热冲压成型是将热冲压成型专用钢板加热到规定温度后，在模具内成型的同时进行淬火来制造高强度部件的工艺方法。图 1是热冲压成型工艺的概略图。图 2是热冲压成型工艺中钢板的热履历。钢板装入加热炉加热到奥氏体温度区 (约 900℃)后，快速运送到冲压机，在模具内成型，同时进行快速冷却使冲压部件发生马氏体转变，获得 1500MPa级以上的高强度部件制品。由于需要将钢板冷却到 Mf点(约 200℃)以下的温度，所以冲压在下死点只保持几秒钟时间。此外，为防止坯料钢板传热引起模具温度升高，在模具内有冷却水回路，在回路内流通冷却水，使模具降温。

与高强度钢冷冲压相比，热冲压成型工艺的优点是:

◆可以对抗拉强度≥1500MPa级高强度部件进行成型；

◆由于是高温成型，所以可在低负荷下完成冲压；

◆形状冻结性好，回弹小。

         热冲压成型已经用于制造保险杠和车窗防撞梁等冲撞时防止车体变形、保护乘客安全的部件。为了满足当前对汽车部件高强度、轻量化的更高要求，日本爱信高丘株氏会社开发出抗拉强度 1800MPa级高强度部件成型技术。

        一般热冲压成型材料的 c含量约为 0.21%，热冲压后部件的强度水平达到1500MPa。为了进一步提高强度，如果增加钢中的 c含量，强度虽然提高但韧性降低，不能获得良好的部件性能。用 c含量为 0.3%-0.4%的钢板进行热冲压成型部件试制，对试制部件进行 3点弯曲试验，试验结果表明，弯曲试验中部件发生裂纹，没有达到吸收能的目标值(图 3)。

        为抑制裂纹发生，使部件性能达到要求，利用组织微细化提高韧性的方法开发出抗拉强度 1800MPa级热冲压成型钢板。

2.1开发钢的抗拉强度

        现行的 1500MPa级热冲压成型钢板和开发钢的拉伸性能列于表 1。开发钢热冲压成型后的抗拉强度达到 1800MPa级，延伸率为 7.6%，与现行钢没有显著差别。

2.2开发钢的韧性

        用夏比冲击试验对热冲压成型后的开发钢韧性进行测定。由于热冲压成型难于制作日本工业标准(IIS)规定的整体试样。所以本冲击试验使用的是将热冲压成型钢板重叠的夏比冲击试样。由冲击试验结果可知，与现行钢相比，开发钢的冲击值相对较低，但 40℃冲击试样仍为韧性断口。

2.3开发钢的晶粒组织热冲压成型后开发钢的晶粒组织比现行钢微细化。 

        使用开发钢对车体部件制品进行了开发。开发制造的车体部件制品是前后保险杠内侧防撞梁。防撞梁的作用是在汽车发生冲撞时减小车体受到的损害。

        车体前后端安装的保险杠内侧防撞梁的重量对汽车行驶时的振动和驾驶操控性有很大影响，所以防撞梁是汽车轻量化的重要部件。因此期待开发出抗拉强度 1800MPa级热冲压成型高强度钢板。

         在 1800MPa级热冲压成型高强度钢板开发中，重新考察了保险杠内侧防撞梁在碰撞时的变形情况，并对更高效率吸收碰撞能的防撞梁形状进行了研究。传统的方形断面防撞梁在碰撞时容易发生塌陷，新开发的梯形断面防撞梁在碰撞时可防止塌陷的发生。将1800MPa级热冲压成型钢板和梯形断面设计相结合制造的防撞梁可以减薄钢板厚度，进一步实现防撞梁的轻量化。

        为了实现抗拉强度 1800MPa级保险杠内侧防撞梁的批量生产，对 1800MPa级车体部件热冲压成型技术进行了开发。

4.1成型性

        为评价开发钢板的热冲压成型性，进行了高温拉伸试验。高温拉伸试验模拟了热冲压工艺，将加热到 900℃的试样冷却到 800℃或 700℃后进行拉伸试验。图 4是高温下应力应变曲线 (S-S曲线)。试验结果表明，各个温度下开发钢的高温强度都大于现行钢。由于存在着开发钢成型性下降的可能性，对实际的保险杠内侧防撞梁的成型进行了研究。从保险杠防撞梁中央断面的板厚分布情况可以看出，防撞梁中央断面的各部位都没有发生很大的减薄，因此，开发防撞梁在成型时没有出现问题。

4.2热成型同时进行穿孔

        为了使开发的保险杠防撞梁在后续工序中便于进行焊接，在防撞梁上设置了孔径公差严格的穿孔。在对钢板进行穿孔后再进行冲压时，穿孔会发生变形，所以，在热冲压模具上配置了与热冲压同时进行的穿孔装置，从而实现了高尺寸精度的穿孔。

        一般来说，当钢的强度超过 1200MPa时，应注意延迟断裂的问题。开发的保险杠防撞梁在热成型同时，在高温下进行穿孔，穿孔边缘的残余应力小，所以不会发生延迟断裂。为了对延迟断裂性进行确认，用盐酸浸渍法对开发防撞梁进行延迟断裂性评价。结果表明，在盐酸浸渍前后的穿孔边缘放大照片上没有发现延迟断裂现象。

4.3提高模具冷却能力

        虽然组织微细化可以提高钢的韧性，但会降低钢的淬透性，使热冲压部件内部硬度不均匀。这种硬度不均匀的原因是部件内局部冷却速度的差异。为降低硬度不均匀性，对提高模具的冷却能力进行了研究。在冲压部件要进行快冷的热冲压模具中设置了冷却水回路。冷却水回路靠近模具表面或者增加回路数量，可以提高模具的冷却能力，但会导致模具耐久性下降。因此需要有既可提高冷却能力、又不降低耐久性的模具结构。

        爱信高丘株氏会社曾用冷却水水流解析方法对热冲压时模具的温度分布进行了解析研究。本开发模具也采用了该解析方法，对冷却水回路配置和数量进行了研究，并绘制模具表面温度变化曲线。传统热冲压时，在下死点停留过程中，热量从部件传递到模具，使模具温度升高。部件从模具取出，到下一个坯料装入的一段时间，冷却水对模具进行冷却，模具温度下降。每一次冲压，模具温度升高、降低反复一次。对冷却回路进行优化后，模具整体温度升高现象受到抑制，模具冷却能力得到提高。

        此外，热冲压时坯料和模具的接触程度对冷却速度也有影响。因此本开发技术对模具间隙进行了调整。

        通过对材料、部件形状和成型技术的研究，开发出兼有轻量化和安全性效果的高强度、高韧性 1800MPa级保险杠防撞梁。1800MPa级部件是批量生产车体部件中世界最高强度的汽车部件。

        开发的 1800MPa级保险杠防撞梁已经用于“马自达 CX-5”。该防撞梁自 2011年末批量生产以来，到 2014年 9月已经累计生产 150万件。 61800MPa级热冲压成型部件的推广应用今后对车体轻量化和冲撞安全性的要求会越来越高。采用本开发的抗拉强度1800MPa级热冲压成型技术，可使车体部件大幅度轻量化。目前爱信高丘株氏会社等公司正在对防撞梁之外的其他汽车部件进行研究。1800MPa级热冲压成型部件的推广应用值得期待。