JP7235621B2 - 低強度ホットスタンプ用鋼板、ホットスタンプ部品およびホットスタンプ部品の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ホットスタンプのプロセス中の組織変化を極力低減させることで、プロセスにあまり依存せず所定の強度が得られること、
(2)熱処理後の組織にマルテンサイト組織を生じ難くすることで、降伏比YRを向上し得ること。
鋼鈑が、質量%で、
C:0.005~0.12%、
Si:0.50~2.0%、
Mn:0.50%以下(0%を含まない)、
Al:0.010~1.0%、
P:0.1000%以下(0%を含まない)、
S:0.0100%以下(0%を含まない)、
N:0.0100%以下(0%を含まない)、および
O:0.0100%以下(0%を含まない)、
を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、
下記式(1)で示されるAc3点(℃)が890℃以上であり、且つ鋼板厚さの1/4の深さにおけるフェライトの面積率が80%以上であることを特徴とする低強度ホットスタンプ用鋼板である。
上記式(1)中、[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[Al]、[Ti]は、それぞれC、Si、Mn、P、Al、Tiの含有率を質量%で表した値である。
Cは、鋼板の強度を確保する元素であるが、Ac3点を低下させることで熱処理後の組織にマルテンサイトを生成しやすくし、ホットスタンプ部品の強度を上昇させる元素である。このようなC量が過剰になると、ホットスタンプ部品の降伏比YRの低下を招くことから、その上限は0.12%以下とする必要がある。C量は、好ましくは0.10%以下であり、より好ましくは0.08%以下である。一方、C量を過度に低減することは、製造上のコストアップに繋がることになるので、0.005%以上とする。C量は、好ましくは0.007%以上であり、より好ましくは0.010%以上である。
Siは、Ac3点を上昇させ、熱処理時のオーステナイト分率を低減させ、ホットスタンプ部品におけるホットスタンプのプロセス依存性を低下させる上で重要な元素である。また、フェライトの固溶強化によりホットスタンプ部品の強度確保に寄与する元素である。こうした効果を発揮させるために、Si量は0.50%以上とする。Si量は、好ましくは0.70%以上、より好ましくは1.0%以上である。しかしながら、Si量が過剰になると、鋼板製造時の酸洗性の劣化や、めっき性の悪化を引き起こす。したがって、Si量は、2.0%以下とする。Si量は、好ましくは1.8%以下であり、より好ましくは1.6%以下である。
Mnは、Ac3点を低下させることから、本発明において不都合な元素である。また熱処理時のオーステナイト分率を上昇させ、ホットスタンプ部品におけるホットスタンプのプロセス依存性を高める元素である。更に、Mnは、焼入れ性を高め、ホットスタンプ部品の組織にマルテンサイトを生成しやすくし、ホットスタンプ部品の降伏比YRを低下させる。そのため、Mn量は、0.50%以下とする。Mn量は、好ましくは0.40%以下であり、より好ましくは0.30%以下である。一方、Mn量を過度に低減することは、製造上のコストアップに繋がることになるので、0%超とする。Mn量の下限は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.01%以上である。
Alは、脱酸剤として作用する元素である。またAlは、Siと同様にAc3点を上昇させ、熱処理時のオーステナイト分率を低減させ、ホットスタンプ部品におけるホットスタンプのプロセス依存性を低減させる元素である。またフェライトの固溶強化によりホットスタンプ部品の強度確保に寄与する元素である。こうした効果を発揮させるために、Al量は、0.010%以上とする。Al量は、好ましくは0.020%以上、より好ましくは0.025%以上である。しかしながら、Alを過剰に含有させることは、製造上のコストアップに繋がることになるので、Al量は1.0%以下とする。Al量は、好ましくは0.80%以下であり、より好ましくは0.70%以下である。
Pは、不可避的に含有する元素であり、鋼板の溶接性を劣化させる元素であるが、フェライト相の固溶強化に寄与する効果を有する元素でもある。このような効果を発揮させつつ鋼板の溶接性を劣化させないためには、P量は0.1000%以下とする。P量は、好ましくは0.0500%以下であり、より好ましくは0.0200%以下である。なお、Pは鋼中に不可避的に混入してくる不純物であり、その量を0%にすることは工業生産上不可能であり、通常0.0005%以上で含有する。
Sは、不可避的に含有する元素であり、鋼板の溶接性を劣化させる。したがって、S量は0.0100%以下とする。S量は、好ましくは0.0080%以下であり、より好ましくは0.0050%以下である。S量は、できるだけ少ない方が良いため、下限は特に限定されないが、その量を0%にすることは工業生産上不可能であり、通常0.0001%以上で含有する。
Nは、不可避的に含有する元素であり、過剰に含まれるとAlNを生成させ、固溶Alの効果を低減させる。したがって、N量は0.0100%以下とする。N量は、好ましくは0.0080%以下であり、より好ましくは0.0050%以下である。N量は、できるだけ少ない方が良いため、下限は特に限定されないが、その量を0%にすることは工業生産上不可能であり、通常0.0001%以上で含有する。
Oは、不可避的に含有する元素であり、過剰に含まれると酸化物を形成し、固溶Siを低下させてフェライトの強度低下を生じさせる。そのため、O量は0.0100%以下とする。O量は、好ましくは0.0050%以下であり、より好ましくは0.0030%以下である。O量は、できるだけ少ない方が良いため、下限は特に限定されないが、その量を0%にすることは工業生産上不可能であり、通常0.0001%以上で含有する。
[Ti:0.10%以下(0%を含まない)およびNb:0.10%以下(0%を含まない)の少なくとも1種]
TiおよびNbは、炭化物形成元素であり、鋼板の組織微細化に寄与する元素である。鋼板の組織が微細化することで、熱処理時の逆変態は促進されるものの、ホットスタンプのプロセスでの冷却中にフェライト生成を促進し、ホットスタンプ部品のフェライト分率を高めることができる。このような効果は、その含有量が増加するにつれて大きくなるが、過剰に含有しても冷間圧延性が悪化するという不都合が生じる。こうした観点から、いずれも0.10%以下で含有させる。好ましくは、0.07%以下であり、より好ましくは0.05%以下である。これらはいずれか1種を含有してもよいし、2種とも含有させてもよい。また、上記効果は微量であっても発揮され、その下限については限定されないが、上記効果をより有効に発揮させるためには、0.005%以上で含有させることが好ましい。
上記式(1)中、[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[Al]、[Ti]は、それぞれC、Si、Mn、P、Al、Tiの含有率を質量%で表した値である。
上記式(2)中、[C]、[Ni]、[Si]、[V]、[Mo]、[W]、[Mn]、[Cr]、[Cu]、[P]、[Al]および[Ti]は、それぞれC、Ni、Si、V、Mo、W、Mn、Cr、Cu、P、Al、AsおよびTiの含有率を質量%で表した値である。
鋼板が、質量%で、C:0.005~0.12%、Si:0.50~2.0%、Mn:0.50%以下(0%を含まない)、Al:0.010~1.0%、P:0.1000%以下(0%を含まない)、S:0.0100%以下(0%を含まない)、N:0.0100%以下(0%を含まない)、およびO:0.010%以下(0%を含まない)、を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、前記式(1)で示されるAc3点(℃)が890℃以上であり、且つ鋼鈑厚さの鋼鈑厚さの1/4の深さにおけるフェライトの面積率が80%以上である。
参考文献1:社団法人自動車技術会学術講演会前刷集、No.72-07、p.14
参考文献2:Metal Forming,steel reserch int.79(2008),No.2,p.81
なお、図1に示した熱処理パターンは、鋼板を10℃/秒の昇温速度で890℃まで加熱し、当該温度で300秒保持し、その後20℃/秒の冷却速度で750℃まで冷却した後、40℃/秒の冷却速度で450℃まで冷却し、更に約5℃/秒の冷却速度で室温(25℃)まで冷却したことを示している。
引張強度TSおよび降伏応力YSは、JIS5号試験片(板状試験片)を採取し、JIS Z 2241:2011に従って引張試験を実施して求めた。このとき降伏応力YSについては、明確な降伏点が現れる場合には、上降伏点UYP(Upper Yield Point)を測定し、降伏点が現れない場合には、上記JISの規定に基づき0.2%耐力σ0.2を求めた。合格基準は、引張強度TSが500~800MPaの範囲にあり、降伏比YRが70%以上を合格とした。
Claims (5)
- 引張強度が500~800MPaのホットスタンプ部品を製造するための低強度ホットスタンプ用鋼板であって、
質量%で、
C:0.005~0.12%、
Si:0.50~2.0%、
Mn:0.50%以下(0%を含まない)、
Al:0.010~1.0%、
P:0.1000%以下(0%を含まない)、
S:0.0100%以下(0%を含まない)、
N:0.0100%以下(0%を含まない)、および
O:0.0100%以下(0%を含まない)、
を満たし、残部が鉄および不可避不純物であり、
下記式(1)で示されるAc3点(℃)が890℃以上であり、且つ鋼板厚さの1/4の深さにおけるフェライトの面積率が80%以上であることを特徴とする低強度ホットスタンプ用鋼板。
Ac3点(℃)=910-203×[C]1/2+44.7×[Si]-30×[Mn]+700×[P]+400×[Al]+400×[Ti]・・・(1)
上記式(1)中、[C]、[Si]、[Mn]、[P]、[Al]、[Ti]は、それぞれC、Si、Mn、P、Al、Tiの含有率を質量%で表した値である。 - 前記鋼板は、更に、Ti:0.10%以下(0%を含まない)およびNb:0.10%以下(0%を含まない)の少なくとも1種を含む請求項1に記載の低強度ホットスタンプ用鋼板。
- 熱処理後の引張強度が1000MPa以上となる鋼板と、テーラドブランク部品を製造するための請求項1または2に記載の低強度ホットスタンプ用鋼板。
- 請求項1~3のいずれかに記載の低強度ホットスタンプ用鋼板を、前記Ac3点(℃)以下に加熱し、ホットスタンプすることを含む、降伏比が70%以上で、引張強度が500~800MPaであるホットスタンプ部品の製造方法。
- 請求項1~3のいずれかに記載の低強度ホットスタンプ用鋼板を用いたホットスタンプ部品。
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