JP2015030890A

JP2015030890A - 高強度プレス部品およびその製造方法

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Publication number: JP2015030890A
Application number: JP2013162197A
Authority: JP
Inventors: 達也中垣内; Tatsuya Nakagaito; 裕一時田; Yuichi Tokita; 簑手　徹; Toru Minote; 徹簑手; 玉井　良清; Yoshikiyo Tamai; 良清玉井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2015-02-16
Anticipated expiration: 2033-08-05
Also published as: JP5994748B2

Abstract

【課題】衝撃吸収特性に優れた高強度プレス部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板に、プレス焼入れを施してプレス部品とすることにより、該プレス部品の板厚中央の硬さをHv400以上とする一方、表裏面から深さ20μm以上200μm以下までの表層を硬度Hv300以下の軟質層とし、衝撃吸収特性に優れた高強度プレス部品とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、主に自動車産業分野で使用される高強度プレス部品であって、特に引張強さ（TS）が1300MPa以上となる高強度プレス部品およびその製造方法に関するものである。

近年、地球環境の保全の観点から、自動車排ガス規制が強化されている。このような状況下、自動車の燃費向上が重要な課題となっており、自動車部品の高強度・薄肉化が要求されている。自動車部品の高強度・薄肉化を図る手段としては、自動車部品の素材として鋼板を用い、プレス焼入れにより鋼板を所望の部品形状に成形する手段が知られている。プレス焼入れでは、オーステナイト単相域（Ac₃変態点以上の温度域）まで加熱したブランク（鋼板）を、ダイとパンチからなる金型を用いて所望の形状に熱間プレス成形しつつ、金型内で抜熱して焼入れを行う。

以上のように、プレス焼入れでは、高温域に加熱した鋼板、すなわち軟質化して加工し易い状態にある鋼板をプレス成形するため、鋼板を複雑な部品形状に成形することができる。また、鋼板を所望の部品形状に成形しつつ焼入れを行うため、成形後には引張強さ（TS）が1500MPaを超えるような強度の極めて高いホットプレス部品が得られる。更に、金型内で焼入れを行うため、熱処理ひずみの抑制が可能であり、寸法精度に優れたホットプレス部品が得られる。

しかしながら、プレス焼入れにより製造された従来のホットプレス部品は、板厚全域に亘り焼入れ組織（主にマルテンサイト組織）が形成されているため、延性が低い。このように延性の低い部品を、自動車のエネルギー吸収材などの衝突変形時に大きな変形を受ける部位に使用すると、衝突時に割れが生じて、耐衝突特性が低下する問題がある。ゆえに、従来、プレス焼入れにより製造されたホットプレス部品は、自動車部品に適用する際、適用部位が限定されていた。

上記の問題に対し、ホットプレス部品の延性を高めて割れを抑制する技術が提案されている。例えば特許文献１には、ミクロ組織がフェライト及びパーライト、又はフェライト、セメンタイト及びパーライトより成る鋼板を、加熱速度1〜100℃/秒の加熱速度にて加熱し、700〜850℃の温度域で10〜6000秒の保持を行い、550〜700℃の温度域にてプレス成形を行うことで、成形後の鋼板の組織を、主相として冷却後面積率で40〜90％のフェライトを含有し、第二相として10〜60％のマルテンサイトを含有し、残部組織がベイナイトから成る組織とする技術が提案されている。そして、特許文献１で提案された技術によると、鋼板をフェライトとオーステナイトの２相域に加熱して熱間プレスを行い、熱間プレス成形後の組織をフェライトとマルテンサイトの２相組織とすることで、プレス成形後の鋼板において780N/mm²以上の引張強さが得られるとともに、良好な延性が確保できるとされている。

また、特許文献２には、鋼板を、750℃以上1000℃以下の温度に加熱し、5〜1000秒間保持したのち、350℃以上900℃以下の温度域で熱間プレスを行い、ついで50℃以上350℃以下の温度まで冷却した後、塩浴炉を用いて350℃以上490℃以下の温度域に昇温し、該温度域に5秒以上1000秒以下保持することにより、マルテンサイトと残留オーステナイトとベイニティックフェライトを含むベイナイトを有し、マルテンサイトのうちの25％以上が焼戻しマルテンサイトである組織を有する高強度プレス部材とする技術が提案されている。そして、特許文献２で提案された技術によると、焼入れ後に焼戻し処理を行い、プレス部材の組織を焼戻しマルテンサイトを含む所望の複合組織とすることで、強度と延性に優れ、かつ引張強さが980MPa以上の高強度プレス部材が得られるとされている。

特開２００７−１６２９６号公報特開２０１１−１８４７５８号公報

しかしながら、特許文献１で提案された技術により得られるホットプレス部品は、その強度が引張強さで高々1270MPa程度である。また、延性に関しても不十分であり、自動車のエネルギー吸収材などで問題となる自動車衝突時の割れを抑制するには更なる改善が必要となる。

一方、特許文献２で提案された技術によれば、十分な強度と延性を兼ね備えたプレス部材を製造し得る。しかしながら、特許文献２で提案された技術では、プレス焼入れ後に再加熱・保持して板厚全体に焼戻し処理を施すことを必須としていることから（特許文献２の段落００６６に「鋼板組織全体」と記載あり）、そのための加熱炉が必要となり、コスト的に不利である。また、このように焼戻し処理を必須とするため、生産性が低いという問題もある。

本発明は、上記の従来技術が抱える問題を有利に解決し、引張強さ（TS）1300MPa以上の強度を有するとともに、自動車のエネルギー吸収材などに適用しても衝突変形時に割れが生じるおそれのない十分な衝撃吸収特性を備えた高強度プレス部品を提供すること、および、このように優れた特性を有する高強度プレス鋼板を安価且つ効率的に製造する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明者らは、プレス焼入れにより成形される高強度プレス部品に関し、1300MPa以上の引張強さを確保しつつ、衝撃吸収特性の向上を図る手段について鋭意検討した。

自動車部品のうち、例えばエネルギー吸収材などは、衝突時、座屈変形することにより衝撃エネルギーを吸収する。そして、これらの部品における衝突変形時の割れは、主に座屈部の曲げ変形により生じる。座屈部に曲げ変形が生じると、部品の座屈部表層に最も大きな歪みが入り、表層を起点に割れが進展し、最終的に破断に至る。

そこで、本発明者らは、割れの起点となる部品表層を軟質化し、割れの発生を抑制することに思い至った。そして、更に検討を進めた結果、ホットプレス部品の板厚中央の硬さをHv400以上とする一方、表層に厚さ20μm以上200μm以下であり硬さHv300以下の軟質層を形成することにより、引張強さ1300MPa以上の強度を確保しつつ、自動車衝突時の割れを抑制することが可能な衝撃吸収特性を備えた高強度プレス部品が得られることを知見した。

また、本発明者らは、表層に脱炭層を備えた所定の組成を有する鋼板にプレス焼入れを施すことにより、上記の如く板厚中央と表層において所望の硬さを有する高強度プレス部品を、焼戻し処理を施すことなく、安価かつ高効率に製造できることを知見した。更に、所定の組成を有する鋼板にプレス焼入れを施したのち、表層のみに焼戻し処理を施すことによっても、上記の如く板厚中央と表層において所望の硬さを有する高強度プレス部品が得られることを知見した。このように焼戻し処理を施す場合においても、焼戻し処理の対象部が表層のみであるため、部品の板厚全体に焼戻し処理を施す場合よりも安価且つ高効率に高強度プレス部品を製造することができる。

本発明は上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は次のとおりである。
［１］鋼板にプレス焼入れを施してなるプレス部品において、前記鋼板を、質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板とし、プレス部品の板厚中央の硬さがHv400以上であり、プレス部品の表層に硬さHv300以下の軟質層を有し、該軟質層の厚さが20μm以上200μm以下であることを特徴とする高強度プレス部品。

［２］前記［１］において、前記軟質層が、脱炭層であることを特徴とする高強度プレス部品。

［３］前記［１］において、前記軟質層が、焼戻し組織を有することを特徴とする高強度プレス部品。

［４］質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表層に厚さ20μm以上200μm以下の脱炭層を有する鋼板を、Ac₃変態点以上に加熱した後、金型に挿入してプレス成形し、金型下死点位置で5秒以上保持するプレス焼入れ処理を施すことを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。

［５］質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板を、Ac₃変態点以上に加熱した後、金型に挿入してプレス成形し、金型下死点位置で5秒以上保持するプレス焼入れ処理を施してプレス焼入れ部品とし、次いで、該プレス焼入れ部品の表層に焼戻し処理を施し、表層に硬さHv300以下の軟質層を厚さ20μm以上200μm以下の範囲で形成することを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。

本発明によると、引張強さが1300MPa以上であり、しかも自動車衝突時の変形による割れを抑制することが可能な高い衝撃吸収特性を備えた高強度プレス部品が得られる。したがって、本発明によると、自動車のエネルギー吸収材など、衝突時に大きな変形を受ける部位においてもホットプレス部品を適用することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。

実施例のプレス部品形状を示す概略図である。（（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。）実施例の圧潰試験に用いたサンプルの形状を示す図である。実施例の圧潰試験法を模式的に示す図である。実施例のプレス部品の、軟質層の厚さと衝撃吸収特性（変形時の吸収エネルギー、変形後の割れの有無）との関係を示すグラフである。

以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明の高強度プレス部品について説明する。本発明の高強度プレス部品は、鋼板にプレス焼入れを施してなるプレス部品である。すなわち、本発明は、Ac₃変態点以上の温度域まで加熱した鋼板を、ダイとパンチからなる金型を用いて所望の形状に熱間プレス成形しつつ、金型内で抜熱して焼入れを行うことにより得られるホットプレス部品を対象とする。したがって、冷間プレス成形や温間プレス成形により得られるプレス部品や、熱間プレス成形後に金型内で焼入れ処理を施さずに離型して得られるプレス成形は、本発明の高強度プレス部品に含まれない。素材としてクラッド鋼を用いたプレス部品も、本発明の高強度プレス部品に含まれない。

本発明の高強度プレス部品の素材となる鋼板は、質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する。成分組成の限定理由は以下のとおりである。なお、以下の成分組成を表す％は、特に断らない限り質量％を意味するものとする。

C ：0.2％以上0.6％以下
Cは、鋼の強度向上に寄与する元素である。また、焼入れ組織（主にマルテンサイト組織）の生成を促進する元素でもある。C含有量が0.2％未満であると、プレス部品の板厚中央の組織を所望の硬さ（Hv400以上）の焼入れ組織とすることができず、引張強さを1300MPa以上とすることが困難となる。但し、C含有量が0.6％を超えると、プレス部品の溶接性や靭性が劣化する。したがって、C含有量は0.2％以上0.6％以下とする。好ましくは0.25％以上0.4％以下である。

Si：0.001％以上3.0％以下
Siは、固溶強化により鋼の強度向上に寄与する元素であり、延性の低下を招来することなく鋼の高強度化が可能な元素でもある。このような効果を発現させるために、Si含有量を0.001％以上とする。一方、Si含有量が3.0％を超えると、プレス部品の表面性状が著しく劣化し、化成処理性や耐食性の低下を招く。したがって、Si含有量は0.001％以上3.0％以下とする。好ましくは0.1％以上2.0％以下である。

Mn：0.5％以上3.0％以下
Mnは、固溶強化により鋼の強度向上に寄与する元素である。また、Mnは、鋼の焼入れ性向上を介して焼入れ組織（主にマルテンサイト組織）の生成を促進する元素でもある。このような効果を発現させるために、Mn含有量を0.5％以上とする。一方、Mn含有量が3.0％を超えると、上記の効果が飽和する。したがって、Mn含有量は0.5％以上3.0％以下とする。好ましくは0.75％以上2.5％以下である。

P ：0.1％以下
Pは、固溶強化により鋼の強度向上に寄与する元素であるが、粒界に偏析して低温靭性や延性の低下を招く元素でもある。したがって、本発明では、P含有量を0.1％以下に抑制する。好ましくは0.01％以下である。

S ：0.07％以下
Sは、Mnと結合して粗大な硫化物を形成し、鋼の延性低下を招く元素である。そのため、S含有量は極力低減することが好ましいが、0.07％程度までの含有は許容できる。したがって、S含有量は0.07％以下とする。好ましくは0.01％以下である。

Al：0.01％以上0.1％以下
Alは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させるのに有効な元素である。このような効果を得るために、Al含有量を0.01％以上とする。一方、Al含有量が0.1％を超えて過剰になると、酸化物系介在物の増加を招き、鋼の延性を低下させる要因となる。したがって、Al含有量は0.01％以上0.1％以下とする。好ましくは0.01％以上0.07％以下である。

以上が本発明においてプレス部品の素材として用いる鋼板の基本成分であるが、該鋼板は、必要に応じてCr：0.005％以上0.5％以下、V：0.005％以上0.5％以下、Mo：0.005％以上0.5％以下、Ni：0.005％以上0.5％以下、Ti：0.01％以上0.2％以下、Nb：0.01％以上0.1％以下、B：0.0002％以上0.0050％以下のうちの少なくとも１種以上を含有してもよい。

本発明において、上記以外の成分は、Feおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては例えばNが挙げられ、N含有量は0.008％以下に低減することが好ましい。より好ましくは0.005％以下である。また、不可避的不純物としては、Cu等も挙げられ、Cuの含有量は0.01％以下であれば許容できる。

また、本発明の高強度プレス部品は、表裏面からそれぞれ厚さ方向深さ20μm以上200μm以下までの表層と該表層以外の領域とでは硬さが異なり、板厚中央の硬さはHv400以上である。一方、上記表層は、硬さHv300以下の軟質層である。

プレス部品の板厚中央の硬さ（ビッカース硬さ）がHv400未満になると、強度が不十分となり、引張強さが1300MPa以上の高強度プレス部品が得られない。したがって、プレス部品の板厚中央の硬さはHv400以上とする。好ましくはHv450以上である。但し、プレス部品の板厚中央の硬さが過剰に高くなると、遅れ破壊が生じ易くなることが懸念されるため、Hv600以下とすることが好ましい。

なお、プレス部品に所望の強度（引張強さ1300MPa以上）を付与するうえでは、前記表層以外の領域における平均硬さをHv400以上600以下とすることが好ましい。

本発明の高強度プレス部品は、上記の如く板厚中央の硬さを高めて所望の強度を確保する一方、表層を軟質化することにより衝突変形時の座屈部での割れの発生を抑制する。
表層の軟質層の硬さがHv300を超える場合、衝突変形時の座屈部での割れの発生を抑制する効果が十分でなく、本発明の効果が得られない。したがって、表層の軟質層の硬さはHv300以下とする。好ましくはHv250以下である。

また、表層の軟質層の厚さが20μm未満である場合も、やはり、衝突変形時の座屈部での割れの発生を抑制する効果が十分でなく、本発明の効果が得られない。一方、表層の軟質層の厚さが200μmを超えると、プレス部品の強度が低下し、所望の引張強さ（1300MPa以上）を有する高強度プレス部品が得られない。したがって、表層の軟質層の厚さは20μm以上200μm以下とする。好ましくは20μm以上100μm以下である。

上記軟質層は、硬さがHv300以下である限りその種類を問わず、例えば脱炭層としてもよいし、焼戻し組織を有する層としてもよい。

また、本発明において、高強度プレス部品の素材となる鋼板は、熱延鋼板、冷延鋼板のいずれでもよく、これらに焼鈍処理を施した鋼板でもよい。
なお、上記鋼板の板厚も特に問わないが、剛性を確保する観点からは、板厚を0.8mm以上とすることが好ましく、1.0mm以上とすることがより好ましい。一方、プレス焼入れにより板厚中央に焼入れ組織を形成するには、板厚を4.0mm以下とすることが好ましく、3.0mm以下とすることがより好ましい。

次に、本発明の高強度プレス部品の製造方法について説明する。
本発明は、鋼板素材にプレス焼入れを施すことにより高強度プレス部品を製造する方法、または、鋼板素材にプレス焼入れを施したのち、表層のみに焼戻し処理を施すことにより高強度プレス部品を製造する方法である。以後、前者の製造方法を第１の製造方法と称し、後者の製造方法を第２の製造方法と称する。

先ず、第１の製造方法について説明する。
第１の製造方法では、上記組成を有し、表層に厚さ20μm以上200μm以下の脱炭層を有する鋼板を、鋼板素材として用いる。ここで、脱炭層とは、炭素濃度が0.1％以下にまで低減された層を意味する。このような脱炭層（厚さ20μm以上200μm以下、炭素濃度0.1％以下）は、例えば上記組成を有する鋼板を、炉内雰囲気の露点を−20〜＋10℃程度に調整した連続焼鈍炉で750〜950℃程度の温度域に加熱し、該温度域に30〜1000秒程度保持する焼鈍処理を施すことにより形成することができる。また、鋼板素材を製造する際の熱間圧延工程において、巻き取り温度を650℃以上の高温とすることによっても、脱炭層を形成することができる。

なお、脱炭層を形成する前の鋼板は、従来公知の方法にしたがい製造することができる。例えば、連続鋳造法や、造塊−分塊圧延法、薄スラブ連鋳法等、公知の鋳造方法により鋳造されたスラブに、熱間圧延を施して熱延鋼板（板厚：約1.4mm以上4.0mm以下）とし、該熱延鋼板に脱炭層を形成してもよい。また、上記熱延鋼板に、必要に応じて酸洗、焼鈍を施したのち、冷間圧延を施して冷延鋼板（板厚：約0.8mm以上2.3mm以下）とし、該冷延鋼板に脱炭層を形成してもよい。また、上記熱延鋼板や冷延鋼板に焼鈍処理を施した後、脱炭層を形成してもよい。

第１の製造方法では、上記の如く表層に脱炭素を有する鋼板を、Ac₃変態点以上、すなわちオーステナイト域に加熱した後、金型に挿入してプレス成形する。プレス成形時の鋼板温度は、Ar₃変態点以上の温度とし、オーステナイト組織の状態にある鋼板にプレス成形を施すことが好ましい。なお、鋼板の加熱方法は特に限定されない。

次いで、プレス成形後、直ちに離型せず、金型下死点位置で5秒以上保持する。金型下死点位置で5秒以上保持することにより、プレス成形後の鋼板が、金型内で抜熱され、板厚中央の温度がMs点以下の温度域になるまで冷却される。したがって、鋼板の脱炭層以外の領域の組織は、焼入れ組織（マルテンサイト組織）となり、板厚中央の硬さがHv400以上となる。また、鋼板の脱炭層以外の領域の硬さは、平均でHv400以上600以下程度となる。

一方、鋼板の表層は、厚さ20μm以上200μm以下の脱炭層であるため、焼入れされ難い状態となっている。そのため、プレス成形後の鋼板を金型内で抜熱しても、表層では焼入れ組織の割合が低くなる。その結果、プレス部品の表層には、厚さが20μm以上200μm以下であり、硬さがHv300以下である軟質層が形成される。

続いて、第２の製造方法について説明する。
第２の製造方法においては、前記の組成を有し脱炭層が形成されていない鋼板を素材として用いる。なお、この鋼板も、先に例示したような従来公知の方法にしたがい製造することができる。そして、第１の製造方法と同様に、鋼板を、Ac₃変態点以上、すなわちオーステナイト域に加熱した後、金型に挿入してプレス成形する。プレス成形時の鋼板温度は、Ar₃変態点以上の温度とし、オーステナイト組織の状態にある鋼板にプレス成形を施すことが好ましい。

また、第１の製造方法と同様に、プレス成形後、直ちに離型せず、金型下死点位置で5秒以上保持する。金型下死点位置で5秒以上保持することにより、プレス成形後の鋼板が、金型内で抜熱され、板厚中央の温度がMs点以下の温度域になるまで冷却される。したがって、鋼板の組織は焼入れ組織（マルテンサイト組織）となり、板厚中央の硬さがHv400以上となる。また、鋼板の板厚方向全体の平均硬さはHv400以上600以下程度となる。なお、第２の製造方法では、脱炭層を備えていない鋼板を素材として用いている。そのため、第２の製造方法では、金型下死点位置で5秒以上保持することにより、板厚全域に亘り焼入れ組織を有する焼入れプレス部品が得られる。

第２の製造方法では、得られた焼入れプレス部品の表層のみに、焼戻し処理を施す。このように、焼入れプレス部品の表層のみに焼戻し処理を施すことにより、表層以外の領域の組織を焼入れ後の組織に維持したままで、表層のみを焼戻し組織とすることができる。その結果、板厚中央の硬さをHv400以上に維持したまま、表層に厚さ20μm以上200μm以下の軟質層であって、硬さHv300以下の軟質層を形成することができる。なお、上記焼戻し処理後の表層以外の領域の平均硬さはHv400以上600以下程度となる。

第２の製造方法において、焼入れプレス部品の表層のみに焼戻し処理を施す手段としては、焼入れプレス部品の表層にレーザを照射して、焼入れプレス部品の表裏面から深さ方向に20μm以上200μm以下までの領域を、500℃以上800℃以下程度の温度域に加熱する手段等を例示することができるが、勿論、この手段に限定されない。

表１に示す化学成分を有する鋼を溶製して鋳片とし、該鋳片を、1250℃に加熱し、900℃の仕上げ圧延終了温度で熱間圧延した後、表２に示す巻取り温度で巻き取り熱延鋼板とし、該熱延鋼板を、酸洗後、60％の圧下率で冷間圧延し、板厚1.4mmの冷延鋼板とした。

なお、表１に記載のAc₃変態点は、以下の(1)式より算出した（William C.Leslie著、幸田成康監訳、熊井浩、野田龍彦訳、「レスリー鉄鋼材料学」、丸善株式会社、1985年、p.273参照）。 (1)式において、[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[Al]は、各元素（C、Si、Mn、P、Al）の含有量（質量％）である。
Ac₃（℃）＝910−203√[C]＋44.7×[Si]−30×[Mn]＋700×[P]＋400×[Al]… (1)

上記冷延鋼板に、焼鈍処理を施すことにより、プレス部品の素材鋼板を得た。焼鈍処理は、表２に示すように、冷延鋼板を炉内雰囲気の露点を−45〜＋10℃の温度に調整した連続焼鈍炉で750〜950℃の温度域に加熱し、該温度域に30〜1000秒保持することにより実施した。

素材鋼板の、脱炭層の厚さおよび脱炭層の炭素濃度を測定した結果を、表２に示す。脱炭層の厚さと、脱炭層の炭素濃度は、EPMA分析により求めた。具体的には、EPMA分析で素材鋼板の板厚方向の炭素濃度分布を測定し、表裏面で炭素濃度が0.1％以下となる領域の厚さの平均値を、脱炭層の厚さとした。また、上記領域（表裏面で炭素濃度が0.1％以下となる領域）の平均の炭素濃度を、脱炭層の炭素濃度とした。

なお、本実施例においては、熱間圧延工程の巻取り温度を制御すること、または焼鈍処理で主に炉内雰囲気の露点を制御することにより、素材鋼板の脱炭層の厚さを調整した。表２に示すように、本発明の発明例では、熱間圧延工程における巻取り温度を650℃以上とする（部品No.9,10,12）、或いは焼鈍処理の炉内雰囲気の露点を−20〜＋10℃の間とした（部品No.6〜8,11）。

次いで、上記により得られた素材鋼板に、プレス焼入れを施してプレス部品（部品No.1〜12）とした。また、一部の素材鋼板については、プレス焼入れを施したのち、表層のみに焼戻し処理を施してプレス部品（部品No.13,14）とした。

プレス焼入れは、素材鋼板を、電気炉にて加熱した後、プレス機に搬送し、プレス機の金型（SKD61製）に挿入してプレス成形を行い、金型下死点位置で所定時間保持することにより実施した。電気炉での鋼板加熱温度、プレス成形時の鋼板温度、金型下死点位置での保持時間は、表２に示すとおりである。焼戻し処理は、プレス焼入れにより得られた部品の表層に、レーザ照射することにより実施した。

得られたプレス部品の形状を図１に示す。
得られたプレス部品について、表層の硬さを測定し、Hv300以下である軟質層の厚さを求めた。Hv300以下である軟質層の厚さは、プレス部品を切断して断面を研磨したサンプルを用いて、マイクロビッカース硬度計にて表裏面から深さ方向（厚さ方向）に2.5μmピッチで測定し、Hv300以下である領域の厚さを表裏面について求め、その平均値を算出することにより求めた。
また、得られたプレス部品を切断して断面を研磨したサンプルを用いて、マイクロビッカース硬度計にてプレス部品の板厚中央の硬さを求めた。
これらの結果を、表３に示す。

また、得られたプレス部品について、以下の圧潰試験を実施することにより、衝撃吸収特性を評価した。
得られたプレス部品を、図２に示すように２枚あわせて、フランジ部を30mmピッチでスポット溶接し、圧潰試験用のサンプルを作製した。圧潰試験は、図３に示すように、サンプルを縦に置き、片側の開口部側から、サンプルが10m/秒の一定速度で変形するような外力を負荷し、ストローク120mmまでサンプルを変形させることにより実施した。

上記変形時の吸収エネルギー、および圧潰試験後のサンプルの割れの有無を確認することにより、プレス部品の衝撃吸収特性を評価した。
吸収エネルギーは、ストローク・荷重曲線をストローク：0〜120mmの範囲で積分することにより測定した。また、圧潰試験後のサンプルの割れの有無は、圧潰試験後のサンプルを目視観察することにより確認した。これらの結果を、表３に示す。また、表３中の部品No.1〜14について、先に求めた軟質層の厚さと、上記変形時の吸収エネルギーおよび圧潰試験後のサンプルの割れの有無との関係を表すグラフを、図４に示す。

更に、得られたプレス部品の上面（図１（ａ）参照）から、引張方向がプレス部品の長手方向になるようにJIS 5号試験片を採取し、JIS Z 2241(2011)の規定に準拠した引張試験（歪み速度：10mm/min）を行い、引張強さTSを測定した。この結果を、表３に示す。

表３に示すように、部品No.1〜14のいずれのプレス部品においても、引張強さは1420MPa以上であって、1300MPa以上の強度を有していたが、Hv300以下である軟質層の厚さが20μm未満の部品No.1〜5（比較例）のプレス部品では、圧潰試験で割れが生じ、吸収エネルギーが低くなる。これに対し、Hv300以下である軟質層の厚さが20μm以上の部品No.6〜14（発明例）のプレス部品では、割れが発生せず、高い吸収エネルギーが得られた。

Claims

鋼板にプレス焼入れを施してなるプレス部品において、前記鋼板を、質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板とし、プレス部品の板厚中央の硬さがHv400以上であり、プレス部品の表層に硬さHv300以下の軟質層を有し、該軟質層の厚さが20μm以上200μm以下であることを特徴とする高強度プレス部品。
前記軟質層が、脱炭層であることを特徴とする請求項１に記載の高強度プレス部品。
前記軟質層が、焼戻し組織を有することを特徴とする請求項１に記載の高強度プレス部品。
質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表層に厚さ20μm以上200μm以下の脱炭層を有する鋼板を、Ac₃変態点以上に加熱した後、金型に挿入してプレス成形し、金型下死点位置で5秒以上保持するプレス焼入れ処理を施すことを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。
質量％で、C：0.2％以上0.6％以下、Si：0.001％以上3.0％以下、Mn：0.5％以上3.0％以下、P：0.1％以下、S：0.07％以下およびAl：0.01％以上0.1％以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼板を、Ac₃変態点以上に加熱した後、金型に挿入してプレス成形し、金型下死点位置で5秒以上保持するプレス焼入れ処理を施してプレス焼入れ部品とし、次いで、該プレス焼入れ部品の表層に焼戻し処理を施し、表層に硬さHv300以下の軟質層を厚さ20μm以上200μm以下の範囲で形成することを特徴とする高強度プレス部品の製造方法。