(57)【要約】合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素材を予成形し、次いで焼入れを行い成形品を製造するに際し、予成形におけるめっき層の損傷や脱落を抑制し、成形品の表面品質を向上させることができる成形品の製造方法を提供する。質量％で、Ｆｅを８％以上２５％以下含有し、残部がＺｎ、Ａｌおよび不純物からなるめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を素材とし、この素材を第１の金型に装入して予成形直前の素材の温度が４１℃以上７００℃以下の温間領域にて予成形をすることにより予成形品を得る第１工程と、前記予成形品をＡ１変態点温度以上に加熱する第２工程と、加熱した予成形品をＡ１変態点温度以上の温度から焼入れを行い、成形品を得る第３工程と、を有することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｆｅを８％以上２５％以下含有し、残部がＺｎ、Ａｌおよび不純物からなるめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を素材とし、該素材を第１の金型に装入して予成形をすることにより予成形品を得る第１工程と、
前記予成形品をＡ１変態点温度以上に加熱する第２工程と、
加熱した前記予成形品をＡ１変態点温度以上の温度から焼入れを行い、成形品を得る第３工程と、
を有し、前記第１工程の予成形直前の前記素材の温度が４１℃以上７００℃以下の温間領域であることを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程では、加熱した前記予成形品を第２の金型に装入して焼入れを行う請求の範囲第１項に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程では、加熱した前記予成形品を第２の金型に装入して仕上成形と焼入れとを行う請求の範囲第１項に記載の成形品の製造方法。
【請求項４】
前記第１の金型および／または前記第２の金型はプレス用金型であり、前記予成形および／または前記仕上成形がプレス成形であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程では前記予成形品の表面に防錆油を塗布して加熱することを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程では、前記予成形直前の素材の温度が４１℃以上７００℃以下の温度範囲となるように、前記第１の金型または該第１の金型とは異なる他の加熱手段にて前記素材を加熱することを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【請求項７】
前記予成形直前の素材の温度は１００℃以上であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【請求項８】
前記第３工程後の成形品の表層部には、鉄亜鉛固溶相が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【請求項９】
前記素材の母材成分が質量％で、Ｃ：０．０８〜０．４５％、Ｍｎおよび／またはＣｒ合計で０．５〜３．０％を含有し、さらに、Ｓｉ：０．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：１％以下、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記素材の母材成分が、Ｆｅの一部に替えて質量％で、Ｂ：０．０１％以下、Ｎｉ：２％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｔｉ：１％以下、Ｎｂ：１％以下の１種以上を含有する、請求の範囲第９項に記載の成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記素材の母材成分が、質量％で、Ｂ：０．０００１％以上を含有する請求の範囲第１０項に記載の成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のサイドシル、Ｂピラー、Ａピラー等の成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化と安全性両立のため、鋼板の高強度化を図るとともに使用する鋼板の厚みを減ずる努力がされている。高強度鋼板等の難成形材料を成形する技術として、成形される材料を予め加熱して成形して、相対的に低温の成形金型により成形と同時に焼入れを達成する等の熱間成形技術が採用されつつある。【０００３】
成形品の素材として、鋼を母材とした表面の酸化鉄スケール抑制、必要により成形品の耐食性向上を目的として、亜鉛系めっきまたはアルミニウム系めっきで被覆した鋼板を使用することが提案されている。例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３には、熱間成形に亜鉛系めっき鋼板を用いることが開示されている。これらによれば、亜鉛系めっき鋼板を素材として使用した場合、鋼に対する亜鉛系めっき層の犠牲防食能が期待される。さらに、特許文献２および特許文献３に開示された合金化溶融亜鉛めっき鋼板を素材として使用した場合、純亜鉛系めっき鋼板と比較してめっき層が蒸発しにくい特徴も備えている。さらに、このときにはめっき層中の亜鉛と下地の鋼中の鉄とが相互に拡散しやすい状態にあることから、熱間成形のための加熱によって鋼材表面に比較的軟質の鉄亜鉛固溶相が形成されやすくなる。そのため、成形品表面にクラックが発生しにくい利点がある。【０００４】
一方、成形品の形状によっては、深絞り成形や張出し成形が必要になるが、これらの成形様式では成形限界が低く、所定の形状を得ることができない場合がある。このような場合、熱間成形に先立って冷間にて中間形状に予成形することがある。例えば、特許文献４および特許文献５には鋼板を予成形した後に熱間プレス成形する場合が記載されている。また、特許文献６には、鋼板からビーム状成形品を得た後に熱処理する例が開示されている。【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５３５４８号公報
【特許文献２】特開２００３−７３７７４号公報
【特許文献３】特開２００５−７４４６４号公報
【特許文献４】特表２００６−５２９００２号公報
【特許文献５】特表２００７−５００７８２号公報
【特許文献６】特表２００４−５３３３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、冷間で予成形を行う従来技術をめっき材に適用すると、予成形の際に鋼材のめっき皮膜が損傷しやすいという問題が生じた。特に、成形品の素材として合金化溶融亜鉛めっき鋼板を使用して例えばプレス成形等の予成形をする場合には、予成形時にパウダリングと呼ばれる皮膜の脱落が生じる。これらのめっき脱落部分またはめっき損傷部分には、その後の加熱により酸化鉄スケールが発生し、めっき鋼板を使用する目的が達せられないことが明らかになった。つまり、このような部分的な酸化鉄スケールの発生により、熱間成形時のスケールの脱落、成形品の表面外観の劣化、または成形品の塗装密着性の劣化等の問題が生じた。【０００７】
そこで本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の素材を予成形し、次いで焼入れを行い成形品を製造するに際し、予成形におけるめっき層の損傷や脱落を抑制し、成形品の表面品質を向上させることができる成形品の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求の範囲第１項に記載の発明は、質量％で、Ｆｅを８％以上２５％以下含有し、残部がＺｎ、Ａｌおよび不純物からなるめっき層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を素材とし、該素材を第１の金型に装入して予成形をすることにより予成形品を得る第１工程と、前記予成形品をＡ１変態点温度以上に加熱する第２工程と、加熱した前記予成形品をＡ１変態点温度以上の温度から焼入れを行い、成形品を得る第３工程と、を有し、第１工程の予成形直前の前記素材の温度が４１℃以上７００℃以下の温間領域であることを特徴とする成形品の製造方法を提供することにより前記課題を解決する。【０００９】
請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の成形品の製造方法の第３工程では、加熱した予成形品を第２の金型に装入して焼入れを行うことを特徴とする。【００１０】
請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の成形品の製造方法の第３工程では、加熱した予成形品を第２の金型に装入して仕上成形と焼入れとを行うことを特徴とする。【００１１】
請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第３項に記載の成形品の製造方法の第１の金型および／または第２の金型はプレス用金型であり、予成形および／または仕上成形がプレス成形であることを特徴とする。【００１２】
請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の成形品の製造方法の第２工程では、予成形品の表面に防錆油を塗布して加熱することを特徴とする。【００１３】
請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の成形品の製造方法の第１工程では、予成形直前の素材の温度が４１℃以上７００℃以下の温度範囲となるように、第１の金型または該第１の金型とは異なる他の加熱手段にて素材を加熱することを特徴とする。【００１４】
請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の成形品の製造方法の第１工程では、予成形直前の素材の温度は１００℃以上であることを特徴とする。【００１５】
請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の成形品の製造方法の第３工程後の成形品の表層部には、鉄亜鉛固溶相が形成されていることを特徴とする。【００１６】
請求の範囲第９項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の成形品の製造方法の素材の母材成分が質量％で、Ｃ：０．０８〜０．４５％、Ｍｎおよび／またはＣｒ合計で０．５〜３．０％を含有し、さらに、Ｓｉ：０．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：１％以下、Ｎ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物であることを特徴とする。【００１７】
請求の範囲第１０項に記載の発明は、請求の範囲第９項に記載の成形品の製造方法の素材の母材成分が、Ｆｅの一部に替えて質量％で、Ｂ：０．０１％以下、Ｎｉ：２％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｔｉ：１％以下、Ｎｂ：１％以下の１種以上を含有することを特徴とする。【００１８】
請求の範囲第１１項に記載の発明は、請求の範囲第１０項に記載の成形品の製造方法の素材の母材成分が質量％で、Ｂ：０．０００１％以上を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を焼入れして成形品を製造するに際し、製品の表面品質等を向上させることができる。具体的には、予成形の際に合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層が損傷し、その後の加熱によってめっき層損傷部の鋼板表面が酸化するという課題の解決が可能となる。【００２０】
本発明のこのような作用および利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の最良の形態を説明する。ただし本発明はこれに限定されるものではない。【００２２】
１．合金化溶融亜鉛めっき鋼板
はじめに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の鋼の組成およびめっき層の組成の好ましい範囲について説明する。ここで、鋼やめっきの組成を規定する「％」は「質量％」を意味する。【００２３】
１−１．鋼の組成
本発明において、母材となる鋼板の化学組成については、以下のように規定する。
Ｃ：０．０８〜０．４５％を含有するのが望ましい。Ｃは、鋼板の焼入れ性を高めかつ成形品の強度を決定する重要な元素である。しかしＣ含有量が０．０８％未満ではその効果は十分ではなく、一方でＣ含有量が０．４５％を超えると靭性劣化や溶接性劣化を招く虞がある。より望ましいＣ含有量は０．１〜０．３５％である。【００２４】
Ｍｎおよび／またはＣｒの合計：０．５〜３．０％を含有するのが望ましい。ＭｎおよびＣｒは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ成形品の強度を安定して確保するために非常に有効な元素である。しかしＭｎおよび／またはＣｒの合計含有量が０．５％未満ではその効果は十分ではない。一方、Ｍｎおよび／またはＣｒ合計含有量が３．０％を超えるとその効果は飽和し、逆に安定した強度確保が困難となる。より望ましい（Ｍｎおよび／またはＣｒ）の合計含有量は０．８〜２．０％である。【００２５】
本発明では、焼入れ性を確保することができればよく、そのためには上述のようなＣ、ＭｎおよびＣｒの含有量が規定されれば十分である。【００２６】
本発明の好適態様にあっては、さらに強度を高めるために、または、それらを一層安定して実現するために、次のように添加元素を規定する。すなわちＳｉ：０．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：１％以下、Ｎ：０．０１％以下である。これらの元素も、鋼板の焼入れ性を高め、かつ成形品強度の安定確保に効果のある元素である。しかし、上限値を超えて含有させてもその効果は小さく、いたずらにコスト増を招くため、各合金元素の含有量は上述の範囲とする。ただし、Ｓｉ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｎについては不可避的に存在することがあり、またＳｉおよび／またはＡｌについては脱酸材として添加されることもある。【００２７】
Ｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂは、焼入れ性を高め、靭性を向上させるので、Ｂ：０.０１％以下、Ｎｉ：２％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｖ：１％以下、Ｔｉ：１％以下、Ｎｂ：１％以下の１種以上を含有するのが望ましい。【００２８】
特に、Ｂは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ成形品強度の安定確保効果をさらに高める重要な元素であるので、Ｂ含有量は０.０００１％以上０.０１％以下とするのがさらに望ましい。なお、Ｂ含有量が０．０００１％未満ではＢ添加の効果が十分でなく、一方、Ｂ含有量が０．０１％を超えるとその効果は飽和し、かつコスト増を招く。より望ましいＢ含有量は０．０００５％以上０．００４０％以下である。【００２９】
１−２．めっき層
本発明において素材となる合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層は、Ｆｅを８〜２５％含有し、残部がＺｎ、Ａｌおよび不純物からなるものである。【００３０】
めっき層中のＦｅ含有量が過小では、めっき皮膜中にη−Ｚｎ相が残留し、第２工程の加熱において亜鉛の蒸発や流動が発生する。したがって、Ｆｅ含有量は８％以上とする。予成形直前の温度が４１℃以上７００℃以下の温度範囲において、Ｆｅ含有量を増加しても、パウダリングへの影響は殆どないが、製造上の観点からＦｅ含有量は２５％以下とする。好ましくは１５％以下である。【００３１】
また、通常、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層には、０．１〜０．５％程度のＡｌが含有されているが、本発明においてもこのような範囲で含有されていてよい。合金化溶融亜鉛めっき鋼板自体の生産性の観点からは、０．４％以下であることが好ましい。また、めっき設備や他のめっき種との作り分けによってめっき皮膜にＮｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｇ等が混入するが、悪影響を及ぼさない範囲でこれらの成分を含有してもよい。【００３２】
めっきの付着量は特に制限されないが、少な過ぎると成形品が所要の耐食性を確保できなくなったり、あるいは加熱の際に鋼板の酸化を抑制するのに必要な亜鉛酸化物層を形成できなくなったりするおそれがある。従って、めっき付着量は、片面あたり３０ｇ／ｍ２程度以上が好ましい。一方、亜鉛系めっきの付着量が過多では、鉄亜鉛固溶相の形成が不十分となる虞があり、また、パウダリングを抑制しきれない虞がある。そのため、めっき付着量は１００ｇ／ｍ２程度以下、さらには７５ｇ／ｍ２以下とするのが好ましい。【００３３】
２．成形品の製造方法
次に本発明の成形品の製造方法について説明する。なお、以下の説明では、第３工程における焼き入れを金型で行う態様であるが、焼き入れはこれに限定されるものでない。例えば、空冷、油冷、水冷等により焼き入れを行ってもよい。
２−１．第１工程
本発明の成形品の製造方法では、第１工程において合金化溶融亜鉛めっき鋼板を素材とし、この素材を第１の金型に装入し、予成形直前の素材温度が４１℃以上７００℃以下の温間領域にて予成形をして予成形品を得る。具体的には次の通りである。【００３４】
２−１−１．加熱温度
合金化溶融亜鉛めっき鋼板を所定の大きさ（形状）に裁断した後、裁断された鋼板を予成形直前の温度が４１℃以上７００℃以下の温間領域となるように加熱する。予成形直前の鋼板温度が１００℃以上となるように加熱するのが望ましい。予成形をこのような温度領域で行うことで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層の破壊（パウダリング）が大きく抑制される。【００３５】
２−１−２．加熱方法
合金化溶融亜鉛めっき鋼板を前記温度領域に加熱、昇温することが可能であれば加熱方法は特に限定されない。例えば型外加熱と型内加熱が可能である。型外加熱では、素材であるブランクを予成形金型（第１の金型）の外部で加熱してブランクの昇温を行う。例えば加熱炉による加熱や誘導加熱などを用いることができる。型内加熱では、予成形金型に内蔵したヒータにより該予成形金型を所定温度に加熱しておき、加熱した予成形金型に常温のブランクを装入して、予成形金型との接触によりブランクの昇温を行う。なお、型外加熱、型内加熱のいずれも、必ずしもブランク全面を均一に加熱する必要はなく、パウダリングが顕著な部位を加熱すればよい。また、型外加熱と型内加熱との併用をしてもよい。【００３６】
２−１−３．予成形方法
素材を型外で加熱する場合には、加熱された素材であるブランクを予成形金型に装入して予成形直前のブランク温度が４１℃以上７００℃以下の温間領域で予成形を行う。また、素材を型内で加熱する場合には、所定温度に加熱した予成形金型に素材であるブランクを装入し、予成形直前のブランク温度が４１℃以上７００℃以下の温間領域で予成形を行う。予成形直前のブランク温度は１００℃以上とするのが望ましい。更に望ましくは２００℃以上である。予成形直前のブランク温度の上限は４００℃とするのが望ましい。これにより、予成形の際のパウダリングの発生が抑制され、第２工程におけるスケールの発生を抑制することができる。４１℃未満では、パウダリングの発生の抑制効果が小さくなる。また、７００℃を超えて加熱すると、材料のオーステナイト変態が始まるため、材料強度が低下し、成形限界が低下する虞がある。さらに、パウダリング抑制効果は既に飽和しており、加熱によるエネルギの消費などが顕著となる。予成形方法は、金型によるプレス成形やロール成形等とすることができる。また、予成形の際に潤滑剤をブランク表面に塗布してもよい。【００３７】
鋼板温度は放射温度計で測定することが可能である。型内加熱の場合は、型の加熱温度を鋼板温度とすることができる。【００３８】
予成形後の形状は特に限定されない。通常、予成形品の形状は仕上成形後の製品とほぼ同様の形状とすることができる。例えば、第２の金型（熱間成形金型）とほぼ同じ形状の予成形金型（第１の金型）を用い、予成形品の形状を成形品とほぼ同様の形状とすることができる。なお、第２の金型とは異なる形状の第１の金型により成形品とは異なる形状に予成形を行うことも可能である。【００３９】
また、予成形は通常１段階で行われるが、必要に応じ２段階以上で行ってもよい。例えば、予成形工程として、トリミングやピアシングの工程を含む２段階以上とすることができる。この場合、少なくとも１段階においては予成形直前の鋼板温度を４１℃以上７００℃以下の温間領域で行う。望ましくは１００℃以上である。また、望ましくは、２段階以上のいずれの段階においても、予成形直前の鋼板温度を４１℃以上７００℃以下の温間領域で行う。なお、２段階以上で予成形を行う場合、トリミングやピアシング等のパウダリングの虞がない段階においては、加熱することなく成形を行ってもよい。【００４０】
２−２．第２工程
第２工程は、予成形品をＡ１変態点温度以上に加熱する工程である。より詳しくは、予成形品は、必要に応じ不要な部分をトリミングされた後、Ａ１変態点温度以上に加熱される。加熱する前の予成形品に防錆油を塗布するのが望ましい。予成形品に防錆油を塗布することにより、加熱過程でのスケールの発生がさらに抑制される。防錆油としては、防錆のために鋼板に塗布される一般の防錆油を用いることができる。例えば、防錆油としては、パーカー興産株式会社製のＮＯＸ−ＲＵＳＴ  ５５０ＨＮなどを使用できる。【００４１】
予成形品の加熱方法としては、電気炉やガス炉等による加熱、火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱等が挙げられる。加熱時の雰囲気は特に制御する必要はなく、大気雰囲気でよい。しかし、大気雰囲気では亜鉛の酸化物が過剰に発達し、一方不活性雰囲気では炉から大気中に取り出した際に急激な酸化反応が起こりやすいので、炉内の雰囲気は酸素濃度が１０％程度以下の雰囲気が望ましい。この第２工程においては、焼入れ後の成形品の硬度（強度）が目標値となるような温度に予成形品が加熱されるが、あわせて予成形品の表層部に鉄亜鉛固溶相が形成されるのが好ましい。ここで、鋼板の表面には、亜鉛を主体とする酸化物層が形成されている。そのためには、鉄と亜鉛の相互拡散がある程度進行する程度の加熱条件とするのがよい。これには例えば電気炉やガス炉等を用いて８００〜１１００℃で３〜１０分程度加熱する方法を挙げることができる。鉄亜鉛固溶相を形成させるのは、後述する第３工程において溶融亜鉛脆性が発生するのを防止するためである。第３工程において成形を行わない場合、もしくは軽度な成形の場合には、鉄亜鉛固溶相を完全に形成する必要はなく、前述の温度、時間よりも低温、短時間の加熱を行ってもよい。【００４２】
２−３．第３工程
第３工程は、加熱した予成形品を第２の金型に装入して、仕上成形をするとともに、第２の金型でＡ１変態点温度以上の温度から焼入れを行い成形品を得る工程である。詳しくは次の通りである。Ａ１変態点温度以上に加熱された予成形品は、第２の金型に装入され、第２の金型で仕上成形が行われる。同時に当該予成形品は、第２の金型で拘束されながらこの温度範囲から冷却され焼き入れを施されて成形品となる。第２の金型はプレス成形金型であり、仕上成形がプレス成形であることが望ましい。予成形品の冷却は、冷却された金型を用いることにより、または金型で拘束した予成形品に冷却水を供給することにより行われる。【００４３】
金型の冷却としては金型内部に水冷管を配した構造、または金型表面に通水溝を配した構造などが用いられ、水冷管や通水溝に冷却水を供給することにより金型の冷却が行われる。なお、本実施の形態は、第２の金型に予成形材を装入して焼入れとともに仕上成形を行う例である。しかし、仕上成形を行わず、金型による焼き入れのみを行うこともできる。ここで、本実施の形態として金型による焼入れを示したが、他の焼き入れ方法であってもよい。例えば、高周波加熱など型外加熱の後に、予成形品に冷却液を吹き付ける方法であってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。
＜実施例１＞
実施例１では、表１に示す２種類の成分の鋼（残部：Ｆｅおよび不可避的不純物）を母材とした。これらの母材にめっき付着量およびめっき中のＦｅ含有量を変化させて種々のめっき層を形成した合金化溶融亜鉛めっき鋼板（板厚：０．７ｍｍ）を素材として用いた。そしてこの合金化溶融亜鉛めっき鋼板から９０φのブランクを採取し、このブランクをポンチ径５０φを有する第１の金型である予成形金型に装入して加熱し、種々の温度にてカップ形状にプレス予成形をした。すなわち、この金型にはヒータが内蔵され、ヒータにて金型を所定の温度まで加熱した。その後、室温のブランクを金型に装入して２０秒間保持し、ブランクを金型の温度にまで加熱してから予成形する方法を用いた（表２において「金型」で表記した。）。また、ブランクを加熱炉に挿入して加熱したのち、常温の予成形金型に装入してカップ形状にプレス予成形する試験もおこなった。上記予成形により得られたカップ予成形品のパウダリング状況を目視で下記のように評価した。
１：パウダリング発生無し
２：僅かに発生
３：明確に発生
４：全面に過大に発生【００４５】
上記成形方法で得られたカップ予成形品を脱脂し、酸素濃度５％以下の酸化雰囲気の加熱炉内でＡ１変態点温度以上である８００℃または９００℃で４分間の加熱を行った。次いで、第２の金型として、予成形品を焼き入れする際に実質的に形状変化が生じない形状で、内部に水冷管を配した構造の金型を用いて、荷重を付与しながらカップ予成形品を３０秒間拘束することにより焼き入れを行った。また、上記脱脂後、防錆油を塗布したカップ予成形品を用いて、上記と同様の加熱、焼き入れ処理も実施した。なお、防錆油としては、パーカー興産株式会社製のＮＯＸ−ＲＵＳＴ  ５５０ＨＮを用いた。
焼き入れ後の成形品のスケール発生状況を目視で以下のように評価した。
１：スケール発生無し
２：僅かに発生
３：明確に発生
４：全面に過大に発生
表２に、パウダリング状況と焼き入れ後の成形品のスケール発生状況を示す。成形品のスケール発生状況で評価１、２を表面形状が良好で合格とした。また、焼き入れ後の成形品のカップ肩部の硬度を測定した。【００４６】
【表１】
2008153183.tif 000002
【００４７】
【表２】
2008153183.tif 000003
【００４８】
（焼入れ性）
Ｎｏ．１〜５７のいずれも焼入後の成形品の硬度は、３００ＨＶ以上であり、Ａ１変態点温度以上の温度からの焼き入れにより、高強度な成形品が得られた。特に加熱温度が９００℃の場合は、４２０〜４８０ＨＶと高い硬さの成形品が得られた。また、鋼Ａに比べ、Ｍｎ、Ｃｒの含有量が少なく、かつＭｏが無添加の鋼Ｂにおいても、少量のＢを含有させることにより、鋼Ａと同様に高い硬さの成形品が得られた。【００４９】
（予成形温度、方法の影響）
予成形直前の温度が４１〜７００℃の温間範囲で予成形した条件では、室温で予成形した比較例に比べスケールの発生が少なく良好な表面品質が得られた。また予成形温度を上昇させるほど、表面品質は向上する結果が得られた。予成形中のめっき皮膜の温度が上昇するためめっき皮膜の変形能が室温成形時に比較して向上し、予成形中のめっき皮膜の脱落や損傷が抑制され、これにより、Ａ１変態点温度以上に加熱された際に鋼板がめっき層で保護され鋼板酸化が抑制されるので良好な表面品質が得られると考えられる。【００５０】
（Ｆｅ含有量の影響）
合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ鋼板）のめっき層中のＦｅ含有量が表面品質に及ぼす影響については、Ｆｅ含有量が高くなるほど表面品質が劣る傾向がみられた。めっき層中のＦｅ含有量が高いほど予成形工程において、めっき皮膜の破壊や剥離が促進されることが原因であると考えられる。【００５１】
（防錆油塗布の効果）
予成形品に防錆油を塗布し加熱することにより、焼入れ後の成形品において、スケールの発生は大幅に抑制された。【００５２】
（鉄亜鉛固溶相の形成）
Ｎｏ．１〜５７の全ての成形品において、鉄亜鉛固溶相の形成が認められた。【００５３】
＜実施例２＞
実施例２では、実施例１と同様に母材から９０φのブランクを採取し、このブランクを第１の金型である予成形金型に装入して加熱し、種々の温度にて予成形を行ってカップ予成形品を得た。なお、ブランクを加熱炉に装入して加熱した後、常温の予成形金型に装入してカップ予成形品に予成形する試験もおこなった。次いで、このカップ予成形品を脱脂し、酸素濃度５％以下の酸化雰囲気の加熱炉内でＡ１変態点温度以上である８００℃または９００℃で４分間の加熱を行った。その後、予成形金型に比べ成形深さが３ｍｍ大きく、内部に水冷管を配した構造の第２金型を用いて仕上成形を行うとともに、成形下死点にて荷重を付与しながらカップ予成形品を３０秒間拘束して焼き入れを行った。また、実施例１と同様に、脱脂後、防錆油を塗布したカップ予成形品を用いて、上記と同様の加熱、焼き入れ処理も実施した。
予成形により得られたカップ予成形品のパウダリング状況と、焼き入れ後の成形品のスケール発生状況を実施例１と同様に評価した。表３に、パウダリング状況と焼き入れ後の成形品のスケール発生状況を示す。成形品のスケール発生状況で評価１、２を表面形状が良好で合格とした。また、焼き入れ後の成形品のカップ肩部の硬度を測定した。【００５４】
【表３】
2008153183.tif 000004
【００５５】
（焼入れ性）
Ｎｏ．１０１〜１２５のいずれも焼入後の成形品の硬度は、３００ＨＶ以上であり、実施例１と同様に、Ａ１変態点温度以上の温度からの焼き入れにより、高強度な成形品が得られた。特に加熱温度が９００℃の場合は、４２０〜４８０ＨＶと高い硬さの成形品が得られた。また、鋼Ａに比べ、Ｍｎ、Ｃｒの含有量が少なく、かつＭｏが無添加の鋼Ｂにおいても、少量のＢを含有させることにより、鋼Ａと同様に高い硬さの成形品が得られた。【００５６】
（予成形温度の影響）
実施例１と同様に、予成形直前の温度が４１〜７００℃の温間範囲で予成形した条件では、室温で予成形した比較例に比べスケールの発生が少なく良好な表面品質が得られた。また予成形温度を上昇させるほど、表面品質は向上する結果が得られた。予成形中のめっき皮膜の温度が上昇するため、めっき皮膜の変形能が室温成形時に比べ向上し、予成形中のめっき皮膜の破壊と剥離が抑制されたと考えられる。【００５７】
（Ｆｅ含有量の影響）
ＧＡ鋼板のめっき層中のＦｅ含有量が表面品質に及ぼす影響については、実施例１と同様に、Ｆｅ含有量が高くなるほど表面品質が劣る傾向がみられた。めっき層中のＦｅ含有量が高いほど予成形工程においてめっき皮膜の破壊や剥離が促進されることが原因であると考えられる。【００５８】
（防錆油塗布の効果）
予成形品に防錆油を塗布し加熱することにより、焼入れ後の成形品においてスケールの発生は大幅に抑制された。【００５９】
（鉄亜鉛固溶相の形成）
Ｎｏ．１０１〜１２５の全ての成形品において、鉄亜鉛固溶相の形成が認められた。【００６０】
以上、現時点において最も実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能である。
【国際調査報告】
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