WO2020209357A1 - ブランクおよび構造部材 - Google Patents

Abstract

引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材で形成される主部（１１０）と、軟化部（１２０）と、を有し、軟化部（１２０）のビッカース硬度は、主部（１１０）のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下であり、軟化部（１２０）は、面内方向で、主部（１１０）とは異なる位置に配置されている、ブランク（１００）。第一の部材（２１０）と、第二の部材（２２０）と、第一の部材（２１０）と第二の部材（２２０）とを溶接する溶接部（Ｗ）と、を含む、構造部材（２００）。

Description

ブランクおよび構造部材

　本発明は、ブランクおよび構造部材に関する。
　本願は、２０１９年４月１０日に、日本に出願された特願２０１９－０７４６２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　ブランクを加工し、所定の形状の成形品を形成する際に、熱間成形とその後の焼き入れにより、部分的に強度変化させる場合がある。

　下記特許文献１には、ブランクを熱間成形し、プレス硬化することで、異なる破壊強度の部分を有するＢピラーを製造する技術が記載されている。

日本国特表２０１３－５１３５１４号公報

　しかし、上記特許文献１に記載の技術では、熱間成形に伴うブランクの表面性状への影響という点は考慮されていなかった。また、ブランクは成形後、他の部材と溶接される場合が多い。上記特許文献１では、成形後の他の部材との溶接という点についても考慮されていなかった。特に、他の部材との溶接において、溶接時の入熱による部材強度への影響は考慮されていなかった。

　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、成形後の表面性状の変化および溶接による影響を抑制することが可能な、新規かつ改良されたブランクおよび構造部材を提供することにある。

　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ブランクは、引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材で形成される主部と、軟化部と、を有し、前記軟化部のビッカース硬度は、前記主部のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下であり、前記軟化部は、面内方向で、前記主部とは異なる位置に配置されている。
（２）上記（１）において、前記軟化部は、前記ブランクの一方の表面から板厚の５０％以上の距離に亘って形成されていてよい。
（３）上記（１）または（２）において、前記軟化部は、帯状に形成されていてよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれかにおいて、前記主部には、めっき被膜が形成され、前記軟化部が形成されている部分における前記ブランクの表面の少なくとも一部には前記めっき被膜が形成されていなくてよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれかにおいて、前記軟化部は、少なくとも２つ以上形成されていてよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれかにおいて、前記軟化部は、前記ブランクの一方の表面の側に少なくとも２つ以上形成されていてよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれかにおいて、前記軟化部は、前記面内方向における端部から１００ｍｍ以内に配置されていてよい。
（８）本発明の一態様に係る構造部材は、第一の部材と、第二の部材と、前記第一の部材と前記第二の部材とを溶接する溶接部と、を含む、構造部材であって、前記第一の部材は、引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材から成る主部と、前記溶接部を含む部分に軟化部と、を有し、前記軟化部のビッカース硬度は、前記主部のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下であり、前記軟化部は、前記第一の部材の面内方向で、前記主部とは異なる位置に配置されている。
（９）上記（８）において、前記第一の部材は、Ｒａで０．５μｍ以下の表面粗度を有していてよい。
（１０）上記（８）において、前記第一の部材は、Ｆｅ濃度が２０％以下のめっき被膜を有してよい。
（１１）上記（１０）において、前記めっき被膜は、前記主部に形成されており、前記軟化部が形成されている部分における前記第一の部材の表面の少なくとも一部には形成されていなくてよい。
（１２）上記（８）～（１１）のいずれかにおいて、前記軟化部は、前記第一の部材における前記第二の部材と対向する表面から板厚の５０％以上の距離に亘って形成されていてよい。
（１３）上記（８）～（１２）のいずれかにおいて、前記軟化部は、少なくとも２つ以上形成されていてよい。
（１４）上記（８）～（１３）のいずれかにおいて、前記軟化部は、帯状に形成されていてよい。

　以上説明したように本発明によれば、成形後の表面性状の変化および溶接への影響を抑制することが可能な、新規かつ改良されたブランクおよび構造部材を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るブランクの一例を示す斜視図である。 同実施形態に係るブランクの部分断面図である。 同実施形態に係るブランクの部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るブランクの他の例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るブランクのその他の例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るブランクのその他の例を示す斜視図である。 同実施形態に係る構造部材の一例を示す斜視図である。 図３ＡのＩ－Ｉ’断面の概略図である。 同実施形態に係る構造部材の断面構造のその他の例を示す断面の概略図である。 同実施形態に係るブランクおよび構造部材の製造方法を説明する図である。 同実施形態に係る構造部材の断面構造のその他の例を示す断面の概略図である。 本発明の第２の実施形態に係るブランクを示す斜視図である。 同実施形態に係るブランクの部分断面図である。 本発明の実施形態に係るブランクを用いて成形される構造部材が適用される一例としての自動車骨格を示す図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　＜１．第１の実施形態＞
　［ブランクの外観例］
　まず、図１Ａを参照して、本発明の第１の実施形態に係るブランク１００の概略構成について説明する。図１Ａは、本実施形態に係るブランク１００の一例を示す斜視図である。ブランク１００は、平板状の鋼板であり、冷間成形により、所定の形状に成形される。ここで、ブランク１００には、連続したシート状の鋼板と、連続したシート状の鋼板から所定の大きさに切り出された鋼板とが含まれる。
　ブランク１００は、少なくとも、最も面積の大きい対面となる２つの面を有している。
　ブランク１００は、平面視において（最も面積の大きい対面と垂直な方向に見て、板厚方向に見て）、所定の幅寸法を有している。
　ブランク１００は、最も面積の大きい対面となる２つの面（平面及び底面）に対して垂直な方向に沿う板厚を有している。ブランク１００の板厚は、最も面積の大きい対面の面内方向に、実質的に均一な板厚を有している。ブランク１００は、例えば、１．０ｍｍから４．０ｍｍ程度の板厚を有している。ブランク１００の板厚は、幅寸法より小さい。
　ブランク１００は、めっき被膜の形成されていない（めっきされていない、裸の）鋼板であってよく、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板等の亜鉛めっき鋼板を含むめっき鋼板であってもよい。
　なお、以下、ブランク１００の最も面積の大きい対面に垂直な方向を板厚方向（Ｚ方向）といい、ブランク１００の幅方向（Ｘ方向）及び板厚方向（Ｚ方向）と垂直な方向を長手方向（Ｙ方向）といい、ブランク１００の板厚方向（Ｚ方向）と垂直な方向（対面に沿う方向）を面内方向（Ｘ－Ｙ方向）という場合がある。

　図１Ａに示すように、ブランク１００は、主部１１０と、軟化部１２０と、溶接施工領域（図３Ａで後述する溶接施工領域２１５に相当）となる領域である接合部相当領域１３０を有する。主部１１０は、ブランク１００を主として構成する領域であり、ブランク１００を成す鋼板と同等の性質を有する。主部１１０は、引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材、例えば、１４７０ＭＰａの引張強度を有する鋼材から成る。
　軟化部１２０は、面内方向（Ｘ－Ｙ方向）で、主部１１０とは異なる位置に配置されている。これにより、ブランク１００における、ブランク１００がプレス等によって成形されて第一の部材（図３Ａの略ハット形状部材２１０等参照）となった後でその第一の部材とは別の第二の部材（図３Ａの板状部材２２０等参照）と溶接接合されることによって熱影響部となる予定の領域を、あらかじめ軟化させておくことができる。また、ブランク１００における、溶接による熱影響部となる予定の領域以外の領域を、軟化させずに、高強度（高硬度）の状態にできる。よって、ブランク１００に基づく成形後の部材を用いた構造部材における、軟化部１２０と溶接による熱影響部との硬度差を低減することで溶接の影響を抑制できるとともに、ブランク１００を、高強度で耐衝撃性能の高い構造部材に好適に用いることができる。
　また、軟化部１２０は、面内方向における端部から１００ｍｍ以内に配置されている。例えば、図１Ａに示すように、軟化部１２０は、ブランク１００の幅方向（図１ＡのＸ方向）の両端部から１００ｍｍ以内の接合部相当領域１３０に形成されている。なお、主部１１０は、軟化部１２０が配置された領域以外の範囲に配置されてよい。また、主部１１０は、前記面内方向における端部から１００ｍｍ超の範囲に配置されてよい。軟化部１２０が、面内方向における端部から１００ｍｍ以内に配置されていれば、仮に、ブランク１００の端部が、例えば、後のプレス成形、構造部材の仕上げ加工等において、２０ｍｍ程度切り取られたとしても、溶接による熱影響部が軟化部１２０に含まれるようにできる。
　このようにして、ブランク１００における、溶接による熱影響部となる予定の領域を、あらかじめ軟化させておき、その領域以外の領域を、高強度（高硬度）の状態にできる。よって、ブランク１００に基づく成形後の部材を用いた構造部材における、軟化部１２０と溶接による熱影響部との硬度差を低減することで溶接の影響を抑制できるとともに、ブランク１００を、高強度で耐衝撃性能の高い構造部材に好適に用いることができる。

　軟化部１２０は、主部１１０よりも軟質とされ、ブランク１００に部分的に形成された領域である。また、軟化部１２０は、接合部相当領域１３０に含まれるように形成されている。なお、軟化部１２０の詳細については後述する。接合部相当領域１３０は、ブランク１００の一部分であり、ブランク１００が所定の形状に成形された後、他の部材と溶接される部分（例えばフランジ）となる領域である。例えば、接合部相当領域１３０は、ブランク１００の幅方向（図１ＡのＸ方向）の両端から、それぞれ幅方向に所定の長さの範囲である。また、接合部相当領域１３０は、端部ではなく、例えば、ブランク１００の幅方向略中央に設けられてもよい。

　本実施形態に係るブランク１００は、冷間成形により所定形状の成形品とされた後、溶接部Ｗを介して、他の部材と溶接される。

　［溶接工程の課題と熱間成形の問題点］
　ここで、従来、溶接により母材同士が溶融凝固した領域（溶接ナゲット）の周辺領域においては、溶接の際の入熱によって、母材とは特性、組織が変化することが知られている。当該周辺領域は、熱影響部（ＨＡＺ；Ｈｅａｔ　Ａｆｆｅｃｔｅｄ　Ｚｏｎｅ）と呼ばれる。溶接対象の部材がマルテンサイト組織を含む鋼材である場合には、この熱影響部での入熱に伴う温度上昇により、部分的に焼き戻し軟化が生じる。この結果、熱影響部での硬度が母材に対して低下する場合がある。このような熱影響部での硬度低下は、溶接後の部材が荷重を受けた場合の破断の起点となり、部材全体の強度に大きく影響する可能性がある。

　さらに、溶接対象となる部材が、高張力鋼板である場合、熱影響部における硬度低下の影響が大きくなる。すなわち、比較的強度の高い鋼材においては、元々の母材の硬度が十分高いので、熱影響部の硬度低下幅が大きくなる傾向にある。特に、引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材に対して、溶接を行う場合、熱影響部での硬度低下による影響が顕著となる。また、高張力鋼板に対してホットスタンプ成形が施されて成形された場合にも、その後の溶接において、熱影響部での硬度低下による影響が顕著となる。

　一方で、熱影響部での硬度低下による影響を抑制するため、成形開始以後に溶接箇所を部分的に加熱し、軟化させることも考えられる。具体的には、溶接前に、溶接予定部近傍を予め加熱することで軟質化させ、熱影響部へのひずみ集中を抑制する処理などがあげられる。しかし、成形がホットスタンプ成形である場合、部材は高強度化することから、上述のような軟質化処理は、成形開始以後に行う必要がある。このため、成形開始以後に加熱により軟化する方法では、熱歪みによって成形品の形状精度への影響が生じる場合がある。

　また、上記特許文献１に記載の技術の様に、熱間成形を利用したプレス硬化により、部材の破壊強度を部分的に変化させる技術を利用することも考えられる。

　しかし、当該技術においては、部分的に強度を変化させることができるものの、熱間成形に伴うブランクの表面性状への影響が懸念される。すなわち、加熱によって、ブランクの表面に、母材あるいは母材表面に設けられた被膜の酸化膜（スケール）が形成される場合がある。著しいスケールの発生は外観不良等につながり、製品に要求される特性を満足しない可能性がある。そのため、熱間成形後にスケールを除去する工程を別途設ける等の対応が必要になり、製造コスト、工数が増加することが想定される。また、ブランクにめっきが施されている場合、熱間成形によりめっきが変性し、耐食性が低下する可能性がある。

　そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、成形前の段階であるブランク１００を熱間成形用の鋼材ではなく１４５０ＭＰａ以上の高張力鋼板を用い、ブランク１００において、接合部相当領域１３０に軟化部１２０を設けておくことを想到した。これにより、ブランク１００を熱間成形ではなく冷間成形により所定の形状に成形しつつ、他の部材と溶接した際に熱影響部による硬度低下の影響を抑制することが可能であり、かつ熱間成形では回避することが困難である表面性状の劣化を抑制することが可能であることを見出した。すなわち、かかるブランク１００を用いることで、熱間成形による表面性状の劣化を回避しつつ、溶接により生じうる熱影響部による硬度低下に起因する割れ等が発生しにくい部材を、冷間成形により低コストで成形することが可能となる。以下、本実施形態に係る軟化部１２０について説明する。

　［軟化部］
　軟化部１２０は、ブランク１００において、接合部相当領域１３０の少なくとも一部に形成され、主部１１０よりも軟質とされた領域である。軟化部１２０は、ブランク１００において、少なくとも２つ以上形成されている。軟化部１２０は、主部１１０のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下となるビッカース硬度を有している。
　また、軟化部１２０は、ブランク１００の一方の表面の側に少なくとも２つ以上形成されていてもよい。

　軟化部１２０のビッカース硬度が、主部１１０のビッカース硬度に対して０．９５以下とされることで、１４５０ＭＰａ以上の高張力鋼板において問題となる、接合部相当領域１３０において溶接がされた場合の熱影響部での著しい硬度低下による影響を抑制できる。すなわち、軟化部１２０の硬度と熱影響部の硬度との差が、主部１１０の硬度と熱影響部の硬度との差よりも十分に小さくなる。そうすると、部材への成形後において当該部材の変形時に硬度の差に起因する割れ等の問題が生じにくくなる。なお、以下、熱影響部と溶接部Ｗとを同じ意味で用いる場合がある。

　一方、軟化部１２０のビッカース硬度が、主部１１０のビッカース硬度に対して０．７以上とされることで、ブランク１００としての高強度を維持できる。さらに、軟化部１２０のビッカース硬度が、主部１１０の引張強度に対して０．７以上とされることで、ブランク１００を用いて成形する際の軟化部１２０への変形集中が抑制され、ブランク１００の成形性が確保される。

　主部および軟化部のビッカース硬度の測定方法は以下のとおりである。ブランク１００から主部および軟化部に相当する部分を試料として採取し、板表面にめっき被膜が無い場合は板表面を100～200μｍ研磨し、めっき被膜がある場合はめっき被膜を研削除去した後、板表面をさらに100～200μｍ研磨して、鏡面試料試料とし、板表面側から板表面にほぼ垂直にビッカース圧子を押しけて硬さを測定する。硬さ試験は、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９に記載の方法で実施する。マイクロビッカース硬さ試験機を用いて、荷重１ｋｇｆで、圧痕の３倍以上の間隔で１０点測定し、その平均値をビッカース硬度とする。

　軟化部１２０は、ブランク１００の板厚方向（図１Ａ中のＺ方向）で、溶接による硬度低下による影響が懸念される領域を含むように形成されていればよい。例えば、図１Ｂに示すように、軟化部１２０は、溶接時において相手部材と対向する面の表面から板厚方向で板厚の５０％以上の距離までに亘って、設けられてもよい。これにより、成形品と相手部材とが離反する方向に引っ張られる際に、熱影響部の硬度低下による影響が抑制され、溶接部Ｗの近傍での割れ等を抑制することができる。また、軟化部１２０は、溶接時において相手部材と対向する面の表面から板厚方向で板厚の８０％以上の距離までに亘って軟化部１２０が設けられてもよい。

　さらに、軟化部１２０は、図１Ｃに示すように、ブランク１００の板厚方向の全域に亘って形成されてもよい。成形後の部材と相手部材とが溶接により組み付けられた部品に曲げ変形が生じた場合、溶接部Ｗ（図３Ｂ等参照）の近傍に引張方向の力が生じる。軟化部１２０が板厚方向の全域に亘って形成されることで、溶接部Ｗの近傍におけるひずみを低下させ、割れ等を抑制することができる。

　また、図１Ａに示すように、軟化部１２０は、ブランク１００を平面視したときに、ブランク１００の長手方向（図１Ａ中のＹ方向）を長手方向とし、当該長手方向と直交する方向（図１Ａ中のＸ方向）を幅方向とする帯状に形成されてもよい。このとき、軟化部１２０の幅方向長さは、４０ｍｍ以下としてもよい。特に、軟化部１２０の幅方向長さは、３０ｍｍ以下としてもよい。また、軟化部１２０の幅方向長さは、一定でなくてもよい。軟化部１２０が、所定の幅方向長さを有することにより、軟化部１２０が、接合部相当領域１３０の範囲内に含まれる。これにより、ブランク１００成形後の溶接施工領域での溶接時の入熱に伴う硬度低下による影響を抑制することができる。また、軟化部１２０が所定の幅方向長さを有することにより、溶接位置の変化に対応することができる。

　軟化部１２０は、帯状だけではなく、図２Ａに示すように、ジグザグ状に設けられてもよい。また、軟化部１２０は、図２Ｂに示すように、閉曲線状（円状、楕円状等）に設けられてもよい。さらに、軟化部１２０は、図２Ｃに示すように、Ｃ字状に設けられてもよい。さらに、軟化部１２０は、点状、Ｕ字状に設けられてもよい。また、軟化部１２０は、成形後の溶接ナゲットが設けられる領域を含むような領域に形成されてもよい。

　軟化部１２０を形成する方法としては、レーザ加熱、高周波加熱等の公知の部分加熱技術を用いて、部分的に焼き戻しをすることで、軟化させ、引張強度を低下させる方法が挙げられる。軟化部１２０を形成する方法としては、部分的に硬度を低下させ、引張強度を低下させることができればよく、加熱による焼き戻し以外の方法であってもよい。例えば、部分的に脱炭させる等の方法であってもよい。

　［ブランクを用いた構造部材の構成］
　次に、図３Ａ～図３Ｃを参照して、本実施形態に係るブランク１００を用いた構造部材２００の構成について説明する。図３Ａは、本実施形態に係る構造部材２００の一例を示す斜視図である。図３Ｂは、図３ＡのＩ－Ｉ’断面の概略図である。図３Ａに示すように、本実施形態に係る構造部材２００は、一例として、第一の部材としての略ハット形状部材２１０と、第二の部材としての板状部材２２０と、を備えている。ブランク１００が冷間成形により断面略ハット形状に形成されることで、略ハット形状部材２１０が形成される。冷間成形の一例としては、プレス曲げ加工、プレス絞り加工等の公知の冷間成形技術が挙げられ、特に限定されない。
　第一の部材は、めっき被膜の形成されていない、裸の鋼材であるブランク１００を冷間成形した成形品であってよい。具体的には、裸の鋼材であるブランク１００を冷間成形した成形品である第一の部材は、Ｒａ（ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１）で０．５μｍ以下の表面粗度を有している。これに対して、裸の鋼材であるブランクをホットスタンプ等によって熱間成形した成形品は、７μｍ程度の厚みの酸化スケールが表面に生じるか、この酸化スケールをショットブラスト処理等で落とすことにより、Ｒａで０．５μｍ以上の表面粗度を有している。したがって、裸の鋼材であるブランク１００を冷間成形した成形品である第一の部材は、裸の鋼材であるブランクを熱間成形した成形品と区別できる。

　図３Ａに示すように、略ハット形状部材２１０は、天板部２１１と、天板部２１１から屈曲された縦壁部２１３と、縦壁部２１３の天板部２１１とは反対側から屈曲されたフランジ状の溶接施工領域２１５とを含んでいる。
　ここで、軟化部１２０は、略ハット形状部材２１０（第一の部材）の面内方向で、主部１１０とは異なる位置に配置されている。このように、面内方向における溶接を施工する領域に軟化部１２０を配置して、面内方向における溶接施工領域２１５から外れた領域に、比較的高強度の主部１１０を配置することができる。よって、構造部材２００の溶接部Ｗにおける溶接強度の低下を抑制できるとともに、構造部材２００の耐衝撃性能（耐圧壊性能）を高められる。なお、面内方向とは、略ハット形状部材２１０（第一の部材）の板面に沿う方向であり、略ハット形状部材２１０（第一の部材）の板厚方向に垂直な方向を意味する。

　溶接施工領域２１５の少なくとも一部には、軟化部１２０が形成されている。すなわち、ブランク１００が冷間成形によって略ハット形状部材２１０とされることで、ブランク１００の接合部相当領域１３０に形成された軟化部１２０が、溶接施工領域２１５に形成される。軟化部１２０が形成されている部分は、溶接部Ｗを含んでいる。ここで、軟化部１２０は、図３Ｂで５０％の例を示しているように、溶接施工領域２１５の板状部材２２０と対向する表面から板厚方向で板厚の５０％以上の距離に亘って形成される。
　軟化部１２０の幅は、通常、２０ｍｍ以下となる溶接部Ｗの幅の全体を含み得るように、２０ｍｍ以上であればよく、例えば、３０ｍｍから８０ｍｍまでの範囲であってよい。

　なお、軟化部１２０は、図３Ｃに示すように、溶接施工領域２１５の板状部材２２０と対向する表面から、板厚方向全域、すなわち、略ハット形状部材２１０（第一の部材）の板厚の１００％の距離に亘って形成されてもよく、略ハット形状部材２１０の板厚の５０％以上１００％未満の間の任意の距離に亘って形成されていてもよい。軟化部１２０が溶接施工領域２１５の板状部材２２０と対向する表面から、略ハット形状部材２１０（第一の部材）の板厚の５０％以上１００％未満の間の任意の距離に亘って形成されている場合、溶接施工領域２１５における板状部材２２０と対向する表面側とは反対側の残りの部分は、軟化部１２０が形成されていなくてよい。すなわち、溶接施工領域２１５における板状部材２２０と対向する表面側とは反対側の残りの部分は、例えば、主部１１０のビッカース硬度に対する比率で１．０である等、主部１１０のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下でなくてもよい。

　図３Ｂに示すように、略ハット形状部材２１０は、クロージングプレートである板状部材２２０と溶接されている。軟化部１２０は、溶接施工領域２１５において、少なくとも一部が軟化されて形成されている。

　溶接部Ｗとしての溶接ナゲットは、略ハット形状部材２１０と板状部材２２０との界面に形成されて、両者を接合している。溶接ナゲットは、構造部材２００の長手方向（図３ＡのＹ方向）に沿って、線状に形成されてもよい。また、溶接ナゲットは、線状だけではなく、点状、上面視（図３ＢにおけるＺ方向視）でＣ字状、コの字状、楕円状、ジグザグ状に設けられてもよい。
　溶接部Ｗの幅（第一の部材の幅方向の寸法）は、通常、２０ｍｍ以内である。

　溶接ナゲットは、公知の技術である種々の接合技術を適用することにより、形成され得る。溶接ナゲットを形成する方法の一例として、スポット溶接、レーザ溶接、スポット溶接とレーザ溶接の併用が挙げられる。

　［ブランク１００および構造部材２００の製造方法］
　次に、図４を参照して、本実施形態に係るブランク１００および構造部材２００の製造方法の一例について説明する。図４は、本実施形態に係るブランク１００および構造部材２００の製造方法の一例を説明する図である。図４に示すように、まず、高張力鋼板１が用意される。続いて、当該鋼板に対してレーザ加熱等の部分加熱処理が施された結果、軟化部１２０が、接合部相当領域１３０に形成され、ブランク１００が形成される。その後、ブランク１００に対して、冷間成形が施され、所定の形状の成形品が形成される。例えば、図４に示すように、上下一対の金型である、上側金型Ａと下側金型Ｂにより、ブランク１００がプレス成形され、断面略ハット形状を有する略ハット形状部材２１０とされる。略ハット形状部材２１０は、軟化部１２０を有する溶接施工領域２１５を介して板状部材２２０等の他の部材と溶接される。この結果、構造部材２００が形成される。以上、本実施形態に係るブランク１００および構造部材２００の製造方法について説明した。

　本実施形態によれば、ブランク１００は、引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材で形成される主部１１０と、軟化部１２０とを有し、軟化部１２０のビッカース硬度は、主部１１０のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下とされている。これにより、高強度なブランク１００を成形する際の表面性状への影響を抑制しながら、溶接時の熱影響部での硬度低下による影響を抑制できる。またさらに、軟化部１２０のビッカース硬度が、主部１１０のビッカース硬度に対して、所定の範囲となるように設定されている。これにより、熱影響部での硬度低下による影響を抑制しながら、ブランク１００の高強度、成形性を確保することができる。

　また、本実施形態によれば、ブランク１００に対し、熱間成形ではなく、冷間成形が施されて他の部材と溶接される成形品に形成される。これにより、熱間成形の場合のブランク１００表面におけるスケールの発生が抑制される。この結果、熱間成形の場合のスケール除去工程が不要または簡略化が可能になり、製造コストが低減される。

　さらに、冷間成形が施されることにより、熱間成形と比較して成形中における軟化部１２０の引張強度の変化が抑制され、軟化部１２０による溶接時の硬度低下による影響を低減する効果が、冷間成形後も確保される。また、熱間成形中の加熱により、接合部相当領域１３０にスケールが発生すると、熱間成形後の溶接において、溶接強度の低下が生じる場合がある。しかし、本実施形態によれば、冷間成形によりスケールの発生が抑制され、溶接強度の低下を抑制できる。

　また、本実施形態によれば、軟化部１２０が設けられたブランク１００に対して、冷間成形が施されるので、成形開始以後の加熱を伴う軟化処理を行わずに済み、熱歪みによる形状精度への影響が抑制される。

　また、本実施形態によれば、熱歪みによる形状精度への影響が生じないという観点から、冷間成形により、精度よく成形が施されるので、軟化部１２０が設けられた接合部相当領域１３０が、成形後に精度よく溶接施工領域２１５となる。これにより、構造部材２００の溶接施工領域２１５において、軟化部１２０が所定の位置に配置されることを実現できる。

［変形例］
　続いて、本発明の第１の実施形態に係る構造部材の変形例について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る構造部材の断面構造のその他の例を示す断面の概略図である。本変形例の説明において、第１の実施形態の説明と共通する内容は、説明を省略することがある。

　本変形例では、図５に示すように、第一の部材は、Ｘ－Ｚ平面断面視でＵ字形状を有する略Ｕ字形状部材２３０である。略Ｕ字形状部材２３０は、天板部２３１と、縦壁部２３３、溶接施工領域２３５とを有する。溶接施工領域２３５は、略Ｕ字形状の縦壁部２３３の天板部２３１と反対側の端部付近とされ、第二の部材と溶接される。溶接施工領域２３５には、溶接部Ｗを含む軟化部１２０が形成されている。また、第二の部材は、Ｘ－Ｚ平面断面視でコの字形状とされた、相手部材２４０である。

　本変形例によれば、第一の部材において、フランジ部を有さない形状としたので、加工が容易になる。また、本変形例によれば、溶接施工領域２３５が縦壁部２３３の端部に設けられているので、溶接位置の精度が求められない。

　＜２．第２の実施形態＞
　続いて、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、本発明の第２の実施形態に係るブランク１００について説明する。図６Ａは、本発明の第２の実施形態に係るブランク１００を示す斜視図である。図６Ｂは、同実施形態に係るブランク１００の部分断面図である。本実施形態に係るブランク１００は、表面にめっき被膜１４０を有する点で、第１の実施形態と相違する。なお、本実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する。

　図６Ａに示すように、ブランク１００の主部１１０にはめっき被膜１４０が形成されて、主部１１０の表面を被覆している。めっき被膜１４０の一例としては、耐食性向上のために設けられた、亜鉛（Ｚｎ）基合金を主な成分とする亜鉛めっき被膜である。一方で、図６Ｂに示すように、軟化部１２０が形成されているブランク１００の表面の少なくとも一部には、めっき被膜１４０が形成されていない。すなわち、軟化部１２０の表面の一部または全部が、露出された状態となっている。図６Ｂに示す例に限られず、例えば、ブランク１００の一方の面側に軟化部１２０が形成されている場合、軟化部１２０が形成されている面の少なくとも一部にめっき被膜１４０が形成されていなくてもよい。また、ブランク１００の一方の面側に軟化部１２０が形成されている場合、ブランク１００の両面において、軟化部１２０が形成されている部分に相当する領域にめっき被膜１４０が形成されていなくてもよい。

　主部１１０の表面にめっき被膜１４０が形成されたブランク１００は、冷間成形により、所定の形状を有する成形品に成形される。冷間成形により成形されたブランク１００の成形品（第一の部材）は、加熱によってめっき被膜に母材の鉄成分が拡散することによりめっき被膜のＦｅ濃度が５０％以上となる場合があるホットスタンプ等による熱間成形によって成形された成形品と比べて、低いＦｅ濃度となる、Ｆｅ濃度が２０％以下のめっき被膜を有している。めっき被膜を備えたブランク１００を冷間成形によって成形した成形品（第一の部材）は、めっき被膜中の亜鉛等のめっき金属の含有率を比較的高くできるので、高い耐食性を備えたものにできる。そして、冷間成形により成形されたブランク１００の成形品（第一の部材）は、熱間成形により成形されたブランクの成形品と区別できる。
　また、かかる成形品は、他の部材と溶接される。このとき、めっき被膜１４０が形成されてない表面部分を含む軟化部１２０において、溶接が行われて、所定の形状の成形品が他の部材と溶接される。

　本実施形態によれば、めっき被膜１４０が主部１１０の表面に形成されている場合でも、冷間成形によりブランク１００が成形品に形成されるので、熱間成形の場合と比較して、加熱によるめっき被膜の劣化、損傷等の表面性状の低下が抑制される。特に、熱間成形と比較して、加熱による主部１１０の成分のめっき中への拡散による防錆性の低下が抑制される。

　また、本実施形態によれば、軟化部１２０の表面には、一部または全部にめっき被膜１４０が形成されていない。これにより、溶接施工領域２１５における溶接の際、めっき被膜１４０中に含まれるＺｎ成分による溶接強度の低下が抑制される。

　［本発明の実施形態に係る骨格部材の適用例］
　以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明した。ここから、図７を参照して本発明の実施形態に係るブランク１００を用いて成形される構造部材２００の適用例について説明する。図７は、本発明の実施形態に係るブランク１００を用いて成形される構造部材２００が適用される一例としての自動車骨格３００を示す図である。ブランク１００を用いて成形される構造部材は、キャビン骨格または衝撃吸収骨格として自動車骨格３００を構成し得る。キャビン骨格としての適用例は、ルーフセンタリンフォース３０１、ルーフサイドレール３０３、Ｂピラー３０７、サイドシル３０９、トンネル３１１、Ａピラーロア３１３、Ａピラーアッパー３１５、キックリーンフォース３２７、フロアクロスメンバ３２９、アンダーリーンフォース３３１、フロントヘッダ３３３等が挙げられる。

　また、衝撃吸収骨格としての骨格部材の適用例は、リアサイドメンバー３０５、エプロンアッパメンバ３１７、バンパリーンフォース３１９、クラッシュボックス３２１、フロントサイドメンバー３２３等が挙げられる。

　本発明の実施形態に係るブランク１００を用いて冷間成形される構造部材２００は、成形後の表面性状の変化が抑制される。また、溶接施工領域２１５の熱影響部の硬度低下が抑制されつつ、高強度が維持される。これにより、本実施形態に係るブランク１００を用いて成形された構造部材２００が、自動車骨格３００を構成する部材として適用された場合に、車体骨格における表面性状の影響が低減され、強度を向上できる。

　本実施形態に係るブランク１００の特性を評価するために、本実施形態に係るブランク１００を加工して、図３Ａに示す構造部材２００を実際に作成し、特性評価を行った。構造部材２００の断面構成は図３Ａに示すものとし、構造部材２００の高さ（図３ＡにおけるＺ方向距離）は６０ｍｍ、構造部材２００の幅（図３ＡにおけるＸ方向距離）は８０ｍｍ、構造部材２００の長さ（図３ＡにおけるＹ方向距離）は８００ｍｍとした。

　実施例は、ブランク１００として、引張強度で１４７０ＭＰａの冷延鋼板を使用し、所定位置に部分焼戻しを行って軟化部１２０を形成し、残りの領域を主部１１０としたものを用いた。かかるブランク１００を用いて冷間成形を行い、略ハット形状部材２１０を作成した。その際、溶接施工領域２１５に、溶接部Ｗを含む軟化部１２０が設けられるように略ハット形状部材２１０を成形した。また、板状部材２２０は、引張強度で７８０ＭＰａの鋼板とした。略ハット形状部材２１０は、溶接施工領域２１５において、板状部材２２０と溶接された。かかる手順により、構造部材２００を作成した。

　主部１１０のビッカース硬度に対する軟化部１２０のビッカース硬度の比率（軟化部１２０のビッカース硬度／主部１１０のビッカース硬度）は、以下の表１のとおりである。

　比較例１として、実施例と同様の手順で、構造部材を作成した。また、比較例２として、ブランクに軟化部１２０を設けずに、構造部材を作成した。すなわち、比較例２は、ブランク１００の全体が、引張強度で１４７０ＭＰａの冷延鋼板である場合を意味する。

　構造部材の長手方向両端に曲げモーメントを付与する圧壊試験を実施し、曲げ強度比率および破断位置の評価を行った。ここで、曲げ強度比率とは、構造部材に破断が生じた際の曲げ強度の値を、比較例２の曲げ強度の値で規格化したものである。表１に評価結果をまとめた。

　表１に示すように、実施例１と実施例２は、軟化部１２０の主部１１０に対するビッカース硬度比率が０．７以上であり、曲げ強度比率が９割よりも大きい値となった。すなわち、実施例１および実施例２は、軟化部１２０を設けない比較例２と比較して、十分な強度を維持していることが示された。また、破断位置の評価結果について、実施例１と実施例２は、いずれも母材側で破断し、熱影響部（ＨＡＺ）での破断が生じなかった。すなわち、実施例１および実施例２において、軟化部１２０のビッカース硬度を適切に制御した結果、溶接時の入熱に伴う硬度低下の影響が抑制されることが示された。

　一方、比較例１においては、主部１１０に対する軟化部１２０のビッカース硬度比率は、０．７より小さく、熱影響部での破断は生じなかった。しかし、比較例１の曲げ強度比率は、０．９より大きい値とはならず、十分な強度が確保できなかった。また、比較例２においては、軟化部１２０を設けないため、曲げ強度は十分高いが、溶接時の入熱に伴う硬度低下の影響により、熱影響部での破断が発生した。

　以上のとおり、主部１１０に対する軟化部１２０のビッカース硬度比率を適切に制御した構造部材２００により、熱影響部による硬度低下による影響が抑制されるとともに、高強度が維持されることが示された。

　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　例えば、上記実施形態では、第一の部材を略ハット形状部材２１０としたが、本発明はかかる例に限定されない。第一の部材は、構造部材２００を形成するための所定の形状を有していればよく、断面視でコの字形状、円弧形状等でもよい。また、第一の部材は、断面視で部分的に屈曲されてもよいし、ビード形状等の凹凸を有してもよい。

　また、上記実施形態では、第二の部材を板状部材２２０としたが、本発明はかかる例に限定されない。第二の部材は、断面略ハット形状、断面視でコの字形状、円弧形状等でもよい。また、第二の部材は、断面視で部分的に屈曲されてもよいし、ビード形状等の凹凸を有してもよい。

　１００　　ブランク
　１１０　　主部
　１２０　　軟化部
　１３０　　接合部相当領域
　１４０　　めっき被膜
　２１０　　略ハット形状部材（第一の部材）
　２１１，２３１　　天板部
　２１３，２３３　　縦壁部
　２１５，２３５　　溶接施工領域
　２２０　　板状部材（第二の部材）
　２３０　　略Ｕ字形状部材（第一の部材）
　２４０　　相手部材（第二の部材）
　Ｗ　　　　溶接部

Claims (14)

1. 　引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材で形成される主部と、
   　軟化部と、を有し、
   　前記軟化部のビッカース硬度は、前記主部のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下であり、
   　前記軟化部は、面内方向で、前記主部とは異なる位置に配置されている、ブランク。
2. 　前記軟化部は、前記ブランクの一方の表面から板厚の５０％以上の距離に亘って形成されている、請求項１に記載のブランク。
3. 　前記軟化部は、帯状に形成されている、請求項１または２に記載のブランク。
4. 　前記主部には、めっき被膜が形成され、
   　前記軟化部が形成されている部分における前記ブランクの表面の少なくとも一部には前記めっき被膜が形成されていない、請求項１～３のいずれか１項に記載のブランク。
5. 　前記軟化部は、少なくとも２つ以上形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のブランク。
6. 　前記軟化部は、前記ブランクの一方の表面の側に少なくとも２つ以上形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のブランク。
7. 　前記軟化部は、前記面内方向における端部から１００ｍｍ以内に配置されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のブランク。
8. 　第一の部材と、
   　第二の部材と、
   　前記第一の部材と前記第二の部材とを溶接する溶接部と、を含む、構造部材であって、
   　前記第一の部材は、引張強度で１４５０ＭＰａ以上の鋼材から成る主部と、前記溶接部を含む部分に軟化部と、を有し、
   　前記軟化部のビッカース硬度は、前記主部のビッカース硬度に対する比率で０．７以上０．９５以下であり、
   　前記軟化部は、前記第一の部材の面内方向で、前記主部とは異なる位置に配置されている、構造部材。
9. 　前記第一の部材は、Ｒａで０．５μｍ以下の表面粗度を有している、請求項８に記載の構造部材。
10. 　前記第一の部材は、Ｆｅ濃度が２０％以下のめっき被膜を有する、請求項８に記載の構造部材。
11. 　前記めっき被膜は、前記主部に形成されており、
    　前記軟化部が形成されている部分における前記第一の部材の表面の少なくとも一部には形成されていない、請求項１０に記載の構造部材。
12. 　前記軟化部は、前記第一の部材における前記第二の部材と対向する表面から板厚の５０％以上の距離に亘って形成されている、請求項８～１１のいずれか１項に記載の構造部材。
13. 　前記軟化部は、少なくとも２つ以上形成されている、請求項８～１２のいずれか１項に記載の構造部材。
14. 　前記軟化部は、帯状に形成されている、請求項８～１３のいずれか１項に記載の構造部材。

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