JP7184022B2 - 鋼板部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は鋼板部材の製造方法に関し、特にマルテンサイトを含む硬質領域とフェライト及びパーライトを含む軟質領域とを備える鋼板部材の製造方法に関する。

近年、例えば自動車用構造部材として、耐衝撃性を向上させるため、衝撃に耐える硬質領域と衝撃を吸収する軟質領域とを備えた鋼板部材が開発されている。特許文献１に開示されているように、発明者らは、焼入れした鋼板部材の一部をオーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に再加熱して焼き戻すことによって、同一部材内に硬質領域と軟質領域を形成する手法を開発した。硬質領域と軟質領域との間の境界領域に、硬質なマルテンサイトと軟質なフェライト及びパーライトとが混在した不安定なミクロ組織が形成されないため、境界領域における割れを抑制できる。

特開２０１９－０７３７９３号公報

発明者らは、硬質領域と軟質領域とを備える鋼板部材の製造方法に関し、以下の問題点を見出した。
特許文献１に開示された手法では、焼戻し時の加熱部（軟質領域）と非加熱部（硬質領域）との温度差に基づく熱変形によって、寸法精度が悪化してしまう問題があった。焼戻し後に鋼板部材を矯正しても、充分に寸法精度を向上させることは難しい。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、硬質領域と軟質領域とを備えた鋼板部材における寸法精度の悪化を抑制可能な鋼板部材の製造方法を提供するものである。

本発明の一態様に係る鋼板部材の製造方法は、
オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に鋼板部材を加熱した後、上部臨界冷却速度よりも速い冷却速度で前記鋼板部材を冷却する焼入れステップと、
焼入れ後の前記鋼板部材の第１領域は再加熱せずに、前記鋼板部材の第２領域をオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも高温に再加熱した後、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で前記鋼板部材を冷却する焼戻しステップと、を備え、
前記第１領域にマルテンサイトからなる硬質領域が形成され、前記第２領域にフェライト及びパーライトを含む軟質領域が形成される、鋼板部材の製造方法である。
焼戻しステップの冷却過程において、
前記下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ、前記オーステナイト変態開始温度Ａ１以下かつフェライト及びパーライトへの変態が完了する温度以上の温度範囲において、前記第２領域の形状を矯正する。

本発明の一態様に係る鋼板部材の製造方法では、焼戻しステップの冷却過程において、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ、オーステナイト変態開始温度Ａ１以下かつフェライト及びパーライトへの変態が完了する温度以上の温度範囲において、第２領域の形状を矯正する。オーステナイトからフェライト／パーライトへの変態に伴い、変態超塑性現象が発現するため、鋼板部材の第２領域の形状を小さい力で容易に矯正でき、寸法精度が向上する。

前記第２領域の形状を矯正する際、押圧面に複数のピンを備えた矯正型によって、前記第２領域を局所的に押圧してもよい。あるいは、内部に加熱機構を備えた矯正型によって、前記第２領域を押圧してもよい。あるいは、少なくとも押圧面が断熱材料からなる矯正型によって、前記第２領域を押圧してもよい。
これらの構成により、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ、鋼板部材の第２領域の形状を矯正できる。

焼戻しステップの再加熱過程において、前記オーステナイト変態開始温度Ａ１と前記オーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に前記第２領域を再加熱してもよい。オーステナイト変態完了温度Ａ３以上に再加熱する場合に比べ、エネルギー効率に優れると共に、第２領域における強度が向上する。

焼戻しステップの再加熱過程において、誘導加熱によって前記第２領域を再加熱してもよい。鋼板部材の第２領域を急速加熱することができる。

本発明により、硬質領域と軟質領域とを備えた鋼板部材における寸法精度の悪化を抑制可能な鋼板部材の製造方法を提供できる。

第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を示す温度チャートである。 熱間プレス成形装置の一例を示す斜視図である。 部分焼戻しステップにおける鋼板部材１０の第２領域１２を再加熱するための誘導加熱装置の模式斜視図である。 鋼板部材１０の第２領域１２のみを、オーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に再加熱した場合の部分焼戻しステップにおける鋼板部材のミクロ組織変化を示す模式平面図である。 製造された鋼板部材のミクロ組織を示す模式平面図である。 部分焼戻しステップの冷却過程において鋼板部材１０の第２領域１２の形状を矯正するための矯正装置の模式斜視図である。 矯正装置の変形例の模式断面図である。 第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造される鋼板部材の具体例の斜視図である。 第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造される鋼板部材の具体例の斜視図である。 実験例に係る矯正装置の模式断面図である。 矯正開始温度と曲げ量との関係を示す棒グラフである。 実施例に係る部分焼戻しの条件を示す温度チャートである。 測定点Ｐ１～Ｐ５における基準位置からのずれ量を示すグラフである。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
＜鋼板部材の製造方法＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法について説明する。第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法は、衝撃に耐える硬質領域と衝撃を吸収する軟質領域とを備えた例えば自動車用の鋼板部材の製造方法として好適である。

図１は、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を示す温度チャートである。図１の横軸は時間（ｓ）、縦軸は温度（℃）である。図１に示すように、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法は、焼入れステップと部分焼戻しステップとを備えている。第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法では、焼入れステップを行った後、部分焼戻しステップを行う。

＜焼入れステップ＞
まず、焼入れステップでは、オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に鋼板部材全体を加熱する。この際、鋼板部材全体のミクロ組織は、フェライト及びパーライトからオーステナイト単相に変化する。その後、上部臨界冷却速度よりも速い冷却速度で鋼板部材を冷却する。これにより、オーステナイトがマルテンサイト変態し、鋼板部材全体のミクロ組織は硬質なマルテンサイトに変化する。

焼入れステップにおいて、鋼板部材を加熱した後、単に冷却してもよいが、鋼板部材をプレス成形しつつ冷却してもよい。熱間プレス成形であるため、冷間プレス成形において発生するスプリングバックを回避しつつ、プレス成形時の焼入れによって高強度な鋼板部材を得ることができる。なお、このような熱間プレス成形は、一般的にホットスタンプと呼ばれる。特に限定されないが、ホットスタンプ用鋼板としては、例えば厚さ１～４ｍｍ程度のマンガン・ボロン鋼からなる鋼板が用いられる。

ここで、図２は、熱間プレス成形装置の一例を示す斜視図である。図２に示すように、熱間プレス成形装置２０は、金型である上型２１及び下型２２を備えている。図２に示すように、加熱された例えば平板上の鋼板を、上型２１と下型２２とによって挟んでプレス成形しつつ冷却し、焼き入れる。図２に示したプレス成形後の鋼板部材１０は、ｙ軸方向に延設された天板１０ａ、側壁１０ｂ、及びフランジ部１０ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、ｙ軸方向に延設された天板１０ａの幅方向（ｘ軸方向）の端部から一対の側壁１０ｂが下向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁１０ｂの下側（ｚ軸負方向側）の端部からフランジ部１０ｃが外側に張り出している。

そのため、図２に示すように、上型２１の下面には、断面台形状に窪んだ凹部２１ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。同様に、下型２２の上面には、断面台形状に突出した凸部２２ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。図２は、鋼板部材１０をプレス成形後、上型２１と下型２２とが離れた状態を示している。
なお、当然のことながら、図２及び他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。

＜部分焼戻しステップ＞
次に、図１に示すように、部分焼戻しステップでは、鋼板部材の一部の領域のみを再加熱して軟化させる。具体的には、図１に示すように、鋼板部材の第１領域１１は再加熱せずに、鋼板部材の第２領域１２のみをオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも高温に再加熱する。
なお、通常の焼戻し温度は、オーステナイト変態開始温度Ａ１より低温であるため、第１の実施形態に係る部分焼戻しステップにおける加熱温度は、通常の焼戻し温度よりも高温である。

また、部分焼戻しステップにおける鋼板部材の第２領域１２の加熱方法も特に限定されないが、例えば誘導加熱を用いる。ここで、図３は、部分焼戻しステップにおける鋼板部材１０の第２領域１２を再加熱するための誘導加熱装置の模式斜視図である。図３に示すように、誘導加熱装置３０は、コイル３１と高周波電源３２とを備えた高周波誘導加熱装置である。

図３に示すように、コイル３１は、鋼板部材１０の上面及び下面の幅方向（ｘ軸方向）全体を覆うように横置きされた断面Ｕ字状の板状部材である。ここで、図３に示すように、コイル３１は、断面ハット型形状を有する鋼板部材１０の凹凸に対応した凹凸を有している。そして、コイル３１の両端に高周波電源３２が接続されている。
なお、図３に示したコイル３１の形状は、あくまでも一例であって、例えば複数に分割されていてもよい。

図３に示すように、鋼板部材１０の第２領域１２のみがコイル３１の内部に挿入され、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも高温に誘導加熱される。特に限定されないが、例えば図１に示すように、オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも低温に再加熱する。

鋼板部材１０の第１領域１１は、コイル３１から露出しているため、誘導加熱されず、かつ、第２領域１２からの熱伝導による熱影響も受けない。他方、第１領域１１と第２領域１２との間の境界領域は、第２領域１２からの熱伝導によって、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温に加熱され、熱影響を受ける。換言すると、境界領域とは、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温に加熱され、熱影響を受ける領域である。

ここで、高周波誘導加熱では、鋼板部材１０が磁性を失うキュリー点で加熱効率が急激に低下するため、キュリー点近傍で加熱温度が上昇し難くなる。オーステナイトは非磁性、マルテンサイト、フェライト及びパーライトは強磁性を有しているため、キュリー点はオーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間に存在する。

そのため、高周波誘導加熱を採用することによって、鋼板部材１０の第２領域１２のみを急速加熱することができると共に、オーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に容易かつ精度よく保持することができる。鋼板部材１０の第２領域１２のみを急速加熱することができるため、第２領域１２からの熱伝導によって熱影響を受ける境界領域を狭くすることができる。

その後、図１に示すように、第２領域１２がマルテンサイト変態しないように、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で鋼板部材を冷却する。この際、図１において破線矢印で示したように、オーステナイトからフェライト／パーライトへの変化が完了した後、急冷してもよい。急冷することによって、鋼板部材の製造時間が短縮されるため、生産効率を向上させることができる。

ここで、図１には、ＣＣＴ（Continuous Cooling Transformation）図におけるマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ、マルテンサイト変態終了温度Ｍｆ、フェライト／パーライトのノーズが模式的に示されている。すなわち、図１には、オーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に再加熱された第２領域１２が、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で冷却される様子が模式的に示されている。

＜部分焼戻しステップにおけるミクロ組織変化＞
ここで、図４を参照して、部分焼戻しステップにおけるミクロ組織変化について説明する。図４は、鋼板部材１０の第２領域１２のみを、オーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に再加熱した場合の部分焼戻しステップにおける鋼板部材のミクロ組織変化を示す模式平面図である。
まず、図４の左側に示す部分焼戻しステップ前すなわち焼入れステップ後の鋼板部材１０のミクロ組織について説明する。図４の左側に示すように、部分焼戻しステップ前（すなわち焼入れステップ後）の鋼板部材１０のミクロ組織は、全体がマルテンサイトＭからなる。

次に、図４の中央に示す部分焼戻しステップにおける加熱中の鋼板部材１０のミクロ組織について説明する。図１の温度チャートに示すように、部分焼戻しステップにおける加熱中、鋼板部材１０の第２領域１２のみがオーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に再加熱される。

そのため、図４の中央に示すように、部分焼戻しステップにおける加熱中、第２領域１２では、マルテンサイトＭが焼戻しマルテンサイトＴＭに変化すると共に、焼戻しマルテンサイトＴＭの一部がさらにオーステナイトＡに変化する。すなわち、第２領域１２のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイトＴＭとオーステナイトＡとの混合組織となる。ここで、第２領域１２における境界領域近傍では、加熱温度がオーステナイト変態開始温度Ａ１に近づくため、オーステナイトＡの量が少なくなり、焼戻しマルテンサイトＴＭが多くなる。
なお、本明細書における焼戻しマルテンサイトＴＭは、再加熱によって軟化したマルテンサイトＭの総称であって、トールスタイトやソルバイトを含む。

一方、鋼板部材１０の第１領域１１は再加熱されず、熱影響を受けない領域である。そのため、第１領域１１のミクロ組織はマルテンサイトＭから変化しない。
ここで、第１領域１１と第２領域１２との間の境界領域は、第２領域１２からの熱伝導によって、オーステナイト変態開始温度Ａ１よりも低温に加熱され、熱影響を受ける。そのため、境界領域のミクロ組織は、マルテンサイトＭから焼戻しマルテンサイトＴＭに変化する。

より具体的には、境界領域では、第２領域１２からの距離が近い程、オーステナイト変態開始温度Ａ１に近い高温に加熱されている。そのため、境界領域の大部分である第２領域１２側のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイトＴＭのみからなる。なお、境界領域における第１領域１１近傍では、焼戻しマルテンサイトＴＭとマルテンサイトＭとが混在し、マルテンサイトＭのみからなる第１領域１１に近づくにつれて、焼戻しマルテンサイトＴＭが少なくなると共に、マルテンサイトＭが多くなる。
このように、境界領域では、第２領域１２からの距離が近い程、高温に加熱された焼戻しマルテンサイトＴＭを含むため、硬質な第１領域１１側から軟質な第２領域１２側に向かって徐々に軟質になる。

次に、図４の右側に示す部分焼戻しステップ後の鋼板部材１０のミクロ組織について説明する。図１に示したように、部分焼戻しステップにおける冷却過程では、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で鋼板部材１０を冷却する。そのため、図４の右側に示すように、加熱中に発現した第２領域１２のオーステナイトＡがフェライト及びパーライト（フェライト／パーライト）ＦＰに変化する。その結果、第２領域１２のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイトＴＭとフェライト／パーライトＦＰとの混合組織となる。第１領域１１のミクロ組織はマルテンサイトＭから変化しない。境界領域のミクロ組織も、焼戻しマルテンサイトＴＭから変化しない。

なお、部分焼戻しステップにおいて、第２領域１２をオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温まで再加熱すると、冷却後の第２領域１２がフェライト／パーライトＦＰのみからなるミクロ組織となり、さらに強度が低下して軟質になる。そして、境界領域における第２領域１２側に、焼戻しマルテンサイトＴＭとフェライト／パーライトＦＰとの混合組織が現れ、境界領域における第１領域１１側に焼戻しマルテンサイトＴＭのみからなる単一組織が現れる。

＜製造された鋼板部材のミクロ組織＞
ここで、図５は、製造された鋼板部材のミクロ組織を示す模式平面図である。図５には、第１領域１１、第２領域１２、境界領域それぞれのミクロ組織が模式的に図示されている。なお、図５に示された鋼板部材１０のミクロ組織は、図４の右側に示された部分焼戻しステップ後の鋼板部材１０のミクロ組織と一致している。

図５に示すように、鋼板部材１０は、硬質なマルテンサイトＭを含む第１領域１１、及び軟質なフェライトＦ及びパーライトＰ（フェライト／パーライトＦＰ）を含む第２領域１２を備えている。ここで、図１に示すように、部分焼戻しステップにおいて、第２領域１２をオーステナイト変態完了温度Ａ３よりも低温に再加熱すると、第２領域１２は、軟質な焼戻しマルテンサイトＴＭも含む。

第１領域１１と第２領域１２との間に形成された境界領域（オーステナイト変態開始温度Ａ１以下に加熱された領域）の大部分は、焼戻しマルテンサイトＴＭのみからなるミクロ組織となる。なお、境界領域における第１領域１１近傍では、焼戻しマルテンサイトＴＭとマルテンサイトＭとが混在し、第１領域１１に近づくにつれて、焼戻しマルテンサイトＴＭが少なくなると共に、マルテンサイトＭが多くなる。

このように、鋼板部材１０の境界領域が、焼戻しマルテンサイトＴＭのみからなるミクロ組織を有し、硬質なマルテンサイトと軟質なフェライト及びパーライトとが混在した不安定なミクロ組織を有していない。そのため、硬質な第１領域１１と軟質な第２領域１２との間の境界領域における割れを抑制することができる。なお、境界領域における第１領域１１近傍では、焼戻しマルテンサイトＴＭとマルテンサイトＭとが混在するが、隣接する両者の硬度差が小さいため、割れを抑制することができる。

さらに、鋼板部材１０の境界領域では、部分焼戻しステップにおいて加熱された第２領域１２からの距離が近い程、高温に加熱されているため、軟質になる。すなわち、鋼板部材１０の境界領域では、硬質な第１領域１１側から軟質な第２領域１２側に向かって徐々に軟質になっている。そのため、硬質な第１領域１１と軟質な第２領域１２との間の境界領域における割れを、さらに効果的に抑制することができる。

なお、鋼板部材１０では、軟質領域である第２領域１２が、フェライト／パーライトＦＰと焼戻しマルテンサイトＴＭとが混在したミクロ組織を有している。しかしながら、フェライト／パーライトＦＰも、オーステナイト変態開始温度Ａ１まで加熱された焼戻しマルテンサイトＴＭも軟質であるため、第２領域１２においても割れは発生し難い。

＜部分焼戻しステップの冷却過程における矯正＞
図１に示すように、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法は、部分焼戻しステップの冷却過程において、鋼板部材１０の第２領域１２の形状を矯正することに一つの特徴を有している。具体的には、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ、オーステナイト変態開始温度Ａ１以下かつフェライト及びパーライトへの変態が完了する温度（フェライト／パーライト変態完了温度）以上の温度範囲において、鋼板部材１０の第２領域１２の形状を矯正する。

部分焼戻しステップの冷却過程におけるオーステナイト変態開始温度Ａ１以下かつフェライト／パーライト変態完了温度以上の温度範囲では、鋼板部材１０の第２領域１２において、オーステナイトからフェライト／パーライトへの変態に伴い、変態超塑性現象が発現する。そのため、鋼板部材１０の第２領域１２の形状を小さい力で容易に矯正でき、寸法精度が向上する。
なお、冷却過程においてオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも高温から矯正を開始してもよい。あるいは、部分焼戻しステップの再加熱過程から矯正を開始してもよい。また、フェライト／パーライト変態完了温度よりも低温まで矯正を継続してもよい。

ここで、図６は、部分焼戻しステップの冷却過程において鋼板部材１０の第２領域１２の形状を矯正するための矯正装置の模式斜視図である。図６に示すように、矯正装置４０は、金属製の矯正型である上型４１及び下型４２を備えている。冷却途中の鋼板部材１０の第２領域１２を、上型４１と下型４２とによって挟んで矯正する。図６は、鋼板部材１０を、上型４１と下型４２とによって押圧し、矯正している状態を示している。

図６に示すように、矯正装置４０は、図２に示した熱間プレス成形装置２０において第２領域１２を成形する部位と同様の基本構成を有している。具体的には、上型４１の下面には、図２に示したプレス成形用の上型２１と同様に、断面台形状に窪んだ凹部４１ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。また、下型４２の上面には、図２に示したプレス成形用の下型２２と同様に、断面台形状に突出した凸部４２ａが軸方向（ｙ軸方向）に延設されている。

ここで、上型４１の押圧面（下面）及び下型４２の押圧面（上面）には、鋼板部材１０の第２領域１２を局所的に押圧するためのピン４１ｂ、４２ｂがそれぞれ複数設けられている。図６に示すように、上型４１の下面に設けられた複数のピン４１ｂと、下型４２の下面に設けられた複数のピン４２ｂとは、鋼板部材１０の第２領域１２を介して対向するように配置されている。

このようなピン４１ｂ、４２ｂによって、鋼板部材１０の第２領域１２を局所的に押圧するため、上型４１及び下型４２と鋼板部材１０の第２領域１２との接触面積が小さくなる。その結果、上型４１及び下型４２による鋼板部材１０の第２領域１２からの抜熱が抑制され、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ鋼板部材１０の第２領域１２の形状を矯正できる。

ここで、図７は、矯正装置の変形例の模式断面図である。図７に示した矯正装置も、矯正型である上型４１及び下型４２を備えている。図７に示した矯正装置では、図６に示したピン４１ｂ、４２ｂが設けられておらず、上型４１及び下型４２の内部に、加熱機構であるヒータ４１ｃ、４２ｃがそれぞれ設けられている。特に限定されないが、図７に示した矯正装置では、上型４１の押圧面（下面）及び下型４２の押圧面（上面）を均一に加熱できるように、上型４１の下面及び下型４２の上面の近傍にヒータ４１ｃ、４２ｃがそれぞれ設けられている。

図７に示した矯正装置４０では、ヒータ４１ｃ、４２ｃによって、上型４１及び下型４２をそれぞれ加熱できる。そのため、上型４１及び下型４２による鋼板部材１０の第２領域１２からの抜熱が抑制され、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ鋼板部材１０の第２領域１２の形状を矯正できる。また、上型４１の下面全体及び下型４２の上面全体で鋼板部材１０の第２領域１２を押圧できるため、より精度良く矯正できる。
なお、ヒータ４１ｃ、４２ｃを設けることに代えて、少なくとも押圧面が断熱材料からなる上型４１及び下型４２を用いて矯正してもよい。同様に、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ鋼板部材１０の第２領域１２の形状を矯正できる。

＜鋼板部材の具体例＞
次に、図８、図９を参照して、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造される鋼板部材の具体例ついて説明する。図８、図９は、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造される鋼板部材の具体例の斜視図である。図８、図９に示した矢印は、車両における各方向を示している。
なお、図８、図９に示した鋼板部材の用途や形状はあくまでも一例であって、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて製造される鋼板部材の用途や形状は何ら限定されることはない。

図８に示した鋼板部材５０は、車両用部材であるサイドメンバの一例であって、より詳細には、フロントサイドメンバインナである。
図８に示した鋼板部材５０は、前後方向に延設された天板５０ａ、側壁５０ｂ、及びフランジ部５０ｃを備えた断面ハット型形状を有している。より詳細には、前後方向に延設された天板５０ａの幅方向の端部から一対の側壁５０ｂが外向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁５０ｂの端部からフランジ部５０ｃが外側（すなわち図８における上側もしくは下側）に張り出している。

図８に示すように、鋼板部材５０は、図５に示した鋼板部材１０と同様に、硬質なマルテンサイトＭを含む第１領域５１、及び軟質なフェライトＦ及びパーライトＰ（フェライト／パーライトＦＰ）を含む第２領域５２を備えている。鋼板部材５０は、本実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて、鋼板部材５０の全体を熱間プレス成形しつつ焼き入れた後、第２領域５２のみを部分的に焼き戻すことによって製造できる。図８に示した鋼板部材５０における前方の第２領域５２は低強度で衝撃吸収性に優れており、後方の第１領域５１は高強度である。このような構成によって、鋼板部材５０は、高強度と優れた衝撃吸収特性とを両立できる。

図９に示した鋼板部材６０は、車両用部材であるピラー用鋼板部材であって、より詳細にはセンターピラーリインフォースメントである。
図９に示すように、第２の実施形態に係る鋼板部材６０は、本体部６０１、上部フランジ部６０２、下部フランジ部６０３を備えている。

図９に示すように、本体部６０１は、上下方向に延設された天板６０１ａ、側壁６０１ｂ、及びフランジ部６０１ｃを備えた断面ハット型形状の部位である。より詳細には、上下方向に延設された天板６０１ａの幅方向の端部から一対の側壁６０１ｂが内向きに形成されている。さらに、それぞれの側壁６０１ｂの端部からフランジ部６０１ｃが外側（図９における前後方向）に張り出している。

また、本体部６０１は、全体的に外側に張り出すようにやや湾曲している。さらに、本体部６０１の上端部及び下端部は、幅方向（図９に示した前後方向）に拡がって平面視Ｔ字状に形成されている。ここで、上端部よりも下端部の方が幅方向（図９に示した前後方向）に拡がっている。

上部フランジ部６０２は、本体部６０１の上端部から外側に立ち上がった板面と、その面の外側の端部から上側に張り出した板面とを備えている。すなわち、上部フランジ部６０２は、幅方向（図９に示した前後方向）に延設された断面Ｌ字状の部位である。
下部フランジ部６０３は、天板６０１ａの下端部から下側に延長して張り出すと共に、幅方向（図９に示した前後方向）に延設された平板状の部位である。

図９に示した鋼板部材６０も、図５に示した鋼板部材１０と同様に、硬質なマルテンサイトＭを含む第１領域６１、及び軟質なフェライトＦ及びパーライトＰ（フェライト／パーライトＦＰ）を含む第２領域６２を備えている。鋼板部材６０は、本実施形態に係る鋼板部材の製造方法を用いて、鋼板部材６０の全体を熱間プレス成形しつつ焼き入れた後、第２領域６２のみを部分的に焼き戻すことによって製造できる。

図９に示すように、鋼板部材６０において、本体部６０１下部から下部フランジ部６０３にかけては、第２領域６２であって、低強度で衝撃吸収性に優れている。他方、本体部６０１の中央部付近から上部フランジ部６０２にかけては、第１領域６１であって、高強度である。このような構成によって、鋼板部材６０は、高強度と優れた衝撃吸収特性とを両立できる。

＜実験例＞
以下に、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法に関する実験例について説明する。鋼板部材１０として、平板状（厚さ２．０ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ１４０ｍｍ）のマンガン・ボロン鋼（２２ＭｎＢ５鋼）からなるホットスタンプ用鋼板の焼入れ材を用いた。この鋼種のオーステナイト変態開始温度Ａ１は７２７℃、オーステナイト変態完了温度Ａ３は８００℃、フェライト／パーライト変態完了温度は５５０℃である。

この鋼板部材１０に対して、図１０に示すように、１２ｍｍの初期曲げ量を付与した。図１０は、実験例に係る矯正装置の模式断面図である。図１０におけるｙ軸方向が鋼板部材１０の長手方向である。初期曲げを付与した鋼板部材１０をオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも高温の７４０℃に再加熱した後、空冷によって下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で冷却し、焼き戻した。

当該焼戻しの冷却過程において、所定の温度まで冷却した時点で、図１０に示した上型４１及び下型４２の間に鋼板部材１０を挟み、矯正した。上型４１及び下型４２として、断熱材料であるセラミックからなる角形ブロックを用いることによって、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度に維持した。ここで、矯正開始温度を１００℃、５８０℃、６３０℃、７００℃と変化させ、曲げ量（すなわち矯正量）の変化を調査した。矯正荷重は付与せずに、上型４１の自重のみによって矯正した。

図１１は、矯正開始温度と曲げ量との関係を示す棒グラフである。図１１に示すように、矯正開始温度が１００℃の場合、矯正しない場合と曲げ量が略同じであり、鋼板部材１０を効果的に矯正できなかった。他方、図１１においてドット表示したように、矯正開始温度がフェライト／パーライト変態完了温度（５５０℃）を超えた５８０℃、６３０℃、７００℃では、高温になるにつれて、曲げ量が急激に小さくなった。すなわち、矯正量が急激に大きくなり、鋼板部材１０を小さな力で効果的に矯正できることが分かった。

＜実施例＞
以下に、第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法の実施例について説明する。第１の実施形態に係る鋼板部材の製造方法によって、マンガン・ボロン鋼（２２ＭｎＢ５鋼）からなる厚さ１．８ｍｍの平板状のホットスタンプ用鋼板から図９に示した鋼板部材６０を製造した。
図１２は、実施例に係る部分焼戻しの条件を示す温度チャートである。図１２には、第１領域６１、第２領域６２の２つの領域における温度プロファイルが示されている。

図１２に示すように、鋼板部材６０の第２領域６２のみをオーステナイト変態開始温度Ａ１とオーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度７４０℃に加熱した後、第２領域６２がマルテンサイト変態しないように、空冷によって上部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で鋼板部材６０を冷却した。当該焼戻しの冷却過程において、６３０℃まで冷却した時点で、図６に示した上型４１及び下型４２の間に鋼板部材１０を挟み、矯正した。ピン４１ｂ、４２ｂによって、鋼板部材６０の第２領域６２を局所的に押圧することによって、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度に維持した。矯正荷重は、２０Ｔとした。

製造した鋼板部材６０について、図９に示した５つの測定点Ｐ１～Ｐ５において、基準位置からのずれ量を測定し、矯正せずに製造した比較例に係る鋼板部材６０と比較した。図１３は、測定点Ｐ１～Ｐ５における基準位置からのずれ量を示すグラフである。図１３において、実施例は実線で示され、比較例は破線で示されている。図１３に示すように、比較例では基準位置からのずれ量の幅が４．５ｍｍであったのに対し、実施例では基準位置からのずれ量の幅が１．０ｍｍとなり、寸法精度が劇的に改善した。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０、５０、６０ 鋼板部材
１０ａ、５０ａ、６０１ａ 天板
１０ｂ、５０ｂ、６０１ｂ 側壁
１０ｃ、５０ｃ、６０１ｃ フランジ部
６０１ 本体部
６０２ 上部フランジ部
６０３ 下部フランジ部
２０ 熱間プレス成形装置
２１ 上型
２１ａ 凹部
２２ 下型
２２ａ 凸部
３０ 誘導加熱装置
３１ コイル
３２ 高周波電源
４０ 矯正装置
４１ 上型
４１ａ 凹部
４１ｂ、４２ｂ ピン
４１ｃ、４２ｃ ヒータ
４２ 下型
４２ａ 凸部

Claims (6)

1. オーステナイト変態完了温度Ａ３よりも高温に鋼板部材を加熱した後、上部臨界冷却速度よりも速い冷却速度で前記鋼板部材を冷却する焼入れステップと、
   焼入れ後の前記鋼板部材の第１領域は再加熱せずに、前記鋼板部材の第２領域をオーステナイト変態開始温度Ａ１よりも高温に再加熱した後、下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度で前記鋼板部材を冷却する焼戻しステップと、を備え、
   前記第１領域にマルテンサイトからなる硬質領域が形成され、前記第２領域にフェライト及びパーライトを含む軟質領域が形成される、鋼板部材の製造方法であって、
   焼戻しステップの冷却過程において、
   前記下部臨界冷却速度よりも遅い冷却速度を維持しつつ、前記オーステナイト変態開始温度Ａ１以下かつフェライト及びパーライトへの変態が完了する温度以上の温度範囲において、前記第２領域の形状を矯正する、
   鋼板部材の製造方法。
2. 前記第２領域の形状を矯正する際、
   押圧面に複数のピンを備えた矯正型によって、前記第２領域を局所的に押圧する、
   請求項１に記載の鋼板部材の製造方法。
3. 前記第２領域の形状を矯正する際、
   内部に加熱機構を備えた矯正型によって、前記第２領域を押圧する、
   請求項１に記載の鋼板部材の製造方法。
4. 前記第２領域の形状を矯正する際、
   少なくとも押圧面が断熱材料からなる矯正型によって、前記第２領域を押圧する、
   請求項１に記載の鋼板部材の製造方法。
5. 焼戻しステップの再加熱過程において、
   前記オーステナイト変態開始温度Ａ１と前記オーステナイト変態完了温度Ａ３との間の温度に前記第２領域を再加熱する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の鋼板部材の製造方法。
6. 焼戻しステップの再加熱過程において、
   誘導加熱によって前記第２領域を再加熱する、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の鋼板部材の製造方法。

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