JP2011101889A

JP2011101889A - 熱間プレス成形部品およびその製造方法

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Publication number: JP2011101889A
Application number: JP2009257175A
Authority: JP
Inventors: Hirotatsu Kojima; 啓達小嶋; Kazuhito Imai; 和仁今井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】Ｚｎ系めっき鋼板を素材として熱間プレス成形により、所望の高強度および寸法精度を有するのみならず要求される部位に十分な付着量のめっき皮膜を有し、さらに安価な熱間プレス成形部品を提供する。
【解決手段】Ｚｎ系めっき鋼板１における第１の部分２の温度が５００℃以下であり、かつ第２の部分３の温度がＺｎ系めっき鋼板１の素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下となるように、加熱し、第２の部分３の温度が素材鋼板のＡ_１変態点以上であるときにＺｎ系めっき鋼板１に対するプレス成形を開始し、このプレス成形の途中もしくは完了後にＺｎ系めっき鋼板１を臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却することにより、熱間プレス成形部品５を製造する。第１の部分６が十分な付着量のめっき皮膜を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間プレス成形部品およびその製造方法に関し、より具体的には、例えば、自動車の車体を構成するセンターピラーやサイドシルのレインフォースやインナーパネルに適用するのに好適な熱間プレス成形部品およびその製造方法に関する。

近年、地球温暖化ガスの排出量の削減のための軽量化、および衝突事故時の乗員の安全性の向上をともに図るために、自動車の構成部品の素材である鋼板にはよりいっそうの薄肉化および高強度化が強く要請されている。しかし、一般的に、鋼板を高強度化するに伴ってプレス成形性に代表される加工性が低下する。鋼板の高強度化および加工性を両立するための方法として、鋼板を焼入れ可能温度よりも高温にした状態でプレス成形を行い、プレス成形の途中または完了後に金型からの抜熱を利用して速やかに臨界冷却速度以上の冷却速度で急冷する、いわゆる熱間プレス成形法が知られている。

特許文献１には、特定の鋼組成を有するとともにアルミニウム被覆層を有する被覆鋼板に係る発明が開示されている。この発明に係る被覆鋼板は、熱間圧延後に冷間圧延が可能な、熱処理後に極めて高い機械強度を有し、アルミニウム被覆により高い耐食性を有する。

特許文献２には、鋼板を裁断して鋼板ブランクとし、鋼板ブランクの型打ちによって部品を成形し、型打ち前または型打ち後に腐食や鋼の脱炭に対する保護と潤滑機能とを確保する金属間化合物により表面を被覆し、その後に型打ち処理に必要であった鋼板の余剰部分を裁断によって除去することにより、表面及び内部の鋼を確実に保護する金属または金属合金により被覆された圧延鋼板、特に熱間圧延鋼板の帯材を型打ちすることによって極めて高い機械的特性値を有する成形部品を製造する方法に係る発明が開示されている。

また、特許文献３には、表層に加熱時の亜鉛の蒸発を防止するバリア層を備えた亜鉛または亜鉛系合金のめっき層を鋼板表面に有し、例えば自動車用の足廻り部品、シャ−シさらには補強部品等に用いられる熱間プレス用鋼板に係る発明が開示されている。特許文献３により開示された発明は、Ａｌ系めっき鋼板やＺｎ系めっき鋼板を上述した熱間プレス成形に供するためのものである。

特許文献１〜３により開示されたいずれの発明においても、鋼材は加熱炉に装入されて加熱されることから鋼板全体が不可避的に加熱されるため、程度の差こそあれめっき皮膜の消失は避けられない。したがって、これらの発明によって、他の部品と重ね合わされた状態で電着塗装を行われるために電着塗膜が形成されない部分が不可避的に存在する、例えばセンターピラーのような部品を製造しようとすると、この部分の耐食性（本明細書では「合わせ部耐食性」という）が不足するおそれがある。

また、自動車の構成部品のなかには、必ずしも全体が高強度である必要がないものも少なくないとともに、部品の実際の製造工程では、成形加工後にさらに孔開け加工や端部の処理等がなされることも少なくなく、その場合は、孔開け加工等を行われる部位が高強度であると加工が難しくなる。しかし、これらの発明では、鋼材は加熱炉に装入されて加熱されることから鋼板全体が不可避的に加熱されるため、これらの問題を解決できない。

このため、成形品を部分的に高強度化するために、高周波加熱や、レーザービームあるいは電子ビームを用いて成形品を部分的に加熱する方法も知られている。例えば特許文献４には、特定の鋼組成を有する高周波焼入用鋼板を素板とする溶融亜鉛めっき鋼板を所定の形状に成形した後に、強度を向上させる部位にＡｒ_３点以上１０００℃以下の焼入温度で、望ましくは、焼入の際の加熱開始から焼入温度に到達し、その後３５０℃に冷却されるまでのヒートサイクルタイムを６０秒間以下とする高周波焼入れを施すこと、すなわち所望の形状に成形した後に部分的に高周波焼入れを行うことによって成形品の高強度化を図る高周波焼入強化部材の製造方法に係る発明が開示されている。

しかし、特許文献４に記載された発明では、金型で拘束せずに成形品に部分的に高周波焼入れを行うため、最終製品の寸法精度が低下し易く、高い寸法精度を要求される、例えば自動車用部品の製造に適用することは容易ではない。

特許文献５には、隔壁により仕切られて雰囲気温度が異なる二つの領域を有する加熱炉の内部にブランクを装入することによりブランクに温度差を形成し、このブランクにプレス成形を行うことにより、部分的に特性が異なる熱間プレス成形品を製造する発明が開示されている。

また、特許文献６には、８００〜１１００℃に加熱した鋼板をプレス成形する際に、金型の内部や表面に設けた発熱体や冷却装置を用いて、この鋼板の一部分をその他の部分より１５０℃以上温度差をつけた状態でプレス成形することにより、部分的に強度が異なる複合部品を製造する発明が開示されている。

さらに、特許文献７には、誘導加熱や赤外線加熱を利用して、鋼板やＡｌ系又はＺｎ系めっき鋼板の一部分をＡｒ_１点以上、残部を室温〜Ａｒ_１点未満に加熱しておき、この一部分がオーステナイトを含む状態でプレス成形を開始することにより、形状精度に優れた高強度部品を製造する発明が開示されている。

特許文献５〜７により開示された発明によれば、部分的に温度差を形成された鋼板やめっき鋼板にプレス成形を行うことは可能である。

特開２０００−３８６４０号公報特開２００１−３５３５４８号公報特開２００３−７３７７４号公報特開２０００−２４８３３８号公報米国特許出願公開第２００４／０１１２４８５号明細書特開２００５−１６１３６６号公報特開２００５−１９３２８７号公報

しかし、特許文献５〜７により開示された発明では、鋼板に十分な温度差を形成することは容易ではない。このため、特に、めっき鋼板に温度差を形成して熱間プレス成形を行おうとすると、めっき皮膜を十分に残したい部分のめっきの付着量が減少することは避けられず、合わせ部耐食性のような厳しい耐食性を要求される、例えば自動車用部品を製造することは難しい。

また、特許文献５により開示された発明を実施するには加熱炉自体やその制御装置を改造する必要があり、特許文献６により開示された発明を実施するにはプレス金型を改造する必要があり、さらに、特許文献７により開示された発明を実施するには誘導加熱装置や赤外線加熱装置が必要になる。このため、特許文献５〜７により開示された発明を実施するには相応にコストが嵩み、低廉であることも要求される、例えば自動車用部品を製造するには適さない。

本発明は、このような従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、Ｚｎ系またはＡｌ系のめっき鋼板を素材として熱間プレス成形により熱間プレス成形部品を製造する際に、所望の高強度および寸法精度を有するのみならず要求される部位に十分な付着量のめっき皮膜を有し、さらには低廉なコストで製造可能であることから、例えばセンターピラーのレインフォースやインナーパネル等の自動車部品に適用するのに好適な熱間プレス成形部品と、その製造方法とを提供することである。

本発明は、熱間プレス成形部品における合わせ部耐食性を確保したい部位を構成する、Ｚｎ系またはＡｌ系のめっき鋼板の第１の部分と、このめっき鋼板における第１の部分を除いた残余の第２の部分との間に大きな温度差が生じるようにこのめっき鋼板を加熱してからプレス成形および急冷を行うこととすれば、加熱温度が大幅に低下した第１の部分により構成される部分におけるめっき皮膜が十分な付着量で残存するとともに所望の高強度および成形性（寸法精度）を得られる熱間プレス成形部品を製造できる、という技術思想に基づくものである。

本発明は、Ｚｎ系またはＡｌ系のめっき鋼板を、このめっき鋼板における一または複数の部位からなる第１の部分の温度が５００℃以下であり、かつこの第１の部分を除く第２の部分の温度がめっき鋼板の素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下であるように、加熱し、第２の部分の温度が素材鋼板のＡ_１変態点以上であるときにこのめっき鋼板に対するプレス成形を開始し、このプレス成形の途中もしくは完了後にこのめっき鋼板のすくなくとも第２の部分を急速冷却して、この第２の部分の硬さを第１の部分より高くすることを特徴とする熱間プレス成形部品の製造方法である。

この本発明に係る熱間プレス成形部品の製造方法では、めっき鋼板は、第１の部分に、加熱されためっき鋼板の温度の上昇を抑制することができる温度上昇抑制部材を、接触または近接させて配置してから、温度上昇抑制部材を配置されためっき鋼板を加熱炉に装入することによって、加熱されることが好ましい。この場合に、温度上昇抑制部材は、単位面積当りの熱容量がめっき鋼板の素材鋼板の熱容量よりも大きい部材により構成される遮熱体、又は断熱体であることが例示される。

これらの本発明に係る熱間プレス成形部品の製造方法では、第１の部分は、めっき鋼板の長手方向の少なくとも一方の端部に形成されることが例示される。
これらの本発明に係る熱間プレス成形部品の製造方法では、第１の部分は、熱間プレス成形部品において片面あたり４０ｇ／ｍ^２以上の付着量のめっき皮膜が存在することを要求される部分を構成する部分であることが好ましい。

別の観点からは、本発明は、Ｚｎ系またはＡｌ系のめっき鋼板を素材とするとともに、一または複数の部位からなる第１の部分と、この第１の部分を除く第２の部分とからなる熱間プレス成形部品であって、第１の部分は、７８０ＭＰａ未満の強度を有するとともに、４０ｇ／ｍ^２以上の付着量のめっき皮膜を有し、かつ、第２の部分は、１１８０ＭＰａ以上の引張強度を有することを特徴とする熱間プレス成形部品である。

この本発明に係る熱間プレス成形部品では、第１の部分は、長手方向の少なくとも一方の端部に形成されることが好ましい。
この本発明に係る熱間プレス成形部品では、第１の部分は、合わせ部耐食性を要求される部分であることが好ましい。

これらの本発明では、素材鋼板は、Ｃ：０．０８％以上０．４５％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以上３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．１％以上０．５％以下、Ｔｉ：０．００１％以上０．１％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．００４％以下、必要に応じて、Ｎｉ：２％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｎｂ：１％以下のいずれか１種以上を含有する鋼組成であることが好ましい。

これらの本発明では、めっき鋼板は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、「ＧＡ鋼板」という）、または溶融亜鉛めっき鋼板（以下、「ＧＩ鋼板」という）であることが例示される。

本発明によれば、Ｚｎ系またはＡｌ系のめっき鋼板を素材として熱間プレス成形により熱間プレス成形部品を製造する際に、所望の高強度および寸法精度を有するのみならず要求される部位に十分な付着量のめっき皮膜を有し、さらには低廉なコストで製造可能であることから、例えばセンターピラーのレインフォースやインナーパネルに適用するのに好適な熱間プレス成形部品と、その製造方法とが提供される。

図１（ａ）は、温度差形成工程の一例を示す説明図であり、図１（ｂ）は、本発明の製造方法により製造される熱間プレス成形品の一例を示す説明図である。図２は、実施例の熱間プレス成形部品の適用例を模式的に示す説明図である。

以下、本発明に係る熱間プレス成形部品およびその製造方法を実施するための形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、めっき鋼板がＺｎ系めっき鋼板である場合を例にとるが、本発明は、この場合に限定されるものではなく、Ａｌ系めっき鋼板についても同様に適用可能である。

図１（ａ）は、後述する温度差形成工程の一例を示す説明図であり、図１（ｂ）は、本発明の製造方法により製造される熱間プレス成形部品５の一例を示す説明図である。
本発明の製造方法は、Ｚｎ系めっき鋼板に温度差を形成する温度差形成工程と、この温度差を形成されたＺｎ系めっき鋼板に熱間プレス成形を行うプレス成形工程とを有するので、これらの工程を順次説明する。

［温度差形成工程］
図１（ａ）に示すように、本発明では、はじめに、Ｚｎ系めっき鋼板１を、Ｚｎ系めっき鋼板１における一または複数の部位からなる第１の部分２の温度が５００℃以下であり、かつ第２の部分３の温度がＺｎ系めっき鋼板１の素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下である温度差を生じるように、加熱する。

まず、本発明で用いるＺｎ系めっき鋼板１は、ＧＡ鋼板またはＧＩ鋼板のいずれであってもよい。ＧＡ鋼板、ＧＩ鋼板のいずれもこの種のものとして慣用されるものであればよい。たとえば、ＧＡ鋼板の場合、Ｆｅ含有量：８％以上１５％以下、Ａｌ含有量：０．０８％以上０．３％以下、付着量が片面当り３０ｇ／ｍ^２以上６０ｇ／ｍ^２以下であることが例示され、ＧＩ鋼板の場合、Ａｌ含有量：０．０８％以上０．５％以下、付着量が片面当り３０ｇ／ｍ^２以上９０ｇ／ｍ^２以下であることが例示される。後述するように、プレス成形後の第１の部分に４０ｇ／ｍ^２以上のめっき皮膜を有するプレス成形部品を得るには、めっき付着量が４５ｇ／ｍ^２以上であるのが好ましい。

Ｚｎ系めっき鋼板１の素材鋼板の組成を以下に説明する。
（Ｃ：０．０８〜０．４５％）
Ｃは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後、強度を主に決定する非常に重要な元素である。さらにＡｃ_３点を下げ、焼入れ処理温度の低温化を促進する元素である。しかしＣ含有量が０．０８％未満では、その効果は十分ではなく、一方でＣ含有量が０．４５％を超えると焼入れ部の靱性劣化が著しくなる。より望ましいＣ含有量の下限は０．１６％、上限は０．３５％である。

（Ｓｉ：０．５％以下）
Ｓｉは、鋼の高強度化及び焼入れ性の向上に有効な元素である。ただし過度に含有すると、めっき品質に影響を及ぼしうるので、０．５％以下とするのが好ましい。

（Ｍｎ：０．５〜３．０％）
Ｍｎは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後、強度を安定して確保するために、非常に効果のある元素である。さらにＡｃ_３点を下げ、焼入れ処理温度の低温化を促進する元素である。しかしＭｎ含有量が０．５％未満ではその効果は十分ではなく、一方でＭｎ含有量が３．０％を超えるとその効果は飽和し、さらに焼入れ部の靱性劣化を招く。より望ましいＭｎ含有量は０．８％以上２．０％以下である。

（Ｐ：０．０５％以下）
Ｐは、鋼の高強度化及び焼入れ性の向上の効果があるが、一方で、多量に含有すると鋼の延性を低下させたり、めっき品質に影響を及ぼし得る。そこで、Ｐ含有量は０．０５％以下であり、好ましくは０．０１５％以下である。

（Ｓ：０．０５％以下）
Ｓは、鋼の高強度化及び焼入れ性の向上の効果があるが、一方で、多量に含有すると介在物の形成により鋼を脆化させたり等の悪影響も生じ得る。そこで、Ｓ含有量は０．０５％以下とする。

（Ａｌ：１％以下）
Ａｌは、製鋼時の脱酸に使用される元素である。また、Ａｌを含有することにより、Ａ_３点を上昇させ、加熱時のフェライトとオーステナイトの分率、すなわち冷却後の強度を調整することができる。しかし、Ａｌ含有量が１％を超えると、Ａ_３点が高くなりすぎてオーステナイトが得られなくなるため、上限を１％とする。

（Ｎ：０．０１％以下）
Ｎは、Ｔｉと結合してＴｉＮを形成するが、Ｎを多量に含有するとＴｉＮが増加し過ぎ、靱性を劣化させる。このため、Ｎ含有量は０．０１％以下とする。

（Ｃｒ：０．１〜０．５％）
Ｃｒは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後、強度を安定して確保するために効果のある元素である。しかし、Ｃｒ含有量が０．１％未満であるとその効果は十分ではなく、一方でＣｒ含有量が０．５％を超えるとその効果は飽和し、いたずらにコスト増を招く。より望ましいＣｒ含有量は、０．１５％以上０．３０％以下である。

（Ｔｉ：０．００１〜０．１％）
Ｔｉは、Ｎと結合しＴｉＮを形成するので、ＢがＮと結合するのを防ぐため有用な元素である。また、析出強化により第１の部分の強度を上昇させる。しかしＴｉ含有量が０．００１％％未満ではその効果は十分ではなく、一方でＴｉ含有量が０．１％を超えるとその効果は飽和し、いたずらにコスト増を招く。

（Ｂ：０．０００２〜０．００４％）
Ｂは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後、強度の安定確保効果をさらに高める重要な元素である。しかしＢ含有量が０．０００２％未満ではその効果は十分ではなく、一方でＢ含有量が０．００４％を超えるとその効果は飽和し、かつコスト増を招く。より望ましいＢ含有量は０．０００５％以上０．００２５％以下である。

さらに、任意元素として、Ｎｉ：２％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｎｂ：１％以下のいずれか１種以上を含有してもよい。これらの元素も、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後、強度の安定確保に効果の有る元素であり、１種または２種以上含有する。しかしそれぞれ上限値を越えて含有させてもその効果は小さく、かえってコスト増を招くため、各合金元素の含有量は上述の範囲とする。また、上記効果を確実に得るためには、上記任意元素を合計で０．２％以上含有することが好ましい。

本発明における「第１の部分２」とは、熱間プレス成形部品５における合わせ部耐食性を確保したい部位、すなわち概ね４０ｇ／ｍ^２以上の付着量のめっき皮膜が存在することを要求される部位６を構成する部分であり、「第２の部分３」とは、Ｚｎ系めっき鋼板１におけるこの第１の部分２を除いた残余の部分である。第１の部分２は、図１（ａ）に例示するようにＺｎ系めっき鋼板１における一の部位により構成されていてもよいし、あるいはこれとは異なりＺｎ系めっき鋼板１における複数の部位により構成されていてもよい。

第１の部分２としては、図１（ａ）に示すように、Ｚｎ系めっき鋼板１の長手方向の少なくとも一方の端部であることが例示される。これにより、熱間プレス成形部品５がセンターピラーのレインフォースやインナーパネルである場合には、サイドシルと重ね合わされて溶接される場合における合わせ部耐食性を十分に確保できる。また、熱間プレス成形部品がサイドシルのレインフォースやインナーパネルである場合には、サイドシルの前端部側や後端部側を低強度化できるとともに前端部側および後端部側の間の部分を高強度化できるので、前面衝突または後面衝突の際には低強度化された前端部側や後端部側により衝突エネルギーを効果的に吸収することができるとともに、側面衝突の際には高強度化された前端部側および後端部側の間の部分により客室の変形量を抑制することができる。

本発明では、第１の部分２の温度を５００℃以下とする。第１の部分２の温度が５００℃以下でないと、第１の部分２のめっき皮膜を十分な付着量で残存させることができなくなるおそれがある。

また、第２の部分３の温度は、Ｚｎ系めっき鋼板１の素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下とする。第２の部分２の温度がＺｎ系めっき鋼板１の素材鋼板のＡ_１変態点未満であると、十分な引張強度を確保することができなくなり、一方第２の部分２の温度が１１００℃を超えると、第２の部分３におけるめっき付着量の減少が著しくなり、熱間プレス成形部品５全体として要求される耐食性を確保することが難しくなる。

このような温度差をＺｎ系めっき鋼板１に形成することができる手段であれば、如何なる手段によってＺｎ系めっき鋼板１を加熱してもよく、特定の手段には限定されないが、例えば、（ａ）図１（ａ）に例示するように、第１の部分２に、加熱されたＺｎ系めっき鋼板１の温度の上昇を抑制することができる温度上昇抑制部材４を、接触または近接させて配置してから、温度上昇抑制部材４を配置されたＺｎ系めっき鋼板１を加熱炉に装入することが好ましい。

本実施の形態では、温度上昇抑制部材４として、図１（ａ）に示すように、単位面積当りの熱容量がＺｎ系めっき鋼板７の素材鋼板の熱容量よりも大きい遮熱体４ａ、４ｂを用いた。ここで、遮熱体４ａ、４ｂとしては、例えばＳＵＳ３０４からなるブロックを用いることが例示される。

また、このような温度上昇抑制部材４を用いる場合の加熱炉は、例えばマッフル型加熱炉のような、Ｚｎ系めっき鋼板１及び温度上昇抑制部材４をそれらの外部から輻射又は伝熱によって加熱する形式の加熱炉や、Ｚｎ系めっき鋼板１及び温度上昇抑制部材４を火炎により加熱する形式の加熱炉であることが望ましい。このような加熱炉を用いる場合には、温度上昇抑制部材４を第１の部分２に接触させずに近接させて配置することによっても、上述した温度差をＺｎ系めっき鋼板１に形成することができる。

温度上昇抑制部材４は、遮熱体４ａ、４ｂに限定されるものではなく、公知の断熱材からなる断熱体により代用してもよい。
Ｚｎ系めっき鋼板１に上述した温度差を形成するには、温度上昇抑制部材４を配置されたＺｎ系めっき鋼板１を加熱炉に装入する代わりに、高強度化したい部分のみが加熱されるように、この部分だけに通電されるような通電加熱法を適用したり、或いは誘導加熱等他の方法によってもよい。

このようにして、温度差形成工程により、Ｚｎ系めっき鋼板１は５００℃以下であり、かつ第２の部分３の温度がＺｎ系めっき鋼板１の素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下となる温度差を生じるように、加熱される。

［プレス成形工程］
次に、図１（ａ）を参照しながら説明した温度差形成工程において第１の部分２および第２の部分３の間に温度差を形成されたＺｎ系めっき鋼板１の第２の部分３の温度が素材鋼板のＡｃ_１変態点以上であるときにＺｎ系めっき鋼板１に対するプレス成形を開始する。一般的には、上述した加熱手段によってＺｎ系めっき鋼板１を加熱した後に直ちにこのＺｎ系めっき鋼板１をプレス装置に移載してプレス成形を開始することが好ましい。

プレス成形の手法等は、熱間プレス成形において慣用される手法により行えばよく、このような手法は当業者にとっては自明であるので、この説明は省略する。
そして、このプレス成形の途中もしくは完了後に、金型による抜熱によってＺｎ系めっき鋼板１のすくなくとも第２の部分を急速冷却して、第２の部分の硬さを第１の部分より高くする。すなわち、フェライトとオーステナイトの２相またはオーステナイト単相状態に加熱された第２の部分を急速冷却し，オーステナイトをマルテンサイトやベイナイト等の低温変態硬質相に変態させる。そのための冷却速度は鋼板の成分、加熱温度と目的とする製品硬さに合わせて適宜選択できるものであり、たとえば金型温度や成形部品の成形下死点で保持時間によって調整可能なものである。このようにして、図１（ｂ）に例示される熱間プレス成形部品５を製造する。

このようにして製造される熱間プレス成形部品５は、Ｚｎ系めっき鋼板１を素材とするとともに、一または複数の部位からなる第１の部分６と、この第１の部分６を除く第２の部分７とを有する。なお、熱間プレス成形部品５は、第１の部分６と第２の部分７とにより構成される場合に限定されるものではなく、第１の部分６および第２の部分７には含まれない部分をも有していてもよい。

第１の部分６は、熱間プレス成形時における温度が上述したように低く抑制されているため、７８０ＭＰａ未満の強度を有するとともに、例えばＺｎ系めっき鋼板のめっき付着量４５ｇ／ｍ^２程度であった場合、４０ｇ／ｍ^２以上の付着量のめっき皮膜を有することができる。

これに対し、第２の部分７は、熱間プレス成形時における温度がＺｎ系めっき鋼板１の素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下であるので、ビッカース硬さ３５０以上を有する。

このように、本発明によれば、熱間プレス成形部品５における耐食性を十分に確保したい部位６を構成する第１部分２と第２の部分３とに大きな温度差が生じるようにＺｎ系めっき鋼板１に温度差を形成してから熱間プレス成形を行うので、加熱温度を大幅に低下した第１の部分２のめっき皮膜を十分な付着量で確実に残存させることができ、これにより、所望の高強度および成形性（寸法精度）を有するとともに、第１の部分６に対する耐食性が十分に確保された熱間プレス成形部品５を製造することができるようになる。

また、この熱間プレス成形部品５は、特許文献５により開示されるような加熱炉自体やその制御装置の改造や、特許文献６により開示されるようなプレス金型の改造、さらには特許文献７により開示されるような誘導加熱装置や赤外線加熱装置の追加を必要とせずに、安価に製造できる温度上昇抑制部材４を用いるだけで、製造できるので、極めて低コストで製造することもできる。

したがって、この熱間プレス成形部品５は、例えばセンターピラーのレインフォースやインナーパネル等の自動車部品に適用するのに好適である。
なお、以上の説明では、図１（ｂ）に示すように、第１の部分６および第２の部分７が、熱間プレス成形部品５の長手方向に並んで形成される場合を例にとった。しかし、本発明はこの形態に限定されるものではなく、第１の部分６および第２の部分７の形成位置には、熱間プレス成形部品５に求める特性に応じて様々な変更例がある。

例えば、（ｉ）図１（ｂ）に示す熱間プレス成形部品５におけるハット状断面の左右のフランジ５ａ、５ｂを第１の部分とすることによってこの部分の合わせ部耐食性およびスポット溶接部の耐遅れ破壊性を向上するとともに、それ以外の部分を第２の部分７とすることにより熱間プレス成形部品５の強度を高めることや、（ｉｉ）図１（ｂ）に示す熱間プレス成形部品５の長手方向に第１の部分６および第２の部分７を交互に複数連続して形成することにより、この長手方向へ衝撃荷重を負荷された場合の衝撃エネルギーの吸収量を高めること、（ｉｉｉ）図１（ｂ）に示す熱間プレス成形部品５のハット状断面の肩部（コーナー部）を第１の部分とするとともにそれ以外の部分を第２の部分７とすることにより熱間プレス成形部品５の曲げ強度やねじり強度を高めることも可能である。

実施例を参照しながら、本発明をより具体的に説明する。
本実施例では、図１（ａ）に示すようにして図１（ｂ）に示す熱間プレス成形部品５を製造した。

素材鋼板として、板厚が１．６ｍｍである熱間プレス用鋼板を用いた。素材鋼板は、Ｃ：０．２％、Ｓｉ：０．２％、Ｍｎ：１．３％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．００２％、Ａｌ：０．０４％、Ｃｒ：０．２％、Ｔｉ：０．０２０％、Ｂ：０．００１５％、Ｎ：０．００２５％，残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼組成を有する。

めっきを施していない焼鈍鋼板（以下、「裸鋼板」という）、溶融亜鉛めっきを施したＧＩ鋼板および合金化溶融亜鉛めっきを施したＧＡ鋼板の３種類を用いた。ＧＩ鋼板の両表面には、片面当りの付着量が４５ｇ／ｍ^２であるとともに化学成分がＡｌ：０．４％、残部Ｚｎおよび不純物からなるめっき層が設けられている。また、ＧＡ鋼板の両表面には、片面あたりの付着量が４５ｇ／ｍ^２であるとともに化学成分がＦｅ：１２％、Ａｌ：０．３％、残部Ｚｎおよび不純物からなるめっき層が設けられている。

これらの裸鋼板、ＧＩ鋼板およびＧＡ鋼板から、幅１００ｍｍ、長さ３００ｍｍの矩形のブランク１を切り出し、このブランク１を用いて熱間プレス成形を行った。
熱間プレス成形におけるブランク１の加熱は、ブランク１の長手方向の一方の端部５０ｍｍの部分を２つの遮熱ブロック４ａ、４ｂ（ＳＵＳ３０４製、厚さ３ｍｍ、幅１２０ｍｍ、長さ７０ｍｍ）により挟んだ状態でこのブランク１をマッフル型加熱炉に装入することにより、行った。

具体的には、図１（ａ）に示すように、室温でブランク１を下方に配置された遮熱ブロック４ａの上に載置し、さらにこのブランク１の上に遮熱ブロック４ｂを搭載した。そして、ブランク１の長手方向の一方の端部の上下に配置された一対の遮熱ブロック４ａ、４ｂをトングスで挟んで持ち上げてマッフル型加熱炉の内部に移動させ、マッフル型加熱炉の床から鉛直方向へ向けて配置されたピンにより点接触で遮熱ブロック４ａ、４ｂおよびブランク１を支持した。そして、加熱炉の扉を閉めてブランク１を加熱した。ブランク１を加熱炉に装入してから５分間経過した時点で加熱炉の扉を開け、トングスでブランク１を掴み、加熱炉外に取り出した。このとき、遮熱ブロック４ａ、４ｂは加熱炉内に放置した。

加熱炉から取り出したブランク１はただちにプレス成形され、図１（ｂ）に示すハット形状断面を有するビーム状の熱間プレス成形部品５を製造した。プレス成形には油圧プレス機を用い、成形下死点で加圧したまま３０秒間保持した。下死点保持の間に、ブランク１は、成形金型への伝熱により急冷され、成形金型からの取り出し温度は２００℃以下であった。なお、成形前の金型温度は室温とした。

図１（ｂ）には、この熱間プレス成形部品５の各部寸法を示す。なお、図１（ｂ）における第１の部分６は図１（ａ）に示す遮熱ブロック４ａ、４ｂにより覆われていた部分を示し、第２の部分７は遮熱ブロック４ａ、４ｂにより覆われていなかった部分を示す。

マッフル型加熱炉に装入してから５分間経過した時点におけるブランク１の長手方向端部（図１（ａ）における第１の部分２）の温度と、長手方向中央部（図１（ａ）における第２の部分３）の温度とを、裸鋼板に熱電対を取り付けて事前に測定した。測定結果を表１にまとめて示す。

表１に示すように、遮熱ブロック４ａ、４ｂを用いないと、端部（第１の部分２）および中央部（第２の部分３）のいずれもが略同じ温度に高温に加熱されるのに対し、遮熱ブロック４ａ、４ｂを用いることにより、遮熱ブロック４ａ、４ｂに挟まれた端部（第１の部分２）の温度が５００℃以下であり、かつ中央部（第２の部分３）の温度が素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下となる温度差を形成されて、ブランク１が加熱されることがわかる。

そして、表２に示すように、裸鋼板、ＧＩ鋼板およびＧＡ鋼板の３種のブランク１について、加熱炉設定温度（９００℃または１０００℃の２水準）、および遮熱ブロック４ａ、４ｂの使用（有無）の条件で、上述した熱間プレス成形を行った。

この熱間プレス成形により得た熱間プレス成形部品５について、端部（第１の部分６）および中央部（第２の部分７）において、硬さ測定、外観観察、テープ剥離試験およびＺｎ付着量測定を行った。結果を表３にまとめて示す。

表３に示すように、熱間プレス成形部品５の硬さは、遮熱ブロック４ａ、４ｂを使用しない試験番号３では、端部（第１の部分６）および中央部（第２の部分７）のいずれもビッカース硬さが４６５〜４８５ＨＶ（引張強度換算で約１６００ＭＰａ）と高強度になった。これに対し、遮熱ブロック４ａ、４ｂを使用した試験番号１、２、４〜６では、中央部（第２の部分７）は高強度であるものの、端部（第１の部分６）は素材鋼板と同程度の硬さのままであった。

そして、試験番号１の端部（第１の部分６）は、Ｚｎ付着量が加熱前と同等であり、加熱前のＧＡ鋼板と同等の耐食性能を有することがわかる。すなわち、この端部は、他の鋼板部品と重ね合わせて組み立てる場合における合わせ部耐食性を十分に有していることがわかる。

試験番号２は、試験番号１に対して加熱温度を高くした本発明例であり、試験番号１とほぼ同じ硬さが得られている。試験番号２の端部（第１の部分６）はＺｎ付着量が加熱前と同等であり、加熱前のＧＡ鋼板と同等の耐食性能を有することがわかる。中央部（第２の部分７）は、外観に白い斑点があらわれ、テープ付着物は試験番号１より多かった。また、Ｚｎ付着量が減少していた。しかし、酸化スケールの発生や脱落等はなくプレス成形には問題がなかった。

試験番号３の端部（第１の部分６）は、Ｚｎ付着量が加熱前よりも１６％程度減少しているため、平板での塗装耐食性は実用上十分であるものの、合わせ部耐食性の劣化が懸念される。

試験番号４、５は、ＧＩ鋼板を用いて試験番号１、２と同じ条件の試験をしたものである。硬さについては、試験番号１，２と同じ結果が得られている。中央部（第２の部分６）は，試験番号１、２より白みが強い茶褐色を呈しており、テープ付着物は若干多い。一方、端部（第２の部分６）のＺｎ付着量は、加熱前と同等であり、加熱前のＧＩ鋼板と同等の耐食性を有することがわかる。

試験番号６の中央部（第２の部分７）は、酸化スケールが多量に発生しており、塗装耐食性が劣り、スポット溶接ができない。また、熱間成形時に酸化スケールが脱落し、金型上に残留していた。

以上の実施例から理解されるように、本発明によれば、Ｚｎ系めっき鋼板１を素材とするとともに、軟質であってかつ合わせ部耐食性に非常に優れる第１の部分６と、高強度である第２の部分７とを併せ持つ熱間プレス成形部品５を製造することができる。

図２は、実施例の熱間プレス成形部品５−１、５−２の適用例を模式的に示す説明図である。
図２に示すように、自動車車体を構成するセンターピラーのレインフォースやインナーパネルにこの熱間プレス成形部品５−１を適用して、軟質な第１の部分６が車体下部に位置するとともに高強度の第２の部分７が車体上部に位置するようにして熱間プレス成形部品５−１をセンターピラーのレインフォースやインナーパネルとして配置する。これにより、自動車の側面衝突時には第１の部分６が適度に変形して衝撃エネルギーを吸収するとともに第２の部分７が客室の変形（特に搭乗者の頭部付近における室内側への倒れ込み変形）を抑制することができる。また、車体下部は腐食が厳しい部位であり、特にセンターピラーの下部のサイドシルとの結合部は合わせ部耐食性が要求されるが、本発明例のようにその結合部が第１の部分６により構成されているので極めて有効である。

また、別の例として、図２に示すように、自動車車体を構成するサイドシルのレインフォースやインナーパネルに熱間プレス成形部品５−２を適用して、軟質な第１の部分６を車両の前端側または／および後端側に配置し、その間に第２の部分７を配置することにより、前面衝突または後面衝突時には第１の部分６が効果的に衝突エネルギーを吸収するとともに、側面衝突時には第２の部位７が客室の変形を抑制することができる。

１Ｚｎ系めっき鋼板
２第１の部分
３第２の部分
４ａ、４ｂ遮熱体
５、５−１、５−２熱間プレス成形部品
５ａ、５ｂフランジ
６第１の部分
７第２の部分

Claims

Ｚｎ系またはＡｌ系のめっき鋼板を、該めっき鋼板における一または複数の部位からなる第１の部分の温度が５００℃以下であり、かつ該第１の部分を除く第２の部分の温度が前記めっき鋼板の素材鋼板のＡ_１変態点以上１１００℃以下であるように、加熱し、前記第２の部分の温度が前記素材鋼板のＡ_１変態点以上であるときに該めっき鋼板に対するプレス成形を開始し、該プレス成形の途中もしくは完了後に該めっき鋼板のすくなくとも前記第２の部分を急速冷却して、該第２の部分の硬さを前記第１の部分より高くすることを特徴とする熱間プレス成形部品の製造方法。
前記めっき鋼板は、前記第１の部分に、加熱された当該めっき鋼板の温度の上昇を抑制することができる温度上昇抑制部材を、接触または近接させて配置してから、該温度上昇抑制部材を配置された該めっき鋼板を加熱炉に装入することによって、加熱される請求項１に記載された熱間プレス成形部品の製造方法。
前記温度上昇抑制部材は、単位面積当りの熱容量が前記めっき鋼板の素材鋼板の熱容量よりも大きい部材により構成される遮熱体、又は断熱体である請求項２に記載された熱間プレス成形部品の製造方法。
前記第１の部分は、熱間プレス成形部品において片面あたり４０ｇ／ｍ^２以上の付着量のめっき皮膜が存在することを要求される部分を構成する部分である請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された熱間プレス成形部品の製造方法。
前記素材鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０８〜０．４５％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｂ：０．０００２〜０．００４％、必要に応じてＮｉ：２％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｎｂ：１％以下のいずれか１種以上を含有する鋼組成である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された熱間プレス成形部品の製造方法。
前記めっき鋼板は合金化溶融亜鉛めっき鋼板である請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された熱間プレス成形部品の製造方法。
前記めっき鋼板は溶融亜鉛めっき鋼板である請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された熱間プレス成形部品の製造方法。
Ｚｎ系またはＡｌ系のめっき鋼板を素材とするとともに、一または複数の部位からなる第１の部分と、該第１の部分を除く第２の部分とからなる熱間プレス成形部品であって、
前記第１の部分は、ビッカース硬さ２５０未満であるとともに、４０ｇ／ｍ^２以上の付着量のめっき皮膜を有し、かつ
前記第２の部分は、ビッカース硬さ３５０以上であることを特徴とする熱間プレス成形部品。