JPWO2017017905A1 - 熱間プレス部材の製造方法 - Google Patents
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[1]亜鉛系めっき鋼板をAc3変態点〜1000℃の温度範囲に加熱後、熱間プレス加工、冷却を行う熱間プレス部材の製造方法であって、前記加熱に先立ち、亜鉛系めっき鋼板に対して表面清浄化処理を行う表面外観に優れた熱間プレス部材の製造方法。
[2]亜鉛系めっき鋼板を冷間プレス加工後、Ac3変態点〜1000℃の温度範囲に加熱し、冷却を行う熱間プレス部材の製造方法であって、
前記加熱に先立ち、亜鉛系めっき鋼板に対して表面清浄化処理を行う表面外観に優れた熱間プレス部材の製造方法。
[3]前記亜鉛系めっき鋼板は、10〜25質量%のNiを含み、残部がZnおよび不可避的不純物からなり、片面あたりの付着量が10〜90g/m2のめっき層を片面または両面に有するZn-Ni合金めっき鋼板である[1]または[2]に記載の熱間プレス部材の製造方法。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%、めっきの成分を示す%は、すべて質量%である。
本発明の熱間プレス部材の製造方法では、鋼板表面の片面または両面に亜鉛系めっき層を有する亜鉛系めっき鋼板を用いる。亜鉛系めっきとしては、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき、電気亜鉛めっき、電気亜鉛−ニッケル合金めっきなどが例示されるが、これらに限定されるものではなく、亜鉛を含む公知の亜鉛系めっきすべてが適用可能である。
2)下地鋼板
本発明の熱間プレス部材を得るには、亜鉛系めっき層の下地鋼板として、例えば、質量%で、C:0.15〜0.50%、Si:0.05〜2.00%、Mn:0.5〜3.0%、P:0.10%以下、S:0.05%以下、Al:0.10%以下、N:0.010%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する熱延鋼板や冷延鋼板を用いることができる。このような成分組成を有する熱延鋼板や冷延鋼板を下地鋼板として用いた場合、例えば980MPa以上の強度を有する等、要求される高強度が得られる熱間プレス部材を得ることができる。
各成分組成の限定理由を、以下に説明する。
Cは、鋼の強度を向上させる元素であり、熱間プレス部材の引張強度(以下、TSと称することもある)を980MPa以上にするには、その量を0.15%以上とする必要がある。一方、C量が0.50%を超えると、素材の鋼板のブランキング加工性が著しく低下する。したがって、C量は0.15〜0.50%が好ましい。
Siは、Cと同様に、鋼の強度を向上させる元素であり、熱間プレス部材のTSを980MPa以上にするには、その量を0.05%以上とする必要がある。一方、Si量が2.00%を超えると、熱間圧延時に赤スケールと呼ばれる表面欠陥の発生が著しく増大するとともに、圧延荷重が増大したり、熱延鋼板の延性の劣化を招く。さらに、Si量が2.00%を超えると、ZnやAlを主体としためっき皮膜を鋼板表面に形成するめっき処理を施す際に、めっき処理性に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、Si量は0.05〜2.00%が好ましい。
Mnは、フェライト変態を抑制して焼入れ性を向上させるのに効果的な元素であり、また、Ac3変態点を低下させるので、熱間プレス前の加熱温度を低下するにも有効な元素である。このような効果の発現のためには、その量を0.5%以上とする必要がある。一方、Mn量が3.0%を超えると、偏析して素材の鋼板および熱間プレス部材の特性の均一性が低下する。したがって、Mn量は0.5〜3.0%が好ましい。
P量が0.10%を超えると、偏析して素材である鋼板および熱間プレス部材の特性の均一性が低下するとともに、靭性も著しく低下する。したがって、P量は0.10%以下が好ましい。
S量が0.05%を超えると、熱間プレス部材の靭性が低下する。したがって、S量は0.05%以下が好ましい。
Al量が0.10%を超えると、素材の鋼板のブランキング加工性や焼入れ性を低下させる。したがって、Al量は0.10%以下が好ましい。
N量が0.010%を超えると、熱間圧延時や熱間プレス加工前の加熱時にAlNの窒化物が形成され、素材の鋼板のブランキング加工性や焼入れ性を低下させる。したがって、N量は0.010%以下が好ましい。
Crは、鋼を強化するとともに、焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果の発現のためには、Cr量を0.01%以上とすることが好ましい。一方、Cr量が1.0%を超えると、著しいコスト高を招くため、その上限は1.0%とすることが好ましい。
Tiは、鋼を強化するとともに、細粒化により靭性を向上させるのに有効な元素である。また、次に述べるBよりも優先して窒化物を形成して、固溶Bによる焼入れ性の向上効果を発揮させるのに有効な元素でもある。よって、Ti量は0.01%以上とすることが好ましい。しかし、Ti量が0.20%を超えると、熱間圧延時の圧延荷重が極端に増大し、また、熱間プレス部材の靭性が低下するので、その上限は0.20%とすることが好ましい。
Bは、熱間プレス時の焼入れ性や熱間プレス後の靭性向上に有効な元素である。こうした効果の発現のためには、B量を0.0005%以上とすることが好ましい。一方、B量が0.0800%を超えると、熱間圧延時の圧延荷重が極端に増大し、また、熱間圧延後にマルテンサイト相やベイナイト相が生じて鋼板の割れなどが生じるので、その上限は0.0800%とすることが好ましい。
Sbは、亜鉛系めっき鋼板を加熱してから熱間プレス加工、冷却をするまでの間に鋼板表層部に生じる脱炭層を抑制する効果を有する。このような効果の発現のためにはその量を0.003%以上とする必要がある。一方、Sb量が0.030%を超えると、圧延荷重の増大を招き、生産性を低下させる。したがって、Sb量は0.003〜0.030%とすることが好ましい。
3)熱間プレス工程
本発明の熱間プレス部材の製造方法では、熱間プレス工程として、以下の二つの態様のいずれかの工程を用いることにより、熱間プレス部材を製造する。
4)表面清浄化処理
本発明の熱間プレス部材の製造方法では、亜鉛系めっき鋼板を加熱するに先立ち、めっき層の表面に付着した塵や埃、指紋などの汚れを除去する目的で、亜鉛系めっき鋼板の表面清浄化処理を行う。この表面清浄化処理は、本発明において重要な要件である。この表面清浄化処理を行わない場合は、図1(b)に示すように点状欠陥が発生する。しかし、表面清浄化処理を行うと、図1(a)に示すように外観良好品を製造することができる。なお、点状欠陥には、図2(a)に示すように、亜鉛系めっき層の表面を覆っていたZnO層が破壊され亜鉛が激しく蒸発した痕跡である白色欠陥や、図2(b)に示すように、さらに白色欠陥部において下地鋼板の酸化が進みスケールが生成した黒色欠陥などがあり、いずれの点状欠陥も表面外観を損なうだけでなく塗装密着性も劣化させるため、表面清浄化処理を行うことにより可能な限り点状欠陥を抑制することが必要である。以上のように、本発明において表面清浄化処理とは、点状欠陥に起因するものを除去する処理である。
◎:点状欠陥の発生しなかったサンプルが10枚中10枚
○:点状欠陥の発生しなかったサンプルが10枚中8〜9枚
△:点状欠陥の発生しなかったサンプルが10枚中5〜7枚
×:点状欠陥の発生しなかったサンプルが10枚中0〜4枚
表面外観の評価結果を製造条件と併せて表1に示す。
Claims (3)
- 亜鉛系めっき鋼板をAc3変態点〜1000℃の温度範囲に加熱後、熱間プレス加工、冷却を行う熱間プレス部材の製造方法であって、
前記加熱に先立ち、亜鉛系めっき鋼板に対して表面清浄化処理を行う表面外観に優れた熱間プレス部材の製造方法。 - 亜鉛系めっき鋼板を冷間プレス加工後、Ac3変態点〜1000℃の温度範囲に加熱し、冷却を行う熱間プレス部材の製造方法であって、
前記加熱に先立ち、亜鉛系めっき鋼板に対して表面清浄化処理を行う表面外観に優れた熱間プレス部材の製造方法。 - 前記亜鉛系めっき鋼板は、10〜25質量%のNiを含み、残部がZnおよび不可避的不純物からなり、片面あたりの付着量が10〜90g/m2のめっき層を片面または両面に有するZn−Ni合金めっき鋼板である請求項1または2に記載の熱間プレス部材の製造方法。
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