JP6264818B2 - Hot stamping steel manufacturing method, hot stamping steel plate manufacturing method and hot stamping steel plate - Google Patents

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Description

本発明は、鋼材の製造方法に関し、さらに詳しくは、ホットスタンプを利用したホットスタンプ鋼材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a steel material, and more particularly to a method for manufacturing a hot stamped steel material using a hot stamp.

自動車等に用いられる構造部材を高強度にするために、ホットスタンプにより構造部材が製造される場合がある。ホットスタンプでは、Ac3点以上に加熱された鋼板を、金型でプレスしつつ、金型で鋼板を急冷する。つまり、ホットスタンプでは、プレスと焼入れとを同時に行う。ホットスタンプにより、形状精度が高く、高強度の構造部材を製造できる。 In order to increase the strength of a structural member used in an automobile or the like, the structural member may be manufactured by hot stamping. In hot stamping, a steel sheet heated to a point of Ac3 or higher is pressed with a mold, and the steel sheet is rapidly cooled with a mold. That is, in hot stamping, pressing and quenching are performed simultaneously. With hot stamping, high-strength structural members can be manufactured with high shape accuracy.

鋼板に対してホットスタンプを実施した場合、鋼板表面に鉄酸化物が形成される。鉄酸化物は鋼板の塗装密着性を低下する。つまり、鉄酸化物が形成された場合、鋼板表面を塗装しても、塗膜が剥離しやすい。   When hot stamping is performed on a steel plate, iron oxide is formed on the surface of the steel plate. Iron oxide reduces the paint adhesion of the steel sheet. That is, when iron oxide is formed, the coating film is easily peeled off even when the steel sheet surface is painted.

特開2003−73774号公報(特許文献1)及び特開2003−129209号公報(特許文献2)及び特開2003−126921号公報(特許文献3)は、塗装密着性を改善する技術を提案する。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-73774 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-129209 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-126921 (Patent Document 3) propose a technique for improving paint adhesion. .

特許文献1〜特許文献3では、ホットスタンプ用鋼板として、溶融亜鉛めっき鋼板を利用する。溶融亜鉛めっき鋼板をホットスタンプに利用することにより、鉄酸化物が表面に形成されることなく、構造部材を成形できる。   In Patent Documents 1 to 3, a hot dip galvanized steel sheet is used as a hot stamping steel sheet. By using a hot-dip galvanized steel sheet for hot stamping, a structural member can be formed without forming iron oxide on the surface.

特開2003−73774号公報JP 2003-73774 A 特開2003−129209号公報JP 2003-129209 A 特開2003−126921号公報JP 2003-126921 A

しかしながら、溶融亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板をホットスタンプに利用した場合、りん酸塩処理により形成されるりん酸塩皮膜が付着しにくい(つまり、りん酸塩処理性が低い)場合がある。特に、通電加熱又は誘導加熱により鋼板をAc3点以上に急速に加熱した後、速やかにプレス成形を行う場合、りん酸塩処理性が低下する。この場合、塗装密着性も低下する。 However, when hot dip galvanized steel sheets or galvannealed steel sheets are used for hot stamping, the phosphate film formed by phosphating is difficult to adhere (that is, phosphatability is low). is there. In particular, when the steel sheet is rapidly heated to the Ac3 point or higher by energization heating or induction heating, and then press forming is performed quickly, the phosphate processability decreases. In this case, paint adhesion is also reduced.

本発明の目的は、塗装密着性を高めるホットスタンプ鋼材の製造方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the hot stamping steel material which improves paint adhesion.

本実施の形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法は、質量%で、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜0.1%、Ni:0〜1.0%、及び、Mo:0〜0.5%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する鋼板素材を準備する工程と、鋼板素材に対して、質量%で0.10〜0.15%のAl濃度を有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、溶融亜鉛めっき処理された鋼板素材を、12.5以上のpHを有するアルカリ水溶液で洗浄してホットスタンプ用鋼板を製造する工程と、アルカリ水溶液による洗浄後のホットスタンプ用鋼板をAc3点〜950℃に加熱した後、金型を用いてホットスタンプ用鋼板をプレスしながら焼入れしてホットスタンプ鋼材を成形する工程とを備える。 The manufacturing method of the hot stamped steel material by this Embodiment is the mass%, C: 0.05-0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5-2.5%, P: 0 0.03% or less, S: 0.01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01% or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.1 %, Ni: 0 to 1.0%, and Mo: 0 to 0.5%, a step of preparing a steel plate material having a chemical composition consisting of Fe and impurities with respect to the balance, A step of performing a hot dip galvanizing process using a hot dip galvanizing bath having an Al concentration of 0.10 to 0.15% by mass, and a hot-dip galvanized steel sheet material having a pH of 12.5 or more A hot stamping steel plate is manufactured by washing with an alkaline aqueous solution, and the hot stamping steel plate washed with an alkaline aqueous solution is heated to a point of Ac 3 to 950 ° C., and then the hot stamping steel plate is pressed using a mold. Process to form hot stamped steel by quenching Equipped with a.

本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法により製造されたホットスタンプ鋼材では、塗装密着性が高まる。   In the hot stamping steel material manufactured by the method for manufacturing the hot stamping steel material according to the present embodiment, the coating adhesion is enhanced.

以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明者らは、ホットスタンプ鋼材の塗装密着性に関して調査及び検討を行った。その結果、本発明者らは次の知見を得た。   The inventors investigated and examined the paint adhesion of hot stamped steel. As a result, the present inventors obtained the following knowledge.

溶融亜鉛めっき処理に利用される溶融亜鉛めっき浴(以下、単にめっき浴という)には、Alが含有される。めっき浴の温度は440〜480℃程度であり、高温である。このような高温下でFeとZnとが接触すると、FeとZnとが継続的に合金化して、ドロスが発生する。めっき浴にAlが含有されれば、FeとZnとが反応する前に、FeとAlとが反応するため、ドロスの発生が抑制される。そのため、通常、めっき浴にはAlが含有される。   A hot dip galvanizing bath (hereinafter simply referred to as a plating bath) used for hot dip galvanizing treatment contains Al. The temperature of a plating bath is about 440-480 degreeC, and is high temperature. When Fe and Zn come into contact at such a high temperature, Fe and Zn are continuously alloyed to generate dross. If Al is contained in the plating bath, since Fe and Al react before Fe and Zn react, generation of dross is suppressed. Therefore, usually, the plating bath contains Al.

めっき浴にAlが含有されるため、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層にもAlが含有される。めっき層中のAlは易酸化性であり、拡散してめっき層の表層に移動して、Al酸化膜を形成する。Al酸化膜はりん酸に溶解しないため、りん酸塩(りん酸亜鉛)との反応が阻害される。そのため、Al酸化膜が形成された領域では、りん酸塩皮膜が形成されにくい。   Since Al is contained in the plating bath, Al is also contained in the plated layer of the hot dip galvanized steel sheet. Al in the plating layer is easily oxidizable and diffuses and moves to the surface layer of the plating layer to form an Al oxide film. Since the Al oxide film does not dissolve in phosphoric acid, the reaction with phosphate (zinc phosphate) is inhibited. Therefore, the phosphate film is difficult to be formed in the region where the Al oxide film is formed.

そこで、本実施形態では、ホットスタンプ用鋼板を製造した後、ホットスタンプを実施する前に、アルカリ水溶液でホットスタンプ用鋼板を洗浄する。この場合、洗浄により、ホットスタンプ用鋼板の溶融亜鉛めっき層の表層のAl酸化膜が除去される。そのため、めっき層の表層におけるAl濃度を低く抑えることができる。   Therefore, in the present embodiment, after the hot stamping steel plate is manufactured, the hot stamping steel plate is washed with an alkaline aqueous solution before the hot stamping is performed. In this case, the Al oxide film on the surface layer of the hot dip galvanized layer of the hot stamping steel plate is removed by washing. Therefore, the Al concentration in the surface layer of the plating layer can be kept low.

ホットスタンプ用鋼板の表層のAl濃度が低い場合、ホットスタンプにより製造されたホットスタンプ鋼材の表面においてもAl酸化物及びAl酸化膜は形成されにくい。そのため、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性が高まる。その結果、ホットスタンプ鋼材の塗装密着性が高まる。   When the Al concentration in the surface layer of the steel sheet for hot stamping is low, the Al oxide and the Al oxide film are hardly formed even on the surface of the hot stamping steel material manufactured by hot stamping. Therefore, the phosphate processability of hot stamped steel is increased. As a result, the paint adhesion of hot stamped steel is increased.

以上の知見に基づいて完成した本実施形態のホットスタンプ鋼材の製造方法は、質量%で、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜0.1%、Ni:0〜1.0%、及び、Mo:0〜0.5%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する鋼板素材を準備する工程と、質量%で0.10〜0.15%のAl濃度を有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を鋼板素材に実施する工程と、溶融亜鉛めっき処理された鋼板素材を、12.5以上のpHを有するアルカリ水溶液で洗浄してホットスタンプ用鋼板を製造する工程と、アルカリ水溶液による洗浄後のホットスタンプ用鋼板をAc3点〜950℃に加熱した後、金型を用いてホットスタンプ用鋼板をプレスしながら焼入れしてホットスタンプ鋼材を成形する工程とを備える。 The manufacturing method of the hot stamped steel material of this embodiment completed based on the above knowledge is mass%, C: 0.05-0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5-2 .5%, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01% or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.1 %, Ni: 0 to 1.0%, and Mo: 0 to 0.5%, a step of preparing a steel plate material having a chemical composition consisting of Fe and impurities, and 0.10% by mass A step of performing hot dip galvanizing treatment on a steel plate material using a hot dip galvanizing bath having an Al concentration of ˜0.15%, and an aqueous alkaline solution having a pH of 12.5 or more obtained from the hot dip galvanized steel plate material quenching in a step of manufacturing a hot stamping steel plate washed, and after heating the hot stamping steel sheet after cleaning with an alkaline aqueous solution a c3 point to 950 ° C., while pressing a hot stamping steel sheet using a die And forming a hot stamped steel material .

この場合、ホットスタンプ用鋼板をアルカリ水溶液で洗浄するため、めっき層の表層に形成されたAl酸化膜が除去される。そのため、ホットスタンプにより製造されたホットスタンプ鋼材の表面にAl酸化物、Al酸化膜が残存又は形成されにくい。その結果、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性が高まる。   In this case, since the hot stamping steel plate is washed with an alkaline aqueous solution, the Al oxide film formed on the surface layer of the plating layer is removed. Therefore, Al oxide and Al oxide film are hardly left or formed on the surface of hot stamped steel manufactured by hot stamping. As a result, the phosphate treatment property and paint adhesion of the hot stamped steel material are enhanced.

上記製造方法の溶融亜鉛めっき処理を実施する工程は、溶融亜鉛めっき処理された鋼板素材を加熱して合金化処理を実施する工程を含んでも良い。   The step of performing the hot dip galvanizing process of the above manufacturing method may include a step of heating the hot dip galvanized steel sheet material and performing an alloying process.

この場合、ホットスタンプ用鋼板として、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を利用できる。合金化溶融亜鉛めっき鋼板であっても、上述の効果が得られる。   In this case, an alloyed hot-dip galvanized steel sheet can be used as the hot stamping steel sheet. Even if it is an galvannealed steel sheet, the above-mentioned effects can be obtained.

上記製造方法はさらに、アルカリ水溶液による洗浄後、ホットスタンプ鋼材を成形する前に、ホットスタンプ用鋼板の表面に防錆油膜を形成する工程を備えてもよい。   The manufacturing method may further include a step of forming a rust-preventing oil film on the surface of the hot stamping steel plate after forming the hot stamping steel after washing with an alkaline aqueous solution.

アルカリ水溶液による洗浄後、ホットスタンプを実施するまでの間の期間が長い場合に、ホットスタンプ用鋼板の表面に錆が発生するのを抑制できる。   It is possible to suppress the occurrence of rust on the surface of the steel sheet for hot stamping when the period between washing with the alkaline aqueous solution and hot stamping is long.

上記製造方法はさらに、防錆油膜が形成されたホットスタンプ用鋼板に対してブランキング加工を実施する工程を備える。   The manufacturing method further includes a step of blanking the hot stamping steel plate on which the rust preventive oil film is formed.

本実施形態によるホットスタンプ用鋼板の製造方法は、質量%で、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜0.1%、Ni:0〜1.0%、及び、Mo:0〜0.5%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する鋼板素材を準備する工程と、鋼板素材に対して、質量%で0.10〜0.15%のAl濃度を有する溶融亜鉛めっき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、溶融亜鉛めっき処理された鋼板素材を、12.5以上のpHを有するアルカリ水溶液で洗浄する工程とを備える。   The manufacturing method of the steel sheet for hot stamping by this embodiment is mass%, C: 0.05-0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5-2.5%, P: 0 0.03% or less, S: 0.01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01% or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.1 %, Ni: 0 to 1.0%, and Mo: 0 to 0.5%, a step of preparing a steel plate material having a chemical composition consisting of Fe and impurities with respect to the balance, A step of performing a hot dip galvanizing process using a hot dip galvanizing bath having an Al concentration of 0.10 to 0.15% by mass, and a hot-dip galvanized steel sheet material having a pH of 12.5 or more Washing with an alkaline aqueous solution.

この場合、ホットスタンプ用鋼板の溶融亜鉛めっき層の表層に形成されたAl酸化膜が除去される。そのため、後工程のホットスタンプにより製造されたホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性が高まる。   In this case, the Al oxide film formed on the surface layer of the hot dip galvanized layer of the hot stamping steel plate is removed. Therefore, the phosphate treatment property and paint adhesion of the hot stamped steel manufactured by the hot stamping in the subsequent process are enhanced.

本実施形態によるホットスタンプ用鋼板は、母材と、めっき層とを備える。母材は、質量%で、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜0.1%、Ni:0〜1.0%、及び、Mo:0〜0.5%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する。めっき層は、溶融亜鉛めっき層及び合金化溶融亜鉛めっき層のいずれかであり、母材上に形成される。めっき層の表面から0.1μm深さまでの表層における、式(1)で定義される平均Al濃度CAlは1.00%以下である。
Al=Al/(O+Zn+Fe+Mn+Si+Al)×100 (1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、表層における対応する元素の平均濃度(質量%)が代入される。
The steel sheet for hot stamping according to the present embodiment includes a base material and a plating layer. A base material is the mass%, C: 0.05-0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5-2.5%, P: 0.03% or less, S: 0.00. 01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01% or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0.1 %, Ni: 0 to 1.0%, and Mo: 0 to 0.5%, and the balance has a chemical composition composed of Fe and impurities. The plating layer is either a hot dip galvanizing layer or an alloyed hot dip galvanizing layer, and is formed on the base material. The average Al concentration C Al defined by the formula (1) in the surface layer from the surface of the plating layer to a depth of 0.1 μm is 1.00% or less.
C Al = Al / (O + Zn + Fe + Mn + Si + Al) × 100 (1)
Here, the average concentration (mass%) of the corresponding element in the surface layer is substituted for each element symbol in the formula (1).

上述のとおり、ここでいうめっき層は、溶融亜鉛めっき層(いわゆるGI)及び合金化溶融亜鉛めっき層(GA)のいずれかである。   As described above, the plating layer referred to here is either a hot-dip galvanized layer (so-called GI) or an alloyed hot-dip galvanized layer (GA).

この場合、ホットスタンプ用鋼板の表層のAl濃度は十分に低い。そのため、後工程のホットスタンプにより製造されたホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性が高まる。   In this case, the Al concentration in the surface layer of the steel sheet for hot stamping is sufficiently low. Therefore, the phosphate treatment property and paint adhesion of the hot stamped steel manufactured by the hot stamping in the subsequent process are enhanced.

以下、上述のホットスタンプ鋼材及びホットスタンプ用鋼板の製造方法について詳述する。   Hereinafter, the manufacturing method of the above-mentioned hot stamping steel material and hot stamping steel plate will be described in detail.

[製造工程]
本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法は、準備工程と、溶融亜鉛めっき処理工程と、アルカリ洗浄工程と、ホットスタンプ工程とを備える。以下、各工程について詳述する。
[Manufacturing process]
The method for manufacturing a hot stamped steel material according to the present embodiment includes a preparation process, a hot dip galvanizing process, an alkali cleaning process, and a hot stamp process. Hereinafter, each process is explained in full detail.

[準備工程]
初めに、鋼板素材を準備する。鋼板素材は、次の化学組成を有する。以下、元素に関する「%」は、質量%を意味する。
[Preparation process]
First, a steel plate material is prepared. The steel sheet material has the following chemical composition. Hereinafter, “%” related to elements means mass%.

C:0.05〜0.4%
炭素(C)は、ホットスタンプ後の鋼材の強度を高める。C含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、ホットスタンプ後の強度は高くなるが、鋼板の靭性が低下する。すなわち所望の強度と靱性が得られるようC量は調整されればよい。その際に好ましいC含有量は、0.05〜0.4%である。C含有量の好ましい下限は0.10%である。C含有量の好ましい上限は0.35%である。
C: 0.05-0.4%
Carbon (C) increases the strength of the steel material after hot stamping. If the C content is too low, the above effect cannot be obtained. On the other hand, if the C content is too high, the strength after hot stamping is increased, but the toughness of the steel sheet is lowered. That is, the C amount may be adjusted so that desired strength and toughness can be obtained. In that case, the preferable C content is 0.05 to 0.4%. A preferable lower limit of the C content is 0.10%. The upper limit with preferable C content is 0.35%.

Si:0.5%以下
シリコン(Si)は一般的に鋼の脱酸目的で使用されることが多く、その場合不可避的に含有される。しかしながら、Si含有量が高すぎれば、ホットスタンプにおける加熱中に鋼中のSiが拡散し、鋼板表面に酸化物を形成する。酸化物はりん酸塩処理性を低下し得る。Siはさらに、鋼板のAc3点を上昇させる働きがあり、Ac3点が上昇するとホットスタンプ時の加熱温度が、Znめっきの蒸発温度を超えてしまう。したがって、Si含有量は0.5%以下である。好ましいSi含有量の上限は0.3%である。Si含有量の好ましい下限は、求められる脱酸レベルによるが、0.05%である。
Si: 0.5% or less Generally, silicon (Si) is often used for the purpose of deoxidizing steel, and in that case, it is inevitably contained. However, if the Si content is too high, Si in the steel diffuses during heating in the hot stamp, and an oxide is formed on the steel plate surface. Oxides can reduce phosphatability. Si further has a function of raising the A c3 point of the steel sheet, and when the A c3 point rises, the heating temperature at the time of hot stamping exceeds the evaporation temperature of the Zn plating. Therefore, the Si content is 0.5% or less. The upper limit of the preferable Si content is 0.3%. The preferred lower limit of the Si content is 0.05%, depending on the required deoxidation level.

Mn:0.5〜2.5%
マンガン(Mn)は、焼入れ性を高め、ホットスタンプ後の鋼材の強度を高める。Mn含有量が低すぎれば、その効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、Mn含有量は0.5〜2.5%である。Mn含有量の好ましい下限は0.6%である。Mn含有量の好ましい上限は2.4%である。
Mn: 0.5 to 2.5%
Manganese (Mn) increases the hardenability and increases the strength of the steel after hot stamping. If the Mn content is too low, the effect cannot be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, the effect is saturated. Therefore, the Mn content is 0.5 to 2.5%. The minimum with preferable Mn content is 0.6%. The upper limit with preferable Mn content is 2.4%.

P:0.03%以下
りん(P)は鋼中に含まれる不純物である。Pは粒界に偏析して鋼の靭性を低下し、耐遅れ破壊性を低下する。したがって、P含有量はなるべく低い方が好ましい。P含有量は0.03%以下である。
P: 0.03% or less Phosphorus (P) is an impurity contained in steel. P segregates at the grain boundaries to lower the toughness of the steel and the delayed fracture resistance. Therefore, the P content is preferably as low as possible. The P content is 0.03% or less.

S:0.01%以下
硫黄(S)は鋼中に含まれる不純物である。Sは硫化物を形成して鋼の靭性を低下し、耐遅れ破壊性を低下する。したがって、S含有量はなるべく低い方が好ましい。S含有量は0.01%以下である。
S: 0.01% or less Sulfur (S) is an impurity contained in steel. S forms a sulfide to reduce the toughness of the steel and the delayed fracture resistance. Accordingly, the S content is preferably as low as possible. The S content is 0.01% or less.

sol.Al:0.1%以下
アルミニウム(Al)は一般的に鋼の脱酸目的で使用されることが多く、その場合不可避的に含有される。一方、Al含有量が高すぎれば、脱酸は十分となるが、鋼板のAc3点が上昇して、ホットスタンプ時の必要な加熱温度がZnめっきの蒸発温度を超える。したがって、Al含有量は0.1%以下である。Al含有量の好ましい上限は0.05%である。Al含有量の好ましい下限は0.01%である。本明細書におけるAl含有量は、sol.Al(酸可溶Al)の含有量を意味する。
sol. Al: 0.1% or less Aluminum (Al) is generally often used for the purpose of deoxidation of steel, and in that case, it is inevitably contained. On the other hand, if the Al content is too high, deoxidation is sufficient, but the Ac3 point of the steel sheet rises, and the required heating temperature during hot stamping exceeds the evaporation temperature of Zn plating. Therefore, the Al content is 0.1% or less. The upper limit with preferable Al content is 0.05%. A preferable lower limit of the Al content is 0.01%. Al content in this specification is sol. It means the content of Al (acid-soluble Al).

N:0.01%以下
窒素(N)は鋼中に不可避的に含まれる不純物である。Nは窒化物を形成して鋼の靭性を低下する。Nはさらに、Bが含有される場合、Bと結合して固溶B量を減らす。その結果、焼入れ性が低下する。したがって、N含有量はなるべく低い方が好ましい。N含有量は0.01%以下である。
N: 0.01% or less Nitrogen (N) is an impurity inevitably contained in steel. N forms nitrides and lowers the toughness of the steel. N further combines with B to reduce the amount of solid solution B when B is contained. As a result, hardenability decreases. Accordingly, the N content is preferably as low as possible. N content is 0.01% or less.

本実施形態の鋼板素材の化学組成の残部はFe及び不純物からなる。本明細書において、不純物とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入するものを意味する。   The balance of the chemical composition of the steel sheet material of the present embodiment is composed of Fe and impurities. In this specification, an impurity means the thing mixed from the ore as a raw material, a scrap, or a manufacturing environment, etc. when manufacturing steel materials industrially.

本実施形態による鋼板素材はさらに、B及びTiを含有してもよい。   The steel plate material according to the present embodiment may further contain B and Ti.

B:0〜0.005%
ボロン(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Bは鋼の焼入れ性を高め、ホットスタンプ後の鋼材の強度を高める。しかしながら、B含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、B含有量は、0〜0.005%である。B含有量の好ましい下限は0.0001%である。
B: 0 to 0.005%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. When contained, B increases the hardenability of the steel and increases the strength of the steel material after hot stamping. However, if the B content is too high, the effect is saturated. Therefore, the B content is 0 to 0.005%. A preferable lower limit of the B content is 0.0001%.

Ti:0〜0.1%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、TiはNと結合して窒化物を形成する。そのため、BとNとの結合が抑制され、BN形成による焼入れ性の低下を抑制できる。しかしながら、Ti含有量が高すぎれば、上記効果が飽和し、さらに、Ti窒化物が過剰に析出して鋼の靭性が低下する。したがって、Ti含有量は0〜0.1%である。Tiはそのピン止め効果により、ホットスタンプ加熱時のオーステナイト粒径を微細化し、それにより鋼材の靱性等を高める。Ti含有量の好ましい下限は0.01%である。
Ti: 0 to 0.1%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. When contained, Ti combines with N to form a nitride. Therefore, the coupling | bonding of B and N is suppressed and the fall of the hardenability by BN formation can be suppressed. However, if the Ti content is too high, the above effect is saturated, and Ti nitride is excessively precipitated to lower the toughness of the steel. Therefore, the Ti content is 0 to 0.1%. Due to its pinning effect, Ti refines the austenite grain size during hot stamping, thereby enhancing the toughness of the steel material. A preferable lower limit of the Ti content is 0.01%.

本実施形態による鋼板素材はさらに、Cr及びMoからなる群から選択される1種以上を含有する。これらの元素は任意元素であり、鋼の焼入れ性を高める。   The steel plate material according to the present embodiment further contains one or more selected from the group consisting of Cr and Mo. These elements are optional elements and enhance the hardenability of the steel.

Cr:0〜0.5%
クロム(Cr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Crは鋼の焼入れ性を高める。しかしながら、Cr含有量が高すぎれば、Cr炭化物が形成され、ホットスタンプの加熱時に炭化物が溶解しにくくなる。そのためオーステナイト化が進行しにくくなり、焼き入れ性が低下する。したがって、Cr含有量は0〜0.5%である。Cr含有量の好ましい下限は0.1%である。
Cr: 0 to 0.5%
Chromium (Cr) is an optional element and may not be contained. When contained, Cr increases the hardenability of the steel. However, if the Cr content is too high, Cr carbides are formed and the carbides are difficult to dissolve when the hot stamp is heated. As a result, austenitization is difficult to proceed, and the hardenability is lowered. Therefore, the Cr content is 0 to 0.5%. The minimum with preferable Cr content is 0.1%.

Mo:0〜0.5%
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Moは鋼の焼入れ性を高める。しかしながら、Mo含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Mo含有量は0〜0.5%である。Mo含有量の好ましい下限は0.05%である。
Mo: 0 to 0.5%
Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained. When contained, Mo increases the hardenability of the steel. However, if the Mo content is too high, the above effect is saturated. Therefore, the Mo content is 0 to 0.5%. A preferable lower limit of the Mo content is 0.05%.

本実施形態による鋼板素材はさらに、Nb及びNiからなる群から選択される1種以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、鋼の靭性を高める。   The steel plate material according to the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Nb and Ni. These elements are optional elements and increase the toughness of the steel.

Nb:0〜0.1%
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Nbは炭化物を形成して、ホットスタンプ時に結晶粒を微細化する。細粒化により、鋼の靭性が高まる。しかしながらNb含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。Nb含有量が高すぎればさらに、焼入れ性が低下する。したがって、Nb含有量は0〜0.1%である。Nb含有量の好ましい下限は0.02%である。
Nb: 0 to 0.1%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. When Nb is contained, Nb forms carbides and refines the crystal grains during hot stamping. Refinement increases the toughness of steel. However, if the Nb content is too high, the above effect is saturated. If the Nb content is too high, the hardenability further decreases. Therefore, the Nb content is 0 to 0.1%. The minimum with preferable Nb content is 0.02%.

Ni:0〜1.0%
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Niは鋼の靭性を高める。Niはさらに、ホットスタンプでの加熱時に、溶融Znに起因した脆化を抑制する。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、上記効果が飽和する。したがって、Ni含有量は0〜1.0%である。Ni含有量の好ましい下限は0.1%である。
Ni: 0 to 1.0%
Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. When contained, Ni increases the toughness of the steel. Ni further suppresses embrittlement due to molten Zn during heating with a hot stamp. However, if the Ni content is too high, the above effect is saturated. Therefore, the Ni content is 0 to 1.0%. A preferable lower limit of the Ni content is 0.1%.

上述の化学組成を有する鋼板素材は、次の方法で製造される。上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼を用いて、鋳造法によりスラブを製造する。製造された溶鋼を用いて、造塊法によりインゴットを製造してもよい。製造されたスラブ又はインゴットを熱間圧延して鋼板素材(熱延鋼板)を製造する。必要に応じて、熱延鋼板に対して酸洗処理を実施し、酸洗処理後の熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して鋼板素材(冷延鋼板)としてもよい。   The steel plate material having the above chemical composition is manufactured by the following method. A molten steel having the above chemical composition is produced. A slab is manufactured by a casting method using the manufactured molten steel. You may manufacture an ingot by the ingot-making method using the manufactured molten steel. The manufactured slab or ingot is hot-rolled to manufacture a steel plate material (hot rolled steel plate). If necessary, the hot-rolled steel sheet may be pickled, and the hot-rolled steel sheet after the pickling process may be cold-rolled to obtain a steel sheet material (cold-rolled steel sheet).

[溶融亜鉛めっき処理]
上記鋼板素材に対して、溶融亜鉛めっき処理を実施する。具体的には、鋼板素材をめっき浴(溶融亜鉛めっき浴)に浸漬して鋼板素材表面にめっきを付着させる。めっきが付着した鋼板素材をめっき浴から引きあげる。好ましくは、鋼板表面のめっき付着量を調整して20〜100g/m2にする。鋼板素材の引き上げ速度や、ワイピングのガスの流量を調整することにより、めっき付着量を調整できる。めっき付着量のさらに好ましい下限は25g/m2である。めっき付着量のさらに好ましい上限は80g/m2である。
[Hot galvanizing]
A hot dip galvanizing process is implemented with respect to the said steel plate raw material. Specifically, the steel plate material is immersed in a plating bath (hot dip galvanizing bath) to adhere the plating to the surface of the steel plate material. The steel plate material with plating attached is pulled up from the plating bath. Preferably, the plating adhesion amount on the steel sheet surface is adjusted to 20 to 100 g / m 2 . By adjusting the pulling speed of the steel plate material and the flow rate of the wiping gas, the amount of plating adhesion can be adjusted. A more preferable lower limit of the plating adhesion amount is 25 g / m 2 . A more preferable upper limit of the plating adhesion amount is 80 g / m 2 .

溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度は0.10〜0.15質量%である。めっき浴中のAl濃度が低すぎれば、FeAl合金相の形成が不十分となり、めっき皮膜が不均一に形成される。Al濃度が低すぎればさらに、鋼板素材中のFeがめっき浴中に溶出する。溶出されたFeはドロスを生成する。Al濃度が高すぎれば、めっき皮膜中のFeAl合金層が過剰に厚く形成される。後述する合金化処理を実施する場合、FeAl合金層が厚すぎれば、反応速度が遅くなり生産性が低下する。Al濃度が高すぎればさらに、アルカリ水溶液でホットスタンプ用鋼板を洗浄しても、表層のAl酸化膜が残存する。そのため、ホットスタンプ後のホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性が低下する。したがって、めっき浴中のAl濃度は0.10〜0.15質量%である。Al濃度の好ましい上限は0.135質量%である。   The Al concentration in the hot dip galvanizing bath is 0.10 to 0.15% by mass. If the Al concentration in the plating bath is too low, the formation of the FeAl alloy phase becomes insufficient, and the plating film is formed unevenly. Further, if the Al concentration is too low, Fe in the steel sheet material is eluted in the plating bath. The eluted Fe generates dross. If the Al concentration is too high, the FeAl alloy layer in the plating film is formed too thick. When the alloying process described later is performed, if the FeAl alloy layer is too thick, the reaction rate becomes slow and the productivity decreases. If the Al concentration is too high, even if the hot stamping steel sheet is washed with an alkaline aqueous solution, the surface Al oxide film remains. Therefore, the phosphate processability of hot stamped steel after hot stamping is reduced. Therefore, the Al concentration in the plating bath is 0.10 to 0.15% by mass. The upper limit with preferable Al concentration is 0.135 mass%.

[アルカリ洗浄工程]
溶融亜鉛めっき処理後の鋼板素材に対して、アルカリ洗浄を実施する。具体的には、pHが12.5以上のアルカリ水溶液からなるアルカリ浴を準備する。アルカリ浴中に溶融亜鉛めっき処理後の鋼板素材を浸漬する。浸漬後、鋼板素材をアルカリ浴から取り出し、水洗する。水洗後の鋼板素材を乾燥して、ホットスタンプ用鋼板とする。
[Alkali cleaning process]
An alkali cleaning is performed on the steel sheet material after the hot dip galvanizing treatment. Specifically, an alkaline bath made of an alkaline aqueous solution having a pH of 12.5 or more is prepared. The steel plate material after the hot dip galvanizing treatment is immersed in an alkaline bath. After immersion, the steel plate material is taken out of the alkaline bath and washed with water. The steel plate material after washing with water is dried to obtain a hot stamping steel plate.

上述のとおり、溶融亜鉛めっき処理後の鋼板素材では、めっき層の表層にAl酸化膜が形成される。ホットスタンプ時において、Al酸化膜が残存した鋼板を加熱した場合、めっき層内のAlが拡散して表層に移動して、表層に既に形成されているAl酸化膜を厚くする。この場合、成形されたホットスタンプ鋼材の表層に強固なAl酸化膜が残存する。Al酸化膜はりん酸塩処理性を低下する。そのため、ホットスタンプ鋼材にりん酸塩皮膜が十分に形成されず、ホットスタンプ鋼材の塗装密着性が低下する。   As described above, in the steel sheet material after the hot dip galvanizing treatment, an Al oxide film is formed on the surface layer of the plating layer. At the time of hot stamping, when the steel sheet on which the Al oxide film remains is heated, Al in the plating layer diffuses and moves to the surface layer, thereby thickening the Al oxide film already formed on the surface layer. In this case, a strong Al oxide film remains on the surface layer of the formed hot stamped steel material. The Al oxide film deteriorates the phosphate processability. Therefore, the phosphate film is not sufficiently formed on the hot stamping steel material, and the coating adhesion of the hot stamping steel material is lowered.

上述のアルカリ浴に鋼板素材を浸漬してアルカリ洗浄を実施すれば、鋼板素材の表層のAl酸化物が除去される。そのため、ホットスタンプ成形後の鋼材に残存するAl酸化物及びAl酸化膜を低減することができ、鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性が高まる。   If the steel sheet material is immersed in the above-described alkali bath and alkali cleaning is performed, the Al oxide on the surface layer of the steel sheet material is removed. Therefore, it is possible to reduce Al oxide and Al oxide film remaining in the steel material after hot stamping, and the phosphate treatment property and paint adhesion of the steel material are enhanced.

アルカリ水溶液のpHが12.5未満である場合、鋼板素材の表層のAl酸化物を十分に除去できない。そのため、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性が低下する。したがって、アルカリ水溶液のpHは12.5以上である。アルカリ水溶液の好ましいpHは13.0以上である。この場合、表層のAl酸化膜がさらに顕著に除去される。   When the pH of the alkaline aqueous solution is less than 12.5, the Al oxide on the surface layer of the steel sheet material cannot be sufficiently removed. Therefore, the phosphate treatment property and paint adhesion of hot stamped steel materials are reduced. Therefore, the pH of the alkaline aqueous solution is 12.5 or more. The preferred pH of the alkaline aqueous solution is 13.0 or more. In this case, the surface Al oxide film is further remarkably removed.

アルカリ水溶液での洗浄時間は特に限定されない。好ましい洗浄時間は1〜120秒である。この場合、生産性の低下を抑制でき、Al酸化物も十分に除去できる。   The cleaning time with the alkaline aqueous solution is not particularly limited. A preferred washing time is 1 to 120 seconds. In this case, a decrease in productivity can be suppressed and the Al oxide can be sufficiently removed.

アルカリ水溶液の種類は特に限定されない。アルカリ水溶液はたとえば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、ケイ酸ナトリウム水溶液等である。   The kind of alkaline aqueous solution is not specifically limited. Examples of the alkaline aqueous solution include a sodium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, a lithium hydroxide aqueous solution, and a sodium silicate aqueous solution.

洗浄時のアルカリ水溶液の温度は特に限定されない。好ましい温度は40〜80℃である。この場合、洗浄時間を短縮でき、1〜120秒で十分洗浄できる。   The temperature of the alkaline aqueous solution at the time of washing is not particularly limited. A preferred temperature is 40-80 ° C. In this case, the cleaning time can be shortened and sufficient cleaning can be performed in 1 to 120 seconds.

上述の説明では、アルカリ水溶液浴に鋼板素材を浸漬して鋼板を洗浄した。しかしながら、浸漬以外の他の方法により洗浄を実施してもよい。たとえば、アルカリ水溶液をスプレー法により鋼板素材の表面に塗布して鋼板素材を洗浄してもよい。   In the above description, the steel sheet was immersed in an alkaline aqueous solution bath to clean the steel sheet. However, cleaning may be performed by a method other than immersion. For example, the steel sheet material may be cleaned by applying an alkaline aqueous solution to the surface of the steel sheet material by a spray method.

[ホットスタンプ用鋼板の表層について]
以上の製造工程によりホットスタンプ用鋼板が製造される。ホットスタンプ用鋼板は、板状の母材と、めっき層とを備える。母材は、上記鋼板素材と同じ化学組成を有する。めっき層は、溶融亜鉛めっき層であり、母材上に形成される。上述のとおり、ホットスタンプ用鋼板のめっき層の表層におけるAl酸化物は低減されている。
[About the surface layer of the steel sheet for hot stamping]
The steel sheet for hot stamping is manufactured by the above manufacturing process. The steel sheet for hot stamping includes a plate-shaped base material and a plating layer. The base material has the same chemical composition as the steel plate material. The plating layer is a hot dip galvanizing layer and is formed on the base material. As described above, the Al oxide in the surface layer of the hot stamping steel sheet is reduced.

具体的には、ホットスタンプ用鋼板のめっき層の表面から0.1μm深さまでの領域(以下、この領域を「表層」という)における、式(1)で定義される平均Al濃度CAlは1.00%以下である。
Al=Al/(O+Zn+Fe+Mn+Si+Al)×100 (1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、表層中における対応する元素の平均濃度(質量%)が代入される。
Specifically, the average Al concentration C Al defined by the formula (1) in the region from the surface of the plated layer of the hot stamping steel plate to the depth of 0.1 μm (hereinafter, this region is referred to as “surface layer”) is 1 0.000% or less.
C Al = Al / (O + Zn + Fe + Mn + Si + Al) × 100 (1)
Here, the average concentration (mass%) of the corresponding element in the surface layer is substituted for each element symbol in the formula (1).

平均Al濃度CAlは次の方法で測定される。ホットスタンプ用鋼板から、めっき層を含むサンプルを採取する。めっき層を含むサンプルを水洗して乾燥する。乾燥後、高周波グロー放電発光表面分析装置(GDS)を使用して成分分析を実施する。 The average Al concentration C Al is measured by the following method. A sample including a plating layer is taken from the hot stamping steel plate. The sample containing the plating layer is washed with water and dried. After drying, component analysis is performed using a high-frequency glow discharge luminescent surface analyzer (GDS).

成分分析は次の方法で実施される。ホットスタンプ用鋼板の表面のうち、任意の10点の測定位置を決定する。各測定点の表面から0.1μm深さまでの領域(表層)において、Al、O、Zn、Fe、Mn、Siの各元素の平均濃度(単位はいずれも質量%)を求める。具体的には、各測定点において、表面から深さ方向におよそ0.01μmおきに、Al濃度、O濃度、Zn濃度、Fe濃度、Mn濃度、Si濃度(単位はいずれも質量%)を求める。全ての測定点(10点)で求めたAl濃度、O濃度、Zn濃度、Fe濃度、Mn濃度、Si濃度の平均を求める。求めた各元素の平均濃度を式(1)に代入して、ホットスタンプ用鋼板の表層の平均Al濃度CAlを求める。 Component analysis is performed in the following manner. Of the surface of the steel sheet for hot stamping, arbitrary 10 measurement positions are determined. In the region (surface layer) from the surface of each measurement point to a depth of 0.1 μm, the average concentration of each element of Al, O, Zn, Fe, Mn, and Si (the unit is mass%) is obtained. Specifically, at each measurement point, Al concentration, O concentration, Zn concentration, Fe concentration, Mn concentration, and Si concentration (the unit is mass%) are obtained at intervals of approximately 0.01 μm from the surface in the depth direction. . The average of Al concentration, O concentration, Zn concentration, Fe concentration, Mn concentration, and Si concentration obtained at all measurement points (10 points) is obtained. By substituting the obtained average concentration of each element into the formula (1), the average Al concentration C Al of the surface layer of the steel sheet for hot stamping is obtained.

上述のとおり定義された平均Al濃度CAlが1.00%以下であれば、ホットスタンプ用鋼板のめっき層の表層でのAl酸化膜は十分に少ない。そのため、後工程でホットスタンプが実施された場合であっても、ホットスタンプ鋼材の表層にAl酸化膜が形成されるのを抑制できる。そのため、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性を高めることができる。 When the average Al concentration C Al defined as described above is 1.00% or less, the Al oxide film on the surface layer of the hot stamping steel plate is sufficiently small. Therefore, even when hot stamping is performed in a later process, it is possible to suppress the formation of an Al oxide film on the surface layer of the hot stamped steel material. Therefore, the phosphate processability and paint adhesion of hot stamped steel can be improved.

[ホットスタンプ工程]
アルカリ洗浄されたホットスタンプ用鋼板に対して、ホットスタンプを実施する。ホットスタンプには、緩加熱によるホットスタンプと、急速加熱によるホットスタンプとがある。
[Hot stamp process]
Hot stamping is performed on the steel sheet for hot stamping that has been cleaned with alkali. The hot stamp includes a hot stamp by slow heating and a hot stamp by rapid heating.

緩加熱によるホットスタンプでは、主に輻射熱を加熱に利用する。初めに、ホットスタンプ用鋼板を加熱炉(ガス炉、電気炉、赤外線炉等)に装入する。加熱炉内で、ホットスタンプ用鋼板をAc3点〜950℃に加熱し、この温度で保持(均熱)する。加熱によりめっき層中のZnが液化する。しかしながらホットスタンプ用鋼板を上記温度で均熱することにより、めっき層中の溶融ZnがFeと結合して固相(Fe−Zn固溶体相)となる。めっき層中の溶融ZnをFeと結合して固相化した後、加熱炉から鋼板を抽出する。均熱によりめっき層中の溶融ZnをFeと結合してFe−Zn固溶体相として加熱炉から抽出しプレス用の鋼板を準備してもよいし、加熱炉から抽出後、ZnFe合金相として固相化するまで降温させ、プレス用の鋼板を準備してもよい。 In hot stamping by gentle heating, radiant heat is mainly used for heating. First, the hot stamping steel plate is charged into a heating furnace (gas furnace, electric furnace, infrared furnace, etc.). In the heating furnace, the hot stamping steel plate is heated to a point of Ac 3 to 950 ° C. and held (soaked) at this temperature. The Zn in the plating layer is liquefied by heating. However, by soaking the hot stamping steel plate at the above temperature, the molten Zn in the plating layer is combined with Fe to form a solid phase (Fe—Zn solid solution phase). After the molten Zn in the plating layer is combined with Fe and solidified, the steel plate is extracted from the heating furnace. The molten Zn in the plating layer may be combined with Fe by soaking and extracted from the heating furnace as a Fe-Zn solid solution phase, and a steel plate for pressing may be prepared. After extraction from the heating furnace, a solid phase as a ZnFe alloy phase may be prepared. The temperature may be lowered until it is converted into a steel plate for pressing.

プレス用に準備された鋼板を、金型を用いてプレスする。鋼板をプレスするとき、金型により鋼板を焼入れする。金型内には冷却媒体(たとえば水)が循環しており、金型が鋼板を抜熱して焼入れする。以上の工程により、緩加熱によりホットスタンプ鋼材を製造する。   A steel plate prepared for pressing is pressed using a mold. When pressing a steel plate, the steel plate is quenched by a mold. A cooling medium (for example, water) circulates in the mold, and the mold heats and quenches the steel sheet. By the above process, hot stamped steel is manufactured by gentle heating.

急速加熱によるホットスタンプでは、次の工程を実施する。初めに、ホットスタンプ用鋼板をAc3点〜950℃まで急速加熱する。急速加熱はたとえば、通電加熱又は誘導加熱により実施される。平均加熱速度は20℃/秒以上である。急速加熱の場合、鋼板をAc3点〜950℃に加熱した後、めっき層中の溶融ZnがFeと結合して固相(Fe−Zn固溶体相又はZnFe合金相)になるまで、プレス成形等、鋼材に応力を付与することなく冷却する。具体的には、少なくとも鋼板の温度が782℃以下になるまで冷却する。冷却後、金型を用いて鋼板をプレスしながら焼入れする。 In hot stamping by rapid heating, the following steps are performed. First, the rapid heating hot stamping steel plate to A c3 point to 950 ° C.. The rapid heating is performed by, for example, energization heating or induction heating. The average heating rate is 20 ° C./second or more. In the case of rapid heating, after the steel sheet is heated to a point of Ac 3 to 950 ° C., until the molten Zn in the plating layer is combined with Fe to form a solid phase (Fe—Zn solid solution phase or ZnFe alloy phase), press forming, etc. Cooling without applying stress to the steel. Specifically, cooling is performed until at least the temperature of the steel sheet becomes 782 ° C. or lower. After cooling, quenching is performed while pressing the steel sheet using a mold.

緩加熱及び急速加熱のいずれの工程においても、成形されたホットスタンプ鋼材の組織は、体積率で90%以上のマルテンサイトを含有する。そのため、ホットスタンプ鋼材は高い強度を有する。   In both the slow heating and the rapid heating processes, the structure of the formed hot stamped steel material contains 90% or more martensite by volume. Therefore, the hot stamped steel material has high strength.

製造されたホットスタンプ鋼材は、優れたりん酸塩処理性及び塗装密着性を有する。特に、本実施形態の製造方法は、急速加熱によるホットスタンプを実施したときに効果を発揮する。従来のホットスタンプ鋼材の製造方法において、緩加熱によるホットスタンプを実施する場合、加熱炉で鋼板が均熱される。この場合、ホットスタンプ用鋼板のめっき層の表層にAl酸化膜が形成されても、長時間の加熱によりAl酸化膜が割れて分断される。一方、急速加熱によるホットスタンプを実施する場合、均熱時間が極めて短い。そのため、最表面に形成されたAl酸化膜は破壊されず、残存する。そのため、急速加熱によるホットスタンプでは、緩加熱によるホットスタンプと比較して、ホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性及び塗装密着性が低い。   The manufactured hot stamping steel has excellent phosphatability and paint adhesion. In particular, the manufacturing method of the present embodiment is effective when hot stamping by rapid heating is performed. In the conventional hot stamping steel manufacturing method, when hot stamping is performed by gentle heating, the steel plate is soaked in a heating furnace. In this case, even if an Al oxide film is formed on the surface layer of the hot stamping steel plate, the Al oxide film is broken and divided by heating for a long time. On the other hand, when performing hot stamping by rapid heating, the soaking time is extremely short. Therefore, the Al oxide film formed on the outermost surface remains without being destroyed. Therefore, hot stamping by rapid heating has lower phosphate treatment properties and paint adhesion than hot stamping by slow heating.

本実施形態の製造方法を採用した場合、急速加熱によるホットスタンプを実施した場合であっても、ホットスタンプ鋼材は優れたりん酸塩処理性及び塗装密着性を有する。急速加熱を実施する前に、鋼板の表層のAl酸化膜が除去されているからである。   When the manufacturing method of this embodiment is adopted, even when hot stamping by rapid heating is performed, the hot stamped steel material has excellent phosphate treatment properties and paint adhesion. This is because the Al oxide film on the surface layer of the steel sheet has been removed before the rapid heating.

なお、本実施形態の製造方法を緩加熱によるホットスタンプを実施した場合も、従来の緩加熱によるホットスタンプを採用した製造方法と比較して、ホットスタンプ鋼材は優れたりん酸塩処理性及び塗装密着性を示す。   In addition, even when the hot stamping by the gentle heating is performed in the manufacturing method of the present embodiment, the hot stamping steel material has an excellent phosphate treatment property and coating as compared with the manufacturing method adopting the conventional hot stamping by the mild heating. Shows adhesion.

[合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いたホットスタンプの製造方法]
上述の製造方法では、溶融亜鉛めっき鋼板(GI:Galvanized Iron)を用いてホットスタンプ鋼材を製造した。しかしながら、本実施形態のホットスタンプ鋼材の製造方法では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA:Galvannealed Iron)を用いてホットスタンプ鋼材を製造してもよい。
[Method of manufacturing hot stamping using galvannealed steel sheet]
In the manufacturing method described above, a hot stamped steel material was manufactured using a hot-dip galvanized steel sheet (GI: Galvanized Iron). However, in the method for manufacturing a hot stamped steel material according to this embodiment, a hot stamped steel material may be manufactured using an alloyed hot-dip galvanized steel sheet (GA).

具体的には、溶融亜鉛めっき処理工程において、合金化処理工程を実施する。   Specifically, the alloying process is performed in the hot dip galvanizing process.

[合金化処理工程]
合金化処理工程では、溶融亜鉛めっき層が形成された鋼板素材(溶融亜鉛めっき鋼板)をたとえば、470〜600℃で加熱する。加熱後、たとえば30秒以内で均熱し、その後、冷却する。上記加熱温度まで加熱した直後に冷却してもよい。加熱温度及び均熱時間は上述の加熱温度及び均熱時間に限定されない。めっき層中の所望のFe濃度に応じて、加熱温度及び均熱時間は適宜設定される。
[Alloying process]
In the alloying treatment step, the steel sheet material (hot dip galvanized steel sheet) on which the hot dip galvanized layer is formed is heated at, for example, 470 to 600 ° C. After heating, for example, the temperature is soaked within 30 seconds, and then cooled. You may cool immediately after heating to the said heating temperature. The heating temperature and soaking time are not limited to the above heating temperature and soaking time. The heating temperature and the soaking time are appropriately set according to the desired Fe concentration in the plating layer.

合金化処理における加熱温度の好ましい下限は540℃である。この場合、合金化処理工程において、めっき層中のFe濃度が増加して、表層に形成されるAl酸化膜の量が増加する。そのため、次工程のアルカリ洗浄工程において、より多くのAl酸化膜が除去される。   A preferred lower limit of the heating temperature in the alloying treatment is 540 ° C. In this case, in the alloying process, the Fe concentration in the plating layer increases, and the amount of Al oxide film formed on the surface layer increases. Therefore, more Al oxide film is removed in the next alkali cleaning step.

合金化処理における好ましい冷却停止温度は50〜80℃である。この場合、常温よりも高い温度を有する鋼板に対してアルカリ洗浄が実施される。そのため、Al酸化膜の除去が促進される。   A preferable cooling stop temperature in the alloying treatment is 50 to 80 ° C. In this case, alkali cleaning is performed on the steel sheet having a temperature higher than room temperature. Therefore, the removal of the Al oxide film is promoted.

以上の合金化処理により、めっき層が合金化溶融亜鉛めっき層であるホットスタンプ用鋼板(つまり、合金化溶融亜鉛めっき鋼板)が製造される。以降の工程は、上述のとおりである。本実施形態の製造方法では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)であっても、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)と同様の効果が得られる。   By the above alloying treatment, a hot stamping steel plate (that is, an alloyed hot-dip galvanized steel plate) in which the plating layer is an alloyed hot-dip galvanized layer is produced. The subsequent steps are as described above. In the manufacturing method of this embodiment, even if it is an galvannealed steel plate (GA), the effect similar to a hot dip galvanized steel plate (GI) is acquired.

[防錆油膜形成工程]
上述の製造方法はさらに、アルカリ洗浄工程の後であって、ホットスタンプ工程の前に、防錆油膜形成工程を含んでもよい。
[Rust prevention oil film formation process]
The above manufacturing method may further include a rust preventive oil film forming step after the alkali cleaning step and before the hot stamping step.

防錆油膜形成工程では、アルカリ洗浄工程を実施後のホットスタンプ用鋼板の表面に、防錆油を塗布して防錆油膜を形成する。ホットスタンプ用鋼板が製造されてから、ホットスタンプ工程が実施されるまでの期間が長い場合があり得る。その場合、ホットスタンプ用鋼板の表面が酸化又は発錆する場合があり得る。本工程により防錆油膜が形成された鋼板の表面は酸化しにくく、スケールの発生がより抑制される。   In the rust-preventing oil film forming step, a rust-preventing oil film is formed by applying rust-preventing oil to the surface of the hot stamping steel plate after the alkali cleaning step. There may be a case where the period from when the steel sheet for hot stamping is manufactured to when the hot stamping process is performed is long. In that case, the surface of the steel sheet for hot stamping may be oxidized or rusted. The surface of the steel sheet on which the rust-preventing oil film is formed by this step is difficult to oxidize, and scale generation is further suppressed.

[ブランキング加工工程]
上述の製造方法はさらに、防錆油膜形成工程の後であって、ホットスタンプ工程の前に、ブランキング加工工程を実施してもよい。
[Blanking process]
The above-described manufacturing method may further perform a blanking process after the antirust oil film forming process and before the hot stamping process.

ブランキング加工では、ホットスタンプ用鋼板を剪断加工及び/又は打ち抜き加工等により、特定の形状に成形する。ブランキング加工後の鋼板の剪断面が酸化しやすくなる。鋼板表面に防錆油膜が形成されていれば、剪断面にも防錆油がある程度広がる。そのため、ブランキング加工後の鋼板の酸化が抑制される。   In blanking, a hot stamping steel plate is formed into a specific shape by shearing and / or punching. The sheared surface of the steel plate after blanking is likely to be oxidized. If the rust preventive oil film is formed on the steel plate surface, the rust preventive oil spreads to some extent on the shear surface. Therefore, the oxidation of the steel plate after blanking is suppressed.

表1に示す化学組成を有する鋼A〜Fの鋼板素材を準備した。   Steel sheets A to F having chemical compositions shown in Table 1 were prepared.

Figure 0006264818
Figure 0006264818

表1を参照して、いずれの鋼の化学組成も、本実施形態の鋼板素材の化学組成を満たした。   With reference to Table 1, the chemical composition of any steel satisfy | filled the chemical composition of the steel plate raw material of this embodiment.

上記化学組成の各鋼の溶鋼を製造した。溶鋼を用いて連続鋳造法によりスラブを製造した。スラブを熱間圧延し、熱延鋼板を製造した。熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造した。冷延鋼板を鋼板素材とした。表1に示すとおり、各鋼種の鋼板素材の板厚はいずれも1.6mmであった。   Molten steel of each steel having the above chemical composition was produced. Slabs were produced by continuous casting using molten steel. The slab was hot rolled to produce a hot rolled steel sheet. After pickling the hot-rolled steel sheet, cold rolling was performed to produce a cold-rolled steel sheet. Cold-rolled steel sheet was used as the steel sheet material. As shown in Table 1, the plate thickness of each steel type was 1.6 mm.

鋼A〜Fの鋼板素材を利用して、表2中の試験番号1〜24の製造条件でホットスタンプ鋼材を製造した。   Hot stamped steel materials were manufactured under the manufacturing conditions of test numbers 1 to 24 in Table 2 using steel materials A to F.

Figure 0006264818
Figure 0006264818

具体的には、試験番号1〜24の鋼板素材に対して、溶融亜鉛めっき処理を実施した。各試験番号で用いためっき浴のAl濃度は表2に示すとおりであった。溶融亜鉛めっき処理後、試験番号1〜9及び12〜24の鋼板素材に対しては、合金化処理を実施した。合金化処理での最高温度はいずれも530℃であり、約30秒加熱した後、室温まで冷却した。以上の工程により、試験番号1〜9及び12〜24では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)を製造し、試験番号10及び11では、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)を製造した。表2中の「鋼板種類」欄の「GA」は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を意味し、「GI」は溶融亜鉛めっき鋼板を意味する。溶融亜鉛めっき処理を実施した後、後述の方法により、めっき付着量及びFe濃度を測定した。   Specifically, hot dip galvanizing treatment was performed on the steel sheets of test numbers 1 to 24. The Al concentration of the plating bath used in each test number was as shown in Table 2. After the hot dip galvanizing treatment, the alloying treatment was performed on the steel plate materials of test numbers 1 to 9 and 12 to 24. The maximum temperatures in the alloying treatment were all 530 ° C., heated for about 30 seconds, and then cooled to room temperature. By the above processes, alloyed hot dip galvanized steel sheets (GA) were manufactured in Test Nos. 1 to 9 and 12 to 24, and hot dip galvanized steel sheets (GI) were manufactured in Test Nos. 10 and 11. In Table 2, “GA” in the “steel plate type” column means an alloyed hot-dip galvanized steel plate, and “GI” means a hot-dip galvanized steel plate. After carrying out the hot dip galvanizing treatment, the plating adhesion amount and Fe concentration were measured by the method described later.

製造された各試験番号の鋼板に対して、アルカリ洗浄を実施した。本実施例では、アルカリ浴を準備した。各試験番号のアルカリ浴中のアルカリ水溶液の種類及びアルカリ水溶液のpHは、表2の「浴種類」及び「pH」欄に示した通りであった。アルカリ浴の温度はいずれの試験番号も50℃であった。鋼板をアルカリ浴に、表2に示す洗浄時間(秒)浸漬した。その後、鋼板をアルカリ浴から取り出して水洗し、乾燥してホットスタンプ用鋼板とした。試験番号1及び10の鋼板に対しては、アルカリ洗浄を実施しなかった。アルカリ洗浄後、後述の方法により、めっき層の表層のAl濃度(%)を求めた。   Alkali cleaning was performed on the manufactured steel plates of each test number. In this example, an alkaline bath was prepared. The types of the alkaline aqueous solution and the pH of the alkaline aqueous solution in the alkaline bath of each test number were as shown in the “Bath type” and “pH” columns of Table 2. The alkali bath temperature was 50 ° C. for all test numbers. The steel sheet was immersed in an alkaline bath for the cleaning time (seconds) shown in Table 2. Thereafter, the steel plate was taken out of the alkaline bath, washed with water, and dried to obtain a hot stamping steel plate. Alkali cleaning was not performed on the steel plates of test numbers 1 and 10. After alkali washing, the Al concentration (%) of the surface layer of the plating layer was determined by the method described later.

アルカリ洗浄後、各試験番号の鋼板に対して、急速加熱によるホットスタンプを実施した。具体的には、試験番号1〜24の鋼板に対して通電加熱を実施して、870℃に加熱した。加熱速度は85℃/秒であった。   After the alkali cleaning, hot stamping by rapid heating was performed on the steel plates of each test number. Specifically, current heating was performed on the steel plates of test numbers 1 to 24 and heated to 870 ° C. The heating rate was 85 ° C./second.

通電加熱後、鋼板温度が650℃になるまで冷却した。冷却後、水冷ジャケットを備えた平板金型を利用して、鋼板を挟み込んでホットスタンプ鋼材(鋼板)を製造した。ホットスタンプ時冷却速度が遅い部分でも、マルテンサイト変態開始点である360℃程度まで、50℃/秒以上の冷却速度となるように焼入れした。   It cooled until the steel plate temperature was set to 650 degreeC after electric heating. After cooling, a hot stamped steel (steel plate) was produced by sandwiching the steel plate using a flat plate mold equipped with a water cooling jacket. Even in the portion where the cooling rate at the time of hot stamping was slow, quenching was performed at a cooling rate of 50 ° C./second or more to about 360 ° C., which is the martensitic transformation start point.

[評価試験]
上記製造工程により製造されたホットスタンプ用鋼板及びホットスタンプ鋼材に対して、次の評価試験を実施した。
[Evaluation test]
The following evaluation test was implemented with respect to the hot stamping steel plate and hot stamping steel material manufactured by the said manufacturing process.

[めっき付着量及びFe濃度測定試験]
製造された溶融亜鉛めっき鋼板(GI)及び合金化された溶融亜鉛めっき鋼板(GA)からめっき層を含むサンプルを採取した。JIS H0401に準拠してサンプルのめっき層を塩酸で溶解した。溶解前のサンプル重量と、溶解後のサンプル重量と、めっき層が形成されていた面積とに基づいて、めっき付着量(g/m2)を求めた。
[Plating adhesion and Fe concentration measurement test]
Samples including a plating layer were collected from the manufactured hot-dip galvanized steel sheet (GI) and alloyed hot-dip galvanized steel sheet (GA). The plating layer of the sample was dissolved with hydrochloric acid according to JIS H0401. The plating adhesion amount (g / m 2 ) was determined based on the sample weight before dissolution, the sample weight after dissolution, and the area where the plating layer was formed.

各溶融亜鉛めっき鋼板(GI及びGA)のめっき層のFe濃度は、次の方法により求めた。各溶融亜鉛めっき鋼板(GI及びGA)からサンプルを採取した。採取されたサンプルのめっき層を、10%HCl水溶液で溶解し、ICP法によりめっき層の組成分析を行った。分析結果に基づいてFe濃度を求めた。   The Fe concentration of the plated layer of each hot-dip galvanized steel sheet (GI and GA) was determined by the following method. Samples were taken from each hot dip galvanized steel sheet (GI and GA). The collected plating layer of the sample was dissolved in a 10% HCl aqueous solution, and the composition analysis of the plating layer was performed by the ICP method. The Fe concentration was determined based on the analysis result.

[平均Al濃度CAl測定試験]
ホットスタンプ用鋼板のめっき層の表層の平均Al濃度CAlを、次の方法で測定した。各試験番号のホットスタンプ用鋼板から、めっき層を含むサンプルを採取した。めっき層を含むサンプルを水洗して乾燥した。マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置(GDS:商品名GD−Profiler2)を使用して、上述の方法により、めっき層の表層中のAl、O、Zn、Fe、Mn、Siの各元素の平均濃度(単位はいずれも質量%)を求めた。放電面積は4mmφであり、RF出力は35Wであった。アルゴン圧は600Paであった。得られた各元素の平均濃度(%)を用いて、式(1)により、各試験番号の平均Al濃度CAl(%)を求めた。
[Average Al concentration C Al measurement test]
The average Al concentration C Al of the surface layer of the hot stamping steel plate was measured by the following method. A sample including a plating layer was taken from the hot stamping steel plate of each test number. The sample containing the plating layer was washed with water and dried. The average of each element of Al, O, Zn, Fe, Mn, and Si in the surface layer of a plating layer by the above-mentioned method using a Marcus type high frequency glow discharge luminescence surface analyzer (GDS: trade name GD-Profiler 2). The concentration (unit is mass%) was determined. The discharge area was 4 mmφ and the RF output was 35 W. The argon pressure was 600 Pa. Using the obtained average concentration (%) of each element, the average Al concentration C Al (%) of each test number was determined by Equation (1).

[りん酸塩処理性評価試験]
各試験番号の板状のホットスタンプ鋼材に対して、日本パーカライジング株式会社製の表面調整処理剤プレパレンX(商品名)を用いて表面調整を室温で20秒実施した。さらに、日本パーカライジング株式会社製のりん酸亜鉛処理液パルボンド3020(商品名)を用いてりん酸塩処理を実施した。処理液の温度は43℃とし、板状のホットスタンプ鋼材を処理液に120秒間浸漬した。
[Phosphate treatability evaluation test]
Surface adjustment was performed for 20 seconds at room temperature on a plate-like hot stamped steel material of each test number using a surface conditioning treatment preparation PREPAREN X (trade name) manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd. Furthermore, the phosphate treatment was implemented using the zinc phosphate processing liquid Palbond 3020 (brand name) by Nippon Parkerizing Co., Ltd. The temperature of the treatment liquid was 43 ° C., and a plate-like hot stamped steel material was immersed in the treatment liquid for 120 seconds.

りん酸塩処理後、ホットスタンプ鋼材の任意の5視野(125μm×90μm)を1000倍の走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して、反射電子像(BSE)を得た。反射電子像では、観察領域をグレースケールで画像表示した。反射電子像内において、りん酸塩皮膜が形成された部分と、りん酸塩皮膜が形成されていない部分とで、コントラストが異なる。そこで、りん酸塩皮膜が形成されていない部分の明度(複数階調)の数値範囲X1を、SEM及びEDS(エネルギ分散型X線マイクロアナライザ)によりあらかじめ決定した。   After phosphating, arbitrary five fields of view (125 μm × 90 μm) of the hot stamped steel were observed with a 1000 × scanning electron microscope (SEM) to obtain a reflected electron image (BSE). In the reflected electron image, the observation area was displayed in gray scale. In the reflected electron image, the contrast is different between the portion where the phosphate coating is formed and the portion where the phosphate coating is not formed. Therefore, the numerical value range X1 of the brightness (plural gradations) of the portion where the phosphate film is not formed is determined in advance by SEM and EDS (energy dispersive X-ray microanalyzer).

各視野の反射電子像において、画像処理により、数値範囲X1内のコントラストを示す領域の面積A1を求めた。そして、次の式(2)に基づいて、各視野の透け面積率TR(%)を求めた。
TR=A1/A0×100 (2)
ここで、A0は視野の全面積(125μm×90μm=11250μm2)である。5視野の透け面積率TR(%)の平均を、その試験番号のホットスタンプ鋼材の透け面積率(%)と定義した。
In the reflected electron image of each visual field, the area A1 of the region showing the contrast within the numerical value range X1 was obtained by image processing. Then, based on the following formula (2), the transparent area ratio TR (%) of each visual field was obtained.
TR = A1 / A0 × 100 (2)
Here, A0 is the total area of the visual field (125 μm × 90 μm = 111250 μm 2 ). The average of the see-through area ratio TR (%) of the five visual fields was defined as the see-through area ratio (%) of the hot stamped steel material having the test number.

表2中の「りん酸塩処理性」欄の「×:NA」(Not Accepted)は、透け面積率が15%以上であったことを意味する。「○:G」(Good)は、透け面積率が5%以上15%未満であったことを意味する。「◎:E」(Excellent)は、透け面積率が5%未満であったことを意味する。透け評価において、「○:G」又は「◎:E」である場合、りん酸塩処理性に優れると判断した。   “X: NA” (Not Accepted) in the “phosphate treatment property” column of Table 2 means that the see-through area ratio was 15% or more. “◯: G” (Good) means that the transparent area ratio was 5% or more and less than 15%. “◎: E” (Excellent) means that the transparent area ratio was less than 5%. In the see-through evaluation, when “◯: G” or “◎: E”, it was judged that the phosphate treatment was excellent.

[塗装密着性評価試験]
上述のりん酸塩処理を実施した後、各試験番号の板状のホットスタンプ鋼材に対して、日本ペイント株式会社製のカチオン型電着塗料を電圧160Vのスロープ通電で電着塗装し、さらに、焼き付け温度170℃で20分間焼き付け塗装した。電着塗装後の塗料の膜厚の平均は、いずれの試験番号も10μmであった。
[Coating adhesion evaluation test]
After carrying out the above-mentioned phosphate treatment, a cation-type electrodeposition paint manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. was applied to the plate-like hot stamped steel material of each test number with a slope current of 160 V, and further, Baking was applied at a baking temperature of 170 ° C. for 20 minutes. The average film thickness of the paint after electrodeposition coating was 10 μm in any test number.

電着塗装後、ホットスタンプ鋼材を、50℃の温度を有する5%NaCl水溶液に500時間浸漬した。浸漬後、試験面60mm×120mmの領域(面積A10=60mm×120mm=7200mm2)全面に、ポリエステル製テープを貼り付けた。その後、テープを引きはがした。テープの引きはがしにより剥離した塗膜の面積A2(mm2)を求め、式(3)に基づいて塗膜剥離率(%)を求めた。
塗膜剥離率=A2/A10×100 (3)
After electrodeposition coating, the hot stamped steel was immersed in a 5% NaCl aqueous solution having a temperature of 50 ° C. for 500 hours. After immersion, a polyester tape was applied to the entire surface of the test surface 60 mm × 120 mm (area A10 = 60 mm × 120 mm = 7200 mm 2 ). Then the tape was peeled off. The area A2 (mm 2 ) of the coating film peeled off by peeling off the tape was determined, and the coating film peeling rate (%) was determined based on the formula (3).
Coating film peeling rate = A2 / A10 × 100 (3)

表2中の「塗装密着性」欄の「×:NA」は、塗膜剥離率が10.0%以上であったことを意味する。「○:G」は塗膜剥離率が10.0%未満5.0%以上であったことを意味する。「◎:E」は塗膜剥離率が5.0%未満であったことを意味する。「塗装密着性」欄において、「○:G」又は「◎:E」である場合、塗装密着性に優れると判断した。   “X: NA” in the column “Coating adhesion” in Table 2 means that the coating film peeling rate was 10.0% or more. “◯: G” means that the coating film peeling rate was less than 10.0% and 5.0% or more. “A: E” means that the coating film peeling rate was less than 5.0%. In the “paint adhesion” column, when “◯: G” or “◎: E”, it was judged that the paint adhesion was excellent.

[試験結果]
表2に試験結果を示す。試験番号2〜6,9,11,13〜24では、鋼板素材の化学組成、及び、めっき浴のAl濃度が適切であった。さらに、アルカリ洗浄が実施され、アルカリ水溶液のpHも適切であった。そのため、製造されたホットスタンプ用鋼板の表層の平均Al濃度CAlは1.00以下であった。そのため、ホットスタンプ鋼材において、優れたりん酸塩処理性及び塗装密着性が得られた。
[Test results]
Table 2 shows the test results. In test numbers 2-6, 9, 11, 13-24, the chemical composition of the steel plate material and the Al concentration of the plating bath were appropriate. Further, alkali cleaning was performed, and the pH of the alkaline aqueous solution was also appropriate. Therefore, the average Al concentration C Al of the surface layer of the manufactured hot stamping steel plate was 1.00 or less. Therefore, in the hot stamping steel material, excellent phosphate treatment property and paint adhesion were obtained.

一方、試験番号1及び10では、アルカリ洗浄を実施しなかった。そのため、ホットスタンプ用鋼板の平均Al濃度CAlが1.00を超えた。その結果、りん酸塩処理性及び塗装密着性が低かった。 On the other hand, in test numbers 1 and 10, alkali cleaning was not performed. Therefore, the average Al concentration C Al of the hot stamping steel plate exceeded 1.00. As a result, phosphate treatment ability and paint adhesion were low.

試験番号7及び8では、アルカリ洗浄を実施したものの、使用したアルカリ水溶液のpHが低すぎた。そのため、ホットスタンプ用鋼板の平均Al濃度CAlが1.00を超えた。その結果、りん酸塩処理性及び塗装密着性が低かった。 In Test Nos. 7 and 8, although alkaline cleaning was performed, the pH of the alkaline aqueous solution used was too low. Therefore, the average Al concentration C Al of the hot stamping steel plate exceeded 1.00. As a result, phosphate treatment ability and paint adhesion were low.

試験番号12では、めっき浴のAl濃度が高すぎた。そのため、ホットスタンプ用鋼板の平均Al濃度CAlが1.00を超えた。その結果、りん酸塩処理性及び塗装密着性が低かった。 In test number 12, the Al concentration in the plating bath was too high. Therefore, the average Al concentration C Al of the hot stamping steel plate exceeded 1.00. As a result, phosphate treatment ability and paint adhesion were low.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

本実施形態によるホットスタンプ鋼材の製造方法は、ホットスタンプにより製造される鋼材の製造方法として広く適用可能である。急速加熱によるホットスタンプを実施する場合において、特に適する。   The manufacturing method of hot stamped steel materials according to the present embodiment can be widely applied as a manufacturing method of steel materials manufactured by hot stamping. It is particularly suitable for hot stamping by rapid heating.

Claims (8)

質量%で、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、
P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01
%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜
0.1%、Ni:0〜1.0%、及び、Mo:0〜0.5%を含有し、残部がFe及び不
純物からなる化学組成を有する鋼板素材を準備する工程と、
前記鋼板素材に対して、質量%で0.10〜0.15%のAl濃度を有する溶融亜鉛め
っき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、
前記溶融亜鉛めっき処理された前記鋼板素材を、12.5以上のpHを有するアルカリ
水溶液で洗浄してホットスタンプ用鋼板を製造する工程と、
前記アルカリ水溶液による洗浄後の前記ホットスタンプ用鋼板をAc3点〜950℃に加
熱した後、金型を用いて前記ホットスタンプ用鋼板をプレスしながら焼入れしてホットス
タンプ鋼材を成形する工程とを備える、ホットスタンプ鋼材の製造方法。
In mass%, C: 0.05 to 0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5 to 2.5%,
P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01
% Or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0%
A step of preparing a steel sheet material having a chemical composition containing 0.1%, Ni: 0 to 1.0%, and Mo: 0 to 0.5%, the balance being Fe and impurities;
A step of performing hot dip galvanizing treatment using a hot dip galvanizing bath having an Al concentration of 0.10 to 0.15% by mass with respect to the steel sheet material,
Washing the hot-dip galvanized steel sheet material with an alkaline aqueous solution having a pH of 12.5 or higher to produce a hot stamping steel sheet;
Heating the steel sheet for hot stamping after washing with the alkaline aqueous solution to Ac 3 point to 950 ° C., and then quenching the steel sheet for hot stamping using a mold while forming the hot stamping steel material; A method for producing hot stamped steel.
請求項1に記載のホットスタンプ鋼材の製造方法であって、
前記溶融亜鉛めっき処理を実施する工程は、前記溶融亜鉛めっき処理された前記鋼板素
材を加熱して合金化処理を実施する工程を含む、ホットスタンプ鋼材の製造方法。
It is a manufacturing method of the hot stamping steel material according to claim 1,
The step of performing the hot dip galvanizing treatment includes a step of heating the hot dip galvanized steel plate material and performing an alloying treatment, which is a method for manufacturing a hot stamped steel material.
請求項1又は請求項2に記載のホットスタンプ鋼材の製造方法であってさらに、
前記アルカリ水溶液による洗浄後、前記ホットスタンプ鋼材を成形する前に、前記ホッ
トスタンプ用鋼板の表面に防錆油膜を形成する工程を備える、ホットスタンプ鋼材の製造
方法。
It is a manufacturing method of the hot stamping steel material according to claim 1 or 2, further,
A method for producing a hot stamped steel material, comprising a step of forming a rust-preventing oil film on a surface of the hot stamped steel plate after the washing with the alkaline aqueous solution and before forming the hot stamped steel material.
請求項3に記載のホットスタンプ鋼材の製造方法であってさらに、
前記防錆油膜が形成された前記ホットスタンプ用鋼板に対してブランキング加工を実施
する工程を備え、
前記ホットスタンプ鋼材を成形する工程では、前記ブランキング加工が実施された前記
ホットスタンプ用鋼板を利用する、ホットスタンプ鋼材の製造方法。
The method for producing hot stamped steel according to claim 3, further comprising:
Comprising a step of blanking the steel sheet for hot stamping on which the antirust oil film is formed,
In the step of forming the hot stamping steel material, the hot stamping steel material manufacturing method using the hot stamping steel plate that has been subjected to the blanking process.
質量%で、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、
P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01
%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜
0.1%、Ni:0〜1.0%、及び、Mo:0〜0.5%を含有し、残部がFe及び不
純物からなる化学組成を有する鋼板素材を準備する工程と、
前記鋼板素材に対して、質量%で0.10〜0.15%のAl濃度を有する溶融亜鉛め
っき浴を利用した溶融亜鉛めっき処理を実施する工程と、
前記溶融亜鉛めっき処理された前記鋼板素材を、12.5以上のpHを有するアルカリ
水溶液で洗浄する工程とを備える、ホットスタンプ用鋼板の製造方法。
In mass%, C: 0.05 to 0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5 to 2.5%,
P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01
% Or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0%
A step of preparing a steel sheet material having a chemical composition containing 0.1%, Ni: 0 to 1.0%, and Mo: 0 to 0.5%, the balance being Fe and impurities;
A step of performing hot dip galvanizing treatment using a hot dip galvanizing bath having an Al concentration of 0.10 to 0.15% by mass with respect to the steel sheet material,
And a step of washing the hot-dip galvanized steel sheet material with an alkaline aqueous solution having a pH of 12.5 or higher.
請求項5に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法であって、
前記溶融亜鉛めっき処理を実施する工程は、前記溶融亜鉛めっき処理された前記鋼板素
材を加熱して合金化処理を実施する工程を含む、ホットスタンプ用鋼板の製造方法。
It is a manufacturing method of the steel sheet for hot stamps according to claim 5,
The step of performing the hot dip galvanizing treatment includes a step of heating the hot dip galvanized steel plate material and performing an alloying treatment.
請求項5又は請求項6に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法であってさらに、
前記アルカリ水溶液による洗浄後、前記ホットスタンプ鋼材を成形する前に、前記ホット
スタンプ用鋼板の表面に防錆油膜を形成する工程を備える、ホットスタンプ用鋼板の製造
方法。
It is a manufacturing method of the steel sheet for hot stamps according to claim 5 or 6, further,
A method for producing a hot stamping steel sheet, comprising a step of forming a rust-preventing oil film on a surface of the hot stamping steel sheet after the washing with the alkaline aqueous solution and before forming the hot stamping steel material.
質量%で、C:0.05〜0.4%、Si:0.5%以下、Mn:0.5〜2.5%、
P:0.03%以下、S:0.01%以下、sol.Al:0.1%以下、N:0.01
%以下、B:0〜0.005%、Ti:0〜0.1%、Cr:0〜0.5%、Nb:0〜
0.1%、Ni:0〜1.0%、及び、Mo:0〜0.5%を含有し、残部がFe及び不
純物からなる化学組成を有する母材と、
前記母材上に形成され、溶融亜鉛めっき層及び合金化溶融亜鉛めっき層のいずれかであ
るめっき層とを備え、
前記めっき層の表面から0.1μm深さまでの表層における、式(1)で定義される平
均Al濃度CAl0.23%以上かつ1.00%以下である、ホットスタンプ用鋼板。
Al=Al/(O+Zn+Fe+Mn+Si+Al)×100 (1)
ここで、式(1)中の各元素記号には、前記表層における対応する元素の平均濃度(質
量%)が代入される。
In mass%, C: 0.05 to 0.4%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.5 to 2.5%,
P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, sol. Al: 0.1% or less, N: 0.01
% Or less, B: 0 to 0.005%, Ti: 0 to 0.1%, Cr: 0 to 0.5%, Nb: 0 to 0%
Containing 0.1%, Ni: 0-1.0%, and Mo: 0-0.5%, the balance having a chemical composition consisting of Fe and impurities, and
Formed on the base material, and comprising a plated layer that is one of a hot-dip galvanized layer and an alloyed hot-dip galvanized layer,
A steel sheet for hot stamping, wherein an average Al concentration C Al defined by the formula (1) in a surface layer from the surface of the plating layer to a depth of 0.1 μm is 0.23% or more and 1.00% or less.
C Al = Al / (O + Zn + Fe + Mn + Si + Al) × 100 (1)
Here, the average concentration (mass%) of the corresponding element in the surface layer is substituted for each element symbol in the formula (1).
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