JPWO2020204037A1 - ホットスタンプ成形品およびホットスタンプ用鋼板、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2019年4月1日に、日本に出願された特願2019−070211号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献3には、鋼板を炉加熱する際に鋼板の一部に断熱材を装着し、部分的に加熱温度を低下させて軟質化する方法が開示されている。
特許文献6には、二枚の素板を溶接して連結させた、いわゆるテーラードブランク材を用いてホットスタンプする技術が開示されている。
また、特許文献8には、C含有量を低めに制限するとともにTiを含有させ、マルテンサイトの生成量を制御した、引張強さが500MPa以上のホットスタンプ部材およびその製造方法が開示されている。
(2)前記化学組成が、質量%で、Ti:0.001〜0.300%、Nb:0.001〜0.300%、V:0.001〜0.300%、Zr:0.001〜0.300%、Mo:0.001〜2.00%、Cu:0.001〜2.00%、Ni:0.001〜2.00%、B:0.0001〜0.0200%、Ca:0.0001〜0.0100%、Mg:0.0001〜0.0100%、REM:0.0001〜0.1000%、および、Bi:0.0001〜0.0500%からなる群から選択される1種または2種以上を含有する上記(1)に記載のホットスタンプ成形品。
(3)前記化学組成が、質量%で、Mn:0.01%以上、0.30%未満、を含有する上記(1)または(2)に記載のホットスタンプ成形品。
(4)表面にめっき層を有する、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のホットスタンプ成形品。
(5)化学組成が、質量%で、C:0.001%以上、0.090%未満、Si:2.50%以下、Mn:0.01%以上、0.50%未満、P:0.200%以下、S:0.0200%以下、sol.Al:0.001〜2.500%、N:0.0200%以下、Cr:0.01%以上、2.00%未満、Ti:0〜0.300%、Nb:0〜0.300%、V:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%、Mo:0〜2.00%、Cu:0〜2.00%、Ni:0〜2.00%、B:0〜0.0200%、Ca:0〜0.0100%、Mg:0〜0.0100%、REM:0〜0.1000%、Bi:0〜0.0500%、並びに、残部:Feおよび不純物であり、金属組織が、鉄炭化物を含み、前記鉄炭化物中のMn含有量及びCr含有量が下記(i)式を満足する、ホットスタンプ用鋼板。
[Mn]θ+[Cr]θ>0.8 ・・・(i)
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
[Mn]θ:前記鉄炭化物に含まれるFe、MnおよびCrの合計含有量を100原子%としたときの、原子%での前記鉄炭化物中のMn含有量
[Cr]θ:前記鉄炭化物に含まれるFe、MnおよびCrの合計含有量を100原子%としたときの、原子%での前記鉄炭化物中のCr含有量
(6)前記化学組成が、質量%で、Ti:0.001〜0.300%、Nb:0.001〜0.300%、V:0.001〜0.300%、Zr:0.001〜0.300%、Mo:0.001〜2.00%、Cu:0.001〜2.00%、Ni:0.001〜2.00%、B:0.0001〜0.0200%、Ca:0.0001〜0.0100%、Mg:0.0001〜0.0100%、REM:0.0001〜0.1000%、および、Bi:0.0001〜0.0500%からなる群から選択される1種または2種以上を含有する、上記(5)に記載のホットスタンプ用鋼板。
(7)前記化学組成が、質量%で、Mn:0.01%以上、0.30%未満、を含有する上記(5)または(6)に記載のホットスタンプ用鋼板。
(8)表面にめっき層を有する、上記(5)〜(7)のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板。
(9)上記(1)〜(3)のいずれかに記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、(5)〜(7)のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板を、Ac3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、前記加熱工程後の前記ホットスタンプ用鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、ホットスタンプ成形品の製造方法。
(10)上記(1)〜(3)のいずれかに記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、(5)〜(7)のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板を、接合用鋼板と接合して接合鋼板とする接合工程と、前記接合工程後の接合鋼板を前記ホットスタンプ用鋼板のAc3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、前記加熱工程後の前記接合鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、ホットスタンプ成形品の製造方法。
(11)上記(4)に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、(8)に記載のホットスタンプ用鋼板を、Ac3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、前記加熱工程後の前記ホットスタンプ用鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、ホットスタンプ成形品の製造方法。
(12)上記(4)に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、(8)に記載のホットスタンプ用鋼板を、接合用鋼板と接合して接合鋼板とする接合工程と、前記接合工程後の接合鋼板を前記ホットスタンプ用鋼板のAc3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、前記加熱工程後の前記接合鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、ホットスタンプ成形品の製造方法。
(13)上記(5)〜(8)のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板を製造する方法であって、化学組成が、質量%で、C:0.001%以上、0.090%未満、Si:2.50%以下、Mn:0.01%以上、0.50%未満、P:0.200%以下、S:0.0200%以下、sol.Al:0.001〜2.500%、N:0.0200%以下、Cr:0.01%以上、2.00%未満、Ti:0〜0.300%、Nb:0〜0.300%、V:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%、Mo:0〜2.00%、Cu:0〜2.00%、Ni:0〜2.00%、B:0〜0.0200%、Ca:0〜0.0100%、Mg:0〜0.0100%、REM:0〜0.1000%、Bi:0〜0.0500%、並びに、残部:Feおよび不純物であるスラブに対して、熱間圧延を施した後、800℃以下の温度域で巻取って熱延鋼板とする熱間圧延工程と、前記熱延鋼板に650℃を超える温度域まで加熱する熱延板焼鈍を施して熱延焼鈍鋼板とする熱延板焼鈍工程と、前記熱延焼鈍鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程と、を備える、ホットスタンプ用鋼板の製造方法。
(14)さらに、前記冷間圧延工程後の前記冷延鋼板に、任意に、連続焼鈍を行った後、めっきを行うめっき工程を備える、上記(13)に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
この理由は明らかではないが、本発明者らは、次の理由に起因すると推測する。(a)ホットスタンプの開始温度が高いと、ホットスタンプ成形品においてフェライト中に含まれる固溶状態の炭素量が低下する。(b)フェライト中の固溶炭素は、塗装焼付時の熱処理により粗大な鉄炭化物として析出し、フェライトの強度が低下する。
本実施形態に係るホットスタンプ成形品の全部または一部は、以下に示す化学組成を有する。各元素の限定理由は下記のとおりである。以下の説明において、化学組成の含有量についての「%」は全て、「質量%」を意味する。ホットスタンプ成形品が、700MPa未満の引張強さを有する部分と、700MPa以上の引張強さを有する部分とを備えている場合、少なくとも引張強さが700MPa未満となる部分が、以下の化学組成を有していればよい。
Cは、ホットスタンプ後の鋼板(ホットスタンプ成形品が備える鋼板)の引張強さを上昇させる効果を有する元素である。C含有量が0.001%未満では、ホットスタンプによる引張強さの上昇が望めない。そのため、C含有量を0.001%以上とする。好ましいC含有量は0.010%以上、0.020%以上、または0.030%以上である。
一方、C含有量が0.090%以上であると、ホットスタンプ後の金属組織においてマルテンサイトおよび/またはベイナイトの面積率が増加して、ホットスタンプ成形品の引張強さが700MPa以上となる。この場合、後述するようにMn含有量およびCr含有量を調整しても、ホットスタンプ成形品の熱的安定性を確保することができなくなる。したがって、C含有量は0.090%未満とする。好ましいC含有量は0.085%未満、0.080%未満、0.070%未満、または0.060%未満である。
Siは、鋼中に不純物として含有される元素である。Si含有量が2.50%を超えると、溶接性が劣化するとともに、変態点が高くなりすぎ、ホットスタンプの加熱過程で変態点以上の温度に鋼板を加熱することが困難となる。そのため、Si含有量は2.50%以下とする。好ましいSi含有量は2.00%以下、1.50%以下、1.00%以下、または0.50%以下である。ホットスタンプ用鋼板としてめっき鋼板を用いる場合は、めっき性を確保するためにSi含有量を0.50%未満とすることが好ましく、0.40%未満とすることがより好ましく、0.30%未満とすることがさらに好ましい。
Si含有量の下限は特に限定しないが、Si含有量を過度に低下させることは製鋼コストの上昇を引き起こす。そのため、Si含有量を0.001%とすることが好ましい。また、Siは、ホットスタンプ後の鋼板の引張強さを高める作用を有するので、積極的に含有させてもよい。高強度化の観点からは、好ましいSi含有量は0.10%以上、0.20%以上、または0.30%以上である。
Mnは、ホットスタンプ成形品の熱的安定性を劣化させる元素である。特に、Mn含有量が0.50%以上であると、ホットスタンプ後の成形品の熱的安定性が著しく劣化する。したがって、Mn含有量は0.50%未満とする。Mn含有量は好ましくは0.40%未満、0.35%未満、0.30%未満、0.25%未満、または0.20%未満である。
一方、Mnは、不純物であるSと結合してMnSを形成し、Sを含有することによる鋼の脆化を抑制する作用を有する元素である。この効果を得るため、Mn含有量は0.01%以上とする。Mn含有量は好ましくは0.05%以上、0.10%以上、または0.15%以上である。
Pは、鋼中に不純物として含有される元素である。P含有量が0.200%を超えると、溶接性およびホットスタンプ後の靭性が著しく劣化するので、P含有量は0.200%以下とする。好ましいP含有量は0.100%以下、0.050%以下、または0.020%以下である。
P含有量の下限は特に限定しないが、P含有量を過度に低下させることは製鋼コストの上昇を引き起こす。そのため、P含有量を0.001%以上とすることが好ましい。また、Pは、ホットスタンプ後の成形品の引張強さを高める作用を有するので、積極的に含有させてもよい。高強度化の観点からは、好ましいP含有量は0.010%以上、0.020%以上、または0.030%以上である。ホットスタンプ用鋼板としてめっき鋼板を用いる場合は、めっき性を確保するためにP含有量を0.050%以下とすることが好ましく、0.040%以下とすることがより好ましい。
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が、S含有量が0.0200%を超えると鋼の脆化が顕著となる。そのため、S含有量は0.0200%以下とする。好ましいS含有量は0.0100%以下、0.0050%以下、または0.0030%以下である。
S含有量の下限は特に限定しないが、S含有量を過度に低下させることは製鋼コストの上昇を引き起こす。そのため、S含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。
Alは、溶鋼を脱酸する作用を有する元素である。sol.Al含有量(酸可溶Al含有量)が0.001%未満であると脱酸が不十分となる。そのため、sol.Al含有量を0.001%以上とする。sol.Al含有量は好ましくは、0.010%以上、0.020%以上、または0.040%以上である。
一方、sol.Al含有量が高すぎる場合、変態点が上昇し、ホットスタンプの加熱過程で変態点以上の温度に鋼板を加熱することが困難となる。そのため、sol.Al含有量は2.500%以下とする。sol.Al含有量は好ましくは1.000%以下、0.500%以下、0.100%以下、または0.060%以下である。
Nは、鋼中に不純物として含有され、鋼の連続鋳造中に窒化物を形成する元素である。この窒化物はホットスタンプ後の靭性を劣化させるので、N含有量は低い方が好ましい。N含有量が0.0200%超であると、靭性の劣化が顕著となる。そのため、N含有量は0.0200%以下とする。N含有量は好ましくは0.0100%未満、0.0080%未満、または0.0050%未満である。
N含有量の下限は特に限定しないが、N含有量を過度に低下させることは製鋼コストの上昇を引き起こすので、N含有量を0.0010%以上とすることが好ましい。
Crは、フェライトを主体とする金属組織を有するホットスタンプ成形品(ホットスタンプ後の鋼板)の熱的安定性を向上させる作用を有する元素である。Cr含有量が0.01%未満である場合、後述するようにホットスタンプ工程におけるホットスタンプ開始温度を調整しても上記効果が十分に得られない。したがって、Cr含有量は0.01%以上とする。Cr含有量は、好ましくは0.05%以上、0.10%以上、0.15%以上、または0.20%以上である。
一方、Cr含有量が2.00%以上であると、ホットスタンプ成形品の金属組織においてマルテンサイトおよび/またはベイナイトの面積率が過剰となり、ホットスタンプ成形品の熱的安定性が劣化する。したがって、Cr含有量は2.00%未満とする。ホットスタンプ成形品の降伏比を上昇させ、衝撃吸収性を向上させるためには、Cr含有量を0.30%未満とすることが好ましく、0.25%未満とすることがより好ましい。
Nb:0〜0.300%
V:0〜0.300%
Zr:0〜0.300%
Ti、Nb、VおよびZrは金属組織を微細化することで、ホットスタンプ成形品の引張強さを上昇させる作用を有する元素である。この効果を得るために、Ti、Nb、VおよびZrから選択される1種以上を必要に応じて含有させてもよい。これらの元素は含有させなくてもよいため、これらの元素の含有量の下限は0%である。
Nbを含有させる場合には、Nb含有量を0.020%以上とすることがさらに好ましく、0.030%以上とすることが特に好ましい。
Vを含有させる場合には、V含有量を0.020%以上とすることがさらに好ましい。
Zrを含有させる場合には、Zr含有量を0.010%以上とすることがさらに好ましい。
したがって、Ti含有量は好ましくは0.060%未満、さらに好ましくは0.040%未満である。
Nb含有量は好ましくは0.060%未満、さらに好ましくは0.040%未満である。
V含有量は好ましくは0.200%未満、さらに好ましくは0.100%未満である。
Zr含有量は好ましくは0.200%未満、さらに好ましくは0.100%未満である。
Cu:0〜2.00%
Ni:0〜2.00%
Mo、CuおよびNiは、ホットスタンプ成形品(ホットスタンプ後の鋼板)の引張強さを高める作用を有する。したがって、Mo、CuおよびNiから選択される1種以上を必要に応じて含有させてもよい。これらの元素は含有させなくてもよいため、これらの元素の含有量の下限は0%である。
そのため、上記元素を含有させる場合でも、Mo、CuおよびNiの含有量は、それぞれ2.00%以下とする。好ましいMo含有量は0.50%以下であり、好ましいCu含有量は1.00%以下であり、好ましいNi含有量は1.00%以下である。
Bは、粒界に偏析してホットスタンプ後の鋼板の靭性を向上させる作用を有する元素である。この効果を得るため、必要に応じてBを含有させてもよい。Bは含有させなくてもよいため、B含有量の下限は0%である。
Mg:0〜0.0100%
REM:0〜0.1000%
Ca、MgおよびREMは、介在物の形状を調整することによりホットスタンプ後の鋼板(ホットスタンプ成形品)の靭性を向上させる作用を有する元素である。そのため、Ca、MgおよびREMから選択される1種以上を必要に応じて含有させてもよい。これらの元素は含有させなくてもよいため、これらの元素の含有量の下限は0%である。
一方、CaもしくはMgの含有量が0.0100%超である場合、またはREMの含有量が0.1000%超である場合、上記効果が飽和して、鋼板の製造コストが上昇する。したがって、上記元素を含有させる場合でも、CaおよびMgの含有量はそれぞれ0.0100%以下とし、REM含有量は0.1000%以下とする。
Biは、凝固組織を微細化することにより、ホットスタンプ後の鋼板(ホットスタンプ成形品)の靭性を向上させる作用を有する元素である。そのため、必要に応じてBiを含有させてもよい。Biは含有させなくてもよいため、Bi含有量の下限は0%である。
一方、Bi含有量が0.0500%を超える場合、上記効果が飽和して、鋼板の製造コストが上昇する。したがって、Biを含有させる場合でも、Bi含有量は0.0500%以下とする。Bi含有量は、好ましくは0.0100%以下であり、より好ましくは0.0050%以下である。
本実施形態に係るホットスタンプ成形品の金属組織(ミクロ組織)について説明する。本実施形態に係るホットスタンプ成形品の全部または一部は、以下に示す量のフェライト、マルテンサイトおよびベイナイトを含む金属組織を有する。金属組織に関する以下の説明において、「%」は、「面積%」を意味する。
フェライトの面積率が60.0%以下であると、ホットスタンプ後の成形品(ホットスタンプ成形品)の引張強さが700MPa以上となり、熱的安定性を確保することができない。そのため、フェライトの面積率を60.0%超とする。フェライトの面積率は、好ましくは70.0%超、さらに好ましくは80.0%超である。
フェライトの面積率の上限は特に定める必要がないが、ホットスタンプ成形品の強度を上昇させるために、98.0%未満とすることが好ましく、96.0%未満とすることがより好ましく、94.0%未満とすることがさらに好ましい。
熱的安定性の観点から、フェライト全体に対するポリゴナルフェライトの割合が、面積率で5.0%以上であることが好ましい。
ベイナイト:0%以上、20.0%未満
金属組織が多量のマルテンサイトおよびベイナイトを含むと、ホットスタンプ成形品の熱的安定性が劣化する。そのため、マルテンサイトおよびベイナイトの面積率はいずれも20.0%未満とする。マルテンサイトおよびベイナイトの面積率は、いずれも10.0%未満とすることが好ましく、5.0%未満とすることがより好ましく、2.0%未満とすることがさらに好ましい。
しかしながら、マルテンサイトおよびベイナイトは、ホットスタンプ成形品の強度を上昇させる作用を有するので、上記範囲内であれば金属組織に含まれていてもよい。マルテンサイトおよびベイナイトの面積率がいずれも0.1%未満であると、上記作用による効果が十分に得られない。そのため、強度を上昇させる場合には、マルテンサイトおよびベイナイトの面積率の下限値を、いずれも0.1%以上とすることが好ましく、0.5%以上とすることがより好ましい。
一方、パーライトを過剰に含有する場合、ホットスタンプ後の靭性が劣化する。そのため、パーライトの面積率を20.0%以下とすることが好ましく、10.0%以下とすることがより好ましい。
一方、残留オーステナイトを過剰に含有すると、ホットスタンプ後の靱性が低下する。そのため、残留オーステナイトの面積率を5.0%以下とすることが好ましく、3.0%以下とすることがより好ましい。
まず、ホットスタンプ成形品から試験片を採取し、板厚断面(鋼板の縦断面)を研磨した後、非めっき鋼板の場合は、鋼板表面から鋼板の板厚の1/4深さ位置(鋼板表面から板厚の1/8深さ〜鋼板表面から板厚の3/8深さの領域)、めっき鋼板の場合は、基材の鋼板とめっき層との境界から、基材である鋼板の板厚の1/4深さ位置(上記境界から基材である鋼板の板厚の1/8深さ〜上記境界から基材である鋼板の板厚の3/8深さの領域)において組織観察する。ホットスタンプ成形品が、700MPa未満の引張強さを有する部分と、700MPa以上の引張強さを有する部分とを備えている場合、引張強さが700MPa未満となる部分から試験片を採取して観察を行う。
なお、焼戻しマルテンサイトは、内部に鉄炭化物が存在する点でフレッシュマルテンサイトと区別することができ、また、内部に存在する鉄炭化物が複数の方向に伸長している点で、ベイナイトと区別することができる。本実施形態では、フレッシュマルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの合計の面積率を算出することで、マルテンサイトの面積率を得る。
本実施形態に係るホットスタンプ成形品の全部または一部は、引張強さで700MPa未満である。すなわち、本実施形態に係るホットスタンプ成形品の母材鋼板の全部または一部の引張強さが700MPa未満である。ホットスタンプ成形品の全部において引張強さが700MPa以上であると、ホットスタンプ成形品の熱的安定性を確保することができなくなるためである。好ましくは、ホットスタンプ成形品の全部または一部において、引張強さが、600MPa未満、または560MPa未満である。一方、ホットスタンプ成形品の衝撃吸収性を向上させるためには、ホットスタンプ成形品の引張強さを300MPa以上、340MPa以上、390MPa以上、440MPa以上、460MPa以上、または490MPa以上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品は、170℃で20分間の熱処理を施した際の、熱処理前の引張強さに対する引張強さの低下量(ΔTS)が100MPa以下である。ΔTSは、60MPa以下であることが好ましく、30MPa以下であることがより好ましい。ΔTSの下限は特に限定しないが、ΔTSを大きく低下させるためには、後述するホットスタンプ用鋼板において、鉄炭化物中のMn含有量およびCr含有量を過度に高める必要があり、鋼板の製造性が損なわれる。そのため、ΔTSは、1MPa以上、5MPa以上、または10MPa以上であることが好ましい。
本実施形態に係るホットスタンプ成形品は、表面にめっき層を有していてもよい。表面にめっき層を備えることで、ホットスタンプ時におけるスケールの生成を防止し、さらにホットスタンプ成形品の耐食性を向上させることが可能になる。めっきの種類は、前記目的に適うものであればよく、特に限定されない。めっき層を有するホットスタンプ成形品は、後述するように、めっき鋼板を用いてホットスタンプすることにより得ることができる。めっき層を有するホットスタンプ成形品として、亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板、具体的には、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融アルミニウムめっき鋼板、溶融Zn−Al合金めっき鋼板、溶融Zn−Al−Mg合金めっき鋼板、溶融Zn−Al−Mg−Si合金めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、および電気Ni−Zn合金めっき鋼板等を用いてホットスタンプした、亜鉛系めっき層またはアルミニウム系めっき層を有するホットスタンプ成形品が例示される。めっき層は片面に形成されていてもよく、両面に形成されていてもよい。
ホットスタンプによって化学組成は実質的に変化しないので、ホットスタンプ用鋼板は、上述したホットスタンプ成形品と同じ化学組成を有する。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の金属組織は、鉄炭化物を含み、鉄炭化物の化学組成(鉄炭化物中のMn含有量およびCr含有量)が下記(i)式を満足する。
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
[Mn]θ:鉄炭化物に含まれるFe、MnおよびCrの合計含有量を100原子%としたときの、鉄炭化物中のMn含有量(原子%)
[Cr]θ:鉄炭化物に含まれるFe、MnおよびCrの合計含有量を100原子%としたときの、鉄炭化物中のCr含有量(原子%)
まず、鋼板の任意の位置から試験片を採取し、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面(縦断面)を研磨した後、鋼板表面から板厚の1/4深さ位置(鋼板表面から板厚の1/8深さ〜鋼板表面から板厚の3/8深さの領域)においてレプリカ法により析出物を抽出する。この析出物を、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察し、電子線回折およびエネルギー分散型X線分析(EDS)により析出物の同定および組成分析を行う。
一方、鉄炭化物の面積率が過剰となると、ホットスタンプ後の鋼板の引張強さが高くなりすぎるとともに、熱的安定性が損なわれる。したがって、鉄炭化物の面積率は20%以下とすることが好ましく、15%以下とすることがより好ましい。
ホットスタンプ用鋼板の引張強さは特に限定しないが、鋼板の製造性の観点からは300MPa以上または340MPa以上とすることが好ましく、鋼板の切断性の観点からは650MPa以下または590MPa未満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品および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成形品の製造方法は、上述の化学組成および金属組織を有するホットスタンプ用鋼板を加熱する加熱工程と、加熱されたホットスタンプ用鋼板に対してホットスタンプを行うホットスタンプ工程と、を含む。ホットスタンプ工程では、金型による冷却及び成形が行われ、ホットスタンプ成形品が得られる。
また、加熱に供するホットスタンプ用鋼板は、上記の組織を有していることが好ましい。
また、好ましいホットスタンプの加熱温度T(℃)での保持時間は、1〜5分間である。
Ar3点とは、素材鋼板を冷却した際に金属組織中にフェライトが生成し始める温度であり、加熱工程の後、鋼板を冷却する際の熱膨張変化から求められる。
好ましいホットスタンプの開始温度は(T−50)℃以上であり、より好ましい開始温度は(T−80)℃以上かつAr3点超である。
また、好ましいホットスタンプの加熱温度T(℃)での保持時間は、1〜5分間である。
これらの理由は、上述した、接合工程を含まないホットスタンプ成形品の製造方法と同じである。
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の製造方法は、上述の化学組成を有するスラブに対して、熱間圧延を施した後、800℃以下の温度域で巻取って熱延鋼板とする熱間圧延工程と、上記熱延鋼板を、650℃を超える温度域まで加熱する熱延板焼鈍を施して熱延焼鈍鋼板とする熱延板焼鈍工程と、上記熱延焼鈍鋼板に冷間圧延を施す冷間圧延工程と、を含む。
また、巻取温度が低すぎると、熱延鋼板が硬質化し冷間圧延が困難となるため、巻取温度は400℃以上であることが好ましい。
一方、熱延板焼鈍工程における加熱温度が高くなりすぎると、熱延焼鈍鋼板の金属組織が粗大化し、ホットスタンプ後の引張強さが低下する。したがって、熱延板焼鈍工程における加熱温度は750℃未満であることが好ましく、720℃未満であることがより好ましい。
真空溶解炉を用いて溶鋼を鋳造し、表1に示す化学組成を有する鋼A〜Oを製造した。表1中のAc1点およびAc3点は、鋼A〜Oの冷延鋼板を2℃/秒で加熱した際の熱膨張変化から求めた。また、表1中のAr3点は、鋼A〜Oの冷延鋼板を920℃に加熱した後10℃/秒で冷却した際の熱膨張変化から求めた。
また、熱延板焼鈍工程において、加熱温度での保持時間が10時間未満である試験番号1、3、4、9、11、14、16、22〜27、31および33は、いずれも、ホットスタンプ成形品の引張強さが440MPa以上であり、強度特性が特に良好であった。
真空溶解炉を用いて溶鋼を鋳造し、実施例1において、表1に示した化学組成を有する鋼A〜Cを製造した。鋼A〜Cを用い、実施例1と同様に、表5に示す条件で、熱間圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延、および、焼鈍を行い、次いでめっき処理を行い、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、および、溶融アルミニウムめっき鋼板(ホットスタンプ用鋼板)を製造した。
Claims (14)
- ホットスタンプ成形品であって、
前記ホットスタンプ成形品の全部または一部が、
質量%で、
C :0.001%以上、0.090%未満、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01%以上、0.50%未満、
P :0.200%以下、
S :0.0200%以下、
sol.Al:0.001〜2.500%、
N :0.0200%以下、
Cr:0.01%以上、2.00%未満、
Ti:0〜0.300%、
Nb:0〜0.300%、
V :0〜0.300%、
Zr:0〜0.300%、
Mo:0〜2.00%、
Cu:0〜2.00%、
Ni:0〜2.00%、
B :0〜0.0200%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
REM:0〜0.1000%、
Bi:0〜0.0500%、並びに
残部:Feおよび不純物である化学組成を有し、
金属組織が、面積%で、
フェライト:60.0%超、
マルテンサイト:0%以上、20.0%未満、
ベイナイト:0%以上、20.0%未満、を含み、
引張強さが、700MPa未満であり、
170℃で20分間の熱処理を施した際の、前記引張強さの低下量であるΔTSが100MPa以下である、
ホットスタンプ成形品。 - 前記化学組成が、質量%で、
Ti:0.001〜0.300%、
Nb:0.001〜0.300%、
V :0.001〜0.300%、
Zr:0.001〜0.300%、
Mo:0.001〜2.00%、
Cu:0.001〜2.00%、
Ni:0.001〜2.00%、
B :0.0001〜0.0200%、
Ca:0.0001〜0.0100%、
Mg:0.0001〜0.0100%、
REM:0.0001〜0.1000%、および
Bi:0.0001〜0.0500%
からなる群から選択される1種または2種以上を含有する、
請求項1に記載のホットスタンプ成形品。 - 前記化学組成が、質量%で、
Mn:0.01%以上、0.30%未満、
を含有する、請求項1または2に記載のホットスタンプ成形品。 - 表面にめっき層を有する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品。 - 化学組成が、質量%で、
C :0.001%以上、0.090%未満、
Si:2.50%以下、
Mn:0.01%以上、0.50%未満、
P :0.200%以下、
S :0.0200%以下、
sol.Al:0.001〜2.500%、
N :0.0200%以下、
Cr:0.01%以上、2.00%未満、
Ti:0〜0.300%、
Nb:0〜0.300%、
V :0〜0.300%、
Zr:0〜0.300%、
Mo:0〜2.00%、
Cu:0〜2.00%、
Ni:0〜2.00%、
B :0〜0.0200%、
Ca:0〜0.0100%、
Mg:0〜0.0100%、
REM:0〜0.1000%、
Bi:0〜0.0500%、並びに
残部:Feおよび不純物であり、
金属組織が、鉄炭化物を含み、前記鉄炭化物中のMn含有量及びCr含有量が下記(i)式を満足する、
ホットスタンプ用鋼板。
[Mn]θ+[Cr]θ>0.8 ・・・(i)
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
[Mn]θ:前記鉄炭化物に含まれるFe、MnおよびCrの合計含有量を100原子%としたときの、原子%での前記鉄炭化物中のMn含有量
[Cr]θ:前記鉄炭化物に含まれるFe、MnおよびCrの合計含有量を100原子%としたときの、原子%での前記鉄炭化物中のCr含有量 - 前記化学組成が、質量%で、
Ti:0.001〜0.300%、
Nb:0.001〜0.300%、
V :0.001〜0.300%、
Zr:0.001〜0.300%、
Mo:0.001〜2.00%、
Cu:0.001〜2.00%、
Ni:0.001〜2.00%、
B :0.0001〜0.0200%、
Ca:0.0001〜0.0100%、
Mg:0.0001〜0.0100%、
REM:0.0001〜0.1000%、および
Bi:0.0001〜0.0500%
からなる群から選択される1種または2種以上を含有する、
請求項5に記載のホットスタンプ用鋼板。 - 前記化学組成が、質量%で、
Mn:0.01%以上、0.30%未満、
を含有する、請求項5または6に記載のホットスタンプ用鋼板。 - 表面にめっき層を有する、
請求項5〜7のいずれか一項に記載のホットスタンプ用鋼板。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、
請求項5〜7のいずれか一項に記載のホットスタンプ用鋼板を、Ac3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の前記ホットスタンプ用鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、
ホットスタンプ成形品の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、
請求項5〜7のいずれか一項に記載のホットスタンプ用鋼板を、接合用鋼板と接合して接合鋼板とする接合工程と、
前記接合工程後の接合鋼板を前記ホットスタンプ用鋼板のAc3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の前記接合鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、
ホットスタンプ成形品の製造方法。 - 請求項4に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、
請求項8に記載のホットスタンプ用鋼板を、Ac3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の前記ホットスタンプ用鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、
ホットスタンプ成形品の製造方法。 - 請求項4に記載のホットスタンプ成形品を製造する方法であって、
請求項8に記載のホットスタンプ用鋼板を、接合用鋼板と接合して接合鋼板とする接合工程と、
前記接合工程後の接合鋼板を前記ホットスタンプ用鋼板のAc3点を超える加熱温度T℃まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の前記接合鋼板に対して、(T−80)℃以上の温度でホットスタンプを開始するホットスタンプ工程と、を備える、
ホットスタンプ成形品の製造方法。 - 請求項5〜8のいずれか一項に記載のホットスタンプ用鋼板を製造する方法であって、
化学組成が、質量%で、C:0.001%以上、0.090%未満、Si:2.50%以下、Mn:0.01%以上、0.50%未満、P:0.200%以下、S:0.0200%以下、sol.Al:0.001〜2.500%、N:0.0200%以下、Cr:0.01%以上、2.00%未満、Ti:0〜0.300%、Nb:0〜0.300%、V:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%、Mo:0〜2.00%、Cu:0〜2.00%、Ni:0〜2.00%、B:0〜0.0200%、Ca:0〜0.0100%、Mg:0〜0.0100%、REM:0〜0.1000%、Bi:0〜0.0500%、並びに、残部:Feおよび不純物であるスラブに対して、熱間圧延を施した後、800℃以下の温度域で巻取って熱延鋼板とする熱間圧延工程と、
前記熱延鋼板に650℃を超える温度域まで加熱する熱延板焼鈍を施して熱延焼鈍鋼板とする熱延板焼鈍工程と、
前記熱延焼鈍鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程と、
を備える、
ホットスタンプ用鋼板の製造方法。 - 前記冷間圧延工程後の前記冷延鋼板に、
任意に、連続焼鈍を行った後、めっきを行うめっき工程を備える、
請求項13に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
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