JP7436917B2 - 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

ホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ成形体 Download PDF

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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５月１３日に、日本に出願された特願２０２０－０８４５９３号および特願２０２０－０８４５９２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、環境保護及び省資源化の観点から自動車車体の軽量化が求められており、自動車部材へ高強度鋼板が適用されている。自動車部材はプレス成形によって製造されるが、鋼板の高強度化に伴い成形荷重が増加するだけでなく、成形性が低下する。そのため、高強度鋼板においては、複雑な形状の部材への成形性が課題となる。
このような課題を解決するため、鋼板が軟質化するオーステナイト域の高温まで加熱した後にプレス成形を実施するホットスタンプ技術の適用が進められている。ホットスタンプは、プレス加工と同時に、金型内において焼入れ処理を実施することで、自動車部材への成形性と自動車部材の強度とを両立する技術として注目されている。
鋼板をホットスタンプにより加工した自動車部材において、より高い車体軽量化効果を得るためには、高強度であり、なおかつ衝突特性にも優れた部材を得る必要がある。自動車部材の衝突特性を向上するための技術として、特に、自動車部材の曲げ性を向上する技術が検討されている。
特許文献１には、プレス部品の板厚中央の硬さがＨｖ４００以上であり、プレス部品の表層に硬さＨｖ３００以下の軟質層を有し、該軟質層の厚さが２０～２００μｍである、衝撃吸収特性に優れた高強度プレス部品が開示されている。
特許文献２には、鋼板中央部における集合組織を制御した、均一伸びおよび穴広げ性に優れた高強度冷延鋼板が開示されている。
曲げ変形時には、自動車部材の表面から変形が開始して、次第に自動車部材の内部へ変形が進行する。そのため、自動車部材の曲げ性をより向上するためには、自動車部材の表層の曲げ変形能を高めた上で、自動車部材の内部の曲げ変形能を高めることが有効である。特許文献１および２では、自動車部材の表層部および内部の両方の曲げ変形能を向上することについて考慮されていない。
また、自動車部材の曲げ性を向上するために、自動車部材の表層を軟質化すると、耐荷重が低下する課題がある。
日本国特開２０１５－３０８９０号公報 国際公開第２０１２／１４４５６７号
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明は、優れた強度および曲げ性を有し、且つ耐荷重が高い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得ることができるホットスタンプ用鋼板を提供することを課題とする。
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 ：０．１５～０．５０％、
Ｓｉ：０．００１０～３．０００％、
Ｍｎ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０００２～２．０００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．１０００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｎｂ：０～０．１５％、
Ｔｉ：０～０．１５％、
Ｖ ：０～０．１５％、
Ｍｏ：０～１．０％、
Ｃｒ：０～１．０％、
Ｃｕ：０～１．０％、
Ｎｉ：０～１．０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｃａ：０～０．０１０％、および
ＲＥＭ：０～０．３０％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
面積率で、合計で２０～８０％のフェライト、グラニュラーベイナイト、ベイナイトおよびマルテンサイトと、パーライトおよび炭化物からなる残部組織と、からなる金属組織を有し、
表面～前記表面から板厚１／４位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．５未満であり、
前記表面から前記板厚１／４位置～前記表面から板厚１／２位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．０未満であり、
０．０２μｍ以下の測定間隔でＧＤ－ＯＥＳ測定することで、鋼板の最表面から深さ２００μｍ位置までの炭素濃度を得て、前記炭素濃度を用いて算出する脱炭指標が０．０８５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、
Ｎｂ：０．０５～０．１５％、
Ｔｉ：０．０５～０．１５％、
Ｖ ：０．０５～０．１５％、
Ｍｏ：０．０５～１．０％、
Ｃｒ：０．０５～１．０％、
Ｃｕ：０．０５～１．０％、
Ｎｉ：０．０５～１．０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃａ：０．００１～０．０１０％、および
ＲＥＭ：０．００１～０．３０％
からなる群のうち１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 ：０．１５～０．５０％、
Ｓｉ：０．００１０～３．０００％、
Ｍｎ：０．３０～３．００％、
Ａｌ：０．０００２～２．０００％、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．１０００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｎｂ：０～０．１５％、
Ｔｉ：０～０．１５％、
Ｖ ：０～０．１５％、
Ｍｏ：０～１．０％、
Ｃｒ：０～１．０％、
Ｃｕ：０～１．０％、
Ｎｉ：０～１．０％、
Ｂ ：０～０．０１００％、
Ｃａ：０～０．０１０％、および
ＲＥＭ：０～０．３０％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
面積率で、合計で９０％以上のマルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトを含む金属組織を有し、
表面～前記表面から板厚１／４位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．８未満であり、
前記表面から前記板厚１／４位置～前記表面から板厚１／２位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．３未満であり、
０．０２μｍ以下の測定間隔でＧＤ－ＯＥＳ測定することで、鋼板の最表面から深さ２００μｍ位置までの炭素濃度を得て、前記炭素濃度を用いて算出する脱炭指標が０．０８５以上である。
（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、
Ｎｂ：０．０５～０．１５％、
Ｔｉ：０．０５～０．１５％、
Ｖ ：０．０５～０．１５％、
Ｍｏ：０．０５～１．０％、
Ｃｒ：０．０５～１．０％、
Ｃｕ：０．０５～１．０％、
Ｎｉ：０．０５～１．０％、
Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
Ｃａ：０．００１～０．０１０％、および
ＲＥＭ：０．００１～０．３０％
からなる群のうち１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、優れた強度および曲げ性を有し、且つ耐荷重が高い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得ることができるホットスタンプ用鋼板を提供することができる。
本発明者らは、ホットスタンプ後において、１．５～２．５ＧＰａの引張（最大）強さおよび優れた曲げ性が得られるだけでなく、耐荷重の劣化を抑制することができる方法について検討した。その結果、本発明者らは、ホットスタンプ成形体において、鋼板の表層を軟質化させることに加えて、板厚方向の所定位置における集合組織を制御することにより、高強度であり、従来よりも優れた曲げ性を得ることができ、且つ耐荷重の劣化を抑制できることを知見した。
集合組織は、ホットスタンプ前の金属組織の集合組織および炭素濃度に影響を受ける。そのため、本発明者らは、ホットスタンプ成形体において所望の集合組織を得るためには、熱間圧延後の鋼板において集合組織を制御しておき、更に、その後の焼鈍において鋼板表層の炭素量を減少させることが有効であることを知見した。
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、以下に記載する「～」を挟んで記載され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。化学組成についての％は全て質量％を示す。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１５～０．５０％、Ｓｉ：０．００１０～３．０００％、Ｍｎ：０．３０～３．００％、Ａｌ：０．０００２～２．０００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１０００％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｎｂ：０～０．１５％、Ｔｉ：０～０．１５％、Ｖ：０～０．１５％、Ｍｏ：０～１．０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｎｉ：０～１．０％、Ｂ：０～０．０１００％、Ｃａ：０～０．０１０％およびＲＥＭ：０～０．３０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる。
以下、各元素について説明する。
Ｃ：０．１５～０．５０％
Ｃは、ホットスタンプ成形体の強度を向上させる元素である。Ｃ含有量が０．１５％未満では、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、Ｃ含有量は０．１５％以上とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．１７％以上、０．２０％以上、０．２３％以上である。一方、Ｃ含有量が０．５０％超では、優れた曲げ性を得ることができない。そのため、Ｃ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｃ含有量は、０．４６％以下、０．４３％以下である。
Ｓｉ：０．００１０～３．０００％
Ｓｉは、固溶強化により、ホットスタンプ成形体の強度を向上する元素である。Ｓｉ含有量が０．００１０％未満では、所望の強度を得ることができない。そのため、Ｓｉ含有量は０．００１０％以上とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０５０％以上、０．１００％以上、０．３００％以上、０．５００％以上である。一方、Ｓｉ含有量が３．０００％超では、フェライト量が増加し、所望の金属組織を得ることができない。そのため、Ｓｉ含有量は３．０００％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは２．７００％以下、２．５００％以下である。
Ｍｎ：０．３０～３．００％
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を向上させる元素である。焼入れ性を向上させて、ホットスタンプ後において所望量のマルテンサイトを得るために、Ｍｎ含有量は０．３０％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．５０％以上、０．７０％以上、１．００％以上である。一方、Ｍｎ含有量が３．００％超では、Ｍｎ偏析に起因する割れが発生しやすくなり、優れた曲げ性を得ることができない。そのため、Ｍｎ含有量は３．００％以下とする。好ましくは、Ｍｎ含有量は２．７０％以下、２．５０％以下、２．３０％以下である。
Ａｌ：０．０００２～２．０００％
Ａｌは、溶鋼を脱酸して、破壊の起点となる酸化物の生成を抑制することで変形能を向上し、ホットスタンプ成形体の曲げ性を高める元素である。Ａｌ含有量が０．０００２％未満では、脱酸が十分に行われず、粗大な酸化物が生成して、上記効果が得られない。そのため、Ａｌ含有量は０．０００２％以上とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．００１％以上である。一方、Ａｌ含有量が２．０００％を超えると、鋼中に粗大な酸化物が生成し、ホットスタンプ成形体の曲げ性が低下する。そのため、Ａｌ含有量は２．０００％以下とする。Ａｌ含有量は、好ましくは１．７００％以下、または１．５００％以下である。
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、不純物元素であり、粒界に偏析することで破壊の起点となる。そのため、Ｐ含有量は０．１００％以下に制限する。Ｐ含有量は、好ましくは０．０５０％以下である。Ｐ含有量の下限は特に限定しないが、０．０００１％未満に低減すると、脱Ｐコストが大幅に上昇し、経済的に好ましくない。そのため、Ｐ含有量は０．０００１％以上としてもよい。
Ｓ：０．１０００％以下
Ｓは、不純物元素であり、鋼中に介在物を形成する。この介在物は破壊の起点となるため、Ｓ含有量は０．１０００％以下に制限する。Ｓ含有量は、好ましくは０．０５００％以下、０．０３００％以下である。Ｓ含有量の下限は特に限定しないが、０．０００１％未満に低減すると、脱Ｓコストが大幅に上昇し、経済的に好ましくない。そのため、Ｓ含有量は０．０００１％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する。この窒化物は破壊の起点となるため、Ｎ含有量は０．０１００％以下に制限する。Ｎ含有量は、好ましくは０．００５０％以下である。Ｎ含有量の下限は特に限定しないが、０．０００１％未満に低減すると、脱Ｎコストが大幅に上昇し、経済的に好ましくない。そのため、Ｎ含有量は０．０００１％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の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物であってもよい。不純物としては、鋼原料もしくはスクラップから及び／又は製鋼過程で不可避的に混入し、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板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、Ｆｅの一部に代えて、任意元素として、以下の元素を含有してもよい。以下の任意元素を含有しない場合の含有量は０％である。
Ｎｂ：０～０．１５％
Ｔｉ：０～０．１５％
Ｖ：０～０．１５％
ＮｂおよびＴｉは、鋼中に炭窒化物を形成して、析出強化によりホットスタンプ成形体の強度を向上する効果を有する。この効果を確実に発揮させるためには、Ｎｂ、ＴｉおよびＶの１種でもその含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｂ、ＴｉおよびＶのうち１種でもその含有量を０．１５％超とした場合には、鋼中に多量に炭窒化物が生成してホットスタンプ成形体の延性が低下する。そのため、Ｎｂ含有量、Ｔｉ含有量およびＶ含有量はそれぞれ０．１５％以下とする。
Ｍｏ：０～１．０％
Ｃｒ：０～１．０％
Ｃｕ：０～１．０％
Ｎｉ：０～１．０％
ＭｏおよびＣｒは、ホットスタンプ前の加熱時に旧オーステナイト粒に固溶することで、ホットスタンプ成形体の強度を高める作用を有する。この効果を確実に得る場合、Ｍｏ、Ｃｒ、ＣｕおよびＮｉの１種でもその含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｏ、Ｃｒ、ＣｕおよびＮｉを多量に含有させても上記効果は飽和するため、Ｍｏ含有量Ｃｒ含有量、Ｃｕ含有量、Ｎｉ含有量はそれぞれ１．０％以下とすることが好ましい。
Ｂ：０～０．０１００％
Ｂは、鋼の焼き入れ性を向上させる元素である。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含有量を０．０１００％超としても、焼き入れ性向上の効果が飽和する。そのため、Ｂ含有量は０．０１００％以下とする。
Ｃａ：０～０．０１０％
ＲＥＭ：０～０．３０％
ＣａおよびＲＥＭは、破壊の起点となる酸化物の生成を抑制することで変形能を向上し、ホットスタンプ成形体の曲げ性を高める元素である。この効果を確実に得る場合、ＣａおよびＲＥＭの１種でもその含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。一方、ＣａおよびＲＥＭを多量に含有させても上記効果は飽和するため、Ｃａ含有量は０．０１０％以下、ＲＥＭ含有量は０．３０％以下とする。
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元素を指し、ＲＥＭの含有量とはこれらの元素の合計含有量を指す。
上述したホットスタンプ用鋼板の化学組成は、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の表面にめっき層を備える場合は、機械研削により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、面積率で、合計で２０～８０％のフェライト、グラニュラーベイナイト、ベイナイトおよびマルテンサイトと、パーライトおよび炭化物からなる残部組織と、からなる金属組織を有する。以下に説明する金属組織についての％は全て面積％である。
フェライト、グラニュラーベイナイト、ベイナイト、マルテンサイト：２０～８０％
フェライト、グラニュラーベイナイト、ベイナイト、マルテンサイトは、ホットスタンプ成形体において所望の集合組織を得るために必要な組織である。これら組織の合計の面積率が２０％未満であると、ホットスタンプ成形体において所望の集合組織を得ることができない。そのため、フェライトの面積率は２０％以上とする。好ましくは、３０％以上、４０％以上である。一方、これらの組織の面積率が８０％超であると、残部のパーライトに炭素が濃化してしまい、ホットスタンプ加熱時に炭化物が溶解しにくくなり、変形時に割れの起点となる。そのため、８０％以下とする。好ましくは、７０％以下、６０％以下である。
残部組織：パーライトおよび炭化物
ホットスタンプ用鋼板の金属組織の残部組織は、パーライトおよび炭化物からなる。ホットスタンプ用鋼板の金属組織には、上述した組織と、パーライトおよび炭化物以外の組織は含まれないため、残部組織の面積率は２０～８０％としてもよい。
ホットスタンプ用鋼板の金属組織の測定方法
ホットスタンプ用鋼板の端面から５０ｍｍ以上離れた任意の位置（この位置からサンプルを採取できない場合は、端部を避けた位置）から、圧延方向に平行な板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、圧延方向に１０ｍｍ程度観察できる大きさとする。
上記サンプルの断面を＃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や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げ、コロイダルシリカ溶液を用いて仕上げ研磨を施す。次いで、サンプル断面の長手方向の任意の位置における、長さ５０μｍ、表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域において、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解析装置を用いて、２００～３００点／秒の解析速度で実施する。ＥＢＳＤ解析装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｐｈａｓｅ Ｍａｐ」機能を用いて、結晶構造がｂｃｃである領域の面積率を算出することで、フェライト、グラニュラーベイナイト、ベイナイトおよびマルテンサイトの合計の面積率を得ることができる。
パーライトおよび炭化物は次の方法で同定することができる。サンプルの断面を＃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や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げ、ナイタールエッチングを施す。次いで、サンプル断面の長手方向の任意の位置における、長さ５０μｍ、表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域において、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ－７００１Ｆ）を用いて複数視野の写真を撮影する。撮影写真上に等間隔の格子を描き、格子点における組織を同定する。各組織に該当する格子点数を求め、総格子点数で除することにより、各組織の面積率を得る。総格子点数が多いほど面積率を正確に求めることができる。本実施形態では、格子間隔は２μｍ×２μｍとし、総格子点数は１５００点とする。輝度が明るい粒子を炭化物とみなし、輝度が明るい領域が粒状あるいは板状でラメラ状に配置している領域をパーライトとみなす。
次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の集合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、表面～表面から板厚１／４位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．５未満であり、表面から板厚１／４位置～表面から板厚１／２位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．０未満である。
なお、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群には、｛００１｝＜１－１０＞、｛００１｝＜１－２０＞、｛００１｝＜０－１０＞および｛００１｝＜－１－１０＞の結晶方位が含まれる。｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群には、｛１１１｝＜１－１０＞、｛１１１｝＜１－２０＞、｛１１１｝＜０－１０＞および｛１１１｝＜－１－１２＞の結晶方位が含まれる。
表面～表面から板厚１／４位置の集合組織：｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．５未満
表面～表面から板厚１／４位置（以下、表層領域と記載する場合がある）の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比を１．５未満とする。
ホットスタンプ用鋼板の表層領域の集合組織を好ましく制御することで、ホットスタンプの加熱時に、表層領域に炭素が復炭する（低Ｃ濃度の表層領域に内部領域から炭素が拡散する）ことを抑制することができ、なおかつ、鋼板表面近傍のように変形によるエネルギー吸収を担う表層領域において曲げ変形により導入されたひずみを緩和しやすい集合組織を発達させることにより、ホットスタンプ後において、曲げ性に優れたホットスタンプ用鋼板を得ることができる。
表層領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．５以上であると、上記効果を得ることができない。そのため、表層領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比は１．５未満とする。好ましくは、１．２未満である。
表層領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比は、ホットスタンプ成形体における強度確保の観点から０．４以上としてもよい。
表面から板厚１／４位置～表面から板厚１／２位置の集合組織：｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．０未満
表面から板厚１／４位置～表面から板厚１／２位置（以下、内部領域と記載する場合がある）の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比を２．０未満とする。
ホットスタンプ用鋼板の内部領域の集合組織を好ましく制御することで、鋼板内部近傍のように耐荷重を担う領域には、破壊しにくい粒界を持つ集合組織を発達させることができ、優れた曲げ性を維持しながら耐荷重も向上させることができる。内部領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．０以上であると、上記効果を得ることができない。そのため、内部領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度の比は２．０未満とする。好ましくは１．６未満である。
内部領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比は、靱性確保の観点から０．４以上としてもよい。
極密度の測定方法
表層領域および内部領域の極密度は、以下の方法により測定する。
表層領域および内部領域の極密度は、走査電子顕微鏡と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）を用いて、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法で測定した方位データを、球面調和関数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）から求めることができる。
測定範囲は、表層領域については、表面～表面から板厚１／４位置の領域（表面を始点とし、表面から板厚方向に板厚１／４の位置を終点とする領域）とし、内部領域については、表面から板厚１／４位置～表面から板厚１／２位置の領域（表面から板厚方向に板厚１／４位置を始点とし、表面から板厚方向に板厚１／２の位置を終点とする領域）とする。測定ピッチは５μｍ／ｓｔｅｐとする。
｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度の平均値を｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度の平均値で除した値を、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比とする。
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。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、表面にめっき層を有していてもよい。表面にめっき層を有することで、ホットスタンプ後において、耐食性を向上することができる。めっき層としては、アルミめっき層、アルミ－亜鉛めっき層、アルミ－珪素めっき層、溶融亜鉛めっき層、電気亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層などが例示される。
ホットスタンプ用鋼板の脱炭指標が０．０８５以上
ホットスタンプ用鋼板の脱炭指標を好ましく制御することで、鋼板内部近傍のように耐荷重を担う領域には、破壊しにくい粒界を持つ集合組織の発達を促進させることができ、優れた曲げ性を維持しながら耐荷重も向上させることができる。好ましくは０．１４０以上であり、より好ましくは０．１８０以上である。脱炭指標の算出方法から、上限値は１．０００となる。
脱炭指標の測定方法
脱炭指標は鋼板表層における炭素の減少量を定量化する指標であり、次の方法で算出することができる。グロー放電発光分析装置（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＧＤ－ＯＥＳ）を用いてホットスタンプ用鋼板における板厚方向の元素濃度分布を測定する。ここで、測定範囲は鋼板の最表面から深さ２００μｍとし、測定間隔は０．０２μｍ以下とする。測定はホットスタンプ用鋼板に含まれる全ての元素について実施する。
表面にめっき層や塗装膜等を有する鋼板については、鋼板の最表面から深さ２００μｍ位置までの測定が可能となるように、機械研磨もしくは化学研磨によりめっき層や塗装等を一部もしくは全てを除去してからＧＤ－ＯＥＳ測定に供する。ＧＤ－ＯＥＳ測定において鉄の濃度が９０質量％以上となる領域を鋼板と判定し、鉄濃度が９０質量％となる測定点を鋼板の最表面位置とする。
次に、鋼板の最表面位置から深さ１８０μｍ～深さ２００μｍにおける炭素濃度の測定値（１０００点以上）について平均値を算出し、この平均値を鋼板母材の炭素濃度とみなす。
または、最深部から表層側に２０μｍまでの領域における炭素濃度の測定値が、最深部から表層側に２０μｍまでの領域における炭素濃度の平均値と、最深部から表層側に２０μｍまでの領域における炭素濃度の測定値の最大値との差の絶対値が０．１％以下であり、かつ最深部から表層側に２０μｍまでの領域における炭素濃度の平均値と、最深部から表層側に２０μｍまでの領域における炭素濃度の測定値の最小値との差の絶対値が０．１％以下である場合は、最深部から表層側に２０μｍまでの領域における炭素濃度の平均値を鋼板母材の炭素濃度としてもよい。
単位深さは２０μｍであり、最深部とは、鋼板の最表面位置から深さ２００μｍの位置までにおいて、単位深さ毎に位置を記した場合の深い方の位置を言う。例えば、最深部が１２０μｍである場合、「最深部から表層側に２０μｍまでの領域における炭素濃度の測定値」とは１００μｍ位置から１２０μｍ位置に含まれる測定点における炭素濃度という意味である。
鋼板の最表面位置から深さ２００μｍの位置までにおいて、単位深さあたりの炭素濃度の減少量（母材の炭素濃度から各測定点における炭素濃度を差し引いた値）を算出し、単位深さと炭素濃度の減少量との積の積分値を求めて炭素の欠乏領域の面積とする（面積Ａ）。次に、母材の炭素濃度と２００μｍとの積を基準面積（面積Ｂ）とし、炭素欠乏面積（面積Ａ）を基準面積（面積Ｂ）で除した値を脱炭指標とする。
次に、上述したホットスタンプ用鋼板に、後述する製造方法を適用することで得ることができ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では、表層領域と内部領域とで集合組織を変化させることにより、表層領域の金属組織の変形能を向上させるとともに、内部の耐荷重を高めることを特徴とする。なお、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一のため、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、面積率で、合計で９０％以上のマルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトを含む金属組織を有し、表面～前記表面から板厚１／４位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．８未満であって、前記表面から板厚１／４位置～前記表面から板厚１／２位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．３未満である。なお、以下に説明する金属組織についての％は全て面積％である。
マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイト：合計で９０％以上
マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトは、所望の強度を得るために必要な組織である。マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計が９０％未満であると、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、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率は合計で９０％以上とする。好ましくは９３％以上、９５％以上である。マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率は多い程好ましいため、マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率は１００％としてもよい。
なお、本実施形態では、マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトの２種以上を合計で９０％以上含んでいてもよく、マルテンサイト、ベイナイトまたは焼き戻しマルテンサイトのうち１種を９０％以上含んでいてもよい。
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、残部組織として、フェライトおよびグラニュラーベイナイトの１種以上を含む場合がある。これらの残部組織の面積率が１０％超であると、所望の耐荷重を得ることができない。そのため、残部組織の面積率は１０％以下としてもよい。残部組織の面積率は少ない程好ましいため、残部組織の面積率は７％以下、５％以下、０％としてもよい。
マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイト面積率の測定方法
本実施形態に係るホットスタンプ成形体の金属組織は、以下の方法により測定する。
ホットスタンプ成形体の端面から５０ｍｍ以上離れた任意の位置（この位置からサンプルを採取できない場合は、端部を避けた位置）から圧延方向に平行な板厚断面が観察できるようにサンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、圧延方向に１０ｍｍ程度観察できる大きさとする。
上記サンプルの断面を＃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や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測定して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解析装置を用いる。この際、ＥＢＳＤ解析装置内の真空度は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をＥＢＳＤ解析装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｐｈａｓｅ Ｍａｐ」機能を用いて、結晶構造がｂｃｃである領域を特定する。結晶構造がｂｃｃであるものをベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、マルテンサイト、グラニュラーベイナイトおよびフェライトと判断する。これらの領域について、ＥＢＳＤ解析装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ」機能を用いて、Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ値が３．０°超の領域をマルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトと判定し、これらの面積率の合計を算出することで、「マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイト」の面積率の合計を得る。
残部組織の面積率は、１００％から「マルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイト」の面積率の合計を引くことで得ればよい。
表面～表面から板厚１／４位置の集合組織：｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．８未満
表面～表面から板厚１／４位置（表層領域）の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比を１．８未満とすることで、曲げ性を向上することができる。そのため、表層領域の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比は１．８未満とする。好ましくは、１．７未満、１．６未満である。
表層領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比は、強度を確保する観点から０．４以上としてもよい。
表面から板厚１／４位置～表面から板厚１／２位置の集合組織：｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．３未満
表面から板厚１／４位置～表面から板厚１／２位置（内部領域）の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比を２．３未満とすることで、高い耐荷重を得ることができる。そのため、内部領域の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比は２．３未満とする。好ましくは、２．２未満、２．１未満である。
内部領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比は、靱性を確保する観点から０．４以上としてもよい。
表層領域および内部領域の極密度は、ホットスタンプ用鋼板のときと同様の方法により測定すればよい。ただし、ホットスタンプ成形体における圧延方向は以下の方法により判別すればよい。
まず、ホットスタンプ成形体の板厚断面が観察できるように試験片を採取する。採取した試験片の板厚断面を鏡面研磨で仕上げた後、光学顕微鏡を用いて観察する。観察範囲は板厚の全厚とし、輝度が暗い領域を介在物と判定する。介在物のうち長軸の長さが４０μｍ以上である介在物において、介在物が伸展している方向と平行な方向を圧延方向と判別する。
本実施形態に係るホットスタンプ成形体は、表面にめっき層を有していてもよい。表面にめっき層を有することで、耐食性を向上することができる。めっき層としては、アルミめっき層、アルミ－亜鉛めっき層、アルミ－珪素めっき層、溶融亜鉛めっき層、電気亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層などが例示される。
ホットスタンプ成形体の脱炭指標が０．０８５以上
ホットスタンプ成形体の脱炭指標を好ましく制御することで、鋼板内部近傍のように耐荷重を担う領域には、破壊しにくい粒界を持つ集合組織の発達を促進させることができ、優れた曲げ性を維持しながら耐荷重も向上させることができる。好ましくは０．１４０以上であり、より好ましくは０．１８０以上である。脱炭指標の算出方法から脱炭指標の上限値は１．０００となるが、優れた曲げ性を維持しながら耐荷重も向上させるためには、好ましくは０．５００以下、より好ましくは０．０４０以下である。
ホットスタンプ成形体の脱炭指標はホットスタンプ用鋼板のときと同様の方法により測定すればよい。
ホットスタンプ用鋼板の製造方法
以下、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。
まず、鋳造した鋳片を１２００℃以上に加熱して、２０分以上保持した後、熱間圧延における最終圧延の１パス前の圧延を、８５０～９００℃の温度域で８～３０％の圧下率で実施することが好ましい。次に、８００℃以上、８５０℃未満の温度域で６～１２％の圧下率で熱間圧延を完了することが好ましい。すなわち、熱間圧延の最終圧延は、８００℃以上、８５０℃未満の温度域で６～１２％の圧下率で実施することが好ましい。
熱間圧延終了後、２．５秒以上経過した後に、熱間圧延終了温度～４５０℃の温度域の平均冷却速度が１０℃／ｓ未満である冷却を行うことが好ましい。その後、７００℃以下の温度域で巻取ることが好ましい。更に、脱炭焼鈍を行うことにより、上記の化学組成を有するホットスタンプ用鋼板を製造することが好ましい。
ホットスタンプ後に曲げ変形能および耐荷重を向上させる集合組織は、少量の転位を含んだオーステナイトから、フェライトまたはグラニュラーベイナイトへと変態させることによって発達することを本発明者らは知見した。そのため、最終圧延の１パス前の圧延が、８５０℃未満で実施される、または圧下率が３０％超で実施されると、変態前のオーステナイトの転位が回復しないまま最終圧延されて、転位を含んだままオーステナイトからフェライトへの変態が起きて、所望の集合組織の発達が阻害される場合がある。
一方、最終圧延の１パス前の圧延が、９００℃超で実施される、または圧下率が８％未満で実施されると、転位の回復が促進され過ぎてオーステナイト中の転位密度が低くなりすぎ、所望の集合組織を得ることができない場合がある。
そのため、熱間圧延における最終圧延の１パス前の圧延は、８５０～９００℃の温度域で８～３０％の圧下率で実施することが好ましい。
最終圧延が、８００℃未満で実施される、または圧下率が１２％超で実施されると、変態前のオーステナイトの転位が回復しないまま最終圧延されて、転位を含んだままオーステナイトからフェライトへの変態が起きて、所望の集合組織の発達が阻害される場合がある。
一方、最終圧延が、８５０℃以上で実施される、または圧下率が６％未満で実施されると、転位の回復が促進され過ぎてオーステナイト中の転位密度が低くなりすぎるため、所望の集合組織を得ることができない場合がある。
そのため、熱間圧延の最終圧延は、８００℃以上、８５０℃未満の温度域で６～１２％の圧下率で実施することが好ましい。
熱間圧延終了後は、２．５秒以上経過してから冷却を開始することが好ましい。冷却開始までの時間を２．５秒以上確保することにより、フェライトまたはグラニュラーベイナイトへの相変態が促進されて、所望の集合組織を十分に発達させることができる。経過時間が２．５秒未満であると、所望の集合組織を得ることができない場合がある。
熱間圧延完了後、２．５秒以上経過した後は、熱間圧延終了温度～４５０℃の温度域の平均冷却速度を１０℃／ｓ未満とすることで、フェライトまたはグラニュラーベイナイトへの相変態が促進されて、所望の集合組織を十分に発達させることができる。上記温度域における平均冷却速度が１０℃／ｓ以上であると、所望の集合組織を得ることができない場合がある。
なお、ここでいう平均冷却速度とは、設定する範囲の始点と終点との温度差を、始点から終点までの経過時間で除した値とする。
巻取温度が７００℃超であると、転位の回復が促進しすぎて、所望の集合組織が発達しない場合がある。そのため、巻取温度は７００℃以下とすることが好ましい。
以上の方法により、ホットスタンプ用鋼板を得る。
以上の方法により得たホットスタンプ用鋼板に対し、脱炭焼鈍を施すことが好ましい。脱炭焼鈍を施す前に、必要に応じて、軟質化を目的とした熱処理を施してもよく、更に、累積圧下率（＝｛１－（冷間圧延後板厚／冷間圧延前板厚）｝×１００）が３０～７０％の冷間圧延を施してもよい。脱炭焼鈍ラインにてめっきを施してもよいし、脱炭焼鈍終了後に再度めっき用の焼鈍ラインを通板させてもよい。ホットスタンプ用鋼板の表面に付与するめっき層としては、アルミめっき層、アルミ－亜鉛めっき層、アルミ－珪素めっき層、溶融亜鉛めっき層、電気亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層などが例示される。
脱炭焼鈍を施すことで、ホットスタンプ用鋼板の表層領域のＣ量を低減する。脱炭焼鈍の条件としては、雰囲気は、水素または窒素または酸素を含有する湿潤雰囲気とし、脱炭焼鈍温度（鋼板の最高到達温度）を７００～９５０℃とし、７００～９５０℃の温度域での滞留時間を５秒～１２００秒の条件とすることが好ましい。ここでいう滞留時間とは、鋼板温度が上昇して７００℃に到達した時から、７００～９５０℃で保持され、鋼板温度が低下して７００℃に到達した時までの時間のことをいう。
最高到達温度が７００℃未満、７００～９５０℃の温度域での滞留時間が５秒未満であると、Ｃの拡散が十分に促進しないため、脱炭が進行せずに、表層領域の集合組織を制御することができない場合がある。一方、最高到達温度が９５０℃超、７００～９５０℃の温度域での滞留時間が１２００秒超であると、脱炭が進行しすぎて、表層領域の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比を１．５未満に制御できない場合がある。
次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を用いた、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は、上述の方法により製造したホットスタンプ用鋼板に対して、高温域でホットスタンプすることで得ることができる。
まず、ホットスタンプ用鋼板を加熱して、８００～１０００℃の温度域で、６０～６００秒間保持することが好ましい。加熱時の平均加熱速度は０．１℃／ｓ以上、２００℃／ｓ以下とすればよい。ここでいう平均加熱速度は、加熱開始時の鋼板表面温度と保持温度との温度差を、加熱開始時から保持温度まで達した時までの時間差で除した値である。また、上記の保持において、８００～１０００℃の温度域で鋼板温度を変動させてもよく、一定としてもよい。
加熱温度が８００℃未満、保持時間が６０秒未満であると、炭化物の溶解が不純となり、残存した炭化物が割れの起点となって曲げ性が低下する場合がある。加熱温度が１０００℃超、保持時間が６００秒超であると、Ｃの拡散が促進されすぎて、内部領域の集合組織の｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比を２．３未満にすることができない場合がある。
ホットスタンプ前の加熱方法としては、電気炉やガス炉等による加熱、火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱等が挙げられる。
上記温度域で保持した後、ホットスタンプする。本実施形態に係るホットスタンプ成形体の製造方法では、６５０℃以上、１０００℃未満の温度域で成形することが好ましい。ホットスタンプ後は３００℃以下の温度域まで１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却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製造方法において、成形温度が６５０℃未満であると、ベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、マルテンサイトの面積率の合計を９０％とすることができず、所望の耐荷重を得ることができない場合がある。１０００℃以上で成形すると、内部領域の集合組織において、粒径が大きくなりすぎて｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度の比を２．３未満に制御できない場合がある。
以上の方法により、ホットスタンプ成形体を得る。なお、ホットスタンプ成形後に１５０～６００℃で焼き戻し処理を行ってもよい。また、ホットスタンプ成形体の一部をレーザー照射等により焼き戻して部分的に軟化領域を設けても良い。
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１－１および表１－２に示す化学組成の溶鋼を鋳造して製造した鋼片に、１２００℃以上の温度域で２０分以上保持した後、表２－１～表２－６に示す条件で熱間圧延、冷間圧延および脱炭焼鈍を施した。必要に応じて、脱炭焼鈍を施す前に軟質化熱処理を施した。また、必要に応じて、めっきおよびめっき焼鈍を施した。これにより、表３－１～表３－３に示すホットスタンプ用鋼板を得た。
得られたホットスタンプ用鋼板に、表４－Ａ－１～表４－Ａ－３に示す条件でホットスタンプ成形を行うことで、ホットスタンプ成形体を得た。一部のホットスタンプ成形体については、ホットスタンプ後に１５０～６００℃で焼き戻し処理を行った。また、一部のホットスタンプ成形体については、ホットスタンプ成形体の一部分をレーザー照射して焼戻すことで、部分軟化領域を形成した。表５－Ａ－１～表５－Ａ－３に、得られたホットスタンプ成形体のミクロ組織および機械特性を示す。
なお、表中の下線は、本発明の範囲外であること、好ましい製造条件を外れること、特性値が好ましくないことを示す。また、表５－Ａ－１～表５－Ａ－３における「表層領域の集合組織における極密度比」は「表面～表面から板厚１／４位置の集合組織における、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比」を示し、「内部領域の集合組織における極密度比」は「表面から板厚１／４位置～表面から板厚１／２位置の集合組織における、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比」を示す。表５－Ａ－１～表５－Ａ－３における「増加量（Ｎ／°）」は「試験開始直後から曲げ角２０°までの領域における単位曲げ角あたりの荷重増加量（Ｎ／°）」を示す。
ホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ成形体の金属組織および集合組織の測定は、上述の測定方法により行った。また、ホットスタンプ成形体の機械特性は、以下の方法により評価した。
引張強度および均一伸び
ホットスタンプ成形体の引張（最大）強度ＴＳおよび均一伸びｕＥｌは、ホットスタンプ成形体の任意の位置からＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、５号試験片を作製し、引張試験を行うことで求めた。なお、クロスヘッド速度は３ｍｍ／ｍｉｎとした。
引張強度ＴＳが１５００ＭＰａ以上の場合を強度に優れるとして合格と判定し、１５００ＭＰａ未満の場合を強度に劣るとして不合格と判定した。
曲げ角度および耐荷重
曲げ角度は、ドイツ自動車工業会で規定されたＶＤＡ基準（ＶＤＡ２３８－１００）に基づいて、以下の方法により評価した。本実施例では、曲げ試験で得られる最大荷重時の変位をＶＤＡ基準で角度に変換し、最大曲げ角度α（°）を求めた。上述の方法により得た引張強度ＴＳと最大曲げ角αとの積（ＴＳ×α）が７５０００ＭＰａ・°以上である場合を曲げ性に優れるとして合格と判定し、７５０００ＭＰａ・°未満である場合を曲げ性に劣るとして不合格と判定した。
耐荷重は、曲げ試験で得られる荷重ストローク曲線において、試験開始直後から曲げ角２０°までの領域における単位曲げ角あたりの荷重増加量で評価した。単位曲げ角あたりの荷重増加量が、４００Ｎ／°以上である場合を耐荷重に優れるとして合格と判定し、４００Ｎ／°未満である場合を耐荷重に劣るとして不合格とし、判定した。
曲げ試験における条件は以下の通りとした。
試験片寸法：６０ｍｍ（圧延方向）×３０ｍｍ（板幅方向に平行な方向）
試験片板厚：１．６ｍｍ
曲げ稜線：板幅方向に平行な方向
試験方法：ロール支持、ポンチ押し込み
ロール径：φ３０ｍｍ
ポンチ形状：先端Ｒ＝０．４ｍｍ
ロール間距離：２．０×板厚（ｍｍ）＋０．５ｍｍ
押し込み速度：２０ｍｍ／ｍｉｎ
試験機：ＳＨＩＭＡＤＺＵ ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ２０ｋＮ
表５－Ａ－１～表５－Ａ－３を見ると、本発明例であるホットスタンプ成形体は、優れた強度、曲げ性を有し、且つ耐荷重が高いことが分かる。
一方、比較例であるホットスタンプ成形体は、１つ以上の特性が劣ることが分かる。
Figure 0007436917000001
Figure 0007436917000002
Figure 0007436917000003
Figure 0007436917000004
Figure 0007436917000005
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Figure 0007436917000007
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Figure 0007436917000011
Figure 0007436917000012
Figure 0007436917000013
Figure 0007436917000014
Figure 0007436917000015
Figure 0007436917000016
Figure 0007436917000017
本発明に係る上記態様によれば、優れた強度および曲げ性を有し、且つ耐荷重が高い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得ることが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)

  1. 化学組成が、質量％で、
    Ｃ ：０．１５～０．５０％、
    Ｓｉ：０．００１０～３．０００％、
    Ｍｎ：０．３０～３．００％、
    Ａｌ：０．０００２～２．０００％、
    Ｐ ：０．１００％以下、
    Ｓ ：０．１０００％以下、
    Ｎ ：０．０１００％以下、
    Ｎｂ：０～０．１５％、
    Ｔｉ：０～０．１５％、
    Ｖ ：０～０．１５％、
    Ｍｏ：０～１．０％、
    Ｃｒ：０～１．０％、
    Ｃｕ：０～１．０％、
    Ｎｉ：０～１．０％、
    Ｂ ：０～０．０１００％、
    Ｃａ：０～０．０１０％、および
    ＲＥＭ：０～０．３０％
    を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
    面積率で、合計で２０～８０％のフェライト、グラニュラーベイナイト、ベイナイトおよびマルテンサイトと、パーライトおよび炭化物からなる残部組織と、からなる金属組織を有し、
    表面～前記表面から板厚１／４位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．５未満であり、
    前記表面から前記板厚１／４位置～前記表面から板厚１／２位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．０未満であり、
    ０．０２μｍ以下の測定間隔でＧＤ－ＯＥＳ測定することで、鋼板の最表面から深さ２００μｍ位置までの炭素濃度を得て、前記炭素濃度を用いて算出する脱炭指標が０．０８５以上であることを特徴とするホットスタンプ用鋼板。
  2. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｎｂ：０．０５～０．１５％、
    Ｔｉ：０．０５～０．１５％、
    Ｖ ：０．０５～０．１５％、
    Ｍｏ：０．０５～１．０％、
    Ｃｒ：０．０５～１．０％、
    Ｃｕ：０．０５～１．０％、
    Ｎｉ：０．０５～１．０％、
    Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
    Ｃａ：０．００１～０．０１０％、および
    ＲＥＭ：０．００１～０．３０％
    からなる群のうち１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。
  3. 化学組成が、質量％で、
    Ｃ ：０．１５～０．５０％、
    Ｓｉ：０．００１０～３．０００％、
    Ｍｎ：０．３０～３．００％、
    Ａｌ：０．０００２～２．０００％、
    Ｐ ：０．１００％以下、
    Ｓ ：０．１０００％以下、
    Ｎ ：０．０１００％以下、
    Ｎｂ：０～０．１５％、
    Ｔｉ：０～０．１５％、
    Ｖ ：０～０．１５％、
    Ｍｏ：０～１．０％、
    Ｃｒ：０～１．０％、
    Ｃｕ：０～１．０％、
    Ｎｉ：０～１．０％、
    Ｂ ：０～０．０１００％、
    Ｃａ：０～０．０１０％、および
    ＲＥＭ：０～０．３０％
    を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
    面積率で、合計で９０％以上のマルテンサイト、ベイナイトおよび焼き戻しマルテンサイトを含む金属組織を有し、
    表面～前記表面から板厚１／４位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が１．８未満であり、
    前記表面から前記板厚１／４位置～前記表面から板厚１／２位置の集合組織において、｛００１｝＜１－１０＞～｛００１｝＜－１－１０＞からなる方位群の極密度と｛１１１｝＜１－１０＞～｛１１１｝＜－１－１２＞からなる方位群の極密度との比が２．３未満であり、
    ０．０２μｍ以下の測定間隔でＧＤ－ＯＥＳ測定することで、鋼板の最表面から深さ２００μｍ位置までの炭素濃度を得て、前記炭素濃度を用いて算出する脱炭指標が０．０８５以上である
    ことを特徴とするホットスタンプ成形体。
  4. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｎｂ：０．０５～０．１５％、
    Ｔｉ：０．０５～０．１５％、
    Ｖ ：０．０５～０．１５％、
    Ｍｏ：０．０５～１．０％、
    Ｃｒ：０．０５～１．０％、
    Ｃｕ：０．０５～１．０％、
    Ｎｉ：０．０５～１．０％、
    Ｂ ：０．０００１～０．０１００％、
    Ｃａ：０．００１～０．０１０％、および
    ＲＥＭ：０．００１～０．３０％
    からなる群のうち１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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