熱鍛壓用拼焊板和熱鍛壓構(gòu)件以及它們的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱鍛壓用拼焊板，其是具有將第1鍍鋁鋼板和第2鍍鋁鋼板對焊而形成的焊接部的熱鍛壓用拼焊板，其中，所述焊接部中的焊接金屬的Al平均濃度為0.3質(zhì)量％以上且1.5質(zhì)量％以下，所述焊接金屬的Ac3點(diǎn)為1250℃以下，并且在所述焊接部的表面具有在所述對焊時形成的鋁層。
【專利說明】熱鍛壓用拼焊板和熱鍛壓構(gòu)件以及它們的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將多個鋼板焊接而成的拼焊板且供作熱鍛壓（也稱為熱沖壓、模壓淬 火，在此記載為熱鍛壓）的熱鍛壓用拼焊板及其制造方法。另外，本發(fā)明涉及通過對熱鍛壓 用拼焊板實施熱鍛壓而得到的熱鍛壓構(gòu)件及其制造方法。
[0002] 本申請基于2012年3月28日在日本提出申請的日本特愿2012 - 074222號和 2012年4月17日在日本提出申請的日本特愿2012 - 093812號主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容引 用于此。

【背景技術(shù)】
[0003] 近年來，從保護(hù)地球環(huán)境的觀點(diǎn)考慮，提高了以削減C02氣體排出量為目的的與汽 車車體輕量化有關(guān)的要求，對此積極地進(jìn)行了將高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用于汽車構(gòu)件的研究。而且， 所要求的鋼材強(qiáng)度也越來越提高。
[0004] 不過，若使鋼板高強(qiáng)度化，則沖壓時所需的沖壓力變高，隨著設(shè)備的大型化而導(dǎo)致 設(shè)備成本上升。并且，還被指出：在使鋼板高強(qiáng)度化的情況下，由與鋼板的高強(qiáng)度化相伴隨 的成型的難度所引起的模具的修正成本、模具的磨損對應(yīng)費(fèi)以及形狀凍結(jié)性提高用的矯形 鍛壓所導(dǎo)致的生產(chǎn)率降低等成為問題，成本增加。
[0005] 作為解決這些問題的方法之一，熱鍛壓備受注目。熱鍛壓是指將鋼板加熱成高溫、 在高溫區(qū)域進(jìn)行沖壓加工的技術(shù)。尤其是如下技術(shù)：在Ar 3點(diǎn)以上的溫度域?qū)︿摪暹M(jìn)行沖 壓加工，通過由模具（沖壓模具）進(jìn)行的排熱而使鋼板急速冷卻，在施加了沖壓壓力的狀態(tài) 下，在鋼板組織中引起馬氏體相變、貝氏體相變等相變，從而能夠制造高強(qiáng)度且形狀凍結(jié)性 優(yōu)良的沖壓加工品。
[0006] 另一方面，作為提高沖壓品的成品率和生產(chǎn)率的手段，拼焊板被應(yīng)用于汽車用構(gòu) 件等沖壓坯料。
[0007] 拼焊板是指根據(jù)目的而利用激光焊接等將多個鋼板的端面接合而成的沖壓用坯 料。通過使用這樣的拼焊板，能夠在一個零部件中使板厚、強(qiáng)度自由地變化。因此，零部件 的功能性提高，而且也能夠削減零部件個數(shù)。
[0008] 另外，汽車用構(gòu)件等需要耐蝕性的構(gòu)件大多使用鍍鋅系的鋼板。然而，在對毛坯 (沖壓坯料）進(jìn)行熱鍛壓的情況下，毛坯被加熱至700?1000°C。該溫度接近鋅的沸點(diǎn)、或 者比沸點(diǎn)高。因此，若對鍍鋅系的鋼板進(jìn)行熱鍛壓，則在進(jìn)行用于熱鍛壓的加熱時存在表面 的鍍層的一部分會熔融或蒸發(fā)的情況。因此，從抑制鍍層的熔融、蒸發(fā)的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選的 是熱鍛壓用毛坯使用沸點(diǎn)比鍍鋅系鍍層高的鍍A1系鋼板、所謂的鍍鋁鋼板。
[0009] 不過，在專利文獻(xiàn)1中指出了如下內(nèi)容：在對鍍鋁鋼板進(jìn)行了對焊的情況下，作為 鍍覆膜的鋁向焊接金屬中移動而偏析，形成金屬間區(qū)域而成為斷裂的起點(diǎn)，接合部的變形 能力降低。
[0010] 并且，作為解決該課題的方法，在專利文獻(xiàn)1中公開了將待被焊接的部分的鍍層 去除后進(jìn)行焊接的內(nèi)容。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :日本國特表2009 - 534529號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明所要解決的問題
[0015] 根據(jù)專利文獻(xiàn)1所公開的方法，能夠抑制鋁從鍍覆膜向焊接金屬中移動以及集 聚，能夠抑制因此而產(chǎn)生的弊端。不過，通過專利文獻(xiàn)1所公開的方法獲得的鋼板在焊接部 不存在鍍層，因此存在熱鍛壓時產(chǎn)生焊接金屬的脫碳、氧化這樣的問題以及通過熱鍛壓獲 得的構(gòu)件的耐蝕性差這樣的問題。另外，額外需要去除待被焊接的部分的鍍層的工序，因此 導(dǎo)致生產(chǎn)率降低、成本上升。
[0016] 本發(fā)明是鑒于該現(xiàn)有技術(shù)而完成的，目的在于提供一種在熱鍛壓后能夠確保充分 的接頭強(qiáng)度的熱鍛壓用拼焊板及其制造方法。另外，目的在于提供一種使用了這樣的熱鍛 壓用拼焊板的熱鍛壓構(gòu)件及其制造方法。
[0017] 解決問題的手段
[0018] 本
【發(fā)明者】們進(jìn)行了用于省略在專利文獻(xiàn)1中所提出那樣的去除待被焊接的部分 的鍍層的工序的研究。即，為了使在專利文獻(xiàn)1中難以實施的在鍍鋁鋼板中不去除待被焊 接的部分的鍍層就直接進(jìn)行對焊而成的熱鍛壓用拼焊板實用化，進(jìn)行了深入的研究。
[0019] 結(jié)果，本
【發(fā)明者】們有了如下新的見解：與其防止像專利文獻(xiàn)1所提出那樣鋁從鍍 覆膜向焊接金屬中移動以及集聚（也稱為富集），不如促進(jìn)鋁從鍍覆膜向焊接金屬中移動 以及集聚，從而能夠在焊接金屬的表面形成鋁層。另外，由此有了如下新的見解：能夠解決 在熱鍛壓時產(chǎn)生焊接金屬的脫碳、氧化這樣的問題以及通過熱鍛壓獲得的構(gòu)件的耐蝕性差 這樣的問題。
[0020] 另一方面，還發(fā)現(xiàn)了如下新的課題：若過度促進(jìn)鋁從鍍覆膜向焊接金屬中移動以 及集聚，則在熱鍛壓后的鍍鋁鋼板中難以確保充分的接頭強(qiáng)度。
[0021] 可知這是因為，不取決于專利文獻(xiàn)1所記載那樣的金屬間區(qū)域的形成，在焊接時 鋁從鍍覆膜向焊接金屬中移動、集聚，從而焊接金屬的Ac 3點(diǎn)處于高溫，在熱鍛壓工序中難 以對焊接金屬進(jìn)行淬火來提高強(qiáng)度，以及根據(jù)情況有時會由回火導(dǎo)致強(qiáng)度降低。
[0022] 因此，本
【發(fā)明者】人們進(jìn)行了如下研究：即使熱鍛壓工序中的淬火不充分、或者即使 在熱鍛壓工序中發(fā)生回火，也會在熱鍛壓后的熱鍛壓構(gòu)件中確保充分的接頭強(qiáng)度。其結(jié)果 是，有了如下新的想法：不利用熱鍛壓工序中的淬火來謀求焊接金屬的高強(qiáng)度化，而預(yù)先在 熱鍛壓的前工序中提高焊接金屬的強(qiáng)度。
[0023] 于是，本
【發(fā)明者】們有了如下見解：將鋁從鍍覆膜向焊接金屬中移動以及集聚控制 在適當(dāng)?shù)姆秶?，并且將焊接金屬的Ac 3點(diǎn)設(shè)定為規(guī)定的溫度以下，從而能夠使得在熱鍛壓的 前工序即對焊工序的冷卻過程中發(fā)生淬火來提高焊接金屬的強(qiáng)度。即，即使在熱鍛壓工序 中不發(fā)生淬火，或者即使在熱鍛壓工序中發(fā)生回火，也能夠在熱鍛壓后的熱鍛壓構(gòu)件中確 保充分的接頭強(qiáng)度。
[0024] 并且，本
【發(fā)明者】們有了如下見解：通過提高焊接金屬的淬透性，能夠更加促進(jìn)熱鍛 壓的前工序即對焊工序的冷卻過程中的淬火；通過將焊接金屬的A Cl點(diǎn)設(shè)定為規(guī)定的溫度 以下，也能夠靈活運(yùn)用熱鍛壓工序中的淬火；以及通過使焊接金屬的最小厚度為規(guī)定的值 以上，能夠在熱鍛壓后確保更高的接頭強(qiáng)度。
[0025] 并且，本
【發(fā)明者】們有了如下見解：通過對焊接金屬的形狀進(jìn)行規(guī)定，能夠使熱鍛壓 用拼焊板的焊接部附近與模具之間的接觸更可靠，由此，能夠更可靠地進(jìn)行由模具的排熱 導(dǎo)致的熱鍛壓用拼焊板的焊接部附近的淬火。
[0026] 本
【發(fā)明者】們還有了如下見解：通過提高焊接金屬的含氧量，能夠使焊接金屬的韌 性提1?。
[0027] 本發(fā)明是基于上述新的見解而完成的，其主旨如下所述。
[0028] (1) S卩，本發(fā)明的一方案的熱鍛壓用拼焊板是具有將第1鍍鋁鋼板和第2鍍鋁鋼 板對焊而形成的焊接部的熱鍛壓用拼焊板，其中，所述焊接部中的焊接金屬的A1平均濃度 為0. 3質(zhì)量％以上且1. 5質(zhì)量％以下，而且在下述式（1)中以單位為°C定義的所述焊接金 屬的Ac3點(diǎn)為1250°C以下，并且在所述焊接部的表面具有在所述對焊時形成的鋁層。
[0029] Ac3 = 910 - 230XC0·5 - 15. 2ΧΝ?+44. 7XSi+104
[0030] XV+31. δΧΜο+13. 1XW - 30ΧΜη - llXCr - 20XCu
[0031] +700 X P+400 XAl+120 XAs+400 X Ti 式（1)
[0032] 其中，式（1)中的(：、附、5丨、￥、]?0、1、]\111、〇、(：11、？、六1、六8、11表示所述焊接金屬 中的各元素的以質(zhì)量％計的含量，未含有的元素以其含量為0來計算。
[0033] (2)根據(jù)上述（1)所記載的熱鍛壓用拼焊板，也可以進(jìn)一步在下述式（2)中以單位 為秒定義的Λ tM為0. 5秒以上。
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱鍛壓用拼焊板，其特征在于，其是具有將第1鍍鋁鋼板和第2鍍鋁鋼板對焊而 形成的焊接部的熱鍛壓用拼焊板，其中，所述焊接部中的焊接金屬的A1平均濃度為0. 3質(zhì) 量％以上且1. 5質(zhì)量％以下，而且在下述式（1)中以單位為°C定義的所述焊接金屬的Ac3點(diǎn) 為1250°C以下，并且在所述焊接部的表面具有在所述對焊時形成的鋁層， Ac3 = 910 - 230XC0·5 - 15. 2ΧΝ?+44. 7XSi+104 XV+31. δΧΜο+13. 1XW - 30ΧΜη - llXCr - 20XCu +700 X P+400 XAl+120 XAs+400 X Ti 式（1) 其中，式（1)中的(：、附、5丨、￥、]\1〇、1、]\111、0、(：11、？、41、48、11表示所述焊接金屬中的 各元素的以質(zhì)量％計的含量，未含有的元素以其含量為0來計算。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱鍛壓用拼焊板，其特征在于，進(jìn)一步在下述式（2)中以單位 為秒定義的Λ tM為0. 5秒以上，
式⑵ 其中，式⑵中的C、Si、Al、Mn、Cu、Ni、Mo、Cr表示所述焊接金屬中的各元素的以質(zhì) 量％計的含量，未含有的元素以其含量為〇來計算，式（2)中的ΛΗ是在采用所述焊接金屬 中的N的以質(zhì)量％計的含量來設(shè)定fN= (0.02 - N)/0.02時根據(jù)B的以質(zhì)量％計的含量 和所述fN按照如下的方式定義的數(shù)值， 在 B 彡 0· 0001 時，Λ Η = 0 ; 在 0· 0001 < Β 彡 0· 0002 時，Λ Η = 0· 03 X fN ; 在 0· 0002 < B 彡 0· 0003 時，Λ Η = 0· 06 X fN ; 在 0· 0003 < B 時，Λ Η = 0· 09 X fN。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱鍛壓用拼焊板，其特征在于，進(jìn)一步在下述式（3)中以 單位為1：定義的所述焊接金屬的ACl點(diǎn)為860°C以下， ACl = exp(6. 5792-0. 038058XC+0. 052317XSi+0. 011872ΧΝ? -0. 045575XV+0. 18057XA1+0. 011442XW-0. 013403XCu+5. 5207XB +0. 91209XS-1. 1002XP+0. 060014XMnXC-0. 096628CrXC +0.050625 X Cr X Si+0. 39802 XMo X C-〇. 34782 XMo XMn+0. 40986 XMo X Si -0. 12959XMoXCr-0. 048128XNi XC-〇. 01090XMn2-0. 03550XSi2 +0. 010207XCr2+0. 36074XMo2-〇. 0030705ΧΝ?2) 式（3) 其中，式（3)中的(：、51、附、￥、六1、1、(：11、8、5、？、厘11、0、厘〇是所述焊接金屬中的各元 素的以質(zhì)量％計的含量，未含有的元素以含量為〇來計算。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板，其特征在于，在將所述焊接 金屬的最薄部分的厚度以單位為mm計設(shè)定為t、將所述第1鍍鋁鋼板的板厚以單位為mm計 設(shè)定為tl、將所述第2鍍鋁鋼板的板厚以單位為mm計設(shè)定為t2時，所述t在所述tl和所 述t2相等的情況下為所述tl的80%以上，所述t在所述tl與所述t2不同的情況下為所 述tl和所述t2中較小者的80%以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板，其特征在于，在作為所述第 1鍍鋁鋼板的所述板厚的所述tl和作為所述第2鍍鋁鋼板的所述板厚的所述t2相等的情 況下，以所述第1鍍鋁鋼板的表面的延長線為基準(zhǔn)時所述焊接金屬的最大高度為300 μ m以 下； 在所述tl與所述t2不同的情況下，以所述第1鍍鋁鋼板和所述第2鍍鋁鋼板中較厚 者的表面的延長線為基準(zhǔn)時所述焊接金屬的最大高度為300 μ m以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板，其特征在于，所述焊接金屬的 含氧量比作為所述第1鍍鋁鋼板的鍍覆基材的第1鋼板和作為所述第2鍍鋁鋼板的鍍覆基 材的第2鋼板的平均含氧量高50ppm以上。
7. -種熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，其是使用第1鍍鋁鋼板和第2鍍鋁鋼 板來進(jìn)行對焊的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其具有如下工序： 焊接條件確定工序，在該工序中以使焊接部中的焊接金屬的A1平均濃度為0.3質(zhì)量％ 以上且1.5質(zhì)量％以下、而且由下述式（1)定義的所述焊接金屬的Ac3點(diǎn)以°C計為1250°C 以下的方式來確定焊接條件；和 焊接工序，在該工序中以所述焊接條件進(jìn)行焊接，在所述焊接部的所述焊接金屬的表 面上形成來源于所述第1鍍鋁鋼板和所述第2鍍鋁鋼板的鋁鍍層的鋁層， Ac3 = 910 - 230XC0·5 - 15. 2ΧΝ?+44. 7XSi+104 XV+31. δΧΜο+13. 1XW - 30ΧΜη - llXCr - 20XCu +700 X P+400 XAl+120 XAs+400 X Ti 式（1) 其中，式（1)中的(：、附、5丨、￥、]\1〇、1、]\111、0、(：11、？、41、48、11表示所述焊接金屬中的 各元素的以質(zhì)量％計的含量，并且，未含有的元素以其含量為0來計算。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，進(jìn)一步在所述焊 接條件確定工序中以使由下述式（2)以單位為秒定義的Λ tM為0.5秒以上的方式來確定 所述焊接條件，
式⑵ 其中，式⑵中的C、Si、Al、Mn、Cu、Ni、Mo、Cr表示所述焊接金屬中的各元素的以質(zhì) 量％計的含量，未含有的元素以其含量為〇來計算，并且，式（2)中的ΛΗ是在采用所述焊 接金屬中的N的以質(zhì)量％計的含量來設(shè)定fN = (0. 02 - N)/0. 02時根據(jù)B的以質(zhì)量％計 的含量和所述fN按照如下的方式定義的數(shù)值， B 彡 0· 0001 時，Λ Η = 0 ; 0· 0001 < Β 彡 0· 0002 時，Λ Η = 0· 03 X fN ; 0· 0002 < B 彡 0· 0003 時，Λ Η = 0· 06 X fN ; 0· 0003 < Β 時，Λ Η = 0· 09 X fN。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，進(jìn)一步在所述 焊接條件確定工序中以使由下述式（3)以單位為1：定義的A Cl點(diǎn)為860°C以下的方式來確 定所述焊接條件， ACl = exp(6. 5792-0. 038058XC+0. 052317XSi+0. 011872ΧΝ? -0. 045575XV+0. 18057XA1+0. 011442XW-0. 013403XCu+5. 5207XB +0. 91209XS-1. 1002XP+0. 060014XMnXC-0. 096628CrXC +0.050625 X Cr X Si+0. 39802 XMo X C-〇. 34782 XMo XMn+0. 40986 XMo X Si -0. 12959XMoXCr-0. 048128XNi XC-〇. 01090XMn2-0. 03550XSi2 +0. 010207XCr2+0. 36074XMo2-〇. 0030705ΧΝ?2) 式（3) 其中，式（3)中的(：、51、附、￥、六1、1、(：11、8、5、？、厘11、0、厘〇是所述焊接金屬中的各元 素的以質(zhì)量％計的含量，未含有的元素以含量為〇來計算。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7?9中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，進(jìn) 一步在所述焊接條件確定工序中按照如下的方式來確定所述焊接條件： 在將所述焊接金屬的最薄部分的厚度以單位為mm計設(shè)定為t、將所述第1鍍鋁鋼板的 板厚以單位為_計設(shè)定為tl、將所述第2鍍鋁鋼板的板厚以單位為mm計設(shè)定為t2時，所 述t在所述tl和所述t2相等的情況下為所述tl的80%以上，所述t在所述tl與所述t2 不同的情況下為所述tl和所述t2中較小者的80%以上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7?10中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，進(jìn) 一步在所述焊接條件確定工序中按照如下的方式來確定所述焊接條件： 在所述第1鍍鋁鋼板的板厚tl和所述第2鍍鋁鋼板的板厚t2相等的情況下，以所述 第1鍍鋁鋼板的表面的延長線為基準(zhǔn)的所述焊接金屬的最大高度為300 μ m以下；在所述 tl與所述t2不同的情況下，以所述第1鍍鋁鋼板和所述第2鍍鋁鋼板中較厚者的表面的延 長線為基準(zhǔn)的所述焊接金屬的最大高度為300 μ m以下。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7?11中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，在 所述焊接條件確定工序中按照如下的方式來確定所述焊接條件 ： 所述焊接金屬的含氧量比作為所述第1鍍鋁鋼板的鍍覆基材的鋼板和作為所述第2鍍 鋁鋼板的鍍覆基材的鋼板的平均含氧量高50ppm以上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7?12中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，所 述對焊是激光焊接、電子束焊接或等離子體焊接中的任一種。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7?13中任一項所述的熱鍛壓用拼焊板的制造方法，其特征在于，所 述對焊是一邊供給填充焊絲一邊進(jìn)行的所述激光焊接。
15. -種熱鍛壓構(gòu)件，其特征在于，其是通過對權(quán)利要求1?6中的任一項所述的熱鍛 壓用拼焊板實施熱鍛壓而獲得的熱鍛壓構(gòu)件，其中， 所述焊接金屬的硬度與所述焊接金屬的最薄部分的厚度之積大于所述第1鍍鋁鋼板 的硬度與所述第1鍍鋁鋼板的板厚之積或者所述第2鍍鋁鋼板的硬度與所述鍍鋁鋼板的板 厚之積中的任一個。
16. -種熱鍛壓構(gòu)件的制造方法，其特征在于，其具有對權(quán)利要求1?6中的任一項所 述的熱鍛壓用拼焊板實施熱鍛壓的熱鍛壓工序，所述熱鍛壓工序后的所述焊接金屬的硬度 與所述焊接金屬的最薄部分的厚度之積大于所述第1鍍鋁鋼板的硬度與所述第1鍍鋁鋼板 的板厚之積或者所述第2鍍鋁鋼板的硬度與所述鍍鋁鋼板的板厚之積中的任一個。
【文檔編號】C22C38/00GK104204257SQ201380016621
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】宮崎康信, 內(nèi)藤恭章, 川崎薰, 吉永貴裕 申請人:新日鐵住金株式會社