JPWO2018174082A1 - ハット部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

ハット部材１は、頂面部１３と、第１の稜線１１３と、２つの側壁１１を備える。２つの側壁１１の中央硬度Ｄｃは３００ＨＶ以上である。２つの側壁１１のそれぞれは、軟化部Ｌと、軟化部Ｌに隣接する強度遷移部Ｔとを有する。軟化部Ｌの硬度Ｄｎは、中央硬度Ｄｃより少なくとも８％低い（Ｄｃ−Ｄｎ≧０．０８Ｄｃ）。強度遷移部Ｔは、軟化部Ｌから一方端に向かって０．５ｍｍ以上の範囲に設けられる。強度遷移部Ｔの硬度Ｄｔは、中央硬度Ｄｃより８％〜１％低い範囲で遷移する（０．９２Ｄｃ≦Ｄｔ≦０．９９Ｄｃ）。ハット部材１は、さらに、２つの第２の稜線１１４と、２つのフランジ１４とを備える。

Description

本発明は、耐衝撃性を有するハット部材に関する。

車両の補強用部材として用いられる構造部材は、高強度及び軽量化が求められる。また、構造部材は、耐衝撃性と、衝撃による変形量の抑制が求められる事が多い。そこで、１つの構造部材に、耐衝撃性部位とエネルギー吸収部位の両方を備える場合がある。そのために、構造部材の強度分布を部分的に異ならせる場合がある。

例えば、国際公開２０１３／１３７４５４号（特許文献１）には、溶接法を適用せずとも、単一成形品内に耐衝撃部位とエネルギー吸収部位に相当する領域を有し、夫々の領域に応じて、高強度と伸びのバランスを達成できる熱間プレス成形品が開示されている。

また、特開２０１１−１７３１６６号公報（特許文献２）には、一つのプレス成形品において高強度部分と低強度部分との作り分けを容易にする複合型プレス加工装置が開示されている。

また、特許第５８９４０８１号公報には、車両用のＢピラーが開示されている。このＢピラーは、中央フランジ、２つのウェブ部分、及び２つのサイドフランジを含むハット形状のセクションを備える。ボロン鋼の平板からハット形状のセクションが熱間成形され、硬化される。ハット形状のセクションは、１４００ＭＰａを超える破壊強度を有する。硬化工程において、サイドフランジの一部は、十分に硬化されず、１１００ＭＰａ未満の破壊強度を有する。

国際公開２０１３／１３７４５４号 特開２０１１−１７３１６６号公報 特許第５８９４０８１号公報

上記従来技術は、１つの部材内で強度を作り分ける技術である。しかしながら、十分な衝撃吸収能を得るために部材内の強度分布については、さらなる検討の余地がある。

本願は、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる強度分布を有するハット部材を開示する。

本発明の一つの観点におけるハット部材は、頂面部と、前記頂面部の両端にある２つの第１の稜線と、前記第１の稜線に隣接する一方端から、前記頂面部との成す角が９０〜１３５°の方向に他方端まで延びる２つの側壁を備える。前記２つの側壁のそれぞれの前記頂面部に垂直な方向における中間位置の硬度のうち低い方の硬度で定義される中央硬度Ｄｃは３００ＨＶ以上である。前記２つの側壁のそれぞれは、軟化部と、軟化部に隣接する強度遷移部とを有する。前記軟化部は、前記他方端から前記中間位置の手前までの範囲に設けられる。前記軟化部の硬度Ｄｎは、前記中央硬度Ｄｃより少なくとも８％低い（Ｄｃ−Ｄｎ≧０．０８Ｄｃ）。前記強度遷移部は、前記軟化部に隣接し、前記軟化部から前記一方端に向かって０．５ｍｍ以上の範囲であって、前記一方端と前記他方端の間の中間の位置より他方端側に設けられる。前記強度遷移部の硬度Ｄｔは、前記中央硬度Ｄｃより８％〜１％低い範囲で遷移する（０．９２Ｄｃ≦Ｄｔ≦０．９９Ｄｃ）。前記ハット部材は、さらに、前記２つの側壁の前記他方端にそれぞれ隣接する２つの第２の稜線と、前記２つの第２の稜線から互いに離れる方向に延び、硬度が前記中央硬度より少なくとも８％低い２つのフランジとを備える。

なお、中間位置の手前とは、他方端と中間位置の間の任意の位置を意味する。中間位置の手前は、他方端と中間位置を含まない。

本願開示によれば、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる強度分布を有するハット部材を提供できる。

本実施形態におけるハット部材の長手方向に垂直な面における断面図である。 図１Ａに示すハット部材１をｘ方向から見た側面図である。 側壁における強度分布の一例を示すグラフである。 ハット部材の断面形状の変形例を示す断面図である。 ハット部材の断面形状の他の変形例を示す断面図である。 湾曲した構造部材の例を示す側面図である。 湾曲した構造部材の例を示す側面図である。 湾曲した構造部材の例を示す側面図である。 湾曲した構造部材の例を示す側面図である。 車両に配置される構造部材の一例を示す図である。 シミュレーションにおける解析モデルの構成を示す図である。 図７に示す解析モデルにおけるハット部材のメッシュを示す図である。 解析モデルのハット部材の材料のＳＳカーブを示すグラフである。 シミュレーションで設定した強度分布を説明するための図である。 シミュレーションにおけるハット部材の圧潰時の変形状態を示す図である。 シミュレーション結果が示す圧潰時の変位量と反力との関係を示すグラフである。 実施例として作製した成形品の斜視図である。 複数の成形品それぞれの強度分布を説明するための図である。 プレス成形する装置の構成例を示す図である。 プレス成形する装置の構成例を示す図である。 プレス成形する装置の構成例を示す図である。 プレス成形する装置の構成例を示す図である。 センターピラーのモデル部品の上面図である。 図１７に示すＡ-Ａ線の断面図である。 ３通りのパンチの速度のパターンを示すグラフである。 モデル部品の硬度分布を示すグラフである。

例えば、車体構造に用いられるような構造部材は、高強度でかつ軽量であることが求められている．構造部材の強度を高くすると、靱性は低下する傾向にある。そのため、高強度化された構造部材は、応力多軸度の高い変形場において早期に破断する傾向となる。すなわち、構造部材の強度が高くなると、衝突時等の２次変形において、脆性破壊しやすくなる。その結果、強度を増した構造部材が、所望の耐衝撃性能を達成することができない場合がある。

例えば、鋼の構造部材では、焼き戻し熱処理によって靱性を高めることができる。一般に、構造部材の靱性を高めると、強度が低下する。その結果、構造部材の圧潰時の最大荷重が低下する。構造部材の靱性を高めつつ、最大荷重の低下を抑制する為、発明者らは、種々の条件で、構造部材の部分焼き戻しを実施した。その結果、ある条件においては、構造部材の靱性と圧潰時の最大荷重の向上を両立できることを見出した。

そこで、発明者らは、さらに詳しく検討した。具体的には、ハット部材の圧潰変形時の最大荷重を向上させるために、側壁の変形モードに着目した。側壁の強度を部分的に変化させることで、側壁の変形モードを制御することを試みた。試行錯誤の結果、側壁に強度遷移部を設けることで、最大荷重を向上させるように変形モードを制御できることを見出した。この知見に基づいて、下記実施形態の構造部材に想到した。

本発明の実施形態におけるハット部材は、頂面部と、前記頂面部の両端にある２つの第１の稜線と、前記第１の稜線に隣接する一方端から、前記頂面部との成す角が９０〜１３５°の方向に他方端まで延びる２つの側壁を備える。前記２つの側壁のそれぞれの前記頂面部に垂直な方向における中間位置の硬度のうち低い方の硬度で定義される中央硬度Ｄｃは３００ＨＶ以上である。前記２つの側壁のそれぞれは、軟化部と、軟化部に隣接する強度遷移部とを有する。前記軟化部は、前記他方端から前記中間位置の手前までの範囲に設けられる。前記軟化部の硬度Ｄｎは、前記中央硬度Ｄｃより少なくとも８％低い（Ｄｃ−Ｄｎ≧０．０８Ｄｃ）。前記強度遷移部は、前記軟化部に隣接し、前記軟化部から前記一方端に向かって０．５ｍｍ以上の範囲であって、前記一方端と前記他方端の間の中間の位置より他方端側に設けられる。前記強度遷移部の硬度Ｄｔは、前記中央硬度Ｄｃより８％〜１％低い範囲で遷移する（０．９２Ｄｃ≦Ｄｔ≦０．９９Ｄｃ）。前記ハット部材は、さらに、前記２つの側壁の前記他方端にそれぞれ隣接する２つの第２の稜線と、前記２つの第２の稜線から互いに離れる方向に延びるフランジとを備える。

上記の構成においては、２つの側壁は、頂面部に対して９０〜１３５度の方向に延びる。すなわち、各側壁と頂面部に垂直な方向との成す角度は、４５度以内となる。各側壁において、フランジと接する第２の稜線から頂面部に接する第１の稜線に向かって、側壁の中間位置までの間に、軟化部と、強度遷移部が順に隣接して配置される。ここで、側壁の中間位置の中央硬度を３００ＨＶ以上とし、軟化部の硬度を中央硬度より少なくとも８％低く設定される。強度遷移部の強度は、中央硬度より８％低い硬度から中央硬度より１％低い硬度までの間で遷移する。この強度遷移部が、軟化部から一方端に向かう方向において０．５ｍｍ以上の範囲に設けられる。すなわち、強度遷移部の第１の稜線に近い方の端から第２の稜線に近い方の端（すなわち軟化部に接する端）までの幅が０．５ｍｍ以上である。このように、軟化部及び強度遷移部を設けることで、頂面部に垂直な方向の荷重が加わった場合の最大荷重が、軟化部及び強度遷移部を設けない場合に比べて、向上する。そのため、衝撃エネルギーを効率よく吸収することができる強度分布を有するハット部材が提供できる。

上記構成においては、頂面部に垂直な方向の荷重が加わった場合の構造部材の圧潰時に、強度遷移部付近を優先的に変形させる変形モードとすることができる。このとき、さらに、強度遷移部付近により塑性ひずみが狭い範囲に集中しすぎないよう分散される。すなわち、強度遷移部を設けることで、変形モードを制御しつつ、塑性ひずみを分散させる効果が得られる。その結果、圧潰時の最大荷重が向上すると推定される。

上記構成において、前記強度遷移部の前記第１の稜線に近い方の端から前記第２の稜線に近い方の端までの幅は、前記強度遷移部の平均厚さの５倍以下であることが好ましい。これにより、強度遷移部による、変形モードの制御と塑性ひずみ分散の効果をより引き出すことができる。

上記構成において、前記強度遷移部の前記第１の稜線に近い方の端から前記第２の稜線に近い方の端までの幅Ｌｔは、１ｍｍ以上とすることが好ましく、３ｍｍ以上とすることがより好ましい。これにより、強度遷移部による、変形モードの制御と塑性ひずみ分散の効果の確実性が増す。同様の観点から、前記強度遷移部の前記第１の稜線に近い方の端から前記第２の稜線に近い方の端までの幅Ｌｔは、強度遷移部の平均厚みｔの０．５倍より大きい（Ｌｔ＞０．５ｔ）ことが好ましく、１．０以上（Ｌｔ≧１．０ｔ）であるとより好ましく、３．０以上（Ｌｔ≧３．０ｔ）であるとなお好ましい。

上記構成において、強度遷移部における他方端から一方端に向かう方向の硬度の変化率は、３〜１００ＨＶ／ｍｍとすることが好ましい。硬度の変化率が１００ＨＶ／ｍｍを超えると強度遷移部にひずみが集中して破断しやすくなり、硬度の変化率が３ＨＶ／ｍｍより小さいと、強度遷移部に十分に変形が入らないためである。

上記２つの側壁のそれぞれにおいて、軟化部及び強度遷移部以外に部分であって中間位置を含む部分の硬度は、中央硬度と同じ硬度としてもよい。すなわち、２つの側壁のそれぞれにおいて、軟化部及び強度遷移部以外の部分であって、前記中間位置を含む部分を、硬度が３００ＨＶ以上の高強度部としてもよい。又は、中間位置と第１の稜線の間に、中央硬度より少なくとも８％低い硬度の軟化部が設けられてもよい。

２つのフランジの硬度は、前記中央硬度より少なくとも８％低くてもよい。例えば、軟化部は、フランジから第２の稜線を通って及び側壁の中間位置の手前に達するまでの領域に形成されてもよい。この場合、軟化部がフランジ全体に形成されてもよいし、フランジの一部に形成されてもよい。

上記ハット部材と、上記ハット部材のフランジに接合されるクロージングプレートとを備える閉断面構造の構造部材も、本発明の実施形態に含まれる。

上記ハット部材は、前記頂面部側に凸となるよう湾曲してもよい。また、上記ハット部材を含む車体構造、センターピラー（Ｂピラー）及びそのリインフォースメント又はバンパ及びそのリインフォースメントも、本発明の実施形態に含まれる。

本発明において、ＨＶは、ビッカース硬度の単位である。本発明におけるハット部材の硬度は、日本工業規格のＺ２２４４の試験方法で測定されるビッカース硬度とする。なお、ビッカース硬度は、引張強度又は降伏強度に変換することもできる。また、本発明において、硬度は、ビッカース硬度を意味するものとする。

上記のハット部材の製造方法も、本発明の実施形態の一つである。本発明の実施形態におけるハット部材の製造方法は、ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで上記のハット部材を製造する方法である。この製造方法では、前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持する。前記ダイのダイ肩に接触する前記ブランクの温度が６００℃以上８００℃以下のとき、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面（フェース面）とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形する。前記ダイの縦壁の高さの半分の位置に接触する前記ブランクの温度が３００℃以上７００℃以下のとき、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせる。

例えば、ブランクの温度が６００〜８００℃のときにダイ肩とパンチの板押え面とをすれ違わせ、その後、ダイとパンチとの相対速度を下げて、ブランクの温度が下がって３００〜７００℃となったときにダイの縦壁の高さの半分の位置とパンチの押え面をすれ違わせることができる。或いは、ブランクの温度が６００〜８００℃のときにダイ肩とパンチの板押え面とをすれ違わせ、その後、パンチとダイを遠ざけておき、再び、ダイ肩とパンチの板押え面をすれ違わせて、ブランクの温度が下がって３００〜７００℃になった時にダイの縦壁の高さの半分の位置とパンチの板押え面とをすれ違うようにすることができる。

ブランクは、板材すなわち素板とも称する。ブランクは、例えば、鋼材である。上記製造方法は、ブランクを９００℃以上に加熱し1分以上均熱保持する工程と、前記第１の稜線の成形開始温度が６００℃以上８００℃以下で前記第１の稜線を成形する工程と、前記第２の稜線の成形開始温度が３００℃以上７００℃以下で成形する工程とを有する。これにより、前記軟化部及び前記強度遷移部を含む２つの前記縦壁を有するハット部材を効率良く製造することができる。

なお、上記の製造方法においては、パンチとダイの間に板状のブランクを配置した状態で、ダイに対してパンチを近づける方向に移動させる。ダイは、凹部を有する。パンチは、ダイの凹部の外と中の間を往復運動する。この構成において、ダイの凹部内の成形下死点におけるパンチの板押え面の位置からダイの凹部の縁すなわちダイ肩までのパンチのストローク方向における距離をダイの縦壁の高さとする。パンチの板押え面は、パンチの面のうち成形下死点時にストローク方向に最も突出した位置にある面とする。ダイの板押え面は、ダイの面のうち成形下死点時にストローク方向に最も突出した位置にある面とする。

本発明の他の実施形態におけるハット部材の製造方法は、ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで上記のハット部材を製造する方法である。この製造方法では、前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持する。前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形し、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて第２の稜線を成形する。

上記製造方法において、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの、前記ダイと前記パンチの平均相対速度Ｖ２は、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とがすれ違うときの前記ダイと前記パンチの相対速度Ｖ１の、２０分の１未満とするのがのぞましい。

この場合、ダイ肩の高さの半分の位置から成形下死点までの間の少なくとも一部において、パンチの速度を低下させることができる。これにより、成形されるハット部材の縦壁の中央位置から他方端までの間に硬度差を発生させることができる。そのため、強度遷移部及び軟化部を有するハット部材を、効率良く製造することができる。

例えば、前記第一の稜線の成形速度Ｖ１と、成形下死点から前記ハット部材の高さの１／２の位置より成形下死点までの平均成形速度Ｖ２が以下の関係式（１）を満たすよう成形されてもよい。
V2 / V1 ＜ 0.05 （１）

なお、ダイ肩の縦壁の高さは、製造されるハット部材の縦壁の高さに相当する。そのため、ダイ肩の縦壁の高さ半分の位置は、ハット部材の縦壁の中央位置に相当する。

本発明の他の実施形態におけるハット部材の製造方法は、ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで上記のハット部材を製造する方法である。この製造方法では、前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持する。前記ダイ肩と前記パンチの板押え面（フェース面）とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形し、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて第２の稜線を成形する。

この製造方法において、前記ダイの板押え面に対向する位置にある前記パンチの面、又は前記ダイの板押え面に熱伝導率０．３（W/m・K）以下の断熱材を設けてもよい。この場合、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの間に、前記ブランクを前記断熱材に接触させてもよい。さらに、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの、前記ダイと前記パンチの平均相対速度Ｖ２は、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とがすれ違うときの前記ダイと前記パンチの相対速度Ｖ１の、２０分の１以上２分の１以下としてもよい。

この場合、ダイ肩の高さの半分の位置から成形下死点までの間の少なくとも一部において、ブランクに断熱材を接触させ、且つパンチの速度を低下させることができる。これにより、成形されるハット部材の縦壁の中央位置から他方端までの間に硬度差を発生させることができる。そのため、強度遷移部及び軟化部を有するハット部材を、効率良く製造することができる。

例えば、前記ダイまたは前記パンチの板押え面（フェース面）において、プレス成形中のブランクとの接触する接触部を、熱伝導率０．３（W/m・K）以下の断熱材で構成してもよい。この場合、前記成形速度Ｖ１と前記平均成形速度Ｖ２が、下記式（２）を満たすよう成形してもよい。
0.05≦ V2 / V1 ≦ 0.5 （２）

本発明の他の実施形態におけるハット部材の製造方法は、ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで上記のハット部材を製造する方法である。この製造方法では、前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持する。前記ダイ肩と前記パンチの板押え面（フェース面）とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形し、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて第２の稜線を成形する。

上記製造方法において、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの間に、前記ブランクは、前記ダイの板押え面に対向する位置にある３００℃以上の前記パンチの面又は、３００℃以上の前記ダイの板押え面に接触させてもよい。この場合、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの、前記ダイと前記パンチの平均相対速度Ｖ２は、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とがすれ違うときの前記ダイと前記パンチの相対速度Ｖ１の、２０分の１以上２分の１以下としてもよい。

この場合、ダイ肩の高さの半分の位置から成形下死点までの間の少なくとも一部において、ブランクに３００℃以上の板押え面を接触させ、且つパンチの速度を低下させることができる。これにより、成形されるハット部材の縦壁の中央位置から他方端までの間に硬度差を発生させることができる。そのため、強度遷移部及び軟化部を有するハット部材を、効率良く製造することができる。

例えば、前記パンチ又はダイの板押え面においてプレス成形中のブランクとの接触する接触部を３００℃以上に加熱してもよい。この場合、前記成形速度Ｖ１と前記平均成形速度Ｖ２が上記式（２）を満たすよう成形してもよい。

［実施形態］
図１Ａは、本実施形態におけるハット部材の長手方向に垂直な断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示すハット部材１を長手方向に垂直かつ頂面部に平行な方向（ｘ方向）から見た側面図である。図１Ａは、図１ＢのＡ−Ａ線におけるハット部材１の断面を示す。

ハット部材１は、頂面部１３と、頂面部１３の両端にある２つの第１の稜線１１３と、２つの第１の稜線１１３からそれぞれ延びる２つの側壁１１と、２つの側壁１１の頂面部１３とは反対側の端部にある２つの第２の稜線１１４と、２つの第２の稜線１１４から互いに離れるよう延びる２つのフランジ１４を備える。

頂面部１３と側壁１１との成す角θは、９０°≦θ≦１３５°である。側壁１１の一方端は、第１の稜線１１３に隣接する。側壁１１の他方端は、第２の稜線１１４に隣接する。第１の稜線１１３及び第２の稜線１１４は、いずれもハット部材１の長手方向に延びる。図１に示す例では、第１の稜線１１３及び第２の稜線１１４は互いに平行であるが、これらは互いに平行でなくてもよい。

２つの側壁１１のそれぞれと頂面部１３との境界部分には、湾曲部（Ｒ）５が形成されている。すなわち、側壁１１の一方端を含む端部は、丸く湾曲した形状となっている。これにより、側壁１１と頂面部１３との境界におけるハット部材の肩部の表面は、曲面になる。この湾曲部（Ｒ）５は、側壁１１の一部であるとして、側壁１１の、頂面部１３に垂直な方向における高さＨが決定される。すなわち、湾曲部（Ｒ）５の頂面部１３側の端のＲ境界（Ｒ止まり）５ｂを、側壁１１の一方端とする。第１の稜線１１３は、側壁１１の一方端すなわちＲ境界５ｂに隣接する。

２つの側壁１１のそれぞれと、２つのフランジ１４のそれぞれとの境界部分には、湾曲部（Ｒ）６が形成されている。すなわち、側壁１１の他方端を含む端部は、丸く湾曲した形状となっている。これにより、側壁１１とフランジ１４との境界におけるハット部材の肩部の表面は、曲面になる。この湾曲部（Ｒ）６は、側壁１１の一部であるとして、側壁１１の、頂面部１３に垂直な方向における高さＨが決定される。すなわち、湾曲部（Ｒ）６のフランジ１４側の端のＲ境界（Ｒ止まり）６ｂを、側壁１１の他方端とする。第２の稜線１１４は、側壁１１の他方端に隣接する。

頂面部１３に垂直な方向（ｚ方向）における２つの側壁１１のそれぞれの中間位置１１ｃの硬度のうち低い方の硬度で定義される中央硬度Ｄｃは、３００ＨＶ以上である。すなわち、２つの側壁１１の中間位置１１ｃにおける硬度は、３００ＨＶ以上である。

２つの側壁１１それぞれには、軟化部Ｌと、強度遷移部Ｔが設けられる。軟化部Ｌは、側壁１１の他方端（Ｒ境界６ｂ）から中間位置１１ｃの手前までの範囲に設けられる。図１Ａに示す例では、軟化部Ｌは、湾曲部６及びフランジ１４にも設けられている。軟化部Ｌの硬度Ｄｎは、中央硬度Ｄｃより少なくとも８％低い（Ｄｃ−Ｄｎ≧０．０８Ｄｃ）。

強度遷移部Ｔは、軟化部Ｌに隣接する。強度遷移部Ｔは、軟化部Ｌから側壁１１の一方端（Ｒ境界５ｂ）に向に向かって０．５ｍｍ以上の範囲であって、側壁１１の一方端（５ｂ）と他方端（６ｂ）の間の中間位置１１ｃより他方端（６ｂ）側に設けられる。具体的には、強度遷移部Ｔの第１の稜線１１３に近い方の端Ｔｕと、第２の稜線１１４に近い方の端Ｔｄとの間の幅Ｌｔが０．５ｍｍ以上となる。これらの強度遷移部の第１の稜線１１３に近い方の端Ｔｕと、第２の稜線１１４に近い方の端Ｔｄは、いずれも、側壁の中間位置１１ｃと他方端（６ｂ）との間に位置する。

強度遷移部Ｔの硬度は、中央硬度より８％〜１％低い範囲となる。すなわち、強度遷移部Ｔの硬度は、中央硬度より８％低い硬度から、中央硬度より１％低いまでの間で遷移する。

このような軟化部Ｌ及び強度遷移部Ｔを設けることで、頂面部１３に垂直な方向（ｚ方向）の荷重が加わった場合の最大荷重を、軟化部及び強度遷移部を設けない場合に比べて向上させることができる。なお、図１Ｂに示す例では、強度遷移部Ｔの頂面部１３に垂直な方向（ｚ方向）における幅は、ハット部材の長手方向（ｙ方向）において一定である。これに限らず、強度遷移部Ｔの頂面部１３に垂直な方向（ｚ方向）における幅は、ハット部材の長手方向（ｙ方向）において変化していてもよい。その場合、上記の強度遷移部Ｔの端Ｔｕと、端Ｔｄとの間の幅Ｌｔは、ハット部材１の前記強度遷移部が存在する部分の長手方向（ｙ方向）における平均値とする。

また、図１Ｂに示す例では、強度遷移部Ｔは、ハット部材１の長手方向（ｙ方向）の全体にわたって形成されているが、長手方向の一部に強度遷移部Ｔが設けられてもよい。その場合、例えば、強度遷移部Ｔの長手方向の寸法は、側壁の高さＨ以上とすることが好ましい。これにより、上記の最大荷重を向上させる効果の確実性を高めることができる。

ハット部材１の長手方向における強度遷移部Ｔの配置範囲は、特に限定されないが、以下に配置例を説明する。ハット部材１の長手方向における中央を含む領域に強度遷移部Ｔを配置することが好ましい。これにより、頂面部に垂直な方向の衝撃荷重による局所変形が想定される部分に、強度遷移部Ｔを配置することができる。また、ハット部材１は、長手方向に離間した２つの支持部で、他の部材に支持される場合がある。ハット部材１の２つの支持部の長手方向中央を含む領域に、強度遷移部Ｔを配置することが好ましい。これにより、頂面部に垂直な方向の衝撃荷重による局所変形が想定される部分に、強度遷移部Ｔを配置することができる。

また、ハット部材１は、長手方向において、頂面部１３側に凸となるよう湾曲していてもよい。この場合、頂面部１３が上になるようにハット部材１を水平面に置いたときに、頂面部１３が最も高くなっている部分の側壁１１に、強度遷移部Ｔを配置することが好ましい。これにより、頂面部に対する頂面部に垂直な方向の衝撃荷重による局所変形が想定される部分に、強度遷移部Ｔを配置することができる。或いは、ハット部材１の一対のフランジ１４にクロージングプレートが接合されてもよい。この構成において、ハット部材１は、長手方向において、クロージングプレート側に凸となるよう湾曲していてもよい。この場合、クロージングプレートが上になるようにハット部材１を水平面に置いたときに、クロージングプレートが最も高くなっている部分の側壁１１に、強度遷移部Ｔを配置することが好ましい。これにより、クロージングプレートに対するクロージングプレートに垂直な方向の衝撃荷重による局所変形が想定される部分に、強度遷移部Ｔを配置することができる。

一例として、ハット部材１が、バンパーリインフォース又は、センターピラー（Ｂピラー）として用いられる場合は、バンパーリインフォース又はセンターピラーの長手方向の中央を含む領域に強度遷移部Ｔを配置してもよい。

また、軟化部Ｌは、ハット部材１の長手方向（ｙ方向）の全体にわたって形成されてもよいし、長手方向の一部に形成されてもよい。例えば、軟化部Ｌの長手方向の寸法は、側壁の高さＨ以上とすることが好ましい。これにより、上記の最大荷重を向上させる効果の確実性を高めることができる。

ハット部材１の長手方向における軟化部Ｌの配置範囲は、特に限定されない。例えば、ハット部材１の長手方向において、強度遷移部Ｔと重なる位置に軟化部Ｌを配置してもよい。

図２は、側壁１１における強度分布の一例を示すグラフである。図２に示す例では、側壁１１の中間位置１１ｃにおける硬度である中央硬度Ｄｃは、３００ＨＶ以上である（Ｄｃ≧３００ＨＶ）。軟化部Ｌの硬度Ｄｎと、側壁１１の中央硬度Ｄｃとの差ΔＤ３は、０．０８Ｄｃ以上である（ΔＤ３＝Ｄｃ−Ｄｎ≧０．０８Ｄｃ）。すなわち、軟化部Ｌの最大硬度は、０．９２Ｄｃである。図２に示す例では、フランジ１４及び湾曲部６も軟化部Ｌに含まれる。なお、軟化部Ｌの一部において、材料特性に影響を及ぼさない程度に、硬度が０．９２Ｄｃを超える領域が含まれていてもよい。

第２の稜線１１４から側壁１１の中間位置１１ｃの間において、側壁１１の硬度は、第２の稜線１１４から中間位置１１ｃに近づく程、高くなっている。

軟化部Ｌと側壁１１の中間位置１１ｃとの間に、強度遷移部Ｔがある。強度遷移部Ｔの硬度Ｄｔは、軟化部Ｌから中間位置１１ｃに向けて、ＤｄからＤｕまで遷移する。すなわち、強度遷移部Ｔの硬度Ｄｔは、Ｄｄ≦Ｄｔ≦Ｄｕの範囲で遷移する。硬度Ｄｄは、中央硬度Ｄｃより０．０８Ｄｃ低い。すなわち、強度遷移部Ｔの最小の硬度Ｄｄと中央硬度Ｄｃとの差ΔＤ２は、０．０８Ｄｃである（ΔＤ２＝Ｄｃ−Ｄｄ＝０．０８Ｄｃ）。強度遷移部Ｔの最大の硬度Ｄｕは、中央硬度Ｄｃより５ＨＶ低い。すなわち、硬度Ｄｕと中央硬度Ｄｃとの差ΔＤ１は、０．０１Ｄｃである（ΔＤ１＝Ｄｃ−Ｄｕ＝０．０１Ｄｃ）。

図２に示す例では、側壁１１において、中央硬度Ｄｃより８％低い硬度の位置が、軟化部Ｌと強度遷移部Ｔとの境界すなわち強度遷移部Ｔの第２の稜線１１４に近い方の端Ｔｄとなる。また、側壁１１において、中央硬度Ｄｃより１％低い硬度の位置が、強度遷移部Ｔと、中間位置１１ｃを含む領域（非軟化部）との境界すなわち強度遷移部Ｔの第１の稜線１１３に近い方の端Ｔｕとなる。

図２に示す例では、強度遷移部Ｔの硬度は、中間位置１１ｃに近づく程高くなる。すなわち、強度遷移部Ｔの硬度は、軟化部Ｌから中間位置１１ｃに向かって、単調増加している。なお、強度遷移部Ｔにおける硬度の遷移は、強度遷移部Ｔ全体として単調増加する傾向であればよい。強度遷移部Ｔの一部に、中間位置１１ｃに近づく程、硬度が低くなる領域や、位置による硬度変化がない領域すなわち硬度が一定の領域が含まれてもよい。

強度遷移部Ｔの第２の稜線１１４に近い方の端Ｔｄから第１の稜線１１３に近い方の端Ｔｕまでの側壁１１の幅Ｌｔは、０．５ｍｍ以上である（Ｌｔ≧０．５ｍｍ）。これにより、頂面部１３に垂直な荷重が加わった場合に、強度遷移部Ｔにひずみが集中しすぎないようにすることができる。また、幅Ｌｔは、例えば、強度遷移部Ｔの平均厚さｔの５倍以下（Ｌｔ≦５ｔ）とすることが好ましい。これにより、頂面部１３に垂直な荷重が加わった場合に、強度遷移部に変形を集中させて、好ましい変形モードを得ることができる。なお、幅Ｌｔは、頂面部１３に垂直な方向の線を側壁１１の表面に投影した線における強度遷移部Ｔの両端Ｔｕ、Ｔｄの間の距離とする。

強度遷移部における硬度の変化率（Ｄｕ―Ｄｄ）／Ｌｔは、例えば、３〜１００ＨＶ／ｍｍとすることが好ましい（３［ＨＶ／ｍｍ］≦（Ｄｕ―Ｄｄ）／Ｌｔ≦１００［ＨＶ／ｍｍ］）。硬度の変化率が１００ＨＶ／ｍｍを超えると強度遷移部にひずみが集中して破断しやすくなり、硬度の変化率が３ＨＶ／ｍｍより小さいと、強度遷移部に十分に変形が入らないためである。

図２に示す例では、側壁１１の中間位置１１ｃと第１の稜線１１３の間は、硬度が３００ＨＶ以上の高強度部となっている。これに対して、第１の稜線１１３から側壁１１の中間位置１１ｃに向かって、中間位置１１ｃの手前までの範囲に、硬度が中央硬度より８％以上低い第２の軟化部が設けられてもよい。

なお、フランジ１４の強度と強度の分布については、特に制限されない。なぜなら、フランジ１４の強度はハット部材１の性能に特に大きな影響を及ぼさないからである。

図３は、上記のハット部材１の断面形状の変形例を示す断面図である。図３に示すハット部材１は、形状の異なる２つの側壁１１を有する。２つの側壁１１は、頂面部１３に対する角度θ１、θ２及び、高さＨＲ、ＨＬが互いに異なる。そのため、２つのフランジ１４の高さ方向における位置が異なっている。このように、ハット部材１の断面が左右非対称の場合、２つの側壁１１それぞれの高さＨ１、Ｈ２は、別々に定義される。

図３に示す例では、２つの側壁１１、１２のうち一方の側壁１１は、段差を有する。このように、側壁１１に段差がある場合も、第１の稜線１１３に接する一方端から、第２の稜線１１４に接する他方端までの高さ方向の寸法を、側壁１１の高さＨ１とする。すなわち、高さ方向において、側壁１１の最も低い位置から最も高い位置までの寸法を、側壁１１の高さＨ１とする。側壁１１に、凹凸又は孔がある場合も同様である。なお、高さ方向は、頂面部１３に垂直な方向である。

また、図示しないが、頂面部１３、側壁１１、及びフランジ１４の少なくとも１つの表面は、平面でなく曲面としてもよい。すなわち、頂面部１３、側壁１１、及びフランジ１４の少なくとも１つは、湾曲していてもよい。

図４は、上記のハット部材１の断面形状の変形例を示す断面図である。図４に示すハット部材１は、頂面部１３が、両端の傾斜部１３ａ、１３ｃと、傾斜部１３ａ、１３ｃの間の中央部１３ｂを含む。傾斜部１３ａ、１３ｃは、それぞれ、第１の稜線１１３に接し、傾斜面を有する。傾斜部１３ａ、１３ｃの傾斜面は、頂面部１３の内側に行く程、低くなるよう傾斜している。すなわち、頂面部１３は、凹部を有する。このような場合、頂面部１３の中央部１３ｂに垂直な方向を、頂面部１３に垂直な方向として、側壁１１の高さＨ１、Ｈ２が定義される。また、頂面部１３の中央部１３ｂの面と側壁１１との角度を、頂面部１３と側壁１１のなす角度とする。なお、図４に示す例では、頂面部１３と側壁１１との間の湾曲部５は、若干外側に膨らんでいる。

図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、ハット部材１は、長手方向に直線状に延びて形成される。これに対して、ハット部材１は、湾曲していてもよい。例えば、ハット部材１は、頂面部１３側に凸となるよう湾曲した形状にしてもよい。すなわち、頂面部１３の外面が凸となるようにハット部材１０を湾曲してもよい。

図５Ａ〜図５Ｄは、長手方向において湾曲したハット部材１の例を示す側面図である。図５Ａ〜図５Ｄに示す例では、ハット部材１は、頂面部１３側に凸となるよう湾曲している。図５Ａでは、ハット部材１は、長手方向全体にわたって一定の曲率で湾曲している。図５Ｂ及び図５Ｃでは、ハット部材１の閉断面構造材の長手方向（第１の両線の延在方向）の位置に応じて曲率が変化している。図５Ｄでは、ハット部材１は、長手方向の一部において湾曲している。図５Ａ及び図５Ｄに示す例では、ハット部材１は、側壁１１に垂直な方向（ｘ方向）から見て左右対称となるよう湾曲している。図５Ｂ、図５Ｃ、及び図５Ｄのハット部材１は、湾曲している部分（湾曲部）と、直線上に延びる部分（直線部）とを有する。図５Ｃに示す例では、直線部の長手方向両側に湾曲部が配置される。すなわち、湾曲部の間に直線部が配置される。図５Ｄに示す例では、湾曲部の長手方向両側に直線部が配置される。

このように、ハット部材１を湾曲させることで、湾曲の凸方向に対向する向きの衝撃に対する耐衝撃性を向上させることができる。例えば、湾曲したハット部材１にクロージングプレートを接合した構造部材の両端部を支持してなる構造部材は、湾曲の凸方向に対向する向きの衝撃に対して、高い耐衝撃性を有する。なお、頂面部１３が凹状になるように、ハット部材１を湾曲してもよい。

［車両への適用例］
上記のハット部材１のフランジ１４にクロージングプレートを接合した構造部材は、例えば、車両用構造部材として用いられてもよい。この場合、構造部材を、長手方向に離間した２つの連結部で支持した状態で車両に取り付けられることがある。ハット部材１を含む構造部材は、例えば、車体、バンパ又は車両ドアの構造部材として使用される。そのため、ハット部材１を含む構造部材を備える車体、バンパ又は車両ドアも、本発明の実施形態に含まれる。

ハット部材１を含む構造部材を車両に取り付ける場合、構造部材の長手方向が車両の外形に沿うよう構造部材を配置することが多い。すなわち、車両が衝突した場合の衝撃が構造部材の長手方向に垂直な方向となるように、構造部材が車両に取り付けられることが多い。また、頂面部１３が車両の外側に、クロージングプレートが車両の内側に配置されるように、構造部材が車両に取り付けられることがある。これにより、構造部材に車両の外側から衝撃を受けた場合に、構造部材が車両の内側へ突出する度合が小さくなる。逆にクロージングプレートが車両の外側に配置されることもある。クロージングプレートが車両の外側に配置された場合も、構造部材に車両の外側から衝撃を受けた場合に、構造部材が車両の内側へ突出する度合が小さくなる。

ハット部材１を含む構造部材は、上記のように、湾曲していてもよい。この場合、構造部材は、車両の外側に向かって凸となるよう車両に取り付けられる。これにより、車両の外側から衝撃を受けた場合に、構造部材をより折れにくくすることができる。

ハット部材１を含む構造部材は、車体、バンパ又は車両ドアの一部を構成する構造部材とすることができる。例えば、Ａピラー、Ｂピラー、サイドシル、ロッカー、ルーフレール、フロアメンバー、フロントサイドメンバーといった車体を構成する部材にハット部材１を含む構造部材を用いることができる。或いは、ドアインパクトビームやバンパリインフォースメントといった車体に取り付けられ、外部からの衝撃から車両内の装置や乗員を守る部材にハット部材１を含む構造部材を用いることもできる。

図６は、モノコック構造の車両に配置される構造部材の一例を示す図である。図６に示す例では、Ａピラー１５、Ｂピラー１６、ロッカー１７、ルーフレール１８、バンパリインフォースメント１９、フロントサイドメンバー２０、ドアインパクトビーム２１、フロアメンバー２２、及び、リアサイドメンバー２３が車両用構造部材として用いられる。これらの車両用構造部材の少なくとも１つを、上記のハット部材を含む構造部材で構成することができる。

［製造工程］
ハット部材１は、全体を同一素材で形成してもよい。ハット部材１は、例えば、鋼板から形成される。ハット部材１０の製造工程には、軟化部Ｌ及び強度遷移部Ｔを有するハット部材１を作製する工程が含まれる。ハット部材１の作製工程では、素材に強度差を与え、低強度領域を形成する工程が含まれる。また、ハット部材１を湾曲させる工程が製造工程に含まれてもよい。ハット部材１を湾曲させる場合は、例えば、プレス曲げ、引張り曲げ、圧縮曲げ、ロール曲げ、押し通し曲げ、又は偏心プラグ曲げ等の曲げ加工方法が用いられる。

ハット部材１の製造工程には、素材に軟化部及び強度遷移部を形成する工程が含まれる。軟化部及び強度遷移部を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、ロールフォーミングにより鋼板を断面ハット型に変形加工し、レーザー又は高周波加熱等の方法で、材料を局所的に加熱、焼き入れを行うことで、硬化領域を含むハット部材１を作り出すことができる。この場合、焼き入れを行わない領域が、相対的に強度が低い軟化部及び強度遷移部となる。また、調質処理を行ってハット部材１の全体を強化した後に、部分的に焼鈍処理を行って軟化部及び強度遷移部を形成することもできる。

或いは、熱間プレス（ホットスタンピング）技術を用いてハット部材１を作製することもできる。熱間プレスの工程において、加熱又は冷却の条件を同一素材において部分的に異ならせることで、素材中に軟化領域及び強度遷移領域を形成することができる。例えば、鋼板を用いて、鋼がオーステナイト単相域となる温度（Ａｃ３温度）以上に加熱し、金型を用いて成形を行いつつ焼き入れを行う。この際に、冷却速度に差をつけることにより、急冷部は概ね硬質なマルテンサイト組織とし、緩冷部は、軟質なフェライトとパーライトの混相組織又はベイナイト組織とする。これにより、緩冷部を、軟化領域及び強度遷移領域とすることができる。また、熱間プレスにより部材全体をマルテンサイト組織の高強度部とした後、部分的に焼戻して軟化部及び強度遷移部を形成してもよい。

一例として、ハット部材を製造工程は、鋼板を成形加工する工程と、成形加工した鋼板を焼入れする工程と、焼入れしたハット形状の鋼板を部分的に焼き戻しする工程とを含むことができる。

成形加工の工程では、例えば、鋼板を、少なくとも１回のＡｃ３点以上の熱処理を行いながらプレス成形することにより、頂面部と、頂面部の両端にある２つの第１の稜線と、第１の稜線に隣接する一方端から、頂面部との成す角が９０〜１３５°の方向に他方端まで延びる２つの側壁と、２つの側壁の前記２つの他方端に隣接する２つの第２の稜線と、２つの第２の稜線から互いに離れる方向へ延びる２つのフランジとを有するハット形状に成形加工する。

焼入れ工程では、頂面部に垂直な方向における２つの側壁それぞれの中間位置の硬度のうち低い方の硬度で定義される中央硬度が３００ＨＶ以上となるように成形加工した鋼板を焼入れする。

焼き戻し工程では、焼入れしたハット形状の鋼板の２つの側壁における前記他方端から中間位置の手前までの範囲の軟化部、及び、軟化部に隣接し、軟化部から一方端に向かって０．５ｍｍ以上の範囲であって、一方端と他方端の間の中間の位置より他方端側の強度遷移部を、少なくとも１回、２００℃以上に加熱して、軟化部の硬度を中央硬度より少なくとも８％低くし、強度遷移部の硬度を中央硬度より８％〜１％低い範囲とする。

なお、ハット部材１の製造方法は、上記例に限られない。例えば、テーラードブランクを用いて、ハット部材１を形成してもよい。また、他の一例として、９８０ＭＰａ以上（より好ましくは、１１８０ＭＰａ以上）の引張強度を有する高強度鋼板のハット形状の成形品に対し、大きな集光径のレーザーによる焼き戻しを、側壁の他方端から中間位置の範囲において行うことでも、ハット部材１を得ることが可能である。その他公知の方法を用いて、軟化部及び強度遷移部を有するハット部材１を形成してもよい。

［シミュレーション］
本実施例では、ハット部材に圧子を衝突させた場合の構造部材の変形をシミュレーションで解析した。図７は、シミュレーションにおける解析モデルの構成を示す図である。本シミュレーションでは、頂面部１３０、側壁１１０及びフランジ１４０を有するハット部材１０に、頂面部１３０に垂直な方向に圧縮する力を加えたときの変形挙動を解析した。解析モデルにおけるハット部材１０の寸法及び形状は、図７に示す通りである。

図８は、図７に示す解析モデルにおけるハット部材１０のメッシュを示す。図８に示すメッシュは、メッシュサイズが０．２８ｍｍのメッシュを５層重ねた構成である。要素タイプは、平面ひずみ要素（ＣＰＥ８［８節点、２次要素］）とした。節点数は、６６０７とし、要素数は、１９４０とした。ハット部材１０の材料のヤング率は、２．０５９４Ｅ＋５［Ｎ／ｍｍ＾２］とし、ポアソン比は、０．３［−］とした。材料のＳＳカーブは、図９のグラフに示されるものを用いた。図９のグラフにおける低強度材の特性を、軟化部に適用し、図９のグラフにおける高強度材の特性を、高強度部に適用した。強度遷移部には、図９のグラフにおける高強度材の特性から低強度材の特性へと徐々に変化する複数のＳＳカーブを適用し、強度遷移部における材料特性が緩やかに遷移するようにした。

図７及び図８の解析モデルを用いて、側壁１１０の強度分布を変えて、シミュレーションを行った。図１０は、シミュレーションで設定した強度分布を説明するための図である。図１０に示す２種類の強度分布様式Ｖ、Ｐでシミュレーションを行った。強度分布様式Ｖでは、側壁１１０の中間位置１１０ｃとフランジ１４０側の端部の間に軟化部Ｌ及び強度遷移部Ｔがあり、強度遷移部Ｔと頂面部１３０の間の部分は、高強度部である。強度分布様式Ｐでは、側壁１１０の中間位置１１０ｃとフランジ１４０の間と、頂面部１３０と中間位置１１０ｃとの間に、軟化部Ｌ及び強度遷移部Ｔがある。２種類の強度分布様式Ｖ、Ｐそれぞれにおいて、強度遷移部Ｔの幅を変えて解析を行った。具体的には、強度遷移部Ｔの幅を、強度遷移部Ｔの平均厚さの０．５倍〜６．０倍の間で段階的に変化させて、各段階で解析を行った。

また、図１０に示す強度様式の他に、ハット部材１０の全体にわたって高強度の一様な強度分布とする強度分布様式Ｎ、ハット部材１０の全体にわたって軟化させて一様な強度分布とする強度分布様式Ａ、フランジ１４０のみ軟化させた強度分布様式Ｆについても、解析を行った。

図１１は、シミュレーションにおけるハット部材１０圧潰時の変形状態を示す図である。比較例１は、強度分布様式＝Ｎ（一様に高強度）の場合であり、比較例２は、強度分布様式＝Ｆ（フランジのみ軟化）の場合である。実施例１は、強度分布様式がＶであり、強度遷移部の幅Ｌｔが、強度遷移部の平均厚さｔに対して１．０倍（１．０ｔ）である。実施例４は、強度分布様式がＰであり、強度遷移部の幅Ｌｔが、強度遷移部の平均厚さｔに対して１．０倍（１．０ｔ）である。

図１１に示すように、強度分布様式がＶ、Ｐの場合と、強度分布様式がＮ、Ｆの場合で、変形挙動すなわち部材変形モードが異なる。そのため、強度分布様式がＶ、Ｐの場合、すなわち、側壁１１０に軟化部と強度遷移部を設ける場合は、最大荷重が大きくなっている。

図１２は、シミュレーション結果が示す圧潰時の変位量と反力との関係を示すグラフである。図１２に示すように、比較例１、２及び実施例１、４の条件は、図１１と同じである。図１２に示す結果から、側壁１１０に軟化部と強度遷移部を設けた場合の実施例１、４において、比較例１、２に比べて、荷重担保量が大きくなり、反力が大きくなっている。

下記表１は、シミュレーションにおける比較例１〜７及び実施例１〜６の条件及び結果を示す表である。表１において、強度分布は、側壁の強度遷移部、強度遷移部の開始位置、及び、強度遷移部の平均厚さに対する長さは、シミュレーションの条件である。表１において、圧縮時の最大荷重、最大荷重ストローク、最大荷重時の表層最大塑性ひずみ、曲げ割れの有無は、シミュレーションの結果である。強度分布は、上記の強度分布様式Ｖ、Ｐ、Ｎ、Ａ、Ｆのいずれかを示している。強度遷移部の開始位置は、側壁の強度遷移部に最も近い側壁の端部から強度遷移部までの距離を、側壁の長さ（頂面部に垂直な線を側壁の表面に投影した線の側壁の一方端から他方端までの長さ）で割った値（端部から強度遷移部までの距離／側壁の長さ）で示している。この値が０．５の場合は、側壁の中間位置１１０ｃを示す。強度遷移部の板厚に対する長さは、強度遷移部の長さ（頂面部に垂直な線を側壁の表面に投影した線の強度遷移部の両端間の長さ）を、強度遷移部の平均厚さで割った値（強度遷移部の長さ／強度遷移部の平均厚さ）で示している。最大荷重時の表層最大塑性ひずみの値が大きいほど、荷重を担保できるが、大きすぎると割れが発生する。曲げ割れの有無については、最大荷重時の表層最大塑性ひずみ＞０．５の場合に割れと判定している。

上記表１に示す結果では、側壁に強度遷移部を設けた場合（強度分布＝Ｖ又はＰの場合）に、強度遷移部を設けない場合（強度分布＝Ｎ、Ａ、Ｆ）に比べて、最大荷重が大きくなっている。また、強度遷移部の長さが、０．５より大きく、６．０より小さい場合に、最大荷重が大きくなっている。

［成形品］
図１３は、実施例として作製した成形品の斜視図である。成形条件は、以下の通りである。成形用素材として，焼き入れ後強度が，２．０ＧＰａ級のＨＳ用鋼板（板厚１．６ｍｍ）を用いた。第１回目の加熱として、成形用素材の炭化物を完全に固溶させるため、成形用素材を、１０５０℃まで加熱して約５分間等温保持した後、プレス金型内に投入して成形加工を行った。その後、成形加工したものを、金型による接触熱伝達を利用して室温まで冷却して焼入れた。その後、２回目の加熱として、成形加工したものを、約９００℃まで加熱した後、ただちに金型内に投入して決め押し成形加工を行いながら加熱した金型で焼き入れた。その後、成形加工したものを、４００℃迄加熱した金型を部分的に接触させ、熱伝達を利用して材料を３７９℃迄加熱した。

図１３に示す形状の成形品で、強度分布が異なるものを複数作製し、圧縮試験を行った。図１４は、複数の成形品それぞれの強度分布を説明するための図である。強度分布の態様は、Ｎ、Ｖ、Ｐの３種類とした。強度分布Ｎは、焼入れまま、すなわち焼き戻し無しの成形品の強度分布である。強度分布Ｖは、フランジ１４と、フランジ１４側の側壁１１の湾曲部（ダイ肩）の部分を焼き戻したものである。側壁１１のフランジ１４側の端から中間位置までの間に、軟化部と強度遷移部が形成される。強度分布Ｐは、フランジ１４と、フランジ１４側の側壁１１の湾曲部（ダイ肩）の部分と、側壁１１の頂面部１３側の湾曲部（パンチ肩）及び頂面部１３の傾斜部とを焼き戻したものである。側壁１１のフランジ１４側の端から中間位置までの間と、側壁１１の頂面部１３側の端から中間位置までの間に、軟化部と強度遷移部が形成される。圧縮試験では、頂面部１３に垂直な方向に成形品を圧縮した。

下記表２は、成形品における比較例８及び実施例７、８の条件及び結果を示す表である。表２の各列の項目は、表１と同じである。表２に示す結果において、側壁に軟化部と強度遷移部が形成されるよう焼き戻しされた成形品は、焼き戻しをしない成形品に比べて、最大荷重が大きくなっている。

［製造方法の一例］
上記のホットスタンプ技術を用いたハット部材１の製造方法の一例を説明する。本例では、ブランクをダイとパンチの金型でプレス成形することで、ハット部材１を製造する。図１５Ａ及び図１５Ｂは、ダイとパンチを用いてプレス成形する装置の構成例を示す図である。図１５Ａ及び図１５Ｂに示す例では、金型として、ダイ３１及びパンチ３２が用いられる。ダイ３１は、凹部を有する。凹部は底部３２ｃと、縦壁３２ｂを含む。縦壁３２ｂは、底部３２ａに隣接する。縦壁３２ｂの表面は、底部３２ｃの表面に対して傾いている。パンチ３２は、ダイ３１の凹部の外と中を往復運動する。矢印ＳＹは、ダイ３１の往復運動の方向すなわちストローク方向を示す。図１５Ｂは、ダイ３１とパンチ３２が成形下死点にある状態を示す。

図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、プレス成形時に、板状のブランク１Ａは、ダイ３１とパンチ３２の間に配置される。ダイ３１は、パンチ３２に近づく方向に移動する。この時、ブランク１Ａの中央部にパンチ３２の板押え面３１ａが接触し、ブランク１Ａの中央部は、ダイ３１の凹部に押し込まれる。パンチ３２の板押え面３２ａとダイ肩３１ａｂがすれ違う時に、ダイ肩３１ａｂとブランク１Ａが接触し、第１の稜線の成形が開始される。図１５Ｂに示すように、ダイ３１が成形下死点に到達した時には、パンチ３２とダイ３１の間にブランク１Ａが充填された状態になる。

パンチ３２の板押え面３１ａは、パンチ３２の先端の面である。すなわち、パンチ３２が成形下死点にある状態で、ストローク方向に最も突出した部分の面が、パンチの板押え面３１ａである。

熱間プレスでは、ブランク１Ａは、加熱された状態で、ダイ３１及びパンチ３２によってプレス成形される。ブランク１Ａの加熱は、例えば、通電加熱であってもよい。通電加熱は、ブランク１Ａが、ダイ３１とパンチ３２の間に配置された状態で、ブランク１Ａに電極を付けて通電することにより行われる。或いは、ブランク１Ａは、加熱炉で加熱されてから、ダイ３１とパンチ３２の間に配置され、プレスされてもよい。

プレス成形時におけるブランク１Ａの加熱温度及びダイ３１とパンチ３２の相対速度を制御することで、上記の軟化部及び強度遷移部を有するハット部材を製造することができる。

一例として、ブランク１Ａを加熱し、ブランク１Ａが９００℃以上の均熱状態を１分間以上保持する。その後、ダイ肩３１ａｂに接触するブランク１Ａの温度が６００℃以上８００℃以下のとき、ダイ肩３１ａｂとパンチ３２の板押え面３２ａとをすれ違わせて、第１の稜線１１３を成形する。さらに、ダイ３１の縦壁３１ｂの高さの半分（Ｗ／２）の位置に接触するブランク１Ａの温度が３００℃以上７００℃以下のとき、ダイ肩３１ａｂとパンチ３２の板押え面３２ａとをすれ違わせて第１の稜線１１３を成形し、ダイ３１の縦壁３１ｂの高さの半分（Ｗ／２）の位置とパンチ３２の板押え面３２ａとをすれ違わせる。これにより、上記の軟化部Ｌ及び強度遷移部Ｔを有するハット部材を、熱間プレイ成形で製造することができる。この場合、軟化部Ｌ及び強度遷移部Ｔを形成するための焼き戻し工程が不要になる。

なお、図１５Ｂに示すように、ダイ３１の縦壁３１ｂの高さＷは、成形下死点におけるパンチ３２の板押え面３２ａの高さからダイ肩３１ａｂの高さまでのストローク方向における距離とする。

また、熱間プレス成形において、ダイ３１の縦壁３１ｂの高さの半分（Ｗ／２）の位置とパンチ３２の板押え面３２ａがすれ違ってから、パンチ３２の板押え面３２が成形下死点に到達するまでの、ダイ３１とパンチ３２の平均相対速度Ｖ２を低下させてもよい。これにより、成形されるハット部材の縦壁１１の中央位置１１ｃと第２の稜線１１４との間に、軟化部Ｌと強度遷移部Ｔを形成することができる。例えば、ダイ肩とパンチの板押え面とがすれ違うときのダイとパンチの相対速度Ｖ１と、上記の平均相対速度Ｖ２との関係が下記式（１）となるように、パンチ３２の速度を制御することが好ましい。これにより、軟化部Ｌと強度遷移部Ｔをより効率良く形成することができる。
V2 / V1 ＜ 0.05 （１）

なお、上記の速度制御は、ダイ３１の板押え面３１ａ及びこれに対向するパンチ３２の面３２ｂに断熱材を設けない場合、すなわち、ダイ３１及びパンチ３２の熱伝導率が、０．３（W/m・K）より大きい場合の例である。

ダイ３１の板押え面３１ａ及び対向するパンチ３２の面３２ｂの少なくとも一方に熱伝導率が０．３（W/m・K）以下の断熱材を設けてもよい。この場合、例えば、Ｖ１、Ｖ２の関係が下記式（２）となるように、パンチ３２の速度を制御することが好ましい。これにより、軟化部Ｌと強度遷移部Ｔをより効率良く形成することができる。
0.05≦ V2 / V1 ≦ 0.5 （２）

また、パンチ３２の板押え面３２ａが、ダイ３１の縦壁３１ｂの高さの半分（Ｗ／２）の位置とすれ違ってから下死点に到達するまでの間に、ブランク１Ａは、３００℃以上のダイ３１の板押え面３１ａ、又は、ダイ３１の板押え面３１ａに対向する３００℃以上のパンチ３２の面３２ｂに接触させるよう、ダイ３１又はパンチ３２の温度を制御してもよい。この場合、例えば、Ｖ１、Ｖ２の関係が上記式（２）となるように、パンチ３２の速度を制御することが好ましい。これにより、軟化部Ｌと強度遷移部Ｔをより効率良く形成することができる。なお、３００℃以上のダイ３１の板押え面３１ａ、及び、ダイ３１の板押え面３１ａに対向する３００℃以上のパンチ３２の面３２ｂの両方を、パンチ３２の板押え面３２ａが、ダイ３１の縦壁３１ｂの高さの半分（Ｗ／２）の位置とすれ違ってから下死点に到達するまでの間に、ブランク１Ａに接触させてもよい。

図１６Ａ及び図１６Ｂは、ダイとパンチを用いてプレス成形する装置の変形例を示す図である。図１６Ａ及び図１６Ｂに示す例では、ダイ３１にシートホルダ３３が取り付けられる。シートホルダ３３は、ダイ３１の凹部の底部３１ｃに取り付けられた弾性部材と、弾性部材の先端に取り付けられた押し板を含む。押し板は、プレス成形時にブランク１Ａに押し当てられる。

具体的には、プレス成形時に、ブランク１Ａの中央部は、パンチ３２の板押え面３２ａと、シートホルダ３３の押し板との間で、両者から押さえられた状態となる。この状態で、パンチ３２がダイ３１の凹部へ挿入される。

この場合も、図１６Ｂに示すように、ダイ３１の縦壁３１ｂの高さＷは、成形下死点におけるパンチ３２の板押え面３２ａの高さからダイ肩３１ａｂの高さまでのストローク方向における距離とする。

［速度制御の例］
図１７及び図１８に示すセンターピラーのモデル部品の熱間プレス成形の解析を行った。図１７は、モデル部品の上面図である。図１８は、図１７に示すＡ-Ａ線における断面図である。モデル部品は、断面がハット形状である。モデル部品の成形高さは７５ｍｍである。ダイに対するパンチの速度の３通りのパターンそれぞれで、熱間プレス成形の解析を行い、図１８に示す断面における硬度分布を測定した。図１９は、３通りの速度のパターンを示すグラフである。図１９に示すグラフでは、縦軸が、下死点を０とする成形時のダイのストローク、横軸が時間を表す。Ｃａｓｅ１では、ストローク全体にわたって一定の速度４０ｍｍ／秒でダイを移動させて成形した。Ｃａｓｅ２では、ストロークの初めから下死点手前の３０ｍｍまでは、５０ｍｍ／秒の速度で、下死点手前の３０ｍｍから下死点までを、１５秒かけて成形した。Ｃａｓｅ２の最後の３０ｍｍの速度は、２ｍｍ／秒である。Ｃａｓｅ３では、ストロークの初めから下死点手前の３０ｍｍまでは、４０ｍｍ／秒の速度でパンチのストロークの最後の３０ｍｍを、４５秒かけて成形した。Ｃａｓｅ３の最後の３０ｍｍの速度は、０．６６ｍｍ／秒である。

図２０は、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ３それぞれの条件で作成されたモデル部品の図１８に示す断面における硬度分布を示すグラフである。Ｃａｓｅ１では、縦壁からフランジにかけて硬度が略一定になっている。Ｃａｓｅ３では、縦壁からフランジにかけて硬度差が生じている。すなわち、軟化部及び強度遷移部が形成されている。なお、図示しないが、Ｃａｓｅ２でも、軟化部及び強度遷移部が形成された。この解析においても、Ｖ１／Ｖ２＜０．０５の範囲において、軟化部及び強度遷移部が形成された。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

１：ハット部材
１１：側壁
１３：頂面部
１４：フランジ
Ｌ：軟化部
Ｔ：強度遷移部

Claims (6)

1. 頂面部と、
   前記頂面部の両端にある２つの第１の稜線と、
   前記第１の稜線に隣接する一方端から、前記頂面部との成す角が９０〜１３５°の方向に他方端まで延びる２つの側壁であって、前記２つの側壁のそれぞれの前記頂面部に垂直な方向における中間位置の硬度のうち低い方の硬度で定義される中央硬度Ｄｃが３００ＨＶ以上であり、前記他方端から前記中間位置の手前までの範囲に設けられ、硬度Ｄｎが前記中央硬度Ｄｃより少なくとも８％低い軟化部と、前記軟化部に隣接し、前記軟化部から前記一方端に向かって０．５ｍｍ以上の範囲であって、前記一方端と前記他方端の間の中間の位置より他方端側に設けられ、硬度Ｄｔが前記中央硬度より８％〜１％低い範囲（０．９２Ｄｃ≦Ｄｔ≦０．９９Ｄｃ）で遷移する強度遷移部とを有する、２つの側壁と、
   前記２つの側壁の前記他方端にそれぞれ隣接する２つの第２の稜線と、
   前記２つの第２の稜線から互いに離れる方向に延びる２つのフランジと、
   を備えるハット部材。
2. 前記強度遷移部の前記第１の稜線に近い方の端から前記第２の稜線に近い方の端までの幅は、前記強度遷移部の平均厚さの５倍以下である、請求項１に記載のハット部材。
3. ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで請求項１に記載ハット部材を製造する製造方法であって、
   前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持し、
   前記ダイのダイ肩に接触する前記ブランクの温度が６００℃以上８００℃以下のとき、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置に接触する前記ブランクの温度が３００℃以上７００℃以下のとき、前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせる、
   ハット部材の製造方法。
4. ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで請求項１に記載ハット部材を製造する製造方法であって、
   前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持し、
   前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第２の稜線を成形し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの、前記ダイと前記パンチの平均相対速度Ｖ２は、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とがすれ違うときの前記ダイと前記パンチの相対速度Ｖ１の、２０分の１未満である、ハット部材の製造方法。
5. ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで請求項１に記載ハット部材を製造する製造方法であって、
   前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持し、
   前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第２の稜線を成形し、
   前記ダイの板押え面に対向する位置にある前記パンチの面、又は、前記ダイの板押え面に熱伝導率０．３（W/m・K）以下の断熱材を設け、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの間に、前記ブランクは前記断熱材に接触し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの、前記ダイと前記パンチの平均相対速度Ｖ２は、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とがすれ違うときの前記ダイと前記パンチの相対速度Ｖ１の、２０分の１以上２分の１以下である、ハット部材の製造方法。
6. ブランクをパンチとダイを用いてプレス成形することで請求項１に記載ハット部材を製造する製造方法であって、
   前記ブランクを９００℃以上に加熱し、９００℃以上で１分間以上均熱保持し、
   前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第１の稜線を成形し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面とをすれ違わせて前記第２の稜線を成形し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの間に、前記ブランクは、前記ダイの板押え面に対向する位置にある３００℃以上の前記パンチの面又は、３００℃以上の前記ダイの板押え面に接触し、
   前記ダイの縦壁の高さの半分の位置と前記パンチの板押え面がすれ違ってから、前記パンチの板押え面が成形下死点に到達するまでの、前記ダイと前記パンチの平均相対速度Ｖ２は、前記ダイ肩と前記パンチの板押え面とがすれ違うときの前記ダイと前記パンチの相対速度Ｖ１の、２０分の１以上２分の１以下である、ハット部材の製造方法。

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