JP2005097725A - 耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板、自動車用部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C:0.01〜0.40%、Si:2.0%以下、Mn:0.01〜3.5%、P:0.1%以下、S:0.05%以下、Al:0.005〜4%、N:0.01%以下を含有し、Nb、V、Cr、Ti、Moの元素群中から1種または2種以上を合計で0.001〜3%含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、ミクロ組織がマルテンサイトを面積率で最大の相とし、引張強度が980MPa以上であることを特徴とする耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。
【選択図】 なし
Description
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
(3)さらに、鋼中に質量%で、Cu:0.005〜5%、Ni:0.005〜5%の1種または2種を含有することを特徴とする前記(1)または(2)に記載の耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。
(5)さらに、鋼中に質量%で、REM:0.0005〜0.01%、Y:0.0005〜0.01%、Ca:0.0005〜0.01%、Mg:0.0005〜0.01%の1種または2種以上を含有することを特徴とする前記(1)〜(4)の何れか1項に記載の耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。
(9)前記(8)に記載の自動車用部材を150〜700℃の温度範囲で1〜1000分熱処理することを特徴とする耐水素脆化特性に優れた自動車用部材の製造方法。
ここで、Alを主体とする金属皮膜とは、質量%で、Si:1〜15%、Mg:0.5〜10%を含有するAl系めっきを施す。めっきにはZnを1〜60%の範囲内で添加してもよい。
(1)種々の合金元素の添加による靱性の向上と、これによる耐水素脆化特性の向上。
(2)ホットプレス法の採用による成型時の残留応力の低減。
(3)Nb、V、Cr、Ti、Moの酸化物、硫化物、窒化物、複合晶出物、複合析出物の粒内の分散形態制御。
(4)ホットプレスによる成形後の熱処理によるNb、V、Cr、Ti、Moの窒化物、複合析出物の粒内の分散形態制御。
複合晶出物とは、主にMg、Al、Ti等を含有した単独あるいは複合酸化物であり、各複合化合物とは、Ti,Nb,V,Cr,Mo,Mgなどを含有した化合物(炭化物、窒化物、酸化物や硫化物など)である。
面積率最大の相をマルテンサイトとする理由は、980MPa以上、好ましくは1200MPa以上、さらに好ましくは1500MPa以上の引張強度を得るためであり、そのためには、硬質相であるマルテンサイトを面積率で60%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは95%以上100%以下の量を素地とすることが好ましい。ただし、ここで言う面積率100%とは、当然鋼材中には不可避的不純物や介在物が存在し、厳密には100%とならないが、光学顕微鏡での観察ではこれらの不可避的不純物や介在物が認識できないレベルの大きさで存在することから、100%であるとした。
まず、本発明における鋼の化学成分の限定理由について説明する。
Cは、鋼板の強度を上昇できる元素である。特にマルテンサイトやオーステナイトなどの硬質相を生成し高強度化には必須の元素であり、980MPa以上の強度を得るためには、質量%で(以下同じ)0.01%以上が必要であるが、逆に多く含有すると、脆性破壊の起点となるセメンタイトを増加させるため、水素脆性を生じ易くなる。従って、上限を0.4%とした。
Pは、粒界偏析による粒界破壊の助長をする元素であり、低い方が望ましいが、極低化は製造コスト上好ましくない。また、耐食性を劣化させる元素であるため、上限を0.1%とする。
Alは、脱酸のために0.005%以上を添加するが、添加量が増加するとアルミナ等の介在物が増加し、加工性が劣化するため4.0%を上限とする。
Nは、加工性劣化や溶接時のブローホール発生にも寄与するため少ない方が良い。0.01%を越えると加工性が劣化してくるので、0.01%を上限とする。
Cuは、強化に有効である上、自信の微細析出は遅れ破壊の向上にも寄与するため、0.005%以上の添加とした。また、過剰添加は加工性の劣化を招くことから、上限を5.0%とした。
Bは、鋼板の強度上昇に有効な元素である。しかし、0.0002%未満ではこれらの効果が得られないため、下限値を0.0002%とした。逆に、0.1%超含有すると熱間加工性が劣化するため、上限値を0.1%とした。
REM、Ca、Yは、介在物の形態制御に有効で、耐遅れ破壊性に寄与することから、0.0005%以上の添加とした。一方、過剰添加は熱間加工性を劣化させるため、0.01%以下の添加とした。ここでREMは、Rare Earth Metalの略でLaから始まるランタノイド系元素の総称である。
旧オーステナイト粒径の微細化には、鋼板製造中に析出または晶出したNb、V、Cr、Ti、およびMoの酸化物、硫化物、窒化物、および複合析出物が、自動車部材製造時の加熱中に起こるオーステナイト粒径の粗大化をピニングにより抑制する事で、自動車部材製造後の旧オーステナイト粒径を微細化する事ができる。
熱間プレス成型の条件は、前述した条件で製造した冷延鋼板またはAlメッキ鋼板を、700〜1000℃を最高温度として昇温し、10〜6000秒保持後、速やかにプレスダイスの上に置きプレスを行う。この時の昇温速度は1〜100℃/秒とすることが好ましい。これは加熱温度が700℃より低いと、焼入れ前の組織がオーステナイト単相とならず、フェライト+オーステナイトの2相からの焼入れとなり、所定の強度が得られないからであり、1000℃より高いとオーステナイト粒径が粗大化し焼入れ後の遅れ破壊特性の劣化が懸念されるからであり、昇温速度が1℃/秒より遅いと製造効率の低下が考えられ、100℃/秒より速くする事は通常の炉の昇温では不可能である。
Claims (9)
- 質量%で、
C :0.01〜0.40%、
Si:2.0%以下、
Mn:0.01〜3.5%、
P:0.1%以下、
S:0.05%以下、
Al:0.005〜4%、
N:0.01%以下
を含有し、Nb、V、Cr、Ti、Moの元素群中から1種または2種以上を合計で0.001〜3%含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、ミクロ組織がマルテンサイトを面積率で最大の相とし、引張強度が980MPa以上であることを特徴とする耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。 - さらに、鋼中に質量%で、W:0.005〜5%、を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。
- さらに、鋼中に質量%で、
Cu:0.005〜5%、
Ni:0.005〜5%
の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。 - さらに、鋼中に質量%で、B:0.0002〜0.1%を含有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。
- さらに、鋼中に質量%で、
REM:0.0005〜0.01%、
Y:0.0005〜0.01%、
Ca:0.0005〜0.01%、
Mg:0.0005〜0.01%
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成からなる薄鋼板の表面に、Alを主体とする金属皮膜を有することを特徴とする耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。
- 旧オーステナイト組織の粒径が3〜50μmのマルテンサイト組織又はベイナイト組織からなることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の耐水素脆化特性に優れたホットプレス用鋼板。
- 鋼組織が面積率で60%以上のマルテンサイト組織を有する請求項1〜7の何れか1項に記載の鋼板を使用したことを特徴とする耐水素脆化特性に優れた自動車用部材。
- 請求項8に記載の自動車用部材を150〜700℃の温度範囲で1〜1000分熱処理することを特徴とする耐水素脆化特性に優れた自動車用部材の製造方法。
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