熱軋鋼板(酸洗鋼板)實(shí)施zn-ni鍍覆處理，能夠制成表面處理鋼板。另一方面，在使用冷軋鋼板作為基底鋼板的情況下，通過在冷軋后直接或在進(jìn)行退火處理后實(shí)施zn-ni鍍覆處理，能夠制成表面處理鋼板。

然后，使用上述表面處理鋼板制作熱沖壓用構(gòu)件。具體而言，將作為基材的第一表面處理鋼板和作為增強(qiáng)材料的第二表面處理鋼板沖裁成規(guī)定的尺寸，在第一表面處理鋼板上局部地重疊第二表面處理鋼板，將它們通過點(diǎn)焊進(jìn)行接合，由此制作具備兩張重疊部和單張部的熱沖壓用構(gòu)件。需要說明的是，單張部由第一表面處理鋼板構(gòu)成，其板厚t1(mm)為與第一表面處理鋼板相同的板厚。另外，兩張重疊部的板厚t2(mm)為第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板的合計(jì)板厚。

在對這樣的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的情況下，需要將熱沖壓用構(gòu)件在加熱后冷卻至規(guī)定的溫度后開始沖壓成形。但是，在上述熱沖壓用構(gòu)件的兩張重疊部和單張部，即使在相同的冷卻條件下，冷卻速度也不同，單張部的溫度變得更低。另外，板厚比t2/t1增大時，兩張重疊部與單張部的溫度差t進(jìn)一步擴(kuò)大。

另一方面，特別是為了防止由第一表面處理鋼板構(gòu)成的單張部的淬透性和形狀凍結(jié)性的降低，熱沖壓用構(gòu)件的沖壓成形開始溫度需要設(shè)定為第一表面處理鋼板的基底鋼板的ar3相變點(diǎn)(以下，在簡稱為ar3相變點(diǎn)的情況下，表示第一表面處理鋼板的基底鋼板的ar3相變點(diǎn))以上。但是，若使上述單張部的溫度為ar3相變點(diǎn)以上，特別是在板厚比大時，兩張重疊部的溫度達(dá)到zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)以上，會由于表面處理鋼板的鍍層熔融而導(dǎo)致液態(tài)金屬脆裂的發(fā)生。

因此，熱沖壓用構(gòu)件的板厚比需要設(shè)定為5.0以下。優(yōu)選為4.0以下、更優(yōu)選為3.0以下。另外，從高效地增強(qiáng)想要增強(qiáng)的部分而不大幅增加重量的觀點(diǎn)考慮，熱沖壓用構(gòu)件的板厚比需要設(shè)定為1.4以上。優(yōu)選為1.6以上、更優(yōu)選為1.8以上。

在此，上述熱沖壓用構(gòu)件的板厚比的上限值由熱沖壓用構(gòu)件的兩張重疊部與單張部的溫度差t和zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)來規(guī)定。

如上所述，為了生成凝固點(diǎn)高、耐腐蝕性優(yōu)良的γ相，ni含量的上限值為25質(zhì)量％，此時的zn-ni合金的凝固點(diǎn)為約880℃。

另一方面，為了防止沖壓成形時的淬透性的降低和形狀凍結(jié)性的降低，熱沖壓用構(gòu)件的沖壓成形開始溫度需要設(shè)定為ar3相變點(diǎn)以上(大概為600℃以上)。

因此，熱沖壓用構(gòu)件的兩張重疊部與單張部的可允許的溫度差為280℃。為了達(dá)到該溫度差以下，將板厚比的上限值設(shè)定為5.0。

此外，zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)根據(jù)該鍍層中的ni含量而發(fā)生變化，熱沖壓用構(gòu)件中可允許的板厚比根據(jù)該凝固點(diǎn)的差異而發(fā)生變化。因此，板厚比與zn-ni鍍層中的ni含量優(yōu)選滿足式(1)所示的關(guān)系。

-0.35×[ni％]²+17.1×[ni％]+72≥153×ln(t2/t1)+9.6…(1)

在此，[ni％]：zn-ni鍍層中的ni含量(質(zhì)量％)、t2：兩張重疊部的板厚(mm)、t1：單張部的板厚(mm)。

需要說明的是，在第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板中zn-ni鍍層中的ni含量不同的情況下，將第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板中的zn-ni鍍層中的ni含量設(shè)為[ni％]1和[ni％]2時，[ni％]1和[ni％]2與板厚比t2/t1優(yōu)選分別滿足下式的關(guān)系。

-0.35×[ni％]1²+17.1×[ni％]1+72≥153×ln(t2/t1)+9.6…(1a)

-0.35×[ni％]2²+17.1×[ni％]2+72≥153×ln(t2/t1)+9.6…(1b)

圖1示出了板厚比t2/t1與zn-ni鍍層中的ni含量[ni％]的關(guān)系。該圖中，陰影部示出了使板厚比和zn-ni鍍層中的ni含量在規(guī)定范圍內(nèi)時滿足式(1)的范圍。

以下，示出式(1)的導(dǎo)出過程。

首先，對板厚比t2/t1與兩張重疊部與單張部的溫度差t的關(guān)系進(jìn)行了考察。將其結(jié)果示于圖2。需要說明的是，在此所述的兩張重疊部與單張部的溫度差t是在將熱沖壓用構(gòu)件整體加熱至同一溫度后進(jìn)行空冷時單張部的溫度到達(dá)600℃的時刻的兩張重疊部與單張部的溫度差。由圖2可知，隨著板厚比t2/t1增加，溫度差t增加。另外，根據(jù)該結(jié)果，關(guān)于板厚比t2/t1與溫度差t，得到式(2)所示的回歸式。

t＝153×ln(t2/t1)+9.6…(2)

接著，對zn-ni鍍層中的ni含量[ni％]與zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)tfp的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)考察。將其關(guān)系示于圖3。由圖3可知，隨著ni含量增加，zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)上升。進(jìn)而，根據(jù)該結(jié)果，在zn-ni鍍層中的ni含量[ni％]與zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)tfp之間，得到式(3)所示的回歸式。

tfp＝-0.35×[ni％]²+17.1×[ni％]+672…(3)

在此，在對如上所述的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形時用于防止液態(tài)金屬脆裂所要求的條件是，將沖壓成形開始時刻的兩張重疊部的溫度設(shè)定為zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)以下。

如上所述，(2)式中的兩張重疊部與單張部的溫度差t是單張部的溫度到達(dá)600℃的時刻的兩張重疊部與單張部的溫度差，因此，如式(4)所示，只要使600℃加上式(2)中規(guī)定的兩張重疊部與單張部的溫度差t而得到的溫度為zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)以下即可。

tfp≥600+153×ln(t2/t1)+9.6…(4)

通過將關(guān)于鍍層的凝固點(diǎn)tfp的回歸式(3)代入上述式(4)中來導(dǎo)出式(1)。

通過滿足上述式(1)的關(guān)系，能夠更有效地避免兩張重疊部的液態(tài)金屬脆裂。

<加熱工序>

在加熱工序中，將準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備的熱沖壓用構(gòu)件利用例如大氣氣氛的加熱爐加熱至規(guī)定的加熱溫度，并保持規(guī)定時間。此時，以使熱沖壓用構(gòu)件達(dá)到ac3相變點(diǎn)以上且1000℃以下的溫度的方式進(jìn)行加熱。保持時間沒有特別限定，優(yōu)選設(shè)定為約10秒～約60秒。

需要說明的是，在第一表面處理鋼板與第二表面處理鋼板中基底鋼板的ac3相變點(diǎn)不同的情況下，熱沖壓用構(gòu)件的加熱溫度優(yōu)選設(shè)定為第一表面處理鋼板的基底鋼板的ac3相變點(diǎn)以上，且設(shè)定為第二表面處理鋼板的基底鋼板的ac3相變點(diǎn)以上。

在此，熱沖壓用構(gòu)件的加熱溫度低于ac3相變點(diǎn)時，在加熱時得不到適當(dāng)量的奧氏體，在沖壓成形時存在鐵素體，難以在熱沖壓成形后得到充分的強(qiáng)度或確保良好的形狀凍結(jié)性。另一方面，熱沖壓用構(gòu)件的加熱溫度超過1000℃時，由于鍍層的蒸發(fā)、表層部的氧化物的過度生成而使耐氧化性、熱沖壓成形后的成形品的耐腐蝕性降低。因此，熱沖壓用構(gòu)件的加熱溫度設(shè)定為ac3相變點(diǎn)以上且1000℃以下。優(yōu)選為ac3相變點(diǎn)+30℃以上且950℃以下。

熱沖壓用構(gòu)件的加熱方法沒有特別限定，可以為利用電爐、感應(yīng)加熱爐、直流通電加熱爐、氣體加熱爐、紅外線加熱爐進(jìn)行的加熱等中的任意一種方法。

<沖壓成形工序>

在上述加熱工序中對熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行加熱后，使熱沖壓用構(gòu)件的單張部和兩張重疊部的溫度均為第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板的zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)以下且第一表面處理鋼板的基底鋼板的ar3相變點(diǎn)以上，開始熱沖壓用構(gòu)件的沖壓成形，得到成形體。

通過使沖壓成形開始溫度為ar3相變點(diǎn)以上，能夠防止淬透性的降低和形狀凍結(jié)性的降低。另外，通過使沖壓成形開始溫度為zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)以下，能夠防止液態(tài)金屬脆裂的發(fā)生。

另外，沖壓成形開始溫度的下限優(yōu)選設(shè)定為ar3相變點(diǎn)+30℃以上，其上限優(yōu)選設(shè)定為第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板的zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)-30℃以下。

另外，沖壓成形通過在無壓邊圈的條件下進(jìn)行成形的碰撞成形、或者使用壓邊圈進(jìn)行成形的深拉成形來進(jìn)行。模具例如在沖頭肩和沖模肩具有r角部，并且沖模與沖頭的間隙根據(jù)在模具內(nèi)熱沖壓用構(gòu)件的兩張重疊部與單張部所抵接的部位來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

<淬火工序>

淬火工序是將上述沖壓成形工序中得到的成形體在利用模具夾持的狀態(tài)下保持于成形下止點(diǎn)、對上述成形體進(jìn)行淬火而得到熱沖壓成形品的工序。為了在沖壓成形后利用上述模具對上述成形體進(jìn)行淬火，優(yōu)選通過在沖壓成形后在成形下止點(diǎn)保持規(guī)定時間(約3秒～約60秒)來從上述成形體進(jìn)行除熱。

該淬火工序結(jié)束后，將所得到的熱沖壓成形品從模具中脫模。

實(shí)施例

以下，對用于確認(rèn)本發(fā)明的熱沖壓成形品的制造方法的效果的實(shí)施例進(jìn)行說明。

在本實(shí)施例中，將具有0.22質(zhì)量％c-0.15質(zhì)量％si-1.43質(zhì)量％mn-0.02質(zhì)量％p-0.004質(zhì)量％s-0.03質(zhì)量％al-0.004質(zhì)量％n的成分(余量為fe和不可避免的雜質(zhì))的冷軋鋼板作為基底鋼板(ac3相變點(diǎn)：805℃)，在其表面形成zn-ni鍍層、純zn鍍層、zn-fe鍍層各鍍層而制成表面處理鋼板。

在此，上述ac3相變點(diǎn)利用下式算出(參考william.leslie著、幸田成康監(jiān)譯、熊井浩、野田龍彥譯、“萊斯利鋼鐵材料學(xué)(レスリー鉄鋼材料學(xué))”、丸善株式會社、1985年、第273頁)。

ac3(℃)＝910-203[c]^0.5+44.7×[si]-30×[mn]+700×[p]+400×[al]

需要說明的是，上式中，[c]、[si]、[mn]、[p]、[al]為各元素(c、si、mn、p、al)的含量(質(zhì)量％)。

各鍍層利用如下所示的條件形成。

<zn-ni鍍層>

將上述冷軋鋼板在連續(xù)退火生產(chǎn)線中進(jìn)行通板，以10℃/秒的升溫速度加熱至800℃以上且900℃以下的溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)停留10秒以上且120秒以下后，以15℃/秒的冷卻速度冷卻至500℃以下的溫度范圍。接著，在含有100g/l以上且400g/l以下的硫酸鎳六水合物、10g/l以上且400g/l以下的硫酸鋅七水合物的ph1.0以上且3.0以下、浴溫30℃以上且70℃以下的鍍浴中，以10a/dm²以上且150a/dm²以下的電流密度進(jìn)行電鍍處理，由此形成規(guī)定的ni含量和附著量的zn-ni鍍層。需要說明的是，zn-ni鍍層中的ni含量通過硫酸鋅七水合物的濃度和電流密度調(diào)節(jié)至規(guī)定的含量。另外，鍍層的附著量通過調(diào)節(jié)電流通電時間而調(diào)節(jié)至所期望的附著量。

<純zn鍍層>

將上述冷軋鋼板在連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)線中進(jìn)行通板，以10℃/秒的升溫速度加熱至800℃以上且900℃以下的溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)停留10秒以上且120秒以下后，以15℃/秒的冷卻速度冷卻至460℃以上且500℃以下的溫度范圍，浸漬到450℃的鍍鋅浴中，由此形成zn鍍層。zn鍍層的附著量通過氣體擦拭法調(diào)節(jié)至規(guī)定的附著量。

<zn-fe鍍層>

將上述冷軋鋼板在連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)線中進(jìn)行通板，以10℃/秒的升溫速度加熱至800℃以上且900℃以下的溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)停留10秒以上且120秒以下后，以15℃/秒的冷卻速度冷卻至460℃以上且500℃以下的溫度范圍，浸漬到450℃的鍍鋅浴中，由此形成zn鍍層。zn鍍層的附著量通過氣體擦拭法調(diào)節(jié)至規(guī)定的附著量。對于該鋼板，通過氣體擦拭法調(diào)節(jié)至規(guī)定的附著量后，立即在合金化爐中加熱至500～550℃并保持5～60秒，由此形成zn-fe鍍層。鍍層中的fe含量通過將合金化爐中的加熱溫度、該加熱溫度下的停留時間在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)而設(shè)定為規(guī)定的含量。

從如上得到的表面處理鋼板(鋼a～鋼i)沖裁出作為基材的第一表面處理鋼板(200mm×400mm)和作為增強(qiáng)材料的第二表面處理鋼板(120mm×200mm)，如圖4所示，在第一表面處理鋼板上局部地重疊第二表面處理鋼板并通過點(diǎn)焊進(jìn)行接合，得到具備兩張重疊部3和單張部5的熱沖壓用構(gòu)件1。

表1示出了本實(shí)施例中使用的表面處理鋼板(鋼a～鋼i)的鍍層的種類、附著量和凝固點(diǎn)、ar3相變點(diǎn)以及各表面處理鋼板的板厚。在此，鋼a～鋼i的ar3相變點(diǎn)以下述方式進(jìn)行測定。即，由鋼a～鋼i的基底鋼板分別制作熱膨脹測定用的樣品，利用將這些樣品加熱至950℃而使其奧氏體化后進(jìn)行空冷時的熱膨脹曲線，對ar3相變點(diǎn)進(jìn)行測定。需要說明的是，空冷通過大氣放冷來進(jìn)行。

[表1]

接著，將熱沖壓用構(gòu)件1利用大氣氣氛的電爐在表2所示的條件下進(jìn)行加熱。然后，將加熱后的熱沖壓用構(gòu)件1設(shè)置于圖5所示的模具11中(在模具11敞開的狀態(tài)下)，在表2所示的沖壓成形開始溫度下進(jìn)行沖壓成形，得到成形體。沖壓成形通過降下壓邊圈17、在無壓邊圈的條件下將沖頭15壓入沖模13而進(jìn)行成形的碰撞成形來進(jìn)行。然后，在模具11內(nèi)將成形體在成形下止點(diǎn)保持30秒而進(jìn)行淬火后，進(jìn)行脫模，由此得到圖6所示的帽形斷面形狀的熱沖壓成形品21。

如圖5所示，模具11設(shè)定為a點(diǎn)(沖頭肩r角部)和b點(diǎn)(沖模肩r角部)均為r5mm的斷面形狀。另外，沖模13與沖頭15的間隙cr1和cr2分別以在模具內(nèi)達(dá)到熱沖壓用構(gòu)件的兩張重疊部的板厚和單張部的板厚的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。

所制作的熱沖壓成形品的液態(tài)金屬脆裂的有無通過對從圖6所示的兩張重疊部(與沖頭肩r角部的接觸部)切出的樣品斷面進(jìn)行觀察來進(jìn)行判定。

另外，關(guān)于硬度，如圖6所示，從成為兩張重疊部的熱沖壓成形品21的頂板面23和成為單張部的縱壁部25分別采集樣品，利用維氏硬度計(jì)進(jìn)行測定。硬度的測定中，載荷設(shè)定為2.94n，在樣品的整個厚度方向上以0.1mm的間隔進(jìn)行測定，將其平均值作為樣品的硬度。需要說明的是，在此，目標(biāo)硬度為400hv以上。

需要說明的是，圖7示出了對于在各種沖壓成形開始溫度下對第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板均使用鋼a(鍍層凝固溫度827℃)的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形而制作的熱沖壓成形品觀察液態(tài)金屬脆裂的有無而得到的照片。在兩張重疊部的沖壓成形開始溫度為776℃(圖7(c))和806℃(圖7(b))的情況下，在熱沖壓成形品中未發(fā)生液態(tài)金屬脆裂。但是，在兩張重疊部的沖壓成形開始溫度為超過zn-ni層的鍍層凝固點(diǎn)的830℃(圖7(a))的情況下，從熱沖壓成形品的表面起朝向基底鋼板內(nèi)部發(fā)生了液態(tài)金屬脆裂。

另外，表2示出了熱沖壓用構(gòu)件中使用的表面處理鋼板的種類、板厚比t2/t1、熱沖壓用構(gòu)件的加熱條件、沖壓成形開始溫度、液態(tài)金屬脆裂的有無和硬度的測定結(jié)果。需要說明的是，板厚比t2/t1以[第一表面處理鋼板的板厚+第二表面處理鋼板的板厚]/[第一表面處理鋼板的板厚]的形式求出。

由表2可知，發(fā)明例1～8中，板厚比、鍍層的種類(zn-ni鍍層)、熱沖壓用構(gòu)件的加熱溫度、沖壓成形開始溫度全部在適當(dāng)范圍內(nèi)，因此，在所得到的熱沖壓成形品中未發(fā)生液態(tài)金屬脆裂，并且具有充分的硬度。

需要說明的是，發(fā)明例1～3中，第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板均使用了zn-ni鍍層中的ni含量為12質(zhì)量％的鋼a，上述式(1a)和式(1b)均為t2/t1≤4.13。發(fā)明例1～3中，板厚比t2/t1為2.00，因此滿足上述式(1a)和式(1b)。

發(fā)明例4中，第一表面處理鋼板使用了鋼a(zn-ni鍍層中的ni含量：12質(zhì)量％)、第二表面處理鋼板使用了鋼b(zn-ni鍍層中的ni含量：10質(zhì)量％)，上述式(1a)和式(1b)分別為t2/t1≤4.13和t2/t1≤3.65。發(fā)明例1～3中，板厚比t2/t1為2.28，因此滿足上述式(1a)和式(1b)。

發(fā)明例5中，第一表面處理鋼板使用了鋼b(zn-ni鍍層中的ni含量：10質(zhì)量％)、第二表面處理鋼板使用了鋼c(zn-ni鍍層中的ni含量：15質(zhì)量％)，上述式(1a)和式(1b)分別為t2/t1≤3.65和t2/t1≤4.80。發(fā)明例5中，板厚比t2/t1為1.52，因此滿足上述式(1a)和式(1b)。

發(fā)明例6中，第一表面處理鋼板使用了鋼c(zn-ni鍍層中的ni含量：15質(zhì)量％)、第二表面處理鋼板使用了鋼b(zn-ni鍍層中的ni含量：10質(zhì)量％)，上述式(1a)和式(1b)分別為t2/t1≤4.80和t2/t1≤3.65。發(fā)明例6中，板厚比t2/t1為2.92，因此滿足上述式(1a)和式(1b)。

發(fā)明例7中，第一表面處理鋼板使用了鋼c(zn-ni鍍層中的ni含量：15質(zhì)量％)、第二表面處理鋼板使用了鋼d(zn-ni鍍層中的ni含量：22質(zhì)量％)，上述式(1a)和式(1b)分別為t2/t1≤4.80和t2/t1≤5.80。發(fā)明例7中，板厚比t2/t1為4.25，因此滿足上述式(1a)和式(1b)。

發(fā)明例8中，第一表面處理鋼板使用了鋼a(zn-ni鍍層中的ni含量：12質(zhì)量％)、第二表面處理鋼板使用了鋼e(zn-ni鍍層中的ni含量：13質(zhì)量％)，上述式(1a)和式(1b)分別為t2/t1≤4.13和t2/t1≤4.36。發(fā)明例8中，板厚比t2/t1為3.78，因此滿足上述式(1a)和式(1b)。

另一方面，比較例1中，兩張重疊部的沖壓成形開始溫度超過第一表面處理鋼板和第二表面處理鋼板的zn-ni鍍層(zn-ni鍍層中的ni含量：12質(zhì)量％)的凝固點(diǎn)(827℃)，因此，在熱沖壓成形品中發(fā)生了液態(tài)金屬脆裂。

比較例2中，單張部的沖壓成形開始溫度低于ar3相變點(diǎn)(610℃)，因此，熱沖壓成形品的單張部的硬度降低。

比較例3中，板厚比在適當(dāng)范圍外，并且兩張重疊部的沖壓成形開始溫度超過第一表面處理鋼板的zn-ni鍍層的凝固點(diǎn)(850℃)，因此，在熱沖壓成形品中發(fā)生了液態(tài)金屬脆裂。

比較例4～9中，鍍層的種類為純zn鍍層(比較例4、5和8)或zn-fe鍍層(比較例6、7和9)，鍍層的凝固點(diǎn)低，因此，在任意一例中在熱沖壓成形品中均發(fā)生了液態(tài)金屬脆裂。

另外，比較例8和9中，單張部的沖壓成形開始溫度為第一表面處理鋼板的基底鋼板的ar3相變點(diǎn)以下，因此，熱沖壓成形品的單張部的硬度降低。

由上可知，根據(jù)本發(fā)明，即使在對與以往相比板厚比大的熱沖壓用構(gòu)件進(jìn)行熱沖壓成形的情況下，也能夠制造不發(fā)生液態(tài)金屬脆裂、高強(qiáng)度且輕量、耐疲勞強(qiáng)度高的熱沖壓成形品。

標(biāo)號說明

1熱沖壓用構(gòu)件1

3兩張重疊部

5單張部

11模具

13沖模

15沖頭

17壓邊圈

21熱沖壓成形品

23頂板部

25縱壁部