TS1800MPa级热冲压钢板的开发

1前言
近年来，随着汽车轻量化，使用材料也高强化，热冲压加工方法的应用增加了。所谓热冲压加工法就是把专用钢板加热到奥氏体温度区后，用金属模具按要求形状成形，同时进行淬火的加工方法(图1)。热冲压加工是高温成形，具有压力负荷低，成形后强度高，形状冻结性优良的特点。
现行的热冲压钢材中C含量约0.21%，强度为TS1500MPa级。最近为了适应轻量化的要求更进一步高强化，单靠提高现行材料的C含量，由于韧性不足，得不到完全满意的性能。因此，为了提高韧性开发了热冲压后旧奥氏体晶粒更细微化，淬透性高的TS1800MPa级热冲压材(下称开发材)。
2开发材的各种性能
(1)机械性能
一般的TS1500MPa级热冲压材(下记现行材)和开发材的热冲压后机械性能如表1所示。
可以看到开发材的强度为TS1800MPa级，延伸率(EL)为7.6%与现行材没有大的差别。
(2)显微组织
现行材和开发材热冲压后的显微组织和断面观察结果示于图2(略)。由图可知，开发材
的组织比现行材组织显微。
(3)淬透性
开发材的CCT(连续冷却相变)曲线图示于图3(略)。可看出开发材的Ac3点为822℃，
发生马氏体相变所需要临界冷却速度是20℃/s，用与现行材大致相同的热冲压条件下就可以生产。
(4)韧性
用三块板厚(t)1.4mm的热冲压材组成的重叠试样进行了夏比冲击试验，测试韧性，图4
为测试结果。与现行材相比，开发材的冲击值相对较低。图4(略)中示出了一40℃的塑性断面。
(5)焊接性
图5示出了合适电流范围。现行材与开发材共同合适的电流范围约2kA，未见大的差别。
关于焊点的成长，现行材与开发材显示了同样倾向，从焊接条件考虑，确认在与现行材同等条件下，用开发材同样可进行焊接装配。
(6)延迟断裂性能
当材料强度、扩散性氢量和拉伸残余应力同时满足一定条件时，就有可能发生延迟断裂(氢脆)这种担心随着高强化而发生。钢中扩散性氢含量根据使用环境而变化，而残余应力是可以采用设计和生产工艺最佳化来控制(减少)。
图6(略)所示为从各种试验后的热冲压材料检出的扩散性氢含量。延迟破坏结果示于图7，表面应力采用施加4点弯曲负荷的表面变形量，根据S一S曲线的换算值。另外经100h酸浸后，未发生裂纹用“O”表示，发生裂纹用“X”表示。现行材在1312MPa未发生裂纹，开发材至1293MPa未见裂纹，但到1434MPa时发生裂纹，该值相当于表1所示开发材的屈服应力。
3开发材的部件特性
图8(略)所示为具有M字形状的一定断面，用试制设备制成长度(1000mm)的部件，然后进行动态三点弯曲试验。支点间距离为800mm，中央压头半径为R150，试验速度为8km/h，相对于板厚1.6mm现行材，同样板厚开发材最大负荷可以提高26.5%，并且，在使用于板厚1.4mm的开发材时，显示了与板厚(t)1.4mm现行材同等的最大负荷，所以达到12.5%的轻量化是可能的图9(略)。
在一40℃下进行了同样的动态三点弯曲试验，确认取得了与室内试验同等的结果，在2.4夏比冲击试验时，发现开发材的韧性比现行材差，但在对部件总的评价方面可以确认没有特别问题。
4实用状况
在日本国内开发材取得了专利，并从2011年开始生产，应用于“松田CX一5”的汽车保险杠横梁。
5结束语
本文介绍了TS1800MPa级热冲压钢板的特性及各种性能。近年来，为了改善燃费和提高抗碰撞性能，迅速扩大对高强钢的需求，期待本开发对满足这一需求将有所帮助。
(来源：钢铁产业)