JP7397380B2 - ホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ成形体 - Google Patents
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Description
本発明は、ホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ成形体に関する。
本願は、２０２０年９月１７日に、日本に出願された特願２０２０－１５６５５８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２０年９月１７日に、日本に出願された特願２０２０－１５６５５８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、車体軽量化および衝突安全性向上の要請から、高強度鋼板が自動車の車体部品に適用されている。車体部品はプレス成形によって成形されるため、プレス成形性の向上、特に形状凍結性の向上が課題とされている。そのため、形状精度に優れた高強度の車体部品を製造する方法として、ホットスタンプ工法が注目されている。
また、近年、ホットスタンプ工法にテーラードブランクを適用する技術が検討されている。テーラードブランクとは、板厚、化学組成、金属組織などが異なる複数枚の鋼板を溶接により接合することで一枚の鋼板としたものである。テーラードブランクにおいては、接合させた一枚の鋼板中の特性を部分的に変化させることができる。例えば、ある部分に高い強度を持たせることでその部分における変形を抑制し、別の部分に低い強度を持たせることでその部分を変形させ、衝撃を吸収することができる。強度が低い部分には、変形時の破断を抑制できるよう、延性に優れることが求められる。
ホットスタンプ工法にテーラードブランクを適用する技術としては、ホットスタンプ後に低強度を有する鋼板と、ホットスタンプ後に高強度を有する鋼板とを溶接により接合したテーラードブランクを用いる技術がある。ホットスタンプ後に高強度を有する鋼板としては、例えば特許文献１に開示されるような鋼板を用いることができる。ホットスタンプ後に低強度を有する鋼板としては、ホットスタンプにおける金型冷却後に低強度を有するように、鋼の化学組成を調整すればよい。
テーラードブランクに適用される鋼種の一つに低炭素鋼がある。低炭素鋼は炭素含有量が低いため、加熱後に急速冷却されても高強度化しにくい特徴を持つ。特許文献２には、極低炭素鋼をホットスタンプ工法の低強度材として用いたことが開示されている。特許文献２には、鋼板をＡｃ３点以上の温度に加熱した後にホットスタンプし、ベイナイトおよびベイニティックフェライトを主相とする金属組織とすることにより、局部変形能を向上させる技術が開示されている。特許文献２には、この技術により、衝突時、曲げモードで車体部品が変形した際に破断が生じにくくなり、塑性変形による衝撃吸収能に優れることが開示されている。
近年では、高い衝突性能を有する高強度材料として、１５００ＭＰａ未満の引張強さを有するホットスタンプ成形体が注目されている。このようなホットスタンプ成形体では、所望される強度を有した上で、変形時の破断を十分に抑制できるよう、ホットスタンプ後においてより高い延性を有することが求められる。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、高い強度および優れた延性を有するホットスタンプ成形体、並びに、このホットスタンプ成形体を製造できるホットスタンプ用鋼板を提供することを目的とする。
本発明者らは、ホットスタンプ成形体の延性を向上させる方法について検討した。その結果、ホットスタンプ成形体の金属組織において、フェライト粒内に転位密度の高い硬質相を含むフェライトの個数割合を増加させることで、ホットスタンプ成形体の延性を向上できることを知見した。
また、本発明者らは、ホットスタンプ用鋼板において、化学組成を好ましく制御し、且つフェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合を増加させることで、上記ホットスタンプ成形体が得られることを知見した。
本発明は上記知見に基づいて得られたものであり、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係るホットスタンプ用鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６０～０．２００％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｍｎ：０．８０～２．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．５００％、
Ｎｂ：０．０２０～０．１００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．０１００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．１０％、
Ｃｒ：０～０．５０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｖ ：０～０．１０％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０～０．０１００％を含み、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
金属組織において、
板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度が４．０超であり、
表面から板厚１／４位置において、
面積率で、フェライトが５０％以上であり、
全フェライトのうち、フェライト粒内に、マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上からなる硬質相を含む前記フェライトの個数割合が６５％以上である。
（２）上記（１）に記載のホットスタンプ用鋼板は、前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｃｒ：０．０１～０．５０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｃａ：０．０００５～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０１００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有してもよい。
（３）本発明の別の態様に係るホットスタンプ成形体は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６０～０．２００％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｍｎ：０．８０～２．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．５００％、
Ｎｂ：０．０２０～０．１００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．０１００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．１０％、
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Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｏ：０～２．００％、
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Ｖ ：０～０．１０％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０～０．０１００％を含み、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
表面から板厚１／４位置における金属組織において、
面積率で、マルテンサイトが２０％以上であり、フェライトが５％以上であり、
全フェライトのうち、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含む前記フェライトの個数割合が５０％以上であり、
前記硬質相は、マルテンサイトおよびベイナイトのいずれか一方、または両方である。
（４）上記（３）に記載のホットスタンプ成形体は、前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｃｒ：０．０１～０．５０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
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Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｃａ：０．０００５～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０１００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有してもよい。
（１）本発明の一態様に係るホットスタンプ用鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６０～０．２００％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｍｎ：０．８０～２．００％、
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Ｎｂ：０．０２０～０．１００％、
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Ｔｉ：０～０．１０％、
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Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
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Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０～０．０１００％を含み、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
金属組織において、
板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度が４．０超であり、
表面から板厚１／４位置において、
面積率で、フェライトが５０％以上であり、
全フェライトのうち、フェライト粒内に、マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上からなる硬質相を含む前記フェライトの個数割合が６５％以上である。
（２）上記（１）に記載のホットスタンプ用鋼板は、前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｃｒ：０．０１～０．５０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｃａ：０．０００５～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０１００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有してもよい。
（３）本発明の別の態様に係るホットスタンプ成形体は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６０～０．２００％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｍｎ：０．８０～２．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．５００％、
Ｎｂ：０．０２０～０．１００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．０１００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．１０％、
Ｃｒ：０～０．５０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｖ ：０～０．１０％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０～０．０１００％を含み、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
表面から板厚１／４位置における金属組織において、
面積率で、マルテンサイトが２０％以上であり、フェライトが５％以上であり、
全フェライトのうち、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含む前記フェライトの個数割合が５０％以上であり、
前記硬質相は、マルテンサイトおよびベイナイトのいずれか一方、または両方である。
（４）上記（３）に記載のホットスタンプ成形体は、前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｃｒ：０．０１～０．５０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｃａ：０．０００５～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０１００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有してもよい。
本発明に係る上記態様によれば、高い強度および優れた延性を有するホットスタンプ成形体、並びに、このホットスタンプ成形体を製造できるホットスタンプ用鋼板を提供することができる。
以下、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ成形体について詳細に説明する。まず、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の化学組成の限定理由について説明する。なお、「～」を挟んで記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。また、化学組成についての％は全て質量％を意味する。
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０６０～０．２００％、Ｓｉ：０．０１０～１．０００％、Ｍｎ：０．８０～２．００％、Ａｌ：０．０１０～０．５００％、Ｎｂ：０．０２０～０．１００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ｎ：０．０１００％以下、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物を含む。以下、各元素について説明する。
Ｃ：０．０６０～０．２００％
Ｃは、ホットスタンプ成形体の強度および延性に大きく影響を及ぼす元素である。Ｃ含有量が低すぎると、マルテンサイト変態が促進せずに、ホットスタンプ成形体の強度が低くなり、強度不足による破断が生じやすくなる。そのため、Ｃ含有量は０．０６０％以上とする。好ましくは、０．０８０％以上、０．１００％以上または０．１２０％以上である。
一方、Ｃ含有量が高すぎると、オーステナイトからフェライトへの変態が阻害されて、所望量のフェライトを得ることができず、ホットスタンプ成形体の延性が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．２００％以下とする。好ましくは、０．１７０％以下または０．１５０％以下である。
Ｃは、ホットスタンプ成形体の強度および延性に大きく影響を及ぼす元素である。Ｃ含有量が低すぎると、マルテンサイト変態が促進せずに、ホットスタンプ成形体の強度が低くなり、強度不足による破断が生じやすくなる。そのため、Ｃ含有量は０．０６０％以上とする。好ましくは、０．０８０％以上、０．１００％以上または０．１２０％以上である。
一方、Ｃ含有量が高すぎると、オーステナイトからフェライトへの変態が阻害されて、所望量のフェライトを得ることができず、ホットスタンプ成形体の延性が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．２００％以下とする。好ましくは、０．１７０％以下または０．１５０％以下である。
Ｓｉ：０．０１０～１．０００％
Ｓｉは、固溶強化能を有する元素であり、ホットスタンプ成形体の強度を得るために必要な元素である。Ｓｉ含有量が低すぎると、ホットスタンプ成形体において所望の強度を得ることができない。そのため、Ｓｉ含有量は０．０１０％以上とする。好ましくは、０．１００％以上、０．２００％超、０．２５０％以上、０．３００％以上、０．４００％以上または０．５００％以上である。
一方、Ｓｉ含有量が高すぎると、フェライト変態が過度に進行して、ホットスタンプ成形体において所望量のマルテンサイトを得ることができなくなる。そのため、Ｓｉ含有量は１．０００％以下とする。好ましくは、０．９００％以下または０．８００％以下である。
Ｓｉは、固溶強化能を有する元素であり、ホットスタンプ成形体の強度を得るために必要な元素である。Ｓｉ含有量が低すぎると、ホットスタンプ成形体において所望の強度を得ることができない。そのため、Ｓｉ含有量は０．０１０％以上とする。好ましくは、０．１００％以上、０．２００％超、０．２５０％以上、０．３００％以上、０．４００％以上または０．５００％以上である。
一方、Ｓｉ含有量が高すぎると、フェライト変態が過度に進行して、ホットスタンプ成形体において所望量のマルテンサイトを得ることができなくなる。そのため、Ｓｉ含有量は１．０００％以下とする。好ましくは、０．９００％以下または０．８００％以下である。
Ｍｎ：０．８０～２．００％
Ｍｎは、固溶強化能を有する元素であり、ホットスタンプ成形体の強度を得るために含有させる。Ｍｎ含有量が低すぎると、フェライト変態が進み過ぎてマルテンサイトが生成しにくくなり、ホットスタンプ成形体において所望の強度が得られない。そのため、Ｍｎ含有量は０．８０％以上とする。好ましくは、１．００％以上または１．２０％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が高すぎると、鋼の焼入れ性が高くなり、ホットスタンプ時の加熱後、空冷中のフェライトの形成が抑制されることで、ホットスタンプ成形体の延性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は２．００％以下とする。好ましくは、１．８０％以下または１．６０％以下である。
Ｍｎは、固溶強化能を有する元素であり、ホットスタンプ成形体の強度を得るために含有させる。Ｍｎ含有量が低すぎると、フェライト変態が進み過ぎてマルテンサイトが生成しにくくなり、ホットスタンプ成形体において所望の強度が得られない。そのため、Ｍｎ含有量は０．８０％以上とする。好ましくは、１．００％以上または１．２０％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が高すぎると、鋼の焼入れ性が高くなり、ホットスタンプ時の加熱後、空冷中のフェライトの形成が抑制されることで、ホットスタンプ成形体の延性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は２．００％以下とする。好ましくは、１．８０％以下または１．６０％以下である。
Ａｌ：０．０１０～０．５００％
Ａｌは、フェライト変態を促進させるために重要な元素である。Ａｌ含有量が低すぎると、フェライト変態が進行しにくくなり、ホットスタンプ成形体において所望量のフェライトを得ることができない。そのため、Ａｌ含有量は０．０１０％以上とする。好ましくは、０．０２０％以上または０．０３０％以上である。
一方、Ａｌ含有量が高すぎると、フェライトへの変態が過度に進行し、ホットスタンプ成形体において所望量のマルテンサイトを得ることができない。そのため、Ａｌ含有量は０．５００％以下とする。好ましくは、０．４５０％以下または０．４００％以下である。
Ａｌは、フェライト変態を促進させるために重要な元素である。Ａｌ含有量が低すぎると、フェライト変態が進行しにくくなり、ホットスタンプ成形体において所望量のフェライトを得ることができない。そのため、Ａｌ含有量は０．０１０％以上とする。好ましくは、０．０２０％以上または０．０３０％以上である。
一方、Ａｌ含有量が高すぎると、フェライトへの変態が過度に進行し、ホットスタンプ成形体において所望量のマルテンサイトを得ることができない。そのため、Ａｌ含有量は０．５００％以下とする。好ましくは、０．４５０％以下または０．４００％以下である。
Ｎｂ：０．０２０～０．１００％
Ｎｂは、オーステナイトの粒成長を抑制してオーステナイト粒を細粒化し、フェライトへの変態を促進させる元素である。Ｎｂ含有量が低すぎると、ホットスタンプ成形体において所望量のフェライトを得ることができない。そのため、Ｎｂ含有量は０．０２０％以上とする。好ましくは、０．０３０％以上または０．０４０％以上である。
一方、Ｎｂ含有量が高すぎると、上記効果が飽和する上、コストが増加する。そのため、Ｎｂ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは、０．０９０％以下または０．０８０％以下である。
Ｎｂは、オーステナイトの粒成長を抑制してオーステナイト粒を細粒化し、フェライトへの変態を促進させる元素である。Ｎｂ含有量が低すぎると、ホットスタンプ成形体において所望量のフェライトを得ることができない。そのため、Ｎｂ含有量は０．０２０％以上とする。好ましくは、０．０３０％以上または０．０４０％以上である。
一方、Ｎｂ含有量が高すぎると、上記効果が飽和する上、コストが増加する。そのため、Ｎｂ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは、０．０９０％以下または０．０８０％以下である。
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、固溶強化能を有し、ホットスタンプ成形体において所望の強度を得るために有効な元素である。しかし、Ｐ含有量が高すぎると、ホットスタンプ成形体の延性が劣化する。そのため、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは、０．０８０％以下、０．０６０％以下または０．０５０％以下である。
Ｐ含有量の下限は特に規定しないが、Ｐによる強度確保の観点からは、Ｐ含有量を０．００１％以上または０．００５％以上としてもよい。
Ｐは、固溶強化能を有し、ホットスタンプ成形体において所望の強度を得るために有効な元素である。しかし、Ｐ含有量が高すぎると、ホットスタンプ成形体の延性が劣化する。そのため、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは、０．０８０％以下、０．０６０％以下または０．０５０％以下である。
Ｐ含有量の下限は特に規定しないが、Ｐによる強度確保の観点からは、Ｐ含有量を０．００１％以上または０．００５％以上としてもよい。
Ｓ：０．０１００％以下
Ｓは、鋼中に不純物として含有され、鋼を脆化させる元素である。そのため、Ｓ含有量は少ないほど好ましい。Ｓ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは、０．００８０％以下、０．００６０％以下、または０．００４０％以下である。
Ｓ含有量の下限は特に規定しないが、Ｓ含有量を過剰に低減すると脱硫工程におけるコストが増大するため、Ｓ含有量は０．０００５％以上または０．００１０％以上としてもよい。
Ｓは、鋼中に不純物として含有され、鋼を脆化させる元素である。そのため、Ｓ含有量は少ないほど好ましい。Ｓ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは、０．００８０％以下、０．００６０％以下、または０．００４０％以下である。
Ｓ含有量の下限は特に規定しないが、Ｓ含有量を過剰に低減すると脱硫工程におけるコストが増大するため、Ｓ含有量は０．０００５％以上または０．００１０％以上としてもよい。
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、不純物元素であり、鋼中に窒化物を形成してホットスタンプ成形体の延性を劣化させる元素である。Ｎ含有量が高すぎると、鋼中の窒化物が粗大化し、ホットスタンプ成形体の延性が劣化する。そのため、Ｎ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは、０．００８０％以下または０．００６０％以下である。
Ｎ含有量の下限は特に規定しないが、Ｎ含有量を過剰に低減すると製鋼工程におけるコストが増大するため、Ｎ含有量は０．００１０％以上としてもよい。
Ｎは、不純物元素であり、鋼中に窒化物を形成してホットスタンプ成形体の延性を劣化させる元素である。Ｎ含有量が高すぎると、鋼中の窒化物が粗大化し、ホットスタンプ成形体の延性が劣化する。そのため、Ｎ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは、０．００８０％以下または０．００６０％以下である。
Ｎ含有量の下限は特に規定しないが、Ｎ含有量を過剰に低減すると製鋼工程におけるコストが増大するため、Ｎ含有量は０．００１０％以上としてもよい。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、上記の元素を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなっていてもよい。不純物としては、鋼原料もしくはスクラップからおよび／または製鋼工程で不可避的に混入するもの、あるいは本実施形態に係るホットスタンプ成形体の特性を阻害しない範囲で許容される元素が例示される。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、各種の特性を向上させるため、以下に示す任意元素をＦｅの一部に代えて含有させてもよい。合金コストの低減のためには、これらの任意元素を意図的に鋼中に含有させる必要がないので、これらの任意元素の含有量の下限は、いずれも０％である。
Ｔｉ：０．０１～０．１０％
Ｔｉは、オーステナイトの粒成長を抑制してオーステナイト粒を細粒化し、フェライトへの変態を促進させる元素である。この効果を確実に得るためには、Ｔｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｔｉ含有量が高すぎると、粗大なＴｉ硫化物、Ｔｉ窒化物およびＴｉ酸化物が形成され、鋼板の成形性が劣化する。そのため、Ｔｉ含有量は０．１０％以下とする。
Ｔｉは、オーステナイトの粒成長を抑制してオーステナイト粒を細粒化し、フェライトへの変態を促進させる元素である。この効果を確実に得るためには、Ｔｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｔｉ含有量が高すぎると、粗大なＴｉ硫化物、Ｔｉ窒化物およびＴｉ酸化物が形成され、鋼板の成形性が劣化する。そのため、Ｔｉ含有量は０．１０％以下とする。
Ｃｒ：０．０１～０．５０％
Ｃｒは、鋼の焼入れ性を高め、マルテンサイトの形成を促進し、ホットスタンプ成形体の強度を高めるために有効な元素である。この効果を確実に得るためには、Ｃｒ含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｃｒ含有量が高すぎると、破壊の起点となり得る粗大なＣｒ炭化物が多量に形成される。そのため、Ｃｒ含有量は０．５０％以下とする。
Ｃｒは、鋼の焼入れ性を高め、マルテンサイトの形成を促進し、ホットスタンプ成形体の強度を高めるために有効な元素である。この効果を確実に得るためには、Ｃｒ含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｃｒ含有量が高すぎると、破壊の起点となり得る粗大なＣｒ炭化物が多量に形成される。そのため、Ｃｒ含有量は０．５０％以下とする。
Ｂ：０．０００１～０．０１００％
Ｂは、旧オーステナイト粒界に偏析し、フェライト変態を抑制する効果を有し、ホットスタンプ成形体の強度の向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｂ含有量が高すぎると、ホットスタンプ成形体の延性を低下させる。そのため、Ｂ含有量は０．０１００％以下とする。
Ｂは、旧オーステナイト粒界に偏析し、フェライト変態を抑制する効果を有し、ホットスタンプ成形体の強度の向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｂ含有量が高すぎると、ホットスタンプ成形体の延性を低下させる。そのため、Ｂ含有量は０．０１００％以下とする。
Ｍｏ：０．０１～１．００％
Ｍｏは、鋼中に炭化物を形成して、析出強化によりホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｍｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｍｏ含有量が高すぎると、ホットスタンプ成形体の延性が低下する。そのため、Ｍｏ含有量は１．００％以下とする。
Ｍｏは、鋼中に炭化物を形成して、析出強化によりホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｍｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｍｏ含有量が高すぎると、ホットスタンプ成形体の延性が低下する。そのため、Ｍｏ含有量は１．００％以下とする。
Ｃｏ：０．０１～２．００％
Ｃｏは、固溶強化により、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｃｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｃｏ含有量が高すぎると、上記作用による効果は飽和し、コストが増加する。したがって、Ｃｏ含有量は、２．００％以下とする。
Ｃｏは、固溶強化により、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｃｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｃｏ含有量が高すぎると、上記作用による効果は飽和し、コストが増加する。したがって、Ｃｏ含有量は、２．００％以下とする。
Ｎｉ：０．０１～０．５０％
Ｎｉは、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｎｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｎｉ含有量が高すぎると、鋳造性が低下する場合がある。そのため、Ｎｉ含有量は０．５０％以下とする。
Ｎｉは、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｎｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｎｉ含有量が高すぎると、鋳造性が低下する場合がある。そのため、Ｎｉ含有量は０．５０％以下とする。
Ｖ：０．０１～０．１０％
Ｖは、析出物による強化、フェライト粒の細粒化によって、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｖ含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｖ含有量が高すぎると、炭窒化物が多量に析出して鋼板の成形性が低下する。そのため、Ｖ含有量は、０．１０％以下とする。
Ｖは、析出物による強化、フェライト粒の細粒化によって、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる。この効果を確実に得るためには、Ｖ含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｖ含有量が高すぎると、炭窒化物が多量に析出して鋼板の成形性が低下する。そのため、Ｖ含有量は、０．１０％以下とする。
Ｃａ：０．０００５～０．０１００％
Ｃａは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する（鋼にブローホールなどの欠陥が生じることを抑制する）作用を有する元素である。この作用を確実に得るためには、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。
一方、Ｃａ含有量が高すぎても上記効果は飽和するため、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。
Ｃａは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する（鋼にブローホールなどの欠陥が生じることを抑制する）作用を有する元素である。この作用を確実に得るためには、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。
一方、Ｃａ含有量が高すぎても上記効果は飽和するため、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％
Ｍｇは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する作用を有する元素である。この効果を確実に得るためには、Ｍｇ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましい。
一方、Ｍｇ含有量が高すぎても、上記効果は飽和してコストの上昇を引き起こす。そのため、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。
Ｍｇは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する作用を有する元素である。この効果を確実に得るためには、Ｍｇ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましい。
一方、Ｍｇ含有量が高すぎても、上記効果は飽和してコストの上昇を引き起こす。そのため、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。
ＲＥＭ：０．０００５～０．０１００％
ＲＥＭは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する作用を有する元素である。この効果を確実に得るためには、ＲＥＭ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。
一方、ＲＥＭ含有量が高すぎても上記効果は飽和するため、ＲＥＭ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。
なお、本実施形態においてＲＥＭとは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドからなる合計１７元素を指す。本実施形態では、ＲＥＭの含有量とはこれらの元素の合計含有量を指す。
ＲＥＭは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する作用を有する元素である。この効果を確実に得るためには、ＲＥＭ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。
一方、ＲＥＭ含有量が高すぎても上記効果は飽和するため、ＲＥＭ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。
なお、本実施形態においてＲＥＭとは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドからなる合計１７元素を指す。本実施形態では、ＲＥＭの含有量とはこれらの元素の合計含有量を指す。
上述した化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。なお、ＣおよびＳは燃焼－赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解－熱伝導度法を用いて測定すればよい。ホットスタンプ用鋼板またはホットスタンプ成形体が表面にめっき層を備える場合は、機械研削により表面のめっき層を除去してから、化学組成の分析を行えばよい。
次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の金属組織について説明する。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、金属組織において、板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度が４．０超であり、面積率で、フェライトが５０％以上であり、全フェライトのうち、フェライト粒内に硬質相を含む前記フェライトの個数割合が６５％以上である。以下、各規定について詳細に説明する。
なお、本実施形態では、表面から板厚１／４位置（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）における前記フェライトの面積率および前記フェライトの個数割合を規定する。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、金属組織において、板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度が４．０超であり、面積率で、フェライトが５０％以上であり、全フェライトのうち、フェライト粒内に硬質相を含む前記フェライトの個数割合が６５％以上である。以下、各規定について詳細に説明する。
なお、本実施形態では、表面から板厚１／４位置（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）における前記フェライトの面積率および前記フェライトの個数割合を規定する。
板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度：４．０超
板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度が４．０以下であると、ホットスタンプ成形体において所望の金属組織を得ることができない。そのため、板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度は４．０超とする。好ましくは、４．５以上または５．０以上である。上限は特に限定しないが、１０．０以下としてもよい。
なお、本実施形態において板厚中央部とは、表面から板厚の１／４深さ～表面から板厚の３／４深さの領域のことをいう。
板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度が４．０以下であると、ホットスタンプ成形体において所望の金属組織を得ることができない。そのため、板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度は４．０超とする。好ましくは、４．５以上または５．０以上である。上限は特に限定しないが、１０．０以下としてもよい。
なお、本実施形態において板厚中央部とは、表面から板厚の１／４深さ～表面から板厚の３／４深さの領域のことをいう。
板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度は、以下の方法により得る。
測定には、走査型電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置およびＴＳＬ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いる。ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法で測定した方位データと球面調和関数とを用いて計算して算出した、３次元集合組織を表示する結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から、｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度を求める。測定範囲は、表面から板厚の１／４深さ～表面から板厚の３／４深さの領域とする。測定ピッチは５μｍ／ｓｔｅｐとする。
測定には、走査型電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置およびＴＳＬ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いる。ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法で測定した方位データと球面調和関数とを用いて計算して算出した、３次元集合組織を表示する結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から、｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度を求める。測定範囲は、表面から板厚の１／４深さ～表面から板厚の３／４深さの領域とする。測定ピッチは５μｍ／ｓｔｅｐとする。
なお、｛ｈｋｌ｝は圧延面に平行な結晶面、＜ｕｖｗ＞は圧延方向に平行な結晶方向を表す。すなわち、｛ｈｋｌ｝＜ｕｖｗ＞とは板面法線方向に｛ｈｋｌ｝、圧延方向に＜ｕｖｗ＞が向いている結晶を示す。
フェライトの面積率：５０％以上
フェライトの面積率が５０％未満であると、ホットスタンプ成形体において、所望の金属組織を得られず、結果として所望の延性を得ることができない。そのため、フェライトの面積率は５０％以上とする。好ましくは６０％以上、７０％以上または８０％以上である。
フェライトの面積率の上限は特に限定しないが、９７％以下、９５％以下または９０％以下としてもよい。
フェライトの面積率が５０％未満であると、ホットスタンプ成形体において、所望の金属組織を得られず、結果として所望の延性を得ることができない。そのため、フェライトの面積率は５０％以上とする。好ましくは６０％以上、７０％以上または８０％以上である。
フェライトの面積率の上限は特に限定しないが、９７％以下、９５％以下または９０％以下としてもよい。
残部組織
フェライト以外の残部組織は、マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上からなる硬質相である。硬質相の面積率は、合計で５％以上とすることが好ましい。好ましくは１０％以上である。硬質相の面積率の上限は特に限定しないが、合計で、５０％以下、４０％以下、３０％以下または２０％以下としてもよい。
フェライト以外の残部組織は、マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上からなる硬質相である。硬質相の面積率は、合計で５％以上とすることが好ましい。好ましくは１０％以上である。硬質相の面積率の上限は特に限定しないが、合計で、５０％以下、４０％以下、３０％以下または２０％以下としてもよい。
金属組織の面積率の測定方法
ホットスタンプ用鋼板の端面から１０ｍｍ以上離れた位置から、表面に直角な板厚断面が観察面となるようにサンプルを採取する。観察面を研磨した後、ナイタール腐食し、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、表面から板厚１／４位置（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）における３０μｍ×３０μｍの領域を少なくとも３領域観察する。この組織観察により得られた組織写真に対して画像解析を行うことによって、フェライト、パーライトおよびベイナイトのそれぞれの面積率を得る。その後、同様の観察位置に対し、レペラー腐食をした後、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行い、得られた組織写真に対して画像解析を行うことによって、マルテンサイトの面積率を算出する。
ホットスタンプ用鋼板の端面から１０ｍｍ以上離れた位置から、表面に直角な板厚断面が観察面となるようにサンプルを採取する。観察面を研磨した後、ナイタール腐食し、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、表面から板厚１／４位置（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）における３０μｍ×３０μｍの領域を少なくとも３領域観察する。この組織観察により得られた組織写真に対して画像解析を行うことによって、フェライト、パーライトおよびベイナイトのそれぞれの面積率を得る。その後、同様の観察位置に対し、レペラー腐食をした後、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行い、得られた組織写真に対して画像解析を行うことによって、マルテンサイトの面積率を算出する。
上述の組織観察において、各組織は、以下の方法により同定する。
マルテンサイトは転位密度が高く、かつ粒内にブロックおよびパケットといった下部組織を持つ組織であるので、走査型電子顕微鏡を用いた電子チャンネリングコントラスト像によれば、他の金属組織と区別することが可能である。
ラス状の結晶粒の集合であり、組織の内部に長径２０ｎｍ以上のＦｅ系炭化物を含まない組織のうちマルテンサイトでない組織、および、組織の内部に長径２０ｎｍ以上のＦｅ系炭化物を含み、そのＦｅ系炭化物が単一のバリアントを有する、すなわち同一方向に伸張したＦｅ系炭化物である組織をベイナイトとみなす。ここで、同一方向に伸長したＦｅ系炭化物とは、Ｆｅ系炭化物の伸長方向の差異が５°以内であるものをいう。
マルテンサイトは転位密度が高く、かつ粒内にブロックおよびパケットといった下部組織を持つ組織であるので、走査型電子顕微鏡を用いた電子チャンネリングコントラスト像によれば、他の金属組織と区別することが可能である。
ラス状の結晶粒の集合であり、組織の内部に長径２０ｎｍ以上のＦｅ系炭化物を含まない組織のうちマルテンサイトでない組織、および、組織の内部に長径２０ｎｍ以上のＦｅ系炭化物を含み、そのＦｅ系炭化物が単一のバリアントを有する、すなわち同一方向に伸張したＦｅ系炭化物である組織をベイナイトとみなす。ここで、同一方向に伸長したＦｅ系炭化物とは、Ｆｅ系炭化物の伸長方向の差異が５°以内であるものをいう。
塊状の結晶粒であって、組織の内部にラス等の下部組織を含まない組織をフェライトとみなす。
板状のフェライトとＦｅ系炭化物とが層状に重なっている組織をパーライトとみなす。
板状のフェライトとＦｅ系炭化物とが層状に重なっている組織をパーライトとみなす。
フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合：６５％以上
全フェライトのうち、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合が６５％未満であると、ホットスタンプ成形体の金属組織において、硬質相を含むフェライト粒の個数割合が低くなり、結果として優れた延性を得ることができない。そのため、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合は６５％以上とする。好ましくは７０％以上、７５％以上または８０％以上である。
フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合の上限は特に限定しないが、１００％以下、９０％以下または８５％以下としてもよい。
なお、ここでいう硬質相とは上述した残部組織のことであり、マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上のことをいう。
全フェライトのうち、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合が６５％未満であると、ホットスタンプ成形体の金属組織において、硬質相を含むフェライト粒の個数割合が低くなり、結果として優れた延性を得ることができない。そのため、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合は６５％以上とする。好ましくは７０％以上、７５％以上または８０％以上である。
フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合の上限は特に限定しないが、１００％以下、９０％以下または８５％以下としてもよい。
なお、ここでいう硬質相とは上述した残部組織のことであり、マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上のことをいう。
フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合の測定方法
上述した金属組織の面積率の測定に用いた組織写真を用いて、全フェライトの個数、並びに、フェライト粒の内部に硬質相（マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライト）を含むフェライトの個数を測定する。全フェライトの個数に対する、フェライト粒の内部に硬質相を含むフェライトの個数を算出することで、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合（（フェライト粒の内部に硬質相を含むフェライトの個数／全フェライトの個数）×１００）を得る。
上述した金属組織の面積率の測定に用いた組織写真を用いて、全フェライトの個数、並びに、フェライト粒の内部に硬質相（マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライト）を含むフェライトの個数を測定する。全フェライトの個数に対する、フェライト粒の内部に硬質相を含むフェライトの個数を算出することで、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合（（フェライト粒の内部に硬質相を含むフェライトの個数／全フェライトの個数）×１００）を得る。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、片面または両面にめっき層を有してもよい。表面にめっき層を有することで、ホットスタンプ後のホットスタンプ成形体の耐食性が向上するので好ましい。
適用するめっきとしては、アルミめっき、アルミ－亜鉛めっき、アルミ－珪素めっき、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきなどが例示される。
適用するめっきとしては、アルミめっき、アルミ－亜鉛めっき、アルミ－珪素めっき、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきなどが例示される。
ホットスタンプ用鋼板の板厚は特に限定しないが、車体軽量化の観点から、０．５～３．５ｍｍとすることが好ましい。
次に、上述したホットスタンプ用鋼板をホットスタンプすることで得られる、本実施形態に係るホットスタンプ成形体について説明する。本実施形態に係るホットスタンプ成形体の化学組成は、上述したホットスタンプ用鋼板の化学組成と同じと見做せるため、化学組成についての説明は省略する。
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、金属組織において、面積率で、マルテンサイトが２０％以上であり、全フェライトのうち、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合が５０％以上である。以下、各規定について説明する。
なお、本実施形態では、表面から板厚１／４位置（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）における前記マルテンサイトの面積率および前記フェライトの個数割合を規定する。
なお、本実施形態では、表面から板厚１／４位置（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）における前記マルテンサイトの面積率および前記フェライトの個数割合を規定する。
マルテンサイトの面積率：２０％以上
マルテンサイトの面積率が２０％未満であると、ホットスタンプ成形体において所望の強度を得ることができない。そのため、マルテンサイトの面積率は２０％以上とする。好ましくは、３０％以上、４０％以上または５０％以上である。マルテンサイトの面積率の上限は特に限定しないが、９５％以下、９０％以下、８５％以下または８０％以下としてもよい。
マルテンサイトの面積率が２０％未満であると、ホットスタンプ成形体において所望の強度を得ることができない。そのため、マルテンサイトの面積率は２０％以上とする。好ましくは、３０％以上、４０％以上または５０％以上である。マルテンサイトの面積率の上限は特に限定しないが、９５％以下、９０％以下、８５％以下または８０％以下としてもよい。
残部組織
マルテンサイト以外の残部組織は、フェライト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上である。フェライトの面積率が５％未満であると、優れた延性を得ることができない場合がある。そのため、フェライトの面積率は５％以上としてもよい。より好ましくは、１０％以上、２０％以上または３０％以上である。
ベイナイトおよびパーライトの面積率の合計は５０％以下、４０％以下または３０％以下としてもよい。
マルテンサイト以外の残部組織は、フェライト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上である。フェライトの面積率が５％未満であると、優れた延性を得ることができない場合がある。そのため、フェライトの面積率は５％以上としてもよい。より好ましくは、１０％以上、２０％以上または３０％以上である。
ベイナイトおよびパーライトの面積率の合計は５０％以下、４０％以下または３０％以下としてもよい。
フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合：５０％以上
ＧＡＩＱ値が高い程、転位密度が低いことを示し、ＧＡＩＱ値が低い程、転位密度が高いことを示す。そのため、ＧＡＩＱ値は、結晶粒の転位密度を反映することができるパラメータである。フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相、すなわち転位密度が高い硬質相が存在するフェライトの個数割合を高めることで、ホットスタンプ成形体の延性を向上することができる。
ＧＡＩＱ値が高い程、転位密度が低いことを示し、ＧＡＩＱ値が低い程、転位密度が高いことを示す。そのため、ＧＡＩＱ値は、結晶粒の転位密度を反映することができるパラメータである。フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相、すなわち転位密度が高い硬質相が存在するフェライトの個数割合を高めることで、ホットスタンプ成形体の延性を向上することができる。
全フェライトのうち、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合が５０％未満であると、優れた延性を得ることができない。そのため、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合は５０％以上とする。好ましくは５５％以上、６０％以上または７０％以上である。
フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合の上限は特に限定しないが、１００％以下または９５％以下としてもよい。
フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合の上限は特に限定しないが、１００％以下または９５％以下としてもよい。
なお、ＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相には、マルテンサイトおよびベイナイトが含まれる。本実施形態では、ＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相として、マルテンサイトおよびベイナイトのいずれか一方、または両方が含まれていてもよい。
金属組織の面積率およびフェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合の測定方法
ホットスタンプ成形体の端面から１０ｍｍ以上離れた位置（または端部を避けた位置）から板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。このサンプルの板厚断面を＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液または純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。次に、室温においてアルカリ性溶液を含まないコロイダルシリカを用いて８分間研磨し、サンプルの表層に導入されたひずみを除去する。
ホットスタンプ成形体の端面から１０ｍｍ以上離れた位置（または端部を避けた位置）から板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。このサンプルの板厚断面を＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液または純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。次に、室温においてアルカリ性溶液を含まないコロイダルシリカを用いて８分間研磨し、サンプルの表層に導入されたひずみを除去する。
サンプルの板厚断面の長手方向の任意の位置において、長さ５０μｍ、表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域を、０．１μｍの測定間隔で電子後方散乱回折法により結晶方位情報を得る。測定には、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ－７００１Ｆ）とＥＢＳＤ検出器（ＴＳＬ製ＤＶＣ５型検出器）とで構成されたＥＢＳＤ装置を用いる。この際、ＥＢＳＤ装置内の真空度は９．６×１０－５Ｐａ以下、加速電圧は１５ｋＶ、照射電流レベルは１３、電子線の照射レベルは６２とする。
得られた結晶方位情報について、ＥＢＳＤ装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ」機能、および「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ」機能を用いて、Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ Ｉｍａｇｅ Ｑｕａｌｉｔｙマップ（ＧＡＩＱマップ）を得る。得られたＧＡＩＱマップにおいて、結晶方位差が５°以上の粒界で囲まれた領域を結晶粒と定義する。単位結晶粒内の平均ＧＡＩＱ値が４２０００以上である領域をフェライトとみなし、その領域の面積率を算出することで、フェライトの面積率を得る。
また、得られたＧＡＩＱマップにおいて、全フェライトの個数、並びに、フェライト粒の内部にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数を測定する。全フェライトの個数に対する、フェライト粒の内部にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数を算出することで、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合（（フェライト粒の内部にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数／全フェライトの個数）×１００）を得る。
次に、ホットスタンプ成形体の端面から１０ｍｍ以上離れた位置（または端部を避けた位置）から、表面に直角な板厚断面が観察面となるようにサンプルを採取する。観察面を研磨した後、ナイタール腐食し、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、表面から板厚１／４位置（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）における３０μｍ×３０μｍの領域を少なくとも３領域観察する。この組織観察により得られた組織写真に対して画像解析を行うことによって、パーライトおよびベイナイトのそれぞれの面積率を得る。その後、同様の観察位置に対し、レペラー腐食をした後、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行い、得られた組織写真に対して画像解析を行うことによって、マルテンサイトの面積率を算出する。
組織観察において、各組織は、ホットスタンプ用鋼板のときと同様の方法により同定する。
組織観察において、各組織は、ホットスタンプ用鋼板のときと同様の方法により同定する。
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、片面または両面にめっき層を有してもよい。表面にめっき層を有することで、ホットスタンプ成形体の耐食性が向上するので好ましい。
適用するめっきとしては、アルミめっき、アルミ－亜鉛めっき、アルミ－珪素めっき、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきなどが例示される。
適用するめっきとしては、アルミめっき、アルミ－亜鉛めっき、アルミ－珪素めっき、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきなどが例示される。
ホットスタンプ成形体の板厚は特に限定しないが、車体軽量化の観点から、０．５～３．５ｍｍとすることが好ましい。
本実施形態に係るホットスタンプ成形体の引張（最大）強さは、５９０～９８０ＭＰａとしてもよい。また、本実施形態に係るホットスタンプ成形体の全伸びは、１０．０％以上としてもよい。更に、本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、引張強さと全伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）は、１２０００ＭＰａ・％以上としてもよい。
引張強さおよび全伸びは、ホットスタンプ成形体からＪＩＳ５号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して引張試験を行うことにより得る。
引張強さおよび全伸びは、ホットスタンプ成形体からＪＩＳ５号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して引張試験を行うことにより得る。
次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の好ましい製造方法について説明する。本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の好ましい製造方法は、以下の工程を備える。
鋳造速度を０．８０ｍ／ｍｉｎ以上としてスラブを得る。
巻取り温度を５００～７００℃の温度域として熱間圧延を行うことで熱延鋼板を得る。
冷間圧延により冷延鋼板を得た後、この冷延鋼板を７５０～Ａｃ３点の温度域に加熱して保持し（１回目保持）、その後、６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が１５℃／ｓ以下となるように冷却する。次いで、１００℃以下の温度域まで急冷する、あるいは３００～５００℃の温度域まで急冷し、その温度域で保持（２回目保持）した後、１００℃以下の温度域まで急冷する。
なお、ここでいう急冷とは、平均冷却速度が１５℃／ｓ超である冷却のことをいう。
以下、各工程について説明する。
鋳造速度を０．８０ｍ／ｍｉｎ以上としてスラブを得る。
巻取り温度を５００～７００℃の温度域として熱間圧延を行うことで熱延鋼板を得る。
冷間圧延により冷延鋼板を得た後、この冷延鋼板を７５０～Ａｃ３点の温度域に加熱して保持し（１回目保持）、その後、６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が１５℃／ｓ以下となるように冷却する。次いで、１００℃以下の温度域まで急冷する、あるいは３００～５００℃の温度域まで急冷し、その温度域で保持（２回目保持）した後、１００℃以下の温度域まで急冷する。
なお、ここでいう急冷とは、平均冷却速度が１５℃／ｓ超である冷却のことをいう。
以下、各工程について説明する。
鋳造速度：０．８０ｍ／ｍｉｎ以上
鋳造速度を０．８０ｍ／ｍｉｎ以上としてスラブを製造することで、鋼中でのＭｎ偏析を促進することができる。鋳造速度は、スラブ割れを抑制する観点から、３．００ｍ／ｍｉｎ以下としてもよい。
鋳造速度を０．８０ｍ／ｍｉｎ以上としてスラブを製造することで、鋼中でのＭｎ偏析を促進することができる。鋳造速度は、スラブ割れを抑制する観点から、３．００ｍ／ｍｉｎ以下としてもよい。
巻取り温度：５００～７００℃
巻取り温度を５００～７００℃の温度域として熱間圧延を行うことで、炭化物中にＭｎを濃化させることができる。熱間圧延のその他の条件は特に限定されず、一般的な条件とすればよい。また、冷間圧延の条件も一般的でよく、累積圧下率は３０～７０％とすればよい。
巻取り温度を５００～７００℃の温度域として熱間圧延を行うことで、炭化物中にＭｎを濃化させることができる。熱間圧延のその他の条件は特に限定されず、一般的な条件とすればよい。また、冷間圧延の条件も一般的でよく、累積圧下率は３０～７０％とすればよい。
１回目保持後、平均冷却速度が１５℃／ｓ以下となるように冷却
冷間圧延後、冷延鋼板を加熱して２相域、すなわち７５０～Ａｃ３点の温度域で保持（１回目保持）した後、６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が１５℃／ｓ以下となるように冷却する。これにより、フェライト粒の内部に、Ｍｎが濃化した炭化物を残存させることができる。上記温度域における保持により、Ｍｎが濃化していない炭化物はフェライトに変態するが、Ｍｎが濃化した炭化物は変態点が低下しているため、フェライト変態せずに炭化物として残存する。
なお、１回目保持における保持時間は１０～３００秒とすればよい。また、本実施形態において、平均冷却速度とは、冷却開始時の表面温度と冷却停止時の表面温度との温度差を、冷却開始時から冷却停止時までの時間差で除した値である。
また、Ａｃ３点は下記式により求めることができる。
冷間圧延後、冷延鋼板を加熱して２相域、すなわち７５０～Ａｃ３点の温度域で保持（１回目保持）した後、６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が１５℃／ｓ以下となるように冷却する。これにより、フェライト粒の内部に、Ｍｎが濃化した炭化物を残存させることができる。上記温度域における保持により、Ｍｎが濃化していない炭化物はフェライトに変態するが、Ｍｎが濃化した炭化物は変態点が低下しているため、フェライト変態せずに炭化物として残存する。
なお、１回目保持における保持時間は１０～３００秒とすればよい。また、本実施形態において、平均冷却速度とは、冷却開始時の表面温度と冷却停止時の表面温度との温度差を、冷却開始時から冷却停止時までの時間差で除した値である。
また、Ａｃ３点は下記式により求めることができる。
Ａｃ３（℃）＝９１０－２０３×Ｃ０．５＋６６×Ｓｉ－２５×Ｍｎ＋７００×Ｐ－１１×Ｃｒ＋１０９×Ａｌ＋４００×Ｔｉ－１５．２×Ｎｉ＋１０４×Ｖ＋３１．５×Ｍｏ
上記式中の元素記号は、各元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。
上記式中の元素記号は、各元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。
急冷後、２回目保持し、更に急冷
６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が１５℃／ｓ以下となるように冷却した後、１００℃以下の温度域まで急冷する。このとき、３００～５００℃の温度域まで急冷し、その温度域で保持（２回目保持）した後、１００℃以下の温度域まで急冷してもよい。これにより、フェライト粒内に残存していた炭化物を硬質相に変態させることができる。その結果、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合を高めることができる。
なお、２回目保持における保持時間は１０～６００秒とすればよい。
６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が１５℃／ｓ以下となるように冷却した後、１００℃以下の温度域まで急冷する。このとき、３００～５００℃の温度域まで急冷し、その温度域で保持（２回目保持）した後、１００℃以下の温度域まで急冷してもよい。これにより、フェライト粒内に残存していた炭化物を硬質相に変態させることができる。その結果、フェライト粒内に硬質相を含むフェライトの個数割合を高めることができる。
なお、２回目保持における保持時間は１０～６００秒とすればよい。
以上説明した製造方法により、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を安定して製造することができる。なお、上述の製造方法に加えて、ホットスタンプ用鋼板の片面または両面にめっき層を形成する工程を備えていてもよい。
次に、本実施形態に係るホットスタンプ成形体の好ましい製造方法について説明する。本実施形態に係るホットスタンプ成形体の製造方法は、以下の工程を備える。
ホットスタンプ用鋼板をＡｃ３点以上の温度域まで加熱して保持する。
保持後、７００℃まで平均冷却速度が５～２０℃／ｓとなるように冷却する。
１００℃以下の温度域まで平均冷却速度が３０℃／ｓ以上となるように冷却する。
以下、各工程について説明する。
ホットスタンプ用鋼板をＡｃ３点以上の温度域まで加熱して保持する。
保持後、７００℃まで平均冷却速度が５～２０℃／ｓとなるように冷却する。
１００℃以下の温度域まで平均冷却速度が３０℃／ｓ以上となるように冷却する。
以下、各工程について説明する。
加熱温度および保持温度：Ａｃ３点以上
上述したホットスタンプ用鋼板をＡｃ３点以上の温度域に加熱し、保持することで、十分にオーステナイト化することができる。Ａｃ３点以上の温度域における保持時間は特に限定しないが、例えば１０～３００秒とすればよい。
上述したホットスタンプ用鋼板をＡｃ３点以上の温度域に加熱し、保持することで、十分にオーステナイト化することができる。Ａｃ３点以上の温度域における保持時間は特に限定しないが、例えば１０～３００秒とすればよい。
７００℃までの平均冷却速度：５～２０℃／ｓ
上述の保持後、７００℃までの平均冷却速度が５～２０℃／ｓとなるように冷却することで、所望量のフェライトを得ることができる。平均冷却速度が５～２０℃／ｓである冷却は、空冷により行えばよい。７００℃まで冷却した後、ホットスタンプする。
上述の保持後、７００℃までの平均冷却速度が５～２０℃／ｓとなるように冷却することで、所望量のフェライトを得ることができる。平均冷却速度が５～２０℃／ｓである冷却は、空冷により行えばよい。７００℃まで冷却した後、ホットスタンプする。
１００℃以下の温度域までの平均冷却速度：３０℃／ｓ以上
１００℃以下の温度域までの平均冷却速度が３０℃／ｓ以上となるように冷却することで、所望量の硬質相を得ることができる。その結果、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合を高めることができる。１００℃以下の温度域までの冷却は、金型との接触によって行えばよい。
１００℃以下の温度域までの平均冷却速度が３０℃／ｓ以上となるように冷却することで、所望量の硬質相を得ることができる。その結果、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含むフェライトの個数割合を高めることができる。１００℃以下の温度域までの冷却は、金型との接触によって行えばよい。
以上説明した方法により、本実施形態に係るホットスタンプ成形体を得ることができる。本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は比較的低強度のため、ホットスタンプ後に高強度を有する鋼板と接合されてテーラードブランクとされ、ホットスタンプされて車体部品に成形される。この車体部品は、低強度材と高強度材とからなるテーラードブランクがホットスタンプされて製造されたため、低強度の部分と高強度の部分とを有するものとなる。
テーラードブランクを製造する際の溶接方法は、レーザー溶接、シーム溶接、アーク溶接、プラズマ溶接など様々な方法が考えられるが、特に限定されない。また、低強度材（本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板）と共に使用される、高強度材（ホットスタンプ後に高強度となる鋼板）も特に限定されない。これらは製造される車体部品毎に適切なものを選択すればよい。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板をテーラードブランクに適用せずに、該鋼板のみを用いて車体部品等を製造しても何ら問題ではない。パッチワークなど鋼板をスポット溶接で接合して重ねたブランクを作製して、そのブランクをホットスタンプすることも何ら問題ではない。
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
表１Ａおよび表１Ｂに示す化学組成を有するスラブを用いて、表２Ａおよび表２Ｂに示す条件で、表２Ａおよび表２Ｂに示すホットスタンプ用鋼板を製造した。次に、表３Ａおよび表３Ｂに示す条件で、表３Ａおよび表３Ｂに示すホットスタンプ成形体を得た。
なお、スラブは表２Ａおよび表２Ｂに記載の鋳造速度により製造した。巻取り後の冷間圧延では、累積圧下率を３０～７０％とした。１回目保持における保持時間は１０～３００秒とし、２回目保持における保持時間は１０～６００秒とした。また、６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が表２Ａおよび表２Ｂに記載の平均冷却速度となるように冷却した後は、２回目保持温度まで急冷した。２回目保持後は、１００℃以下の温度域まで急冷した。なお、鋼板Ｎｏ．５６は、６００～７００℃の温度域の平均冷却速度が表２Ｂに記載の平均冷却速度となるように冷却した後、２回目保持を行わずに、２５℃まで急冷した。
更に、ホットスタンプ時の加熱では、保持時間を１０～３００秒とした。
更に、ホットスタンプ時の加熱では、保持時間を１０～３００秒とした。
上述の方法により、ホットスタンプ用鋼板の金属組織、ホットスタンプ成形体の金属組織および機械特性（引張強さおよび全伸び）を測定した。
引張強さが５９０～９８０ＭＰａであった例は、高い強度を有するとして合格と判定した。一方、引張強さが５９０ＭＰａ未満または９８０ＭＰａ超であった例は、不合格と判定した。
また、全伸びが１０．０％以上であり、且つ、引張強さと全伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）が１２０００ＭＰａ・％以上であった例は、延性に優れるとして合格と判定した。一方、全伸びが１０．０％未満であった例または／および引張強さと全伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）が１２０００ＭＰａ・％未満であった例は、延性に劣るとして不合格と判定した。
引張強さが５９０～９８０ＭＰａであった例は、高い強度を有するとして合格と判定した。一方、引張強さが５９０ＭＰａ未満または９８０ＭＰａ超であった例は、不合格と判定した。
また、全伸びが１０．０％以上であり、且つ、引張強さと全伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）が１２０００ＭＰａ・％以上であった例は、延性に優れるとして合格と判定した。一方、全伸びが１０．０％未満であった例または／および引張強さと全伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）が１２０００ＭＰａ・％未満であった例は、延性に劣るとして不合格と判定した。
表１Ａ～表３Ｂによれば、本発明例に係るホットスタンプ成形体は、高い強度および優れた延性を有することが分かる。
一方、比較例に係るホットスタンプ成形体は、高い強度および／または優れた延性を有さないことが分かる。
一方、比較例に係るホットスタンプ成形体は、高い強度および／または優れた延性を有さないことが分かる。
本発明に係る上記態様によれば、高い強度および優れた延性を有するホットスタンプ成形体、並びに、このホットスタンプ成形体を製造できるホットスタンプ用鋼板を提供することができる。
Claims (4)
- 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６０～０．２００％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｍｎ：０．８０～２．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．５００％、
Ｎｂ：０．０２０～０．１００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．０１００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．１０％、
Ｃｒ：０～０．５０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｖ ：０～０．１０％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０～０．０１００％を含み、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
金属組織において、
板厚中央部の｛１１２｝＜１１０＞方位の極密度が４．０超であり、
表面から板厚１／４位置において、
面積率で、フェライトが５０％以上であり、
全フェライトのうち、フェライト粒内に、マルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの１種または２種以上からなる硬質相を含む前記フェライトの個数割合が６５％以上である
ことを特徴とするホットスタンプ用鋼板。 - 前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｃｒ：０．０１～０．５０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｃａ：０．０００５～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０１００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ用鋼板。 - 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０６０～０．２００％、
Ｓｉ：０．０１０～１．０００％、
Ｍｎ：０．８０～２．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．５００％、
Ｎｂ：０．０２０～０．１００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．０１００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０～０．１０％、
Ｃｒ：０～０．５０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｍｏ：０～１．００％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｖ ：０～０．１０％、
Ｃａ：０～０．０１００％、
Ｍｇ：０～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０～０．０１００％を含み、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
表面から板厚１／４位置における金属組織において、
面積率で、マルテンサイトが２０％以上であり、フェライトが５％以上であり、
全フェライトのうち、フェライト粒内にＧＡＩＱ値が２６０００以下である硬質相を含む前記フェライトの個数割合が５０％以上であり、
前記硬質相は、マルテンサイトおよびベイナイトのいずれか一方、または両方である
ことを特徴とするホットスタンプ成形体。 - 前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．０１～０．１０％、
Ｃｒ：０．０１～０．５０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｍｏ：０．０１～１．００％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｃａ：０．０００５～０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０１００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有する
ことを特徴とする請求項３に記載のホットスタンプ成形体。
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