JP2020109201A - 鋼板、テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管状のテーラードブランク、中空状熱間プレス成形品、及び鋼板の製造方法 - Google Patents

鋼板、テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管状のテーラードブランク、中空状熱間プレス成形品、及び鋼板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】継手の疲労強度に優れ、かつ、溶接部に塗装した後であっても、溶接部の塗装後耐食性に優れるテーラードブランクが得られる鋼板の提供。【解決手段】母材鋼板12と、前記母材鋼板12上に設けられた金属間化合物層16と、前記金属間化合物層16上に設けられたアルミニウムめっき層14とを備える鋼板であって、前記母材鋼板12が露出している露出部22と、前記アルミニウムめっき層14及び前記金属間化合物層16を備える第1めっき部26と、を有し、前記露出部22、及び前記第1めっき部26が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、前記露出部22と前記めっき部26との境界を断面から見たとき、(A)仮想線Xと仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°、及び(B)仮想線Yから母材鋼板12に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmを満足する鋼板。【選択図】図2

Description

本開示は、鋼板、テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管状テーラードブランク、中空状熱間プレス成形品、及び鋼板の製造方法に関するものである。
近年、地球環境保護の視点からCOガス排出量削減のために、自動車分野では、自動車車体の軽量化が喫緊の課題である。それに対して高強度鋼板を適用する検討が積極的に行われている。鋼板の強度は益々高まっている。
自動車用部材を成形する技術の一つとして、熱間プレス成形(以下、「ホットスタンプ」と称する場合がある。)が注目されている。ホットスタンプは、成形用鋼板(以下、「ブランク材」と称する場合がある。)を高温に加熱し、Ar変態温度以上の温度域でプレス成形している。さらに、ホットスタンプでは、プレス成形した鋼板を金型による抜熱で急速に冷却し、プレス圧が掛かった状態で成形と同時に変態を起こさせる。それによって、ホットスタンプは、高強度でかつ形状凍結性に優れた熱間プレス成形品を製造することができる技術である。
自動車用部材のプレス成形品の歩留まり、及び機能性を向上させるために、少なくとも2枚のブランク材を突合せ溶接用の鋼板とし、この2枚の突合せ溶接用の鋼板における端面を突合せて接合したテーラードブランクが、プレス用素材として適用されている。テーラードブランクは、目的に応じて、複数のブランク材を接合するため、一つの部品の中で板厚及び強度を自由に変化させることができるようになる。その結果、テーラードブランクは、自動車用部材の機能性の向上及び自動車用部材の点数削減が可能となる。また、テーラードブランクを用いてホットスタンプすることで、板厚、強度等を自由に変化させた、高強度の熱間プレス成形品を製造することができる。
テーラードブランクをプレス用素材として用い、ホットスタンプにより自動車用部材を成形する場合、テーラードブランクは、例えば、800℃〜1000℃の温度域に加熱される。このため、ホットスタンプ用のテーラードブランクには、めっき沸点が高いAl−Si等のアルミニウムめっきがなされた鋼板が使用されることが多い。
これまで、テーラードブランクを形成するための突合せ溶接用の鋼板として、例えば、めっき層を有する鋼板が、種々検討されてきた(例えば、特許文献1〜8を参照)。
特許第5237263号公報 特許第6034490号公報 特表2015−525677号公報 特許第6053918号公報 特表2015−525677号公報 特表2015−536246号公報 特許第5316670号公報 中国特許出願公開第106334875号明細書
しかしながら、従来の突合せ溶接用鋼板では、継手の疲労強度と溶接部の塗装後耐食性が十分ではなかった。
本開示の課題は、継手の疲労強度に優れ、かつ、溶接部に塗装した後であっても、溶接部の塗装後耐食性に優れるテーラードブランクが得られる突合せ溶接用鋼板を提供するものである。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1>
母材鋼板と、
前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、
を有する鋼板であって、
前記鋼板の端部における両面の少なくとも一部に、前記母材鋼板が露出している露出部と、
前記露出部よりも中央部側に設けられ、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
端縁から前記第1めっき部に向かって、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
前記露出部を有する端部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する鋼板。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<2>
前記露出部が下記条件(C)を満足する、<1>に記載の鋼板。
(C)前記アルミニウムめっき層の表面を露出部の方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの垂直方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも鋼板の端縁側における露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1)を満たす。
式(1) D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚さ×0.2)/2
<3>
前記露出部が下記条件(D)を満足する、<1>又は<2>に記載の鋼板。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが50μm以上である。
第1点:前記露出部と前記第1めっき部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<4>
前記露出部を有する端部において、端部の両面又は片面に、少なくとも金属間化合物層が残存する第2めっき部をさらに有する、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の鋼板。
<5>
溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも2枚の鋼板を有する鋼板部とを備えるテーラードブランクであって、
前記少なくとも2枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足するテーラードブランク。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<6>
前記露出部が下記条件(C)を満足する、<5>に記載のテーラードブランク。
(C)前記アルミニウムめっき層の表面を露出部の方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの垂直方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも鋼板の端縁側における露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1)を満たす。
式(1) D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚さ×0.2)/2
<7>
前記露出部が下記条件(D)を満足する、<5>又は<6>に記載のテーラードブランク。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが50μm以上である。
第1点:前記露出部と前記第1めっき部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<8>
前記溶接金属部に含有するアルミニウム濃度が0.05質量%〜1.00質量%である<5>〜<7>のいずれか1つに記載のテーラードブランク。
<9>
前記溶接金属部から前記露出部と前記第1めっき部との境界点までの露出部の幅が、0.1mm〜1.5mmである<5>〜<8>のいずれか1つに記載のテーラードブランク
<10>
溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも2枚の鋼板を有する鋼板部とを備える熱間プレス成形品であって、
前記少なくとも2枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する熱間プレス成形品。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<11>
溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも1枚の鋼板を有する鋼板部とを備える鋼管状のテーラードブランクであって、
前記少なくとも1枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する鋼管状のテーラードブランク。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<12>
溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも1枚の鋼板を有する鋼板部とを備える中空状熱間プレス成形品であって、
前記少なくとも1枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する中空状熱間プレス成形品。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<13>
<1>〜<4>のいずれか1つに記載の鋼板の製造方法であって、
エンドミルによる切削で前記露出部を形成する工程を有する鋼板の製造方法。
本開示によれば、継手の疲労強度に優れ、かつ、溶接部に塗装した後であっても、溶接部の塗装後耐食性に優れるテーラードブランクが得られる突合せ溶接用鋼板が提供される。
本開示の鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部の一例を示す概略断面図である。 本開示の鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部の一例を示す拡大断面図である。 本開示の鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部の他の一例を示す拡大断面図である。 本開示のテーラードブランクの一例を示す断面図である。
以下、本開示の好ましい態様の一例について詳細に説明する。
本開示の鋼板は、他の鋼板と突合せ溶接することでテーラードブランクを形成する鋼板を示し、以下において突合せ溶接用鋼板と称して説明する。
なお、本開示において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本開示において、成分(元素)の含有量について、例えば、C(炭素)の含有量の場合、「C量」と表記することがある。また、他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
本開示において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、「金属間化合物層」との用語は、母材鋼板の両面に、アルミニウムめっきを施す際、母材鋼板とアルミニウムめっきとの間に形成される金属間化合物の層を表す。
本開示において、「アルミニウムめっき層」との用語は、母材鋼板上に施したアルミニウムめっきのうち、金属間化合物層を除く領域を表す。
本開示において、突合せ溶接用鋼板の「端部」との用語は、突合せ溶接用鋼板の周囲に位置しており、突合せ溶接用鋼板の端面から板幅全体寸法の5%以内までの範囲の領域を表す。
本開示において、突合せ溶接用鋼板の「端縁」との用語は、突合せ溶接用鋼板の板厚方向で対向する側の面(つまり、両表面)と、端面とが接する位置を表す。
本開示において、「第1めっき部」との用語は、突合せ溶接用鋼板の端部において、アルミニウムめっき層及び金属間化合物層が除去されない領域を表す。
本開示において、突合せ溶接用鋼板の「中央部」との用語は、領域端面から板幅全体寸法の5%以内までの範囲の領域を除く領域を表す。すなわち、突合せ溶接用鋼板の「中央部」は、突合せ溶接用鋼板の端部以外の領域である。
本開示において、突合せ溶接用鋼板の「断面」との用語は、端面に垂直で板厚方向に切断した断面を表す。
本開示において、「溶接部」との用語は、溶接金属、溶接金属の周囲に位置する突合せ溶接用鋼板の露出部、及び第1めっき部の溶接金属側周辺までを含む領域を表す。
<突合せ溶接用鋼板>
本開示の突合せ溶接用鋼板は、母材鋼板と、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に形成された金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する。
また、本開示の突合せ溶接用鋼板は、前記突合せ溶接用鋼板の端部における両面の少なくとも一部に、前記母材鋼板が露出している露出部と、前記露出部よりも中央部側に設けられ、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有する。そして、本開示の突合せ溶接用鋼板は、端縁から前記第1めっき部に向かって、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置されている。
さらに、本開示の突合せ溶接用鋼板は、前記露出部を有する端部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する。
つまり、下記仮想線Yに対する垂直方向の距離であって、下記仮想線Yから母材鋼板まで最大距離hが1.0μm〜5.0μmであることを示す。
仮想線Xは、前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から突合せ溶接用鋼板の端縁方向に延長させた仮想線である。
仮想線Yは、前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線である。
なお、本開示の突合せ溶接用鋼板の形状は特に限定されるものではない。
端部の両面の少なくとも一部に設けられる露出部は、突合せ溶接用鋼板が備える端部のうち、溶接予定部の端部に設けられていればよい。露出部は、両面に設けられている。露出部は、溶接予定部の端部において、下記に挙げる態様で設けられていてもよい。
1)対向する端面から端面までの長さに対して、突合せ溶接用鋼板の端面から5%以内までの範囲の全領域であって、突合せ溶接用鋼板の端縁に沿って設けられる態様。
2)対向する端面から端面までの長さに対して、突合せ溶接用鋼板の端面から5%以内までの範囲内の一部分の領域であって、突合せ溶接用鋼板の端縁に沿って設けられている態様。
3)上記1)又は2)の態様において、突合せ溶接用鋼板の端縁の全長に沿って設けられる態様。
4)上記1)又は2)の態様において、突合せ溶接用鋼板の端縁の全長のうち、突き合わせ溶接を行う部分に対応する長さのみに沿って設けられる態様。
5)対向する端面から端面までの長さに対して、突合せ溶接用鋼板の端面から5%以内まで範囲のうち、突合せ溶接用鋼板の端縁を除く領域に設けられる態様。
図1は、本開示の突合せ溶接用鋼板の端部の一例を示す概略断面図である。100は突合せ溶接用鋼板、12は母材鋼板、14はアルミニウムめっき層、16は金属間化合物層、22は露出部、26は第1めっき部を示す。100Aは突合せ溶接用鋼板の端縁、100Bは露出部22と第1めっき部26との境界点を示す。図1に示すように、本開示の突合せ溶接用鋼板100は、母材鋼板12の両面に、アルミニウムめっき層14が形成され、母材鋼板12と、アルミニウムめっき層14との間に、金属間化合物層16が形成されている。すなわち、母材鋼板12上に、金属間化合物層16が設けられ、金属間化合物層16上にアルミニウムめっき層14が設けられている。また、図1に示すように、突合せ溶接用鋼板100の端縁100Aを含む領域に、アルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16が除去されることで設けられた、母材鋼板12が露出する露出部22を備えている。また、突合せ溶接用鋼板100の中央部側では、母材鋼板12上に、金属間化合物層16及びアルミニウムめっき層14がこの順で残存している第1めっき部26を備えている。そして、第1めっき部26の端面は緩やかに傾斜している。
図2は、本開示の突合せ溶接用鋼板の端部の一例を示す拡大断面図である。仮想線Xは、第1めっき部26における母材鋼板12と金属間化合物層16との境界線を、露出部22と第1めっき部26との境界点100Bから突合せ溶接用鋼板100の端縁100A方向に延長させた仮想線を表す。Wは、仮想線Xにおける露出部22と第1めっき部26との境界点100Bからの距離を表す。本開示においては、Wは、0.1mmである。100Cは、Wが0.1mmになる地点から露出部22における母材鋼板12に向かう仮想線Xの垂線と、母材鋼板12との交点を表す。仮想線Yは、境界点100Bと交点100Cとを結ぶ直線である。100Dは、仮想線Yから露出部22における母材鋼板12に向かう垂線と母材鋼板12との交点のうち、仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大距離hとなる交点(最大距離点)である。そして、本開示の突合せ溶接用鋼板は、仮想線Xと仮想線Yとのなす角度α(以下、角度αという場合がある)が5.0°〜20.0°である(条件A)。さらに、仮想線Yから最大距離点100Dまでの距離h(以下、最大距離hという場合がある)が1.0μm〜5.0μmである(条件B)。
図1、図2を参照して、本開示の突合せ溶接用鋼板を説明したが、本開示の突合せ溶接用鋼板はこれらに限定されるものではない。
従来、アルミニウムを主体として含む金属めっきが施されためっき鋼板が、ブランク材として適用されている。そして、このブランク材は、例えば、レーザ溶接、プラズマ溶接等の溶接方法によって突合せ溶接したテーラードブランク用の突合せ溶接用鋼板として適用される。このテーラードブランクは、溶接金属中にアルミニウムめっきに起因するアルミニウムが多量に混入してしまう場合がある。このようにして得られたテーラードブランクをホットスタンプすると、突合せ溶接部の溶接金属が軟化する場合があった。例えば、このホットスタンプ後での熱間プレス成形品において、溶接金属を含む部分の引張強度試験の結果は、溶接金属で破断が生じる例も報告されている。
溶接金属の破断を回避する点で、例えば、特許文献1には、溶接される溶接予定部のアルミニウムめっき層を取り除き、金属間化合物層を残存させた突合せ溶接用鋼板が開示されている。そして、この突合せ溶接用鋼板の溶接予定部を突合せ溶接したテーラードブランクが開示されている。
しかしながら、アルミニウムめっき層を取り除いて金属間化合物層を残した突合せ溶接用鋼板とし、金属間化合物層を残した領域の端面どうしを突合せた状態で突合せ溶接したテーラードブランクは、継手の疲労強度が低下する。
溶接予定部に金属間化合物層を残存させた突合せ溶接用鋼板の場合、硬質で脆い金属間化合物層が残存しているため、溶接金属とアルミニウムめっき層を取り除かない領域との間(応力集中部)に残存した金属間化合物層の影響を受ける。その結果、特許文献1に開示される突合せ溶接用鋼板からテーラードブランクを形成し、このテーラードブランクを用いた熱間プレス成形品は、繰り返しの荷重を受けると、継手の疲労強度が低下する。したがって、溶接予定部のアルミニウムめっき層のみを取り除き、金属間化合物層を残した突合せ溶接用鋼板は、疲労特性が重視される部位への適用は不十分であった。
また、特許文献2〜特許文献8では、溶接される溶接予定部のアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を取り除いた突合せ溶接用鋼板とし、この突合せ溶接用鋼板の溶接予定部を突合せ溶接したテーラードブランクが開示されている。
しかしながら、特許文献2〜特許文献8に開示される突合せ溶接用鋼板は、露出部と第1めっき部との境界では、境界の断面形状によって、塗装後の塗膜の厚さにバラつきが生じるため、溶接部の塗装後耐食性が低下する。
また、金属間化合物層及びアルミニウムめっき層を取り除いた突合せ溶接用鋼板では、継手の疲労強度及び静的強度が低下する。特に、特許文献2〜8に開示された突合せ溶接用鋼板では、母材鋼板が露出する露出部において、金属間化合物層及びアルミニウムめっき層を取り除いていない領域を起点とし、突合せ溶接用鋼板の端縁に向かって0.1mmの範囲内で、疲労強度の低下が顕著であった。
これに対し、本開示の突合せ溶接用鋼板は、露出部が、前述の条件(A)及び条件(B)の両方を満たすことにより、継手の疲労強度に優れ、かつ、溶接部に塗装した後であっても、溶接部の塗装後耐食性に優れる。
本開示の突合せ溶接用鋼板が、条件(A)及び条件(B)の両方を満足することで、露出部が適切な形状となる(つまり、第1めっき部の端面が緩やかな傾斜面となる)。そのため、溶接部の周囲に塗装を施した場合であっても、塗装塗膜の厚さのバラつきの発生が抑制される。それにより、熱間プレス成形品に塗装した後であっても、溶接部の塗装後耐食性に優れている。また、露出部と第1めっき部との境界点から、突合せ溶接用鋼板の端縁に向かって0.1mmの範囲内での応力集中が抑制され、継手の疲労強度が確保される。
以下、本開示の突合せ溶接用鋼板について説明する。
[母材鋼板]
母材鋼板は、アルミニウムめっき層を設ける前の鋼板である。母材鋼板は、通常の方法により得られたものであればよく、特に限定されるものではない。母材鋼板は熱延鋼板又は冷延鋼板のいずれでもよい。また、母材鋼板の厚みは目的に応じた厚みとすればよく、特に限定されるものではない。例えば、母材鋼板の板厚は、アルミニウムめっき層を設けた後のめっき鋼板全体の板厚として、0.8mm〜4mmとなるような板厚が挙げられ、さらに、1mm〜3mmとなるような板厚が挙げられる。
母材鋼板の一例としては、例えば、高い機械的強度(例えば、引張強さ、降伏点、伸び、絞り、硬さ、衝撃値、疲れ強さ、などの機械的な変形及び破壊に関する諸性質を意味する。)を有するように形成された鋼板を使用することがよい。
母材鋼板の好ましい化学組成の一例としては、例えば、以下の化学組成が挙げられる。
質量%で、C:0.02%〜0.58%、Mn:0.20%〜3.00%、Al:0.005%〜0.200%、Ti:0%〜0.20%、Nb:0%〜0.20%、V:0%〜1.0%、W:0%〜1.0%、Cr:0%〜1.0%、Mo:0%〜1.0%、Cu:0%〜1.0%、Ni:0%〜1.0%、B:0%〜0.0100%、Mg:0%〜0.05%、Ca:0%〜0.05%、REM:0%〜0.05%、Bi:0%〜0.05%、Si:0%〜2.00%、P:0.03%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、並びに、残部:Fe及び不純物からなる化学組成を有する。
なお、以下、成分(元素)の含有量を示す「%」は、「質量%」を意味する。
(C:0.02%〜0.58%)
Cは、母材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重要な元素である。さらにA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。C量が0.02%未満では、その効果は十分ではない場合がある。したがって、C量は0.02%以上とすることがよい。一方、C量が0.58%を超えると、焼入れ部の靭性劣化が著しくなる。したがって、C量は0.58%以下とすることがよい。好ましくは0.45%以下である。
(Mn:0.20%〜3.00%)
Mnは、母材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。Mn量が0.20%未満ではその効果は十分ではない場合がある。したがって、Mn量は0.20%以上とすることがよい。好ましくは0.80%以上である。一方、Mn量が3.00%を超えると、その効果は飽和するばかりか、却って焼入れ後に安定した強度の確保が困難となる場合がある。したがって、Mn量は3.00%以下とすることがよい。好ましくは2.40%以下である。
(Al:0.005%〜0.200%)
Alは、脱酸元素として機能する。また、Alは、母材鋼板の機械的強度に悪影響を及ぼす酸化物系介在物を低減する作用を有する。Al量が0.005%未満では上記作用による効果を得ることが困難である場合がある。したがって、Al量は0.005%以上とすることがよい。一方、Al量が0.200%超では、上記作用による効果は飽和して、コスト的に不利になる。したがって、Al量は0.200%以下とすることがよい。
(Ti:0%〜0.20%、Nb:0%〜0.20%、V:0%〜1.0%、W:0%〜1.0%)
Ti、Nb、V、及びWは、アルミニウムめっき層と母材鋼板におけるFe及びAlの相互拡散を促進する元素である。したがって、Ti、Nb、V、及びWのうちの少なくとも1種を母材鋼板に含有させてもよい。しかし、1)Ti量及びNb量が0.20%を超える、又は、2)V量及びW量が1.0%を超えると、上記作用による効果は飽和し、コスト的に不利となる。したがって、Ti量及びNb量は0.20%以下とすることがよく、V量及びW量は1.0%以下とすることがよい。Ti量及びNb量は0.15%以下が好ましく、V量及びW量は0.5%以下が好ましい。上記作用による効果をより確実に得るにはTi量及びNb量の下限値を0.01%以上、V量及びW量の下限値を0.1%以上とすることが好ましい。
(Cr:0%〜1.0%、Mo:0%〜1.0%、Cu:0%〜1.0%、Ni:0%〜1.0%、B:0%〜0.0100%)
Cr、Mo、Cu、Ni、及びBは、母材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。したがって、これらの元素のうちの1種又は2種以上を含有させてもよい。しかし、Cr、Mo、Cu、及びNiの含有量については1.0%超、B量については0.0100%超としても、上記効果は飽和して、コスト的に不利となる。したがって、Cr、Mo、Cu、及びNiの含有量は1.0%以下とすることがよい。また、B量は0.0100%以下とすることがよく、0.0080%以下とすることが好ましい。上記効果をより確実に得るには、Cr、Mo、Cu、及びNiの含有量が0.1%以上、並びにBの含有量が0.0010%以上のいずれかを満足させることが好ましい。
(Ca:0%〜0.05%、Mg:0%〜0.05%、REM:0%〜0.05%)
Ca、Mg、及びREMは、鋼中の介在物の形態を微細化し、介在物によるホットスタンプ時の割れの発生を防止する作用を有する。したがって、これらの元素の1種又は2種以上を含有させてもよい。しかし、過剰に添加すると、鋼中の介在物の形態を微細化する効果は飽和し、コスト増を招くだけとなる。したがって、Ca量は0.05%以下、Mg量は0.05%以下、REM量は0.05%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、Ca量を0.0005%以上、Mg量を0.0005%以上、及びREM量を0.0005%以上のいずれかを満足させることが好ましい。
ここで、REMは、Sc、Y及びランタノイドの合計17元素を指し、上記REMの含有量は、これらの元素の合計含有量を指す。ランタノイドの場合、工業的にはミッシュメタルの形で添加される。
(Bi:0%〜0.05%)
Biは、溶鋼の凝固過程において凝固核となり、デンドライトの2次アーム間隔を小さくすることにより、デンドライト2次アーム間隔内に偏析するMn等の偏析を抑制する作用を有する元素である。したがって、Biを含有させてもよい。特に、多量のMnを含有させることがよく行われる鋼板については、Mnの偏析に起因する靭性の劣化を抑制するのにBiは効果がある。したがって、そのような鋼種にはBiを含有させることが好ましい。しかし、0.05%を超えてBiを含有させても、上記作用による効果は飽和してしまい、コストの増加を招く。したがって、Bi量は0.05%以下とする。好ましくは0.02%以下である。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Bi量を0.0002%以上とすることが好ましい。さらに好ましくは0.0005%以上である。
(Si:0%〜2.00%)
Siは、固溶強化元素であり、2.00%までは有効に活用できる。しかし、Siは2.00%を超えて含有させると、めっき性に不具合が生じることが懸念される。したがって、Siを含有する場合、Si量は2.00%以下とすることがよい。好ましい上限は1.40%以下、さらに好ましくは1.00%以下である。下限は特に限定されず、上記作用による効果をより確実に得るには、0.01%以上が好ましい。
(P:0.03%以下)
Pは、不純物として含有される元素である。Pは過剰に含有すると、母材鋼板の靱性が低下しやすくなる。したがって、P量は0.03%以下とすることがよい。好ましくは0.01%以下である。P量の下限は特に規定する必要はないが、コストの観点からは0.0002%以上とすることが好ましい。
(S:0.010%以下)
Sは、不純物として含有される元素であり、MnSを形成し、母材鋼板を脆化させる作用を有する。したがって、S量は0.010%以下とすることがよい。より望ましいS量は0.004%以下である。S量の下限は特に規定する必要はないが、コストの観点からは0.0002%以上とすることが好ましい。
(N:0.010%以下)
Nは、不純物として含有され、鋼中にて介在物を形成し、熱間プレス成形後の靱性を劣化させる元素である。したがって、N量は0.010%以下とすることがよい。好ましくは0.008%以下、さらに好ましくは0.005%以下である。N量の下限は特に規定する必要はないが、コストの観点からは0.0002%以上とすることが好ましい。
(残部)
残部は、Fe及び不純物である。ここで、不純物とは、鉱石、スクラップ等の原材料に含まれる成分、又は、製造の過程で混入する成分が例示され、意図的に母材鋼板に含有させたものではない成分を指す。
[アルミニウムめっき層]
アルミニウムめっき層は、母材鋼板の両面に形成される。アルミニウムめっき層を形成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、アルミニウムめっき層は、溶融めっき法(アルミニウムを主体として含む溶融金属浴中に母材鋼板を浸漬させ、アルミニウムめっき層を形成させる方法)により母材鋼板の両面に形成してもよい。
ここで、アルミニウムめっき層とは、アルミニウムを主体として含むめっき層であり、アルミニウムを50質量%以上含有していればよい。目的に応じて、アルミニウム以外の元素(例えば、Siなど)を含んでいてもよく、製造の過程などで混入してしまう不純物を含んでいてもよい。アルミニウムめっき層は、具体的には、例えば、質量%で、Si(シリコン)を5%〜12%含み、残部はアルミニウム及び不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、質量%で、Si(シリコン)を5%〜12%、Fe(鉄)を2%〜4%を含み、残部はアルミニウム及び不純物からなる化学組成を有していてもよい。
上記範囲でSiを含有させると、加工性及び耐食性の低下が抑制され得る。また、金属間化合物層の厚みを低減し得る。
鋼板の端部以外の領域に設けられたアルミニウムめっき層の厚みは、特に限定されず、例えば、平均厚みで8μm〜40μmの範囲であることがよく、8μm〜35μmの範囲であることが好ましく、15μm〜30μmの範囲であることが好ましい。なお、アルミニウムめっき層の厚みは、鋼板の端部以外の領域における平均厚みを表す。
アルミニウムめっき層は、突合せ溶接用鋼板の腐食を防止する。また、アルミニウムめっき層は、テーラードブランクを熱間プレス成形により加工する場合に、高温に加熱されても、表面が酸化することによるスケール(鉄の化合物)の発生を抑制する。また、アルミニウムめっき層は、有機系材料によるめっき被覆、又は他の金属系材料(例えば、亜鉛系材料)によるめっき被覆よりも沸点及び融点が高い。従って、熱間プレス成形により成形する際に、被覆が蒸発することがないため、表面の保護効果が高い。
溶融めっき時及び熱間プレス成形時における加熱により、アルミニウムめっき層は、母材鋼板中の鉄(Fe)と合金化し得る。よって、アルミニウムめっき層は、必ずしも成分組成が一定な単一の層で形成されるとは限らず、部分的に合金化した層(合金層)を含むものとなる。
[金属間化合物層]
金属間化合物層は、母材鋼板上にアルミニウムめっきを設ける際に、母材鋼板とアルミニウムめっき層との間の境界部に形成される層である。具体的には、金属間化合物層は、アルミニウムを主体として含む溶融金属浴中での母材鋼板の鉄(Fe)とアルミニウム(Al)を含む金属との反応によって形成される。金属間化合物層は、主にFeAl(x、yは1以上を表す)で表される化合物の複数種で形成されている。アルミニウムめっき層がSi(シリコン)を含む場合は、FeAl及びFeAlSi(x、y、zは1以上を表す)で表される化合物の複数種で形成されている。
突合せ溶接用鋼板の端部以外の領域に形成される金属間化合物層の厚みは、特に限定されず、例えば、平均厚みで3μm〜10μmの範囲であることがよく、4μm〜8μmの範囲であることが好ましい。なお、金属間化合物層の厚みは、端部以外の領域における平均厚みを表す。金属間化合物層の厚みは、アルミニウムを主体として含む溶融金属浴の温度と浸漬時間によって制御し得る。
ここで、母材鋼板、金属間化合物層、及びアルミニウムめっき層の確認、並びに、金属間化合物層、及びアルミニウムめっき層の厚みの測定については、以下のような方法によって行う。
突合せ溶接用鋼板の断面が露出するように切断を行い、突合せ溶接用鋼板の断面を研磨する。研磨した突合せ溶接用鋼板の断面を、電子線マイクロアナライザ(Electron Probe MicroAnalyser:FE−EPMA)により、突合せ溶接用鋼板の表面から母材鋼板までを線分析し、アルミニウム濃度及び鉄濃度を測定する。測定条件は、加速電圧15kV、ビーム径100nm程度、1点あたりの照射時間1000ms、測定ピッチ60nmである。また、測定距離はめっき層の厚みが測定できるようにすればよく、例えば板厚方向に30μm〜80μm程度とする。母材鋼板の板厚は、光学顕微鏡で測定するほうが好ましい。
突合せ溶接用鋼板の断面のアルミニウム濃度の測定値として、アルミニウム(Al)濃度が2質量%未満である領域を母材鋼板、アルミニウム濃度が2質量%以上である領域を金属間化合物層又はアルミニウムめっき層と判断する。また、金属間化合物層及びアルミニウムめっき層のうち、鉄(Fe)濃度が4質量%超である領域を金属間化合物層、鉄濃度が4質量%以下である領域をアルミニウムめっき層と判断する。
なお、母材鋼板と金属間化合物層との境界から、金属間化合物層とアルミニウムめっき層との境界までの距離を金属間化合物層の厚みとする。また、金属間化合物層とアルミニウムめっき層との境界からアルミニウムめっき層が形成された鋼板表面までの距離をアルミニウムめっき層の厚みとする。
アルミニウムめっき層の厚み、及び金属間化合物層の厚みは、突合せ溶接用鋼板の表面から母材鋼板の表面(母材鋼板及び金属間化合物層の境界)までを線分析し、次のようにして測定する。
アルミニウムめっき層の厚みは、前述の判断基準にしたがって、アルミニウムめっき層を有する突合せ溶接用鋼板表面から金属間化合物層までの厚みを、端部以外の領域において、端部以外の領域の全長を5等分した5箇所の位置における中央位置付近で求めた値の平均値をアルミニウムめっき層の厚みとする。
金属間化合物層の厚みは、前述の判断基準にしたがって、金属間化合物層とアルミニウムめっき層との境界から金属間化合物層と母材鋼板との境界までの厚みを、端部以外の領域において、端部以外の領域の全長を5等分した5箇所の位置における中央位置付近で求め、求めた値の平均値を金属間化合物層の厚みとする。
[鋼板の端部]
本開示の突合せ溶接用鋼板は、突合せ溶接用鋼板の端部における両面の少なくとも一部において、母材鋼板が露出している露出部を有する。また、露出部よりも中央部側には、アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層が残存している第1めっき部を有する。すなわち、第1めっき部は、端部以外の領域における構造と同様の構造を備えている。露出部が溶接予定部の端部の全域に設けられる場合、第1めっき部は、端部以外の領域と同義である。
(露出部)
露出部は、突合せ溶接用鋼板の溶接予定部の端部に形成される。露出部は、溶接予定部の端部において、突合せ溶接用鋼板の端縁から露出部と第1めっき部との境界点までの範囲に形成される。
露出部は、突合せ溶接用鋼板の溶接を予定している端部を突き合わせ溶接した後、継手に形成される溶接金属と突合せ溶接用鋼板との境界に、アルミニウムめっき層及び金属間化合物層が残存しないように形成されていればよい。
ここで、図2を再び参照すると、本開示の突合せ溶接用鋼板は、仮想線Xと仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である(条件A)。角度αが20°を超えると、第1めっき部の端面を緩やかな傾斜とすることが困難となる。そして、応力集中が緩和できず、疲労強度が低下する。一方、角度αが5.0°よりも小さいと、端部のめっきを除去するために、母材鋼板の露出面積が大きくなりすぎ、溶接部の塗装後耐食性が低下する。継手の疲労強度及び溶接部の塗装後耐食性が共に優れる観点で、角度αの好ましい上限は15.0°以下である。また、角度αの好ましい下限は9.0°以上である。
本開示の突合せ溶接用鋼板は、仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである(条件B)。最大距離hが1.0μm未満であると、湾曲形状ではなくなり、直線的形状になるため応力集中が緩和できず、疲労強度が低下する。一方、最大距離hが5.0μmを超えても、かえって応力集中が緩和できず、疲労強度が低下する。継手の疲労強度が優れる観点で、最大距離hの好ましい上限値は4.0μm以下である。また、最大距離hの好ましい下限値は2.0μm以上である。
本開示の突合せ溶接用鋼板は、継手の疲労強度及び溶接部の塗装後耐食性が共に優れる観点で、露出部が下記条件(C)をさらに満足することが好ましい。
(C)アルミニウムめっき層の表面を露出部の方向に延長させた仮想線から母材鋼板の表面までの垂直方向の深さのうち、仮想線Xにおける0.1mmになる地点よりも突合せ溶接用鋼板の端縁側における露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1)を満たす。本開示の突合せ溶接用鋼板では、両面に設けられたいずれの露出部も下記式(1)を満たしていることが好ましい。なお、下記式(1)中の母材鋼板の厚さは、μmに換算した値を代入する。
式(1) D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚さ×0.2)/2
露出部における母材鋼板の板厚が薄くなると、疲労強度及び静的強度が低下する。これら強度の下限は、テーラードブランクにおける溶接した接合材(突合せ溶接用鋼板)のうち、ホットスタンプ後の強度と板厚との積が小さい突合せ溶接用鋼板側の母材鋼板の板厚に依存する。このため、露出部の深さD(以下、「除去深さD」とも称する)は、上記の式(1)の関係を満足することが好ましい。好ましくは、下記式(1−2)を満たすことが好ましく、下記式(1−3)を満たすことがより好ましい。
式(1−2)D≦(母材板厚×0.15)/2以下
式(1−3)D≦(母材板厚×0.1)/2以下
アルミニウムめっき層と金属間化合物層とを除去し、母材鋼板を露出するまでの深さであれば、除去深さDの下限値は、特に限定されるものではない。つまり、除去深さDの下限は、アルミニウムめっき層と金属間化合物層との合計厚み以上であればよい。ただし、静的強度及び疲労強度の観点から、除去深さDの範囲は、アルミニウムめっき層と金属間化合物層との合計厚み以上の範囲で、可能な限り小さいほうが好ましい。例えば、アルミニウムめっき層と金属間化合物層との厚みの合計の1.2倍以下であってもよい。
露出部の幅は、平均で0.2mm〜5.0mmであることがよい。突合せ溶接がレーザ溶接である場合、好ましくは0.5mm〜1.5mmである。突合せ溶接がプラズマ溶接である場合、好ましくは1.0mm〜4.0mmである。
露出部の幅の上限を上記範囲とすることで、テーラードブランク及び熱間プレス成形品としたときの継手の疲労強度の低下が抑制されやすくなる。また、熱間プレス成形品としたときに、溶接部の塗装後耐食性の低下も抑制されやすくなる。さらに、熱間プレス成形品としたときに、スケールが形成される範囲が広くなり過ぎないため、プレス型の損傷が抑制されやすくなる。一方、露出部の幅の下限を上記範囲とすることで、突合せ溶接するときに、アルミニウムめっき層及び金属間化合物層が、突合せ溶接のレーザによって溶融することが抑えられる。そのため、アルミニウム成分の溶接金属への混入が抑制されることにより、溶接金属の破断が抑制されやすくなる。
ここで、図3を参照すると、除去深さDは、アルミニウムめっき層14の表面を露出部22の方向に延長させた仮想線と母材鋼板の表面との間の最長距離である。ただし、露出部22と第1めっき部26との境界点100Bから露出部22の方向に0.1mmまでの範囲内では、母材鋼板12の厚みが異なる部分を含んでいる。したがって、本開示の鋼板では、除去深さDは、境界点100Bから露出部22の方向に0.1mmの範囲内よりも鋼板の端縁100A側で測定された最大値とする。また、露出部22の幅W(以下、「除去幅W」とも称する)は、鋼板の端縁100Aにおいて板厚方向に延長させた仮想線から、露出部22及び第1めっき部26の境界点100Bまでの最短距離である。
突合せ溶接用鋼板、テーラードブランク、及び熱間プレス成形品から、除去深さD及び露出部の幅(除去幅W)を測定する方法としては、次の方法が挙げられる。
除去深さDは、例えば、露出部を有する端部を含む突合せ溶接用鋼板を板厚方向に切断し、切断した断面を光学顕微鏡で観察することで求めることができる。露出部における母材鋼板の厚さと、アルミニウムめっき層、金属間化合物層、及び母材鋼板の端部以外の領域における合計厚さを測定すればよい。また、テーラードブランク、及び熱間プレス成形品の場合は、溶接金属に隣接する突合せ溶接用鋼板において、露出部における母材鋼板の厚さと、アルミニウムめっき層、金属間化合物層、及び母材鋼板の端部以外の領域における合計厚さを測定すればよい。
具体的には、まず、端部以外の領域において、母材鋼板の厚さ、並びに、母材鋼板上に形成されているアルミニウムめっき層及び金属間化合物層の合計厚さ(厚さA)を求める。厚さAは、端部以外の領域において、端部以外の領域の全長を5等分した5箇所の位置における中央位置付近で求め、その平均値とする。
次に、露出部と第1めっき部との境界点から0.1mmよりも鋼板の端縁側において、露出部での母材鋼板の厚み(厚さB)を求める。
厚さBは、この露出部の終点までの範囲を測定した最小値とする。ただし、この範囲の全幅に対して、突合せ溶接用鋼板の端縁から鋼板に中央部に向かって10%の範囲は、測定から除外する。この除外した領域のうち、3等分した3箇所における中央位置を測定し、その最小値を厚みBとする。
そして、除去深さDは、上記で求めた厚さAから厚みBを差し引くことで求められる(除去深さD=厚さA−厚さB)。
なお、テーラードブランク、及び熱間プレス成形品の場合も同様にして測定すればよい。
また、露出部の幅の測定は、光学顕微鏡により、露出部を観察する方法が挙げられる。露出部の幅の具体的な測定方法は、以下のとおりである。
まず、突合せ溶接用鋼板の端部における露出部の全幅が観察可能な断面を含む測定用試料を5箇所採取する。次に、突合せ溶接用鋼板の断面が露出するように切断を行い、樹脂に埋め込み、研磨を行い、断面を光学顕微鏡で拡大する。突合せ溶接用鋼板の端縁を基準とし、突合せ溶接用鋼板の端縁から第1めっき部までの距離(露出部の幅)を測定する。5箇所で測定した平均値を露出部の幅とする。
本開示の突合せ溶接用鋼板は、継手の疲労強度が優れる観点で、露出部が下記条件(D)を満足することが好ましい。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが50μm以上である。
第1点:前記露出部と前記第1めっき部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
継手の疲労強度の点で、前述の条件(A)及び条件(B)を満足する範囲内で、Rの数値が大きければ大きいほど、応力の負荷が加えられたときの応力集中が緩和される。そのため、Rは50μm以上であることが望ましい。Rは、100μm以上であってもよく、200μm以上であってもよく、300μm以上であってもよい。Rの上限は、前述の条件(A)及び条件(B)を満足する範囲内であれば、特に限定されるものではない。Rの上限としては、例えば、1000μm以下が挙げられる。Rを測定する方法としては、前述の露出部の幅の測定方法と同様の方法によって、光学顕微鏡によって測定すればよい。ここで、再び図2を参照すると、曲率半径Rは、境界点100B、交点100C、及び最大距離点100Dに基づいて測定される。
本開示の突合せ溶接用鋼板は、テーラードブランク及び熱間プレス成形品としたときの溶接金属に破断が生じない範囲であれば、露出部が設けられた溶接予定部の端部において、少なくとも金属間化合物層が残存している第2めっき部が設けられていてもよい。第2めっき部は、露出部が設けられた端部の両面又は片面に設けられていてもよい。第2めっき部が両面に設けられる場合、例えば、一方の面(第1面)に突合せ溶接用鋼板の端縁を含む領域に設けられた第2めっき部Aが設けられ、他方の面(第2面)に突合せ溶接用鋼板の端縁と離間した領域に設けられた第2めっき部Bが設けられてもよい。第2めっき部が片面に設けられる場合、突合せ溶接用鋼板の端縁を含む領域に設けられた第2めっき部Aが設けられてもよい。また、鋼板の端縁と離間した領域に設けられた第2めっき部Bが設けられてもよい。突合せ溶接用鋼板の端縁と離間した領域に第2めっき部Bを設ける場合、突合せ溶接用鋼板の端縁から第2めっき部Bまでの距離は0.01mm以上であってよい。第2めっき部(第2めっき部A及び第2めっき部B)は、金属間化合物層のみ有していてもよく、金属間化合物層とアルミニウムめっき層とのいずれの層が設けられていてもよい。つまり、第1面では、端縁から第1めっき部に向かって、第2めっき部A、露出部、及び第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置されていてもよい。また、第2面では、端縁から第1めっき部に向かって、露出部(露出部A)、第2めっき部B、露出部(露出部B)、及び第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置されていてもよい。
第2めっき部は、下記の態様であってもよい。例えば、突合せ溶接用鋼板を得るために、めっき鋼板を打ち抜いて切板材を得る。このときに、シャー等の切断手段を採用する場合がある。シャーによって切断すると、突合せ溶接用鋼板の端縁を含む領域では、一方の面で、ダレが発生し、他方の面で、カエリが発生する場合がある。
ダレが発生している面を切削するとき、ダレが発生している部分は切削しないことで、突合せ溶接用鋼板の端縁を含む領域に、第2めっき部Aを設けることができる。また、カエリが発生している面を切削するとき、突合せ溶接用鋼板の端縁と離間した領域に第2めっき部Bを設けることができる。第2めっき部は、ダレが発生している面及びカエリが発生している面のいずれか一方の面に設けてもよく、両者のいずれの面に設けてもよい。溶接予定部の端部において設けられていた第2めっき部は、突合せ溶接により、溶接金属中に取り込まれて、突合せ溶接用鋼板の端部から消失する。
次に、本開示の突合せ溶接用鋼板の好ましい製造方法の一例について説明する。
露出部の形成は特に限定されず、レーザ加工及び機械加工のいずれでもよい。本開示の突合せ溶接用鋼板の好ましい製造方法の一例は、切削により露出部を形成する工程を有する。より好ましい製造方法の一例としては、機械加工による切削で露出部を形成する工程を有する。さらに好ましい製造方法の一例としては、エンドミルによる切削で露出部を形成する工程を有する。エンドミルの端部のR形状を適切にすることで、本開示の突合せ溶接用鋼板における条件(A)及び条件(B)を満足させやすくなる。
以下、露出部を形成する好ましい方法の一例について具体的に説明する。
突合せ溶接用鋼板の端部における両面の少なくとも一部において、露出部を形成する好ましい方法の一例としては、例えば、次の方法が挙げられる。
突合せ溶接用鋼板の端部の少なくとも一部において、母材鋼板の両面上に形成された金属間化合物層及びアルミニウムめっき層を切削により除去して、母材鋼板が露出する露出部を形成する工程を有していてもよい(形成法Aとする)。
形成法Aは、例えば、以下のようにして、突合せ溶接用鋼板の端部に、露出部を形成する方法である。まず、テーラードブランクを形成する前の突合せ溶接用鋼板として、所望の大きさに切断した切板材を準備する。次に、切断後の切板材の端部の両面の少なくとも一部に対して、切削により、母材鋼板の両面上に形成されたアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を除去する。そして、切板材の端部に、母材鋼板が露出する露出部を形成する。このようにして、突合せ溶接用鋼板が得られる。
露出部を形成するために行う、切削により除去する方法としては、特に限定されるものではない。切削は、例えば、砥石、バイト、スライス盤、エンドミル、メタルソー等の機械加工によって行う方法が挙げられる。さらに、これら方法を組み合わせて、金属間化合物層及びアルミニウムめっき層を取り除いて露出部を形成してもよい。これらの中でも、露出部は、エンドミルによる切削で形成されることが好ましい。エンドミルによる切削は、回転運動による切削である。そのため、エンドミルによって形成された露出部は、前述の条件A及び条件Bを満足させやすくなる。エンドミルによって形成された露出部は、例えば、エンドミル特有の切削痕が生じている。
なお、機械加工以外の別の方法としては、レーザガウジング等のレーザ加工によって除去することも挙げられる。しかしながら、レーザガウジング等のレーザ加工によって露出部を形成する場合、熱が加えられることで、露出部が形成される部分の母材鋼板には、大気中の水蒸気に起因して水素が混入することがある。また、レーザ加工後に、露出部が形成された部分の母材鋼板は急冷されるため、この部分の母材鋼板の金属組織にはマルテンサイトが生じる。これにより溶接前に突合せ溶接用鋼板の端面で遅れ破壊が生じる場合がある。
一方で、機械加工により露出部を形成する場合、露出部が形成される部分の母材鋼板は、温度上昇が抑えられマルテンサイトが生じない。また、水素も入らないため遅れ破壊の発生が抑制される。この点で、露出部を形成するための方法としては、機械加工による切削を採用することが好ましい。
さらに、機械加工により露出部を形成する場合、レーザガウジング等のレーザ加工を行うときのレーザ光に対する遮光対策を行うことが無く、コスト等の点でも有利である。
突合せ溶接用鋼板の端部における両面の少なくとも一部に露出部が形成されていれば、端部に露出部を形成する順序は、上記の形成法Aに限定されるものではない。
突合せ溶接用鋼板の端部における両面の少なくとも一部に露出部を形成する他の好ましい方法の一例としては、例えば、次の方法が挙げられる。
突合せ溶接用鋼板の端部以外における両面の領域の少なくとも一部に、母材鋼板の両面上に形成されたアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を、切削により除去して、母材鋼板を露出させた露出部を形成する工程と、前記母材鋼板の露出した部分が突合せ溶接用鋼板の端部に有するように切断し、突合せ溶接用鋼板の端部における両面の少なくとも一部に、母材鋼板が露出する露出部を形成する工程とを有していてもよい(形成法Bとする)。
形成法Bは、例えば、具体的には、次のような方法である。まず、打ち抜き加工を施し、所望の大きさに切断した切板材を準備する。次に、切断された切板材に対して、母材鋼板上に形成されたアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を、切削により除去し、母材鋼板を露出させた露出部を形成する。露出部は、切板材の端部以外の領域に、例えば一方向に延びるように形成する。そして、露出部が突合せ溶接用鋼板の端縁に沿う状態となるように、母材鋼板を露出させた部分を切断する。このようにして、突合せ溶接用鋼板が得られる。
形成法Bの場合、アルミニウムめっき層及び金属間化合物層を除去して形成した露出部の幅は、0.4mm〜30mmであることがよく、0.4mm〜10mmであることが好ましい。露出部を切断する位置は、目的とする幅となるように、露出部の中央線付近の位置で切断してもよい。
なお、上記の形成法Aで形成した母材鋼板の露出部の幅は、突合せ溶接用鋼板を突合せ溶接した後の溶融凝固領域(溶接金属)の幅の半分より10%から50%大きいことがよい。
上記の形成法Bのように形成した突合せ溶接用鋼板の切断前での母材鋼板の露出部の幅は、鋼板を突合せ溶接した後の溶融凝固領域(溶接金属)の幅の半分より10%から50%大きいことがよい。
これらの範囲であると、突合せ溶接用鋼板を突合せ溶接した後の溶接金属に、アルミニウムの混入が抑えられるため、溶接部の塗装後耐食性に優れたものとなるとともに、引張強度の低下も抑制される。また、溶接金属と第1めっき部との間に、硬質で脆い金属間化合物層を有していないためホットスタンプ後の熱間プレス成形品の疲労強度の低下が抑制される。
露出部及び第1めっき部の他に、少なくとも金属間化合物層を備える第2めっき部を設ける場合、第2めっき部の形成方法は特に限定されない。所望の第2めっき部が形成されるように、例えば、形成法A又は形成法Bにしたがって、第2めっき部を設けてもよい。
<テーラードブランク>
次に、テーラードブランクについて説明する。
テーラードブランクは、本開示の突合せ溶接用鋼板を少なくとも1枚有し、本開示の突合せ溶接用鋼板の露出部を有する端部を介して、少なくとも2枚の突合せ溶接用鋼板を突合せ溶接した溶接鋼板である。本開示の突合せ溶接用鋼板を少なくとも1枚有していれば、2枚の突合せ溶接用鋼板の端面どうしを突合せた状態で溶接してもよく、3枚の突合せ溶接用鋼板の端面どうしを突合せた状態で溶接してもよい。例えば、テーラードブランクは、露出部を有する本開示の突合せ溶接用鋼板の端部の端面と、他の突合せ溶接用鋼板の溶接予定部の端部の端面とを突合せた状態で溶接した溶接鋼板でもよい。また、テーラードブランクは、例えば、本開示の2枚の突合せ溶接用鋼板における露出部を有する端部の端面どうしを突合せた状態で溶接してもよく、本開示の3枚の突合せ溶接用鋼板における露出部を有する端部の端面どうしを突合せた状態で溶接してもよい。さらに、本開示の3枚以上の突合せ溶接用鋼板における露出部の端面どうしを突合せた状態で溶接してもよい。つまり、本開示の突合せ溶接用鋼板を少なくとも1枚含み、少なくとも2枚の突合せ溶接用鋼板の端部が対向して配置された突合せ溶接用鋼板と、少なくとも2枚の突合せ溶接用鋼板の端部を接合する溶接金属であって、本開示の突合せ溶接用鋼板の母材鋼板が露出している露出部に隣接して備える溶接金属と、を有する。
すなわち、本開示のテーラードブランクは、以下の構造を備える。
溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも2枚の鋼板を有する鋼板部とを備える。
また、本開示のテーラードブランクは、少なくとも2枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、前記母材鋼板と、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する。
前記母材鋼板及び前記めっき部を有する前記鋼板は、前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有している。
前記露出部は、前記溶接金属部と接続している。
そして、本開示のテーラードブランクは、前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置されている。
さらに、本開示のテーラードブランクは、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線Xは、前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から突合せ溶接用鋼板の端縁方向に延長させた仮想線である。
仮想線Yは、前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線である。
テーラードブランクを得るための2枚以上の突合せ溶接用鋼板は、目的に応じて組み合わせて用いればよい。テーラードブランクを得るための2枚以上の突合せ溶接用鋼板は、例えば、それぞれ同じ強度クラスの突合せ溶接用鋼板を用いてもよく、異なる強度クラスの突合せ溶接用鋼板を用いてもよい。また、2枚以上の突合せ溶接用鋼板は、厚みが同じ突合せ溶接用鋼板を用いてもよく、厚みが異なる突合せ溶接用鋼板を用いてもよい。
さらに、テーラードブランクを得るための2枚以上の突合せ溶接用鋼板は、端部に備える露出部の態様が同じでもよく、異なっていてもよい。露出部の態様が異なる組み合わせは、例えば、条件(A)及び条件(B)の少なくとも一方の条件が異なる組み合わせが挙げられる。
また、テーラードブランクは、溶接金属に含有するアルミニウムの濃度(Al濃度)が、継手の疲労強度及び溶接部の塗装後耐食性が共に優れる観点で、1.00質量%以下であることが好ましい。溶接金属中のアルミニウム濃度1.00質量%以下であると、継手の疲労強度に優れる。溶接金属中のアルミニウム濃度は、少ないほど、熱間プレス成形時の加熱温度が低くても焼入れ性が担保でき、継手の強度が確保される。この点で、溶接金属中のアルミニウム濃度は、0.80質量%以下であることが好ましく、0.60質量%以下であることがより好ましい。塗装後耐食性が優れたものとする点で、溶接金属中のアルミニウム濃度は0.05質量%以上であることが好ましい。アルミニウム濃度が0.10質量%以上であると、より一層塗装後耐食性に優れる。継手の疲労強度及び溶接部の塗装後耐食性が共に優れる観点で、後述の熱間プレス成形品において、溶接金属に含まれるアルミニウムの濃度についても同様の範囲であることが好ましい。
溶接金属中のアルミニウム濃度は平均濃度である。溶接金属中のアルミニウム濃度の測定は以下のようにして行う。
レーザ溶接線に直交する方向で切断し、樹脂に埋め込み、研磨を行い電子線マイクロアナライザ(FE−EPMA)により、突合せ溶接用鋼板の表面から母材鋼板までをマッピング分析し、アルミニウム濃度を測定する。測定条件は、加速電圧15kV、ビーム径100nm程度、照射時間1000ms、測定ピッチは格子状に5μmピッチとする。溶接金属の部分のアルミニウム濃度の測定値を平均化して、平均濃度を求める。なお、後述の熱間プレス成形品における溶接金属中のアルミニウム濃度についても、同様の方法で測定される。
本開示のテーラードブランクは、継手の疲労強度と溶接部の塗装後耐食性の観点で、溶接金属から露出部と第1めっき部との境界点までの露出部の幅が、0.1mm〜1.5mmであることが好ましい。溶接金属から露出部と第1めっき部との境界点までの露出部の幅とは、溶接金属おける最も第1めっき部寄りの端縁を板厚方向に延長した仮想線から、露出部及び第1めっき部の境界点まで最短距離を表す。テーラードブランクにおける露出部の幅が0.1mm以上であると、溶接金属が拡大した場合に、第1めっき部のアルミニウム成分が溶接金属に過剰に混入することが抑制される。そのため、継手の疲労強度が確保されやすい。テーラードブランクにおける露出部の幅が1.5mm以下であると、母材鋼板の露出面積が適度な範囲となり、塗装後耐食性が確保されやすい。テーラードブランクにおける露出部の幅の上限は、継手の疲労強度と溶接部の塗装後耐食性の観点で、1.0mm以下とすることがより好ましく、0.5mm以下とすることがさらに好ましい。テーラードブランクにおいても、露出部は、本開示の突合せ溶接用鋼板における条件(A)及び条件(B)を満足している。
突合せ溶接を行う溶接方法は特に限定されず、例えば、レーザ溶接(レーザビーム溶接)、アーク溶接、電子ビーム溶接等の溶接方法が挙げられる。また、アーク溶接としては、プラズマ溶接、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接、MIG(Metal Inert Gas)溶接、MAG(Metal Active Gas)溶接等が挙げられ、好適なアーク溶接としては、プラズマ溶接が挙げられる。溶接条件は、使用する突合せ溶接用鋼板の厚み等、目的とする条件によって選択すればよい。
また、溶接は、必要に応じて、フィラーワイヤを供給しながら溶接してもよい。
本開示の少なくとも2枚の突合せ溶接用鋼板のうち、突合せ溶接用鋼板の板厚と熱間プレス成形後における突合せ溶接用鋼板の引張強度との積が小さいほうの突合せ溶接用鋼板の板厚をt(μm)とする。また、突合せ溶接用鋼板の板厚と熱間プレス成形後の突合せ溶接用鋼板の引張強度との積が小さいほうの突合せ溶接用鋼板であり、端部の両面に形成されている露出部のうち、一方の面(第1の面)に形成された露出部での垂直方向の深さをD1(以下、「除去深さD1」と称する場合がある。)、他方の面(第2の面)に形成された露出部での垂直方向の深さをD2(以下、「除去深さD2」と称する場合がある。)とする。このとき、t(μm)、D1(μm)、及びD2(μm)の関係が下記式(2)の関係を満たしていることがよい。なお、通常、板厚の単位はmmであるが、tに代入する数値は、μmに換算した値を代入する。
式(2)((D1+D2)/t)×100≦20
なお、D1及びD2は、前述の除去深さD(つまり、アルミニウムめっき層の表面を露出部の方向に延長させた仮想線から母材鋼板の表面までの垂直方向の深さのうち、凹状の曲線で形成された露出部を除く部位までの深さ)と同様の測定方法により求められる。
また、「鋼板の板厚と熱間プレス成形後の鋼板の引張強度との積」において、板厚は、熱間プレス成形後の鋼板の板厚を、引張強度は、熱間プレス成形後の引張強度を、それぞれ用いる。
ここで、図4を参照して、テーラードブランクにおける突合せ溶接用鋼板の板厚t、除去深さD1、除去深さD2について説明する。図4は、本開示のテーラードブランクの一例を示す断面図である。図4に示すテーラードブランク200は、第1の突合せ溶接用鋼板110及び第2の突合せ溶接用鋼板120が、それぞれの鋼板の溶接予定部の端部を突合せ溶接して形成されている。テーラードブランク200は、鋼板部としての第1の突合せ溶接用鋼板110及び鋼板部としての第2の突合せ溶接用鋼板120が、溶接金属部としての溶接金属30により接合されている。そして、溶接金属30に隣接して露出部22を有しており、露出部22の溶接金属30から離れた側に隣接して第1めっき部26を有している。
図4に示すように、第2の突合せ溶接用鋼板120の板厚は、第1の突合せ溶接用鋼板110の板厚よりも小さい。第1の突合せ溶接用鋼板110及び第2の突合せ溶接用鋼板120は、熱間プレス成形後の鋼板の引張強度が同程度である。したがって、図4に示すテーラードブランク200において、第2の突合せ溶接用鋼板120は、第1の突合せ溶接用鋼板110よりも、熱間プレス成形後の突合せ溶接用鋼板の引張強度と板厚との積が小さくなる。つまり、図4に示すように、板厚t、除去深さD1、及び除去深さD2は、第2の突合せ溶接用鋼板120における値となる。板厚tは、第2の突合せ溶接用鋼板120における板厚である。除去深さD1は、第1面におけるアルミニウムめっき層の表面を露出部22の方向に延長させた仮想線と母材鋼板12の表面との距離である。除去深さD2は、第2面におけるアルミニウムめっき層14の表面を露出部22の方向に延長させた仮想線と母材鋼板12の表面との距離である。
テーラードブランクは、上記のように、露出部を有する端部の端面を突合せた状態で突合せ溶接を行う。そのため、溶接金属は、金属間化合物層及びアルミニウムめっき層に起因するアルミニウムの混入量が少ない。また、金属間化合物層が存在しない露出部が溶接金属に隣接しているため、テーラードブランク及びホットスタンプ後の継手の疲労強度の低下が抑制される。また、継手の引張強度の低下も抑制される。
<熱間プレス成形品>
次に、熱間プレス成形品について説明する。
熱間プレス成形品は、本開示のテーラードブランクを熱間プレス成形して得られた成形品である。つまり、熱間プレス成形品は、本開示の突合せ溶接用鋼板を少なくとも1枚含み、少なくとも2枚の突合せ溶接用鋼板の端部が対向して配置された鋼板と、少なくとも2枚の突合せ溶接用鋼板の端部を接合する溶接金属であって、本開示の突合せ溶接用鋼板の母材鋼板が露出している露出部に隣接して備える溶接金属と、を有する。熱間プレス成形品は、継手の疲労強度及び溶接部の塗装後耐食性の観点で、本開示の少なくとも2枚の突合せ溶接用鋼板を、露出部を有する端部を介して突合せ溶接したテーラードブランクを熱間プレス成形して得られた成形品であることがよい。
すなわち、本開示の熱間プレス成形品は、以下の構造を備える。
溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも2枚の鋼板を有する鋼板部とを備える。
少なくとも2枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板と、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板である。
前記母材鋼板及び前記めっき部を有する前記鋼板は、前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有している。
前記露出部は、前記溶接金属部と接続している。
そして、本開示の熱間プレス成形品は、前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置されている。
さらに、本開示の熱間プレス成形品は、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線Xは、前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から突合せ溶接用鋼板の端縁方向に延長させた仮想線である。
仮想線Yは、前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線である。
熱間プレス成形品は、次のようにして製造し得る。
まず、テーラードブランクを高温に加熱してテーラードブランクを軟化させる。そして、金型を用いて、軟化したテーラードブランクをホットスタンプにより成形及び冷却して焼入れられ、目的とする形状の熱間プレス成形品が得られる。熱間プレス成形品は、加熱、及び冷却により焼入れされることで、例えば、約1500MPa以上の高い引張強度を有する成形品が得られる。
ホットスタンプするときの加熱方法としては、通常の電気炉、ラジアントチューブ炉に加え、赤外線加熱、通電加熱、誘導加熱等による加熱方法を採用することが可能である。
熱間プレス成形品は、鋼板のアルミニウムめっき層が、加熱時に鋼板の酸化に対する保護を付与する、金属間化合物層に変化させられる。例えば、一例として、アルミニウムめっき層に、シリコン(Si)を含む場合、アルミニウムめっき層は、加熱されると、Feとの相互拡散により、Al相が、金属間化合物層(すなわち、Al−Fe合金相、Al−Fe−Si合金相)へと変化する。Al−Fe合金相及びAl−Fe−Si合金相の融点は高く、1000℃以上である。Al−Fe相及びAl−Fe−Si相は複数種類あり、高温加熱、又は長時間加熱すると、よりFe濃度の高い合金相へと変化していく。これらの金属間化合物層が、鋼板の酸化を防止する。
ホットスタンプするときの最高到達温度については、特に限定されず、例えば、850℃〜1000℃とすることが好ましい。ホットスタンプするときの最高到達温度は、オーステナイト領域で加熱することから、通常900℃〜950℃程度の温度が採用されることが多い。
ホットスタンプでは、高温に加熱したテーラードブランクを、水冷等により冷却された金型でプレス成形すると同時に、金型での冷却によって焼入れられる。また、必要に応じて金型の隙間から水をブランク材に直接噴霧して水冷してもよい。そして、目的とする形状の熱間プレス成形品が得られる。熱間プレス成形品はそのまま部品として用いても、必要に応じて溶接部にショットブラスト、ブラッシング、レーザクリーニングなどによる脱スケール処理を行ってから用いてもよい。
テーラードブランクが高温に加熱されると、母材鋼板の金属組織は、少なくとも一部、好ましくは全体がオーステナイト単相の組織となる。その後、金型でプレス成形される際に、目的とする冷却条件で冷却することで、オーステナイトを、マルテンサイト及びベイナイトの少なくとも一方に変態させる。そして、得られた熱間プレス成形品では、母材鋼板の金属組織が、マルテンサイト、ベイナイト、又はマルテンサイト−ベイナイトのいずれかの金属組織となる。
ここで、めっき鋼板の製造から熱間プレス成形品を製造するまでの工程の一例は、次の通りである。
まず、母材鋼板の両面に、アルミニウムめっきを施して、アルミニウムめっき層が設けられためっき鋼板を得る。このとき、母材鋼板とアルミニウムめっき層との間には、金属間化合物層が形成される。
次に、母材鋼板の両面に、アルミニウムめっきが施されためっき鋼板は、コイル状に巻き取られる。次に、コイル状に巻かれためっき鋼板を引き出し、打ち抜き加工を施して切板材を得る。
次に、鋼板の端部における両面の少なくとも一部において、アルミニウムめっき層及び金属間化合物層を除去して、母材鋼板の露出部を形成し、本開示の突合せ溶接用鋼板を得る。
ここで、突合せ溶接用鋼板の端部に形成される露出部は、めっき鋼板をコイル状に巻き取った後、コイル状に巻かれためっき鋼板を引き出した状態で形成してもよい。この場合、めっき鋼板に露出部を形成したあと、露出部が突合せ溶接用鋼板の端部に有するように打ち抜き加工を施す。
また、突合せ溶接用鋼板の端部に形成される露出部は、コイル状に巻かれためっき鋼板を引き出し、引き出しためっき鋼板に打ち抜き加工を施して得られた切板材に形成してもよい。この場合、切板材の端部に露出部を形成して、突合せ溶接用鋼板としてもよい。また、切板材の端部以外の部分に、例えば一方向に延びるように、露出領域を形成した後、切板材の端部に露出部が形成されるように、切板材の露出領域を切断して、突合せ溶接用鋼板としてもよい。
次に、端部に露出部が形成された突合せ溶接用鋼板を少なくとも1枚準備する。例えば、露出部が形成された突合せ溶接用鋼板は、1枚準備してもよく、2枚準備してもよい。
次に、突合せ溶接用鋼板の端部を突合せた状態で、突合せ溶接を行い、テーラードブランクを得る。具体的には、露出部が形成された突合せ溶接用鋼板を2枚準備した場合、露出部を有する端部を突合せた状態で、突合せ溶接を行い、テーラードブランクを得る。
次に、加熱炉で、テーラードブランクを加熱する。
次に、上型及び下型の一対の金型により、加熱されたテーラードブランクを熱間プレスし、成形及び焼入れする。
そして、金型から取り外すことで、目的とする熱間プレス成形品が得られる。
熱間プレス成形品は、例えば、自動車車体等の各種自動車部材の他、産業機械の各種部材への適用に有用である。
<鋼管状のテーラードブランク>
次に、鋼管状のテーラードブランクについて説明する。
鋼管状のテーラードブランクは、本開示の突合せ溶接用鋼板を少なくとも1枚含む鋼板によるオープン管の端部を介して溶接したものである。つまり、本開示の鋼管状のテーラードブランクは、本開示の突合せ溶接用鋼板をオープン管とし、露出部を有する端部の端面どうしを突合せた状態で溶接して得られた鋼管状のテーラードブランクでもよい。また、本開示のテーラードブランクをオープン管とし、露出部を有する端部の端面どうしを突合せた状態で溶接して得られた鋼管状のテーラードブランクでもよい。鋼管状のテーラードブランクは、溶接金属(つまり、鋼板のオープン管の端部を接合する溶接金属)を少なくとも一つ有し、溶接金属に隣接する本開示の突合せ溶接用鋼板を含む鋼板による管状体の両面に、母材鋼板が露出している露出部を有する。
すなわち、本開示の鋼管状のテーラードブランクは、以下の構造を備える。
本開示の鋼管状のテーラードブランクは、溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも1枚の鋼板を有する鋼板部とを備える。
前記少なくとも1枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板は、母材鋼板と、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する。
母材鋼板及びめっき部を有する前記鋼板は、前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有する。
前記露出部は、前記溶接金属部と接続している。
そして、本開示の鋼管状のテーラードブランクは、前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置されている。
さらに、本開示の鋼管状のテーラードブランクは、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線Xは、前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から突合せ溶接用鋼板の端縁方向に延長させた仮想線である。
仮想線Yは、前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線である。
鋼管状のテーラードブランクは、例えば、次のようにして得られたものが挙げられる。
1)第1の端部に、第1の露出部を設け、第2の端部に、第2の露出部を設けた突合せ溶接用鋼板を1枚準備する。この1枚の突合せ溶接用鋼板を管状に成形してオープン管とする。その後、得られたオープン管において、第1の露出部を備える端部の端面と、第2の露出部を備える端部の端面とを突合せた状態で溶接する。このようにして得られた鋼管状のテーラードブランクでもよい。
2)第1の端部に、第1の露出部を設け、第2の端部に、第2の露出部を設けた突合せ溶接用鋼板を2枚以上準備する。この突合せ溶接用鋼板が2枚である場合は、第1の露出部を備える第1の突合せ溶接用鋼板の端部の端面と、第2の露出部を備える端部の第2の突合せ溶接用鋼板の端面とを、突合せた状態で溶接してテーラードブランクとする。そして、このテーラードブランクを管状に成形してオープン管とする。その後、得られたオープン管において、溶接を行っていない第2の露出部を備える第1の突合せ溶接用鋼板部分での端部の端面と、溶接を行っていない第1の露出部を備える第2の突合せ溶接用鋼板部分での端部の端面とを突合せた状態で溶接する。このようにして得られた鋼管状のテーラードブランクでもよい。オープン管は、オープン管を形成する前のテーラードブランクにおける溶接線に対して、平行な方向に形成してもよく、交差する方向に形成してもよい。
テーラードブランクから鋼管状のテーラードブランクを形成する場合、鋼管状のテーラードブランクを得るためのテーラードブランクが備える2枚以上の突合せ溶接用鋼板は、上記に限らず、目的に応じて組み合わせて用いればよい。2枚以上の突合せ溶接用鋼板の組み合わせは、例えば、前述のテーラードブランクの説明で例示した同様の組み合わせが挙げられる。
なお、管状に成形する方法は、特に限定されず、例えば、UOE法、ベンディングロール法などのいずれの方法でもよい。
また、管状に成形した後の溶接は、特に限定されず、例えば、レーザ溶接;プラズマ溶接;電気抵抗溶接又は高周波誘導加熱溶接により溶接する電縫溶接が挙げられる。
鋼管状のテーラードブランクは、疲労強度と塗装後耐食性が共に優れる観点で、溶接金属に含有するアルミニウムの濃度(Al濃度)が、0.05質量%〜1.00質量%であることが好ましい。この点で、溶接金属に含有するアルミニウムの濃度の上限は、0.80質量%以下がより好ましく、0.60質量%以下がさらに好ましい。溶接金属に含有するアルミニウムの濃度の下限は、0.05質量%以上が好ましく、0.10質量%以上がより好ましい。
鋼管状のテーラードブランクにおける露出部の幅は、疲労強度と塗装後耐食性が共に優れる観点で、前述のテーラードブランク(鋼管状ではない)における露出部の幅と同様の範囲であることが好ましい。
<中空状熱間プレス成形品>
次に、中空状熱間プレス成形品について説明する。
本開示の中空状熱間プレス成形品は、本開示の鋼管状のテーラードブランクを、焼入れして得られた中空状の成形品である。前述のように、本開示の鋼管状のテーラードブランクは、本開示の突合せ溶接用鋼板から形成されるか、又は、本開示の突合せ溶接用鋼板を突合せ溶接して得られたテーラードブランクから形成される。
すなわち、鋼管状のテーラードブランクをホットスタンプすることにより得られた中空状熱間プレス品は、溶接金属(つまり、鋼板の端部を接合する溶接金属)を少なくとも一つを有し、溶接金属に隣接する本開示の突合せ溶接用鋼板による中空成形体の両面に、母材鋼板が露出している露出部を有する。
すなわち、本開示の中空状熱間プレス成形品は、以下の構造を備える。
本開示の中空状熱間プレス成形品は、溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも1枚の鋼板を有する鋼板部とを備える。
前記少なくとも1枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する。
前記母材鋼板及び前記めっき部を備える前記鋼板が、前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有する。
前記露出部は、前記溶接金属部と接続している。
そして、本開示の中空状熱間プレス成形品は、前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
さらに、本開示の中空状熱間プレス成形品は、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する中空状熱間プレス成形品。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
仮想線Xは、前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から突合せ溶接用鋼板の端縁方向に延長させた仮想線である。
仮想線Yは、前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線である。
中空状熱間プレス成形品は、例えば、以下のようにして得られる。
本開示の突合せ溶接用鋼板を用いて得られた鋼管状のテーラードブランクを、ベンダーで成形する。次に加熱炉、通電加熱、又は高周波誘導加熱により加熱する。鋼管状のテーラードブランクを加熱する温度としては、オーステナイト領域とする必要があることから、例えば、850℃〜1100℃とすることがよく、900℃〜1000℃程度の温度とすることがよい。次に、加熱した鋼管を、水冷等により冷却し、焼入れを行う。
なお、成形と焼入れとを同時に行ってもよい。これは3次元熱間曲げ焼入れ(3DQ)と呼ばれ、例えば、鋼管状のテーラードブランクを加熱するとともに、荷重を加えて変形させ、直後に水冷等により冷却することによって焼入れられる。これらの過程を経ることによって、目的とする中空状熱間プレス成形品が得られる。なお、中空状熱間プレス成形品は、そのまま部品として用いてもよい。また、必要に応じて溶接部に脱スケール処理(例えば、ショットブラスト、ブラッシング、レーザクリーニングなど)を行ってから用いてもよい。
本開示の中空状熱間プレス成形品の用途としては特に限定されず、例えば、自動車車体等の各種自動車部材、産業機械の各種部材が挙げられる。自動車用部材としては、例えば、具体的には、各種ピラー;スタビライザー、ドアビーム、ルーフレール、バンパーなどのレインフォース類;フレーム類;アーム類等の各種部品が挙げられる。
以下、本開示の実施例を例示するが、本開示は以下の実施例には限定されない。
なお、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
<実施例>
まず、表1に示す化学組成を有する3種類の母材鋳片を用いて、表2に示す厚みとなるように圧延し、アルミニウムめっきを施しためっき鋼板を準備した。そして、このめっき鋼板を1辺10cmの四角形に切り出し、突合せ溶接用鋼板として準備した。次に、準備した突合せ溶接用鋼板の溶接予定部の端部における両面に、エンドミルで切削して露出部を形成した。露出部は、鋼板の端部における両面において、突合せ溶接用鋼板4辺うちの1辺のみ全長10cmにわたって形成した。露出部の幅は、表4に示す溶接後の露出部の幅となるように形成した。露出部が、表3に示す角度α、距離h、除去深さD、曲率半径Rとなるように両面(第1面及び第2面)に形成されたアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を、それぞれ除去した。表3に示すように、露出部と共に第2めっき部を設ける場合、第2めっき部は、金属間化合物層及びアルミニウムめっき層の両方が残存するように設けた。第1面では、突合せ溶接用鋼板の端縁に接して、端縁に沿って第2めっき部Aを設けた。第2面では、鋼板の端縁と離間した領域に、端縁に沿って第2めっき部Bを設けた。第2めっき部の幅は、突合わせ溶接したときの溶接金属に取り込まれる長さとした。
次に、表2に示すように、上記の突合せ溶接用鋼板を2枚用意した(鋼板1及び鋼板2)。鋼板1及び鋼板2の組み合わせで、溶接予定部の端部の端面を突合せて、レーザ溶接により突合せ溶接を行い、テーラードブランクを作製した。溶接は、貫通溶接するように、かつアンダーフィルの発生が無く、裏側への溶融金属の過大な膨出が無いように、下記条件において、レーザ出力、溶接速度、及び下記化学組成を有するフィラーワイヤの供給量を調整した。
レーザ出力:3.0kW〜7.0kW
溶接速度:4.0m/min〜7.0m/min
フィラーワイヤ(化学組成):質量%で、C: 0.13 %、Si: 0.1 %、Mn:2.0 %、P: 0.015 %、S: 0.010 %、Al: 0.003 %、残部:Fe及び不純物
次に、作製したテーラードブランクを、920℃に加熱した炉で4分間保持後、水冷した金型で、成形して、焼入れを行い、平板の熱間プレス成形品を作製した。
なお、溶接金属のビッカース硬さはHV400以上であった。
[評価]
(疲労強度試験及び継手静的強度)
得られた熱間プレス成形品から、引張強度試験用の試験片、及び疲労強度試験用の試験片として、溶接部を持つダンベル状の形状の試験片を採取した。
試験片は、平行部距離20mm、平行部の幅15mmとし、平行部の中央部に、長手方向に対して直交方向になるように幅全長にわたって、溶接線を有するように採取した。この試験片を用いて疲労強度試験及び継手静的強度を行った。
・継手静的強度
継手静的強度(静的強度と表記)として、最大荷重を、熱間プレス成形後の強度と板厚の積が小さい側での試験片の断面積で除して算出した。結果を表4に示す。
−判定基準−
A(○):熱間プレス成形後における引張強さの100%以上
B(×):熱間プレス成形後における引張強さの100%未満
・疲労強度試験
疲労強度試験(疲労強度と表記)は、電磁共振型疲労強度試験機を用い、室温(25℃)大気中で荷重制御軸力完全片振り引張、応力比0.1、応力繰り返し回数10回、繰返し速度約80Hzの試験条件で行った。10回疲労強度をホットスタンプ後の強度と板厚の積が小さい方の強度で除した値を疲労限度比として、下記評価基準で評価した。結果を表4に示す。
−判定基準−
A(○):疲労限度比が0.30以上
B(×):疲労限度比が0.30未満
(塗装後耐食性試験)
上記で得られた熱間プレス成形品を化成処理した後、電着塗装を行い、塗装後耐食性試験を行った。化成処理は日本パーカライジング(株)製化成処理液PB−SX35Tで施した。その後、電着塗料として、日本ペイント(株)製カチオン電着塗料パワーニクス110を使用し、電着膜厚約15μmを目標として電着塗装を施した。水洗後、170℃で20分間加熱して焼付け、試験板を作製した。試験板のサイズは65mm長さ、100mm幅(幅中央部に溶接部がある。)とした。
この試験板を用いて、自動車部品外観腐食試験JASO M610−92を用い、360サイクル(120日)経過後の腐食状況で塗装後耐食性を評価した。
塗装後耐食性の評価は、最大腐食深さとし、溶接部について、ポイントマイクロメータにより下記判定基準で行った。
−判定基準−
A(○):最大腐食深さが0.2mm未満
B(×):最大腐食深さが0.2mm以上
表3中、斜体文字に下線を付してある数値は、本開示の突合せ溶接用鋼板の範囲外であることを表す。
条件(A)及び条件(B)のいずれも満足している鋼板を用いた各発明例は、疲労強度及び塗装後耐食性が優れていた。一方、条件(A)及び条件(B)の少なくとも一方を満足しない各比較例は、疲労強度及び塗装後耐食性が劣位であった。
12母材鋼板 14アルミニウムめっき層 16金属間化合物層 22露出部 26第1めっき部 100鋼板 30溶接金属、第1の突合せ溶接用鋼板110、第2の突合せ溶接用鋼板120 テーラードブランク200

Claims (13)

  1. 母材鋼板と、
    前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、
    を有する鋼板であって、
    前記鋼板の端部における両面の少なくとも一部に、前記母材鋼板が露出している露出部と、
    前記露出部よりも中央部側に設けられ、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
    端縁から前記第1めっき部に向かって、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
    前記露出部を有する端部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する鋼板。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
    (B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
    仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
  2. 前記露出部が下記条件(C)を満足する、請求項1に記載の鋼板。
    (C)前記アルミニウムめっき層の表面を露出部の方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの垂直方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも鋼板の端縁側における露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1)を満たす。
    式(1) D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚さ×0.2)/2
  3. 前記露出部が下記条件(D)を満足する、請求項1又は請求項2に記載の鋼板。
    (D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが50μm以上である。
    第1点:前記露出部と前記第1めっき部との境界点
    第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
    第3点:前記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
  4. 前記露出部を有する端部において、端部の両面又は片面に、少なくとも金属間化合物層が残存する第2めっき部をさらに有する、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の鋼板。
  5. 溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも2枚の鋼板を有する鋼板部とを備えるテーラードブランクであって、
    前記少なくとも2枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
    前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
    前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
    前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
    前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足するテーラードブランク。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
    (B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
    仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
  6. 前記露出部が下記条件(C)を満足する、請求項5に記載のテーラードブランク。
    (C)前記アルミニウムめっき層の表面を露出部の方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの垂直方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも鋼板の端縁側における露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1)を満たす。
    式(1) D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚さ×0.2)/2
  7. 前記露出部が下記条件(D)を満足する、請求項5又は請求項6に記載のテーラードブランク。
    (D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが50μm以上である。
    第1点:前記露出部と前記第1めっき部との境界点
    第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
    第3点:前記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
  8. 前記溶接金属部に含有するアルミニウム濃度が0.05質量%〜1.00質量%である請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載のテーラードブランク。
  9. 前記溶接金属部から前記露出部と前記第1めっき部との境界点までの露出部の幅が、0.1mm〜1.5mmである請求項5〜請求項8のいずれか1項に記載のテーラードブランク。
  10. 溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも2枚の鋼板を有する鋼板部とを備える熱間プレス成形品であって、
    前記少なくとも2枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
    前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
    前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
    前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
    前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する熱間プレス成形品。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
    (B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
    仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
  11. 溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも1枚の鋼板を有する鋼板部とを備える鋼管状のテーラードブランクであって、
    前記少なくとも1枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
    前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
    前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
    前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
    前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する鋼管状のテーラードブランク。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
    (B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
    仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
  12. 溶接金属部と、前記溶接金属部を介して接続された少なくとも1枚の鋼板を有する鋼板部とを備える中空状熱間プレス成形品であって、
    前記少なくとも1枚の鋼板のうち、少なくとも1枚の鋼板が、母材鋼板、前記母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層、及び前記母材鋼板と前記アルミニウムめっき層との間に設けられた金属間化合物層を備えるめっき部と、を有する鋼板であり、
    前記母材鋼板が露出している露出部と、前記アルミニウムめっき層及び前記金属間化合物層を備える第1めっき部と、を有し、
    前記露出部が、前記溶接金属部と接続し、
    前記溶接金属部から前記第1めっき部に向かって、前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部が、この順で、前記母材鋼板の表面上に沿って配置され、
    前記溶接金属部、前記露出部、及び前記第1めっき部を有する溶接部を断面から見たとき、前記露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する中空状熱間プレス成形品。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°〜20.0°である。
    (B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm〜5.0μmである。
    仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記露出部と前記第1めっき部との境界点から前記鋼板の端縁方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
  13. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の鋼板の製造方法であって、
    エンドミルによる切削で前記露出部を形成する工程を有する鋼板の製造方法。
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