本發(fā)明涉及汽車車體用構(gòu)造部件(以下，也單稱作“構(gòu)造部件”)。
背景技術(shù)：
：用來實(shí)現(xiàn)防止地球溫暖化的汽車的耗油量的改善、和碰撞事故時(shí)的汽車的進(jìn)一步的安全性的改善被要求。因此，由構(gòu)成構(gòu)造部件的鋼板的高張力化帶來的板厚減小、和沒有過量也沒有不足地確保構(gòu)造部件所要求的各個(gè)部位的強(qiáng)度目標(biāo)的狀況得到推進(jìn)。提出了通過按照構(gòu)造部件的軸向(長度方向)的每個(gè)部位來部分地進(jìn)行淬火、將進(jìn)行了淬火的高強(qiáng)度的淬火部和沒有進(jìn)行淬火而與母材的強(qiáng)度相同的低強(qiáng)度的母材硬度部向構(gòu)造部件的軸向設(shè)置(在本說明書中稱作“部分淬火”)的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)1中公開了一種中柱加固件。該中柱加固件具有大致帽型的橫截面、和從軸向的一個(gè)端部側(cè)朝向另一個(gè)端部側(cè)連續(xù)地延伸而形成的高頻淬火部。該中柱加固件具有“軸向的一個(gè)端部與另一個(gè)端部之間的中央?yún)^(qū)域是高強(qiáng)度、并且硬度隨著從中央?yún)^(qū)域朝向一個(gè)端部或另一個(gè)端部而逐漸下降”的硬度分布。在專利文獻(xiàn)2中公開了具有大致帽型的橫截面中的上平面部與兩側(cè)的側(cè)壁部交叉的兩角的加固件。該加固件具有形成為寬度隨著朝向端部側(cè)而變小的作為倒角部的高頻淬火部。倒角部以外的部位不淬火。由此，該加固件具有希望的強(qiáng)度分布。在專利文獻(xiàn)3中公開了通過用規(guī)定的條件下高頻感應(yīng)加熱(highfrequencyinductionheating)的直接通電加熱(directresistanceheating)焊接到汽車機(jī)件的加強(qiáng)件上來制造的汽車用機(jī)件。加強(qiáng)件具有對具有規(guī)定的化學(xué)組成的坯材進(jìn)行沖壓加工來制造的大致帽型的橫截面。進(jìn)而，在專利文獻(xiàn)4中公開了在大致帽型的橫截面的周壁上形成的熱處理部被構(gòu)成為許多帶狀的硬化部的集合的柱。帶狀的硬化部分別向周壁的長度方向延伸而形成。主淬火區(qū)域和硬度漸變區(qū)域通過使這些帶狀的硬化部的長度相互不同而形成。在主淬火區(qū)域中，在周壁的每單位面積中帶狀的硬化部的面積所占的比例比帶狀的硬化部在周壁的長度方向的其他部位中所占的面積的比例大。在硬度漸變區(qū)域中，從主淬火區(qū)域向周壁的長度方向越離開，帶狀的硬化部所占的面積的比例越減少。由此，提供一種提高柱等車體骨架部件的強(qiáng)度并且難以折斷的加強(qiáng)構(gòu)造。本申請人通過專利文獻(xiàn)5、6公開了制造具有彎曲部的部分淬火的構(gòu)造部件的發(fā)明。在這些發(fā)明中，一邊將具有封閉的橫截面的坯材(例如鋼管)向其軸向進(jìn)給，一邊用環(huán)狀的高頻感應(yīng)加熱線圈將坯材加熱到Ac3點(diǎn)以上的溫度。通過在其緊接著之后用水冷裝置將坯材急冷，能夠形成被淬火的硬化區(qū)域。此外，通過對上述坯材的被加熱部施加彎曲力矩或剪切載荷，制造具有彎曲部的部分淬火的部件(以下，將該制造法稱作“3DQ”)。通過適當(dāng)調(diào)整3DQ中的由高頻感應(yīng)加熱線圈帶來的坯材的加熱溫度、和/或3DQ中的由水冷裝置帶來的坯材的冷卻速度，能夠在制造的部件的軸向上排列形成淬火部和母材硬度部。具有這樣的硬度分布的汽車車體用構(gòu)造部件在發(fā)生由沖擊載荷的負(fù)荷帶來的彎曲變形時(shí)，通過低強(qiáng)度的母材硬度部彎曲變形而將碰撞能量吸收，并且可期待高強(qiáng)度的淬火部確保耐載荷性能(loadresistantperformance)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開平10－17933號公報(bào)專利文獻(xiàn)2：日本特開2003－48567號公報(bào)專利文獻(xiàn)3：日本特開2004－323967號公報(bào)專利文獻(xiàn)4：日本特開2012－131326號公報(bào)專利文獻(xiàn)5：日本特開2007－83304號公報(bào)專利文獻(xiàn)6：日本特開2012－25335號公報(bào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明要解決的課題如果通過3DQ制造的構(gòu)造部件被負(fù)荷沖擊載荷，則在如淬火部和未淬火部那樣強(qiáng)度差較大且強(qiáng)度急劇變化的部分容易發(fā)生彎曲變形(或壓彎褶皺)。因此，應(yīng)變?nèi)菀准性谠摬糠?。但是，?shí)際上在淬火部與未淬火部的軸向上的之間必定存在強(qiáng)度變化的部分(以下稱作“過渡部”)。本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，在過渡部的軸向上的長度較短的情況下，有以下的新的問題：(i)在通過壓彎褶皺而延展性較小的淬火部上，從碰撞的初期起就發(fā)生較高的塑性應(yīng)變；及(ii)因此，構(gòu)造部件以碰撞的初期淬火部為起點(diǎn)而早期斷裂的可能性提高。同時(shí)得到較高的沖擊能量的吸收性能及較高的耐載荷性能這樣的部分淬火的效果與構(gòu)造部件以淬火部為起點(diǎn)而早期斷裂相互抵消。專利文獻(xiàn)1～4公開了在構(gòu)造部件上形成硬度分布(強(qiáng)度分布)的技術(shù)。但是，專利文獻(xiàn)1～4沒有公開過渡部。因此，專利文獻(xiàn)1～4沒有公開上述新的問題及其解決手段。此外，專利文獻(xiàn)1～4公開了具有帽型的橫截面的構(gòu)造部件。但是，存在具有封閉的矩形截面、圓形截面進(jìn)而多邊形截面的構(gòu)造部件。在專利文獻(xiàn)1～4中沒有公開由專利文獻(xiàn)1～4公開的發(fā)明是否能夠應(yīng)用到除了具有帽型的橫截面以外的這些橫截面的構(gòu)造部件中。因此，具有這些橫截面的構(gòu)造部件是否能夠解決上述問題并不清楚。本發(fā)明是鑒于以往的技術(shù)具有的該問題而做出的。本發(fā)明提供當(dāng)在軸向(長度方向)上具有由淬火部、過渡部及母材硬度部構(gòu)成的硬度分布(強(qiáng)度分布)的汽車車體用構(gòu)造部件被負(fù)荷沖擊載荷而彎曲變形時(shí)、防止由較高的塑性應(yīng)變(plasticstrain)進(jìn)入而引起的淬火部處的斷裂、由此兼具備較高的沖擊能量的吸收性能及較高的耐載荷性能的汽車車體用構(gòu)造部件。用于解決課題的手段本發(fā)明是以下所列舉記載的那樣。(1)一種汽車車體用構(gòu)造部件，具備中空的具有封閉的橫截面的鋼制的主體，該主體在軸向上在至少一部分上具備：被淬火而成的淬火部、硬度與母材硬度相同的母材硬度部、和設(shè)置在上述軸向上的上述淬火部及上述母材硬度部之間且形成為強(qiáng)度從母材硬度部的強(qiáng)度向淬火部的強(qiáng)度變化的過渡部，其特征在于，在設(shè)上述主體的截面積為A并設(shè)上述主體的截面二階矩為I的情況下，上述軸向上的上述過渡部的長度L滿足下述(1)式的關(guān)系。0.006[mm－1]<LA/I≦0.2[mm－1]……(1)(2)如(1)項(xiàng)所述的汽車車體用構(gòu)造部件，上述母材硬度部的拉伸強(qiáng)度小于等于700MPa，并且上述淬火部的拉伸強(qiáng)度大于等于1470MPa。(3)如(1)項(xiàng)或(2)項(xiàng)所述的汽車車體用構(gòu)造部件，與上述軸向垂直的截面中的上述淬火部、上述母材硬度部及上述過渡部各自的硬度分布大致是一定的。(4)如(1)項(xiàng)至(3)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的汽車車體用構(gòu)造部件，具備設(shè)在上述母材硬度部或上述過渡部上的、進(jìn)行與其他汽車車體用構(gòu)造部件的焊接的焊接預(yù)定部。(5)如(1)項(xiàng)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的汽車車體用構(gòu)造部件，上述主體不具有向上述橫截面的外側(cè)突出的朝外凸緣(封閉截面不具有向外延伸的凸緣，theclosedcrosssectionisfreeofanoutwardly－extendingflange)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在汽車車體用構(gòu)造部件上發(fā)生由沖擊載荷的負(fù)荷帶來的彎曲變形的情況下，能夠使應(yīng)變集中于有延展性的母材硬度部而使其變形。由此，能夠提供兼具較高的沖擊能量的吸收性能及較高的耐載荷性能的汽車車體用構(gòu)造部件。附圖說明圖1(a)是有關(guān)本發(fā)明的構(gòu)造部件的過渡部附近的兩面圖，圖1(b)是表示淬火部、過渡部及母材硬度部的硬度的一例的曲線圖。圖2(a)～圖2(c)是表示基于有限要素法的解析條件的說明圖，圖2(a)、圖2(b)表示設(shè)想的構(gòu)造部件的形狀，圖2(c)表示關(guān)于圖2(a)、圖2(b)的用點(diǎn)線包圍的部分制作的FEM解析模型。圖3(a)～圖3(c)是表示解析出的構(gòu)造部件的截面(圖2(c)中的A－A’截面)的說明圖。圖4是表示解析情形(淬火樣式)的曲線圖。圖5(a)是解析出的構(gòu)造部件的立體圖，圖5(b)是將CASE－1與CASE－2～CASE－4比較而表示在圖5(a)中表示的0點(diǎn)的Z方向位移為100mm的時(shí)刻的截面A、B處的變形的曲線圖，圖5(c)是將CASE－1與CASE－5、CASE－6比較而表示截面A、B處的變形的曲線圖。圖6是表示由關(guān)于軸向的過渡部的長度L及主體的截面積A、截面二階矩I表示的關(guān)系(LA/I)與最大等效塑性應(yīng)變比的關(guān)系的曲線圖。圖7(a)及圖7(b)是表示有關(guān)本發(fā)明的構(gòu)造部件與其他構(gòu)造部件(安裝部件)的焊接部的說明圖。具體實(shí)施方式說明有關(guān)本發(fā)明的構(gòu)造部件。圖1(a)是有關(guān)本發(fā)明的構(gòu)造部件1的過渡部5附近的兩面圖，圖1(b)是表示淬火部、過渡部及母材硬度部的硬度的一例的曲線圖。如圖1(a)所示，構(gòu)造部件1具有主體2。例如，例示構(gòu)成汽車車體的前縱梁、側(cè)梁、A柱、C柱、上邊梁加固件、底盤機(jī)件等作為構(gòu)造部件1。主體2如圖1(a)所例示那樣，是具有封閉的截面的中空且鋼制的部件。由圖1(a)例示的矩形截面、圓形截面、多邊形截面等作為封閉的截面例示。主體2如圖1(a)所例示那樣，為了使截面尺寸變大而確保剛性，優(yōu)選的是通過由高強(qiáng)度件構(gòu)成而帶來的薄壁化實(shí)現(xiàn)輕量化，并且不具有朝外凸緣。主體2至少在一部分具備關(guān)于軸向被淬火的淬火部3、母材硬度部4及過渡部5。母材硬度部4具有與淬火前的母材硬度相同的硬度。過渡部5就軸向而言設(shè)在淬火部3及母材硬度部4之間。過渡部5的強(qiáng)度從母材硬度部4的強(qiáng)度向淬火部3的強(qiáng)度逐漸變化。即，主體2在軸向上依次排列具備淬火部3、過渡部5及母材硬度部4。優(yōu)選的是，母材硬度部4的拉伸強(qiáng)度小于等于700MPa，并且淬火部3的拉伸強(qiáng)度大于等于1470MPa。通過母材硬度部4的拉伸強(qiáng)度小于等于700MPa，在沖擊載荷的負(fù)荷時(shí)通過自己變形而能夠吸收沖擊能量，并且通過淬火能夠使強(qiáng)度差增大，設(shè)計(jì)自由度提高。通過淬火部3的拉伸強(qiáng)度大于等于1470MPa，在沖擊載荷(impactload)的負(fù)荷時(shí)，能夠提高應(yīng)抑制變形的部位的變形阻力(deformationresistantperformance)，并且通過提高耐沖擊強(qiáng)度，能期待由薄壁化帶來的輕量化效果。淬火部3、母材硬度部4及過渡部5各自的與軸向垂直的截面中的硬度分布優(yōu)選的是大致為一定。主體2的彎曲剛性(EI)只要是能夠作為汽車構(gòu)造部件使用的程度就可以，例示了例如是2.97×105[Nm2]以下的情況。在主體2的軸向上依次排列形成淬火部3、過渡部5及母材硬度部4的方法并不限制為特定的方法。由于生產(chǎn)性及能夠在希望的范圍中正確且簡便地形成淬火部3、過渡部5及母材硬度部4，優(yōu)選的是上述的通過3DQ制造。具體而言，一邊將鋼管等的閉截面的母材在其軸向上進(jìn)給，一邊用環(huán)狀的高頻感應(yīng)加熱線圈加熱到Ac3點(diǎn)以上的溫度，在剛剛對該高溫部施加了彎曲力矩或剪切力之后，通過用水冷裝置將加熱后的母材急冷，制造具有彎曲部的部分被淬火的部件。此時(shí)，通過適當(dāng)調(diào)整由高頻感應(yīng)加熱線圈對母材加熱的加熱溫度及由水冷裝置對母材冷卻的冷卻速度，能夠在所制造的部件的軸向上依次排列淬火部3、過渡部5及母材硬度部4并形成在希望的范圍中。在通過3DQ制造主體2的情況下，通過加快母材的進(jìn)給速度、或使冷卻水量漸減或漸增，能夠控制過渡部5的軸向上的長度。但是，為了防止部件的軸向上的硬度的不均勻、穩(wěn)定地調(diào)整過渡部5的軸向上的長度，優(yōu)選的是一并控制母材的進(jìn)給速度、冷卻水量及高頻加熱線圈的電流。進(jìn)而，通過按照部件的每個(gè)邊控制冷卻裝置的水量，能夠使部件的各面上的軸向的硬度分布一致，能夠在每個(gè)部件中得到穩(wěn)定的特性。構(gòu)造部件1通常被與其他構(gòu)造部件焊接。該焊接優(yōu)選的是在母材硬度部4或過渡部5中進(jìn)行。換言之，構(gòu)造部件1中的用來與其他構(gòu)造部件焊接的焊接預(yù)定部優(yōu)選的是母材硬度部4或過渡部5。由此，因HAZ軟化帶來的強(qiáng)度差被抑制，所以比較能抑制由沖擊載荷的負(fù)荷帶來的變形時(shí)的軟化部的應(yīng)變的集中。在設(shè)主體2的截面積為A(mm2)并設(shè)截面二階矩為I(mm4)的情況下，軸向上的過渡部5的長度L(mm)滿足0.006[mm－1]<LA/I≦0.2[mm－1]的關(guān)系。一邊參照有限要素法(finiteelementmethod，以下稱作FEM)的解析結(jié)果一邊說明其理由。圖2(a)～圖2(c)是表示FEM的解析條件的說明圖，圖2(a)、圖2(b)表示設(shè)想的構(gòu)造部件的形狀，圖2(c)表示關(guān)于圖2(a)、圖2(b)中的由點(diǎn)線包圍的部分制作的FEM解析模型。作為構(gòu)造部件，設(shè)想了在圖2(a)中表示的前縱梁、或在圖2(b)中表示的A柱。此外，圖2(c)所示的部件6(FEM解析模型)是假想了在軸向上排列形成了淬火部7、母材硬度部8及淬火部9的模型，是不存在過渡部的結(jié)構(gòu)。在該解析中，以不存在過渡部的部件6為基礎(chǔ)，檢討了本發(fā)明的效果。另外，部件6的各部尺寸是圖2(c)中所示那樣的(單位mm)。解析如圖2(c)所示，在通過將部件6的淬火部9側(cè)的一端完全約束、使淬火部7側(cè)的另一端在車輛上方向上以一定速度16km/h位移而使部件6發(fā)生彎曲變形的條件下進(jìn)行。圖3(a)～圖3(c)是表示解析的部件的截面(圖2(c)中的A－A’截面)的說明圖，表示部件的壁厚中心位置。該解析的截面為圖3(a)所示的矩形截面、圖3(b)所示的圓形截面和圖3(c)所示的正八邊形截面這3種，使用表1所示的各截面尺寸及板厚進(jìn)行了解析。[表1]將解析情形(淬火樣式)匯總表示在圖4及表2中。[表2]標(biāo)號過渡部的長度L[mm]CASE－10CASE－210CASE－332CASE－464CASE－510CASE－632CASE－1(基準(zhǔn))是使從部件的兩端部到70mm的區(qū)域?yàn)榇慊鸩俊⑹钩藘蓚€(gè)淬火部以外的部件的中央部160mm為母材硬度部的情況，是不存在過渡部的上述假想模型。CASE－2是使從部件的兩端部到70mm的區(qū)域?yàn)榇慊鸩俊⑹共考闹醒氩?40mm為母材硬度部、在淬火部與母材硬度部之間設(shè)有長度L為10mm的過渡部的模型。CASE－3是使從部件的兩端部到70mm的區(qū)域?yàn)榇慊鸩?、使部件的中央?6mm為母材硬度部、在淬火部與母材硬度部之間設(shè)有長度L為32mm的過渡部的模型。CASE－4是使從部件的兩端部到70mm的區(qū)域?yàn)榇慊鸩俊⑹共考闹醒氩?2mm為母材硬度部、在淬火部與母材硬度部之間設(shè)有長度L為64mm的過渡部的模型。CASE－5是使從部件的兩端部到60mm的區(qū)域?yàn)榇慊鸩?、使部件的中央?60mm為母材硬度部、在淬火部與母材硬度部之間設(shè)有長度L為10mm的過渡部的模型。進(jìn)而，CASE－6是使從部件的兩端部到38mm的區(qū)域?yàn)榇慊鸩?、使部件的中央?60mm為母材硬度部、在淬火部與母材硬度部之間設(shè)有長度L為32mm的過渡部的模型。圖5(a)是解析的部件的立體圖，表示部件的截面A、B，圖5(b)是將CASE－1與CASE－2～CASE－4比較而表示由圖5(a)表示的0點(diǎn)的Z方向位移為100mm的時(shí)刻的截面A、B的變形的曲線圖，圖5(c)是將CASE－1與CASE－5、CASE－6比較而表示截面A、B的變形的曲線圖。圖5所示的結(jié)果是圖3(a)所示的矩形截面、截面尺寸為B＝40mm、H＝46mm、板厚1.6mm的模型的結(jié)果。如圖5(b)的曲線圖中的CASE－2～CASE－4所示，隨著使過渡部的軸向長度變長，能夠使CASE－1的變形位置P－1向母材硬度部側(cè)、即延展性較高的部位側(cè)(P－2、P－3、P－4)移動。因此，能夠抑制在淬火部發(fā)生變形，能夠降低主體的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。此外，如果為圖5(c)的曲線圖中的CASE－5、CASE－6那樣，則能夠使變形位置P－5、P－6成為與CASE－1同樣的變形位置P－1，與CASE－2～CASE－4同樣，通過使過渡部變長，能夠抑制淬火部的變形，能夠降低主體的斷裂風(fēng)險(xiǎn).在表3～5中匯總表示全部模型的解析結(jié)果。在表3～5中，將變形位置在從淬火部的端部離開的位置開始變形者用“good”表示，將不是這樣者用“nogood”表示。[表3][表4][表5]如表3～5所示，不論截面是圖3(a)所示的矩形截面、圖3(b)所示的圓形截面、圖3(c)所示的正八邊形截面的哪種，并且不論截面尺寸是表1所示的哪種截面尺寸(板厚中央)，進(jìn)而不論板厚是1.2mm、1.6mm、2.0mm的哪種，都呈現(xiàn)與由圖5表示的變形形態(tài)相同的變形形態(tài)，變形位置在CASE－2～CASE－6的全部中為“good”。以上的說明是關(guān)于變形開始點(diǎn)的，但如果變形進(jìn)展而壓彎褶皺變大，則淬火部的變形也變大，所以調(diào)查了各情形下的等效塑性應(yīng)變(equivalentplasticstrain)的最大值。等效塑性應(yīng)變的最大值是在車高方向上位移了100mm時(shí)的、在淬火部發(fā)生的最大的等效塑性應(yīng)變，用通過CASE－1(基準(zhǔn))下的最大值除的比率來評價(jià)。在表3～5中表示該比率(以下稱作等效塑性應(yīng)變比(rateofequivalenttoplasticstrain))。圖6是本解析中的、表示由關(guān)于軸向的過渡部的長度L及主體的截面積A、截面二階矩I表示的關(guān)系(LA/I)與最大等效塑性應(yīng)變比之間的關(guān)系的曲線圖。如圖6的曲線圖所示可知，如果比(LA/I)變大，則最大等效塑性應(yīng)變比存在減少傾向。如果比(LA/I)較小，則有隨著壓彎褶皺的進(jìn)展而淬火部的等效塑性應(yīng)變比變得比1大的情形。因此，在本發(fā)明中，設(shè)(LA/I)>0.006[1/mm]。相反，使比(LA/I)變大，有可能會使過渡部的長度L變大，不僅是效果飽和，耐載荷特性也下降，進(jìn)而，用來形成穩(wěn)定的過渡部的控制變得困難。因此，在本發(fā)明中是LA/I≦0.2[1/mm]。圖7是表示有關(guān)本發(fā)明的構(gòu)造部件1和其他構(gòu)造部件(安裝部件)的焊接部的說明圖，圖7(a)表示焊接是連續(xù)焊接的情況，圖7(b)表示焊接是阻抗點(diǎn)焊接的情況。在構(gòu)造部件1的淬火部，若進(jìn)行電弧焊接及激光焊接等連續(xù)焊接而與其他構(gòu)造部件焊接或進(jìn)行阻抗點(diǎn)焊接等點(diǎn)焊接而與其他構(gòu)造部件焊接，則根據(jù)焊接條件，當(dāng)通過熱影響部(HAZ部)的軟化而在構(gòu)造部件1上被負(fù)荷沖擊載荷時(shí)，應(yīng)變集中于軟化的熱影響部，構(gòu)造部件1斷裂的可能性變高。因此，如圖7(a)所示的發(fā)明例D及圖7(b)所示的發(fā)明例E表示的那樣，通過將焊接在長度L的過渡部的范圍、優(yōu)選的是在更低的硬度的范圍中進(jìn)行，能夠減小與HAZ軟化的部分的強(qiáng)度差。因此，應(yīng)變集中相對地被緩和，能夠降低斷裂的可能性。此外，由于過渡部的強(qiáng)度比母材硬度部高，所以還能夠提高與安裝部件的重疊部的強(qiáng)度。標(biāo)號說明1構(gòu)造部件2主體3淬火部4母材硬度部5過渡部6部件(FEM解析模型)7淬火部8母材硬度部9淬火部當(dāng)前第1頁1 2 3