JP2013185184A - 熱間プレス成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成形体の鋼板表面に、Zn付着量とNi付着量の合計が5〜90g/m2であり、かつZn付着量とNi付着量の合計に対するNi付着量の比率が10〜25質量%であるZnおよびNiを含むめっき層を有し、引張強度が1000MPa以上の高強度部と1000MPa未満の低強度部とが共存することを特徴とする熱間プレス成形体。
【選択図】なし
Description
i) 成形体の鋼板表面に、所定の付着量と比率からなるZnとNiを含有するめっき層を有し、引張強度が1000MPa以上の高強度部と1000MPa未満の低強度部が共存する熱間プレス成形体とすることが有効である。
ii) この熱間プレス成形体は、質量%で、C:0.15〜0.5%、Si:0.05〜2.0%、Mn:0.5〜3%、P:0.1%以下、S:0.05%以下、Al:0.1%以下、N:0.01%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、表面に、所定の付着量とNi含有率からなるZn-Ni合金めっき層を有する鋼板を、Ac3変態点以上1000℃以下である高温部と0℃以上Ac3変態点未満である低温部とが共存するように加熱し、Ac3変態点以上1000℃以下である高温部が600〜800℃になったときに熱間プレス成形を開始することによって製造できる。
1-1) めっき層
本発明の熱間プレス成形体は、成形体の鋼板表面に、Zn付着量とNi付着量の合計が5〜90g/m2であり、かつZn付着量とNi付着量の合計に対するNi付着量の比率が10〜25質量%であるZnおよびNiを含むめっき層を有する。
本発明の熱間プレス成形体では、引張強度が1000MPa以上の高強度部と1000MPa未満の低強度部が共存する。高強度部と低強度部を共存させる理由は、自動車が衝突した際に、潰れずに強度を維持する部分と意図的に潰す部分とを一枚の鋼板から製造した成形体内に共存させることにより、部品数を削減して車体の軽量化を可能にするためである。高強度部の強度は、目的により異なるが、衝突時の安全性を確保すると同時に、板厚を薄くして軽量化を図る観点から、引張強度で1000MPa以上とする。一方、低強度部の強度も、目的により異なるが、衝突時に潰れやすくするため、引張強度で1000MPa未満とする。
本発明の熱間プレス成形体は、以下に示す素材の鋼板を用い、以下に示す熱間プレス成形条件によって製造できる。
2-1-1) 成分組成
素材の鋼板としては、熱間プレス成形体に、引張強度で1000MPa以上の高強度部と1000MPa未満の低強度部とを形成できる成分系の鋼板であれば、特に限定されることはないが、例えば、質量%で、C:0.15〜0.5%、Si:0.05〜2.0%、Mn:0.5〜3%、P:0.1%以下、S:0.05%以下、Al:0.1%以下、N:0.01%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する熱延鋼板や冷延鋼板を用いることができる。各成分元素の限定理由を、以下に説明する。ここで、成分の含有量を表す「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
Cは、鋼の強度を向上させる元素であり、熱間プレス成形体の高強度部の強度を1000MPa以上にするには、その量を0.15%以上とする必要がある。一方、C量が0.5%を超えると鋼板のブランキング加工性が著しく低下する。したがって、C量は0.15〜0.5%とする。
Siは、Cと同様、鋼の強度を向上させる元素であり、熱間プレス成形体の高強度部の強度を1000MPa以上にするには、その量を0.05%以上とする必要がある。一方、Si量が2.0%を超えると熱間圧延時に赤スケールと呼ばれる表面欠陥の発生が著しく増大するとともに、圧延荷重が増大したり、熱延鋼板の延性の劣化を招く。したがって、Si量は0.05〜2.0%とする。
Mnは、フェライト変態を抑制して焼入れ性を向上させるのに効果的な元素であり、また、Ac3変態点を低下させるので、熱間プレス成形前の加熱温度を低下するにも有効な元素である。このような効果の発現のためには、その量を0.5%以上とする必要がある。一方、Mn量が3%を超えると偏析して鋼板および熱間プレス成形体の特性の均一性が低下する。したがって、Mn量は0.5〜3%とする。
P量が0.1%を超えると偏析して鋼板および熱間プレス成形体の特性の均一性が低下するとともに、靭性も著しく低下する。したがって、P量は0.1%以下とする。
S量が0.05%を超えると熱間プレス成形体の靭性が低下する。したがって、S量は0.05%以下とする。
Al量が0.1%を超えると鋼板のブランキング加工性や焼入れ性を低下させる。したがって、Al量は0.1%以下とする。
N量が0.01%を超えると熱間圧延時や熱間プレス成形前の加熱時にAlNの窒化物を形成し、鋼板のブランキング加工性や焼入れ性を低下させる。したがって、N量は0.01%以下とする。
Crは、鋼を強化するとともに、焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果の発現のためには、Cr量を0.01%以上とすることが好ましい。一方、Cr量が1%を超えると著しいコスト高を招くため、その上限は1%とすることが好ましい。
Tiは、鋼を強化するとともに、細粒化により靭性を向上させるのに有効な元素である。また、次に述べるBよりも優先して窒化物を形成して、固溶Bによる焼入れ性の向上効果を発揮させるのに有効な元素でもある。しかし、Ti量が0.2%を超えると熱間圧延時の圧延荷重が極端に増大し、また、熱間プレス成形体の靭性が低下するので、その上限は0.2%とすることが好ましい。
Bは、熱間プレス成形時の焼入れ性や熱間プレス成形後の靭性向上に有効な元素である。こうした効果の発現のためには、B量を0.0005%以上とすることが好ましい。一方、B量が0.08%を超えると熱間圧延時の圧延荷重が極端に増大し、また、熱間圧延後にマルテンサイト相やベイナイト相が生じて鋼板の割れなどが生じるので、その上限は0.08%とすることが好ましい。
Sbは、熱間プレス成形前に鋼板を加熱してから熱間プレス成形の一連の処理によって鋼板を冷却するまでの間に鋼板表層部に生じる脱炭層を抑制する効果を有する。このような効果の発現のためには、その量を0.003%以上とする必要がある。一方、Sb量が0.03%を超えると圧延荷重の増大を招き、生産性を低下させる。したがって、Sb量は0.003〜0.03%とすることが好ましい。
素材の鋼板は、その表面に、上述した成形体の鋼板表面に有するめっき層と同一のめっき層、すなわちZn付着量とNi付着量の合計が5〜90g/m2であり、かつZn付着量とNi付着量の合計に対するNi付着量の比率が10〜25質量%であるZnおよびNiを含むめっき層を、上述と同じ理由で有する。また、鋼板とZnおよびNiを含むめっき層との間に、付着量が0.01〜5g/m2であり、かつ60質量%以上のNiを含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる下層めっき層を設けることが、耐チッピング性をより一層向上させる上で好ましい。
上述の素材の鋼板を、Ac3変態点以上1000℃以下である高温部と0℃以上Ac3変態点未満である低温部とが共存するように加熱し、Ac3変態点以上1000℃以下である高温部が600℃以上800℃以下になったときに熱間プレス成形を開始することよって熱間プレス成形体を製造する。
◎:片側最大剥離幅≦2mm
○:2mm<片側最大剥離幅≦3mm
△:3mm<片側最大剥離幅≦5mm
×:5mm<片側最大剥離幅
耐チッピング性評価:まず、高強度部と低強度部の残りの100mm×200mmの試験片から70mm×150mmの試験片を採取し、化成処理、電着塗装および中塗り、上塗り塗装を施した。化成処理および電着塗装は、上記の塗装後耐食性評価の場合と同様な方法により行った。中塗りは、関西ペイント株式会社製TP65-2をスプレー塗装して膜厚を35μmとし、上塗りは、関西ペイント株式会社製ネオアミラック6000をスプレー塗装して膜厚を35μmとした。その後、6号砕石100gを用い、試験温度-20℃、エアー圧力4kgf/cm2、ショット角度40°の条件でチッピング処理を行い、ガムテープにより鋼板表面の塗膜剥離を実施した後、剥離の大きい10点を選んでその長径を測定し、10点の平均を平均剥離径とした。得られた平均剥離径から、耐チッピング性を以下の基準で評価し、◎または○であれば本発明の目的を満足しているものとした。
◎:平均剥離径≦3mm
○:3mm<平均剥離径≦4mm
△:4mm<平均剥離径≦5mm
×:5mm<平均剥離径
結果を表1に示す。本発明例は、引張強度が1000MPa以上の高強度部と1000MPa未満の低強度部とを有しており、高強度部、低強度部のいずれにおいても塗装後耐食性および耐チッピング性に優れていることがわかる。
Claims (5)
- 成形体の鋼板表面に、Zn付着量とNi付着量の合計が5〜90g/m2であり、かつZn付着量とNi付着量の合計に対するNi付着量の比率が10〜25質量%であるZnおよびNiを含むめっき層を有し、引張強度が1000MPa以上の高強度部と1000MPa未満の低強度部とが共存することを特徴とする熱間プレス成形体。
- 質量%で、C:0.15〜0.5%、Si:0.05〜2.0%、Mn:0.5〜3%、P:0.1%以下、S:0.05%以下、Al:0.1%以下、N:0.01%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、表面に、付着量が5〜90g/m2であり、かつ10〜25質量%のNiを含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなるZn-Ni合金めっき層を有する鋼板を、Ac3変態点以上1000℃以下である高温部と0℃以上Ac3変態点未満である低温部とが共存するように加熱し、前記Ac3変態点以上1000℃以下である高温部が600℃以上800℃以下になったときに熱間プレス成形を開始することを特徴とする熱間プレス成形体の製造方法。
- 鋼板とZn-Ni合金めっき層との間に、付着量が0.01〜5g/m2であり、かつ60質量%以上のNiを含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる下層めっき層を有する鋼板を用いることを特徴とする請求項2に記載の熱間プレス成形体の製造方法。
- さらに、質量%で、Cr:0.01〜1%、Ti:0.2%以下、B:0.0005〜0.08%のうちから選ばれた少なくとも一種を含有する成分組成を有する鋼板を用いることを特徴とする請求項2または3に記載の熱間プレス成形体の製造方法。
- さらに、質量%で、Sb:0.003〜0.03%を含有する成分組成を有する鋼板を用いることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の熱間プレス成形体の製造方法。
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