JP5092523B2 - 高強度部品の製造方法および高強度部品 - Google Patents
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このように、自動車等に使用される高強度鋼板は高強度化されるほど上述した成形性の問題や特に1000MPaを超えるような高強度材においては従来から知られているように水素脆化(置きわれや遅れ破壊と呼ばれることもある)という本質的な課題がある。熱間プレスに用いられる場合、高温でのプレスによる残留応力は少ないものの、プレス前の加熱時に水素が鋼中に浸入すること、また熱間プレス後のピアス加工やトリム加工などの後加工での残留応力により水素脆化の感受性が高くなる。したがって単に高温でプレスするだけでは本質的な課題解決にならず、加熱工程および後加工までの一貫工程での工程条件最適化が必要となる。
また特許文献12、13では打ち抜き加工の工具の先端形状を規定した技術が開示されている。これらは特殊な工具を用いることで加工後の残留応力を低減して水素脆化を防止する方法である。これらは工具形状が特殊であるために、工具コストが高くなり、さらに欠損などが生じた場合の補修が困難など工具寿命の観点で課題がある。また、熱間プレスの際の加熱雰囲気には言及しておらず、露点が高い、もしくは水素濃度が高い雰囲気で加熱した熱間プレス部品を後加工した際の水素脆化の可能性は否定できない。
ある。
(1)質量%で、C:0.1〜0.55%、Mn:0.1〜3%、Si:1%以下、S:0.03%以下、P:0.1%以下、N:0.01%以下、Al:0.005〜1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる化学成分を含有する鋼板を用い、水素量が体積分率で10%以下、かつ露点が30℃以下である雰囲気にて、Ac3〜融点までに鋼板を加熱した後、フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト変態が生じる温度より高い温度で成形を開始し、成形後に金型中にて冷却して焼入れを行い高強度の部品を製造した後にシャー角を有するパンチまたはダイス工具を用いて剪断加工を行い、前記剪断加工を行う工具のシャー角高さが板厚の0.2倍以上、5倍以下であることを特徴とする高強度部品の製造方法。
(2)質量%で、C:0.1〜0.55%、Mn:0.1〜3%、Si:1%以下、S:0.03%以下、P:0.1%以下、N:0.01%以下、Al:0.005〜1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる化学成分を含有する鋼板を用い、 水素量が体積分率で10%以下、かつ露点が30℃以下である雰囲気にて、Ac3〜融点までに鋼板を加熱した後、フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト変態が生じる温度より高い温度で成形を開始し、成形後に金型中にて冷却して焼入れを行い高強度の部品を製造した後にシャー角を有するパンチまたはダイス工具を用いて剪断加工を行い、前記剪断加工を行う工具のシャー角度が0.5度以上30度以下であることを特徴とする高強度部品の製造方法。
(3)前記鋼成分に加えて、さらに、質量%で、Cr:0.1〜5%、Mo:0.1〜3%、B:0.0003〜0.005%、V:0.01〜2%、W:0.01〜3%の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)または(2)に記載の高強度部品の製造方法。
(4)前記鋼成分に加えて、さらに、質量%で、Ti:0.01〜1%、Nb:0.01〜1%の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。
(5)前記鋼成分に加えて、さらに、質量%で、Ni:0.01〜3%、Cu:0.01〜3%の1種または2種を含有することを特徴とする(1)乃至(4)のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。
(6)前記鋼板がアルミめっき、アルミ−亜鉛めっき、亜鉛めっきのいずれかを施したものであることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。
(7)前記剪断加工を行う工具の硬度が、ロックウェルC硬度で55以上であることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。
(8)(1)乃至(7)のいずれか一項に記載の方法で製造されたことを特徴とする高強度部品。
(実施例1)
表1に示す化学成分のスラブを鋳造した。これらのスラブを1050〜1350℃に加熱し、熱間圧延にて仕上温度800〜900℃、巻取温度450〜680℃で板厚3mmの熱延鋼板とした。その後、酸洗を行った後、冷間圧延により板厚1.4mmの冷延鋼板とした。加熱は試料を雰囲気制御した電気炉内に挿入することで行った。昇温時間はほぼ4分,表2に示す加熱温度での保持時間を約1分とした。炉からプレスまでの時間は約10秒で,プレス開始温度は約750℃だった。加熱炉の雰囲気は水素量と露点を変化させた。その条件を表2に示す。
(実施例2)
実施例1と同じ条件で鋼板を製造して熱間プレス部品を作成した。加熱温度、加熱炉の雰囲気の水素量と露点を表3に示す。その後、フランジ部中央を直線に剪断加工した。7日経過後に20倍のルーペで打抜き部を観察して微小クラックの有無判定した。工具の材質はSKD11を用い、その硬度はロックウェル硬さで60であった。シャー角度の異なる剪断工具を用意してシャー角度の影響を検討した。シャー角角度と微小クラックの有無を表4に示す。なお,ハット成形後一部の切出し荷重10kgfでビッカース硬度を測定したところ,全ての水準においてHv:400以上を示し,組織はマルテンサイト組織を示した。
(実施例3)
表1に示す鋼Bのスラブを鋳造した。これらのスラブを1200℃に加熱し、熱間圧延にて仕上温度880℃、巻取温度600℃で板厚3mmの熱延鋼板とした。その後、酸洗を行った後、冷間圧延により板厚1.4mmの冷延鋼板とした。この冷延鋼板を原板として連続溶融めっきラインにて表4に示すめっき組成の溶融めっきを施した。このうち符号GAはめっき浴通過後に合金化炉により加熱する事により製造した。製造した試料は実施例1と同様の方法にて加熱して熱間プレスを施したのちピアス加工を行った。その後、実施例1と同様の方法にて微小割れを確認した。鋼種、めっき種、加熱条件、加熱雰囲気、クリアランス、微小クラックの有無を表5に示す。なお,ハット成形後一部の切出し荷重10kgfでビッカース硬度を測定したところ,全ての水準においてHv:400以上を示し,組織はマルテンサイト組織を示した。
表6に示す化学成分のスラブを鋳造した。これらのスラブを1050〜1350℃に加熱し、熱間圧延にて仕上温度800〜900℃、巻取温度450〜680℃で板厚3mmの熱延鋼板とした。その後、酸洗を行った後、冷間圧延により板厚1.4mmの冷延鋼板とした。製造した試料は実施例1と同様の方法にて加熱して熱間プレスを施したのちピアス加工を行った。その後、実施例1と同様の方法にて微小割れを確認した。鋼種、めっき種、加熱条件、加熱雰囲気、クリアランス、微小クラックの有無を表7に示す。なお,ハット成形後一部の切出し荷重10kgfでビッカース硬度を測定したところ,全ての水準においてHv:400以上を示し,組織はマルテンサイト組織を示した。
Claims (8)
- 質量%で、C:0.1〜0.55%、Mn:0.1〜3%、Si:1%以下、S:0.03%以下、P:0.1%以下、N:0.01%
以下、Al:0.005〜1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる化学成分を含有する鋼板を用い、
水素量が体積分率で10%以下、かつ露点が30℃以下である雰囲気にて、Ac3〜融点までに鋼板を加熱した後、フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト変態が生じる温度より高い温度で成形を開始し、成形後に金型中にて冷却して焼入れを行い高強度の部品を製造した後にシャー角を有するパンチまたはダイス工具を用いて剪断加工を行い、前記剪断加工を行う工具のシャー角高さが板厚の0.2倍以上、5倍以下であることを特徴とする高強度部品の製造方法。 - 質量%で、C:0.1〜0.55%、Mn:0.1〜3%、Si:1%以下、S:0.03%以下、P:0.1%以下、N:0.01%
以下、Al:0.005〜1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる化学成分を含有する鋼板を用い、
水素量が体積分率で10%以下、かつ露点が30℃以下である雰囲気にて、Ac3〜融点までに鋼板を加熱した後、フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト変態が生じる温度より高い温度で成形を開始し、成形後に金型中にて冷却して焼入れを行い高強度の部品を製造した後にシャー角を有するパンチまたはダイス工具を用いて剪断加工を行い、
前記剪断加工を行う工具のシャー角度が0.5度以上30度以下であることを特徴とする高強度部品の製造方法。 - 前記鋼成分に加えて、さらに、質量%で、Cr:0.1〜5%、Mo:0.1〜3%、B:0.0003〜0
.005%、V:0.01〜2%、W:0.01〜3%の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の高強度部品の製造方法。 - 前記鋼成分に加えて、さらに、質量%で、Ti:0.01〜1%、Nb:0.01〜1%の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。
- 前記鋼成分に加えて、さらに、質量%で、Ni:0.01〜3%、Cu:0.01〜3%の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。
- 前記鋼板がアルミめっき、アルミ−亜鉛めっき、亜鉛めっきのいずれかを施したもので
あることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。 - 前記剪断加工を行う工具の硬度が、ロックウェルC硬度で55以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の高強度部品の製造方法。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の方法で製造されたことを特徴とする高強度部品。
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