JP7376816B2 - テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管、中空状焼入れ成形品、熱間プレス成形品の製造方法、および中空状焼入れ成形品の製造方法 - Google Patents

テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管、中空状焼入れ成形品、熱間プレス成形品の製造方法、および中空状焼入れ成形品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、鋼板、テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管、中空状焼入れ成形品、鋼板の製造方法、テーラードブランクの製造方法、熱間プレス成形品の製造方法、鋼管の製造方法、および中空状焼入れ成形品の製造方法に関する。
本願は、2018年6月22日に日本に出願された特願2018-119189号、2018年6月22日に日本に出願された特願2018-119190号、2018年9月6日に日本に出願された特願2018-167169号、2018年10月26日に日本に出願された特願2018-202087号、2018年11月8日に出願された国際出願PCT/JP2018/041553号及び2019年1月22日に出願された国際出願PCT/JP2019/001922号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、COガス排出量の削減により地球環境を保護するために、自動車分野では、自動車車体の軽量化が喫緊の課題である。この課題を解決するために、高強度鋼板を適用する検討が積極的に行われている。鋼板(めっき鋼板)の強度は、益々高くなっている。
自動車用部材を成形する技術の一つとして、熱間プレス(以下、「ホットスタンプ」と称する場合がある。)が注目されている。ホットスタンプでは、鋼板を高温に加熱し、Ar変態温度以上の温度域でプレス成形している。さらに、ホットスタンプでは、プレス成形した鋼板を金型による抜熱で急速に冷却し、プレス圧が掛かった状態で成形と同時に変態を起こさせる。ホットスタンプは、以上の工程によって、高強度でかつ形状凍結性の優れた熱間プレス成形品(以下、「ホットスタンプ成形品」と称する場合がある。)を製造することができる技術である。
また、自動車用部材のプレス成形品の歩留まり、および機能性を向上させるために、少なくとも2枚の鋼板の端面を突合せて、レーザ溶接、プラズマ溶接等によって接合したテーラードブランクが、プレス用素材として適用されている。テーラードブランクでは、目的に応じて、複数の鋼板を接合するため、一つの部品の中で板厚および強度を自由に変化させることができる。その結果、テーラードブランクを用いることにより、自動車用部材の機能性の向上および自動車用部材の部品点数の削減ができる。また、テーラードブランクに対してホットスタンプすることで、板厚、強度等を自由に変化させた高強度のプレス成形品を製造することができる。
テーラードブランクをプレス用素材として用い、ホットスタンプにより自動車用部材を成形する場合、テーラードブランクは、例えば、800℃~1000℃の温度域に加熱される。このため、ホットスタンプ用のテーラードブランクには、Zn系めっきよりもめっき沸点が高いAl-Si等のアルミニウムめっきがなされためっき鋼板が使用されることが多い。
これまで、テーラードブランクを形成するための鋼板として、例えば、めっき層を有する突合せ溶接用鋼板が、種々検討されてきた(例えば、特許文献1から5を参照)。
特許文献1から5に開示された突合せ溶接用鋼板は、母材鋼板と、母材鋼板の両面に設けられたアルミニウムめっき層と、母材鋼板とアルミニウムめっき層との間に形成された金属間化合物層と、を有している。
特許文献1に開示された突合せ溶接用鋼板では、突合せ溶接用鋼板の端縁から所定の範囲のアルミニウムめっき層を除去し、この所定の範囲における金属間化合物層を残している。そして、前記所定の範囲に隣接して、母材鋼板上に金属間化合物層およびアルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部を形成している。アルミニウムめっき層の除去には、レーザ加工が用いられている。
特許文献2および4に開示された突合せ溶接用鋼板では、前記所定の範囲のアルミニウムめっき層および金属間化合物層が、ブラシやレーザ加工により除去されている。
特許文献3に開示された突合せ溶接用鋼板では、突合せ溶接用鋼板に平面状のノッチ表面が形成されることにより、突合せ溶接用鋼板の中間部から突合せ溶接用鋼板の端縁に向かうに従い漸次、まずアルミニウムめっき層の厚みが薄くなり、続いて金属間化合物層の厚みが薄くなる。その結果、突合せ溶接用鋼板の端縁では、母材鋼板が外部に露出している。
特許文献4に開示された突合せ溶接用鋼板では、レーザーアブレーションで、金属層を1つ以上除去し、金属層を除去した領域で鋼板を切断し、溶接用ノッチを形成する。そのため、突合せ溶接用鋼板の端部では、端部以外の領域に存在する金属層より薄い金属層が一様に残る、あるいは金属層が残らず母材が全て露出する態様となる。
特許文献5に開示された突合せ溶接用鋼板では、母材鋼板の表面の法線とアルミニウムめっき層および金属間化合物層の端面とのなす角度βが0°~80°となるように、アルミニウムめっき層および金属間化合物層が除去されている。突合せ溶接用鋼板の端縁では、母材鋼板が外部に露出している。アルミニウムめっき層および金属間化合物層の除去には、レーザ加工が用いられている。
この種の突合せ溶接用鋼板では、突合せ溶接用鋼板における前記所定の範囲が除去された端部同士を突合せ溶接してテーラードブランク、鋼管等を製造することが行われている。テーラードブランクは、熱間プレス成形品、中空状焼入れ成形品等に加工される。
例えば、特許文献1の段落〔0062〕には、溶接された半加工品が熱処理後に耐食性があることが開示されている。
日本国特表2009-534529号公報 日本国特表2015-525677号公報 日本国特表2015-523210号公報 日本国特表2015-536246号公報 中国特許出願公開第106334875号明細書
しかしながら、溶融アルミニウムめっき鋼板からテーラードブランクを形成すると、めっき層中に硬質で脆い金属間化合物層が存在するため、溶接金属部と溶接熱影響部との境界(応力集中部)に残存した金属間化合物層の影響を受ける。このため、テーラードブランクを用いた熱間プレス成形品は、繰り返しの荷重を受けると、溶接金属部の疲労強度が低下する。更に、溶融アルミニウムめっき層中のAlが溶接金属部に多量に分散することにより、静的継手強度の低下を引き起こし、問題となる。
一方で、特許文献4では、アルミニウムめっき層、金属間化合物層を除去した領域で鋼板を切断しているため、端部にアルミニウムめっき層、金属間化合物層が残っていない。そのため、突合せ溶接用鋼板から製造された熱間プレス成形品を塗装したとき、溶接金属表面での塗料の付着性が低下し、溶接金属部の塗装後耐食性が低下する。
同様に、特許文献2、特許文献3、及び特許文献5の突合せ溶接用鋼板では、溶接される溶接予定部のアルミニウムめっき層および金属間化合物層を取り除いている。このため、突合せ溶接用鋼板から製造された熱間プレス成形品を塗装したとき、溶接金属部表面での塗料の付着性が低下し、溶接金属部の塗装後耐食性が低下する。
本発明の課題は、突合せ溶接する際に形成される溶接金属部の塗装後耐食性を維持しつつ疲労強度の低下を抑制した突合せ溶接用鋼板、テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管、中空状焼入れ成形品、突合せ溶接用鋼板の製造方法、テーラードブランクの製造方法、熱間プレス成形品の製造方法、鋼管の製造方法、および中空状焼入れ成形品の製造方法を提供するものである。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 母材鋼板と、前記母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部と、前記母材鋼板が露出した第1露出部と、前記母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第2めっき部と、を備え、鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記鋼板の一の端縁に向かう第1方向において、前記母材鋼板の一方の表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第2めっき部、前記鋼板の前記端縁が、この順で配置され、前記第1方向において、前記母材鋼板の他方の表面上に、少なくとも前記第1めっき部、前記第1露出部、前記鋼板の前記端縁が、この順で配置され、前記第1方向、及び、前記鋼板の厚み方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第1露出部と前記第2めっき部との境界から、前記第1方向に延長した仮想線よりも前記鋼板の厚み方向において前記母材鋼板の内部側に位置する、前記母材鋼板の表面上の低部領域に、前記第2めっき部が設けられる鋼板。
<2> 母材鋼板と前記母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部と、前記母材鋼板が露出した第1露出部と、前記母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に前記金属間化合物層、前記アルミニウムめっき層が設けられた第2めっき部と、を備え、鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記鋼板の一の端縁に向かう第1方向において、前記母材鋼板の一方の表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第2めっき部、前記鋼板の前記端縁が、この順で配置され、前記第1方向において、前記母材鋼板の他方の表面上に、少なくとも前記第1めっき部、前記第1露出部、前記鋼板の前記端縁が、この順で配置され、前記第1方向、及び、前記鋼板の厚み方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第1露出部と前記第2めっき部との境界から、前記第1方向に延長した仮想線上又は仮想線よりも厚み方向において前記母材鋼板の内部側から前記一方の表面に向かって外部側に位置する、前記母材鋼板の端部表面に、前記第2めっき部が設けられる鋼板。
<3> 前記第2めっき部の表面から前記母材鋼板までの前記鋼板の厚み方向の長さをめっき厚とし、前記母材鋼板と前記第2めっき部における前記金属間化合物層との境界の位置を第1端とし、前記第1方向において、前記第1露出部から最も離れて前記第2めっき部が存在する位置を第2端とし、前記第1方向に沿った前記第1端と前記第2端との間の距離を前記第2めっき部の幅としたとき、前記第2端から前記第1方向と反対方向に向かって前記幅の20%の長さに離間した位置における前記めっき厚が、前記第1端から前記第1方向に向かって前記幅の10%の長さに離間した位置における前記めっき厚よりも厚い<1>又は<2>に記載の鋼板。
<4> 前記断面から見たとき、前記第1露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する<1>~<3>のいずれか1項に記載の鋼板。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記第1方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記第1露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<5> 前記第1露出部が下記条件(C)を満足する、<4>に記載の鋼板。
(C)前記アルミニウムめっき層の表面を前記第1方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記鋼板の前記端縁側における第1露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-1)を満たす。
D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・(1-1)
<6> 前記第1露出部が下記条件(D)を満足する、<4>又は<5>に記載の鋼板。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
第1点:前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから前記母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<7> 前記第1方向において、前記母材鋼板の他方の表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第2めっき部、前記鋼板の前記端縁が、この順で配置される<1>~<6>のいずれか1項に記載の鋼板。
<8> 前記第1方向において、前記第2めっき部は、前記鋼板の前記端縁から0.9mmまでの範囲に存在する<1>~<7>のいずれか1項に記載の鋼板。
<9> 前記第1方向における、前記第1露出部の幅は、0.2mm以上、5.0mm以下である<1>~<8>のいずれか1項に記載の鋼板。
<10> 前記母材鋼板が、質量%で、C:0.02%~0.58%、Mn:0.20%~3.00%、Al:0.005%~0.06%、P:0.03%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、Ti:0%~0.20%、Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%、Cr:0%~1.0%、Mo:0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、B:0%~0.0100%、Mg:0%~0.05%、Ca:0%~0.05%、REM:0%~0.05%、Sn:0%~0.5%、Bi:0%~0.05%、Si:0%~2.00%、並びに残部:Feおよび不純物からなる化学組成を有する<1>~<9>のいずれか1項に記載の鋼板。
<11> 前記第1めっき部での前記アルミニウムめっき層の平均厚みが8μm~50μmであり、前記第1めっき部での前記金属間化合物層の平均厚みが1μm~10μmである<1>~<10>のいずれか1項に記載の鋼板。
<12> 前記第1方向、及び、前記鋼板の厚み方向にそれぞれ平行な断面における前記第2めっき部の面積Sammと前記鋼板の前記第1露出部の母材鋼板の厚みtbmmとが、(2)式を満たす<1>~<11>のいずれか1項に記載の鋼板。
Sa ≧ 8.51×10-4×tb・・・(2)
<13> 前記第1方向において、前記鋼板の前記端縁と前記第2めっき部とは隣接する<1>~<12>のいずれか1項に記載の鋼板。
<14> 前記第1方向において、前記鋼板の前記端縁と前記第2めっき部との間に、前記母材鋼板が露出する第2露出部を備える<1>~<12>のいずれか1項に記載の鋼板。
<15> 第1溶接金属部と、前記第1溶接金属部を介して他の鋼板部に接続された少なくとも1つの鋼板部と、を備えるテーラードブランクにおいて、前記少なくとも1つの鋼板部のそれぞれは、母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部と、前記母材鋼板が露出する第1露出部と、を備え、前記各鋼板部において、前記各鋼板部の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記第1溶接金属部に向かう第2方向において、前記母材鋼板の両表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第1溶接金属部が、この順で同一面上に配置され、前記第1溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記鋼板部のそれぞれのアルミニウム濃度よりも高いテーラードブランク。
<16> 鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記第1溶接金属部に向かう第2方向、及び、前記鋼板部の厚み方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第1露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する<15>に記載のテーラードブランク。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記第1露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<17>
前記第1露出部が下記条件(C)を満足する、<16>に記載のテーラードブランク。
(C)前記アルミニウムめっき層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第1溶接金属部側における前記第1露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-1)を満たす。
D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・・(1-1)
<18>
前記第1露出部が下記条件(D)を満足する、<16>又は<17>に記載のテーラードブランク。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
第1点:前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから前記母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<19> 前記第1溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度が0.065質量%~1質量%である<15>~<18>のいずれか1項に記載のテーラードブランク。
<20> 第1母材鋼板の表面上に第1金属間化合物層が設けられた第1金属間化合物部と、前記第1母材鋼板が露出した第3露出部と、第2溶接金属部と、第2母材鋼板が露出した第4露出部と、前記第2母材鋼板の表面上に第2金属間化合物層が設けられた第2金属間化合物部とが、前記第1母材鋼板の前記表面および前記第2母材鋼板の前記表面に沿ってこの順で配置され、前記第2溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記第1母材鋼板及び前記第2母材鋼板のそれぞれのアルミニウム濃度よりも高い熱間プレス成形品。
<21> 鋼板の厚み方向及び前記鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1金属間化合物部から前記2溶接金属部に向かう第2方向、にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第3露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する<20>に記載の熱間プレス成形品。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
(B)下記仮想線Yから前記第1母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
仮想線X:前記第1金属間化合物部における前記第1母材鋼板と前記第1金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記第1母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記第1母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第3露出部と前記第1金属間化合物部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記第1母材鋼板の交点と、前記第3露出部及び前記第1金属間化合物部の境界点と、を結ぶ仮想線
<22> 前記第3露出部が下記条件(C)を満足する、<21>に記載の熱間プレス成形品。
(C)前記第1金属間化合物層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記第1母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第2溶接金属部側における前記第3露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-2)を満たす。
D≦(第1金属間化合物部における第2母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・・・(1-2)
<23> 前記第3露出部が下記条件(D)を満足する、<21>又は<22>に記載の熱間プレス成形品。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
第1点:前記第3露出部と前記第1金属間化合物部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記第1母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから前記第1母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<24> 第3溶接金属部と、周方向の2つの端部が互いに対向するオープン管状に形成され、前記2つの端部同士が前記第3溶接金属部を介して接続された第3鋼板と、を備える鋼管において、前記第3鋼板の前記2つの端部のそれぞれは、母材鋼板の両表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部と、前記母材鋼板が露出する第1露出部と、を備え、前記周方向において、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第3溶接金属部が、この順で配置され、前記第3溶接金属部のアルミニウム濃度が前記母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高い鋼管。
<25> 鋼板の厚み方向及び前記鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記第3溶接金属部に向かう第2方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第1露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する<24>に記載の鋼管。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
(B)下記仮想線Yから前記母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記第1露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<26> 前記第1露出部が下記条件(C)を満足する、<25>に記載の鋼管。
(C)前記アルミニウムめっき層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第3溶接金属部側における前記第1露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-1)を満たす。
D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・・(1-1)
<27> 前記第1露出部が下記条件(D)を満足する、<25>又は<26>に記載の鋼管。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
第1点:前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから前記母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<28> 前記第3溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度が0.065質量%~1質量%である<24>~<27>のいずれか1項に記載の鋼管。
<29> 第3母材鋼板の表面上に第3金属間化合物層が設けられた第3金属間化合物部と、前記第3母材鋼板が露出した第5露出部と、アルミニウム濃度が0.065質量%~1質量%である第3溶接金属部と、第4母材鋼板が露出した第6露出部と、前記第4母材鋼板の表面上に第4金属間化合物層が設けられた第4金属間化合物部とが、前記第3母材鋼板の両表面のそれぞれ、および前記第4母材鋼板の両表面のそれぞれに沿ってこの順で配置され、前記第3溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記第3母材鋼板及び前記第4母材鋼板のそれぞれのアルミニウム濃度よりも高い中空状焼入れ成形品。
<30> 鋼板の厚み方向及び前記鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第3金属間化合物部から前記第3溶接金属部に向かう第2方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第5露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する<29>に記載の中空状焼入れ成形品。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
(B)下記仮想線Yから前記第3母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
仮想線X:前記第3金属間化合物部における前記第3母材鋼板と前記第3金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記第3母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記第3母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第5露出部と前記第3金属間化合物部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記第3母材鋼板の交点と、前記第5露出部及び前記第3金属間化合物部の境界点と、を結ぶ仮想線
<31> 前記第5露出部が下記条件(C)を満足する、<30>に記載の中空状焼入れ成形品。
(C)前記第3金属間化合物層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記第3母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第3溶接金属部側における前記第5露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-3)を満たす。
D≦(第3金属間化合物部における第3母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・・・(1-3)
<32> 前記第5露出部が下記条件(D)を満足する、<30>又は<31>に記載の中空状焼入れ成形品。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
第1点:前記第5露出部と前記第3金属間化合物部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記第3母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから前記第3母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<33> 母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられためっき鋼板を提供する工程と、前記アルミニウムめっき層および前記金属間化合物層の一部を除去することにより、前記母材鋼板を露出させた第1露出部と、前記母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が残存する第1めっき部と、前記母材鋼板の表面上に、金属間化合物層およびアルミニウムめっき層が残存する第2めっき部と、を形成する除去工程と、を行い、前記除去工程では、前記めっき鋼板の厚み方向に垂直であり、平面視において前記めっき鋼板の中央部から前記めっき鋼板の一の端縁に向かう第1方向において、前記母材鋼板の一方の表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第2めっき部、前記めっき鋼板の前記端縁が、この順で配置され、前記第1方向において、前記母材鋼板の他方の表面上に、少なくとも前記第1めっき部、前記第1露出部、前記めっき鋼板の前記端縁が、この順で配置される鋼板の製造方法。
<34> 前記除去工程よりも前に、前記めっき鋼板を押圧して又は切断して前記めっき鋼板の一部を変形させて、前記めっき鋼板の前記母材鋼板の表面に低部領域を形成する低部形成工程を行い、前記めっき鋼板の厚み方向に垂直であり、平面視における前記めっき鋼板の中央部から前記めっき鋼板の一の端縁に向かう方向を、第1方向としたときに、前記低部領域は、前記第1方向、及び、前記鋼板の厚み方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第1露出部と前記第2めっき部との境界から、前記第1方向に延長した仮想線よりも前記めっき鋼板の厚み方向において前記母材鋼板の内部側に位置する領域であり、前記除去工程では、少なくとも前記仮想面よりも前記厚み方向における前記めっき鋼板の外側に存在する前記アルミニウムめっき層および前記金属間化合物層を除去して、前記低部領域上に前記第2めっき部を形成する<33>に記載の鋼板の製造方法。
<35> 前記アルミニウムめっき層の片面当たりの厚みをaμmとし、前記金属間化合物層の片面当たりの厚みをbμmとし、前記めっき鋼板の厚みをtμmとし、前記低部領域の最も深い低部深さをxμmとし、前記低部深さは、前記仮想線から前記低部領域における前記母材鋼板の表面までの距離を示し、前記除去工程において切削された領域の、前記めっき鋼板の厚み方向の深さをyμmとし、前記第1めっき部と前記第2めっき部との距離をNμmとしたときに、(5)式から(9)式を満たす<34>に記載の鋼板の製造方法。
9≦a+b<60 ・・(5)
2%≦(x/t)≦15% ・・(6)
a+b<y ・・(7)
(y/t)≦7% ・・(8)
N≧200 ・・(9)
<36> 前記低部形成工程では、シャーリング加工又はブランキング加工により前記めっき鋼板を切断して、前記低部領域を形成する<34>又は<35>に記載の鋼板の製造方法。
<37> 前記低部形成工程では、前記めっき鋼板の両面に前記低部領域をそれぞれ形成する<34>から<36>のいずれか1項に記載の鋼板の製造方法。
<38> 前記めっき鋼板を切断する切断工程を行い、前記除去工程において、前記アルミニウムめっき層および前記金属間化合物層の一部を除去することにより、前記第1方向、及び、前記鋼板の厚み方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第1露出部と前記第2めっき部との境界から、前記第1方向に延長した仮想線上又は仮想線よりも厚み方向において前記母材鋼板の内部側から前記一方の表面に向かって外部側に位置する、前記母材鋼板の端部表面に、前記第2めっき部が設ける<33>に記載の鋼板の製造方法。
<39> 前記第2めっき部の表面から前記母材鋼板までの前記鋼板の厚み方向の長さをめっき厚とし、前記母材鋼板と前記第2めっき部における前記金属間化合物層との境界の位置を第1端とし、前記第1方向において、前記第1露出部から最も離れて前記第2めっき部が存在する位置を第2端とし、前記第1方向に沿った前記第1端と前記第2端との間の距離を前記第2めっき部の幅としたとき、前記除去工程において、前記第2端から前記第1方向と反対方向に向かって前記幅の20%の長さに離間した位置における前記めっき厚が、前記第1端から前記第1方向に向かって前記幅の10%の長さに離間した位置における前記めっき厚よりも厚くなるよう前記アルミニウムめっき層及び金属間化合物層を除去する<33>~<38>のいずれか1項に記載の鋼板の製造方法。
<40> 前記除去工程では、前記第1方向において、前記母材鋼板の他方の表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第2めっき部、前記めっき鋼板の前記端縁が、この順で配置される<33>~<39>のいずれか1項に記載の鋼板の製造方法。
<41> 前記除去工程では、前記アルミニウムめっき層および前記金属間化合物層を機械的に除去する工程を行う<33>~<40>のいずれか1項に記載の鋼板の製造方法。
<42> 前記除去工程において、前記厚み方向と前記第1方向とそれぞれに平行な断面から見たとき、前記第1露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足するように、前記めっき鋼板の前記アルミニウムめっき層、前記金属間化合物層、前記母材鋼板の一部を除去する<33>~<41>のいずれか1項に記載の鋼板の製造方法。
(A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
(B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記第1方向に延長させた仮想線
仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記第1露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
<43> 前記第1露出部が下記条件(C)を満足するように、前記除去工程において、前記めっき鋼板の前記アルミニウムめっき層、前記金属間化合物層、前記母材鋼板の一部を除去する<42>に記載の鋼板の製造方法。
(C)前記アルミニウムめっき層の表面を前記第1方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記鋼板の前記端縁側における第1露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-1)を満たす。
D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・(1-1)
<44> 前記第1露出部が下記条件(D)を満足するように、前記除去工程において、前記めっき鋼板の前記アルミニウムめっき層、前記金属間化合物層、前記母材鋼板の一部を除去する<42>又は<43>に記載の鋼板の製造方法。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
第1点:前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点
第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
第3点:前記仮想線Yから前記母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
<45> <1>~<14>のいずれか1項に記載の鋼板を少なくとも1枚、提供する工程と、前記鋼板における前記第2めっき部が設けられた端部と他の鋼板とを突合せ溶接して、テーラードブランクを製造する溶接工程と、を具備し、前記溶接工程において、前記鋼鈑と前記他の鋼板は、前記第2めっき部を全て取り込んだ第1溶接金属部を介して溶接され、前記第1溶接金属部と前記第1めっき部との間に前記母材鋼板が露出した第1露出部が形成されるテーラードブランクの製造方法。
<46> <15>~<19>のいずれか1項に記載のテーラードブランクを熱間プレス成形して熱間プレス成形品を製造する熱間プレス成形品の製造方法。
<47> <1>~<14>のいずれか1項に記載の鋼板を、周方向の2つの端部が互いに対向するとともに、前記2つの端部の少なくとも一方に、前記第2めっき部が配置されるようにオープン管状に形成し、前記鋼板の前記2つの端部を突合せ溶接して前記2つの端部を第2溶接金属部を介して接続し、突合せ溶接する際に溶融した前記第2めっき部を全て前記第2溶接金属部に取り込む鋼管の製造方法。
<48> <24>~<28>のいずれか1項に記載の鋼管を焼入れして中空状焼入れ成形品を製造する中空状焼入れ成形品の製造方法。
本発明の鋼板、テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管、中空状焼入れ成形品、鋼板の製造方法、テーラードブランクの製造方法、熱間プレス成形品の製造方法、鋼管の製造方法、および中空状焼入れ成形品の製造方法によれば、突合せ溶接する際に形成される溶接金属部の塗装後耐食性を維持しつつ疲労強度の低下を抑制することができる。
本開示の第1態様の鋼板における母材鋼板の第1露出部と第2めっき部とを有する端部の一例を示す概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板における母材鋼板の第1露出部と第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板における母材鋼板の第1露出部と第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板における母材鋼板の第1露出部と第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板における母材鋼板の第1露出部と第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板における母材鋼板の第1露出部と第2めっき部とを有する端部の一例を示す断面写真である。 本開示の第1態様の鋼管の斜視図である。 本開示の第1態様の鋼管の製造方法を説明する模式的な平面図である。 本開示の第1態様の鋼管の製造方法を説明する模式的な斜視図である。 本開示の第1態様の鋼板を2枚対向させた状態を示す概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板における母材鋼板の第1露出部と第2めっき部とを有する端部の一例を示す断面写真である。 本開示の第1態様のテーラードブランクを示す概略断面図である。 第2めっき部の断面積に対する第1溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度の試算結果を示す図である。 熱間プレス成形後のテーラードブランクの一例を示す断面写真である。 本開示の第2態様の鋼板における母材鋼板の露出部と第2めっき部とを有する端部の一例を示す概略断面図である。 本開示の第2態様の鋼板における母材鋼板の露出部と第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。 本開示の第2態様の鋼板における母材鋼板の露出部と第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。 本開示の第2態様の鋼板における母材鋼板の露出部と第2めっき部とを有する端部の一例を示す断面写真である。 本開示の第2態様の鋼板における母材鋼板の露出部と第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略拡大断面図である。 本開示の第2態様のテーラードブランクの一例を示す概略断面図である。 本開示の第3態様のテーラードブランクの製造方法により製造されるテーラードブランクの一例を示す概略断面図である。 本開示の第3態様のテーラードブランクの製造方法に用いられる鋼板の一例を示す概略断面図である。 本開示の第3態様のテーラードブランクの製造方法を示すフローチャートである。 本開示の第3態様のテーラードブランクの製造方法における低部形成工程を説明する断面図である。 本開示の第3態様のテーラードブランクの製造方法における低部形成工程を説明する断面図である。 本開示の第3態様のめっき鋼板に低部領域を形成した状態の一例を示す断面写真である。 本開示の第3態様の鋼板に第1露出部および第2めっき部を形成した状態の一例を示す断面写真である。 本開示の第3態様の鋼板に第1露出部および第2めっき部を形成した状態の一例を示す断面写真である。 本開示の第3態様の変形例のテーラードブランクの製造方法における低部形成工程を説明する断面図である。 本開示の第3態様の変形例のテーラードブランクの製造方法における切削工程を説明する断面図である。 本開示の第3態様の変形例のテーラードブランクの製造方法における低部形成工程を説明する断面図である。 本開示の第3態様の変形例のテーラードブランクの製造方法における低部形成工程を説明する断面図である。 本開示の第3態様の変形例のテーラードブランクの製造方法における切削工程を説明する断面図である。 本開示の第3態様の変形例のテーラードブランクの製造方法を示すフローチャートである。 本開示の第1態様の鋼板の斜視図である。 本開示の第1態様の鋼板の製造方法の工程を説明する斜視図である。 本開示の第1態様の鋼板の製造方法の他の工程を説明する斜視図である。 本開示の第2態様の鋼板において、(A)は端部の概略断面図であり、(B)は平面図である。 本開示の第2態様の鋼板に露出部および第2めっき部を形成する工程を説明する概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部の他の一例を示す概略断面図である。 本開示の第1態様の鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部の他の一例を示す拡大断面図である。 本開示の第1態様の鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部の他の一例を示す拡大断面図である。 本開示の第1態様のテーラードブランクの他の一例を示す断面図である。 本開示の第1態様の熱間プレス成形品の一例を示す断面図である。
以下、本開示の好ましい態様の一例について詳細に説明する。
本開示の鋼板は、他の鋼板と突合せ溶接することでテーラードブランクを形成する鋼板を示し、以下において鋼板と称して説明する。
なお、本明細書中において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書中において、成分(元素)の含有量について、例えば、C(炭素)の含有量の場合、「C量」と表記することがある。また、他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
本明細書中において、「工程」の用語の意味は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成せられれば、本用語の意味に含まれる。
本開示において、「母材鋼板」、「金属間化合物層」、「アルミニウムめっき層」の用語は、第1態様において後述する「母材鋼板、金属間化合物層、およびアルミニウムめっき層の範囲の規定」で説明する。
本開示において、鋼板(突合せ溶接用鋼板)の「断面」の用語は、鋼板の厚み(板厚)方向に切断した断面を意味する。具体的には、図1において、鋼板100の厚み方向をZとし、第1露出部22の長手方向(図1の表示面に直交する方向)をXとする。そして、方向Zおよび方向Xにそれぞれ直交する方向を、Yとする。このとき、断面は、YZ平面により切断した断面を意味する。
本開示において、「厚み方向」の用語は、鋼板の板幅中央部の板厚を測定する方向を意味する。
本開示において、「めっき厚」の用語は、第1めっき部又は第2めっき部の表面から母材鋼板までの鋼板の厚み方向の長さを意味する。
本開示において、「鋼板の端面」の用語は、鋼板の表面のうち、厚み方向に直交する方向に向けて露出している面を意味する。
本開示において、「鋼板の端縁」の用語は、鋼板の端面と隣接する部位を意味する。
本開示において、「鋼板の端部」の用語は、鋼板の周囲に位置している領域であって、鋼板の対向する幅(つまり、対向する鋼板の端縁から端縁までの長さ)に対して、鋼板の端面から20%以内までの範囲の領域を意味する。
本開示の鋼板は、端部における端面と、他の鋼板の端面とを突合せ溶接することでテーラードブランクを形成する。ここで、突合せ溶接される2つの鋼板の態様は、以下に示す複数の態様のいずれかの態様を採用し得る。
(第1態様)
<鋼板>
本開示の鋼板は、母材鋼板と、金属間化合物層と、アルミニウムめっき層と、を有する。そして、本開示の鋼板は、母材鋼板の表面上に、母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部を有する。また、本開示の鋼板は、母材鋼板が露出した第1露出部を有する。また、本開示の鋼板は、母材鋼板の表面上に、母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第2めっき部を有する。
ここで、鋼板の厚み方向に垂直であり、第1めっき部から鋼板の一の端縁に向かう方向(Y方向)を、第1方向(第1向き)とする。本開示の鋼板では、第1方向において、母材鋼板の少なくとも一方の表面上に、第1めっき部、第1露出部、第2めっき部、鋼板の端縁が、第1めっき部、第1露出部、第2めっき部、鋼板の端縁の順で配置される。また、本開示の鋼板では、第1方向において、母材鋼板の他方の表面上に、少なくとも第1めっき部、第1露出部、鋼板の端縁が、この順で配置される。
なお、第1方向において、母材鋼板の他方の表面上に、第1めっき部、第1露出部、第2めっき部、鋼板の端縁が、この順で配置されてもよい。
なお、本開示の鋼板は、その端部の端面が他の鋼板の端面と突合せ溶接されることでテーラードブランクとして形成される。他の鋼板の形状は、特に限定されない。
図1は、本開示の鋼板の両面のそれぞれにおいて、第1めっき部と、母材鋼板の第1露出部と、金属間化合物層とアルミニウムめっき層が設けられる第2めっき部とを有する端部の一例を示す概略断面図である。図2は、本開示の鋼板の両面のそれぞれにおいて、第1めっき部と、母材鋼板の第1露出部と、金属間化合物層とアルミニウムめっき層が設けられる第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。すなわち、図1及び図2では、鋼板の両面のそれぞれにおいて、第1めっき部、第1露出部、及び第2めっき部を有し、第2めっき部には金属間化合物層及びアルミニウムめっき層が設けられる態様が示される。
また、図3は、本開示の鋼板の一方の表面上に、第1めっき部と、母材鋼板の第1露出部と、金属間化合物層とアルミニウムめっき層が設けられる第2めっき部とが設けられ、他方の表面上に第1めっき部と第1露出部が設けられる端部の一例を示す概略断面図である。すなわち、図3では、鋼板の一方の表面上に、第1めっき部、第1露出部、及び第2めっき部を有し、第2めっき部には金属間化合物層及びアルミニウムめっき層が設けられる態様が示される。又、図3に示す鋼板の他方の表面上の端部には、第1めっき部及び第1露出部が設けられるが、第2めっき部は設けらず、第1露出部が鋼板の端縁まで延設される。
図1から図3において、100は鋼板、12は母材鋼板、14はアルミニウムめっき層、16は金属間化合物層、22は第1露出部、24は第2めっき部、26は第1めっき部を示す。
また、100Aは鋼板100の端縁を示す。100Bは、第1めっき部26と第1露出部22の境界上にある第1めっき部26の端縁を示す。100Cは第2めっき部24と第1露出部22との境界上にある第2めっき部24の端縁を示す。
本開示の鋼板100は、母材鋼板12と、金属間化合物層16と、アルミニウムめっき層14と、を有する。そして、本開示の鋼板100は、母材鋼板12の表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が設けられた第1めっき部26を有する。また、本開示の鋼板100は、母材鋼板12が露出する第1露出部22を有する。また、本開示の鋼板100は、母材鋼板12の表面上に、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が設けられた第2めっき部24を有する。
ここで、鋼板100の厚み方向に垂直であり、第1めっき部26から鋼板100の一の端縁100Aに向かう方向を、第1方向F1とする。本開示の鋼板100では、第1方向F1において、第1めっき部26、第1露出部22、第2めっき部24、鋼板100の端縁100Aが、第1めっき部26、第1露出部22、第2めっき部24、鋼板100の端縁100Aの順で、同一面上に配置される。
第1露出部22は、第1めっき部26の端縁100Bから、第2めっき部24と第1露出部22との境界の端縁100Cまでの間の領域で形成されている。第1露出部22は、第1めっき部26と第2めっき部24との間に形成される。
第2めっき部24は、鋼板100の端縁100Aを含む領域で形成されている。第1方向F1において、鋼板100の端縁100Aと第2めっき部24とは隣接する。第2めっき部24は、鋼板100の端縁100Aから、第2めっき部24と第1露出部22との境界の端縁100Cまで間の領域で形成されている。
なお、図1および図2に示す鋼板100では、鋼板100の端部の両面に上記の第2めっき部24、第1露出部22および第1めっき部26が形成されている。
一方、図3に示す鋼板100では、鋼板100の端部の一方の表面に、上記の第2めっき部24、第1露出部22および第1めっき部26が形成されており、端部の他方の表面に、第1露出部22および第1めっき部26が形成されている。つまり、図3に示す鋼板100では、鋼板100の端部の一方の表面では、図1および図2に示す鋼板100と同様の順で第2めっき部24および第1露出部22が形成されている。また、鋼板100の端部の他方の表面では、鋼板100の端縁100Aから第1めっき部26の端縁100Bまでの領域に、第1露出部22が形成されている。なお、図1~3の断面視において、第1方向F1に延長した仮想線G上又は仮想線Gよりも厚み方向において母材鋼板12の内部側から上述の一方の表面に向かって外部側に第2めっき部24が設けられている。
本開示の鋼板100では、図1又は図3に示すように、鋼板100の端部において、母材鋼板12が露出する第1露出部22での母材鋼板12の厚みが、第1めっき部26での母材鋼板12の厚みと同じでもよい。また、本開示の鋼板100では、図2に示すように、鋼板100の端部において、母材鋼板12が露出する第1露出部22での母材鋼板12の厚みが、第1めっき部26での母材鋼板12の厚みよりも小さくてもよい。これは、本開示の他の実施形態にも適用でき、例えば、図3、図4、図15~図17のそれぞれの第1露出部22における母材鋼板12の厚みは、第1めっき部26における母材鋼板12の厚みよりも小さくてもよい。
以上、図1から図3を参照して、本開示の鋼板を説明したが、本開示の鋼板はこれらに限定されるものではない。
<母材鋼板>
母材鋼板12の表面には、アルミニウムめっき層14が設けられる。母材鋼板12は、熱間圧延工程、冷間圧延工程、めっき工程等を含む通常の方法により得られたものであればよく、特に限定されるものではない。母材鋼板は熱延鋼板または冷延鋼板のいずれでもよい。
また、母材鋼板12の厚みは目的に応じた厚みとすればよく、特に限定されるものではない。例えば、母材鋼板12の厚みは、アルミニウムめっき層14を設けた後のめっき鋼板(第1露出部22等が形成される前の鋼板)全体の厚みとして、0.8mm以上となるような厚みでもよく、さらに、1mm以上となるような厚みでもよい。また、母材鋼板12の厚みは、4mm以下となるような厚みでもよく、さらに3mm以下となるような厚みでもよい。
母材鋼板12には、例えば、高い機械的強度(例えば、引張強さ、降伏点、伸び、絞り、硬さ、衝撃値、疲れ強さ等の機械的な変形および破壊に関する諸性質を意味する。)を有するように形成された鋼板を使用することがよい。具体的には、引張強度400~2700MPaの鋼板が使用され得る。板厚は0.7mm~3.2mmである。なお、母材鋼板12として、低い機械的強度を有する鋼板を使用してもよい。具体的には、1300MPa級、1200MPa級、1000MPa級、600MPa級,500MPa級である。例えば、自動車のBピラーの場合、変形を防止したい上部から中央部にかけては引張強度1500~2000MPa級の鋼板を用いて、エネルギー吸収部である下部は引張強度500MPa級~1500MPa級の鋼板を用いることが望ましい。より好適には下部は600MPa級~1300MPa級の鋼板である。Bピラーの鋼板の板厚は上部は1.4mm~2.6mm、下部は1.0mm~1.6mmが望ましい。
母材鋼板12の好ましい化学組成の一例としては、例えば、以下の化学組成が挙げられる。
母材鋼板12は、質量%で、C:0.02%~0.58%、Mn:0.20%~3.00%、Al:0.005%~0.06%、P:0.03%以下、S:0.010%以下、N:0.010%以下、Ti:0%~0.20%、Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%、Cr:0%~1.0%、Mo:0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、B:0%~0.0100%、Mg:0%~0.05%、Ca:0%~0.05%、REM:0%~0.05%、Sn:0%~0.5%、Bi:0%~0.05%、Si:0%~2.00%、並びに残部:Feおよび不純物からなる化学組成を有する。
なお、以下、成分(元素)の含有量を示す「%」は、「質量%」を意味する。
(C:0.02%~0.58%)
Cは、母材鋼板12の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後強度を主に決定する重要な元素である。さらに、Cは、A点を下げ、焼入れ処理温度の低温化を促進する元素である。C量が0.02%未満では、その効果は十分ではない場合がある。したがって、C量は0.02%以上とするのがよい。一方、C量が0.58%を超えると、焼入れ部の靭性劣化が著しくなる。したがって、C量は0.58%以下とするのがよい。好ましくは、C量は0.45%以下である。
(Mn:0.20%~3.00%)
Mnは、母材鋼板12の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後強度を安定して確保するために、非常に効果のある元素である。Mn量が0.20%未満では、その効果は十分ではない場合がある。したがって、Mn量は0.20%以上とするのがよい。好ましくは、Mn量は0.80%以上である。一方、Mn量が3.00%を超えるとその効果は飽和するばかりか、却って焼入れ後に安定した強度の確保が困難となる場合がある。したがって、Mn量は3.00%以下とするのがよい。好ましくは、Mn量は2.40%以下である。
(Al:0.005%~0.06%)
Alは、脱酸元素として機能し、母材鋼板12を健全化する作用を有する。Al量が0.005%未満では、上記作用による効果を得ることが困難である場合がある。したがって、Al量は0.005%以上とするのがよい。一方、Al量が0.06%超では、上記作用による効果は飽和して、コスト的に不利になる。したがって、Al量は0.06%以下とするのがよい。好ましくは、Al量は0.05%以下である。又、Al量は0.01%以上であることが好ましい。
(P:0.03%以下)
Pは、不純物として含有される元素である。Pは過剰に含有すると、母材鋼板12の靱性が低下しやすくなる。したがって、P量は0.03%以下とするのがよい。好ましくは、P量は0.01%以下である。P量の下限は特に規定する必要はないが、コストの観点からは下限は0.0002%が好ましい。
(S:0.010%以下)
Sは、不純物として含有される元素である。Sは、MnSを形成し、母材鋼板12を脆化させる作用を有する。したがって、S量は0.010%以下とするのがよい。より望ましいS量は0.004%以下である。S量の下限は特に規定する必要はないが、コストの観点からは下限は0.0002%とすることが好ましい。
(N:0.010%以下)
Nは、母材鋼板12中にて不純物として含有される元素である。さらにNは、母材鋼板12中にて介在物を形成し、熱間プレス成形後の靱性を劣化させる元素である。したがって、N量は0.010%以下とするのがよい。好ましくは0.008%以下、さらに好ましくは、N量は0.005%以下である。N量の下限は特に規定する必要はないが、コストの観点からは下限は0.0002%とすることが好ましい。
(Ti:0%~0.20%、Nb:0%~0.20%、V:0%~1.0%、W:0%~1.0%)
Ti、Nb、V、およびWは、アルミニウムめっき層と母材鋼板12におけるFeおよびAlの相互拡散を促進する元素である。したがって、Ti、Nb、V、およびWのうちの少なくとも1種または2種以上を母材鋼板12に含有させてもよい。しかし、1)Ti量およびNb量が0.20%を超える、又は、2)V量およびW量が1.0%を超えると、上記作用による効果は飽和し、コスト的に不利となる。したがって、Ti量およびNb量は0.20%以下とすることがよく、V量およびW量は1.0%以下とすることがよい。Ti量およびNb量は0.15%以下が好ましく、V量およびW量は0.5%以下が好ましい。上記作用による効果をより確実に得るには、Ti量およびNb量の下限値を0.01%、V量およびW量の下限値を0.1%とすることが好ましい。
(Cr:0%~1.0%、Mo:0%~1.0%、Cu:0%~1.0%、Ni:0%~1.0%、B:0%~0.0100%)
Cr、Mo、Cu、Ni、およびBは、母材鋼板12の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後強度を安定して確保するために、効果のある元素である。したがって、これらの元素のうちの1種または2種以上を、母材鋼板12に含有させてもよい。しかし、Cr、Mo、Cu、およびNiの含有量については1.0%超、B量については0.0100%超としても、上記効果は飽和して、コスト的に不利となる。したがって、Cr、Mo、Cu、およびNiの含有量は1.0%以下とすることがよい。また、B量は0.0100%以下とすることがよく、0.0080%以下とすることが好ましい。上記効果をより確実に得るには、Cr、Mo、Cu、およびNiの含有量が0.1%以上、並びにBの含有量が0.0010%以上のいずれかを満足させることが好ましい。
(Ca:0%~0.05%、Mg:0%~0.05%、REM:0%~0.05%)
Ca、Mg、およびREMは、鋼中の介在物の形態を微細化し、介在物による熱間プレス成形時の割れの発生を防止する作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を、母材鋼板12に含有させてもよい。しかし、過剰に添加すると、母材鋼板12中の介在物の形態を微細化する効果は飽和し、コスト増を招くだけとなる。したがって、Ca量は0.05%以下、Mg量は0.05%以下、REM量は0.05%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、Ca量を0.0005%以上、Mg量を0.0005%以上、およびREM量を0.0005%以上のいずれかを満足させることが好ましい。
ここで、REMは、Sc、Y、およびランタノイドの17元素を指し、上記REMの含有量は、これらの元素の合計含有量を指す。ランタノイドの場合、工業的にはミッシュメタルの形で母材鋼板12に添加される。
(Sn:0%~0.5%)
Snは、第1露出部22の耐食性を向上する元素である。したがって、母材鋼板12にSnを含有させてもよい。しかし、0.5%を超えて母材鋼板12にSnを含有させると母材鋼板12の脆化を招く。したがって、Sn量は0.5%以下とする。好ましくは、Sn量は0.3%以下である。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Sn量を0.02%以上とすることが好ましい。さらに好ましくはSn量は0.04%以上である。
(Bi:0%~0.05%)
Biは、溶鋼の凝固過程において凝固核となり、デンドライトの2次アーム間隔を小さくすることにより、デンドライトの2次アーム間隔内に偏析するMn等の偏析を抑制する作用を有する元素である。したがって、母材鋼板12にBiを含有させてもよい。特に熱間プレス用鋼板のように多量のMnを含有させることがよく行われる鋼板については、Mnの偏析に起因する靭性の劣化を抑制するのにBiは効果がある。したがって、そのような鋼種にはBiを含有させることが好ましい。
しかし、0.05%を超えて母材鋼板12にBiを含有させても、上記作用による効果は飽和してしまい、コストの増加を招く。したがって、Bi量は0.05%以下とする。好ましくは、Bi量は0.02%以下である。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Bi量を0.0002%以上とすることが好ましい。さらに好ましくはBi量は0.0005%以上である。
(Si:0%~2.00%)
Siは、固溶強化元素であり、2.00%まで含有させたときには有効に活用できる。しかし、Siは2.00%を超えて母材鋼板12に含有させると、めっき性に不具合が生じることが懸念される。したがって、母材鋼板12がSiを含有する場合、Si量は2.00%以下とするのがよい。好ましい上限は1.40%以下、さらに好ましくは1.00%以下である。下限は特に限定されないが、上記作用による効果をより確実に得るには、下限は0.01%が好ましい。
(残部)
残部は、Feおよび不純物である。ここで、不純物とは、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれる成分、または、製造の過程で鋼板に混入する成分が例示される。不純物とは、意図的に鋼板に含有させたものではない成分を意味する。
<アルミニウムめっき層>
アルミニウムめっき層14は、母材鋼板12の両面に形成される。アルミニウムめっき層14を形成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、アルミニウムめっき層14は、溶融めっき法(アルミニウムを主体として含む溶融金属浴中に母材鋼板12を浸漬させ、アルミニウムめっき層を形成させる方法)により、母材鋼板12の両面に形成してもよい。
ここで、アルミニウムめっき層14とは、アルミニウムを主体として含むめっき層であり、アルミニウムを50質量%以上含有していればよい。目的に応じて、アルミニウムめっき層14はアルミニウム以外の元素(例えば、Siなど)を含んでいてもよく、製造の過程などで混入してしまう不純物を含んでいてもよい。アルミニウムめっき層14は、具体的には、例えば、質量%で、Si(シリコン)を5%~12%含み、残部はアルミニウムおよび不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、アルミニウムめっき層14は質量%で、Si(シリコン)を5%~12%、Fe(鉄)を2%~4%を含み、残部はアルミニウムおよび不純物からなる化学組成を有していてもよい。
上記範囲でアルミニウムめっき層14にSiを含有させると、加工性および耐食性の低下が抑制され得る。また、金属間化合物層の厚みを低減し得る。
第1めっき部26でのアルミニウムめっき層14の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、平均厚みで8μm(マイクロメートル)以上であることがよく、15μm以上であることが好ましい。また、第1めっき部26でのアルミニウムめっき層14の厚みは、例えば、平均厚みで50μm以下であることがよく、40μm以下であることが好ましく、35μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましい。
なお、アルミニウムめっき層14の厚みは、鋼板100の第1めっき部26における平均厚みを表す。
アルミニウムめっき層14は、母材鋼板12の腐食を防止する。また、アルミニウムめっき層14は、母材鋼板12を熱間プレス成形により加工する場合に、母材鋼板12が高温に加熱されても、母材鋼板12の表面が酸化することによるスケール(鉄の化合物)の発生を防止する。また、アルミニウムめっき層14では、有機系材料によるめっき被覆や他の金属系材料(例えば、亜鉛系材料)によるめっき被覆よりも沸点および融点が高い。従って、熱間プレス成形により熱間プレス成形品を成形する際に、被覆が蒸発することがないため、表面の保護効果が高い。
溶融めっき時の加熱により、アルミニウムめっき層14は、母材鋼板12中の鉄(Fe)と合金化し得る。
<金属間化合物層>
金属間化合物層16は、母材鋼板12上にアルミニウムめっきを設ける際に、母材鋼板12とアルミニウムめっき層14との間の境界に形成される層である。具体的には、金属間化合物層16は、アルミニウムを主体として含む溶融金属浴中での母材鋼板12の鉄(Fe)とアルミニウム(Al)を含む金属との反応によって形成される。金属間化合物層16は、主にFeAl(x、yは1以上を表す)で表される化合物の複数種で形成されている。アルミニウムめっき層がSi(シリコン)を含む場合は、金属間化合物層16はFeAlおよびFeAlSi(x、y、zは1以上を表す)で表される化合物の複数種で形成されている。
第1めっき部26での金属間化合物層16の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば平均厚みで1μm以上であることがよく、3μm以上であることが好ましく、4μm以上であることがより好ましい。また、第1めっき部26での金属間化合物層16の厚みは、例えば平均厚みで10μm以下であることがよく、8μm以下でであることが好ましい。なお、金属間化合物層16の厚みは、第1めっき部26における平均厚みを表す。
なお、金属間化合物層16の厚みは、アルミニウムを主体として含む溶融金属浴の温度と浸漬時間によって制御し得る。
ここで、母材鋼板12、金属間化合物層16、およびアルミニウムめっき層14の確認、並びに、金属間化合物層16、およびアルミニウムめっき層14の厚みの測定については、以下のような方法によって行う。
鋼板100の断面が露出するように切断を行い、鋼板100の断面を研磨する。なお、露出した鋼板100の断面の向きは特に限定されない。しかし、鋼板100の断面は、第1露出部22の長手方向に直交する断面であることが好ましい。
研磨した鋼板100の断面を、電子線マイクロアナライザ(Electron Probe MicroAnalyser:FE-EPMA)により、鋼板100の表面から母材鋼板12までを線分析し、アルミニウム濃度および鉄濃度を測定する。アルミニウム濃度および鉄濃度は、3回測定した平均値であることが好ましい。
測定条件は、加速電圧15kV、ビーム径100nm程度、1点あたりの照射時間1000ms、測定ピッチ60nmである。測定距離は、めっき層の厚みが測定できるようにすればよく、例えば測定距離は、鋼板100の表面から母材鋼板12までを厚み方向に30μm~80μm程度とする。母材鋼板12の厚みは、光学顕微鏡でスケールを用いて測定するほうが好ましい。
<母材鋼板、金属間化合物層、およびアルミニウムめっき層の範囲の規定>
鋼板100(めっき鋼板)の断面のアルミニウム濃度の測定値として、アルミニウム(Al)濃度が0.06質量%未満である領域を母材鋼板12、アルミニウム濃度が0.06質量%以上である領域を金属間化合物層16またはアルミニウムめっき層14と判断する。また、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14のうち、鉄(Fe)濃度が4質量%超である領域を金属間化合物層16、鉄濃度が4質量%以下である領域をアルミニウムめっき層14と判断する。
なお、母材鋼板12と金属間化合物層16との境界から、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14との境界までの距離を金属間化合物層16の厚みとする。また、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14との境界からアルミニウムめっき層14の表面までの距離をアルミニウムめっき層14の厚みとする。
アルミニウムめっき層14の厚み、および金属間化合物層16の厚みは、鋼板100の表面から母材鋼板12の表面(母材鋼板12および金属間化合物層16の境界)までを線分析し、次のようにして測定する。
例えば、第1めっき部26の厚みを測定する場合、第1露出部22の長手方向(例えば図1におけるX方向とする、以下第3方向と称する)について、第1めっき部26の第3方向の全長(以下の全長の規定も同様とする)を5等分した5箇所の位置のアルミニウムめっき層14の厚みを求め、求めた値を平均した値をアルミニウムめっき層14の厚みとする。ここで、第1方向における厚みの測定位置は、5箇所の断面視のそれぞれにおいて第1めっき部26の幅の1/2の位置で行う(以下、厚みの測定は同様に行う)。なお、第1めっき部26の幅とは、第1方向F1における第1めっき部26の端縁間の距離を示し、以下、単に第1めっき部26の幅とも言う。厚み測定の際のアルミニウムめっき層14、金属間化合物層16、母材鋼板12の区別については、前述の判断基準にしたがって判断する。なお、第1露出部22が曲線上に延設される場合、曲線に沿った全長を5等分した箇所で厚みを求めてもよい。
同様に、金属間化合物層16の厚みを測定する場合、第3方向について、金属間化合物層16の全長(以下の全長の規定も同様とする)を5等分した5箇所の位置で金属間化合物層16の厚みを求め、求めた値を平均した値を金属間化合物層16の厚みとする。第1めっき部26の金属間化合物層16の厚みを測定する場合、アルミニウムめっき層14の厚みを測定するときと同様に、第1めっき部26の幅の1/2の位置で行う。又、厚み測定の際のアルミニウムめっき層14、金属間化合物層16、母材鋼板12の区別については、前述の判断基準にしたがって判断する。
<第1露出部>
図35に示すように、鋼板100は、溶接を予定している端部の両面に第1露出部22を有する。第1露出部22は、鋼板100の端縁100Aに沿って配置される。第2めっき部24が設けられる面では、第1露出部22は、溶接を予定している端部において、第1めっき部26と第2めっき部24との間に設けられる。第2めっき部24が設けられない面では、第1露出部22は、溶接を予定している端部において、第1めっき部26と鋼板100の端縁100Aとの間に設けられる。
ここで、図3を参照すると、第2めっき部24が形成される場合、第1露出部22は、第2めっき部24と第1露出部22との境界の端縁100Cから第1めっき部26の端縁100Bまでの範囲に形成されている。また、第2めっき部24が形成されない場合、第1露出部22は、鋼板100の端縁100Aから第1めっき部26の端縁100Bまでの範囲に形成されている。
第1方向F1における第1露出部22の幅(第1方向F1における第2めっき部24から第1めっき部26までの距離。以下、単に第1露出部22の幅とも言う)は、平均で0.1mm以上であることがよい。第1露出部22の幅を0.1mm以上とすることでテーラードブランクの溶接時に溶接金属部の端部にアルミニウムが残らないようにすることができる。第1露出部22の幅は、平均で5.0mm以下であることがよい。第1露出部22の幅を5.0mm以下とすることで、塗装後の耐食性の劣化を抑制することができる。突合せ溶接がレーザ溶接である場合、第1露出部22の幅は好ましくは0.5mm以上であり、第1露出部22の幅は好ましくは1.5mm以下である。突合せ溶接がプラズマ溶接である場合、第1露出部22の幅は好ましくは1.0mm以上であり、第1露出部22の幅は好ましくは4.0mm以下である。すなわち、第1露出部22の幅を0.1mm以上、かつ第1露出部22の幅を5.0mm以下(平均)の範囲とすることが好ましい。第1露出部22の幅は、例えば第1露出部22の第3方向(X方向)における全長を5等分した5か所の断面から第1露出部22の幅を顕微鏡でスケールを用いて測定し、その平均値とする(以下、幅の測定方法は同じ)。
テーラードブランクの機械的強度を考慮すると、第1露出部22における母材鋼板12の厚みは、(11)式で表される板厚比として、90%~100%の範囲とすることが好ましい。板厚比が90%以上であると、突合せ溶接後のテーラードブランクを用いて熱間プレス成形品としたときの(静的)引張強度の低下が抑制されやすい。また、同様に、疲労強度の低下も抑制されやすくなる。板厚比のより好ましい下限は92%、さらに好ましくは95%である。
なお、鋼板100の端部における第1露出部22での母材鋼板12の厚み、および第1めっき部26での母材鋼板12の厚みは、平均の厚みである。また、板厚比は平均値である。図2を参照すると、
板厚比=(第1露出部での母材鋼板の厚み:tb)/(めっき鋼板の端部以外での母材鋼板の厚み:ta)・・(11)
また、図41のように第1露出部22と第1めっき部26の境界における母材鋼板12は緩やかに傾斜していてもよい。ここで、図41の仮想線Xは、第1めっき部26における母材鋼板12と金属間化合物層16との境界線を、第1露出部22と第1めっき部26との境界点100Eから鋼板100の端縁100A方向(第1方向F1又は第2方向F3)に延長させた仮想線を表す。Wは、仮想線Xにおける第1露出部22と第1めっき部26との境界点100Eからの距離を表す。本開示においては、Wは、0.1mmである。100Fは、Wが0.1mmになる地点から第1露出部22における母材鋼板12に向かう仮想線Xの垂線と、母材鋼板12との交点を表す。仮想線Yは、境界点100Eと交点100Fとを結ぶ直線である。100Gは、仮想線Yから第1露出部22における母材鋼板12に向かう垂線と母材鋼板12との交点のうち、仮想線Yから母材鋼板12に向かう垂直方向の距離が最大距離hとなる交点(最大距離点)である。100Gは、100Fより鋼板の板厚方向の外側に配置されることが応力集中軽減のために望ましい。そして、本開示の鋼板100は、仮想線Xと仮想線Yとのなす角度α(以下、角度αという場合がある)が5.0°~25.0°であってもよい(条件A)。
角度αが25.0°を超えると、第1めっき部26の端面を緩やかな傾斜とすることが困難となる。そして、応力集中が緩和できず、疲労強度が低下する。一方、角度αが5.0°よりも小さいと、溶接部の周囲に塗装を施した場合に、塗装塗膜の厚みのばらつきが発生し、溶接金属部の塗装後耐食性が低下する場合がある。継手の疲労強度及び溶接部の塗装後耐食性が共に優れる観点で、角度αの好ましい上限は15.0°である。また、角度αの好ましい下限は9.0°であってもよい。
なお、熱間プレス成形品や中空状焼入れ成形品のように金属間化合物層からなる金属間化合物部の場合は、第1めっき部26を金属間化合物部(金属間化合物層)に置き換えて、同様の評価を行う。
本開示の鋼板100は、仮想線Yから母材鋼板12に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmであってもよい(条件B)。最大距離hが1.0μm未満であると、湾曲形状ではなくなり、直線的形状になるため応力集中が緩和できず、疲労強度が低下する。一方、最大距離hが5.0μmを超えても、かえって応力集中が緩和できず、疲労強度が低下する。継手の疲労強度が優れる観点で、最大距離hの好ましい上限値は4.0μmであってもよい。また、最大距離hの好ましい下限値は2.0μmであってもよい。
条件(A)及び(B)を満足する場合において、本開示の鋼板100は、継手の疲労強度及び溶接部の塗装後耐食性が共に優れる観点で、第1露出部22が下記条件(C)をさらに満足してもよい。
(C)アルミニウムめっき層14の表面を第1露出部22の方向に延長させた仮想線から母材鋼板12の表面までの垂直方向の深さのうち、仮想線Xにおける0.1mmになる地点よりも鋼板100の端縁側における第1露出部22の深さをD(μm)としたとき、第1露出部22の深さDが下記式(1-1)を満たす。本開示の鋼板100では、両面に設けられたいずれの第1露出部22も下記式(1-1)を満たしていることが好ましい。なお、下記式(1-1)中の母材鋼板12の厚みは、μmに換算した値を代入する。
D≦(第1めっき部26における母材鋼板12の厚みmm×0.2)/2・・・(1-1)
なお、熱間プレス成形品の場合は、下記式(1-2)を用い、中空状焼入れ成形品の場合は、下記式(1-3)を用いる。
D≦(第1金属間化合物部における第1母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・(1-2)
D≦(第3金属間化合物部における第3母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・(1-3)
第1露出部22における母材鋼板12の板厚が薄くなると、疲労強度及び静的強度が低下する。これら強度の下限は、テーラードブランクにおける溶接した2枚の鋼板のうち、ホットスタンプ後の強度と板厚との積が小さい鋼板側の母材鋼板12の板厚に依存する。このため、第1露出部22の深さD(以下、「除去深さD」とも称する)は、上記の式(1-1)の関係を満足してもよい
アルミニウムめっき層14と金属間化合物層16とを除去し、母材鋼板12を露出するまでの深さであれば、第1露出部22の深さDの下限値は、特に限定されるものではない。つまり、第1露出部22の深さDの下限は、アルミニウムめっき層14と金属間化合物層16との合計厚み超であればよい。ただし、静的強度及び疲労強度の観点から、第1露出部22の深さDの範囲は、アルミニウムめっき層14と金属間化合物層16との合計厚み以上の範囲で、可能な限り小さいほうが好ましい。例えば、アルミニウムめっき層14と金属間化合物層16との厚みの合計の1.2倍以下であってもよい。
ここで、図42を参照すると、第1露出部22の深さDは、アルミニウムめっき層14の表面を第1露出部22の方向に延長させた仮想線と母材鋼板12の表面との間の最長距離である。ただし、第1露出部22と第1めっき部26(との境界点100Eから第1露出部22の方向に0.1mmまでの範囲内では、母材鋼板12の厚みが異なる部分を含んでいる。したがって、本開示の鋼板100では、第1露出部22の深さDは、境界点100Eから第1露出部22の方向に0.1mmの範囲内よりも鋼板100の端縁100A側で測定された最大値とする。また、第1露出部22の幅W(以下、「除去幅W」とも称する)は、鋼板100の端縁100Aにおいて板厚方向に延長させた仮想線から、第1露出部22及び第1めっき部26の境界点100Eまでの最短距離である。
鋼板100、テーラードブランク、及び熱間プレス成形品から、第1露出部22の深さD及び第1露出部22の幅(除去幅W)を測定する方法としては、次の方法が挙げられる。
図41のように、母材鋼板12が緩やかに傾斜する場合において、第1露出部22の深さDは、例えば、第1露出部22を有する端部を含む鋼板100を板厚方向に切断し、切断した断面を光学顕微鏡で観察することで求めることができる。第1露出部22における母材鋼板12の厚みと、アルミニウムめっき層14、金属間化合物層16、及び母材鋼板12の端部以外の領域における合計厚みとを測定すればよい。また、テーラードブランク、及び熱間プレス成形品の場合は、溶接金属部に隣接する鋼板において、第1露出部22における母材鋼板12の厚みと、アルミニウムめっき層14、金属間化合物層16、及び母材鋼板12の端部12以外の領域における合計厚みを測定すればよい。
具体的には、まず、端部以外の領域において、母材鋼板12の厚み、並びに、母材鋼板12上に形成されているアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16の合計厚み(厚みA)を求める。厚みAは、端部以外の領域において、端部以外の領域の第3方向(X方向)の全長を5等分した5箇所の位置における中央位置付近で求め、その平均値とする。
次に、第1露出部22と第1めっき部26との境界点から0.1mmよりも鋼板100の端縁側において、第1露出部22での母材鋼板12の厚み(厚みB)を求める。
厚みBは、この第1露出部22の終点までの範囲を測定した最小値とする。ただし、この範囲の全幅に対して、鋼板100の端縁から鋼板100の中央部に向かって10%の範囲は、測定から除外する。この除外した領域のうち、5等分した5箇所における中央位置を測定し、その最小値を厚みBとする。
そして、第1露出部22の深さDは、上記で求めた厚みAから厚みBを差し引くことで求められる(第1露出部22の深さD=厚みA-厚みB)。
なお、テーラードブランク、及び熱間プレス成形品の場合も同様にして測定すればよい。
本開示の鋼板100は、上記条件(A)、(B)、(C)を満足する場合において、継手の疲労強度が優れる観点で、第1露出部22が下記条件(D)を満足することが好ましい。
(D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
第1点:第1露出部22と第1めっき部26との境界点
第2点:仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と母材鋼板12との交点
第3点:仮想線Yから母材鋼板12に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
ここで、テーラードブランクおよび熱間プレス成形品から、板厚比を測定する方法としては、次の方法が挙げられる。板厚比の測定は、例えば、テーラードブランクおよび熱間プレス成形品において、溶接金属部と鋼板100との間に有する母材鋼板12の第1露出部22、および第1めっき部26での母材鋼板12を観察すれば測定できる。
鋼板100の端部における第1露出部22での母材鋼板12の厚み、および第1めっき部26における母材鋼板12の厚みは、鋼板100を厚み方向に切断し、断面を光学顕微鏡で観察することで求めることができる。
具体的には、第1露出部22での母材鋼板12の厚み、および第1めっき部26での母材鋼板12の厚みは、それぞれ第1露出部22の長手方向に沿う、第2めっき部24のX方向の全長を5等分した5箇所の位置で求めた値の平均値とする。
<第2めっき部>
第2めっき部24は、第1露出部22と同様に、鋼板100の溶接を予定している端部であって、第1露出部22が設けられた端部に形成される。そして、第2めっき部24は、鋼板100の周囲に位置する端部の少なくとも片面において、第1露出部22よりも、鋼板100の端縁側であって、鋼板100の端縁100Aを含む領域に設けられることが好ましい。つまり、第2めっき部24は、溶接を予定している端部において、鋼板100の端縁100Aに沿って設けられることが好ましい。
第2めっき部24は、突合せ溶接後に、溶接金属部中に含まれるように、鋼板100の端縁を含む領域に形成されることが好ましい。この状態となるように、第2めっき部24は、鋼板100の端部の少なくとも片面に、鋼板100の端縁に沿って設けられる。
第1方向F1において、第2めっき部24(の全て)は、鋼板100の端縁100Aから0.9mmまでの範囲に存在していることがよい。第2めっき部24が、この範囲に存在していると、第2めっき部24が突合せ溶接後に溶接金属部中に含まれやすくなる。又、第2めっき部24の存在領域をこの範囲とすることで、少なくとも、鋼板100の端縁100Aから第1めっき部側0.9mm超の領域が第1露出部22となる。これにより、少なくとも突合せ溶接後の溶接金属と溶接熱影響部との間の表面上を、硬質な金属間化合物を生成しない領域とすることができる。このように、第2めっき部24の幅及び第1露出部22の位置を規定することにより、溶接金属の耐食性を向上させるために必要なAlを溶接金属に供給できるとともに、溶接金属と溶接熱影響部との境界に疲労強度を低下させる金属間化合物の生成を防ぐことが可能となる。第2めっき部24は、鋼板100の端縁100Aから0.5mmまでの範囲に存在していることが好ましく、鋼板100の端縁100Aから0.4mmまでの範囲に存在していることがより好ましく、鋼板100の端縁100Aから0.3mmまでの範囲に存在していることがより好ましい。
例えば、第2めっき部24の幅は、突合せ溶接後のテーラードブランクにおける溶接金属部の幅に応じて設定されることが好ましい。溶接金属部の幅は、例えば0.4mm~6mmである。溶接金属部の幅が0.4mmの場合は、第2めっき部24の幅は、0.04mm以上、0.2mm未満であることが好ましく、第2めっき部24の幅と第1露出部22の幅との合計は、0.5 mm以上であることが好ましい。溶接金属部の幅が1mmである場合は、第2めっき部24の幅は、0.3mm以下であることが好ましく、第2めっき部24の幅と第1露出部22の幅との合計は、0.8mm以上であることが好ましい。溶接金属部の幅が2mmである場合は、第2めっき部24の幅は、0.8mm以下であることが好ましく、第2めっき部24の幅と第1露出部22の幅との合計は、1.3mm以上であることが好ましい。溶接金属部の幅が6mmである場合は、第2めっき部24の幅は、0.9mm以下であることが好ましく、第2めっき部24の幅と第1露出部22の幅との合計は、3.3mm以上であることが好ましい。溶接方法に応じて溶接金属部の幅が変化する。このため、例えば、突合せ溶接がレーザ溶接である場合、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.05mm以上であり、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.40mm以下である。プラズマ溶接に用いる場合、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.10mm以上であり、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.60mm以下である。
ここで、第1露出部22の幅は、第1露出部22の幅を5箇所測定した平均値であり、第2めっき部24の幅は、第2めっき部24の幅を5箇所測定した平均値である。第1露出部22および第2めっき部24の測定場所は、それぞれ第1露出部22の長手方向において、第1露出部22のX方向の全長を5等分した5箇所の位置である。
第1露出部22の幅および第2めっき部24の幅の測定方法は、以下のとおりである。
鋼板100の端部に形成された第1露出部22および第2めっき部24の全幅が観察可能な断面(例えば、鋼板100の平面視で第1方向F1に沿う断面)を含む測定用試料を5箇所採取する。測定用試料は、鋼板100の端縁100Aに沿う方向に形成された第1露出部22の長さを5等分した5箇所の位置から採取する。次に、鋼板100の断面が露出するように切断を行う。その後、切断した測定用試料を樹脂に埋め込み、研磨を行い、断面を顕微鏡で拡大する。そして、1試料につき、第2めっき部24から第1めっき部26までの距離である第1露出部22の幅を測定する。また、各試料につき第2めっき部24における両端縁間の距離を測定する。
<第1めっき部>
第1めっき部26は、鋼板100の端部以外の領域と同様の構造であってよい。例えば、第1めっき部26における母材鋼板12の厚み、金属間化合物層16の厚み、アルミニウムめっき層14の厚みは、鋼板100の端部以外におけるそれぞれの厚みと同様であってもよい。ただし、第1めっき部26におけるアルミニウムめっき層14の厚みの少なくとも一部は、鋼板100の端部におけるアルミニウムめっき層14の厚みよりも大きい場合があってもよい。また、図40に示すように、第1めっき部26の端面は緩やかに傾斜していてもよい。
従来、アルミニウムを主体として含む金属のめっきが施されためっき鋼板を、レーザ溶接、プラズマ溶接等の溶接方法によって突合せ溶接してテーラードブランクを製造している。このテーラードブランクにおける突合せ溶接部の溶接金属部中に、アルミニウムめっきに起因するアルミニウムが多量に混入してしまう場合がある。このようにして得られたテーラードブランクを熱間プレス成形すると、溶接金属部が母材より軟化する場合があった。例えば、この熱間プレス成形後のテーラードブランクにおいて、溶接金属部を含む部分の引張強度試験の結果は、溶接金属部で破断が生じる例も報告されている。
溶接金属部の破断を回避する点で、例えば、特許文献1では、溶接される溶接予定部のアルミニウムめっき層を取り除き、突合せ溶接用鋼板の端縁からアルミニウムめっきが形成された領域まで連続的に金属間化合物層を残存させた突合せ溶接用鋼板が開示されている。さらに、特許文献1では、突合せ溶接用鋼板の溶接予定部を突合せ溶接したテーラードブランクが開示されている。
そして、アルミニウムめっき層を取り除いて金属間化合物層を残した突合せ溶接用鋼板とし、金属間化合物層を残した領域の端面どうしを突合せた状態で突合せ溶接してテーラードブランクを製造している。この場合、テーラードブランクの疲労強度が低下する。
アルミニウムめっき層が形成された領域から溶接予定部にわたって連続的に金属間化合物層を残存させた突合せ溶接用鋼板の場合、溶接金属部とアルミニウムめっき層を形成した領域の間に硬質で脆い金属間化合物層が残存する。この場合、溶接金属部と溶接熱影響部との境界(応力集中部)に残存した金属間化合物層の影響を受ける。その結果、特許文献1に開示される突合せ溶接用鋼板からテーラードブランクを形成し、このテーラードブランクを用いた熱間プレス成形品は、繰り返しの荷重を受けると、継手の疲労強度が低下する。さらに、このテーラードブランクでは、溶接金属部のうちアルミニウムめっき層が形成された領域の端縁の近傍の部分に金属間化合物層から溶出したアルミニウムが含まれるため、この部分の溶接金属部が軟化して溶接金属部の疲労強度が低下する。
したがって、溶接予定部のアルミニウムめっき層のみを取り除き、金属間化合物層が残存した突合せ溶接用鋼板は、疲労特性が重視される部位への適用は不十分であった。
また、特許文献4では、溶接予定部の金属層を取り除くことで、突合せ溶接用鋼板とし、この突合せ溶接用鋼板の溶接予定部を突合せ溶接したテーラードブランクが開示されている。
特許文献4では、金属層にレーザー光線を照射し、金属層の1つ以上の層から材料を取り除くことで、アブレーショントレンチを形成する。このアブレーショントレンチを形成後、母材鋼板12の端部領域が取り除かれて溶接ノッチが形成される。特許文献4で開示される溶接用鋼板の場合、溶接ノッチの金属層を全部除去して母材鋼板12が露出している態様、溶接ノッチに薄い金属層が一様に残留している態様、溶接ノッチの端面側では母材鋼板が露出し、溶接ノッチの板幅中央側では、金属層が残留している態様がある。
したがって、溶接ノッチの金属層を全部除去して母材鋼板12が露出している態様では、端部の金属層(アルミニウムめっき層及び金属間化合物層)がないことから、溶接金属部中にアルミニウムが適量含有されず、溶接金属部の塗装後耐食性が低くなる。また、溶接ノッチに薄い金属層が一様に残留している態様、又は、溶接ノッチの端面側では母材鋼板が露出し、溶接ノッチの鋼板中央側では、金属層が残留している態様では、鋼板中央側の金属層(例えばめっき層)と溶接金属との間における母材上に金属層が残る。この場合、溶接用鋼板を突合せ溶接したテーラードブランクを用いて熱間プレス成形すると、めっき層と溶接金属との間の金属層が金属間化合物層となり、疲労強度低下の一因となる。そのため、特許文献4で開示される突合せ溶接用の鋼板は、疲労特性及び塗装後耐食性が重視される部位への適用は困難であった。
本開示の鋼板100では、これらを克服するために、鋼板100の端縁側のみに第2めっき部24を残し、第2めっき部24に隣接する領域に第1露出部22を配置することで、疲労特性及び塗装後耐食性を両立している。特許文献4では、溶接金属部にAl等の金属が混入しないように、溶接ノッチの端面側の金属層が、鋼板中央側の金属層よりも多く除去される態様が開示されているが、本開示の鋼板100のように、溶接ノッチの端面側に、第2めっき部24を形成し、隣接する領域に第1露出部22を形成することは開示されていない。
また、特許文献2から特許文献5では、溶接される溶接予定部のアルミニウムめっき層および金属間化合物層を取り除いた突合せ溶接用鋼板とし、この突合せ溶接用鋼板の溶接予定部を突合せ溶接したテーラードブランクが開示されている。
しかしながら、金属間化合物層およびアルミニウムめっき層を取り除いた突合せ溶接用鋼板とし、これら両層を取り除いた領域の端面同士を突合せた状態で突合せ溶接したテーラードブランクでは、熱間プレス成形品に塗装したとき、溶接金属部の塗装後耐食性が低下する。溶接予定部において、金属間化合物層およびアルミニウムめっき層の両層を取り除いた場合、溶接金属部に混入されるアルミニウムが無いか、非常に少ない。そのため、例えば、特許文献2から5に開示された突合せ溶接用鋼板では、テーラードブランクにスケール(鉄の化合物)が発生しやすい。その結果、テーラードブランクを熱間プレス成形して形成した熱間プレス成形品を塗装したとき、溶接金属部表面での塗料の付着性が低下し、溶接金属部の塗装後耐食性が低下する。
これに対し、本開示の鋼板100は、第1めっき部26に隣接するアルミニウムめっき層14のみならず金属間化合物層16をも取り除き、母材鋼板12が露出している第1露出部22を有している。さらに、本開示の鋼板100は、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が設けられた第2めっき部24を有している。
すなわち、本開示の鋼板100は、母材鋼板12が露出している第1露出部22では、硬質で脆い金属間化合物層16を有していない。また、本開示の鋼板100は、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存している第2めっき部24が鋼板100の端縁100Aを含む領域で存在している。
したがって、本開示の鋼板100の第1露出部22と第2めっき部24とを有する端部の端面を他の鋼板と突合せて溶接して得たテーラードブランクは、下記(1)から(3)の特徴を有する。
(1)溶接金属部と溶接熱影響部との境界に、硬質で脆い金属間化合物層16を有していない。
(2)溶接金属部(あるいは溶接熱影響部)とめっき層の端縁との間に金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14に起因するアルミニウムが含まれない。
(3)第2めっき部24は、突合せ溶接した後の溶接金属部中に取り込まれる(つまり、第2めっき部24のアルミニウムが溶接金属部中に、適度な量で混入される。)。
上述の(1)及び(2)により、このテーラードブランクを熱間プレス成形品とした場合であっても、接合継手の疲労強度の低下が抑制される。具体的には、(1)により、溶接金属部と溶接熱影響部との境界に、破壊の起点となりやすい硬質で脆い金属間化合物層がないため、接合継手の疲労強度の低下が抑制される。又、(2)により、溶接熱影響部とめっき層との境界に金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14に起因するアルミニウムが混入しないため、この部分の溶接金属部が軟化して溶接金属部の疲労強度が低下するのを抑えることができる。また上述の(3)により、溶接金属部の表面でスケールの発生が抑制されることで、化成処理性が向上し、塗料の付着性が向上する。このため、熱間プレス成形品に塗装した後であっても、溶接接手の塗装後耐食性が向上する。
また、第2めっき部24の幅と第1露出部22の幅の合計に対する第2めっき部24の幅の割合(以下、「第2めっき部24の幅の割合」と称す)は、3%~50%の範囲であることが好ましい。第2めっき部24の割合が3%未満では、塗装後耐食性の効果は高くなく、また50%を越えると溶接金属部の端部にめっきが残りやすくなり疲労強度が低下する。前記第2めっき部24の幅の割合がこの範囲であると、疲労強度の低下が抑制され、優れた塗装後耐食性が効果的に得られる。このように構成すると、鋼板100の端縁と第1めっき部26との距離の半分未満の範囲に、第2めっき部24が残る。これにより、鋼板100をレーザ溶接した際に、第1溶接金属部が第1めっき部26に接触するのを安定して防止することができる。そして、第1溶接金属部の疲労強度および塗装後耐食性の両方を高めることができる。実機では第1溶接金属部の幅は必ずバラつくため、このように構成することが好ましい。第2めっき部24の幅の割合の好ましい下限は5%である。一方、第2めっき部24の幅の割合の割合の好ましい上限は40%、より好ましい上限は30%である。
なお、第2めっき部24は、少なくとも溶接を予定している範囲の第3方向(X方向)の全長にわたって形成されることが好ましい。例えば、図35では、溶接を予定している端縁100Aに沿って、第2めっき部24が形成されている。
本開示の鋼板100は、溶接予定部の端部に、母材鋼板12の第1露出部22と、鋼板100の端縁100Aを含む領域に第2めっき部24が形成される。溶接金属部の疲労強度の低下が抑制され、塗装後耐食性が維持できる範囲であれば、第2めっき部24には、下記の態様も含まれる。
例えば、めっき鋼板を打ち抜いて打ち抜き部材を得る際に、めっき鋼板の周囲に位置する端部のうち、めっき鋼板の端縁を含む領域では、シャー等の切断手段によってダレが発生する場合がある。ダレが発生しためっき鋼板の端部における金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を、切削、研削等によって除去すると、ダレが発生している部分に金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14を第2めっき部24として残しながら、母材鋼板12を露出させた第1露出部22を形成することができる。この際、機械的研削手段を鋼板表面に並行に操作して金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を除去することで、研削面よりも下方に位置するダレ上の領域に第2めっき部24が設けられることとなる。又、ダレ量(ダレの幅やダレの深さ)を所定の範囲に設定することで、第2めっき部24の大きさを任意に調節することができる。例えば、図4のように、断面視において第1露出部22と第2めっき部24との境界から、第1方向F1に延長した仮想線Gよりも厚み方向において母材鋼板12の内部側に位置する、母材鋼板12の表面の低部領域に、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する。この金属間化合物層とアルミニウムめっき層が残存する部分が第2めっき部24となる。この場合、第2めっき部24と第1露出部22との境界周辺の第2めっき部24は、切削、研削等によって、母材鋼板12の端縁付近の第2めっき部24よりも薄くなる。特許文献4のように、金属層を除去した後に端部を切断した場合には、このような第2めっき部の構造を形成することはできない。この際、第2めっき部24にアルミニウムめっき層14が含まれることが好ましい。
図4を参照すると、ダレ部分に第2めっき部24が設けられる場合も、第2めっき部24は、第1露出部22との境界の端縁100Cから、鋼板100の端縁100Aまでの間に設けられる。また、ダレ部分に第2めっき部が設けられる場合において、鋼板100の端縁100Aと第2めっき部24とは隣接していてもよい。第1露出部22近傍の第2めっき部24は、アルミニウムめっき層14及び金属間化合物層の少なくとも一部が除去されている。このため、第1露出部22側の第2めっき部24との境界の端縁100Cは、母材鋼板12と第2めっき部24における金属間化合物層16との境界であり、その位置を第1端Zとする。一方、本実施の形態では、ダレを覆うように第2めっき部24が形成されているため、第1方向F1において、第1露出部22から最も離れて第2めっき部24が存在する位置を鋼板100の端縁100Aとし、この位置を第2端Zとする。すなわち、第1方向F1に沿った第1端Zと第2端Zとの間の距離を第2めっき部24の幅cとする。
ここで、第2端Zから第1方向F1と反対方向に向かって第2めっき部24の幅cの20%の長さに離間した位置におけるめっき厚をf11とし、第1端Zから第1方向F1に向かって第2めっき部24の幅cの10%の長さに離間した位置におけるめっき厚をめっき厚fとしたとき、めっき厚f11がめっき厚fよりも厚いことが好ましい。この場合、溶接予定位置となる鋼板100の端縁側でのAl量が多くなるため、溶接金属中にアルミニウムを効率よく拡散させることができる。
また、第2端Zから第1方向F1と反対方向に向かって第2めっき部24の幅cの10%の長さに離間した位置におけるめっき厚をfとし、第1端Zから第1方向F1に向かって第2めっき部24の幅cの10%の長さに離間した位置におけるめっき厚をめっき厚fとしたとき、めっき厚fがめっき厚fよりも厚いことが好ましい。この場合、溶接予定位置となる鋼板100の端縁側でのAl量が多くなるため、溶接金属中にアルミニウムを効率よく拡散させることができる。特に、ダレが形成される際、工具によってアルミニウムめっきが引き込まれ、鋼板の端面側に移動する。これにより、溶接が予定される端面が、多くのアルミニウムめっきによって覆われることになる。この端面上のアルミニウムめっきは、溶接時、溶接金属の中央付近に位置するため、更に効率よくAlを溶接金属内に拡散させることができる。そのため、溶接金属の耐食性を向上させる事ができる。また、第2めっき部24と第1露出部22の境界付近のAl量が少なくなるため、溶接金属部と第1露出部22との境界においてアルミニウムが濃化することを抑制することができる。そのため、テーラードブランクとしたときの溶接接手の疲労特性も向上することができる。
第1方向F1において、第1端Zと第2端Zとの間の中央位置におけるめっき厚fが、第1端Zから第1方向F1に向かって第2めっき部24の幅cの10%の長さに離間した位置におけるめっき厚であるめっき厚fよりも厚くなるため、好ましい。
めっき厚fがめっき厚fよりも厚い場合、母材鋼板12の端縁側でのAl量が多くなるため、溶接金属中にアルミニウムを効率よく拡散させることができる。そのため、溶接金属の耐食性を向上させる事ができる。また、第2めっき部24と第1露出部22の境界付近のAl量が少なくなるため、溶接金属部と第1露出部22との境界においてアルミニウムが濃化することを抑制することができる。そのため、溶接金属部の疲労特性も向上することができる。
また、めっき鋼板にレーザ光を照射してアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16の一部を除去することで第1露出部22及び第2めっき部24を形成してもよい。また、レーザ光を照射することでめっき鋼板を切断し端部を形成してもよい。この場合、レーザ光を集光してめっき鋼板を加工するため、図5のように、第2めっき部24は、第1方向F1において、母材鋼板12側の幅が広くなり、アルミニウムめっき層14側の幅が狭くなる。この場合、図5のように、第1露出部22と第2めっき部24との境界から、第1方向F1に延長した仮想線G上又は仮想線Gよりも厚み方向において母材鋼板12の内部側から第1露出部22を形成した表面に向かって外部側に第2めっき部24は設けられている。ここで、母材鋼板12側における第2めっき部24と第1露出部22との境界である第1端Zから、母材鋼板12側における第2めっき部24の端縁100A側の端である第2端Zまでの第1方向F1における長さを第2めっき部24の幅cとする。
ここで、図5の第2端Zから第1方向F1と反対方向に向かって第2めっき部24の幅cの20%の長さに離間した位置におけるめっき厚をf11とし、第1端Zから第1方向F1に向かって第2めっき部24の幅cの10%の長さに離間した位置におけるめっき厚をめっき厚fとしたとき、めっき厚f11がめっき厚fよりも厚いことが好ましい。めっき厚f11がめっき厚fよりも厚い場合、鋼板100の端縁100A側でのAl量が多くなるため、溶接金属中にアルミニウムを効率よく拡散させることができる。そのため、溶接金属の耐食性を向上させる事ができる。また、第2めっき部24と第1露出部22の境界付近のAl量が少なくなるため、溶接金属部と第1露出部22との境界においてアルミニウムが濃化することを抑制することができる。
同様に、図5の第1方向F1において、第1端Zと第2端Zとの間の中央位置のめっき厚fは、第1端Zから第1方向に向かって第2めっき部24の幅cの10%の長さに離間した位置におけるめっき厚fよりも厚くなることが、好ましい。
めっき厚fがめっき厚fよりも厚い場合、鋼板100の端縁100A側でのAl量が多くなるため、溶接金属中にアルミニウムを効率よく拡散させることができる。そのため、溶接金属の耐食性を向上させる事ができる。また、第2めっき部24と第1露出部22の境界付近のAl量が少なくなるため、溶接金属部と第1露出部22との境界においてアルミニウムが濃化することを抑制することができる。そのため、テーラードブランクとしたときの溶接接手の疲労特性も向上することができる。
図6は、本開示の鋼板100における母材鋼板12の第1露出部22と第2めっき部24とを有する端部の他の一例を示す断面写真である。
図6を参照すると、鋼板100の端縁100Aから第1露出部22と第2めっき部24との境界の端縁100Cまでの間の領域では、ダレが発生している。ダレが発生している部分に、母材鋼板12上に、アルミニウムめっき層14と金属間化合物層16が残存している第2めっき部24が形成されている。図6のように、ダレが発生している場合、端縁100C周辺の第2めっき部24は、金属間化合物層16のみから構成される。一方、第1めっき部26の端縁100Bから第1露出部22と第2めっき部24との境界の端縁100Cまでの間の領域では、母材鋼板12が露出している第1露出部22が形成されている。
この第2めっき部24に含まれるアルミニウムが、溶接金属部に適度な量で混入することにより、溶接金属部の塗装後耐食性が優れたものとなる。このため、本開示の鋼板100では、ダレが発生している部分に残存したアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16は除去せずに、第2めっき部24として活用する。この際、第2めっき部24にアルミニウムめっき層14が含まれることが好ましい。
めっき鋼板の周囲に位置する端部の両面の少なくとも一部に、第1露出部22および第2めっき部24を形成する好ましい方法の一例としては、例えば、次の方法が挙げられる。
図36(c)に示すようにめっき鋼板(打ち抜き部材)111の周囲に位置する端部の少なくとも一部において、母材鋼板12の両面上に形成された金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を切削または研削により除去する。これにより、母材鋼板12が露出する第1露出部22と、めっき鋼板111の周囲に位置する端部の少なくとも片面に、第1露出部22よりもめっき鋼板111の端縁側に、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24とを形成する工程を有していてもよい(形成法Aとする)。
形成法Aは、例えば、以下のようにして、めっき鋼板111の端部に、第1露出部22と第2めっき部24とを形成する方法である。まず、テーラードブランクを形成する前の鋼板として、所望の大きさに切断しためっき鋼板111を準備する。次に、切断後のめっき鋼板111の端部の両面の少なくとも一部に対して、切削または研削により、母材鋼板12の両面上に形成されたアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を除去する。これにより、めっき鋼板111の端部に、母材鋼板12が露出する第1露出部22が形成される。このとき、さらに、めっき鋼板111の周囲に位置する端部の少なくとも片面に、第1露出部22よりもめっき鋼板111の端縁側に、めっき鋼板111の端縁に沿って第2めっき部24が形成される。
ここで、ダレを利用して第2めっき部24を形成する場合、めっき鋼板111をシャー等を利用して切断することが好ましい。この場合、めっき鋼板111表面を、めっき鋼板111の表面に沿って、端面側に切削又は研削することで、ダレ上のアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16のみを残し、第1露出部22と第2めっき部を形成することができる。この場合、切削又は研削した領域よりも下(母材鋼板12内側)に位置するアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16が、第2めっき部24として形成される。
一方、めっき鋼板111の切断にレーザ光を用いた場合、ダレの形成なく鋼板の切断が可能となる。この場合、図1から図3に示すような鋼板100を形成することができる。特に、図3に示す鋼板100については、第1露出部22における母材鋼板12の表面よりも上(母材鋼板外側)に位置するアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16が、第2めっき部24として形成される。
第1露出部22を形成するために行う、切削により除去する方法としては、特に限定されるものではない。例えば、切削は、バイト、エンドミル、メタルソー等の機械加工によって行ってもよい。研削は、砥石、グラインダー、サンダー等の機械加工によって行ってもよい。さらに、これら方法を組み合わせて、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を取り除いて第1露出部22を形成してもよい。
また、別の方法としては、レーザガウジング等のレーザ加工によって金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を除去する方法も挙げられる。さらに、これら方法を組み合わせて、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を取り除いて第1露出部22を形成してもよい。
なお、レーザガウジング等のレーザ加工によって第1露出部22を形成する場合、熱が加えられることで、第1露出部22が形成される部分の母材鋼板12には、大気中の水蒸気に起因して水素が混入することがある。また、レーザ加工後に、第1露出部22が形成された部分の母材鋼板12は急冷されるため、この部分の母材鋼板12の金属組織にはマルテンサイトが生じる。これにより溶接前に鋼板100の端面で遅れ破壊が生じる場合がある。
一方で、機械加工により第1露出部22を形成する場合、第1露出部22が形成される部分の母材鋼板12は、温度上昇が抑えられマルテンサイトが生じない。また、水素も入らないため遅れ破壊の発生が抑制される。この点で、第1露出部22を形成するための方法としては、機械加工による切削(切削加工)又は研削(研削加工)を採用することが好ましい。さらに、機械加工により第1露出部22を形成する場合、レーザガウジング等のレーザ加工を行うときのレーザ光に対する遮光対策を行うことが無く、コスト等の点でも有利である。
また、機械加工により第1露出部22および第2めっき部24を形成する場合、例えば、エンドミル(エンドミルの先端刃、エンドミルの側面刃)、メタルソーなどを用いればよい。機械加工の中でも、第1露出部22および第2めっき部24は、エンドミルによる切削で形成されることが好ましい。つまり、エンドミルによる切削で前記第1露出部22および前記第2めっき部24を形成する工程を有することが好ましい。エンドミルによる切削は、回転運動による切削である。そのため、エンドミルによって形成された第1露出部22では、切削面(第1露出部22における母材鋼板12の露出面、第1露出部22と第1めっき部26との境界における断面)に、微細な凹凸形状をした切削痕が生じている。エンドミルの端部のR形状を適切にすることで条件(A)及び(B)を満足させやすくなる。
鋼板100の周囲に位置する端部の両面の少なくとも一部に第1露出部22、および鋼板100の周囲に位置する端部の少なくとも片面に第2めっき部24が形成されていれば、端部に第1露出部22および第2めっき部24を形成する順序は、上記の形成法Aに限定されるものではない。
鋼板100の周囲に位置する端部の両面に第1露出部22、および鋼板100の周囲に位置する端部の少なくとも片面に第2めっき部24を形成する他の好ましい方法の一例としては、例えば、次の方法が挙げられる。
図37に示すようにめっき鋼板(打ち抜き部材)111の端部以外の両面の領域に、母材鋼板12の両面上に形成されたアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を、切削または研削により除去して、母材鋼板12を露出させた2つの第1露出部22Aと、めっき鋼板の端部以外の少なくとも片面に2つの第1露出部22Aの間に挟まれるように、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24Aとを形成する工程(図37(C))と、第2めっき部24がめっき鋼板の端縁を含む領域に有するようにめっき鋼板を切断し、めっき鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部の両面の少なくとも一部に、母材鋼板12が露出する第1露出部22と、めっき鋼板の端部の少なくとも片面に、第1露出部22よりもめっき鋼板の端縁側に、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24とを形成する工程(図37(D))とを有していてもよい(形成法Bとする)。
形成法Bは、例えば、具体的には、次のような方法である。まず、めっき鋼板101に対して打ち抜き加工を施し、所望の大きさに切断しためっき鋼板111を準備する。次に、切断されためっき鋼板111に対して、母材鋼板12上に形成されたアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を、切削または研削により除去し、母材鋼板12を露出させた第1露出部22を形成する。第1露出部22は、第1めっき部26以外の領域に、例えば一方向に延びるように2つ形成する。2つの第1露出部22に挟まれた領域には、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24が形成される。そして、切断後のめっき鋼板111において、第2めっき部24がめっき鋼板の端縁に沿うように、2つの第1露出部22に挟まれた第2めっき部24を切断する。切断して得られた鋼板100は、テーラードブランクを形成する前の鋼板100である。
形成法Bの場合、2つの第1露出部22に挟まれた第2めっき部24の幅(つまり、切断前の第2めっき部24の幅)が、0.3mm~2.3mmであることがよく、0.4mm~1.6mmであることが好ましい。また、第2めっき部24を切断する位置は、目的とする幅となるように、第2めっき部24の中央線付近の位置で切断してもよく、中央線付近以外の位置で切断してもよい。また、母材鋼板12を露出させた第1露出部22は、目的とする幅となるように、切削または研削により除去すればよい。
なお、上記の形成法Aで形成した母材鋼板12の第1露出部22の幅は、鋼板100を突合せ溶接した後の溶融領域(溶接金属部)の幅の半分より1.1倍以上大きいことがよい。
上記の形成法Bのように形成した第2めっき部24を切断する前での2つの母材鋼板12の第1露出部22の幅は、それぞれ、鋼板100を突合せ溶接した後の溶融領域(溶接金属部)の幅の半分より1.1倍以上大きいことがよい。
また、テーラードブランクを形成する前の鋼板100における第2めっき部24の幅は、鋼板100を突合せ溶接した後の溶融領域(溶接金属部)に包含される幅となるように形成する。
これらの範囲であると、鋼板100を突合せ溶接した後の溶接金属部に、アルミニウムが適度な量で混入するため、塗装後耐食性に優れたものとなるとともに、(静的)引張強度の低下も抑制される。また、溶接金属部と溶接熱影響部との境界に、硬質で脆い金属間化合物層16を有していないため、熱間プレス成形後の鋼板の疲労強度の低下が抑制される。
<テーラードブランク>
図20に示すように本開示のテーラードブランク300は、第1溶接金属部と、第1溶接金属部を介して接続された少なくとも2つの鋼板部と、を備える。少なくとも2つの鋼板部のそれぞれは、本開示の鋼板(突合せ溶接用鋼板)を突合せ溶接した結果、当該鋼板に対応する部分を示す。詳細には、少なくとも2つの鋼板部(鋼板110及び鋼板120)のそれぞれは、母材鋼板12の表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が設けられた第1めっき部26と、母材鋼板12が露出する第1露出部22と、を備える。ここで、各鋼板部において、各鋼板部の厚み方向に垂直であり、第1めっき部26から第1溶接金属部に向かう方向を、第2方向F3(図20参照)とする。本開示のテーラードブランク300では、第2方向F3において、母材鋼板12の両表面上に、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部が、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部の順で同一面上に配置される。
又、テーラードブランク300の鋼板部の他方側も同様に、第2方向F3において、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部が、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部の順で同一面上に配置されてもよい。疲労強度特性を考慮すると、本開示のテーラードブランク300は、両面及び第1溶接金属を挟む両側に、第1露出部22及び第1めっき部26を有することが好ましい。このような構成は、図1から図6のいずれかの端部同士を突合せ溶接して形成することで実現できる。
本開示のテーラードブランク300は、2枚の鋼板の端部を突合せ溶接して構成されてもよいし、3枚以上の鋼板の端部を突合せ溶接して構成されてもよい。ただし、少なくとも2枚の鋼板のそれぞれは、第1めっき部26と、第1露出部22と、を備える。そして、少なくとも2つの鋼板部のそれぞれでは、第2方向において、母材鋼板12の両表面上に、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部が、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部150の順で同一面上に配置される。
また、本開示のテーラードブランク300は、2枚の鋼板100の端面同士を突合せた状態で溶接してもよく、3枚の鋼板100の端面同士を突合せた状態で溶接してもよい。
例えば、テーラードブランク300は、第1露出部22と、第1露出部22よりも鋼板100の端縁側であって、鋼板100の端縁を含む領域に存在する第2めっき部24とを有する本開示の鋼板100の端部の端面と、他の鋼板の溶接予定部の端部の端面とを突合せた状態で溶接した溶接部材でもよい。また、テーラードブランク300は、例えば、本開示の2枚の鋼板100における第1露出部22および第2めっき部24を有する端部の端面同士を突合せた状態で溶接してもよく、本開示の3枚の鋼板100における第1露出部22および第2めっき部24を有する端部の端面同士を突合せた状態で溶接してもよい。
さらに、本開示の4枚以上の鋼板100における第1露出部22および第2めっき部24を有する端部の端面同士を突合せた状態で溶接してもよい。
テーラードブランク300を得るための2枚以上の鋼板100は、目的に応じて組み合わせて用いればよい。テーラードブランク300を得るための2枚以上の鋼板100は、例えば、それぞれ同じ強度クラスの鋼板を用いてもよく、異なる強度クラスの鋼板を用いてもよい。また、2枚以上の鋼板100は、厚みが同じ鋼板100を用いてもよく、厚みが互いに異なる鋼板100を用いてもよい。
さらに、テーラードブランク300を得るための2枚以上の鋼板100は、鋼板100の端縁を含む領域に存在する第2めっき部24の態様が同じでもよく、第2めっき部24の態様が異なっていてもよい。例えば、下記に示す態様を組み合わせてもよい。
例えば、第2めっき部24の態様は、1)鋼板100の端部の両面に形成されている態様、2)片面にのみ形成されている態様の2種類がある。
また、これら第2めっき部24の態様を有する鋼板100は、第2めっき部24の幅(前記第1方向F1における第2めっき部24の幅。鋼板の端縁からの距離)が同じ鋼板100を用いてもよく、第2めっき部24の幅が異なる鋼板100を用いてもよい。
さらに、テーラードブランクを得るための2枚以上の鋼板100は、例えば、上記第2めっき部24の態様を有する鋼板100と、溶接予定部に第2めっき部24を有さず第1露出部22のみ形成された端部を有する鋼板との組み合わせでもよい。
突合せ溶接を行う溶接方法は特に限定されず、例えば、レーザ溶接(レーザビーム溶接)、アーク溶接、電子ビーム溶接、マッシュシーム溶接等の溶接方法が挙げられる。また、アーク溶接としては、プラズマ溶接、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接、MIG(Metal Inert Gas)溶接、MAG(Metal Active Gas)溶接等が挙げられ、好適なアーク溶接としては、プラズマ溶接が挙げられる。溶接条件は、使用する鋼板100の厚み等、目的とする条件によって選択すればよい。
また、必要に応じて、フィラーワイヤを供給しながら、溶接を行ってもよい。フィラーワイヤのアルミニウム濃度は、母材鋼板12のアルミニウム濃度と同程度以下であることが好ましい。なお、ここでアルミニウム濃度と同程度以下とは、母材鋼板12のアルミニウム濃度を100とした時に、フィラーワイヤのアルミニウム濃度が0.5~100の範囲内であることをいう。
テーラードブランク300は、上記のように、第1露出部22および第2めっき部24を有する端部の端面を突合せた状態で突合せ溶接ことで形成される。このため、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14に起因するアルミニウムの第1溶接金属部150への混入量が、第2めっき部24に含まれるアルミニウムの量に主に支配され、適度な量となる。即ち、第1溶接金属部150のアルミニウム濃度は、溶接に用いられた母材鋼板12のアルミニウム濃度よりも高い。また、突合せ溶接される母材鋼板12のアルミニウム濃度が異なる場合は、アルミニウム濃度が高い方の母材鋼板12のアルミニウム濃度よりも、第1溶接金属部150のアルミニウム濃度が高い。そのため、母材鋼板12のアルミニウム濃度が低い場合でも、第2めっき部24から第1溶接金属部150に供給されるアルミニウムにより、塗装後耐食性に優れる溶接接手を持つテーラードブランクが実現される。また、金属間化合物層16が存在しない第1露出部22が溶接金属部の端部に隣接しているため、テーラードブランクを熱間プレス成形した後の部材の疲労強度の低下が抑制される。また、(静的)引張強度の低下も抑制される。
テーラードブランク300では、特に、少なくとも2つの鋼板部を接続する溶接金属部(第1溶接金属部)150に含有されるアルミニウム濃度(Al濃含有量)が、0.065質量%~1質量%であることがよい。この範囲であれば、優れた塗装後耐食性が効果的に得られ、第1溶接金属部150の破断が抑制される。また、疲労強度の低下が抑制される。この点で、第1溶接金属部150に含有されるアルミニウム濃度の上限は、1質量%が好ましく、0.8質量%でもよく、0.4質量%でもよい。第1溶接金属部150に含有されるアルミニウム濃度の下限は、0.08質量%でもよく、0.1質量%でもよい。
本開示のテーラードブランク300では、特に、少なくとも2つの鋼板部を接続する溶接金属部(第1溶接金属部)150に含有されるアルミニウム濃度が、鋼板部の母材鋼板12のアルミニウム濃度よりも高い。
なお、第1溶接金属部150中のアルミニウム濃度は平均濃度である。第1溶接金属部150中のアルミニウム濃度の測定は以下のようにして行う。
レーザ溶接線に直交する方向で鋼板を切断し、樹脂に埋め込む。埋め込んだ鋼板の研磨を行い、電子線マイクロアナライザ(FE-EPMA)により、鋼板100の表面から母材鋼板12までをマッピング分析し、アルミニウム濃度を測定する。測定条件は、加速電圧15kV、ビーム径100nm程度、照射時間1000msとした。測定ピッチは、格子状に5μmピッチとした。溶接金属部のアルミニウム濃度の測定値を平均化して、平均濃度を求める。
少なくとも上記条件(A)及び(B)を満足する鋼板100を用いたテーラードブランク300において、図43を参照して、テーラードブランク300における鋼板110、120のアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16を含んだ板厚t、第1露出部22の深さD1、第1露出部22の深さD2について説明する。図43に示すテーラードブランク300は、第1の鋼板110及び第2の鋼板120が、それぞれの鋼板の溶接予定部の端部を突合せ溶接して形成されている。テーラードブランク300は、鋼板部としての第1の鋼板110及び鋼板部としての第2の鋼板120が、溶接金属部としての第1溶接金属150により接合されている。そして、第1溶接金属部150に隣接して第1露出部22を有しており、第1露出部22の第1溶接金属部150から離れた側に隣接して第1めっき部26を有している。
図43に示すように、第2の鋼板120の板厚は、第1の鋼板110の板厚よりも小さい。第1の鋼板110及び第2の鋼板120は、熱間プレス成形後の鋼板の引張強度が小さい場合がある。その場合、図43に示すテーラードブランク300において、第2の鋼板120は、第1の鋼板110よりも、熱間プレス成形後の鋼板の引張強度と板厚との積が小さくなる。つまり、図43に示すように、板厚t、第1露出部22の深さD1、及第1露出部22の深さD2は、第2の鋼板120における値となる。板厚tは、第2の鋼板120におけるアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16を含んだ板厚である。第1露出部22の深さD1は、母材鋼板12の第1面におけるアルミニウムめっき層14の表面を第1露出部22の方向に延長させた仮想線と母材鋼板12の表面との距離である。第1露出部22の深さD2は、母材鋼板12の第2面におけるアルミニウムめっき層14の表面を第1露出部22の方向に延長させた仮想線と母材鋼板12の表面との距離である。
<熱間プレス成形品>
本開示の熱間プレス成形品は、本開示のテーラードブランク300に対して熱間プレスして生成される。
図44に示すように本開示の熱間プレス成形品500では、第1金属間化合物部226と、第3露出部222と、第2溶接金属部250と、第4露出部522と、第2金属間化合物部526とが、第1母材鋼板212の表面および第2母材鋼板512の表面に沿って、第1金属間化合物部226、第3露出部222、第2溶接金属部250、第4露出部522、第2金属間化合物部526の順で配置されている。
第1金属間化合物部226では、第1母材鋼板の表面上に第1金属間化合物層が設けられている。第3露出部222では、第1母材鋼板212が露出している。第2金属間化合物部526では、第2母材鋼板の表面上に第2金属間化合物層が設けられている。第4露出部522では、第2母材鋼板512が露出している。ここで、第1金属間化合物部226から第2溶接金属部250に向かう方向を第2方向F3とする(図44)。
第1母材鋼板212及び第2母材鋼板512は、熱間プレス成形される前のテーラードブランク300における母材鋼板12に対応する鋼板である。第1金属間化合物部226及び第2金属間化合物部526は、熱間プレス成形される前のテーラードブランクにおける第1めっき部26に対応する部分である。
第2溶接金属部250に含有されるアルミニウム濃度は、0.065質量%~1質量%であることがよい。また、第2溶接金属部250に含有されるアルミニウム濃度は、第1母材鋼板及び第2母材鋼板の母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高い。第1母材鋼板と第2母材鋼板のアルミニウム濃度が異なる場合は、アルミニウム濃度が高い方の母材鋼板のアルミニウム濃度よりも第2溶接金属部250に含有されるアルミニウム濃度が高い。そのため、本開示の熱間プレス成形品は、塗装後の耐食性に優れる。
本開示の熱間プレス成形品では、第1母材鋼板212と第2母材鋼板512とを接続する溶接金属部(第2溶接金属部250)に含有されるアルミニウム濃度が、第1母材鋼板212及び第2母材鋼板512のそれぞれのアルミニウム濃度よりも高い。
熱間プレス成形品は、次のようにして製造し得る。
まず、テーラードブランクをAc3点以上の高温に加熱してテーラードブランクを軟化させる。そして、金型を用いて、軟化したテーラードブランクを熱間プレス成形により成形および冷却して焼き入れし、目的とする形状の熱間プレス成形品が得られる。熱間プレス成形品は、加熱、および冷却により焼入れされることで、例えば、400~2700MPa程度の引張強度を有する。
熱間プレス成形するときの加熱方法としては、通常の電気炉、ラジアントチューブ炉に加え、赤外線加熱、通電加熱、誘導加熱等による加熱方法を採用することが可能である。
熱間プレス成形品では、テーラードブランク300の加熱時に、テーラードブランクのアルミニウムめっき層14が、第1母材鋼板212及び第2母材鋼板512の酸化を保護する金属間化合物に変化する。例えば、一例として、アルミニウムめっき層14に、Si(シリコン)を含む場合、アルミニウムめっき層14は、加熱されると、Feとの相互拡散により、Al相が、金属間化合物、すなわち、Al-Fe合金相、Al-Fe-Si合金相へと変化する。Al-Fe合金相およびAl-Fe-Si合金相の融点は高く、1000℃以上である。Al-Fe相およびAl-Fe-Si相は複数種類あり、高温加熱、又は長時間加熱すると、よりFe濃度の高い合金相へと変化していく。これらの金属間化合物が、鋼板100の酸化を防止する。
熱間プレス成形するときの最高到達温度については、特に限定されないが、例えば、850℃~1000℃とすることが好ましい。熱間プレス成形において、最高到達温度は、オーステナイト領域で加熱することから、通常900℃~950℃程度の温度が採用されることが多い。
熱間プレス成形では、高温に加熱したテーラードブランク300を、水冷等により冷却された金型でプレス成形すると同時に、金型での冷却によって焼入れする。また、必要に応じて金型の隙間から水を、テーラードブランク300に直接噴霧して水冷してもよい。そして、目的とする形状の熱間プレス成形品が得られる。熱間プレス成形品はそのまま部品として用いてもよく、必要に応じて溶接部にショットブラスト、ブラッシング、レーザクリーニングなどによる脱スケール処理を行ってから用いてもよい。
テーラードブランク300が高温に加熱されると、母材鋼板212、512の金属組織は、少なくとも一部、好ましくは全体がオーステナイト単相の組織となる。その後、金型でプレス成形される際に、目的とする冷却条件で冷却することで、オーステナイトを、マルテンサイトおよびベイナイトの少なくとも一方に変態させる。そして、得られた熱間プレス成形品では、母材鋼板12の金属組織が、マルテンサイト、ベイナイト、マルテンサイト-ベイナイト、フェライト-ベイナイト、フェライト-ベイナイト-パーライト、フェライト-パーライト、フェライト、のいずれかの金属組織となる。あるいは上記の金属組織に残留オーステナイトを含んだ組織となることもある。
また、図36(A)に示すように、コイル状に巻かれためっき鋼板101を引き出し、図36(B)に示すように、引き出しためっき鋼板101に打ち抜き加工を施し、打ち抜き部材111を形成する。そして、図36(C)に示すように、形成した打ち抜き部材111に対して、端部に第1露出部22および第2めっき部24を形成してもよい。以上の工程により、鋼板100が製造される。
また、図37(A)に示すように、コイル状に巻かれためっき鋼板101を引き出し、図37(B)に示すように、引き出しためっき鋼板101に打ち抜き加工を施して、打ち抜き部材111を形成する。その後で、打ち抜き部材111の端部に第1露出部22および第2めっき部24を形成してもよい。
この場合、図37(C)に示すように、打ち抜き部材111の端部以外の部分に、例えば一方向に延びるように、2つの第1露出部領域22Aと2つの第1露出部領域22Aに挟まれた第2めっき部領域24Aを形成してもよい。その後、打ち抜き部材111の第2めっき部領域24Aを切断し、図37(D)に示すように、各打ち抜き部材111の端部に、第1露出部22と、第1露出部22より打ち抜き部材111の端縁側であって、打ち抜き部材111の端縁を含む領域に、第2めっき部24とを形成してもよい。以上の工程により、2枚の鋼板100が製造される。
次に、端部に、本開示の第1露出部22および第2めっき部24が形成された鋼板100を少なくとも1枚準備する。なお、例えば、第1露出部22および第2めっき部24が形成された鋼板100は、例えば、1枚準備してもよく、2枚準備してもよい。第1露出部22および第2めっき部24が形成された鋼板100を1枚準備した場合、突き合わせ溶接するもう一方の鋼板は、第2めっき部24が形成されておらず、第1露出部22のみ形成された鋼板でもよい。また、突き合わせ溶接するもう一方の鋼板は、熱間プレス後の引張強度が400~2700MPaとなる亜鉛系めっき鋼板(亜鉛、亜鉛-鉄、亜鉛-ニッケル、亜鉛-マグネシウム)でもよい。亜鉛系めっき鋼板は第1露出部22を形成せず溶接することが望ましい。
次に、鋼板100に形成された第1露出部22および第2めっき部24を有する端部を突合せた状態で、鋼板の突合せ溶接を行い、テーラードブランクを得る。例えば、第1露出部22および第2めっき部24を有する端部同士を突合せた状態で、鋼板の突合せ溶接をしてもよく、第1露出部22および第2めっき部24を有する端部と、第1露出部22のみ有する端部とを突合せた状態で、鋼板の突合せ溶接をしてもよい。
次に、加熱炉で、テーラードブランクを加熱する。
次に、上型および下型の一対の金型により、加熱されたテーラードブランクをプレスし、成形および焼入れする。
そして、テーラードブランクを金型から取り外すことで、目的とする熱間プレス成形品が得られる。
熱間プレス成形品は、例えば、自動車車体等の各種自動車部材の他、産業機械の各種部材への適用に有用である。
<鋼管>
本開示の鋼管は、第3溶接金属部と、周方向の2つの端部が互いに対向するオープン管状に形成され、2つの端部同士が第3溶接金属部を介して接続された第3鋼板(第3突合せ溶接用鋼板)と、を備える。本開示の鋼管では、第3鋼板の2つの端部のそれぞれは、第1めっき部26と、第1露出部22と、を備える。第1めっき部26では、母材鋼板12の両表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が設けられている。第1露出部22では、母材鋼板12が露出する。ここで、第1めっき部26から第3溶接金属に向かう方向を第2方向F3とする。
本開示の鋼管では、周方向において、第1めっき部26、第1露出部22、第3溶接金属部が、この順で配置される。
本開示の鋼管は、本開示の鋼板100によるオープン管の端部同士が溶接されてなるものである。ただし、オープン管が溶接される際に、鋼板100の第2めっき部24の全てが、第3溶接金属部に取り込まれる。
つまり、鋼管は、本開示の鋼板100をオープン管とし、第1露出部22と、第1露出部22よりも鋼板100の端縁側に位置する第2めっき部24とを有する端部の端面どうしを突合せた状態で溶接して得られる。すなわち、鋼管は、溶接金属部(つまり、鋼板100によって形成されるオープン管の両端部を接合する第3溶接金属部)を少なくとも一つ有し、溶接金属部に隣接する本開示の鋼板100による管状体の両面に、母材鋼板12が露出している第1露出部22を有する。
溶接金属部に隣接する部分に母材鋼板12が露出している第1露出部22を有する構造は、テーラードブランク及び中空状焼入れ成形品も同様に備えられる。
図7に示す鋼管310は、例えば以下のようにして製造される。
図8に示す本開示の鋼板104を1枚準備する。この鋼板104では、第1の端部(端部)104Aに、図示しない第1露出部と第2めっき部とが設けられている。鋼板104では、第1の端部104Aとは反対側の第2の端部(端部)104Bに、図示しない第1露出部と第2めっき部とが設けられている。なお、図8では、第1の端部104Aおよび第2の端部104Bをハッチングで示している。
図9に示すように、この1枚の鋼板104を管状に成形してオープン管311とする。その後、得られたオープン管311において、第1の端部104Aの端面と、第2の端部104Bの端面とを突合せた状態で突合せ溶接し、図7に示す鋼管310が製造される。
第3溶接金属部312のアルミニウム濃度は、鋼板104の母材鋼板12のアルミニウム濃度よりも高い。
なお、オープン管311の両端部104A,104Bの間に形成される第3溶接金属部312に含有されるアルミニウム濃度は、0.065質量%~1質量%であることがよい。
アルミニウム濃度がこの範囲であれば、優れた塗装後耐食性が効果的に得られ、第3溶接金属部312の破断が抑制される。
また、第3溶接金属部312の疲労強度の低下が抑制される。この点で、第3溶接金属部312に含有されるアルミニウム濃度の上限は、1質量%が好ましく、0.8質量%がよく、0.4質量%がよい。第3溶接金属部312に含有されるアルミニウム濃度の下限は、0.08質量%がよく、0.1質量%がよい。
なお、第3溶接金属部312のアルミニウム濃度は、平均濃度である。
本開示の鋼管310では、第3溶接金属部312に含有されるアルミニウム濃度が、鋼板104の母材鋼板12のアルミニウム濃度よりも高い。
鋼管の製造方法は、以下のようでもよい。
第1の端部に、第1露出部と第2めっき部とを設け、第2の端部に、第1露出部と第2めっき部とを設けた鋼板を、1枚以上準備する。
この鋼板が1枚である場合は、第1露出部と第2めっき部とを備え端部と、第1の端部の端面と反対側の端部には第1露出部と第2めっき部とを備える第1の鋼板の第2の端部の端面とを、突合せた状態で溶接して、新たな鋼板(テーラードブランク)とする。そして、この新たな鋼板を管状に成形してオープン管とする。
その後、得られたオープン管において、溶接を行っていない第1露出部と第2めっき部とを備える第1の鋼板の第2の端部の端面と、溶接を行っていない第1露出部と第2めっき部とを備える第2の鋼板の第1の端部の端面とを、突合せた状態で突合せ溶接し、鋼管を製造する。
また、鋼管310の長手方向における端部同士を突合せ溶接して、より長い鋼管を製造してもよい。この場合、鋼管310における突合せ溶接される端部には、鋼管310が鋼板の状態のときに上述した第1露出部22および第2めっき部24を形成してもよいし、オープン管から鋼管310が製造されたときに、上述した第1露出部22および第2めっき部24を形成してもよい。
テーラードブランク300から鋼管を形成する場合、鋼管を形成するためのテーラードブランク300を形成する2枚以上の鋼板は、上記に限らず、目的に応じて組み合わせて用いればよい。2枚以上の鋼板の組み合わせは、例えば、前述のテーラードブランクを形成するための鋼板で説明したのと同様の鋼板の組み合わせが挙げられる。
なお、鋼板やテーラードブランクを管状に成形する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、UOE法、ベンディングロール法などのいずれの方法でもよい。
また、管状に成形した後の溶接は、特に限定されるものではないが、例えば、レーザ溶接、プラズマ溶接、電気抵抗溶接または高周波誘導加熱溶接により溶接する電縫溶接でもよい。
<中空状焼入れ成形品>
本開示の中空状焼入れ成形品は、本開示の鋼管(例えば鋼管310)を焼き入れて生成する。
本開示の中空状焼入れ成形品は、第3金属間化合物部と、第5露出部と、第3溶接金属部と、第6露出部と、第4金属間化合物部とが、第3母材鋼板の両表面のそれぞれ、および第4母材鋼板の両表面のそれぞれに沿って、第3金属間化合物部、第5露出部、第3溶接金属部、第6露出部、第4金属間化合物部の順で配置されている。
第3金属間化合物部では、第3母材鋼板の表面上に第3金属間化合物層が設けられている。第5露出部では、第3母材鋼板が露出している。第4金属間化合物部では、第4母材鋼板の表面上に第4金属間化合物層が設けられている。第6露出部では、第4母材鋼板が露出している。
第3母材鋼板及び第4母材鋼板は、焼入れされる前の鋼管における母材鋼板12に対応する鋼板である。第3金属間化合物部及び第4金属間化合物部は、熱間プレス成形される前の鋼管における第1めっき部26に対応する部分である。ここで、第3金属間化合物部から第3溶接金属部に向かう方向を第2方向F3とする。
第3溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度は、0.065質量%~1質量%であることがよい。また、第3溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度は、第3母材鋼板及び第4母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高い。第3母材鋼板と第4母材鋼板のアルミニウム濃度が異なる場合は、第3溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度は、第3母材鋼板と第4母材鋼板のうちアルミニウム濃度が高い方の母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高い。そのため、本開示の中空状焼入れ成形品は、塗装後の耐食性に優れる。
本開示の中空状焼入れ成形品では、第3母材鋼板と第4母材鋼板とを接続する溶接金属部(第3溶接金属部)に含有されるアルミニウム濃度が、第3母材鋼板及び第4母材鋼板のそれぞれのアルミニウム濃度よりも高い。
中空状焼入れ成形品は、本開示の鋼板、又は本開示の鋼板を突合せ溶接して得られたテーラードブランクから形成した鋼管が焼入れされてなる中空状の成形品であってもよい。
すなわち、鋼管を熱間プレス成形することにより得られた中空状焼入れ成形品は、溶接金属部(つまり、鋼板の端部を接合する溶接金属部)を少なくとも一つを有し、溶接金属部に隣接する本開示の鋼板による中空成形体の両面に、母材鋼板12が露出している第1露出部22を有する。
中空状焼入れ成形品は、例えば、以下のようにして得られる。
本開示の鋼板100を用いて得られた鋼管を、ベンダーで成形する。次に加熱炉、通電加熱、または高周波加熱により加熱する。鋼管を加熱する温度としては、オーステナイト領域とする必要があることから、例えば、850℃~1100℃とすることがよく、900℃~1000℃程度の温度とすることがよい。次に、加熱した鋼管を、水冷等により冷却し、焼入れを行う。
なお、成形と焼入れとを同時に行ってもよい。1つ目の方法は3次元熱間曲げ焼き入れ(3DQ:3-dimensional hot bending and Direct Quench)と呼ばれ、例えば、鋼管を加熱するとともに、荷重を加えて変形させ、直後に水冷等により冷却することによって焼入れられる。2つ目の方法は、スタッフ(STAF:Steel Tube Air Forming)と呼ばれ、鋼管をプレス機の金型にセットした後、通電加熱→高圧空気注入→成形→焼入れによって得られる。これらの過程を経ることによって、目的とする中空状焼入れ成形品が得られる。なお、中空状焼入れ成形品は、そのまま部品として用いてもよい。また、必要に応じて溶接部にショットブラスト、ブラッシング、レーザクリーニングなどによる脱スケール処理を行ってから用いてもよい。
本開示の中空状焼入れ成形品の用途としては特に限定されるものではないが、例えば、自動車車体等の各種自動車部材、産業機械の各種部材が挙げられる。自動車用部材としては、例えば、具体的には、各種ピラー;スタビライザー、ドアビーム、ルーフレール、バンパーなどのレインフォース類;フレーム類;アーム類等の各種部品が挙げられる。
ここで、テーラードブランク300の第1溶接金属部(溶接金属部)に含有されるアルミニウム濃度を0.065質量%~1質量%にするために必要な鋼板部の仕様を試算した一例について説明する。
テーラードブランク300を製造する際に、図10に示す鋼板部100’および鋼板部200’、又は図10に示す鋼板部100’,200’の変形例を用いるものとする。
鋼板部100’は、母材鋼板12の表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が設けられた第1めっき部26と、母材鋼板12が露出した第1露出部22と、母材鋼板12の表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が設けられた第2めっき部24と、を備えている。第1方向F1において、母材鋼板12の両面上に、第1めっき部26、第1露出部22、第2めっき部24、鋼板部100’の端縁が、この順で配置されている。
鋼板部200’は、鋼板部100’の母材鋼板12、アルミニウムめっき層14、金属間化合物層16、第1露出部22、第2めっき部24、および第1めっき部26と同様に構成された母材鋼板112、アルミニウムめっき層114、金属間化合物層116、第1露出部122、第2めっき部124、および第1めっき部126を有する。
鋼板部100’,200’の片面のみに第2めっき部24,124が形成されている場合(図10に示す鋼板部100’,200’の片面から第2めっき部24,124を削除した態様)について試算した。
なお、片面のみに第2めっき部24,124が形成されている場合、その他方の面には、第1露出部22,122が第1めっき部26,126の端縁から、鋼板部100’,200’の端縁まで形成されている(例えば、図3と同様の態様)。
試算に用いられる鋼板100の母材鋼板12のアルミニウム濃度は表1に示す通りに、0.03%、0.04%とした。試算に用いられる第1露出部22での母材鋼板の厚みtbは、表1に示すように0.8mm、1.2mm、1.6mm、1.8mm、2.3mmとした。第1露出部22の長手方向に直交する断面において、鋼板100の片面に形成された第2めっき部24の面積(図11の太線で囲まれた領域の面積Sa)は、表1に示すように0.001mm、0.005mm、0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mmとした。なお、第2めっき部24の断面積Saを測定する場合は、光学顕微鏡を用い、画像解析ソフトを用いて求めることができる。第2めっき部24の断面積は、平面視において第1露出部22の長手方向を5等分して5か所測定し、その平均値とする。本試算では、片面の場合で試算を行っているが、第2めっき部24が鋼板100の両面にある場合は、両面の第2めっき部24の断面積の合計値を第2めっき部24の断面積として扱う。
図12に示すように溶接金属部150の幅は1.4mm、露出部22、122の幅は1.0mmとした。溶接金属部150の幅を上記の値とすることで、鋼板100の端部の第2めっき部24は、全て溶接金属部150に取り込まれる。断面の第2めっき部24の面積と溶接金属部150のアルミニウム濃度の関係を試算した結果を表1及び図13に示す。
Figure 0007376816000001
図13に示すように、第2めっき部24の断面積が増加すると溶接金属部150が含有するアルミニウム濃度も増加した。また、母材鋼板12の厚みtbの違いにより溶接金属部150のアルミニウム濃度の増加量は異なり、母材鋼板12の厚みtbが薄いほど溶接金属部150のアルミニウム濃度は高くなった。
この試算結果から、溶接金属部150のアルミニウム濃度と第2めっき部24の断面積Saとの関係を求めた。突合せ溶接に用いられる2枚の鋼板100の第1露出部22の母材鋼板12の厚み(切削部板厚)tb(mm)及び第2めっき部24の断面積Sa(mm)が同じである場合、溶接金属部150のアルミニウム濃度が0.065%以上となるのは、(13)式を満足する場合である。
Sa ≧ 8.51×10-4×tb・・・(13)
同様に、溶接金属部150のアルミニウム濃度が1.00%以下となるのは、(14)式を満足する場合である。
Sa ≦ 2.36×10-2×tb・・・(14)
また、溶接金属部150のアルミニウム濃度が0.40%以下となるのは、(15)式を満足する場合である。
Sa ≦ 8.99×10-3×tb・・・(15)
突合せ溶接に用いられる2枚の鋼板の第1露出部22の母材鋼板12の厚みtb(mm)、第2めっき部24の断面積Saが異なる場合は、各値の平均値を用いる。即ち、2枚の鋼板の各厚みtbの平均値tav(mm)と、各第2めっき部24の断面積の平均値Sav(mm)を用いる。なお、第1露出部が無い場合は、厚みtbの代わりに、鋼板の板厚tを用いる。
この場合、溶接金属部150のアルミニウム濃度が0.065%以上となるのは、(16)式を満足する場合である。
Sav ≧ 8.51×10-4×tav・・・(16)
同様に、溶接金属部150のアルミニウム濃度が1.00%以下となるのは、(17)式を満足する場合である。
Sav ≦ 2.36×10-2×tav・・・(17)
同様に、溶接金属部150のアルミニウム濃度が0.40%以下となるのは、(18)式を満足する場合である。
Sav ≦ 8.99×10-3×tav・・・(18)
以上のように、厚みtbに基づいて第2めっき部24の断面積Saを調整することで、溶接金属部150が含有するアルミニウム濃度を0.065質量%~1質量%とすることができる。
<実施例>
以下、本開示の第1態様の実施例を例示するが、本開示は以下の実施例には限定されない。
なお、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された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、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
<実施例1>
本実施例に用いられるめっき鋼板(突合せ溶接用鋼板)の母材鋼板の化学組成は、表2に示す。
Figure 0007376816000002
すなわち、熱間プレス成形(HS)後のめっき鋼板の引張強度に応じて、母材鋼板の化学組成を変えた。例えば、めっき鋼板の引張強度が1800MPaである場合には、C量は0.30%、Si量は0.20%、Mn量は1.70%、P量は0.009%、S量は0.002%、Cr量は0.23%、Ti量は0.02%、Al量は0.03%、N量は0.003%、B量は0.0016%である。なお、母材鋼板のC等以外の残部は、Feおよび不純物である。
めっき鋼板の引張強度が1500MPaである場合にはAl量は0.03%、めっき鋼板の引張強度が1300MPaである場合にはAl量は0.02%である。
表2に示す化学組成を有する母材鋼板を用いて、表3に示す厚みとなるように、アルミニウムめっきを施しためっき鋼板を準備した。
Figure 0007376816000003
そして、このめっき鋼板を切り出し、1辺10cmの四角形のめっき鋼板とした。次に、準備しためっき鋼板の周囲に位置する端部の両面の少なくとも一部において、第1露出部と第2めっき部とを形成し、鋼板とした。
一部のめっき鋼板には、アルミニウムめっき層および金属間化合物層の除去を行わなかった。また、一部のめっき鋼板は、アルミニウムめっき層のみの除去を行い、第1露出部のみ形成し、第2めっき部は形成しなかった。さらに、一部のめっき鋼板は、アルミニウムめっき層および金属間化合物層の除去を行い、第1露出部のみ形成し、第2めっき部は形成しなかった。
第1露出部は、表4に示す露出部タイプにしたがって、両面に形成されたアルミニウムめっき層、または、アルミニウムめっき層および金属間化合物層を、それぞれ除去して、母材鋼板を露出させた。
Figure 0007376816000004
第1露出部は、5箇所を測定した平均値で、第1露出部となる除去幅が0.3mm~3.0mmの範囲になるように、エンドミルで切削して形成した。また、第1露出部は、めっき鋼板の端部の両面において、めっき鋼板4辺うちの1辺のみ、めっき鋼板の端辺を含む領域を除いて、全長10cmにわたって形成した。
第2めっき部は、第1露出部を形成すると同時に、表4に示す第2めっき部タイプにしたがって、第1露出部よりもめっき鋼板の端縁側に、めっき鋼板の端縁を含む領域に形成した。第2めっき部は、表4に示す第2めっき部の幅となるように形成した。
次に、表4に示すように、上記のめっき鋼板(突合せ溶接用鋼板)を2枚用意し(めっき鋼板1およびめっき鋼板2)、第1露出部と第2めっき部とを有する端部の端面を突合せて、レーザ溶接により突合せ溶接を行い、テーラードブランクを作製した。溶接は、レーザ出力3.0kW(キロワット)~5.0kW、溶接速度4.0m/min(メートル毎分)~7.0m/minの条件で貫通溶接するように調整した。
作製したテーラードブランクを、920℃に加熱した炉で4分間保持した。その後で、水冷した金型で、テーラードブランクを成形して、焼入れを行い、平板の熱間プレス成形品を作製した。
ここで、実施例No.5の熱間プレス成形後のテーラードブランクの断面写真を図14に示す。図14に示すテーラードブランクの中央部に溶接金属部が存在している。溶接金属部のビッカース硬さはHV420以上であった。なお、図14に示す断面写真において、溶接金属部に見られる白い部分はフェライトではなく、光の反射のために白く見えている。
<評価>
(疲労強度試験および継手静的強度)
得られたホットスタンプ成形品から、引張強度試験用の試験片および疲労強度試験用の試験片として、溶接部を持つダンベル状の形状の試験片を採取した。
試験片は、平行部距離20mm、平行部の幅15mmとし、平行部の中央部に、長手方向に対して直交方向になるように幅全長にわたって、溶接線を有するように採取した。この試験片を用いて疲労強度試験および継手静的強度を行った。
継手静的強度(以下、静的強度と表記)として、荷重を引張強度×母材板厚の小さい側の断面積で除して算出した。
疲労強度試験(疲労限と表記)は、電磁共振型疲労強度試験機を用い、室温大気中で荷重制御軸力完全片振り引張、応力比0.1、応力繰り返し回数10回、繰返し速度約80Hzの試験条件で行った。これらの結果を表5に示す。
(塗装後耐食性試験)
上記で得られたホットスタンプ成形品を化成処理した後、電着塗装を行い、塗装後耐食性試験を行った。化成処理は日本パーカライジング(株)製化成処理液PB-SX35Tで施した。その後、電着塗料として、日本ペイント(株)製カチオン電着塗料パワーニクス110を使用し、電着膜厚約15μmを目標としてホットスタンプ成形品に電着塗装を施した。ホットスタンプ成形品を水洗した後で、170℃で20分間加熱して焼き付け、試験板を作製した。試験板のサイズは65mm長さ、100mm幅(幅中央部に溶接部がある。)とした。
この試験板を用いて、自動車部品外観腐食試験JASO M610-92を用い、360サイクル(120日)経過後の腐食状況で塗装後耐食性を評価した。
塗装後耐食性の評価は、最大腐食深さとし、溶接金属部について、ポイントマイクロメータにより下記判定基準で行った。
-判定基準-
A:最大腐食深さが0.2mm未満
D:最大腐食深さが0.2mm以上
なお、表2から表4のめっき鋼板の熱間プレス成形後の引張強度欄およびめっき鋼板の厚み欄は、公称引張強度および公称の母材鋼板の板厚を表記している。また、めっき鋼板は、母材鋼板にアルミニウムめっきを施した鋼板を示す。
また、表4において、露出部タイプ欄の「A」、「B」、および「C」の表記は以下のとおりである。Aでは、母材鋼板が露出している第1露出部が形成される。
「A」:アルミニウムめっき層および金属間化合物層を除去
「B」:アルミニウムめっき層を除去
「C」:アルミニウムめっき層および金属間化合物層が残存(除去しない)
また、表4において、第2めっき部タイプ欄の「-」および「E」の表記は以下のとおりである。
「-」:第2めっき部なし(第1露出部のみ形成)。「E」:アルミニウムめっき層および金属間化合物層が残存
表4において、第2めっき部の幅は、めっき鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端縁から、第2めっき部と第1露出部との境界までの距離を既述の方法により測定したものである。
表5において、板厚比欄の数値は、めっき鋼板の第1露出部に該当する位置および第1めっき部の位置において、母材鋼板の板厚の比を前述の(11)式により求めた値である。
Figure 0007376816000005
表5において、第1溶接金属部のアルミニウム濃度は既述の方法に従って測定した値である。
表5に示すように、アルミニウムめっき層および金属間化合物層の両層を除去し、第2めっき部を有さない番号1および番号2では、疲労強度が優れている。しかし、第1溶接金属部部中のアルミニウム濃度が小さいため、塗装後耐食性は劣位である。
アルミニウムめっき層を取り除き、金属間化合物層を残存させ、母材鋼板の第1露出部を有さない番号3では、塗装後耐食性は優れているが、疲労強度は劣位である。
アルミニウムめっき層および金属間化合物層のいずれも除去しなかった番号4では、塗装後耐食性は優れている。しかし、疲労強度が劣位であり、さらに、静的強度も劣位である。
一方、表5に示すように、アルミニウムめっき層および金属間化合物層の両層を除去して露出部を形成し、さらに、めっき鋼板の端縁に第2めっき部を端部に形成しためっき鋼板を用いた番号5~番号12では、疲労強度、塗装後耐食性ともに優れている。
(第2態様)
次に、本開示の第2態様について図15から図20、図38および図39を参照しながら説明するが、前記態様と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
以下の説明において、第1露出部と第2露出部との区別がない場合は、単に露出部と称する。
第1態様に係る鋼板には、端縁を含む領域に第2めっき部が設けられていたが、これに限らない。第2めっき部が端縁側に設けられ、突合せ溶接時に溶接金属部に取り込まれる位置にあれば、第2めっき部と端縁との間が離隔していてもよい。以下では、第2めっき部と鋼板の端縁との間に第2露出部が設けられた第2態様について説明する。
<鋼板>
本開示の鋼板は、第1態様の鋼板100の各構成に加えて、第1方向において、鋼板の端縁100Aと第2めっき部24との間に、母材鋼板12が露出する第2露出部を備える。
なお、前記鋼板の端縁から前記第2めっき部24までの距離(第2露出部の幅)が、前記第1めっき部26の端縁から前記第2めっき部24までの距離(第1露出部の幅)よりも小さいことが好ましい。
図15は、本開示の鋼板において、母材鋼板の露出部と、金属間化合物層とアルミニウムめっき層を残存する第2めっき部とを有する端部の一例を示す概略断面図である。図16は、本開示の鋼板において、母材鋼板の露出部と、金属間化合物層とアルミニウムめっき層を残存する第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。また、図17は、本開示の鋼板において、母材鋼板の露出部と、金属間化合物層とアルミニウムめっき層を残存する第2めっき部とを有する端部の他の一例を示す概略断面図である。
図15から図17において、100Cおよび100Dは、それぞれ第2めっき部24における端縁を表す。100Dは鋼板100の端縁100A寄りに位置する第2露出部23との境界における第2めっき部24の端縁を表す。100Cは鋼板100の中央部(第1めっき部26)寄りに位置する第1露出部22との境界における第2めっき部24の端縁を表す。
図15から図17に示すように、本開示の鋼板100は、第1態様の鋼板100の各構成に加えて、前記第1方向F1において、鋼板100の端縁100Aと第2めっき部24との間に、母材鋼板12が露出する第2露出部23を備える。第1方向F1において、鋼板100の端縁100Aと第2露出部23とは隣接している。
第2めっき部24は、第1露出部22と第2露出部23との間に挟まれて設けられている。鋼板100の端縁100Aから第2めっき部24の端縁100Dまでの距離(図15に示すW2。第1方向F1における第2露出部23の幅。以下、単に第2露出部23の幅とも言う)は、第1めっき部26における端縁100Bから第2めっき部24の端縁100Cまでの距離(図15に示すW1。第1露出部22の幅)よりも小さいことが好ましい。すなわち、第2めっき部24は、第1露出部22の幅と第2露出部23の幅との関係が、W2<W1の関係を満たす(第2露出部23の幅W2は第1露出部22の幅W1よりも小さい)ように設けられていることが好ましい。
本開示の鋼板100では、第1方向F1において、鋼板100の端縁100Aと第2めっき部24との間に、母材鋼板12が露出する第2露出部23を備えていれば、端部の態様は特に限定されない。図15に示す鋼板100では、端部の両面において、略同様の位置(つまり、両面におけるW1同士および両面におけるW2同士が同じ距離)に第2めっき部24が設けられている態様を示しているが、第2めっき部24はそれぞれ異なる位置に設けられていてもよい。図15に示す鋼板100において、一方の面に設けられた第2めっき部24が、他方の面に設けられた第2めっき部24よりも、鋼板100の端縁100A寄りに設けられていてもよい。
また、第2めっき部24は、図16又は図17に示す態様で設けられていてもよい。図16に示す鋼板100では、端部の一方の面に、上記の第2めっき部24および第1露出部22が設けられている。その一方で、端部の他方の面には、第1露出部22のみが形成されている。つまり、図16に示す鋼板100は、端部の一方の面に、図15に示す鋼板100と同様に、第1露出部22と第2露出部23との間に挟まれて第2めっき部24が形成されている。また、端部の他方の面では、鋼板100の端縁100Aから、第1めっき部26の端縁100Bまでの領域の全体にわたって、第1露出部22が形成されている。
図17に示す鋼板100は、端部の一方の面に、図15に示す鋼板100と同様の第2めっき部24および第1露出部22が設けられている。端部の他方の面では、鋼板100の端縁100Aを含む領域で第2めっき部24が設けられており、第2めっき部24の端縁100Dは、鋼板100の端縁100Aに位置している。つまり、端部の他方の面に設けられた第1露出部22は、第1めっき部26における端縁100Bから、第2めっき部24の端縁100Cまでの間に設けられている。
以上、図15から図17を参照して、本開示の鋼板100を説明したが、本開示の鋼板はこれらに限定されるものではない。
また、本開示の鋼板100は、鋼板100の端部に設けられた露出部での母材鋼板12の厚みが、第1めっき部26での母材鋼板12の厚みと同じでもよい。また、本開示の鋼板100は、鋼板100の端部に設けられた露出部での母材鋼板12の厚みが、第1めっき部26における母材鋼板12の厚みよりも小さくてもよい。
さらに、第1めっき部26と第1露出部22との境界は、鋼板100を断面から見たとき、第1めっき部26の端面が、厚み方向の外側に向けて傾斜していてもよい。
<露出部>
露出部は、鋼板100の溶接予定部の端部に形成される。そして、図38に示すように、溶接予定部である、露出部22,23が形成される端部では、両面の少なくとも一部に、前記母材鋼板12が露出している露出部22,23が設けられる。露出部22,23は、鋼板100の少なくとも片面に、鋼板100の端縁に接し、鋼板100の端縁に沿って設けられた第1露出部22を有する。また、第2めっき部24における端縁に接し、第2めっき部24における端縁に沿って設けられた第2露出部23を有する。第2露出部23の幅W2は第1露出部22の幅W1よりも短い。
なお、露出部が形成される端部において、第2めっき部24が設けられず露出部のみ設けられている面を備える場合、鋼板100の端部における端縁から第1めっき部26における端縁100Bまでの全幅にわたって露出部(第1露出部22)が設けられる(図16を参照)。
鋼板100の端部の両面に形成される第1露出部22は、以下ように形成されていればよい。すなわち、鋼板100の端部同士を突合せ溶接した際、溶接金属部と第1めっき部26との間に母材鋼板12が露出した第1露出部22が形成されるような態様で、鋼板100に第1露出部22が形成される。第2めっき部24は、鋼板100の端縁100Aとの間に第2露出部23を形成して、鋼板100の端縁近傍に設けられる。
露出部22、23が形成される範囲の幅は、0.1mm以上であることがよく、5.0mm以下であることがよい。なお、本開示において、露出部が形成される範囲の幅は、鋼板100の端部における端縁100Aから第1めっき部26における端縁100Bまでの距離である(図15の場合、W1と第2めっき部24の幅とW2との合計を表す)。ここで、第1露出部22の端縁100Dの位置は、鋼板100の端縁100AからF1と反対の方向に0.9mm以内にあることが好ましい。より好ましくは、第1露出部22の端縁100Dの位置は0.5mm以内である。第2露出部23の幅は0に近ければよく、例えば0.01mm以上とすることができる。第2露出部23の幅は、疲労強度向上の観点から0.8mm以下であるとよい。第2露出部23の幅の好ましい範囲は0.05mmから0.40mmである。
突合せ溶接がレーザ溶接である場合、露出部22、23が形成される範囲の幅は好ましくは0.5mm以上であり、露出部が形成される範囲の幅は好ましくは1.5mm以下である。露出部22、23が形成される範囲の幅を0.5mm以上とすることでテーラードブランクの溶接時に溶接金属部の端部にアルミニウムが残らないようにすることができる(溶接金属の端部とアルミニウムめっき層14が接触しない)。露出部22、23が形成される範囲の幅の幅を1.5mm以下とすることで、塗装後の耐食性の劣化を抑制することができる。突合せ溶接がプラズマ溶接である場合、露出部が形成される範囲の幅は好ましくは1.0mm以上であり、露出部が形成される範囲の幅は好ましくは4.0mm以下である。露出部が形成される範囲の幅を0.2mm~4.6mm(平均)の範囲をすることで、熱間プレス成形品としたときの継手の疲労強度の低下が抑制されやすくなる。
なお、鋼板100の端部における露出部での母材鋼板12の厚みは、第1露出部22での測定値の平均である。第1めっき部26での母材鋼板12の厚みは、この領域における平均の厚みである。また、板厚比は平均値である。
鋼板100の端部における第1露出部22での母材鋼板12の厚み、および鋼板100の中央部における母材鋼板12の厚みは、鋼板100を厚み方向に切断し、切断した断面を光学顕微鏡で観察することで求めることができる。切断した断面において、第1露出部22での母材鋼板12の厚み、および鋼板100の中央部での母材鋼板12の厚みを測定すればよい。
なお、ブランク材として適用する鋼板100の端部において、第2露出部が設けられた面の反対面に、露出部に対向して第2めっき部24が設けられている領域が存在する場合、露出部での母材鋼板12の厚みは、この領域を除いた部分で測定する。つまり、露出部における母材鋼板12の厚みは、両面とも、母材鋼板12が露出している部分で測定した平均値である。
具体的には、露出部における母材鋼板12の厚みは、以下のようにして求めた平均値とする。露出部における母材鋼板12の厚みは、第1方向F1における第1露出部22の幅を2等分した位置で鋼板100の断面から測定する。この際、平面視において露出部の長手方向を5等分して5か所測定し、その平均値を求める。
第2めっき部24の厚みについても、第1態様と同様に、第1露出部22の長手方向について、第2めっき部24の第3方向(X方向)の全長を5等分した5箇所の位置で、第1方向F1における第2めっき部24の幅を2等分した位置で第2めっき部24厚みを求め、求めた値を平均した値を第2めっき部24の厚みとする。
金属間化合物層16の厚み等についても同様である。
<第2めっき部>
第2めっき部24は、鋼板100の少なくとも片面において、前述の第1露出部22および第2露出部23に第1方向F1に挟まれて設けられる。この第2めっき部24は、第2露出部23の幅W2が第1露出部22の幅W1よりも小さくなる範囲に設けられる。
鋼板100の端部における少なくとも片面に形成される第2めっき部24は、露出部と第2めっき部24とを有する鋼板100の端面同士を突合せた状態で溶接した後、テーラードブランクに形成される溶接金属と鋼板100(母材鋼板12の露出部)との境界に、第2めっき部24が存在しないように形成されていればよい。つまり、第2めっき部24は、突合せ溶接後に、溶接金属中に含まれるように、鋼板100の端縁の近傍に、鋼板100の端部の少なくとも片面に設けられた第2露出部23と、第1めっき部26の端縁に沿って設けられた第1露出部22との間に設けられる。
溶接金属部の幅は0.4mm~6mmであってもよい。溶接金属部の幅が0.4mmの場合は、第2露出部23の幅と第2めっき部24の幅との合計である幅A1は、0.04mm以上、0.2mm未満であることが好ましく、第1露出部22の幅をB1としたとき、A1とB1との合計は、0.5mm以上であることが好ましい。溶接金属部の幅が1mmである場合は、幅A1は、0.3mm以下であることが好ましく、幅A1と幅B1との合計は、0.8mm以上であることが好ましい。溶接金属部の幅が2mmである場合は、幅A1は、0.8mm以下であることが好ましく、幅A1と幅B1の合計は、1.3mm以上であることが好ましい。溶接金属部の幅が6mmである場合は、幅A1は、0.9mm以下であることが好ましく、幅A1と幅B1の合計は、3.3mm以上であることが好ましい。
なお、これらの幅の測定方法は、後述の露出部の幅の測定方法と同様である。
ここで、図15を参照すると、第2露出部23の幅W2が0.01mm以上であることが好ましい。第1露出部22の幅W1が0.1mm以上であることが好ましい。
第2露出部を有している場合、第2めっき部24は、鋼板100の端縁100Aから0.9mmまでの範囲に設けられることが好ましい。第2めっき部24は、鋼板100の端縁100Aから0.50mmまでの範囲に設けられることがより好ましい。第2めっき部24が、この範囲に設けられていると、第2めっき部24が突合せ溶接後に溶接金属中に含まれやすくなる。又、第2めっき部24の存在領域をこの範囲とすることで、少なくとも、鋼板100の端縁100Aから第1めっき部側0.9mm超の領域が第1露出部22となる。これにより 、少なくとも突合せ溶接後の溶接金属と溶接熱影響部との間の表面上を、硬質な金属間化合物を生成しない領域とすることができる。このように、第2めっき部24の存在領域の範囲及び第1露出部22の位置を規定することにより、溶接金属の耐食性を向上させるために必要なAlを溶接金属に供給できるとともに、溶接金属と溶接熱影響部との境界に疲労強度を低下させる金属間化合物の生成を防ぐことが可能となる。第2めっき部24は、鋼板100の端縁100Aから0.4mmまでの範囲に設けられることがさらに好ましく、鋼板100の端縁100Aから0.3mmまでの範囲に設けられることがよりさらに好ましい。
また、鋼板100の端部に設けられた第2めっき部24の幅は、次に挙げる幅であることが好ましい。突合せ溶接がレーザ溶接である場合、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.05mm以上であり、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.40mm以下である。プラズマ溶接に用いる場合、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.10mm以上であり、第2めっき部24の幅は、好ましくは0.60mm以下である。
なお、第2めっき部24の長手方向の各位置において第2めっき部24の幅が変化する場合には、第2めっき部24の幅を、第2めっき部24の長手方向の各位置における第2めっき部24の幅の最大値として規定してもよい。
ここで、第1露出部22の幅は、第1露出部22の幅を、第1露出部22の長手方向の全長を5等分した5箇所測定した平均値である。同様に、第2露出部23の幅は、第2露出部23の幅を、第1露出部22の長手方向の全長を5等分した5箇所測定した平均値であり、第2めっき部24の幅は、第2めっき部24の幅を、第1露出部22の長手方向の全長を5等分した5箇所測定した平均値である。
第1露出部22の幅、第2露出部23の幅、および第2めっき部24の幅の測定方法は、以下のとおりである。
鋼板100の端部に形成された露出部22,23、および第2めっき部24の全幅が観察可能な断面(例えば、鋼板100の平面視で第1方向F1に沿う断面)を含む測定用試料を5箇所採取する。測定用試料は、鋼板100の端縁100Aに沿う方向に形成された露出部22,23の長さを5等分した5箇所の位置から採取する。次に、鋼板100の断面が露出するように切断を行う。その後、切断した測定用試料を樹脂に埋め込み、研磨を行い、断面を顕微鏡で拡大する。そして、1試料につき、鋼板100の端縁100Aから第2めっき部24までの距離である第2露出部23の幅、および、第2めっき部24から第1めっき部26までの距離である第1露出部22の幅を測定する。また、各試料につき第2めっき部24における両端縁間の距離を測定する。
また、溶接を予定している端部に形成された第2めっき部24の幅の割合としては、第2めっき部24の幅と露出部の幅(第1露出部22および第2露出部23の幅)の合計に対する値である、(第2めっき部24の幅/(第2めっき部24の幅+露出部の幅)の百分率率が、3%~50%の範囲で設けられていることがよい。前記第2めっき部24の幅の割合がこの範囲であると、疲労強度の低下が抑制され、優れた塗装後耐食性が効果的に得られる。第2めっき部24の幅の割合の好ましい下限は5%である。一方、第2めっき部24の幅の割合の好ましい上限は40%、より好ましい上限は30%である。
本開示の鋼板100は、鋼板100の端部における両面の少なくとも一部に、アルミニウムめっき層14のみならず、金属間化合物層16をも取り除き、母材鋼板12が露出している露出部22,23を有している。さらに、露出部22,23が設けられた端部において、2つの露出部22,23に挟まれて第2めっき部24が設けられている。そして、この第2めっき部24は、第2露出部23の幅が第1露出部22の幅よりも小さくなるように設けられている。すなわち、本開示の鋼板100は、母材鋼板12が露出している露出部22,23では、硬質で脆い金属間化合物層16を有していない。また、本開示の鋼板100では、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存している第2めっき部24が鋼板100の端縁近傍に、鋼板100の端縁100Aとの間に第2露出部23を介して存在している。
したがって、本開示の鋼板100をブランク材とし、本開示の鋼板100における露出部と第2めっき部24とを有する端部の端面を突合せて溶接して得たテーラードブランクは、溶接金属と鋼板100との境界に、硬質で脆い金属間化合物層16を有していない。溶接金属部のうち第1めっき部26の端縁100Bの近傍の部分に金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14のアルミニウムが含まれない。また、第2めっき部24は、突合せ溶接した後の溶接金属部中に取り込まれる(つまり、第2めっき部24のアルミニウムが溶接金属部中に、適度な量で混入される。)。
このため、このテーラードブランクを熱間プレス成形品とした場合であっても、継手の疲労強度の低下が抑制されると考えられる。また、溶接金属部の表面でスケールの発生が抑制されることで、化成処理性が向上し、塗料の付着性が向上することにより、熱間プレス成形品に塗装した後であっても、溶接金属部の塗装後耐食性に優れていると考えられる。
さらに、溶接金属部のうち第1めっき部26の端縁100Bの近傍の部分に金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14のアルミニウムが含まれ難いため、この部分の溶接金属部が軟化して溶接金属部の疲労強度が低下するのを抑えることができる。
さらに、本開示の鋼板100では、第2めっき部24が、鋼板100の端縁100A近傍に、鋼板100の端縁100Aから離間して、2つの露出部22,23に挟まれて存在している。そのため、鋼板100を接合する前の搬送などの取り扱いにおいて、第2めっき部24が剥離し難い。その結果、溶接金属部中に適度な量のアルミニウムを混入させやすくなるという利点もある。
本開示の鋼板100は、溶接予定部の端部に、母材鋼板12の前述の第1露出部22および第2露出部23に挟まれて第2めっき部24が形成される。溶接金属部の疲労強度の低下が抑制され、塗装後耐食性が維持できる範囲であれば、第2めっき部24には、下記の態様も含まれる。
例えば、めっき鋼板を打ち抜いて、ブランク材となる打ち抜き部材を得る際に、シャー等の切断手段を採用する場合がある。シャーによって切断すると、めっき鋼板の端縁を含む領域では、一方の面で、ダレが発生し、他方の面で、カエリ(バリ)が発生する場合がある。
ダレおよびカエリが発生しためっき鋼板の端部を、例えば、切削によって、金属間化合物層およびアルミニウムめっき層を除去する。このとき、カエリが発生している面を研削することで、めっき鋼板の端縁と接する領域に、第2露出部23を設けることができる。また、カエリが発生している領域よりもめっき鋼板の中央部寄りでは、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存するように第2めっき部24を設けることができる。さらに、第2めっき部24となる領域よりも中央部寄りに、第1露出部22を設けることができる。一方、ダレが発生している部分では、めっき鋼板の端縁を含む領域で、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存するように第2めっき部24を設けることができる。ダレが発生している部分では、母材鋼板12が露出するように、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を除去してもよい。
図18は、本開示の鋼板100における母材鋼板12の露出部22,23と第2めっき部24とを有する端部の一例を示す断面写真である。図18に示す鋼板100の端部は、鋼板100の端部において、カエリが発生している面を切削により除去し、露出部22,23および第2めっき部24を形成したときの拡大写真を表している。
第2露出部23は、母材鋼板12を露出させるように、カエリが発生した面を切削することにより設けられている。また、第1露出部22は、母材鋼板12を露出させるように切削して設けられている。第2めっき部24は、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14を残存する第1露出部22が形成されるように切削して設けられている。図18に示す第2めっき部24は、金属間化合物層16と、アルミニウムめっき層14とを有している。
この第2めっき部24に含まれるアルミニウムが、溶接金属に適度な量で混入することにより、溶接金属部の塗装後耐食性が優れたものとなる。このため、本開示の鋼板100では、カエリが発生した面を切削するとき、カエリが発生している部分よりも鋼板100の中央寄りに残存したアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を第2めっき部24として活用してもよい。第2めっき部24は、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存している程度に切削すればよい。
図19は、本開示の鋼板100における母材鋼板12の露出部と第2めっき部24とを有する端部の他の一例を示す概略拡大断面図である。図19は、端部における一方の面にダレが発生し、他方の面にカエリが発生した鋼板100の端部を切削した状態を模式的に表している。ダレが発生している面では、ダレが発生している部分において、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を残存させることにより、鋼板100の端縁に沿って、第2めっき部24が設けられている。カエリが発生している面では、切削により、第1露出部22および第2めっき部24が設けられている。カエリが発生した面の切削により、第2露出部23が形成されている。また、第2露出部23よりも鋼板100の中央部寄りに、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14が残存するように、第2めっき部24が形成されている。さらに、第2めっき部24よりも鋼板の中央部寄りに、第1露出部22が形成されている。
なお、図19に示す鋼板100の端部では、ダレが発生している部分に第2めっき部24を設けているが、ダレが発生している部分の第2めっき部24を切削して、母材鋼板12を露出させてもよい。また、図19に示す両面に設けられた第2めっき部24は、金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14の両層が残存している。
めっき鋼板(突合せ溶接用鋼板)の端部における両面の少なくとも一部に、露出部および第2めっき部24を形成する好ましい方法の一例としては、例えば、次の方法が挙げられる。
その方法は、前記めっき鋼板の端部における両面の少なくとも一部に、母材鋼板12上に形成された金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14を切削により除去して、母材鋼板12が露出している露出部と、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24とを設ける工程を行う方法(形成法Cとする)である。
前記工程では、露出部が設けられた端部において、めっき鋼板の両面に、露出部として、めっき鋼板の端縁に接し、めっき鋼板の端縁に沿う第2露出部23、第1めっき部26における端縁に接し、第1めっき部26における端縁に沿う第1露出部22を形成する。前記工程を行う際に、めっき鋼板の端縁から第2めっき部24までの距離を、第1めっき部26における端縁から第2めっき部24までの距離よりも小さくすることが好ましい。
形成法Cは、例えば、以下のようにして、めっき鋼板の端部に、露出部と第2めっき部24とを形成する方法である。まず、鋼板を形成する前のめっき鋼板(ブランク材)として、所望の大きさに切断しためっき鋼板を準備する。次に、切断後のめっき鋼板の端部における両面の少なくとも一部に対して、切削により、母材鋼板12の両面上に形成されたアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を除去する。そして、めっき鋼板の端部に、めっき鋼板の端縁に沿って、母材鋼板12が露出する第2露出部23を形成する。このとき、めっき鋼板の端部における端縁に沿って設けた第2露出部23に隣り合って、第2めっき部24を形成する。さらに、この第2めっき部24に隣り合って、第1めっき部26における端縁に沿って第1露出部22を形成する。第2めっき部24は、第2露出部23の幅が、第1露出部22の幅よりも小さくなるように形成する。
鋼板100の端部における両面の少なくとも一部に、前述の露出部22,23および第2めっき部24が形成されていれば、端部に露出部22,23および第2めっき部24を形成する順序は、上記の形成法Cに限定されるものではない。
めっき鋼板の端部における両面の少なくとも一部に、前述の露出部22,23および第2めっき部24を形成する他の好ましい方法の一例としては、例えば、次の方法が挙げられる。
その方法は、めっき鋼板における両面の少なくとも一部に、母材鋼板12上に形成されたアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を切削により除去して、母材鋼板12が露出している露出部と、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24と、第1めっき部26とを設ける工程を行う方法(形成法Dとする)である。
前記工程では、第1過程と、第2過程と、を行う。
図39(A)に示すように、前記第1過程では、第1めっき部26および露出部22,23が設けられた端部となる部位において、めっき鋼板101の少なくとも片面に、第1露出部22となる第1露出部領域22A、第1露出部領域22Aに隣接し、第2めっき部24となる第2めっき部領域24A、第2めっき部領域24Aに隣接し、第2露出部23となる第2露出部領域23A、第2露出部領域23Aに隣接し、第2めっき部24となる第2めっき部領域24B、第2めっき部領域24Bに隣接し、第1露出部22となる第1露出部領域22Bを、この順で形成する。
前記第2過程では、図39(B)に示すように、めっき鋼板100を第2露出部領域23Aで切断することにより、第1めっき部26における端縁に沿う第1露出部22、めっき鋼板101の端縁に沿う第2露出部23、および露出部22,23に挟まれる第2めっき部24を形成する。以上の工程により、鋼板100が2枚製造される。
なお、前記第2過程では、めっき鋼板101の端縁から第2めっき部24までの距離が、第1めっき部26における端縁から第2めっき部24までの距離よりも小さくすることが好ましい。
形成法Dは、例えば、具体的には、次のような方法である。まず、打ち抜き加工を施し、所望の大きさに切断しためっき鋼板101(ブランク材)を準備する。次に、切断されためっき鋼板101に対して、母材鋼板12上に形成されたアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を、切削により除去し、母材鋼板12を露出させた露出部領域を形成する。露出部領域は、第1めっき部26以外の領域に、例えば一方向に延びるように、第2めっき部24を介して3つ形成される。この3つの露出部領域は、第1露出部22となる露出部領域と、第2露出部23となる露出部領域とを含む。この3つの露出部領域に挟まれた領域には、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24の領域が、第1露出部22となる露出部領域および第1露出部22となる露出部領域と互いに隣り合うように、2つ形成される。そして、第2露出部23となる露出部領域(つまり、3つの露出部領域の中央に位置する露出部領域)で切断し、2枚のめっき鋼板(ブランク材)となる。第2露出部23となる露出部領域は、切断した後のめっき鋼板として、第2露出部23がめっき鋼板の端縁に沿うように切断される。そして、得られためっき鋼板は、テーラードブランクを形成する前の鋼板となる。
形成法Dの場合、第2露出部23となる露出部領域の幅が、0.05mm~12mmであることがよく、0.2mm~10mmであることが好ましい。また、第2露出部23となる露出部領域を切断する位置は、目的とする幅となるように、露出部領域の中央線付近の位置で切断してもよく、中央線付近以外の位置で切断してもよい。また、母材鋼板12を露出させた露出部領域の幅は、目的とする幅となるように、切削により除去すればよい。
なお、上記の形成法Cおよび形成法Dで形成した第1露出部22、第2露出部23、および第2めっき部24の合計の幅が、溶融領域(溶接金属部)の幅の半分より1.1倍以上大きいことがよい。これにより、溶融領域が第1めっき部26に接触するのを防止することができる。
また、テーラードブランクを形成する前の鋼板100における第2めっき部24の幅は、鋼板100を突合せ溶接した後の溶融領域に包含される幅となるように形成する。
これらの範囲であると、鋼板100を突合せ溶接した後の溶接金属部に、アルミニウムが適度な量で混入するため、塗装後耐食性に優れたものとなるとともに、(静的)引張強度の低下も抑制される。また、溶接金属部と鋼板100との境界に、硬質で脆い金属間化合物層16を有していないため、熱間プレス成形後の鋼板100の疲労強度の低下が抑制される。
<テーラードブランク>
図20は、本開示のテーラードブランクの一例を示す概略断面図である。
本開示のテーラードブランク300は、第1溶接金属部と、第1溶接金属部を介して接続された少なくとも2つの鋼板部と、を備える。少なくとも2つの鋼板部のそれぞれは、本開示の鋼板(突合せ溶接用鋼板)を突合せ溶接した結果、当該鋼板に対応する部分を示す。詳細には、少なくとも2つの鋼板部のそれぞれは、母材鋼板12の表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が設けられた第1めっき部26と、母材鋼板12が露出する第1露出部22と、を備える。本開示のテーラードブランクでは、第2方向F3において、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部が、第1めっき部26、第1露出部22、第1溶接金属部の順で同一面上に配置される。
図20に示すテーラードブランク300は、本開示の鋼板110および本開示の鋼板120の溶接予定部の端部を突合せ溶接して形成されている。テーラードブランク300は、鋼板110と、鋼板110よりも板厚が小さい鋼板120とが、第1溶接金属部150により接合されている。また、テーラードブランク300は、第1溶接金属部150に隣接して第1露出部22を有しており、第1露出部22の第1溶接金属部150から離れた側に隣接して鋼板110,120の第1めっき部26を有している。鋼板110および鋼板120の溶接予定部の端部において設けられていた第2めっき部24は、突合せ溶接により、第1溶接金属部150中に取り込まれて、鋼板110,120の端部から消失している。
鋼板110,120の突合せられた端部における全ての第2めっき部24が、第1溶接金属部150に取り込まれる(含まれる)ことが好ましい。
<熱間プレス成形品>
第2態様において、熱間プレス成形品を製造する際に第1態様とは異なる点は以下のようである。
母材鋼板12の両面に、アルミニウムめっきを施しためっき鋼板に、打ち抜き加工を施して打ち抜き部材を得た後で、以下の工程を行う。
めっき鋼板の端部の両面の少なくとも一部において、アルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を除去して、母材鋼板12の露出部を形成する。このとき、めっき鋼板の端部における少なくとも片面に、めっき鋼板の端部における端縁に沿って設けられた第2露出部23と、第1めっき部26における端縁に沿って設けられた第1露出部22と、これら2つの露出部22,23に挟まれ、めっき鋼板の端縁近傍に設けられた第2めっき部24と、を形成し、本開示の鋼板100を得る。
ここで、めっき鋼板の端部に形成される露出部22,23および第2めっき部24は、めっき鋼板をコイル状に巻き取った後、コイル状に巻かれためっき鋼板を引き出した状態で形成してもよい。この場合、露出部を形成したあと、露出部および第2めっき部24がめっき鋼板の端部に有するように打ち抜き加工を施して、打ち抜き部材を得る。
また、めっき鋼板の端部に形成される露出部および第2めっき部24は、コイル状に巻かれためっき鋼板を引き出し、引き出しためっき鋼板に打ち抜き加工を施して、打ち抜き部材を形成した後に形成してもよい。この場合、打ち抜き部材の端部に露出部および第2めっき部24を形成してもよい。また、打ち抜き部材の端部以外の部分に、例えば一方向に延びるように、めっき鋼板の幅方向に向かって、第1露出部22となる露出領域A、第2めっき部24となる第1残存領域、第2露出部23となる露出領域B、第2めっき部24となる第2残存領域、第1露出部22となる露出領域Cをこの順で形成する。その後、第2露出部23となる露出領域Bで切断して、本開示の鋼板100を得てもよい。
なお、第2態様の鋼板100に対しても、第1態様で説明したテーラードブランクの第1溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度を0.065質量%~1質量%にするために必要な鋼板の仕様の考え方が適用できる。
<実施例>
以下、本開示の第2態様の実施例を例示するが、本開示は以下の実施例には限定されない。
<実施例2>
まず、前述の表2に示す化学組成を有する母材鋼板を用いて、表6に示す厚みとなるように、アルミニウムめっきを施しためっき鋼板を準備した。
Figure 0007376816000006
そして、このめっき鋼板を切り出し、1辺10cmの四角形のめっき鋼板(ブランク材)とした。次に、準備しためっき鋼板の溶接予定部の端部における両面の少なくとも一部に、露出部と第2めっき部とを形成した。
一部のめっき鋼板は、アルミニウムめっき層および金属間化合物層の除去を行い、露出部のみ形成し、第2めっき部は形成しなかった。
露出部は、表7に示す露出部タイプにしたがって、両面に形成されたアルミニウムめっき層および金属間化合物層を、それぞれ除去して、母材鋼板を露出させた。
Figure 0007376816000007
露出部は、エンドミルで切削して形成した。また、露出部は、めっき鋼板の端部の両面において、めっき鋼板4辺のうちの1辺のみ、めっき鋼板の端縁を含む領域を除いて、全長10cmにわたって形成した。露出部の幅は、めっき鋼板の端縁から第2めっき部までの距離と、第1めっき部における端縁から第2めっき部までの距離の合計となる。なお、表7に示す番号1は第2めっき部が存在していない。すなわち、番号1における「第1めっき部端縁から第2めっき部までの距離(mm)」欄の数値は、第1めっき部以外の領域における端縁からめっき鋼板の端部における端縁までの距離を表している。
第2めっき部は、露出部を形成すると同時に、表7に示す第2めっき部タイプにしたがって、めっき鋼板の端縁と離間して、2つの露出部に挟まれる領域に形成した。第2めっき部は、表7に示す第2めっき部の幅となるように形成した。
次に、表7に示すように、上記のめっき鋼板(突合せ溶接用鋼板)を2枚用意し(めっき鋼板1およびめっき鋼板2)、溶接予定部の端部の端面を突合せて、レーザ溶接により突合せ溶接を行い、テーラードブランクを作製した。溶接は、レーザ出力3.0kW~5.0kW、溶接速度4.0m/min~7.0m/minの条件で貫通溶接するように調整した。
作製したテーラードブランクを、920℃に加熱した炉で4分間保持後、水冷した金型で、成形して、焼入れを行い、平板のホットスタンプ成形品を作製した。
ここで、めっき鋼板1およびめっき鋼板2を接合する溶接金属のビッカース硬さはHV450以上であった。
<評価>
(疲労強度試験および継手静的強度)
第1態様の実施例1と同様に試験を行った。試験結果を表8に示す。
Figure 0007376816000008
(塗装後耐食性試験)
第1態様の実施例1と同様に試験を行った。判定基準は、実施例1と同様である。
なお、表6および表7のめっき鋼板は、母材鋼板にアルミニウムめっきを施した鋼板を示す。
表7において、露出部タイプ欄の「A」、「B」、および「C」の表記、および第2めっき部タイプ欄の「-」および「E」の表記は、実施例1と同様である。
表7において、「めっき鋼板端縁から第2めっき部までの距離」、「第2めっき部の幅」、および「第1めっき部端縁から第2めっき部までの距離」は、既述の方法により測定したものである。第2めっき部が形成されていない面において、「第1めっき部端縁から第2めっき部までの距離」欄に記載の数値は、第1めっき部端縁からめっき鋼板端縁までの距離を表す。
表8において、板厚比欄の数値は、めっき鋼板の第1露出部に該当する位置および第1めっき部に該当する位置において、母材鋼板の板厚の比を(29)式から求めた値である。それぞれの厚みは既述の方法により測定したものである。
板厚比=(第1露出部での母材鋼板の厚み:tb)/(めっき鋼板の端部以外での母材鋼板の厚み:ta) ・・(29)
表8において、第1溶接金属部のアルミニウム濃度は既述の方法に従って測定した値である。
表8に示すように、アルミニウムめっき層および金属間化合物層の両層を除去し、第2めっき部を有さない番号1は、第1溶接金属部のアルミニウム濃度が小さいため、塗装後耐食性は劣位である。
一方、表8に示すように、アルミニウムめっき層および金属間化合物層の両層を除去して露出部を形成し、さらに、めっき鋼板の端縁の近傍に、2つの露出部に挟まれて第2めっき部を形成した鋼板を用いた番号2~番号9は、疲労強度、塗装後耐食性がともに優れている。
(第3態様)
次に、本開示の第3態様について図21から図33を参照しながら説明するが、前記態様と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
<テーラードブランク>
図21に示すように、本開示のテーラードブランクの製造方法により製造されるテーラードブランク300は、2枚の鋼板100,200を、鋼板100,200の間に形成される第1溶接金属部150を挟んで突合せ溶接して構成されている。
以下では、まず、図22に示す、突合せ溶接される前の鋼板100の構成について説明する。
<鋼板>
本開示の鋼板100の態様は、第1態様における鋼板100の態様と同一である。
アルミニウムめっき層14は、母材鋼板12の第1の面、および第1の面とは反対側の第2の面にそれぞれ設けられている。金属間化合物層16は、母材鋼板12の第1の面と、この第1の面に設けられたアルミニウムめっき層14との間に形成されている。さらに、金属間化合物層16は、母材鋼板12の第1の面とは反対の第2の面と、この第2の面に設けられたアルミニウムめっき層14との間に形成されている。
なお、アルミニウムめっき層14における母材鋼板12の片面(1層)当たりの厚みを、a(μm)(マイクロメートル)とする。金属間化合物層16における母材鋼板12の片面(1層)当たりの厚みを、b(μm)とする。
以上のように構成された鋼板100において、図22を参照すると、鋼板100の周囲に位置する端部の両面に、母材鋼板12が露出している第1露出部22が形成されている。第1露出部22よりも鋼板100の中央部側に、母材鋼板12上に金属間化合物層16およびアルミニウムめっき層14が設けられた第1めっき部26を有する。鋼板100の周囲に位置する端部の少なくとも片面に、第1露出部22よりも鋼板100の端縁100A側に、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存している第2めっき部24が形成されている。
この例では、第2めっき部24にアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16が残存している。この例では、第2めっき部24は鋼板100の端部の片面に形成されているが、第2めっき部24は鋼板100の端部の両面にそれぞれ形成されていてもよい。
図22を参照すると、鋼板200は、鋼板100の母材鋼板12、アルミニウムめっき層14、金属間化合物層16と同様に構成された母材鋼板112、アルミニウムめっき層114、金属間化合物層116と、を有している。
この例では、母材鋼板112は、母材鋼板12とは厚みのみが異なる。なお、母材鋼板112と母材鋼板12とが互いに同一の厚みであってもよい。
鋼板200の周囲に位置する端部の両面に、母材鋼板112が露出している第1露出部122が形成されている。鋼板200の周囲に位置する端部の片面に、第1露出部122よりも鋼板200の端縁側に、アルミニウムめっき層114および金属間化合物層116が残存している第2めっき部124が形成されている。第1露出部122よりも鋼板200の中央部側に、母材鋼板112上に金属間化合物層116およびアルミニウムめっき層114が設けられた第1めっき部126を有する。
<第1溶接金属部>
第1溶接金属部は、2枚の鋼板を突合せ溶接した際に、2枚の鋼板の端部が溶融・凝固して形成されたものである。第1溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度は、0.065質量%~1質量%であることが好ましい。
<テーラードブランクの製造方法>
次に、めっき鋼板に第1露出部22,122および第2めっき部24,124を形成して鋼板100,200を製造し、さらに鋼板100,200同士を突合せ溶接してテーラードブランク300を製造する本開示のテーラードブランクの製造方法について説明する。図23は、本開示のテーラードブランクの製造方法S10を示すフローチャートである。
なお、本開示では、本開示の2枚の鋼板を用いたテーラードブランクの製造方法S10について説明するが、テーラードブランクの製造方法に用いられる溶接用鋼板は3枚以上であってもよい。そして、2枚以上の溶接用鋼板のうち、本開示の鋼板の製造方法で製造した鋼板が少なくとも1枚用いられていればよい。
まず、鋼板製造工程(突合せ溶接用鋼板の製造方法)(図23に示すステップS11)において、めっき鋼板製造工程S12を行う。めっき鋼板製造工程S12では、図24に示すめっき鋼板101を製造する。めっき鋼板製造工程S12では、公知の方法により、母材鋼板12の各表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が設けられためっき鋼板101を製造する。めっき鋼板101は、前述の鋼板100に対して第1露出部22および第2めっき部24が形成されていない。
ここで、めっき鋼板101の厚みを、tμmとする。なお、めっき鋼板101の厚みは、図22に示す鋼板100の第1めっき部26における厚みに等しい。
めっき鋼板製造工程S12をが終了すると、ステップS14の除去工程S14に移行する。なお、除去工程S14は、アルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を機械的に除去する工程である。
次に、除去工程S14において、低部形成工程S15を行う。
低部形成工程S15において、図25に示すように、めっき鋼板101を切断してめっき鋼板101の一部を変形させて、めっき鋼板101の母材鋼板12の表面に低部領域R2を形成する。低部領域R2は、母材鋼板12の端縁に形成される。
ここで、第1方向F1を規定する。第1方向F1は、めっき鋼板101の厚み方向に垂直であり、平面視におけるめっき鋼板101の中央部からめっき鋼板101の一の端縁に向かう方向である。この第1方向F1は、めっき鋼板101が加工されて鋼板100となったときの、鋼板100の前記第1方向F1に一致する。ここで言う低部領域R2は、母材鋼板12のうちの切断時に変形していない部分(例えば、第1露出部22)の表面を第1方向F1に延長した仮想面T1よりも厚み方向において母材鋼板12の内部側に位置するアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16の領域のことを意味する。なお、仮想面T1を厚み方向に垂直な断面で見ると仮想線となる。
この例では、低部形成工程S15において、機械的方法であるシャーリング加工(せん断加工)によりめっき鋼板101を切断し、めっき鋼板101に低部領域R2を形成する。なお、シャーリング加工に代えて、ブランキング加工(抜打ち加工)を用いてめっき鋼板101に低部領域R2を形成してもよい。ここで言う機械的方法とは、めっき鋼板101に工具を直接接触させ、接触させた工具によりめっき鋼板101を加工する方法のことを意味する。
低部形成工程S15では、具体的には、図24に示すように、シャーリング装置400の支持台401の上面401a上にめっき鋼板101を置く。上面401aは、平坦で、水平面に沿うように配置されている。このとき、めっき鋼板101の端部が、支持台401から突出するように配置する。
シャーリング装置400の刃部402は、支持台401の上面401aよりも上方に、支持台401から上面401aに沿って一定の間隔Sを空けて配置されている。
刃部402を下方に向かって移動させ、図25に示すように、めっき鋼板101を、めっき鋼板101の厚み方向に切断すると、めっき鋼板101の端部が切断される。このとき、めっき鋼板101の第1の面101Aに、ダレである低部領域R2が形成される。めっき鋼板101の下方の面にカエリ(バリ)である突出部38が形成される。
ここで、低部領域R2の最も深い低部深さをx(μm)とする。低部深さxは、仮想面T1から低部領域R2における母材鋼板12の表面までの距離(の最大値)を示す。なお、低部深さxは、公知のレーザープロファイル計等で測定することができる。
本開示のめっき鋼板101に低部領域R2を形成した状態の一例を示す断面写真を、図26に示す。
低部領域R2は、めっき鋼板101の端縁から第1の面101Aに沿った0.79mmの範囲に形成されている。低部深さxは、178μmである。
なお、めっき鋼板101の材質や間隔S等を調節することにより、突出部38が形成されると同時に、図25中に二点鎖線で示すようにめっき鋼板101の下面が変形し、低部領域R3が形成されることがある。なお、二点鎖線は、めっき鋼板101の下面の形状を表す。
この場合、低部形成工程S15において、めっき鋼板101の上面に低部領域R2が、下面に低部領域R3がそれぞれ形成される。例えば、低部領域R3は、突出部38が形成される際に、めっき鋼板101を形成する材料がめっき鋼板101の剛性により突出部38側に引かれることで形成されると考えられる。
低部形成工程S15が終了すると、ステップS17に移行する。
次に、切削工程(削除工程)S17において、機械的方法である切削加工を用いてめっき鋼板101を切削して、第1露出部22および第2めっき部24を形成して、鋼板100を製造する。本開示では、切削加工にエンドミルを用いて、少なくとも仮想面T1よりも厚み方向におけるめっき鋼板101の外側に存在するアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16をエンドミルにより切削して除去する。軸線回りに回転するエンドミルの刃をめっき鋼板101に直接接触させて、めっき鋼板101を切削する。
切削加工S17には、エンドミル以外に、例えば、バイト、エンドミル、メタルソー等が用いられる。なお、削除工程では、アルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を研削して除去してもよい。研削には、砥石、グラインダー等が用いられる。
切削工程S17では、めっき鋼板101の端縁から第1方向F1とは反対方向に向かって低部領域R2を超える超越位置Pまでの領域R5を切削する。超越位置Pは、後の工程で第1めっき部26の端縁100Bとなる位置であり、低部領域R2と超越位置Pとの間の範囲が、第1露出部22になる。このとき、めっき鋼板101の領域R5を切削する深さは、一定である。これにより、切削に要する製造コストが抑えられる。なお、領域R5内のうち低部領域R2上のアルミニウムめっき層14及び金属間化合物層16は、切削しなくてもよい。
めっき鋼板101を切削する深さは、アルミニウムめっき層14の厚みa、金属間化合物層16の厚みb、および低部深さxの合計の値未満である。すなわち、少なくとも低部領域R2に位置する金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14の一部を残存させるように切削する。
図22に示すように、切削工程S14において、めっき鋼板101の片面当たりのアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を切削するめっき鋼板101の厚み方向の深さ(長さ)をyμmとする。
上記切削により、図22に示すように、第1方向F1において低部領域R2と超越位置Pとの間に、母材鋼板12が外部に露出して第1露出部22が形成される。第1露出部22よりもめっき鋼板101の端縁側であって低部領域R2上に、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存している第2めっき部24が形成される。第1方向F1において、母材鋼板12の少なくとも一方の表面上に、第1めっき部26、第1露出部22、第2めっき部24、めっき鋼板101の端縁が、第1めっき部26、第1露出部22、第2めっき部24、めっき鋼板101の端縁の順で配置される。第1方向F1において、母材鋼板12の他方の表面上に、少なくとも第1めっき部26、第1露出部22、めっき鋼板101の端縁が、第1めっき部26、第1露出部22、めっき鋼板101の端縁の順で配置される。
上記切削により、めっき鋼板101に第1露出部22および第2めっき部24が形成されることにより、鋼板100が製造される。
なお、第1方向において、母材鋼板12の他方の表面上に、第1めっき部26、第1露出部22、第2めっき部24、めっき鋼板の端縁が、この順で配置されてもよい。
鋼板100において、第1露出部22および第2めっき部24が形成されている部分に対応する母材鋼板12の厚みを、第1露出部22および第2めっき部24が形成されていない部分に対応する母材鋼板12の厚みよりも薄くしてもよい。
本開示の鋼板100に第1露出部22および第2めっき部24を形成した状態の一例を示す断面写真を、図27に示す。
この例では、図22に示すように、鋼板100の第1の面101Aとは反対側の第2の面101Cにも、第1露出部22を形成している。
ここで、鋼板100の端縁100Aから端縁100Cまでの距離(第2めっき部24の幅)をMμmとする。第1めっき部26と第2めっき部24との距離(第1露出部22の幅)をNμmとする。
例えば、低部深さxが、アルミニウムめっき層14の厚みaを超えると、第2めっき部24にアルミニウムめっき層14が残存する。
すなわち、低部領域R2が形成されていない領域においてアルミニウムめっき層14を除去しようとした場合、めっき鋼板101の第1の面101Aを、そのアルミニウムめっき層14の厚み分、平面的に機械的方法により除去する。切削する深さyがアルミニウムめっき層14の厚みaを超える場合、上記機械的方法により、低部領域R2が形成されていない領域においてアルミニウムめっき層14を除去することができる。しかしながら、低部領域R2が形成されている領域では、低部領域R2が形成されていない領域に比べて、低部領域R2の深さ分、結果的にアルミニウムめっき層14の位置が厚み方向に逃げた状態になる。そのため、上記のように低部領域R2上にアルミニウムめっき層14が残存する。
このとき、(31)式から(36)式を満たすことが好ましい。
9≦a+b<60 ・・(31)
2%≦(x/t)≦15% ・・(32)
a+b<y ・・(33)
(y/t)≦7% ・・(34)
N≧200 ・・(35)
M≦1300 ・・(36)
(31)式に関して、(a+b)の値が10以上であることにより、母材鋼板12の面を充分にめっきし、母材鋼板12の塗装後耐食性を確保することができる。また、(a+b)の値が50未満であることにより、アルミニウムめっき層14および金属間化合物層16が厚くなり過ぎるのを抑えることができる。
(32)式を満たすことにより、第2めっき部24に含まれるアルミニウムの量を適切な範囲に調節することができる。底部深さと板厚の比(x/t)の値が2%以上であることにより、低部深さxが大きくなって、第2めっき部24が第1めっき部26の端縁100Bの近傍にまで配置されるのを抑制することができる。
(33)式を満たすことにより、アルミニウムめっき層14の厚みa、および金属間化合物層16の厚みbの合計を超えた厚み方向の長さyで切削し、鋼板100により確実に第1露出部22を形成することができる。
(34)式を満たすことにより、アルミニウムめっき層14等を切削する際に鋼板100が薄くなり過ぎて、鋼板100の強度が低下するのを抑えることができる。
なお、(35)式および(36)式については、後述する突合せ溶接工程S21において説明する。
なお、切削工程S17において、めっき鋼板101の第2の面101C側から、切削到達点の厚み方向の位置を図22に示す仮想面T2上から変化させることなく、仮想面T2に沿って移動しながら切削する。これにより、仮想面T2よりも厚み方向内側にある低部領域R3に形成されている金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が第2めっき部24として残存する。この際、カエリである突出部38の一部は切削され、第2露出部23となる。
切削工程S17を行うと、第1露出部22および第2めっき部24が形成された鋼板100が製造される。
すなわち、めっき鋼板101において、アルミニウムめっき層14および金属間化合物層16の一部を除去することにより、母材鋼板12を露出させた第1露出部22と、母材鋼板12の表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が残存する第1めっき部26と、母材鋼板12の表面上に、金属間化合物層16とアルミニウムめっき層14が残存する第2めっき部24と、を形成する。この例では、第2めっき部24は、母材鋼板12の表面上に、母材鋼板12側から順に金属間化合物層16、アルミニウムめっき層14が残存するように形成される。
これにより、鋼板100を製造する。
鋼板100では、第1方向F1において、第1めっき部26、第1露出部22、第2めっき部24、鋼板100の端縁100Aが、この順で同一面上に配置される。
本開示の鋼板100にカエリにより第2めっき部24を形成した状態の一例を示す断面写真を、図28に示す。第2めっき部24に対して第1方向F1とは反対方向に、第1露出部22が形成されている。
切削工程S17が終了すると、除去工程S14が終了し、さらに鋼板製造工程S11が終了し、ステップS21に移行する。このように、鋼板製造工程S11では、少なくともシャーリング加工および切削加工という機械的方法を用いて、第1露出部22および第2めっき部24を形成する。
また、同様に、めっき鋼板101の端部の両面に、第1露出部22、第2めっき部24、及び第2露出部23が形成されてもよい。
次に、突合せ溶接工程S21において、鋼板製造工程S11と同様の工程で、鋼板200を製造する。
図22に示すように、溶接台410の上面410a上に、鋼板100,200の端部同士を突合せた状態に配置する。このとき、鋼板100の第1露出部22と第2めっき部24とを有する鋼板100の端縁100A、および鋼板200の第1露出部122と第2めっき部124とを有する鋼板200の端縁を介して、鋼板100,200を突合せた状態に配置する。溶接台410の上面410aは平坦であるため、鋼板100,200は互いの下面同士が面一になるように配置される。
例えば、公知のレーザ溶接装置(不図示)を用いて、鋼板100,200の端部の突合せ溶接を行う。これにより、図21に示すように鋼板100,200の間に第1溶接金属部150を形成し、テーラードブランク300を製造する。
このとき、溶接時に第2めっき部24,124が溶融して第1溶接金属部150中に含まれるとともに、第1溶接金属部150が第1露出部22,122を超えて第1めっき部26に達しないように、溶接条件を決める。
前述の(35)式を満たすことにより、第1溶接金属部150がアルミニウムめっき層14,114等に接触して、第1溶接金属部150と第1めっき部26との間の部分内にアルミニウムが含まれるのを抑制することができる。
(36)式を満たすことにより、第1溶接金属部150と第1めっき部26との間の部分内に含まれるアルミニウムの量を抑え、第1溶接金属部150のうち第1めっき部26の端縁100Bの近傍の部分の疲労強度をより確実に維持することができる。
ダレにより形成された低部領域R2のみに第2めっき部24を形成すると、鋼板100,200をレーザ溶接した際に、アルミニウムめっき層14が溶融、攪拌されやすくなり、第1溶接金属部150中にアルミニウムの濃化部が生じ難くなる。従って、第1溶接金属部150の疲労強度および塗装後耐食性の両方を高めることができる。
突合せ溶接工程S21が終了すると、テーラードブランクの製造方法S10の全ての工程が終了し、テーラードブランク300が製造される。
なお、前述の図22における距離Mは、鋼板100の端縁100Aと第1めっき部26との距離の半分以下であることがより好ましい。すなわち、鋼板100の端縁100Aと第1めっき部26の端縁100Bのと中間位置よりも端縁100A側にのみ第2めっき部24が配置され、この中間位置よりも第1めっき部26側は全て第1露出部22が形成されて母材鋼板12が露出していることが、より好ましい。
このように構成することにより、第1溶接金属部150がアルミニウムめっき層14,114等に接触して、第1溶接金属部150と第1めっき部26との間の部分内にアルミニウムが混入するのをより確実に抑制することができる。
以上説明したように、本開示における鋼板の製造方法S11によれば、鋼板100において、端部には第1露出部22が、第1露出部22よりも鋼板100の端縁100A側に第2めっき部24が、少なくとも機械的方法を用いて形成されている。このため、第1態様の鋼板100と同様の理由により、第1溶接金属部150の塗装後耐食性を維持しつつ疲労強度の低下を抑制することができる。
さらに、機械的に除去する工程において少なくとも機械的方法を用いて第1露出部22および第2めっき部24を形成することにより、アルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を一度に効率良く切削することができる。
なお、本開示における鋼板の製造方法S11では、機械的方法を用いなくてもよい。
鋼板製造工程S11で用いられる機械的方法は、切削加工を含む。従って、めっき鋼板101に低部領域R2を形成したりめっき鋼板101を切削したりする工程を、効率良く行うことができる。
機械的に除去する工程では、切削工程S17を行う。切削工程S17において、切削によりアルミニウムめっき層14および金属間化合物層16を除去することにより、第1露出部22および第2めっき部24を容易に形成することができる。
低部形成工程S15において、低部領域R2および低部領域R3を同時に形成することにより、複数の低部領域R2,R3を効率的に形成することができる。
また、本開示におけるテーラードブランクの製造方法S10によれば、第1溶接金属部150の塗装後耐食性を維持しつつ疲労強度を維持した鋼板の製造方法S11を用いて、テーラードブランクの製造方法S10を行うことができる。
第1溶接金属部150に含有されるアルミニウム濃度が、0.065質量%~1質量%である。アルミニウム濃度がこの範囲であれば、優れた塗装後耐食性が効果的に得られ、第1溶接金属部150の破断が抑制される。
また、第1溶接金属部150の疲労強度の低下が抑制される。この点で、第1溶接金属部150に含有されるアルミニウム濃度の上限は、1質量%が好ましく、0.8質量%がより好ましく、0.4質量%がさらに好ましい。第1溶接金属部150に含有されるアルミニウム濃度の下限は、0.08質量%が好ましく、0.1質量%がより好ましい。
なお、本開示の鋼板の製造方法では、第1露出部22および第2めっき部24を以下のように形成してもよい。
図23に示す低部形成工程S31では、図29に示すように、支持台420の上面420a上にめっき鋼板101を置く。加圧ロール等の押圧部材425でめっき鋼板101の端部をめっき鋼板101の厚み方向に押圧するという機械的方法を用いて、めっき鋼板101の上面に低部領域R7を形成する。低部領域R7は、めっき鋼板101の端縁に形成される。なお、押圧部材425で押圧する方向は、厚み方向に対して傾斜していてもよい。
低部領域R7おいて、最も深く凹んだ部分はめっき鋼板101の端縁に位置している。
次に、切削工程S17を行うと、図30に示すように、第1露出部22、第2露出部23、および第2めっき部42が形成された鋼板102が製造される。
図23に示す低部形成工程S36では、図31に示すように、支持台420の上面420a上にめっき鋼板101を置く。このとき、めっき鋼板101の端部が、支持台420から突出するように配置する。
この例では、機械的方法ではないレーザ加工方法を用いる。レーザ加工装置430からめっき鋼板101の端部にレーザ光L7を、めっき鋼板101の厚み方向に沿って照射する。これにより、めっき鋼板101の端部が切断されるが、この時点ではまだ、めっき鋼板101に低部領域は形成されない。
さらに、図32に示すように、加圧ロール等の押圧部材435でめっき鋼板101の端部をめっき鋼板101の厚み方向に押圧するという機械的方法を用いて、めっき鋼板101の端縁を含む上面に低部領域R8を形成する。低部領域R8において、最も深く凹んだ部分はめっき鋼板101の端縁から離間している。以下、このように低部領域を形成する方法を、部分押込み法と言う。
次に、切削工程S17を行うと、図33に示すように、第1露出部22、第2露出部23、および第2めっき部52が形成された鋼板103が製造される。
なお、図34に示すように、本開示のテーラードブランクの製造方法S40では、鋼板100を製造することなく、購入すること等により鋼板100を入手する鋼板準備工程S41を行ってもよい。この場合、鋼板準備工程S41で入手した鋼板100を用いて、前記突合せ溶接工程S21を行う。
この場合、テーラードブランクの製造方法では、少なくとも2枚の本開示の鋼板を突合せ溶接する。そして、少なくとも2枚の鋼板部が第1溶接金属部を介して接続されたテーラードブランクを製造する。
この際に、鋼板100の第2めっき部24を有する端縁を突合せ溶接して、突合せ溶接する際に溶融した第2めっき部24を全て第1溶接金属部に取込むことが好ましい。
<熱間プレス成形品の製造方法>
本開示の熱間プレス成形品の製造方法では、テーラードブランクの製造方法S10で製造されたテーラードブランク300を熱間プレス成形して熱間プレス成形品(ホットスタンプ成形品)を製造する。
<鋼管の製造方法>
本開示の鋼管の製造方法では、鋼板の製造方法S11で製造した鋼板100によるオープン管の端部同士を溶接して鋼管を製造する。
本開示の鋼管の製造方法では、鋼板100を製造することなく、購入すること等により鋼板100を入手し、入手した鋼板100を用いて鋼管の製造方法を行ってもよい。
この場合、鋼管の製造方法では、鋼板100を、周方向の2つの端部が互いに対向するとともに、2つの端部の少なくとも一方に、第2めっき部24が配置されるようにオープン管状に形成する。そして、鋼板100の2つの端部を突合せ溶接して2つの端部を第3溶接金属部を介して接続する。
この際に、突合せ溶接する際に溶融した第2めっき部24を全て第3溶接金属部に取込むことが好ましい。
<中空状焼入れ成形品の製造方法>
本開示の中空状焼入れ成形品の製造方法では、鋼管の製造方法で製造した鋼管を焼入れして中空状焼入れ成形品(中空状ホットスタンプ成形品)を製造する。
<実施例>
以下、本開示の第3態様の実施例を例示するが、本開示は以下の実施例には限定されない。
<実施例3>
まず、前述の表2に示す化学組成を有する母材鋼板を用いて、表9に示す、鋼板1から鋼板7に示す条件で、めっき鋼板を切断した。
Figure 0007376816000009
表9に、鋼板1から鋼板7に対する、熱間プレス成形後の引張強度(MPa)、めっき鋼板の厚みt(μm)、両層の厚みの合計(a+b)(μm)、めっき鋼板を切断した具体的内容、低部深さx(μm)、(32)式による底部深さと板厚の比(x/t)の値、低部領域の幅(μm)、低部領域の最も深い部分とめっき鋼板の端縁との距離N(μm)をそれぞれ示す。
なお、鋼板1から鋼板7において、めっき鋼板の端縁からアルミニウムめっき層および金属間化合物層を切削した長さ(図22における(M+N)の値)は、それぞれ1500μmにする。
鋼板1から鋼板4、鋼板7の熱間プレス成形後の引張強度は、1300MPaである。例えば、鋼板1から鋼板4、鋼板7のAl量は、表2から0.02%である。鋼板5の引張強度は1500MPaであり、鋼板6の引張強度は1800MPaである。
鋼板1から鋼板4、鋼板7の厚みtは、それぞれ1200μmである。鋼板5の厚みtは1600μmであり、鋼板6の厚みtは1800μmである。
両層の厚みの合計とは、アルミニウムめっき層の厚みと、金属間化合物層の厚みとの合計のことを意味する。鋼板1から鋼板7の両層の厚みの合計は、それぞれ30μmである。
めっき鋼板を切断した具体的内容は、鋼板1から鋼板7を処理した具体的な内容を表す。
鋼板1は、めっき鋼板をレーザ加工で切断したが、部分押込み法等により低部領域を形成していない。また、鋼板1はレーザ加工で第1露出部22が形成されていない。鋼板2から鋼板6は、めっき鋼板をシャーリング加工で切断した。鋼板7は、めっき鋼板をレーザ加工で切断し、その後、部分押込み法により低部領域を形成した。
鋼板1では、低部領域を形成していないため、低部深さxは0μmである。
鋼板2から鋼板7の低部深さxは、それぞれ30μm、60μm、150μm、80μm、90μm、60μmである。
これにより、鋼板2から鋼板7の(32)式による底部深さと板厚の比(x/t)の値は、それぞれ0.0%、2.5%、5.0%、12.5%、5.0%、5.0%、5.0%になる。
鋼板1では、低部領域を形成していないため、低部領域の幅は0μmである。
鋼板2から鋼板7の低部領域の幅は、それぞれ300μm、500μm、700μm、500μm、500μm、1000μmである。
鋼板1では、低部領域を形成していないため、低部領域の最も深い部分とめっき鋼板の端縁との距離の値はない。
鋼板2から鋼板6では、シャーリング加工で低部領域を形成したため、低部領域の最も深い部分がめっき鋼板の端縁に位置する。このため、低部領域の最も深い部分とめっき鋼板の端縁との距離は、それぞれ0μmである。
鋼板7では、同距離は500μmである。
距離Nは、前述のようにアルミニウムめっき層および金属間化合物層を切削したときの、第1めっき部26の端縁100Bと第2めっき部24との距離を意味する。この時点では両層をまだ切削していないため、予定通り両層を1500μm切削したときの距離Nを求めた。
鋼板1では、第1露出部22と低部領域を形成していないため、距離Nの値はない。
鋼板2から鋼板6では、シャーリング加工で低部領域を形成したため、低部領域の幅が距離Mの値になる。このため、距離Nは、1500μmから距離Mを引いた値になる。従って、鋼板2から鋼板6の距離Nは、それぞれ1200μm、1000μm、800μm、1000μm、1000μmである。
鋼板7では、部分押込み法により低部領域を形成したため、1500μmから、低部領域の最も深い部分とめっき鋼板の端縁との距離を引き、さらに低部領域の幅の半分の値を引いた値である500μmが、距離Nである。
なお、低部領域が形成されていない鋼板1が比較例であり、低部領域が形成されている鋼板2から鋼板7が発明例(実施例)である。
次に、表10に示す、番号1から番号10に示す条件で、めっき鋼板同士のアルミニウムめっき層および金属間化合物層を切削した。めっき鋼板同士を突合せ溶接して、テーラードブランクを製造した。そして、テーラードブランクの(静的)引張強度、熱間プレス成形品の第1溶接金属部の塗装後耐食性を判定した。
Figure 0007376816000010
なお、アルミニウムめっき層および金属間化合物層は、エンドミルで切削した。エンドミルとしては、径がφ6mm、先端半径0.5mmの工具底刃を使用した。1.5mmの平面切削が得られるように、エンドミルの回転数を40000rpm、切削送り速度を6m/minとした。
表10に、番号1から番号10に対する、鋼板の組、切削深さy(μm)、(34)式による切削深さと板厚の比(y/t)の値、距離M、第1溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度、第1溶接金属部の塗装後耐食性、引張強度、総合判定をそれぞれ示す。
番号1に対する鋼板の組が鋼板1同士であることは、表9における一対の鋼板1を用いたことを意味する。
番号2および番号3に対する鋼板の組は、鋼板1同士である。番号4および番号5に対する鋼板の組は、鋼板2同士である。番号6から番号10に対する鋼板の組は、それぞれ鋼板3同士から鋼板7同士である。
番号1に対する切削深さyが0μmであることは、各鋼板1に対してアルミニウムめっき層および金属間化合物層を切削せず、アルミニウムめっき層および金属間化合物層を切削する予定の1500μmの範囲に、そのままアルミニウムめっき層および金属間化合物層が残っていることを意味する。
番号2から番号10に対する切削深さyは、それぞれ10μm、50μm、30μm、100μm、50μm、50μm、50μm、50μm、50μmである。各めっき鋼板の第1の面および第2の面を、切削深さyでそれぞれ切削した。ただし、めっき鋼板の第2の面に低部領域は形成されないため、めっき鋼板の第2の面を切削した後に、めっき鋼板の第2の面に第2めっき部は形成されない。
なお、鋼板1から鋼板7の両層の厚みの合計はそれぞれ30μmであるため、切削深さyが30μmのときに、母材鋼板は切削せずにアルミニウムめっき層および金属間化合物層を全て切削したことになる。
これにより、番号1から番号10の(34)式による切削深さと板厚の比(y/t)の値の値は、それぞれ0.0%、0.8%、4.2%、2.5%、8.3%、4.2%、4.2%、3.1%、2.8%、4.2%である。
距離Mは、前述のように鋼板の端縁から第2めっき部における鋼板の端縁とは反対側の端縁までの距離を意味する。
番号1では、アルミニウムめっき層および金属間化合物層を切削する予定の1500μmの範囲に、そのままアルミニウムめっき層および金属間化合物層が残っているため、距離Mは1500μmである。
番号2では、切削前の厚み30μmの両層の一部が残っているため、距離Mは1500μmである。
番号3では、鋼板1に低部領域を形成しないで、アルミニウムめっき層および金属間化合物層を全て切削したため、距離Mは0μmである。
番号4から番号10では、距離Mはそれぞれ270μm、0μm、240μm、470μm、270μm、290μm、470μmである。
番号1から番号10の第1溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度を、例えば、前述の電子線マイクロアナライザを用いて測定した。番号1から番号10のアルミニウム濃度は、それぞれ1.52%(質量)、1.01%、0.02%、0.43%、0.02%、0.39%、0.74%、0.34%、0.33%、0.74%である。
<評価>
(塗装後耐食性試験)
第1溶接金属部について、第1態様の実施例1と同様に試験を行った。判定基準は、実施例1と同様である。
番号3および番号5では、第1溶接金属部の塗装後耐食性の評価は「D」(劣位)であることが分かった。
番号1,2,4,6~10では、第1溶接金属部の塗装後耐食性の評価は「A」(優れている)であることが分かった。
(引張強度)
上記で得られた熱間プレス成形品から、引張強度試験用の試験片として、溶接部を持つダンベル状の形状の試験片を採取した。
試験片は、平行部距離20mm、平行部の幅15mmとし、平行部の中央部に、長手方向に対して直交方向になるように幅全長にわたって、溶接線を有するように採取した。この試験片を用いて引張強度試験を行った。
-判定基準-
A:鋼板(母材鋼板)で破断
D:鋼板(母材鋼板)以外の溶接金属部等で破断
番号1および番号2では、引張強度の評価は「D」(劣位)であることが分かった。
番号3から10では、引張強度の評価は「A」(優れている)であることが分かった。
第1溶接金属部の塗装後耐食性の評価が「A」、かつ引張強度の評価が「A」であるときに、総合判定の評価が「A」(優れている)になる。第1溶接金属部の塗装後耐食性の評価および引張強度の評価の少なくとも一方が「D」であるであるときに、総合判定の評価が「D」(劣位)になる。
番号1~3,5では、総合判定の評価が「D」であり、番号4,6~10では、総合判定の評価が「A」であることが分かった。
なお、厚みが互いに等しい2枚の鋼板を突合せ溶接してテーラードブランクを製造した際に形成される第1溶接金属部と、鋼板によるオープン管の端部同士を溶接して鋼管を製造した際に形成される第3溶接金属部と、では、鋼板の端部における仕様と第1,第3溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度との関係が互いに同等になる。このため、第1態様および第2態様におけるめっき鋼板1およびめっき鋼板2の厚みが互いに等しい実施例は、めっき鋼板を用いて鋼板および鋼管を製造したときの第3溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度に関する実施例となる。第3態様における番号1から番号10のうちの実施例についても同様である。
従来、アルミニウムめっき鋼板を突合せ溶接した場合、溶接金属中のアルミニウム含有率の増加によって、金属間化合物が形成される。ここに、機械的応力が加えられた場合、クラックの起点となり、テーラードブランクの強度が低下する。あるいは溶接金属に固溶したアルミニウムが、ホットスタンプ前の加熱工程において、当該領域のオーステナイト変態を阻害し、ホットスタンプ形成体の強度を低下させてしまう。本開示による鋼板では、鋼板端部領域に金属間化合物層を排除した露出層が設けられている。この露出部は、鋼板を突合せ溶接したのち、テーラードブランクの溶接部における金属間化合物の存在を排除し、上述の強度低下を防止する。
又、本開示による鋼板によれば、突合せ溶接の際、端縁側に設けられた第2めっき部(アルミニウムめっき層)に含まれるAlが、全て溶接金属部内に導入される。すなわちテーラードブランクの溶接金属部のアルミニウム濃度は、第2めっき部内のAl量によって調整される。これにより、溶接金属の耐食性が向上する。換言すると、第2めっき部の大きさを調節するだけで、テーラードブランクの溶接金属部におけるアルミニウム濃度を調節することができ、耐食性を容易に制御することが可能となる。更に、本開示の第2めっき部はアルミニウムめっき層を含んでいるため、大きな寸法を必要としない。例えば、第2めっき部の幅が、テーラードブランクに形成される溶接金属部の幅の半分以下(例えば500μm)であっても、溶接金属部の耐食性を向上させるのに十分なAlを溶接金属部内に導入することができる。
本開示によれば、第2めっき部の全てが溶接金属部に取り込まれ、第2めっき部に隣接する第1露出部が、テーラードブランクにおける溶接金属部と第1めっき部との間の露出部となる。すなわち、アルミニウムめっき層を含む第2めっき部に隣接した位置に第1露出部を設けることで、突合せ溶接を行っただけで、溶接金属部に所望量のAlを添加するのと同時に、溶接金属部と第1めっき部との間に第1露出部を形成することが可能となる。すなわち、本開示の鋼板を突合せ溶接することで、耐食性及び強度に優れたテーラードブランクを形成することが可能となる。
本開示の鋼板、テーラードブランク、熱間プレス成形品、鋼管、中空状焼入れ成形品、鋼板の製造方法、テーラードブランクの製造方法、熱間プレス成形品の製造方法、鋼管の製造方法、および中空状焼入れ成形品の製造方法は、溶接金属部の塗装後耐食性および疲労強度を維持するために好適に用いることができる。
12,112,212,512 母材鋼板
14,114 アルミニウムめっき層
16,16 金属間化合物層
22,122 第1露出部
23 第2露出部
24,124 第2めっき部
26,126 第1めっき部
100,102,103,104,110,120,200 鋼板
100A 端縁
150 第1溶接金属部
222 第3露出部
226,526 金属間化合物部
250 第2溶接金属部
300 テーラードブランク
312 第3溶接金属部
522 第4露出部
F1 第1方向
F3 第2方向
仮想線
仮想線
T1 仮想面
T2 仮想面
R2,R3,R7,R8 低部領域
S11 鋼板製造工程(鋼板の製造方法)
S12 めっき鋼板製造工程
S14 除去工程
S15 低部形成工程
S17 切削工程(削除工程)
第1端
第2端

Claims (22)

  1. 第1溶接金属部と、前記第1溶接金属部を介して他の鋼板部に接続された少なくとも1つの鋼板部と、を備えるテーラードブランクにおいて、
    前記鋼板部は、
    母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部と、
    前記母材鋼板が露出する第1露出部と、
    を備え、
    前記各鋼板部において、前記各鋼板部の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記第1溶接金属部に向かう第2方向において、前記母材鋼板の両表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第1溶接金属部が、この順で同一面上に配置され、
    前記第1溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高いテーラードブランク。
  2. 第1溶接金属部と、前記第1溶接金属部を介して他の鋼板部に接続された少なくとも1つの鋼板部と、を備えるテーラードブランクにおいて、
    前記少なくとも1つの鋼板部は、
    母材鋼板の表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部と、
    前記母材鋼板が露出する第1露出部と、
    を備え、
    前記他の鋼板部は、
    熱間プレス後の引張強度が400~2700MPaとなる亜鉛系めっき鋼板であり、
    前記少なくとも1つの鋼板部において、前記少なくとも1つの鋼板部の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記第1溶接金属部に向かう第2方向において、前記母材鋼板の両表面上に、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第1溶接金属部が、この順で同一面上に配置され、
    前記第1溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高いテーラードブランク。
  3. 鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記第1溶接金属部に向かう第2方向、及び、前記鋼板部の厚み方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、前記第1露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する請求項1又は2に記載のテーラードブランク。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
    (B)下記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
    仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記第1露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
  4. 前記第1露出部が下記条件(C)を満足する、請求項に記載のテーラードブランク。
    (C)前記アルミニウムめっき層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第1溶接金属部側における前記第1露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-1)を満たす。
    D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・(1-1)
  5. 前記第1露出部が下記条件(D)を満足する、請求項又はに記載のテーラードブランク。
    (D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
    第1点:前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点
    第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点
    第3点:前記仮想線Yから前記母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
  6. 前記第1溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度が0.065質量%~1質量%である請求項1~のいずれか1項に記載のテーラードブランク。
  7. 第1母材鋼板の表面上に第1金属間化合物層が設けられた第1金属間化合物部と、前記第1母材鋼板が露出した第3露出部と、第2溶接金属部と、第2母材鋼板が露出した第4露出部と、前記第2母材鋼板の表面上に第2金属間化合物層が設けられた第2金属間化合物部とが、前記第1母材鋼板の前記表面および前記第2母材鋼板の前記表面に沿ってこの順で配置され、
    前記第2溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記第1母材鋼板及び前記第2母材鋼板のそれぞれのアルミニウム濃度よりも高い熱間プレス成形品。
  8. 第1母材鋼板の表面上に第1金属間化合物層が設けられた第1金属間化合物部と、前記第1母材鋼板が露出した第3露出部と、第2溶接金属部と、引張強度が400~2700MPaである亜鉛系めっき鋼板とが、前記第1金属間化合物部から前記第2溶接金属部に向かう方向において、この順で配置され、
    前記第2溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記第1母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高い熱間プレス成形品。
  9. 鋼板の厚み方向及び前記鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1金属間化合物部から前記第2溶接金属部に向かう第2方向、にそれぞれ平行な断面から見たとき、
    前記第3露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する請求項7又は8に記載の熱間プレス成形品。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
    (B)下記仮想線Yから前記第1母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
    仮想線X:前記第1金属間化合物部における前記第1母材鋼板と前記第1金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記第1母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記第1母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第3露出部と前記第1金属間化合物部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記第1母材鋼板の交点と、前記第3露出部及び前記第1金属間化合物部の境界点と、を結ぶ仮想線
  10. 前記第3露出部が下記条件(C)を満足する、請求項に記載の熱間プレス成形品。
    (C)前記第1金属間化合物層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記第1母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第2溶接金属部側における前記第3露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-2)を満たす。
    D≦(第1金属間化合物部における第1母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・(1-2)
  11. 前記第3露出部が下記条件(D)を満足する、請求項又は10に記載の熱間プレス成形品。
    (D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
    第1点:前記第3露出部と前記第1金属間化合物部との境界点
    第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記第1母材鋼板との交点
    第3点:前記仮想線Yから前記第1母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
  12. 第3溶接金属部と、周方向の2つの端部が互いに対向するオープン管状に形成され、前記2つの端部同士が前記第3溶接金属部を介して接続された第3鋼板と、を備える鋼管において、
    前記第3鋼板の前記2つの端部のそれぞれは、
    母材鋼板の両表面上に、前記母材鋼板側から順に金属間化合物層、アルミニウムめっき層が設けられた第1めっき部と、
    前記母材鋼板が露出する第1露出部と、
    を備え、
    前記周方向において、前記第1めっき部、前記第1露出部、前記第3溶接金属部が、この順で配置され、
    前記第3溶接金属部のアルミニウム濃度が前記母材鋼板のアルミニウム濃度よりも高い鋼管。
  13. 鋼板の厚み方向及び前記鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第1めっき部から前記第3溶接金属部に向かう第2方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、
    前記第1露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する請求項12に記載の鋼管。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
    (B)下記仮想線Yから前記母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
    仮想線X:前記第1めっき部における前記母材鋼板と前記金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記母材鋼板の交点と、前記第1露出部及び前記第1めっき部の境界点と、を結ぶ仮想線
  14. 前記第1露出部が下記条件(C)を満足する、請求項13に記載の鋼管。
    (C)前記アルミニウムめっき層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第3溶接金属部側における前記第1露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-1)を満たす。
    D≦(第1めっき部における母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・(1-1)
  15. 前記第1露出部が下記条件(D)を満足する、請求項13又は14に記載の鋼管。
    (D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
    第1点:前記第1露出部と前記第1めっき部との境界点
    第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記母材鋼板との交点 第3点:前記仮想線Yから母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
  16. 前記第3溶接金属部に含有されるアルミニウム濃度が0.065質量%~1質量%である請求項1215のいずれか1項に記載の鋼管。
  17. 第3母材鋼板の表面上に第3金属間化合物層が設けられた第3金属間化合物部と、前記第3母材鋼板が露出した第5露出部と、アルミニウム濃度が0.065質量%~1質量%である第3溶接金属部と、第4母材鋼板が露出した第6露出部と、前記第4母材鋼板の表面上に第4金属間化合物層が設けられた第4金属間化合物部とが、前記第3母材鋼板の両表面のそれぞれ、および前記第4母材鋼板の両表面のそれぞれに沿ってこの順で配置され、
    前記第3溶接金属部のアルミニウム濃度が、前記第3母材鋼板及び前記第4母材鋼板のそれぞれのアルミニウム濃度よりも高い中空状焼入れ成形品。
  18. 鋼板の厚み方向及び前記鋼板の厚み方向に垂直であり、前記第3金属間化合物部から前記第3溶接金属部に向かう第2方向にそれぞれ平行な断面から見たとき、
    前記第5露出部が下記条件(A)及び下記条件(B)を満足する請求項17に記載の中空状焼入れ成形品。
    (A)下記仮想線Xと下記仮想線Yとのなす角度αが5.0°~25.0°である。
    (B)下記仮想線Yから前記第3母材鋼板に向かう垂直方向の最大距離hが1.0μm~5.0μmである。
    仮想線X:前記第3金属間化合物部における前記第3母材鋼板と前記第3金属間化合物層との境界線を、前記第2方向に延長させた仮想線
    仮想線Y:前記仮想線Xから前記第3母材鋼板に向かう前記仮想線Xの垂線及び前記第3母材鋼板との交点であって、仮想線Xにおける前記第5露出部と前記第3金属間化合物部との境界点からの距離が0.1mmになる地点からの前記垂線及び前記第3母材鋼板の交点と、前記第5露出部及び前記第3金属間化合物部の境界点と、を結ぶ仮想線
  19. 前記第5露出部が下記条件(C)を満足する、請求項18に記載の中空状焼入れ成形品。
    (C)前記第3金属間化合物層の表面を前記第2方向に延長させた仮想線から前記第3母材鋼板の表面までの前記鋼板の厚み方向の深さのうち、前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点よりも前記第3溶接金属部側における前記第5露出部の深さをD(μm)としたとき、前記Dが下記式(1-3)を満たす。
    D≦(第3金属間化合物部における第3母材鋼板の厚みmm×0.2)/2・・・・(1-3)
  20. 前記第5露出部が下記条件(D)を満足する、請求項18又は19に記載の中空状焼入れ成形品。
    (D)下記3点に基づいて測定される曲率半径Rが260μm以上である。
    第1点:前記第5露出部と前記第3金属間化合物部との境界点
    第2点:前記仮想線Xの前記0.1mmになる地点からの垂線と前記第3母材鋼板との交点
    第3点:前記仮想線Yから前記第3母材鋼板に向かう垂直方向の距離が最大値となる最大距離点
  21. 請求項1~いずれか1項に記載のテーラードブランクを熱間プレス成形して熱間プレス成形品を製造する熱間プレス成形品の製造方法。
  22. 請求項1216のいずれか1項に記載の鋼管を焼入れして中空状焼入れ成形品を製造する中空状焼入れ成形品の製造方法。
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