JP7120448B2 - 鋼板及び部材 - Google Patents

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Description

本発明は、鋼板及び部材に関する。
本願は、２０１９年３月２６日に、日本に出願された特願２０１９－０５７６０８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
鋼板に対して種々の加工を施し、所定の形状を有するブランクを成形する際に、鋼板に種々の処理を施して、鋼板の性質、機能を調整しておく場合がある。
下記特許文献１には、鋼板に対してせん断加工を施し、所定形状のブランクを切り出す技術が記載されている。
国際公開第２０１５／１７０７０７号
しかし、上記特許文献１に記載の技術は、単一の鋼板に対して、せん断加工を施すことを前提としている。そのため、鋼板が複数の板材の溶接により形成され、かかる鋼板において溶接個所を含んだ範囲にせん断加工が施された場合に生じる影響が考慮されていないという問題があった。特に、溶接された鋼板のせん断加工における生産性に関する影響は考慮されていないという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶接された鋼板に対するせん断加工工程を含めた生産性を向上させることが可能な、新規かつ改良された鋼板及び部材を提供することにある。
（１）本発明のある観点によれば、第１の板材と、第２の板材とが、それぞれの端面同士が面内方向に突き合わされて帯状の溶接部を介して溶接されて形成された鋼板であって、上記溶接部の少なくとも一部に、上記溶接部における他の部位よりも軟化された軟化部が形成され、上記溶接部の長手方向端部が形成された上記鋼板の第１の端面において、上記溶接部の上記長手方向端部の少なくとも一部に上記軟化部が形成されていない領域を有し、上記軟化部の板厚方向深さの最大値は、上記鋼板の板厚に対する比率で５０％以下であることを特徴とする鋼板が提供される。
（２）上記（１）に記載の鋼板において、上記第１の板材または上記第２の板材の少なくともいずれか一方は、引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼材であってもよい。
（３）上記（１）に記載の鋼板において、上記第１の板材または上記第２の板材の少なくともいずれか一方は、引張強さが１３１０ＭＰａ以上の鋼材であってもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか１項に記載の鋼板において、上記軟化部のビッカース硬度は、上記溶接部における他の部位のビッカース硬度に対して、９０％以下とされてもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の鋼板において、上記軟化部の板厚方向深さの最大値は、上記鋼板の板厚に対する比率で３０％以下とされてもよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の鋼板において、上記軟化部の板厚方向深さの最大値は、上記鋼板の板厚に対する比率で１０％以下とされてもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか１項に記載の鋼板において、上記軟化部は、上記鋼板の第１の面側と、上記第１の面の反対側の第２の面側とにそれぞれ設けられてもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか１項に記載の鋼板において、上記軟化部の各々は互いに並行して設けられ、上記鋼板の上記第１の面側に設けられた上記軟化部における板厚方向深さが最大となる第１の位置と、上記鋼板の上記第２の面側に設けられた上記軟化部における板厚方向深さが最大となる第２の位置とは、上記鋼板の板面における上記軟化部の板厚方向と直交する方向において異なってもよい。
（９）本発明のその他の観点によれば、第１の部分と、第２の部分と、上記第１の部分と上記第２の部分とが面内方向に突き合わされて溶接された溶接部と、を有する部材であって、上記溶接部の少なくとも一部に、上記溶接部における他の部位よりも軟化された軟化部が形成され、上記部材の上記溶接部の長手方向端部の少なくとも一部に上記軟化部が形成されていない領域を有し、上記溶接部の上記長手方向端部が形成された第２の面において、上記第２の端面から８０μｍのビッカース硬度の平均値は、上記第２の面から３００μｍのビッカース硬度の平均値よりも少なくとも１０％以上高い値であることを特徴とする部材が提供される。
以上説明したように本発明によれば、溶接された鋼板に対するせん断加工工程を含めた生産性を向上させることが可能な、新規かつ改良された鋼板が提供される。
本発明の一の実施形態に係る鋼板を示す斜視図である。 同実施形態に係る鋼板に対する、せん断加工の様子の一例を示す部分断面図である。 同実施形態に係る軟化部が形成された部分の一例を示す部分断面図である。 同実施形態に係る溶接部におけるせん断加工が施される前の鋼板の平面図である。 同実施形態に係る溶接部におけるせん断加工が施される前の鋼板の側面図である。 同実施形態に係る溶接部におけるせん断加工後の形状を説明する平面図である。 同実施形態に係る溶接部におけるせん断加工後の形状を説明する側面図である。 同実施形態に係る溶接部におけるせん断加工後の断面形状を説明するための断面図である。 同実施形態に係る鋼板の製造方法の一例を説明する図である。 同実施形態に係る鋼板の他の例を示す平面図である。 同実施形態に係る鋼板の他の例を示す側面図である。 比較例として、試験片を説明するための図である。 比較例として、試験片を説明するための図である。 実施例として、試験片を説明するための図である。 せん断加工により、せん断工具に欠損が生じるまでのショット回数を示すグラフである。 せん断加工後のスクラップの排出成功率を示すグラフである。 軟化部の板厚方向深さの最大値に対する、工具損傷までのショット数及び成形性を示すグラフである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜＜実施形態＞＞
［鋼板の概略構成］
まず、図１および図２を参照して、本発明の一の実施形態に係る鋼板の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る鋼板１００の一例を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る鋼板１００に対する、せん断加工の様子の一例を示す部分断面図である。図１に示すように、鋼板１００は、平板状の部材である。鋼板１００に対して、せん断加工が施されることにより、所定形状の板材であるブランク（図７において説明するブランク１００’に相当）が鋼板１００から切り出される。ブランクは、さらに種々の加工、処理を経て、所定の形状の成形品に成形される。
図１に示すように、鋼板１００は、第１の板材１１１と、第２の板材１１３とが面内方向に端面同士で突き合わされて、帯状の溶接部１１５を介して、互いに溶接されることにより形成されている。鋼板１００はいわゆるテーラードブランク（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｂｌａｎｋｓ：ＴＢ）またはテーラードウェルドブランク（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｗｅｌｄｅｄ Ｂｌａｎｋｓ：ＴＷＢ）の一例である。
溶接部１１５は、第１の板材１１１と第２の板材１１３とが互いに溶融凝固して形成された帯状の領域である。帯状の溶接部１１５の長手方向の端部は、鋼板１００の端面（図４Ａおよび図４Ｂで後述する第１の端面１１７に相当）に形成されている。すなわち、溶接部１１５は、鋼板１００の幅方向（図１におけるＸ方向）に亘って形成されている。溶接部１１５は、レーザ溶接、アーク溶接等、公知の溶接技術によって形成されればよく、形成方法は特に限定されない。
第１の板材１１１または第２の板材１１３の少なくともいずれか一方は、引張強さで１１８０ＭＰａ以上の鋼材(あるいは、１１８０ＭＰａ級の引張強さかそれ以上の引張強さを有する鋼材)であってもよい。また、第１の板材１１１または第２の板材１１３の少なくともいずれか一方は、引張強さで１３１０ＭＰａ以上の鋼材(あるいは、１３１０ＭＰａ級の引張強さかそれ以上の引張強さを有する鋼材)であってもよい。また、第１の板材１１１または第２の板材１１３の板厚ｔは、例えば、２ｍｍ以下としてもよい。特に、第１の板材１１１または第２の板材１１３の板厚ｔは、例えば、１．６ｍｍ程度とされてもよい。
本実施形態に係る鋼板１００に対するせん断加工において、図１に示すように、所定の切断予定線α（図１中の点線参照）に沿って、せん断工具が鋼板１００に当接する。このとき、せん断工具の端部が、鋼板１００に食い込むことにより、当該端部にはせん断加工時の荷重が集中しやすくなる。特に、溶接部１１５においては、溶接時の溶融凝固により、マルテンサイト組織を主体とした、比較的高強度かつ脆化した組織が形成されていることがある。この結果、鋼板１００において、溶接部１１５を含んだ領域がせん断加工されるとき、せん断工具の一部に欠損が生じる場合がある。具体的には、溶接部１１５を含んだ領域へのせん断加工時、溶接部１１５の亀裂が進展し、溶接部１１５において、素早い亀裂の進展を伴う破壊が生じ得る。このため、せん断加工に要したエネルギーが破断部位から急激に解放され、加工時のせん断工具への衝撃が大きくなりやすい。この結果、せん断工具の欠損が生じる場合がある。
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、鋼板１００の溶接部１１５の少なくとも一部を軟化し、せん断加工時のせん断工具に対する影響を抑制することを想到した。以下、本実施形態に係る鋼板１００について詳細に説明する。
本実施形態に係る鋼板１００において、溶接部１１５の少なくとも一部は、軟化部１２０を有する。軟化部１２０は、鋼板１００の溶接部１１５において部分的に形成され、溶接部１１５の他の部位よりも軟化された領域である。
［軟化部］
軟化部１２０は、溶接部１１５において、せん断加工時にせん断工具の端部が板厚方向に当接する鋼板１００の表面位置の少なくとも一部を含むように形成されている。例えば、図２に示すように、鋼板１００には、上下一対のせん断工具（パンチＡとダイＢ）によって、せん断加工が施される。このとき、図２に示すように、軟化部１２０は、パンチＡとダイＢの端部（エッヂ）が当接する鋼板１００の表面位置を含むように形成されている。パンチＡとダイＢ間の距離（クリアランス）は、例えば鋼板１００の板厚の１０％以下であってもよい。
また、図１に示すように、軟化部１２０は、溶接部１１５の少なくとも一部を含むように形成されている。特に、軟化部１２０は、溶接部１１５と切断予定線αが交差する箇所を含むように形成されている。
軟化部１２０のビッカース硬度は、溶接部１１５の他の領域(軟化部１２０を除く領域)のビッカース硬度の９０％以下となっている。軟化部１２０のビッカース硬度が、他の部位のビッカース硬度に対して、９０％以下となっていることで、せん断工具の欠損を抑制することができる。
溶接部１１５の硬度の一例としては、ビッカース硬度で、４６３Ｈｖ程度の硬度が挙げられる。一方、軟化部１２０の硬度の一例としては、ビッカース硬度で、１８０Ｈｖ程度が挙げられる。
硬度測定条件としては以下の通りである。鋼板１００の溶接部１１５において、軟化部１２０を含む試料を採取し、測定面の試料調製を行い、ビッカース硬度試験に供する。測定面は、鋼板１００の板厚方向に平行な面とする。測定面の調製方法は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準じて実施する。＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度１μｍから６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。ビッカース硬度試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に記載の方法に準じて実施する。測定面が調製された試料に対し、マイクロビッカース硬度試験機を用いて、試験荷重を０．９８Ｎとして、０．０５ｍｍピッチでビッカース硬度の測定が実施される。
軟化部１２０を形成する方法としては、レーザ加熱、高周波加熱等の公知の部分加熱技術を用いて、部分的に焼き戻しをすることで、軟化させる方法が挙げられる。また、その他の例として、部分熱間成形等の熱間成形技術により、部分的に焼き戻しをすることで軟化させてもよい。軟化部１２０を形成する方法としては、部分的に硬度を低下させることができればよく、加熱による焼き戻し以外の方法であってもよい。例えば、軟化部１２０を形成する方法は、部分的に脱炭させる等の方法であってもよい。
軟化部１２０は、溶接部１１５に部分的に形成されていればよく、鋼板１００を平面視したときの形状、寸法は特に限定されない。例えば、平面視したとき、円状、楕円状、多角形状、角丸四角形状等であってもよい。また、鋼板１００を平面視したとき、軟化部１２０の幅（短手方向長さ）は、４０ｍｍ以下とされてもよい。
引き続き、図１～図３を参照しながら、軟化部１２０について説明する。図３は、軟化部１２０が形成された部分の一例を示す部分断面図である。図３に示すように、軟化部１２０は、鋼板１００の板厚方向に所定の深さＤを有するように形成されてもよい。軟化部１２０の深さＤは、上述の硬度測定条件により測定された硬度が、溶接部１１５の他の部位に対して所定の値となっている領域の鋼板１００の最表面からの距離として求められる。
具体的には、軟化部１２０の板厚方向深さの最大値は、鋼板１００の板厚ｔに対する比率で、５０％以下となるように設定されてもよい。特に、軟化部１２０の板厚方向深さの最大値は、鋼板１００の板厚ｔに対する比率で、３０％以下となるように設定されてもよい。また特に、軟化部１２０の板厚方向深さの最大値は、鋼板１００の板厚ｔに対する比率で、１０％以下となるように設定されてもよい。
軟化部１２０が所定の深さを有することにより、軟化部１２０の領域が鋼板１００の板厚方向に確保されるので、せん断加工時に工具の欠損を抑制できかつ、せん断加工後の部材としての成形性や衝突特性を十分に確保できる。
なお、軟化部１２０は、板厚方向に亘って形成されてもよい。これにより、軟化部１２０が十分に確保されるので、せん断加工時に工具の欠損が抑制される。
また、軟化部１２０は、図２に示すように、鋼板１００の第１の面１０１側と、第１の面の反対側に設けられた第２の面１０３側とに、それぞれ設けられてもよい。鋼板１００の第１の面１０１と第２の面１０３との両方からせん断工具が当接するので、軟化部１２０が両方に設けられていることで、せん断加工時の工具の欠損がより抑制される。
さらに、図３に示すように、軟化部１２０は、軟化部１２０の幅方向に沿った断面視で鋼板１００の板厚方向深さＤが最大値となる位置を有する。このとき、図２に示すように、鋼板１００の第１の面１０１側に設けられた軟化部１２０における、板厚方向深さＤが最大値となる位置を第１の位置Ｙ１とする。さらに、鋼板１００の第２の面１０３側に設けられた軟化部１２０における、板厚方向深さＤが最大値となる位置を第２の位置Ｙ２とする。さらに、第１の面１０１側の軟化部１２０と、第２の面１０３側の軟化部１２０とは、互いに並行に設けられている。このとき、図２に示すように、第１の位置Ｙ１と、第２の位置Ｙ２とは、溶接部１１５の長手方向において異なる位置とされてもよい。すなわち、第１の位置Ｙ１と、第２の位置Ｙ２とは、鋼板１００の板厚方向と直交する方向において互いに異なる位置に設けられている。
第１の面１０１側と第２の面１０３側との軟化部１２０の第１の位置Ｙ１、第２の位置Ｙ２との位置が溶接部１１５の長手方向において互いに異なる位置とされることにより、せん断加工が円滑に行われる。この結果、せん断工具の欠損がより抑制される。
［軟化部とせん断箇所の関係］
次に、図４Ａおよび図４Ｂを参照しながら、軟化部１２０の形成された溶接部１１５における、せん断加工の様子について説明する。図４Ａは、本実施形態に係る溶接部１１５におけるせん断加工が施される前の鋼板１００の平面図である。また、図４Ｂは、本実施形態に係る溶接部１１５におけるせん断加工が施される前の鋼板１００の側面図である。図４Ａに示すように、鋼板１００の溶接部１１５の一部に軟化部１２０が形成されている。また、軟化部１２０は、鋼板１００に対するせん断加工の切断予定線αと溶接部１１５とが、交差する箇所の表面を含むように形成されている。
また、図４Ｂに示すように、溶接部１１５の長手方向（Ｘ方向）の端部は、鋼板１００の第１の端面１１７に形成されている。第１の端面１１７を側面視したとき、第１の端面１１７において、溶接部１１５の長手方向の端部が形成された部分には、軟化部１２０が形成されていない。詳細は後述するが、鋼板１００の溶接部１１５の端部が形成された第１の端面１１７において、軟化部１２０が形成されていない領域があることで、鋼板１００に対するせん断加工の生産性がより向上する。
次に、図５Ａ、図５Ｂ、および図６を参照しながら、鋼板１００に対するせん断加工後の第２の端面１１９について説明する。図５Ａは、本実施形態に係る溶接部１１５におけるせん断加工後の形状を説明する平面図である。図５Ｂは、本実施形態に係る溶接部１１５におけるせん断加工後の形状を説明する側面図である。図６は、本実施形態に係る溶接部１１５におけるせん断加工後の断面形状を説明するための断面図である。図５Ａに示すように、鋼板１００に対して切断予定線αに沿ってせん断加工が施され、ブランク１００’が形成される。図５Ｂに示すように、軟化部１２０は、溶接部１１５の表面位置を含むように形成されている。これにより、せん断の際、せん断工具が軟化部１２０に当接することで、せん断工具にかかる荷重の集中が抑制される。さらに、溶接部１１５に軟化部１２０が形成されていることで、せん断時の亀裂の進展が抑制され、エネルギーの急激な解放が抑制される。この結果、せん断工具に対する衝撃に伴う工具の欠損が抑制されて、工具の交換等の保守・点検作業の負担が低減され、せん断加工工程における生産性が向上する。
上述したようなせん断加工を経て、鋼板１００は、ブランク１００’として成形され、その後、ブランク１００’は種々の加工を経て、所定形状の部材２００へと成形される。本実施形態に係る鋼板１００から成形されたブランク１００’、または部材２００は、図６に示すように、溶接部１１５の長手方向端部が形成された第２の端面１１９（せん断加工後の切断面）の近傍において、所定の硬度変化を有している。すなわち、鋼板１００は、溶接部１１５を含むように軟化部１２０を有している。このため、溶接部１１５におけるせん断加工において、せん断加工が円滑に行われ、第２の端面１１９において加工硬化が効果的に生じ、第２の端面１１９の近傍の硬度が、ブランク１００’または部材２００の内側と比較して上昇する。
具体的には、図６に示すように、ブランク１００’または部材２００に形成された鋼板１００の幅方向（図６におけるＹ方向）視の断面において、第２の端面１１９近傍の所定の線Ｌ１に沿って硬度が測定される。線Ｌ１の始点は、ブランク１００’の第１の面１０１’（または部材２００の第１の面２０１）側から、板厚方向に距離Ｗ１＝８０μｍで、かつ第２の端面１１９から距離Ｗ２＝８０μｍの位置とする。当該始点から第２の端面１１９に沿って第２の端面１１９から８０μｍの位置を通る線をＬ１とする。線Ｌ１の終点は、ブランク１００’の第２の面１０３’（または部材２００の第２の面２０３）側から、板厚方向に８０μｍの距離で、かつ第２の端面１１９から距離Ｗ２＝８０μｍの位置とする。
また、鋼板１００の幅方向視の断面において、ブランク１００’または部材２００の内側の線Ｌ２に沿って硬度が測定される。線Ｌ２の始点は、ブランク１００’の第１の面１０１’（または部材２００の第１の面２０１）側から、板厚方向に距離Ｗ１＝８０μｍで、かつ第２の端面１１９から距離Ｗ３＝３００μｍの位置とする。当該始点から第２の端面１１９に沿って第２の端面１１９から３００μｍの位置を通る線をＬ２とする。線Ｌ２の終点は、ブランク１００’の第２の面１０３’（または部材２００の第２の面２０３）側から、板厚方向に８０μｍの距離で、かつ第２の端面１１９から距離Ｗ３＝３００μｍの位置とする。
このとき、線Ｌ１および線Ｌ２に沿って、硬度を測定する条件としては以下の通りである。図６に例示するような鋼板１００の溶接部１１５の切断面において、軟化部１２０を含む試料を採取し、測定面の試料調製を行い、ビッカース硬度試験に供する。測定面の調製方法は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準じて実施する。＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して測定面を研磨した後、粒度１μｍから６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。ビッカース硬度試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に記載の方法に準じて実施する。測定面が調製された試料に対し、マイクロビッカース硬度試験機を用いて、試験荷重を０．９８Ｎとして、０．１ｍｍピッチでビッカース硬度の測定が実施される。
第２の端面１１９の近傍の線Ｌ１に沿った硬度測定結果の平均値は、ブランク１００’または部材２００の内部側の線Ｌ２に沿った硬度測定結果の平均値と比較して上昇する。具体的には、第２の端面１１９の近傍の線Ｌ１に沿った硬度測定結果の平均値としては、一例として、ビッカース硬度で２１７Ｈｖ程度が挙げられる。また、ブランク１００’または部材２００の内部側の線Ｌ２に沿った硬度測定結果の平均値としては、一例として、ビッカース硬度で１８１Ｈｖ程度が挙げられる。すなわち、第２の端面１１９の近傍（第２の端面１１９から距離Ｗ２＝８０μｍの位置）のビッカース硬度は、ブランク１００’または部材２００の内部側（第２の端面１１９から距離Ｗ３＝３００μｍの位置）のビッカース硬度よりも少なくとも１０％以上高い値となる。
このように、第２の端面１１９近傍の硬度が、ブランク１００’または部材２００の内部側の硬度より高く設定されている。これにより、鋼板１００が、ブランク１００’、または部材２００として成形された後、第２の端面１１９の強度を十分に維持することができ、第２の端面１１９の近傍を起点とした変形、破壊を抑制できる。この結果、鋼板１００を使用した生産工程での第２の端面１１９での変形等が抑制され、歩留まりが向上し、せん断加工工程を含めた生産性が向上する。
具体的には、鋼板１００が部材へ成形されて、断面視でハット形状の部材とされる例が挙げられる。さらに、当該部材が骨格部材としてのＡピラー、またはＢピラーとして適用される例が挙げられる。また、部材は、溶接部１１５を有する鋼板１００により形成される骨格部材として適用され得る。
［鋼板の製造方法］
次に、図７を参照して、本実施形態に係る鋼板１００の製造方法の一例について説明する。図７は、本実施形態に係る鋼板１００の製造方法の一例を説明する図である。図７に示すように、まず、第１の板材１１１としての高張力鋼板、および第２の板材１１３としての高張力鋼板が用意される。続いて、第１の板材１１１と第２の板材１１３とに対して、レーザ溶接等の溶接が施された結果、溶接部１１５を介して第１の板材１１１と第２の板材１１３とが溶接され、鋼板１００が形成される。続いて、鋼板１００に対して、レーザ加熱等の軟化処理が施された結果、軟化部１２０が、溶接部１１５の少なくとも一部に形成される。特に、軟化部１２０は、溶接部１１５と切断予定線αとが交差する箇所を含むように形成される。その後、鋼板１００に対して、せん断加工が施される。すなわち、第一のせん断工具Ａ、および第二のせん断工具Ｂが軟化部１２０に当接し、当該箇所を切断して、鋼板１００から所定の形状のブランク１００’が切り出される。ブランク１００’は、その後必要に応じて、更なる切断工程、または成形工程を経て、最終的に所定の形状の部材へと加工される。以上、本実施形態に係る鋼板１００の製造方法について説明した。
本実施形態によれば、溶接部１１５を有する鋼板１００において、溶接部１１５の少なくとも一部に軟化部１２０が形成され、溶接部１１５の端部が形成された鋼板１００の第１の端面１１７において、溶接部１１５の長手方向端部に軟化部１２０が形成されておらずかつ、軟化部１２０の、鋼板１００の板厚方向深さの最大値が、鋼板１００の板厚に対する比率で５０％以下である。これにより、比較的高強度かつ脆性な組織を含む溶接部１１５によるせん断工具への影響を抑制し、せん断工具の欠損を抑制でき、せん断工具の交換等、保守・点検作業の負担が軽減されかつ、せん断加工後の部材としての成形性や衝突特性を十分に確保できる。さらに、鋼板１００の第１の端面１１７において、軟化部１２０が形成されていない領域があることで、鋼板１００の外周端面の強度が向上する。そのため、せん断加工が施された後、スクラップの形状が安定し、スクラップ排出が効果的に行われる。この結果、鋼板１００に対するせん断加工工程における生産性が向上する。
また、本実施形態によれば、第１の部分（例えば第１の板材１１１をせん断加工して得られる部分）と、第２の部分（例えば第２の板材１１３をせん断加工して得られる部分）と、第１の部分と第２の部分とが面内方向に突き合わされて溶接された溶接部とを有する、鋼板１００から成形されるブランク１００’、または部材２００において、溶接部の少なくとも一部に、溶接部における他の部位よりも軟化された軟化部が形成され、溶接部の長手方向端部の少なくとも一部に軟化部が形成されていない領域を有しかつ、第２の端面１１９の近傍の硬度は、ブランク１００’または部材２００の内側の硬度よりも少なくとも１０％以上高い値とされている。これにより、鋼板１００が、ブランク１００’、または部材２００として成形された後、第２の端面１１９の強度を十分に維持することができ、第２の端面１１９の近傍を起点とした変形、破壊を抑制できる。さらに、鋼板１００の溶接部１１５に形成された軟化部１２０により、せん断加工工程を含めた生産性が向上する。以上、本発明の一の実施形態に係る鋼板１００について説明した。
（変形例）
続いて、本発明の一の実施形態に係る鋼板１００の変形例について、図８Ａおよび図８Ｂを参照しながら説明する。図８Ａは、本変形例に係る鋼板１００を示す平面図である。図８Ｂは、本変形例に係る鋼板１００の側面図である。本変形例は、上述の実施形態と比較して、鋼板１００の溶接部１１５の端部が形成された第１の端面１１７において、軟化部１２０が形成された領域と軟化部１２０が形成されていない領域とを有する点で相違する。本変形例の説明において、上述の実施形態の説明と共通する内容は、説明を省略することがある。
図８Ａに示すように、本変形例に係る鋼板１００において、溶接部１１５の一部に軟化部１２０が形成されている。また、軟化部１２０は、鋼板１００に対するせん断加工の切断予定線αと溶接部１１５とが、交差する箇所の表面を含むように形成されている。さらに、軟化部１２０は、平面視したときの外縁の一部が、鋼板１００の第１の端面１１７にかかっている。
また、図８Ｂに示すように、溶接部１１５の長手方向（Ｘ方向）の端部は、鋼板１００の第１の端面１１７に形成されている。第１の端面１１７を側面視したとき、第１の端面１１７において、溶接部１１５の長手方向の端部が形成された部分の少なくとも一部には、軟化部１２０が形成されていない領域βが存在している。図８Ｂに示すように、第１の端面１１７の側面視において、第１の面１０１側には、軟化部１２０が形成されている。一方、第１の端面１１７の側面視において、第２の面１０３側には、軟化部１２０が形成されていない領域βが存在している。つまり、軟化部１２０の幅方向（Ｘ方向）の外縁は、第１の面１０１側のみで第１の端面１１７に達している。一方、板厚方向（Ｚ方向）の中心部および第２の面１０３側では、軟化部１２０の外縁は、第１の端面１１７に達していない。このように、溶接部１１５の端部が形成された第１の端面１１７の少なくとも一部において、軟化部１２０が形成されていない領域βが存在することで、鋼板１００に対するせん断加工の生産性がより向上する。
すなわち、鋼板１００に対するせん断加工により、ブランク１００’が形成され、ブランク１００’以外の部分は、スクラップとなる。スクラップには、鋼板１００の第１の端面１１７がそのまま残されることとなる。このとき、上述の通り、スクラップの外周端面の内、溶接部１１５の端部が形成された部分において、軟化部１２０が板厚方向に沿って全域に形成されると、スクラップの排出が困難になる場合がある。つまり、スクラップの溶接部１１５の端部が形成された端面において、軟化部分が多いため、せん断加工中または加工後にスクラップの形状が安定せず、せん断加工後の排出不良が生じやすい。この結果、別途、人手による排出作業が必要になる等、鋼板１００に対するせん断加工工程の生産性が低下する。従って、鋼板１００の第１の端面１１７において、溶接部１１５の長手方向の端部が形成された部分の少なくとも一部に軟化部１２０が形成されていない領域βがあることで、スクラップの排出が効果的に行われ、せん断加工工程の生産性の向上が実現される。以上、本発明の一の実施形態に係る鋼板１００の変形例について説明した。
（実験例１）
本実施形態に係る鋼板１００の性能を評価するため、実施例として軟化部１２０を形成した鋼板１００に対して、せん断加工実験および評価を行った。図９Ａ～９Ｃ、図１０、図１１を参照しながら、実験及び評価結果について説明する。図９Ａ、９Ｂは、比較例として、それぞれ試験片Ｓ１、Ｓ２を説明するための図である。図９Ｃは、実施例として、試験片Ｓ３を説明するための図である。図１０は、せん断加工により、せん断工具に欠損が生じるまでのショット回数を示すグラフである。図１１は、せん断加工後のスクラップの排出の成功率を示すグラフである。
試験片Ｓ１～Ｓ３は、図９Ａ～９Ｃに示すように、平面視で長方形状の板材である。試験片Ｓ１～Ｓ３は、幅ａ＝１００ｍｍ、長さｂ＝１４０ｍｍの寸法とした。また、切断予定線αは、第１の端面１１７に平行であり、第１の端面１１７からの距離ｃ＝２０ｍｍとした。
第１の板材１１１の材質は、引張強さで７８０ＭＰａ級の鋼材とした。また、第２の板材１１３の材質は、引張強さで１１８０ＭＰａ級の鋼材とした。第１の板材１１１および第２の板材１１３のいずれも、板厚は１．６ｍｍとした。第１の板材１１１と、第２の板材１１３とは、端面で突き合わされてレーザ溶接により溶接された。
比較例２としての試験片Ｓ２には、軟化部１２０が、溶接部１１５と切断予定線αとが交差する位置から、第１の端面１１７までに亘ってレーザ加熱により形成された。軟化部１２０は、平面視で、溶接部１１５の延在方向に沿って延在する角丸四角形状であった。丸形状の部分は、半径Ｒ＝５ｍｍの半円形状とした。軟化部１２０は、第１の端面１１７の端面において、側面視したときに板厚方向で全域に亘って形成された。軟化部１２０の幅ｄ＝１０ｍｍとした。
実施例としての試験片Ｓ３には、軟化部１２０が、溶接部１１５と切断予定線αとが交差する位置にレーザ加熱により形成された。軟化部１２０は、平面視で直径φ＝１０ｍｍの円形状とした。
せん断加工の条件として、打ち抜きのクリアランスは、試験片Ｓ１～Ｓ３の板厚の１０％とした。試験片Ｓ１～Ｓ３は、以下で説明する比較例１、比較例２および実施例にそれぞれ相当する。
図１０に示すように、軟化部１２０を有さない比較例１においては、ショット回数で３０００回程度のせん断加工により、せん断工具に欠損が生じた。一方、軟化部１２０を有する比較例２および実施例では、ショット回数で１００００回程度でせん断工具に欠損が生じた。
図１１に示すように、軟化部１２０が形成されていない比較例１では、せん断加工後のスクラップの排出成功率は１００％程度であった。一方、軟化部１２０が第１の端面１１７の板厚方向で全域に亘って形成された比較例２では、スクラップの排出成功率は、８０％程度であった。さらに、軟化部１２０が形成されているものの、第１の端面１１７の板厚方向全域には軟化部１２０が形成されていない実施例では、スクラップの排出成功率は、１００％程度となった。
（実験例２）
本実施形態に係る鋼板の性能を評価するため、鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値を変化させて、せん断加工および引張試験による評価を行った。
試験片は、幅ａ＝１００ｍｍ、長さｂ＝１４０ｍｍの寸法とした。第１の板材の材質は、引張強さで７８０ＭＰａ級の鋼材とした。また、第２の板材の材質は、引張強さで１１８０ＭＰａ級の鋼材とした。第１の板材および第２の板材のいずれも、板厚は１．６ｍｍとした。第１の板材と第２の板材とは、端面で突き合わされてレーザ溶接により溶接された。
各試験片には、溶接部と切断予定線αとが交差する位置に、レーザ加熱により軟化部が形成された。鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値が、１０％～１００％まで１０％ずつ異なる試験片を準備にした。また、軟化部が形成されていない試験片も準備した。
せん断加工の条件として、打ち抜きのクリアランスは、試験片の板厚の１０％とした。実験例１と同様にして、各試験片において、工具損傷までのショット数を測定した。
また、各試験片をＪＩＳ５号試験片の形状に切り出した。溶接部がＪＩＳ５号試験片の引張方向の中央に位置しかつ、溶接部の長手方向と引張方向とが直交するようにした。そして、ＩＳＯ６８９２に記載の手法で引張試験を行った。この引張試験によって各試験片の破断伸びを測定し、熱処理前の破断伸び（軟化部が形成されていない試験片の破断伸び）に対する、軟化部が形成された各試験片の破断伸び（熱処理後の破断伸び）を算出した。
図１２に、軟化部の板厚方向深さの最大値に対する、工具損傷までのショット数及び成形性を示す。図１２のグラフでは、横軸が軟化部の板厚方向深さの最大値（％）を示し、縦軸が工具損傷までのショット数（回）及び成形性（熱処理後の破断伸び／熱処理前の破断伸び）を示す。四角いプロットがショット数を示し、丸いプロットが成形性を示す。
［ショット数］
図１２に示すように、軟化部を有さない試験片においては、ショット回数で３０００回程度のせん断加工により、せん断工具に欠損が生じた。一方、軟化部を１０％以上有する試験片では、せん断工具に欠損が生じるまでのショット回数が１００００回程度を超えた。すなわち、溶接部に適切な軟化部が形成されることで、工具の欠損が抑制されることがわかる。なお、鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値が５０％を超えると、ショット回数に明確な違いは見られなかった。
［成形性］
溶接部の近傍には、母材よりも硬度が低下したＨＡＺ軟化領域が存在する。このようなＨＡＺ軟化領域は、相対的に硬さが低下しているため、変形によるひずみが集中しやすく、破断の起点になりやすい。溶接部に軟化部を形成するために熱処理を行うと、ＨＡＺ軟化領域の軟化がさらに進行する。すなわち、溶接部に形成される軟化部の領域が大きい鋼板を変形させた場合、ＨＡＺ軟化領域における破断がより生じやすくなる。
本実験例の結果から、鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値が５０％以下の場合には、軟化部が形成されていない試験片を基準とした成形性（熱処理後の破断伸び／熱処理前の破断伸び）が０．８以上であることがわかる。成形性がこの範囲であれば、部材としての成形性や衝突特性を十分に確保することができる。しかし、鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値が５０％を超えると、成形性が低下することがわかる。これは、上述のＨＡＺ軟化領域の軟化がさらに進行しているためであると考えられる。
本実験例の結果から、ＨＡＺ軟化領域での破断を避けるためには、熱処理の条件を調整して、軟化部の板厚方向深さの最大値を所定値以下に設定することが望ましいことがわかる。
このように、実験例１によれば、軟化部が設けられることで、せん断工具に欠損が生じることが抑制されることが示された。さらに、鋼板の第１の端面を側面視したとき、軟化部が板厚方向全域に亘って形成されていないことで、スクラップの排出成功率が向上することが示された。従って、実験例１によれば、本実施形態に係る鋼板のせん断加工工程において、せん断工具の欠損が抑制されつつ、スクラップの排出成功率が向上するので、せん断加工工程の生産性がさらに向上することが示された。
また、実験例２によれば、鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値が５０％以下の場合には、工具損傷までのショット数が増加するが、鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値が５０％を超えると顕著な変化が見られなくなる。また、部材としての成形性や衝突特性を確保するという観点からは、ＨＡＺ軟化領域の軟化を抑制することが重要である。実験例２の結果より、本発明の鋼板では、鋼板の板厚に対する軟化部の板厚方向深さの最大値が５０％以下であれば、工具の損傷を抑制しつつ、部材としての成形性や衝突特性を十分に確保できることが理解される。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、溶接部１１５は、鋼板１００を平面視したとき直線の帯状としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、溶接部１１５は、鋼板１００を平面視したとき、ジグザグ形状でもよいし、湾曲形状でもよい。
本発明は、溶接された鋼板に対するせん断加工工程を含めた生産性を向上させることが可能な、新規かつ改良された鋼板及び部材を提供できるため、産業上有用である。
１００ 鋼板
１０１ 第１の面
１０３ 第２の面
１１１ 第１の板材
１１３ 第２の板材
１１５ 溶接部
１１７ 第１の端面
１１９ 第２の端面
１２０ 軟化部
２００ 部材

Claims (9)

  1. 第１の板材と、第２の板材とが、それぞれの端面同士が面内方向に突き合わされて帯状の溶接部を介して溶接されて形成された鋼板であって、
    前記溶接部の少なくとも一部に、前記溶接部における他の部位よりも軟化された軟化部が形成され、
    前記溶接部の長手方向端部が形成された前記鋼板の第１の端面において、前記溶接部の前記長手方向端部の少なくとも一部に前記軟化部が形成されていない領域を有し、
    前記軟化部の板厚方向深さの最大値は、前記鋼板の板厚に対する比率で５０％以下であることを特徴とする鋼板。
  2. 前記第１の板材または前記第２の板材の少なくともいずれか一方は、引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼材である
    ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
  3. 前記第１の板材または前記第２の板材の少なくともいずれか一方は、引張強さが１３１０ＭＰａ以上の鋼材である
    ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
  4. 前記軟化部のビッカース硬度は、前記溶接部における他の部位のビッカース硬度に対して、９０％以下とされている
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の鋼板。
  5. 前記軟化部の板厚方向深さの最大値は、前記鋼板の板厚に対する比率で３０％以下である
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の鋼板。
  6. 前記軟化部の板厚方向深さの最大値は、前記鋼板の板厚に対する比率で１０％以下である
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の鋼板。
  7. 前記軟化部は、前記鋼板の第１の面側と、前記第１の面の反対側の第２の面側とにそれぞれ設けられている
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の鋼板。
  8. 前記軟化部の各々は互いに並行して設けられ、
    前記鋼板の前記第１の面側に設けられた前記軟化部における板厚方向深さが最大となる第１の位置と、前記鋼板の前記第２の面側に設けられた前記軟化部における板厚方向深さが最大となる第２の位置とは、前記鋼板の板面における前記軟化部の板厚方向と直交する方向において異なる
    ことを特徴とする請求項７に記載の鋼板。
  9. 第１の部分と、
    第２の部分と、
    前記第１の部分と前記第２の部分とが面内方向に突き合わされて溶接された溶接部と、
    を有する部材であって、
    前記溶接部の少なくとも一部に、前記溶接部における他の部位よりも軟化された軟化部が形成され、
    前記部材の前記溶接部の長手方向端部の少なくとも一部に前記軟化部が形成されていない領域を有し、
    前記溶接部の前記長手方向端部が形成された第２の端面において、前記第２の端面から８０μｍのビッカース硬度の平均値は、前記第２の端面から３００μｍのビッカース硬度の平均値よりも少なくとも１０％以上高い値である
    ことを特徴とする部材。
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