JPWO2014027682A1 - 熱間プレス用鋼板、その製造方法、及び熱間プレス鋼板部材 - Google Patents

熱間プレス用鋼板、その製造方法、及び熱間プレス鋼板部材 Download PDF

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Abstract

熱間プレス用鋼板は、Ｃ：０．０８％以上０．２０％未満、Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、Ｍｎ：１．６％〜３．５％等の所定の化学組成を有し、更に、面積率で、ベイナイト：１％〜９５％、フェライト：５％〜９４％、残部：パーライト、マルテンサイト及び残留オーステナイトからなる群らか選択された１又は２種以上で表される鋼組織を有する。Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、「［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０」が成り立つ。

Description

本発明は、機械構造部品等の製造に好適な熱間プレス用鋼板、その製造方法、及び熱間プレス鋼板部材に関する。
自動車の軽量化のため、車体に使用する鋼材の高強度化を図り、鋼材の使用重量を減ずる努力が進められている。鋼材の高強度化は自動車の耐衝突特性の向上にも寄与する。自動車に広く使用される薄鋼板においては、一般的に、強度の増加に伴い、プレス成形性が低下し、複雑な形状の部品を製造することが困難になる。例えば、延性の低下に伴って加工度が高い部位が破断したり、スプリングバックが大きくなって寸法精度が劣化したりする。したがって、高強度鋼板、特に、７８０ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板をプレス成形することによって部品を製造することは容易ではない。プレス成形ではなく、ロール成形によれば、高強度の鋼板を加工しやすいが、その適用先は長手方向に一様な断面を有する部品に限定される。
高強度鋼板において高い成形性を得ることを目的とした熱間プレスとよばれる方法が特許文献１に記載されている。熱間プレスによれば、高強度鋼板を高い精度で成形し、高強度の熱間プレス鋼板部材を得ることができる。
焼入れ後の強度が１５００ＭＰａ級となる材料が特許文献２及び３に記載されている。高強度を得ながら延性の向上を目的とした熱間プレス用鋼板が特許文献４に記載されている。焼入れ性の向上を目的とした鋼板が特許文献５及び６に記載されている。しかしながら、これらの技術には、高温で焼入れを開始する必要がある、靱性及び局部変形能の向上が困難である等の問題点がある。
特開２００２−１０２９８０号公報 特開２０１１−２３６４８３号公報 特開２００４−３２３９４４号公報 特開２０１０−６５２９２号公報 特開２０１１−１９５９５８号公報 特許第３８７９４５９号公報
本発明は、比較的低温で焼入れを開始しても良好な靱性及び局部変形能を得ることができる熱間プレス用鋼板、その製造方法及び熱間プレス鋼板部材を提供することを目的とする。
本発明者らは、焼入れ後に優れた靭性及び局部変形能を得るためには、焼入れによりマルテンサイトを高面積率で生成させることが重要であり、また、この焼入れを比較的低温で開始できるようにするためには特別な化学組成が重要であるとの観点で鋭意検討を行った。この結果、一定の範囲内の化学組成及び鋼組織の組み合わせにより、比較的低温で焼入れを開始しても良好な靱性及び局部変形能を得ることができることを見出した。そして、本願発明者は、以下に示す発明の諸態様に想到した。
（１）
質量％で、
Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
Ｐ ：０．１％以下、
Ｓ ：０．００４％以下、
Ｎ ：０．０１％以下、
Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
Ｃｒ：０％〜１．００％、
Ｂｉ：０％〜０．５％、
Ｃａ：０％〜０．０５％、
Ｍｇ：０％〜０．０５％、
ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
Ｍｏ：０％〜１％、
Ｃｕ：０％〜１％、
Ｎｉ：０％〜１％、
Ｗ ：０％〜１％、
Ｎｂ：０％〜１％、
Ｖ ：０％〜１％、
残部：Ｆｅ及び不純物
で表される化学組成を有し、
Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
面積率で、
ベイナイト：１％〜９５％、
フェライト：５％〜９４％、
残部：パーライト、マルテンサイト及び残留オーステナイトからなる群らか選択された１又は２種以上
で表される鋼組織を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板。
（２）
前記ベイナイトの面積率が２０％〜９５％であり、
前記フェライトの面積率が５％〜８０％であることを特徴とする（１）に記載の熱間プレス用鋼板。
（３）
前記ベイナイトの面積率が１％以上２０％未満であり、
前記フェライトの面積率が４０％〜９４％であることを特徴とする（１）に記載の熱間プレス用鋼板。
（４）
前記化学組成が、
Ｔｉ：４８／１４×［Ｎ］％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％
を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板。
（５）
Ｃｒ含有量が０．０１％〜１．００％であり、
Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］と表したときに、式（２）が成り立つことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板。
１．６≦［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］≦３．５ （２）
（６）
前記化学組成が、
Ｂｉ：０．０００１％〜０．５％
を含有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板。
（７）
前記化学組成が、
Ｃａ：０．０００５％〜０．０５％、
Ｍｇ：０．０００５％〜０．０５％、及び
ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０５％
からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板。
（８）
前記化学組成が、
Ｍｏ：０．０３％〜１％、
Ｃｕ：０．０１％〜１％、
Ｎｉ：０．０１％〜１％、及び
Ｗ ：０．０１％〜１％
からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板。
（９）
前記化学組成が、
Ｎｂ：０．００５％〜１％、及び
Ｖ ：０．００５％〜１％
からなる群から選択された１種又は２種を含有することを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板。
（１０）
鋼塊又は鋼片の熱間圧延を行う工程と、
前記熱間圧延により得られた鋼板の酸洗処理を行う工程と、
前記酸洗処理により得られた鋼板の冷間圧延を行う工程と、
前記冷間圧延により得られた鋼板の熱処理を行う工程と、
を有し、
前記鋼塊又は鋼片は、
質量％で、
Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
Ｐ ：０．１％以下、
Ｓ ：０．００４％以下、
Ｎ ：０．０１％以下、
Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
Ｃｒ：０％〜１．００％、
Ｂｉ：０％〜０．５％、
Ｃａ：０％〜０．０５％、
Ｍｇ：０％〜０．０５％、
ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
Ｍｏ：０％〜１％、
Ｃｕ：０％〜１％、
Ｎｉ：０％〜１％、
Ｗ ：０％〜１％、
Ｎｂ：０％〜１％、
Ｖ ：０％〜１％、
残部：Ｆｅ及び不純物
で表される化学組成を有し、
Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
前記熱間圧延を行う工程は、
１０５０℃以上の温度で圧延を開始する工程と、
その後に４００℃〜７００℃の温度域で巻き取る工程と、
を有し、
前記熱処理を行う工程は、
７００℃〜８４０℃の温度域まで加熱する工程と、
その後に５℃／秒〜１００℃／秒の平均冷却速度で５００℃以下の温度まで冷却する工程と、
その後に３００℃〜５００℃の温度域に５秒間〜６００秒間保持する工程と、
を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法。
（１１）
鋼塊又は鋼片の熱間圧延を行う工程と、
前記熱間圧延により得られた鋼板の酸洗処理を行う工程と、
前記酸洗処理により得られた鋼板の冷間圧延を行う工程と、
前記冷間圧延により得られた鋼板の熱処理を行う工程と、
前記熱処理により得られた鋼板のめっき処理を行う工程と、
を有し、
前記鋼塊又は鋼片は、
質量％で、
Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
Ｐ ：０．１％以下、
Ｓ ：０．００４％以下、
Ｎ ：０．０１％以下、
Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
Ｃｒ：０％〜１．００％、
Ｂｉ：０％〜０．５％、
Ｃａ：０％〜０．０５％、
Ｍｇ：０％〜０．０５％、
ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
Ｍｏ：０％〜１％、
Ｃｕ：０％〜１％、
Ｎｉ：０％〜１％、
Ｗ ：０％〜１％、
Ｎｂ：０％〜１％、
Ｖ ：０％〜１％、
残部：Ｆｅ及び不純物
で表される化学組成を有し、
Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
前記熱間圧延を行う工程は、
１０５０℃以上の温度で圧延を開始する工程と、
その後に４００℃〜７００℃の温度域で巻き取る工程と、
を有し、
前記熱処理を行う工程は、
７００℃〜８４０℃の温度域まで加熱する工程と、
その後に３℃／秒〜２０℃／秒の平均冷却速度で５８０℃以下の温度まで冷却する工程と、
その後に５００℃〜５７０℃の温度域に５秒間〜６００秒間保持する工程と、
を有し、
前記めっき処理を行う工程は、
溶融亜鉛めっき処理を行う工程と、
その後に５００℃〜６５０℃の温度域で合金化処理を行う工程と、
を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法。
（１２）
前記化学組成が、
Ｔｉ：４８／１４×［Ｎ］％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％
を含有することを特徴とする（１０）又は（１１）に記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
（１３）
Ｃｒ含有量が０．０１％〜１．００％であり、
Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］と表したときに、式（２）が成り立つことを特徴とする（１０）〜（１２）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
１．６≦［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］≦３．５ （２）
（１４）
前記化学組成が、
Ｂｉ：０．０００１％〜０．５％
を含有することを特徴とする（１０）〜（１３）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
（１５）
前記化学組成が、
Ｃａ：０．０００５％〜０．０５％、
Ｍｇ：０．０００５％〜０．０５％、及び
ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０５％
からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１０）〜（１４）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
（１６）
前記化学組成が、
Ｍｏ：０％〜１％、
Ｃｕ：０％〜１％、
Ｎｉ：０％〜１％、及び
Ｗ ：０％〜１％
からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１０）〜（１５）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
（１７）
前記化学組成が、
Ｎｂ：０％〜１％、及び
Ｖ ：０％〜１％
からなる群から選択された１種又は２種を含有することを特徴とする（１０）〜（１６）のいずれかに記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
（１８）
質量％で、
Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
Ｐ ：０．１％以下、
Ｓ ：０．００４％以下、
Ｎ ：０．０１％以下、
Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
Ｃｒ：０％〜１．００％、
Ｂｉ：０％〜０．５％、
Ｃａ：０％〜０．０５％、
Ｍｇ：０％〜０．０５％、
ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
Ｍｏ：０％〜１％、
Ｃｕ：０％〜１％、
Ｎｉ：０％〜１％、
Ｗ ：０％〜１％、
Ｎｂ：０％〜１％、
Ｖ ：０％〜１％、
残部：Ｆｅ及び不純物
で表される化学組成を有し、
Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
マルテンサイトの面積率が９０％以上の鋼組織を有し、
引張強さが１６００ＭＰａ以下であることを特徴とする熱間プレス鋼板部材。
（１９）
前記化学組成が、
Ｔｉ：４８／１４×［Ｎ］％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％
を含有することを特徴とする（１８）に記載の熱間プレス鋼板部材。
（２０）
Ｃｒ含有量が０．０１％〜１．００％であり、
Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］と表したときに、式（２）が成り立つことを特徴とする（１８）又は（１９）に記載の熱間プレス鋼板部材。
１．６≦［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］≦３．５ （２）
（２１）
前記化学組成が、
Ｂｉ：０．０００１％〜０．５％
を含有することを特徴とする（１８）〜（２０）のいずれかに記載の熱間プレス鋼板部材。
（２２）
前記化学組成が、
Ｃａ：０．０００５％〜０．０５％、
Ｍｇ：０．０００５％〜０．０５％、及び
ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０５％
からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１８）〜（２１）のいずれかに記載の熱間プレス鋼板部材。
（２３）
前記化学組成が、
Ｍｏ：０％〜１％、
Ｃｕ：０％〜１％、
Ｎｉ：０％〜１％、及び
Ｗ ：０％〜１％
からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１８）〜（２２）のいずれかに記載の熱間プレス鋼板部材。
（２４）
前記化学組成が、
Ｎｂ：０％〜１％、及び
Ｖ ：０％〜１％
からなる群から選択された１種又は２種を含有することを特徴とする（１８）〜（２３）のいずれかに記載の熱間プレス鋼板部材。
本発明によれば、比較的低温で焼入れを開始しても良好な靱性及び局部変形能を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態は、熱間プレスによる熱間プレス鋼板部材の製造に使用される熱間プレス用鋼板に関する。熱間プレスでは、一般的に、熱間プレス用鋼板を加熱した上で成形を行い、焼入れを行う。本実施形態に係る熱間プレス用鋼板によれば、以下に示す化学組成及び鋼組織の組み合わせ等により、この加熱後の焼入れを比較的低温で開始したとしても、十分な量のマルテンサイトを得ることができる。
先ず、本発明の実施形態に係る熱間プレス用鋼板の化学組成について説明する。以下の説明において、熱間プレス用鋼板に含まれる各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味する。
本実施形態に係る熱間プレス用鋼板の化学組成は、質量％で、Ｃ：０．０８％以上０．２０％未満、Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、Ｍｎ：１．６％〜３．５％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、Ｂ：０．０００３％〜０．０１％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．００４％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、Ｃｒ：０％〜１．００％、Ｂｉ：０％〜０．５％、Ｃａ：０％〜０．０５％、Ｍｇ：０％〜０．０５％、ＲＥＭ：０％〜０．０５％、Ｍｏ：０％〜１％、Ｃｕ：０％〜１％、Ｎｉ：０％〜１％、Ｗ：０％〜１％、Ｎｂ：０％〜１％、Ｖ：０％〜１％、残部：Ｆｅ及び不純物で表される。また、Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立つ。不純物としては、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるもの、製造工程において含まれるもの、が例示される。
［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
（Ｃ：０．０８％以上０．２０％未満）
Ｃは、焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を主に決定する非常に重要な元素である。Ｃは、更に熱間プレス後の局部変形能（局部延性）及び靱性（衝撃吸収特性）を制御する非常に重要な元素でもある。Ｃ含有量が０．０８％未満では、焼入れ後の強度が十分なものとならなかったり、十分な焼入れ性を得ることができなかったりする。従って、Ｃ含有量は０．０８％以上とする。Ｃ含有量が０．２０％以上では、焼入れ後の強度が過剰に高くなり、十分な局部変形能及び靱性を得ることができない。従って、Ｃ含有量は０．２０％未満とする。Ｃ含有量は好ましくは０．１８％以下であり、より好ましくは０．１６％以下である。
（Ｓｉ：０．００３％〜０．２％）
Ｓｉは、焼入れ性の向上及び焼入れ後の強度の安定した確保に非常に効果のある元素である。Ｓｉは、熱間プレスの際の高温加熱時におけるスケールの生成を抑制する作用を有する。Ｓｉ含有量が０．００３％未満では、上記作用を得ることが困難である。従って、Ｓｉ含有量は０．００３％以上とする。上記作用をより確実に得るために、Ｓｉ含有量は好ましくは０．０１％以上である。Ｓｉ含有量が０．２％超では、オーステナイト変態が生じる温度が著しく高温となる。このため、熱間プレスの加熱に要するコストが上昇したり、加熱不足により焼入れが不十分となったりすることがある。また、溶融めっき処理を施す場合には、ぬれ性が低下する。従って、Ｓｉ含有量は０．２％以下とする。
（Ｍｎ：１．６％〜３．５％）
Ｍｎは、焼入れ性の向上及び焼入れ後の強度の安定した確保に非常に効果のある元素である。Ｍｎ含有量が１．６％未満では、上記作用を得ることが困難である。従って、Ｍｎ含有量は１．６％以上とする。上記作用をより確実に得るために、Ｍｎ含有量は好ましくは２．０％以上である。Ｍｎ含有量が３．５％超では、上記作用による効果が飽和し、焼入れ後の靭性が低下する。従って、Ｍｎ含有量は３．５％以下とする。
また、Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立つ。
［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
この式（１）が成り立たない場合、焼入れ性が十分でなく、熱間プレス後に所望の機械的特性を得られない。
（ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶性Ａｌ）：０．０００２％〜２．０％）
Ａｌ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。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０００２％未満では、上記作用を得ることが困難である。従って、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０００２％以上とする。Ａｌは、焼入れ性の向上及び焼入れ後の強度の安定した確保に非常に効果のある元素でもある。しかし、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が２．０％超では、上記作用による効果が飽和していたずらにコストが上昇する。従って、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は２．０％以下とする。
（Ｂ：０．０００３％〜０．０１％）
Ｂは、焼入れ性の向上及び焼入れ後の強度の安定した確保に非常に効果のある元素である。Ｂ含有量が０．０００３％未満では、上記作用を得ることが困難である。従って、Ｂ含有量は０．０００３％以上とする。Ｂ含有量が０．０１％超では、上記作用による効果が飽和し、焼入れ後の靭性が低下する。従って、Ｂ含有量は０．０１％以下とする。
（Ｐ：０．１％以下）
Ｐは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。靱性の観点から、Ｐ含有量は低ければ低いほどよい。特にＰ含有量が０．１％超で、靱性の低下が著しい。従って、Ｐ含有量は０．１％以下とする。より良好な靱性を確保するために、Ｐ含有量は好ましくは０．０５％以下であり、より好ましくは０．０３％以下である。Ｐは、焼入れ性の向上及び焼入れ後の強度の安定した確保に寄与し得る。この作用を得るためにＰが積極的に含有されていてもよい。Ｐ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００２％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｐ含有量は０．０００２％以上としてもよい。
（Ｓ：０．００４％以下）
Ｓは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。靱性の観点から、Ｓ含有量は低ければ低いほどよい。特にＳ含有量が０．００４％超で、靱性の低下が著しい。従って、Ｓ含有量は０．００４％以下とする。Ｓ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００２％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｓ含有量は０．０００２％以上としてもよい。
（Ｎ：０．０１％以下）
Ｎは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。靱性の観点から、Ｎ含有量は低ければ低いほどよい。特にＮ含有量が０．０１％超で、粗大な窒化物の形成に伴って局部変形能及び靭性が著しく低下する。従って、Ｎ含有量は０．０１％以下とする。Ｎ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００２％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｎ含有量は０．０００２％以上としてもよく、コストの更なる低減のために０．０００８％以上としてもよい。
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖは、必須元素ではなく、熱間プレス用鋼板に所定量を限度に適宜含有されていてもよい任意元素である。
（Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％）
Ｔｉは、熱間プレスの際に熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱したときに、オーステナイトの再結晶を抑制し、更に微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。この結果、熱間プレス鋼板部材の靱性が大きく向上する。従って、Ｔｉが含有されていてもよい。この効果を確実に得るために、Ｔｉ含有量は好ましくは４８／１４×［Ｎ］％以上である。しかし、Ｔｉ含有量が４８／１４［Ｎ］＋０．０４超では、上記作用による効果が飽和していたずらにコストが上昇する。従って、Ｔｉ含有量は０．０４＋４８／１４［Ｎ］以下とする。つまり、「Ｔｉ：４８／１４×［Ｎ］％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％」が満たされることが好ましい。
（Ｃｒ：０％〜１．００％）
Ｃｒは、Ｍｎと同様に、焼入れ性の向上及び焼入れ後の強度の安定した確保に非常に効果のある元素である。従って、Ｃｒが含有されていてもよい。この効果を確実に得るために、Ｃｒ含有量は好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．１％以上である。しかし、Ｃｒ含有量が１．００％超では、上記効果は飽和し、いたずらにコストが上昇する。従って、Ｃｒ含有量は１．００％以下とする。つまり、「Ｃｒ：０．０１％〜１．００％」が満たされることが好ましい。また、Ｍｎ含有量及びＣｒ含有量の和が３．５％超では、上記作用による効果が飽和し、焼入れ後の靭性が低下する。従って、Ｍｎ含有量及びＣｒ含有量の和は３．５％以下とする。つまり、Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］と表したときに、式（２）が成り立つことが好ましい。Ｍｎ含有量及びＣｒ含有量の和は好ましくは２．８％以下である。
１．６≦［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］≦３．５ （２）
（Ｂｉ：０％〜０．５％）
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次アーム間隔内におけるＭｎ等の偏析を抑制する作用を有する元素である。特に本実施形態では、１．６％以上のＭｎが含有されているため、Ｍｎの偏析に起因する靭性の低下の抑制にＢｉが有効である。従って、Ｂｉが含有されていてもよい。この効果を確実に得るために、Ｂｉ含有量は好ましくは０．０００１％以上である。しかし、Ｂｉ含有量が０．５％超であると、上記作用による効果が飽和していたずらにコストが上昇する。従って、Ｂｉ含有量は０．５％以下とする。つまり、「Ｂｉ：０．０００１％〜０．５％」が満たされることが好ましい。Ｍｎ等の偏析の抑制の観点から、Ｂｉ含有量は、より好ましくは０．０００２％以上であり、更に好ましくは０．０００５％以上である。
（Ｃａ：０％〜０．０５％、Ｍｇ：０％〜０．０５％、ＲＥＭ：０％〜０．０５％）
Ｃａ、Ｍｇ、及びＲＥＭは、いずれも鋼中の介在物を微細化し、介在物を起因とする熱間プレス時の割れを防止する作用を有する元素である。従って、これらの元素からなる群から選択された１種又は２種以上が含有されていてもよい。この効果を確実に得るために、Ｃａ含有量、Ｍｇ含有量、及びＲＥＭ含有量は、いずれも好ましくは０．０００５％以上である。しかし、いずれかの含有量が０．０５％超であると、上記作用による効果が飽和していたずらにコストが上昇する。従って、Ｃａ含有量、Ｍｇ含有量、及びＲＥＭ含有量は、いずれも０．０５％以下とする。つまり、「Ｃａ：０．０００５％〜０．０５％」、「Ｍｇ：０．０００５％〜０．０５％」、及び「ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０５％」のうちの少なくとも一つが満たされることが好ましい。
ＲＥＭ（希土類金属）はＳｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７種類の元素を指し、「ＲＥＭ含有量」はこれら１７種類の元素の合計の含有量を意味する。ランタノイドは、工業的には、例えばミッシュメタルの形で添加される。
（Ｍｏ：０％〜１％、Ｃｕ：０％〜１％、Ｎｉ：０％〜１％、Ｗ：０％〜１％）
Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＷは、いずれも焼入れ性の向上及び焼入れ後の強度の安定した確保に効果のある元素である。従って、これらの元素からなる群から選択された１種又は２種以上が含有されていてもよい。この効果を確実に得るために、Ｍｏ含有量は好ましくは０．０３％以上であり、Ｃｕ含有量、Ｎｉ含有量、及びＷ含有量は、いずれも好ましくは０．０１％以上である。しかし、いずれかの含有量が１％超であると、上記作用による効果が飽和していたずらにコストが上昇する。従って、Ｍｏ含有量、Ｃｕ含有量、Ｎｉ含有量、及びＷ含有量は、いずれも１％以下とする。つまり、「Ｍｏ：０．０３％〜１％」、「Ｃｕ：０．０１％〜１％」、「Ｎｉ：０．０１％〜１％」、及び「Ｗ：０．０１％〜１％」のうちの少なくとも一つが満たされることが好ましい。
（Ｎｂ：０％〜１％、Ｖ：０％〜１％）
Ｎｂ及びＶは、いずれも熱間プレスの際に熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱したときに、オーステナイトの再結晶を抑制し、更に微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。従って、これらの元素からなる群から選択された１種又は２種が含有されていてもよい。この効果を確実に得るために、Ｎｂ含有量及びＶ含有量は、いずれも好ましくは０．００５％以上である。しかし、いずれかの含有量が１％超であると、上記作用による効果が飽和していたずらにコストが上昇する。従って、Ｎｂ含有量及びＶ含有量は、いずれも１％以下とする。つまり、「Ｎｂ：０．００５％〜１％」及び「Ｖ：０．００５％〜１％」のうちの少なくとも一つが満たされることが好ましい。
次に、本実施形態に係る熱間プレス用鋼板の鋼組織について説明する。この熱間プレス用鋼板は、ベイナイト：１％〜９５％、フェライト：５％〜９４％、残部：パーライト、マルテンサイト及び残留オーステナイトからなる群らか選択された１又は２種以上で表される鋼組織を有している。なお、鋼組織に関する数値は、例えば熱間プレス用鋼板全体の平均値であるが、熱間プレス用鋼板の表面からの深さが鋼板の厚さの１／４である地点（以下、この地点を「１／４深さ位置」ということがある）での鋼組織に関する数値で代表することができる。例えば、熱間プレス用鋼板の厚さが２．０ｍｍであれば、表面からの深さが０．５０ｍｍの地点での数値で代表することができる。これは、１／４深さ位置での鋼組織が、熱間プレス用鋼板部材の厚さ方向における平均的な鋼組織を示すからである。そこで、本発明では、１／４深さ位置で測定された各相又は組織の面積率を、各々の面積率とする。
一般的に、熱間プレスでは、加熱によりオーステナイト変態を生じさせてＣを固溶させる。Ｃの固溶により、焼入れ性及び焼入れ後の硬度が高くなる。この加熱の際には、ベイナイト、パーライト、マルテンサイト、セメンタイト、及び残留オーステナイト等のＣ濃度が高い相又は組織がオーステナイト化の起点となる。従って、これらの面積率が高いほど、オーステナイト化が促進される。一方、Ｃ濃度が低いフェライトはオーステナイト化の起点とはなりにくく、フェライトの面積率が高いほど、オーステナイトの粒成長が抑制される。
（フェライトの面積率：５％〜９４％）
フェライトの面積率が５％以上の場合、オーステナイト化の起点が適度に抑制される。このため、オーステナイトの過度な粒成長を抑制することができ、熱間プレス後の靭性を更に向上することができる。従って、フェライト面積率は５％以上とする。この効果を確実に得るために、フェライトの面積率は好ましくは１５％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、更に好ましくは４０％以上である。
フェライトの面積率が９４％以下の場合、オーステナイト化の起点が適度に確保される。このため、オーステナイト化を速やかに進行させることが可能となり、生産性が向上する。従って、フェライトの面積率は９４％以下とする。
なお、フェライトの面積には、ポリゴナルフェライト、アシキュラーフェライト、及びベイニティックフェライトの各面積が含まれるが、パーライト中に存在するフェライトの面積は含まないものとする。
（ベイナイトの面積率：１％〜９５％）
加熱時のオーステナイト変態の促進という観点では、ベイナイト、パーライト、マルテンサイト、セメンタイト、及び残留オーステナイト等のＣ濃度が高い相又は組織が含まれていることが好ましい。しかし、熱間プレス用鋼板にＣ含有量が過度に高い相又は組織が含まれている場合、これらの相又は組織から変態したオーステナイトにＣが濃縮するため、その後に焼入れが行われた際に、ミクロな観点において局所的に強度の高い部分が発生し、局部変形能及び靭性が低下しやすい。Ｃ濃度に着目すると、ベイナイト、パーライト、マルテンサイト、セメンタイト、及び残留オーステナイトのうちでは、Ｃ濃度が最も低い相又は組織はベイナイトである。このため、このような局所的なＣの濃縮が生じにくい相又は組織はベイナイトである。そして、ベイナイトの面積率が１％以上の場合に、局部変形能及び靭性の向上が顕著である。従って、ベイナイトの面積率は１％以上とする。また、フェライト以外の組織はベイナイトであることが好ましい。フェライトの面積率が５％以上であるため、ベイナイトの面積率は９５％以下である。
また、フェライトの面積率及びベイナイトの面積率の和は好ましくは４０％以上であり、より好ましくは４５％以上であり、更に好ましくは５０％以上であり、より一層好ましくは５５％以上である。フェライトの面積率及びベイナイトの面積率の和が小さいほど、パーライト、マルテンサイト、セメンタイト、及び残留オーステナイトの面積率が高い。このため、Ｃが拡散しにくく、焼きむらが生じ易くなり、硬度分布が大きくなりやすい。従って、十分な局部変形能及び靭性を得にくい。フェライトの面積率及びベイナイトの面積率の和は更に好ましくは９０％以上であり、さらに一層好ましくは１００％である。
ベイナイトの面積率が２０％〜９５％の場合、フェライトの面積率は５％〜８０％であることが好ましい。ベイナイトの面積率が高いほど、焼入れの際のオーステナイト化に要する時間が短くなる。従って、コスト及び時間の削減に好ましい。
ベイナイトの面積率が１％以上２０％未満の場合、フェライトの面積率は４０％〜９４％であることが好ましい。フェライトの面積率が高いほど、優れた予成形性を得ることができる。特にフェライトの面積率が４０％以上の場合に予成形性の向上が顕著である。
フェライト及びベイナイト以外の残部は、例えば、パーライト、マルテンサイト、セメンタイト、又は残留オーステナイトの１種又は２種以上である。これらは少なければ少ないほど好ましい。
熱間プレス用鋼板の表面に、Ｚｎを含むめっき層が形成されていることが好ましい。つまり、熱間プレス用鋼板としては、表面処理鋼板が好ましい。めっき層により、熱間プレスにより得られる熱間プレス鋼板部材の耐食性の向上等の効果が得られる。めっき層の種類は特に制限されず、電気めっき層及び溶融めっき層が例示される。電気めっき層としては、電気亜鉛めっき層及び電気Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層が例示される。溶融めっき層としては、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、溶融アルミニウムめっき層、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき層、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき層、及び溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金めっき層が例示される。
めっき付着量も特に制限されず、一般的なものでよい。ただし、特にめっき層が純亜鉛めっき層である場合には、熱間プレスに際して熱間プレス用鋼板がＡｃ３点以上の温度に加熱されたときに、めっき層が部分的に蒸発する可能性がある。このため、特に付着量が溶融めっきより小さくなる傾向のある電気亜鉛めっきの場合には、めっき付着量を大きめにすることが好ましい。このような理由から、めっき層としては、溶融亜鉛系めっき層が好ましく、特に、純亜鉛よりめっき層の融点が高い溶融亜鉛合金めっき層（合金化溶融亜鉛めっき層を含む）が好ましい。
次に、熱間プレス用鋼板の製造方法について説明する。本実施形態に係る熱間プレス用鋼板は、上記の化学組成及び鋼組成を備えていれば、その製造方法に拘わらず、所望の効果を呈するものである。従って、その製造方法は特に限定されない。ただし、以下に説明する製造方法によれば、本実施形態に係る熱間プレス用鋼板を確実に製造することができる。
本実施形態に係る熱間プレス用鋼板の製造方法は、大別して２種類に分類できる。一方はめっき処理を含まない製造方法であり、他方はめっき処理を含む製造方法である。
先ず、めっき処理を含まない製造方法について説明する。この製造方法では、鋼塊又は鋼片の熱間圧延を行い、熱間圧延により得られた鋼板の酸洗処理を行い、酸洗処理により得られた鋼板の冷間圧延を行い、冷間圧延により得られた鋼板の熱処理を行う。鋼塊又は鋼片の化学組成は、製造しようとする熱間プレス用鋼板の化学組成と実質的に一致させる。
熱間圧延では、１０５０℃以上の温度で圧延を開始し、その後に４００℃〜７００℃の温度域で巻き取る。
鋼塊又は鋼片が、熱間プレス用鋼板の焼入れにより得られる熱間プレス鋼板部材の局部変形能及び靭性を劣化させる原因となる非金属介在物を含有する場合がある。従って、鋼塊又は鋼片の熱間圧延の際に、これらの非金属介在物を十分に固溶させることが好ましい。上記の化学組成を有する鋼塊又は鋼片を熱間圧延する場合、１０５０℃以上の温度で圧延を開始すれば、上記非金属介在物の固溶が促進される。従って、圧延の開始温度は１０５０℃以上とする。例えば、温度が１０５０℃未満となった鋼塊又は鋼片を加熱して１０５０℃以上の温度で圧延を開始してもよく、連続鋳造後の鋼塊又は分塊圧延後の鋼片を１０５０℃未満の温度に低下させることなく１０５０℃以上の温度で圧延を開始してもよい。熱間圧延の完了温度は特に制限されないが、８２０℃以上であることが好ましい。
圧延後の巻取温度が４００℃未満では、フェライトを十分に確保できないため、熱間圧延鋼板（以下、熱延鋼板ということがある）の強度が過度に高くなる。このため、上述の鋼組織を得ることが困難となる。また、冷間圧延の際に、荷重の制御並びに鋼板の平坦度及び厚さの制御が困難となって、適正な冷間圧延ができなくなったり、又は製造効率が低下したりする。従って、巻取温度は４００℃以上とする。
圧延後の巻取温度が７００℃以上である場合、鋼組織がフェライトのみ、フェライト及びセメンタイトの組み合わせ、又はパーライトとなり、ベイナイトを含む鋼組織が得られない。従って、巻取温度は７００℃以下とする。一般的に、巻取温度が高すぎると巻取後にスケールが成長するためスケール疵が発生しやすくなる。また、巻取温度が高すぎると、巻取後に高温状態にある鋼板コイルが自重で変形しやすくなり、この変形により鋼板コイルの表面にすり疵が発生する場合がある。変形する理由は、巻取後に未変態オーステナイトが残存し、フェライト変態が生じる場合があるためである。巻取後にフェライト変態が生じると、フェライト変態に伴って体積膨張が生じ、その後に熱収縮が生じるため、鋼板コイルが巻取張力を失う。
酸洗処理の条件は特に制限されず、例えば常法の条件に基づいて行うことができる。酸洗処理の前又は後にスキンパス圧延を行ってもよい。例えば、スキンパス圧延により、平坦度が矯正されたり、スケールの剥離が促進されたりする。スキンパス圧延の伸び率は特に制限されず、例えば０．３％以上３．０％未満としてもよい。
冷間圧延の条件は特に制限されず、例えば常法の条件に基づいて行うことができる。圧下率に特に制限はないが、圧下率は好ましくは８０％以下である。
熱処理（再結晶焼鈍）では、７００℃〜８４０℃の温度域まで加熱し、その後に５℃／秒〜１００℃／秒の平均冷却速度で５００℃以下の温度まで冷却し、その後に３００℃〜５００℃の温度域に５秒間〜６００秒間保持する。
この熱処理により再結晶を発現させる。熱処理における加熱温度が７００℃未満では、再結晶が十分に発現せず、熱間圧延後の鋼組織が残存しやすく、所望の鋼組織の熱間プレス用鋼板を得ることが困難である。このため、熱間プレス用鋼板を焼入れした場合に、安定した特性を得ることが困難である。従って、熱処理の加熱温度は７００℃以上とする。熱処理における加熱温度が８４０℃超では、温度を確保するための熱量が増大して製造コストが増大したり、製造効率が低下したりする。従って、熱処理の加熱温度は８４０℃以下とする。
５００℃以下の温度までの平均冷却速度が５℃／秒未満であると、パーライト又は粗大なセメンタイトが過剰に生成してしまい、所望の鋼組織が得られない。このため、十分な焼入れ性が得られず、焼入れ後の特性が劣化する場合がある。従って、５００℃以下の温度までの平均冷却速度は５℃／秒以上とする。５００℃以下の温度までの平均冷却速度が１００℃／秒超であると、マルテンサイト又は残留オーステナイトが過剰に生成してしまい、所望の鋼組織が得られない。このため、十分な焼入れ性が得られず、焼入れ後の特性が劣化する場合がある。従って、５００℃以下の温度までの平均冷却速度は１００℃／秒以下とする。
３００℃〜５００℃の温度域に保持する時間が５秒間未満であると、所望の鋼組織が得られない。従って、この保持時間は５秒間以上とする。この保持時間が６００秒間超であると、製造効率が著しく低下する。従って、この保持時間は６００秒間以下とする。
このような一連の処理により、実施形態に係る熱間プレス用鋼板を製造することができる。
次に、めっき処理を含む製造方法について説明する。この製造方法では、鋼塊又は鋼片の熱間圧延を行い、熱間圧延により得られた鋼板の酸洗処理を行い、酸洗処理により得られた鋼板の冷間圧延を行い、冷間圧延により得られた鋼板の熱処理を行い、めっき処理を行う。鋼塊又は鋼片の化学組成は、製造しようとする熱間プレス用鋼板の化学組成と実質的に一致させる。熱間圧延、酸洗処理、及び冷間圧延は、めっき処理を含まない製造方法と同様の条件で行うことができる。
熱処理では、７００℃〜８４０℃の温度域まで加熱し、その後に３℃／秒〜２０℃／秒の平均冷却速度で５８０℃以下の温度まで冷却し、その後に５００℃〜５７０℃の温度域に５秒間〜６００秒間保持する。
この熱処理により再結晶を発現させるが、この製造方法では後にめっき処理が行われるため、めっき処理を含まない製造方法とは、条件が相違している。熱処理における加熱温度は、めっき処理を含まない製造方法と同様の理由で、７００℃〜８４０℃とする。
５８０℃以下の温度までの平均冷却速度が３℃／秒未満であると、めっき処理が行われても、所望の鋼組織が得られない。従って、５８０℃以下の温度までの平均冷却速度は３℃／秒以上とする。５８０℃以下の温度までの平均冷却速度が２０℃／秒超であると、めっき処理が行われても、所望の鋼組織が得られない。従って、５８０℃以下の温度までの平均冷却速度は２０℃／秒以下とする。
５００℃〜５７０℃の温度域に保持する時間が５秒間未満であると、所望の鋼組織が得られない。従って、この保持時間は５秒間以上とする。この保持時間が６００秒間超であると、製造効率が著しく低下する。従って、この保持時間は６００秒間以下とする。
めっき処理では、溶融亜鉛めっき処理を行い、その後に５００℃〜６５０℃の温度域で合金化処理を行う。
溶融亜鉛めっき処理の条件は特に制限されず、例えば常法の条件に基づいて行うことができる。連続溶融亜鉛めっき設備を上記の熱処理の設備に連続するように設け、熱処理及び溶融亜鉛めっき処理を連続して行ってもよい。また、溶融亜鉛めっき設備を上記の熱処理の設備とは独立して設けてもよい。
合金化処理の温度が５００℃未満では、合金化が不十分となって、合金化処理後の亜鉛めっき層のＦｅ含有量が８％を下回る場合がある。従って、合金化処理の温度は５００℃以上とする。合金化処理の温度が６５０℃超では、合金化処理後の亜鉛めっき層のＦｅ含有量が２０％を超える場合がある。従って、合金化処理の温度は６５０℃以下とする。合金化処理の後にスキンパス圧延を行ってもよく、効果に影響することはない。例えば、スキンパス圧延により平坦度が矯正される。スキンパス圧延の伸び率は特に制限されず、常法の伸び率と同様のものにしてもよい。
亜鉛めっき層のＦｅ含有量は好ましくは８％以上である。Ｆｅ含有量が８％以上の場合、熱間プレスの際にＦｅ−Ｚｎ固溶体化形成速度を高め、溶融Ｚｎ相の生成をより確実に抑制することが可能である。Ｆｅ含有量が高いほど、この効果が高くなるが、その一方で、製造効率が低下する。従って、Ｆｅ含有量は、好ましくは２０％以下である。
めっき付着量が片面当り３５ｇ／ｍ２未満であると、熱間プレス鋼板部材の所望の耐食性が得られないことがある。また、製造効率が低下しやすい。このため、めっき付着量は好ましくは片面当り３５ｇ／ｍ２以上である。
（熱間プレス鋼板部材）
上述の実施形態に係る熱間プレス用鋼板の熱間プレスを行うことにより、熱間プレス鋼板部材が得られる。従って、熱間プレス鋼板部材の化学組成は、実質的に熱間プレス用鋼板のそれと一致する。熱間プレス鋼板部材の鋼組織は熱間プレスの条件によって異なるが、本発明の実施形態では、マルテンサイトの面積率を９０％以上とする。これは、マルテンサイトの面積率が９０％未満であると、化学組成が適切なものであっても優れた局部変形能及び靱性を得ることができないからである。そして、マルテンサイトの面積率が９０％以上であれば、優れた局部変形能及び靱性を得ることができる。また、所望の局部変形能及び靱性等との関係上、熱間プレス鋼板部材の引張強さは１６００ＭＰａ以下とする。
次に、本願発明者が行った実験について説明する。
（第１の実験）
第１の実験では、表１に示す化学組成を有するスラブを用いて、表２に示す鋼組織を有する熱間プレス用鋼板を製造した。一部の熱間プレス用鋼板は、めっき処理を施してめっき鋼板とした。「鋼板の種類」の欄の「ＧＡ」は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を示し、「ＥＧ」は電気亜鉛めっき鋼板を示し、「ＧＩ」は溶融亜鉛めっき鋼板を示し、「ＣＲ」は冷間圧延鋼板を示す。
熱間プレス用鋼板の製造では、表１に示す化学組成を有するスラブの熱間圧延を行い、厚さが３．２ｍｍの熱間圧延鋼板（熱延鋼板）を得た。次いで、熱延鋼板の酸洗処理を行って酸洗鋼板を得た。一部の酸洗鋼板については冷間圧延を行って厚さが１．６ｍｍの冷間圧延鋼板（冷延鋼板）を得た。その後、冷延鋼板の熱処理及びめっき処理を行った。なお、一部の試験では、冷間圧延、熱処理、めっき処理の一部を省略した。熱間圧延の条件（スラブ加熱温度及び巻取温度）、冷間圧延の有無、熱処理の有無及び条件（加熱温度、５５０℃以下の温度までの平均冷却速度、冷却停止温度、及び冷却停止温度での保持時間）、並びにめっき処理の有無を表２に示す。
なお、溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際の溶融亜鉛めっき浴の温度は４６０℃とした。めっき付着量は４５ｇ／ｍ２、めっきのＦｅ含有量は１３％とした。合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際の合金化処理は５５０℃で２０秒間行った。
なお、各熱間プレス用鋼板の鋼組織は以下のようにして求めた。すなわち、熱間プレス用鋼板の圧延方向に平行な断面にナイタルエッチングを施し、走査型電子顕微鏡を用いて１／４深さ位置において１０視野の鋼組織を観察した。この観察では、測定倍率を１０００倍とした。
Figure 2014027682
Figure 2014027682
そして、熱間プレス試験装置を用いて熱間プレス試験を実施した。この試験では、試験片を表面温度が９００℃に到達するまで加熱炉内で加熱し、９００℃で２分間保持してから加熱炉から取り出した。その後、狙いの温度（焼入れ開始温度）になるまで放冷により冷却し、狙いの温度に到達した時点で急速焼入れ処理を実施した。狙いの温度は８００℃及び５００℃とした。熱間プレスにより得られる熱間プレス鋼板部材の形状は平板とした。熱間プレス試験用の試験片のサイズは幅２００ｍｍ、長さ８０ｍｍとした。
焼入れ後の引張強さの測定も行った。この測定では、圧延方向に直交する方向にＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に従って引張試験を実施し、引張強さ（ＴＳ）を測定した。
焼入れ後の硬さ試験も行った。硬さ試験では、圧延方向に平行な断面のビッカース硬さを測定した。この測定はＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠して行い、測定荷重は９８ｋＮとした。この測定では、試料の表面から同一の深さ位置で２００μｍずつ離間した１０か所で硬さを測定し、その平均値を求めた。そして、８００℃で焼入れを開始した場合のビッカース硬さ（Ｈｖ８００）及び５００℃で焼入れを開始した場合のビッカース硬さ（Ｈｖ５００）を求め、これらの差も求めた。また、８００℃で焼入れを開始した鋼板におけるマルテンサイトの面積率も求めた。
焼入れ後の局部変形能の評価も行った。この評価では、日本鉄鋼連盟規格の「ＪＦＳＴ１００１穴拡げ試験方法」に従って穴広げ率を測定した。
焼入れ後の靭性の評価も行った。この評価では、８００℃から焼入れ処理を行った鋼板についてのシャルピー衝撃試験により吸収エネルギーを測定した。吸収エネルギーの測定では、冷間圧延を省略したものについては３枚を重ねあわせ、冷間圧延を施したものについては６枚を重ねあわせ、それぞれビス止めをして全厚９．６ｍｍの試験片を作製した。試験片は、ＪＩＳ Ｚ ２２０２に記載されているＶノッチシャルピー試験片とした。試験方法は、ＪＩＳ２２４２に記載されている方法に準じ、−４０℃における吸収エネルギーを調査した。圧延方向に対して０°及び９０°方向にノッチを入れたシャルピー試験片から得られた吸収エネルギーをそれぞれＪ０、Ｊ９０とした。
これらの結果を表３に示す。焼入れ性の評価では、Ｈｖ８００とＨｖ５００との差が１５Ｈｖ以下であり、かつマルテンサイトの面積率が９０％以上のものを「優」とし、その他の「劣」とした。局部変形能の評価では、穴広げ率が４０％以上のものを「優」とし、その他を「劣」とした。靱性の評価では、Ｊ０及びＪ９０の両方が３０Ｊ以上であり、かつＪ０／Ｊ９０の値が０．５以上であるものを「優」とし、その他を「劣」とした。Ｊ０／Ｊ９０の値は、靭性の異方性を反映する。
Figure 2014027682
表３からわかるように、本発明の範囲内にある発明例の熱間プレス用鋼板は、良好な焼入れ性、局部変形能及び靱性を有していた。また、これらは、焼入れ後に１６００ＭＰａ以下の適度な引張強さを示した。これに対し、比較例では、少なくとも１つの特性が劣っていた。
なお、表２に示すように、巻取温度を３５０℃とした試験Ｎｏ．６７及びＮｏ．６９では、適正な冷間圧延を行うことができなかった。また、巻取温度を７５０℃とした試験Ｎｏ．６８及びＮｏ．７０では、巻き取り後に変形が生じてしまったため、後の処理を行うことができなかった。
（第２の実験）
第２の実験では、鋼板の焼入れに要する加熱時間の評価を行った。この評価では、焼入れ前に９００℃まで加熱し、９００℃に４分間保持した場合の焼入れ後のビッカース硬さ及び９００℃に１．５分間保持した場合の焼入れ後のビッカース硬さを測定し、これらの差を求めた。そして、これらの差が１５以下のものを「◎」とし、１５超３０以下のものを「○」とした。この結果を表４に示す。
Figure 2014027682
表４に示すように、ベイナイトの面積率が２０％未満の試験Ｎｏ．３３では、１．５分間の保持では十分なオーステナイト化が実現できずにビッカース硬さの差が１５超となったが、試験Ｎｏ．３０〜Ｎｏ．３２では、１．５分間の保持で十分なオーステナイト化が実現でき、ビッカース硬さの差が１５以下となった。
（第３の実験）
第３の実験では、ベイナイトの面積率が１％以上２０％未満の鋼板の予成形性の評価を行った。この評価では、焼入れ前の熱間プレス用鋼板の引張試験を行った。この測定では、圧延方向に直交する方向にＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に従って引張試験を実施し、全伸び（Ｔ−ＥＬ）を測定した。そして、全伸び（Ｔ−ＥＬ）が１０％以上のものを「◎」とし、その他を「○」とした。この結果を表５に示す。
Figure 2014027682
表５に示すように、フェライトの面積率が４０％未満の試験Ｎｏ．３３では、良好な予成形性を得ることができ、フェライトの面積率が４０％以上の試験Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、及びＮｏ．８では、極めて良好な予成形性を得ることができた。
（第４の実験）
第４の実験では、熱間プレス鋼板部材について、第１の実験と同様の局部変形能及び靱性の評価を行った。この結果を表６に示す。なお、試験Ｎｏ．７１、Ｎｏ．７２、及びＮｏ．７３の熱間プレス鋼板部材の作製では、焼入れ前の加熱温度を９００℃とし、９００℃での保持時間を４分間とし、焼入れの際には２００℃まで室温の大気中で放冷した。
Figure 2014027682
表６に示すように、マルテンサイトの面積率が９０％以上であれば、優れた局部変形能及び靱性が得られたが、マルテンサイトの面積率が９０％未満の比較例では、十分な局部変形能及び靱性が得られなかった。
本発明は、例えば、ドアビーム及びセンターピラー等の自動車ボデー部品に用いられる熱間プレス用鋼板等の製造産業及び利用産業に利用することができる。本発明は、他の機械構造部品の製造産業及び利用産業等に利用することもできる。

Claims (24)

  1. 質量％で、
    Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
    Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
    Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
    ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
    Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
    Ｐ ：０．１％以下、
    Ｓ ：０．００４％以下、
    Ｎ ：０．０１％以下、
    Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
    Ｃｒ：０％〜１．００％、
    Ｂｉ：０％〜０．５％、
    Ｃａ：０％〜０．０５％、
    Ｍｇ：０％〜０．０５％、
    ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
    Ｍｏ：０％〜１％、
    Ｃｕ：０％〜１％、
    Ｎｉ：０％〜１％、
    Ｗ ：０％〜１％、
    Ｎｂ：０％〜１％、
    Ｖ ：０％〜１％、
    残部：Ｆｅ及び不純物
    で表される化学組成を有し、
    Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
    ［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
    面積率で、
    ベイナイト：１％〜９５％、
    フェライト：５％〜９４％、
    残部：パーライト、マルテンサイト及び残留オーステナイトからなる群らか選択された１又は２種以上
    で表される鋼組織を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板。
  2. 前記ベイナイトの面積率が２０％〜９５％であり、
    前記フェライトの面積率が５％〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載の熱間プレス用鋼板。
  3. 前記ベイナイトの面積率が１％以上２０％未満であり、
    前記フェライトの面積率が４０％〜９４％であることを特徴とする請求項１に記載の熱間プレス用鋼板。
  4. 前記化学組成が、
    Ｔｉ：４８／１４×［Ｎ］％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％
    を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板。
  5. Ｃｒ含有量が０．０１％〜１．００％であり、
    Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］と表したときに、式（２）が成り立つことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板。
    １．６≦［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］≦３．５ （２）
  6. 前記化学組成が、
    Ｂｉ：０．０００１％〜０．５％
    を含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板。
  7. 前記化学組成が、
    Ｃａ：０．０００５％〜０．０５％、
    Ｍｇ：０．０００５％〜０．０５％、及び
    ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０５％
    からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板。
  8. 前記化学組成が、
    Ｍｏ：０．０３％〜１％、
    Ｃｕ：０．０１％〜１％、
    Ｎｉ：０．０１％〜１％、及び
    Ｗ ：０．０１％〜１％
    からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板。
  9. 前記化学組成が、
    Ｎｂ：０．００５％〜１％、及び
    Ｖ ：０．００５％〜１％
    からなる群から選択された１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板。
  10. 鋼塊又は鋼片の熱間圧延を行う工程と、
    前記熱間圧延により得られた鋼板の酸洗処理を行う工程と、
    前記酸洗処理により得られた鋼板の冷間圧延を行う工程と、
    前記冷間圧延により得られた鋼板の熱処理を行う工程と、
    を有し、
    前記鋼塊又は鋼片は、
    質量％で、
    Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
    Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
    Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
    ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
    Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
    Ｐ ：０．１％以下、
    Ｓ ：０．００４％以下、
    Ｎ ：０．０１％以下、
    Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
    Ｃｒ：０％〜１．００％、
    Ｂｉ：０％〜０．５％、
    Ｃａ：０％〜０．０５％、
    Ｍｇ：０％〜０．０５％、
    ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
    Ｍｏ：０％〜１％、
    Ｃｕ：０％〜１％、
    Ｎｉ：０％〜１％、
    Ｗ ：０％〜１％、
    Ｎｂ：０％〜１％、
    Ｖ ：０％〜１％、
    残部：Ｆｅ及び不純物
    で表される化学組成を有し、
    Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
    ［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
    前記熱間圧延を行う工程は、
    １０５０℃以上の温度で圧延を開始する工程と、
    その後に４００℃〜７００℃の温度域で巻き取る工程と、
    を有し、
    前記熱処理を行う工程は、
    ７００℃〜８４０℃の温度域まで加熱する工程と、
    その後に５℃／秒〜１００℃／秒の平均冷却速度で５００℃以下の温度まで冷却する工程と、
    その後に３００℃〜５００℃の温度域に５秒間〜６００秒間保持する工程と、
    を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法。
  11. 鋼塊又は鋼片の熱間圧延を行う工程と、
    前記熱間圧延により得られた鋼板の酸洗処理を行う工程と、
    前記酸洗処理により得られた鋼板の冷間圧延を行う工程と、
    前記冷間圧延により得られた鋼板の熱処理を行う工程と、
    前記熱処理により得られた鋼板のめっき処理を行う工程と、
    を有し、
    前記鋼塊又は鋼片は、
    質量％で、
    Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
    Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
    Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
    ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
    Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
    Ｐ ：０．１％以下、
    Ｓ ：０．００４％以下、
    Ｎ ：０．０１％以下、
    Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
    Ｃｒ：０％〜１．００％、
    Ｂｉ：０％〜０．５％、
    Ｃａ：０％〜０．０５％、
    Ｍｇ：０％〜０．０５％、
    ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
    Ｍｏ：０％〜１％、
    Ｃｕ：０％〜１％、
    Ｎｉ：０％〜１％、
    Ｗ ：０％〜１％、
    Ｎｂ：０％〜１％、
    Ｖ ：０％〜１％、
    残部：Ｆｅ及び不純物
    で表される化学組成を有し、
    Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
    ［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
    前記熱間圧延を行う工程は、
    １０５０℃以上の温度で圧延を開始する工程と、
    その後に４００℃〜７００℃の温度域で巻き取る工程と、
    を有し、
    前記熱処理を行う工程は、
    ７００℃〜８４０℃の温度域まで加熱する工程と、
    その後に３℃／秒〜２０℃／秒の平均冷却速度で５８０℃以下の温度まで冷却する工程と、
    その後に５００℃〜５７０℃の温度域に５秒間〜６００秒間保持する工程と、
    を有し、
    前記めっき処理を行う工程は、
    溶融亜鉛めっき処理を行う工程と、
    その後に５００℃〜６５０℃の温度域で合金化処理を行う工程と、
    を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法。
  12. 前記化学組成が、
    Ｔｉ：４８／１４×［Ｎ］％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％
    を含有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
  13. Ｃｒ含有量が０．０１％〜１．００％であり、
    Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］と表したときに、式（２）が成り立つことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
    １．６≦［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］≦３．５ （２）
  14. 前記化学組成が、
    Ｂｉ：０．０００１％〜０．５％
    を含有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
  15. 前記化学組成が、
    Ｃａ：０．０００５％〜０．０５％、
    Ｍｇ：０．０００５％〜０．０５％、及び
    ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０５％
    からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
  16. 前記化学組成が、
    Ｍｏ：０％〜１％、
    Ｃｕ：０％〜１％、
    Ｎｉ：０％〜１％、及び
    Ｗ ：０％〜１％
    からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
  17. 前記化学組成が、
    Ｎｂ：０％〜１％、及び
    Ｖ ：０％〜１％
    からなる群から選択された１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の熱間プレス用鋼板の製造方法。
  18. 質量％で、
    Ｃ ：０．０８％以上０．２０％未満、
    Ｓｉ：０．００３％〜０．２％、
    Ｍｎ：１．６％〜３．５％、
    ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％〜２．０％、
    Ｂ ：０．０００３％〜０．０１％、
    Ｐ ：０．１％以下、
    Ｓ ：０．００４％以下、
    Ｎ ：０．０１％以下、
    Ｔｉ：Ｎ含有量を［Ｎ］と表したとき、０％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％、
    Ｃｒ：０％〜１．００％、
    Ｂｉ：０％〜０．５％、
    Ｃａ：０％〜０．０５％、
    Ｍｇ：０％〜０．０５％、
    ＲＥＭ：０％〜０．０５％、
    Ｍｏ：０％〜１％、
    Ｃｕ：０％〜１％、
    Ｎｉ：０％〜１％、
    Ｗ ：０％〜１％、
    Ｎｂ：０％〜１％、
    Ｖ ：０％〜１％、
    残部：Ｆｅ及び不純物
    で表される化学組成を有し、
    Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃ含有量を［Ｃ］と表したときに、式（１）が成り立ち、
    ［Ｍｎ］＋６．６７×［Ｃ］−２．７３≧０ （１）
    マルテンサイトの面積率が９０％以上の鋼組織を有し、
    引張強さが１６００ＭＰａ以下であることを特徴とする熱間プレス鋼板部材。
  19. 前記化学組成が、
    Ｔｉ：４８／１４×［Ｎ］％〜０．０４＋４８／１４×［Ｎ］％
    を含有することを特徴とする請求項１８に記載の熱間プレス鋼板部材。
  20. Ｃｒ含有量が０．０１％〜１．００％であり、
    Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］と表したときに、式（２）が成り立つことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の熱間プレス鋼板部材。
    １．６≦［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］≦３．５ （２）
  21. 前記化学組成が、
    Ｂｉ：０．０００１％〜０．５％
    を含有することを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の熱間プレス鋼板部材。
  22. 前記化学組成が、
    Ｃａ：０．０００５％〜０．０５％、
    Ｍｇ：０．０００５％〜０．０５％、及び
    ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０５％
    からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の熱間プレス鋼板部材。
  23. 前記化学組成が、
    Ｍｏ：０％〜１％、
    Ｃｕ：０％〜１％、
    Ｎｉ：０％〜１％、及び
    Ｗ ：０％〜１％
    からなる群から選択された１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか１項に記載の熱間プレス鋼板部材。
  24. 前記化学組成が、
    Ｎｂ：０％〜１％、及び
    Ｖ ：０％〜１％
    からなる群から選択された１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１８乃至２３のいずれか１項に記載の熱間プレス鋼板部材。
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