JP2012508827A

JP2012508827A - 熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法

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Publication number: JP2012508827A
Application number: JP2011547765A
Authority: JP
Inventors: キム、テクジュン; リー、セウンハ; キム、セオンジュ
Original assignee: ヒュンダイスチールカンパニー
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: ES2531404T3; US20110159314A1; EP2527481A1; EP2527481B1; US8293379B2; WO2011081236A1; JP5320621B2; US20130014555A1; EP2527481A4

Abstract

本発明は、熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法に関する。本発明は、炭素（Ｃ）０．１５〜０．３０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）０．０５〜０．５ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）１．０〜２．０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）０．０００５〜０．００４０ｗｔ％、硫黄（Ｓ）０．００３ｗｔ％以下およびリン（Ｐ）０．０１２ｗｔ％以下を含有し、カルシウム（Ｃａ）０．００１０〜０．００４０ｗｔ％および銅（Ｃｕ）０．０５〜１．０ｗｔ％の中から選ばれた少なくとも１種を含有し、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも２種を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有する。本発明は、合金元素制御によって高温軟性が向上して６００〜９００℃の範囲でプレス加工が可能なのでメッキ層を保護することができるうえ、加工後にも１４００ＭＰａ以上の引張強度と８％以上の延伸率を確保することができるという利点がある。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法に係り、より詳しくは、プレス成形後に１４００ＭＰａ以上の引張強度と８％以上の延伸率が確保される、熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法に関する。

最近、自動車産業は、安全性および軽量化の要求に応えるために超高強度鋼板の適用が増加しつつある。ところが、超高強度鋼板の場合、鋼板の加工成形性が低下し、複雑な形状への加工が必要な自動車部品への適用が制限される。よって、鋼板を加熱し、高温状態でプレス成形を行った後、急冷して高強度を確保することができるようにした熱処理鋼板に対する要求が高まっている。

本発明の目的は、熱処理強化型鋼板における容易な高温プレス加工のために高温軟性が向上した、熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、未メッキ鋼板における酸化スケールの発生を最小化し、メッキ鋼板のメッキ表面の損傷が防止されるように６００℃の低温でもプレス加工を行うことができる、熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の熱処理強化型鋼板は、炭素（Ｃ）０．１５〜０．３０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）０．０５〜０．５ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）１．０〜２．０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）０．０００５〜０．００４０ｗｔ％、硫黄（Ｓ）０．００３ｗｔ％以下およびリン（Ｐ）０．０１２ｗｔ％以下を含有し、カルシウム（Ｃａ）０．００１０〜０．００４０ｗｔ％および銅（Ｃｕ）０．０５〜１．０ｗｔ％の中から選ばれた少なくとも１種を含有し、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも２種を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有する。

本発明の熱処理強化型鋼板の製造方法は、炭素（Ｃ）０．１５〜０．３０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）０．０５〜０．５ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）１．０〜２．０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）０．０００５〜０．００４０ｗｔ％、硫黄（Ｓ）０．００３ｗｔ％以下およびリン（Ｐ）０．０１２ｗｔ％以下を含有し、カルシウム（Ｃａ）０．００１０〜０．００４０ｗｔ％および銅（Ｃｕ）０．０５〜１．０ｗｔ％の中から選ばれた少なくとも１種を含有し、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも２種を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有するメッキ鋼板を、６００〜９００℃の温度で熱間プレス加工することにより、引張強度が１４００ＭＰａ以上、延伸率が８％以上となるようにする。

前記ジルコニウム（Ｚｒ）は０．０００５〜０．１ｗｔ％の範囲で含有される。

前記コバルト（Ｃｏ）とアンチモン（Ｓｂ）は０．０００５ｗｔ％≦（Ｃｏ＋Ｓｂ）≦０．５ｗｔ％の式を満足する範囲の含量で含有される。

前記Ｃａ／Ｓの重量比は０．５〜３．０の範囲を満足する。

前記熱間プレス加工では、前記メッキ鋼板を７００℃以上で加熱した後、金型内に入れ、６００〜９００℃の温度でプレス加工し、これと同時に金型で冷却する。

前記メッキ鋼板はＡｌ−Ｓｉメッキ鋼板である。

本発明は、熱間プレス加工過程で鋼板にクラックを発生させるチタニウム（Ｔｉ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）などを添加せず、その代わりにコバルト（Ｃｏ）、アンチモン（Ｓｂ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも２種を選択的に添加して高温軟性を確保する。よって、低温でもプレス加工を行うことが可能なので、省エネルギーを図ることができるうえ、メッキ鋼板の場合にメッキ層を保護し、未メッキ鋼板の場合には酸化スケールの発生を防止することができるという効果がある。

特に、本発明は、メッキ層が１０〜３０μｍの厚さに薄く形成されても、スケールが生成されず、メッキ層のクラックおよび気孔も低減して耐食性が向上する。

また、本発明は、アルミニウムの代わりに低価のシリコンを製鋼工程中に脱酸剤として用いて経済性を極大化した。

また、本発明は、カルシウム（Ｃａ）を添加して硫黄（Ｓ）介在物を球状化させる方向に介在物の形状を制御する。よって、熱処理強化型鋼板の靭性向上に寄与する効果が大きい。

また、本発明は、銅（Ｃｕ）添加によって鋼中または溶接部における水素遅延破壊を防止する。よって、製造工程の追加および費用増大なしでも、鋼の水素遅延破壊抵抗性が向上した熱処理鋼板を製造することができる。

これにより、比較的低い費用でも、プレス加工性に優れるうえ、加工後にも１４００ＭＰａ以上の引張強度および８％以上の延伸率を満足することが可能な熱処理強化型鋼板を製造することができるという効果を持つ。

このような熱処理強化型鋼板は、より低廉な費用で自動車用部品に幅広く適用することができ、特に、水素脆化に敏感な自動車用部品に安定的に適用することができる有用な効果がある。

Ｃｕ未添加鋼において鋼板の表面に水分が付着して水素遅延破壊が発生する様子を示す模式図である。Ｃｕが水素遅延破壊抵抗性を向上させる原理を示す模式図である。（ａ）比較例１と（ｂ）発明例１の熱間プレス加工後のメッキ層を示す電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。熱間プレス加工後に（ａ）比較例１の鋼板の表層から深さ方向の元素分布を測定したグロー放電分析（ＧＤＳ）プロファイルである。熱間プレス加工後に（ｂ）発明例１の鋼板の表層から深さ方向の元素分布を測定したグロー放電分析（ＧＤＳ）プロファイルである。

以下、本発明の好適な実施例に係る熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法を詳細に説明する。

本発明の熱処理強化型鋼板は、炭素（Ｃ）０．１５〜０．３０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）０．０５〜０．５ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）１．０〜２．０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）０．０００５〜０．００４０ｗｔ％、硫黄（Ｓ）０．００３ｗｔ％以下、リン（Ｐ）０．０１２ｗｔ％以下を含有し、カルシウム（Ｃａ）０．００１０〜０．００４０ｗｔ％および銅（Ｃｕ）０．０５〜１．０ｗｔ％の中から選ばれた少なくとも１種を含有し、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも２種を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有する。

その製造方法は、上述した合金組成を有するメッキ鋼板を７００℃以上で加熱した後、金型内に入れ、６００〜９００℃の温度でプレス加工し、これと同時に金型で冷却する。ここで、メッキ鋼板はＡｌ−Ｓｉメッキ鋼板である。

さらに詳しくは、熱間プレス加工過程で鋼板にクラックを発生するチタニウム（Ｔｉ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）を添加せず、その代わりにコバルト（Ｃｏ）、アンチモン（Ｓｂ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも２種を選択的に添加することにより、高温軟性が確保される熱処理強化型鋼板を製造する。

チタニウム（Ｔｉ）、ニオビウム（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）およびクロム（Ｃｒ）は、パーライトやベイナイトなどの第二相の生成を抑制し、マルテンサイト組織を得るように変態を遅延させる合金元素であるが、鋼中の炭素および窒素と結合して析出物を形成するので、鋼板の高温軟性を低下させる。

コバルト（Ｃｏ）は０．０００５〜０．５ｗｔ％、ジルコニウム（Ｚｒ）は０．０００５〜０．１ｗｔ％、アンチモン（Ｓｂ）は０．０００５〜０．５ｗｔ％の範囲でそれぞれ添加するが、選択される２種のうち、コバルトとアンチモンは式０．０００５ｗｔ％≦（Ｃｏ＋Ｓｂ）≦０．５ｗｔ％の範囲を満足するようにする。

これは、熱間プレス加工後の鋼板強度の安定化を高めるようにするためのもので、コバルトとアンチモンとの和が０．０００５ｗｔ％未満であれば、強度安定化効果がなく、コバルトとアンチモンとの和が０．５ｗｔ％超過であれば、製鋼工程の制御が難しく、鋼板が劣化するという問題点がある。

ジルコニウムとコバルトは、Ｎ、Ｓ、ＣおよびＨとの親和力がＴｉより強くてこれらの固定元素として適する。ジルコニウムはＴｉＮのようにＮと反応してＺｒＮを形成することにより、ＢがＢＮに形成されることを防止する。ＢはＢＮに形成するときに粒界に析出し、焼入れ性が低下する。

また、ジルコニウムとコバルトは、美麗な表面外観を示しながら粒界間の腐食を抑制して耐食性を強化させる。

その原理を説明すると、ジルコニウムとコバルトは、鋼板がメッキ処理された後でメッキ層内に分散して無数な核を形成させる。このような核は、メッキ材が凝固する過程で結晶粒界間に相互干渉する作用をして結晶粒の成長を制御する役割を果たす。このような結晶粒の成長制御は美麗な表面外観を示しながら粒界間の腐食を抑制して耐食性を強化させる。

特に、メッキ層内に分散して形成された無数な核は、多層型の合金メッキ層を形成させるが、この多層型の合金メッキ層が外部環境の各種要素、例えば水素による浸透を抑制し阻止(blocking)する役割を果たす。

また、多層型の合金メッキ層は、アルミニウムと鉄の反応を防止して合金層の成長を抑制することにより、加工性に優れたメッキ層を形成させる。これはメッキ層の厚さを１０〜３０μｍの範囲で薄くしてもスケールが生成されず、熱間プレス加工後のメッキ層のクラックおよび気孔も低減する。

メッキ層のクラックおよび気孔の低減は、熱処理強化型鋼板の耐食性を向上させ、所望の部品形状を自由に実現することができるようにする。参考として、メッキの際にアルミニウムと鉄との合金層が形成されると、メッキ層が脆く(brittle)なる。

また、コバルトは、鋼板の表面にＳｉ、Ｍｎによる酸化物の形成を抑制してメッキ濡れ性を向上させる。熱間プレス加工前に、鋼板は高温酸化スケールの防止を行うためにＡｌ−Ｓｉメッキを施すが、鋼板の表面にＳｉ、Ｍｎによる酸化物が形成されると、酸化物が形成された部分にはメッキが施されない未メッキ層が形成される。

そして、熱間加工性を阻害する不純物元素としてのリン（Ｐ）と硫黄（Ｓ）の含量を極微量に制御して熱間加工性を向上させる。

すなわち、本発明は、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｐ、Ｓの含量と成分比の条件制御によって６００〜９００℃の高温状態でもクラック発生なしに熱間プレス加工ができるように、高温におけるプレス加工性を向上させたものである。

本発明の最終微細組織は、マルテンサイトであって、１４００ＭＰａ以上の引張強度を確保し、６００〜９００℃の高温状態で２０％以上の延伸率を確保する。

以下、本発明の合金元素の機能および含有量について詳細に説明する。

炭素（Ｃ）：０．１５〜０．３０ｗｔ％
炭素（Ｃ）は、鋼板に高強度を与えるための不可欠な元素である。しかし、鋼板の熱処理硬化能を向上させるためには適切な炭素（Ｃ）含量の調節が必要である。炭素（Ｃ）は、含量が０．１５ｗｔ％未満であれば、鋼の熱処理硬化能が低くなって熱処理後に十分なマルテンサイト形成による引張強度を確保することができない。

そして、炭素（Ｃ）は、含量が０．３０ｗｔ％以上の場合には熱処理硬化能の向上によって十分な引張強度を確保することができるが、鋼の熱処理以前の強度が増加して製品の成形に難しさがある。

シリコン（Ｓｉ）：０．０５〜０．５ｗｔ％
シリコン（Ｓｉ）は製鋼工程で鋼中の酸素を除去するための脱酸剤として添加される。そして、シリコンは焼入れ性を向上させる機能も伴う。ところが、過量添加されると、鋼板の表面に酸化物を形成してメッキ特性を阻害し、部品製造工程のうちトリミング(trimming)工程で溶融金属の粘度を高めて鋼板の切断面に問題を引き起こすので、上限値を０．５ｗｔ％に制限する。そして、シリコンは、その含量が０．０５ｗｔ％未満であれば、その効果を得ることができない。

マンガン（Ｍｎ）：１．０〜２．０ｗｔ％
マンガン（Ｍｎ）は、パーライトの生成を抑制し、オーステナイトの形成、および内部への炭素の濃化を促進して残留オーステナイトの形成に寄与し、鋼板の焼入れ性を高め、焼入れ後に鋼板の強度を安定的に確保する機能を有する。マンガンは１．０ｗｔ％以上を添加すれば１４００ＭＰａ以上の引張強度を確保することができる。ところが、２．０ｗｔ％以上添加する場合には耐食性と溶接性が低下するので、２．０ｗｔ％以上は添加しないことが好ましい。

ボロン（Ｂ）：０．０００５〜０．００４０ｗｔ％
ボロン（Ｂ）は、オーステナイトのフェライト変態を遅延させることにより、鋼板の焼入れ性を高めるために添加される。よって、焼入れ後に高い引張強度の製品を得ることができる。ボロンは、鋼板の焼入れ性を高めるために、０．０００５ｗｔ％以上添加されなければならない。ところが、０．００４０ｗｔ％超過で添加されると、製鋼工程の制御が難しくなって熱処理後に材質バラツキが生ずるので、０．００４０ｗｔ％超過で添加することは好ましくない。

カルシウム（Ｃａ）：０．００１０〜０．００４０ｗｔ％
カルシウム（Ｃａ）は、鋼板の靭性を向上させるために添加できる。カルシウムは、硫黄介在物（ＭｎＳ）を球状化させて靭性を向上させる。硫黄を極微量に制御しても、硫黄介在物が線形として存在する場合、衝撃および靭性が低下する。

カルシウムは、製鋼工程において脱硫工程を経た後に添加される。

カルシウムは、０．００１０ｗｔ％未満で添加されると、その効果が微々であり、０．００４０ｗｔ％超過で添加されると、その効果が飽和するうえ、製鋼工程上の制御が不可能である。

特に、熱間プレス加工後の鋼板の靭性を極大化させるために、Ｃａ／Ｓの重量比は０．５〜３．０の範囲を満足するようにする。これはＣａ／Ｓの重量比が０．５〜３．０の範囲を満足する場合、硫黄介在物（ＭｎＳ）の球状化効果が増大するためである。

Ｃａ／Ｓの重量比が０．５未満であれば、靭性極大化効果が微々であり、Ｃａ／Ｓの重量比が３．０超過であれば、その効果が飽和するうえ、製鋼工程上の制御が不可能である。

銅（Ｃｕ）：０．０５〜１．０ｗｔ％
銅（Ｃｕ）は、鋼中または溶接部内における硫化物の陰極反応および粒界における水素遅延破壊を防止するために添加できる。

銅は、鋼板の焼入れ性を高め、焼入れ後に強度の安定化を高める効果と共に、鋼中または溶接部内における硫化物の陰極反応および粒界における水素の侵入を抑制する効果を持つ。

図１に示すように、鋼板が水分環境に露出されると、水分は母材としての鉄から放出される電子の移動によって２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２の還元反応を発生する。還元反応によって生成された水素（Ｈ_２）は、低温でも粒界を介して速い速度で母材の内部へ拡散し、粒界結合力を弱化させる。

水素が鋼中に介在された硫化物に出会うと、粒界結合力がさらに弱化し、クラックの始発点になる。それにより、一定の時間を経過すると、突然破壊が発生する。

これに対し、銅を添加すると、図２に示すように、Ｃｕが粒界に位置して水素の内部侵入を抑制し、硫化物の外周面を取り囲んで水素が硫化物に出会うことを防止することにより、鋼の内部に存在する水素による硫化物の陰極反応を抑制する。

このような銅は、０．０５ｗｔ％未満で添加されると、水素遅延破壊向上効果を期待することが難しく、１．０ｗｔ％超過で添加されると、スラブ再加熱の際にＣｕが粒界に浸透して熱間加工の際にクラック発生を誘発する。

したがって、銅の含量は０．０５〜１．０ｗｔ％に設定する。

硫黄（Ｓ）：０．００３ｗｔ％以下
硫黄（Ｓ）は、通常、脱硫工程の後に溶鋼に０．０１５ｗｔ％程度含有される。ところが、硫黄は、リンと同様に高温状態で鋼の熱間加工性を低下させるので、高温加工性の向上のために極微量への制御が必要である。最近の製鋼技術の発達により、０．００３ｗｔ％以下に制御可能なので、これを最大値として設定する。

特に、硫黄は、含有量が低いほど熱処理後の衝撃吸収エネルギーが上昇し、０．０１０ｗｔ％含有された鋼に比べて０．００３ｗｔ％以下に制御するとき、２倍以上の衝撃エネルギー吸収値を持つ。

実験結果、硫黄の含有量が０．０１０ｗｔ％のときに衝撃吸収エネルギーが３５Ｊであった鋼板が硫黄の含有量を０．００３ｗｔ％に制御した場合、衝撃吸収エネルギーが７０Ｊに２倍上昇した。

リン（Ｐ）：０．０１２ｗｔ％以下
リン（Ｐ）は、通常の脱リン工程後に溶鋼に０．０２０ｗｔ％程度含有される。ところが、リンは高温状態で鋼の熱間加工性を低下させるので、高温加工性の向上のために極微量への制御が必要である。最近の製鋼技術の発達により０．０１２ｗｔ％以下に制御可能なので、最大値として設定する。

ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００５〜０．１ｗｔ％
ジルコニウム（Ｚｒ）は、窒素を除去する目的で添加できる。製鋼工程中に含まれている鋼中の窒素は不可避な元素である。鋼中の窒素はボロンと結合してＢＮ化合物として析出すると、焼入れ性を低下させる。よって、鋼中に窒素が単独で存在することを最大限抑制するために、高温で窒素と化合物を形成するジルコニウムが添加される。ジルコニウムは、０．０００５ｗｔ％以上でなければ効果が期待できず、０．１ｗｔ％以上で添加すれば商業的な意味を失うので、制限する。

コバルト（Ｃｏ）、アンチモン（Ｓｂ）：０．０００５〜０．５ｗｔ％
これらの元素は、鋼板の焼入れ性を高め、熱間プレス加工の後に鋼板強度の安定化を高める効果を有する。よって、高温状態の耐酸化性を確保し、延伸率を向上させる目的で添加される。

添加されるコバルトとアンチモンとの和が０．０００５ｗｔ％以上であれば、その効果が有効であり、添加されるコバルトとアンチモンとの和が０．５ｗｔ％超過であれば、製鋼工程の制御が難しく、鋼板が劣化する。そして、コバルトとアンチモンのいずれか一つの元素が添加される場合にも同一の理由で上述の範囲が適用される。

本発明は、前記合金鋼の成分を含有し、残りが鉄（Ｆｅ）および不可避な元素からなり、原料、資材、製造設備などの状況に応じて含有される元素として、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）などの不可避な不純物の微細な混入も許容される。

上述したような組成を有する鋼スラブは、製鋼工程を経て溶鋼を得た後、鋳塊または連続鋳造工程によって製造され、ここでは熱間圧延または冷間圧延した鋼板をメッキ処理した後、熱間プレス加工して熱処理強化型鋼板に製造される下記の工程を経る。

［熱処理強化型鋼板の製造方法］
本発明の鋼スラブは、製鋼工程を経て溶鋼を得た後、鋳塊または連続鋳造工程によって製造される。このスラブを鋳造する際に、偏析された成分を再固溶するために、加熱炉で１１００℃以上の温度で再加熱し、Ａｒ３〜Ａｒ３＋５０温度で熱間圧延仕上げを施して単相の熱延コイルを製造する。巻取は冷間圧延を容易にするために４００〜７００℃の巻取温度（ＣＴ）で仕上げる。そして、鋼板の表面を酸洗して酸化物を除去する。

次に、冷間圧延を施す。冷間圧延は５０ｗｔ％程度の圧下率で行い、冷間圧延された鋼板は未メッキ状態で使用し、或いは酸化防止のためにメッキする。

メッキは、高温におけるプレス加工中に酸化スケールの生成を抑制するようにＡｌ−Ｓｉメッキを行う。勿論、熱間圧延された鋼板を未メッキ状態で使用し、或いは酸化防止のためにメッキした後、Ａｌ−Ｓｉメッキを行うこともできる。

その後、所望する最終形状の部品に加工するために、熱間プレス加工を施す。熱間プレス加工は、Ａｒ３以上の温度である７００℃以上で加熱した後、６００〜９００℃の温度でプレスを施して部品を製造する。冷却はプレス加工と同時に行われる。

この際、鋼板は、通常の加熱温度より低い６００〜９００℃の範囲で加熱しても、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｐ、Ｓの含量と成分比の条件制御によって高温状態で２０％以上の延伸率が確保可能である。

上述した合金元素の成分比を制御して６００〜９００℃の範囲で熱間プレス加工を可能にすることは、メッキ鋼板の場合には高温によるメッキ剥離を防止し、未メッキ鋼板の場合には高温による鋼板表面の酸化スケール生成を防止することを可能にするためである。そして、熱間プラス加工は６００℃未満で行うと、要求されるプレス加工性を確保することが難しい。

以下、上述した熱間プレス加工性に優れた熱処理強化型鋼板およびその製造方法を実施例によって詳細に説明する。

［実施例］
下記表１の合金設計に基づいて、鋼スラブを１１００℃以上の温度で２時間加熱し、約９００℃前後の温度で仕上げ圧延した後、４００〜７００℃で巻き取り、巻取１時間後に常温まで炉冷して冷間圧延した鋼板を７００℃以上で加熱し、その後、６００〜９００℃の温度で熱間プレス加工を施し、金型で冷却した。

表１は本発明と従来の合金設計案を比較例と発明例に区分して示し、表２は表１の合金設計案に基づいて製造された鋼板の高温および常温部品における機械的性質の結果値を示す。

表１および表２を参照すると、アルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）の代わりに、コバルト（Ｃｏ）、アンチモン（Ｓｂ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の中から選ばれる少なくとも２種を添加した場合、６００〜９００℃範囲の高温でも鋼の延伸率が２０％以上確保されることを確認することができる。

高温延伸率が２０％以上確保された鋼板を熱間プレス加工した常温部品の場合、金型冷却の後、１４００ＭＰａの引張強度と８％以上の延伸率を確保することが分かる。

Ｃａ／Ｓの重量比は０．５〜３．０の範囲を満足するカルシウム（Ｃａ）の添加によって延伸率がさらに向上することが確認される（発明例３〜発明例５参照）。

上述した過程によって行われる熱間プレス加工はＡｌ−Ｓｉメッキ鋼板に適用できる。

そして、上述した方法によって製造された熱処理強化型鋼板は６００〜９００℃範囲の熱間プレス加工が可能なので、メッキ層を保護し、酸化スケールの発生を防止しながらも高い引張強度を確保することができる。

図３は（ａ）比較例１と（ｂ）発明例１の熱間プレス加工後のメッキ層を示す電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、図４は間熱間プレス加工後に（ａ）比較例１の鋼板の表層から深さ方向の元素分布を測定したグロー放電分析（ＧＤＳ）プロファイルであり、図５は熱間プレス加工後に（ｂ）発明例１の鋼板の表層から深さ方向の元素分布を測定したグロー放電分析（ＧＤＳ）プロファイルである。

図３によれば、（ａ）比較例１の場合はメッキ層のクラックおよび気孔が発生し、（ｂ）発明例１の場合はメッキ層のクラックおよび気孔が発生しなかった。

図４および図５によれば、（ａ）比較例１の場合はメッキ表層から深さ４０μｍの地点で鉄の含量が急速に多くなったが、これに対し、（ｂ）発明例１の場合はメッキ表層から深さ２５μｍの地点で鉄の含量が急速に多くなった。鉄の含量が急速に多くなることはメッキ層が終わったことを意味し、これによりメッキ層の厚さを予測する。

これにより、メッキ層が１０〜３０μｍの厚さに薄く形成されても、スケールが生成されず、メッキ層のクラックおよび気孔も低減して耐食性が向上することが分かる。

このような本発明の基本的な技術的思想の範疇内において、当該分野における通常の知識を有する者であれば、様々な変形を加え得るのは勿論のこと、本発明の権利範囲は添付した特許請求の範囲に基づいて解釈されるべきであろう。

Claims

炭素（Ｃ）０．１５〜０．３０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）０．０５〜０．５ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）１．０〜２．０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）０．０００５〜０．００４０ｗｔ％、硫黄（Ｓ）０．００３ｗｔ％以下およびリン（Ｐ）０．０１２ｗｔ％以下を含有し、
カルシウム（Ｃａ）０．００１０〜０．００４０ｗｔ％および銅（Ｃｕ）０．０５〜１．０ｗｔ％の中から選ばれた少なくとも１種を含有し、
コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも２種を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有することを特徴とする、熱処理強化型鋼板。
前記ジルコニウム（Ｚｒ）は０．０００５〜０．１ｗｔ％の範囲で含有されることを特徴とする、請求項１に記載の熱処理強化型鋼板。
前記コバルト（Ｃｏ）と前記アンチモン（Ｓｂ）は０．０００５ｗｔ％≦（Ｃｏ＋Ｓｂ）≦０．５ｗｔ％の式を満足する範囲の含量で含有されることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱処理強化型鋼板。
前記Ｃａ／Ｓの重量比は０．５〜３．０の範囲を満足することを特徴とする、請求項３に記載の熱処理強化型鋼板。
炭素（Ｃ）０．１５〜０．３０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）０．０５〜０．５ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）１．０〜２．０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）０．０００５〜０．００４０ｗｔ％、硫黄（Ｓ）０．００３ｗｔ％以下およびリン（Ｐ）０．０１２ｗｔ％以下を含有し、
カルシウム（Ｃａ）０．００１０〜０．００４０ｗｔ％および銅（Ｃｕ）０．０５〜１．０ｗｔ％の中から選ばれた少なくとも１種を含有し、
コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも２種を含有し、残部が鉄（Ｆｅ）およびその他不可避な不純物からなる合金組成を有するメッキ鋼板を、
６００〜９００℃の温度で熱間プレス加工することにより、引張強度が１４００ＭＰａ以上、延伸率が８％以上となるようにしたことを特徴とする、熱処理強化型鋼板の製造方法。
前記ジルコニウム（Ｚｒ）は０．０００５〜０．１ｗｔ％の範囲で含有されることを特徴とする、請求項５に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
前記コバルト（Ｃｏ）と前記アンチモン（Ｓｂ）は０．０００５ｗｔ％≦（Ｃｏ＋Ｓｂ）≦０．５ｗｔ％の式を満足する範囲の含量で含有されることを特徴とする、請求項５または６に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
前記Ｃａ／Ｓの重量比は０．５〜３．０の範囲を満足することを特徴とする、請求項７に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
前記熱間プレス加工では、前記メッキ鋼板を７００℃以上で加熱した後、金型内に入れ、６００〜９００℃の温度でプレス加工し、これと同時に金型で冷却することを特徴とする、請求項８に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。
前記メッキ鋼板はＡｌ−Ｓｉメッキ鋼板であることを特徴とする、請求項９に記載の熱処理強化型鋼板の製造方法。