(57)【要約】  ホットスタンプ用の鋼板が、質量％で、Ｃ：０．１００％〜０．６００％、Ｓｉ：０．５０％〜３．００％、Ｍｎ：１．２０％〜４.００％、Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％、Ｂ：０．０００５％〜０．０１００％、Ｐ:０．１００％以下、Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％、Ａｌ：０．００５％〜１．０００％、Ｎ：０．０１００％以下を少なくとも含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる組成を有し、鋼板の表面粗度がＲｚ＞２．５μｍであり、表面に５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２の塗油が塗布されている。
2016158961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．１００％〜０．６００％、
Ｓｉ：０．５０％〜３．００％、
Ｍｎ：１．２０％〜４.００％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％、
Ｂ：０．０００５％〜０．０１００％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％、
Ａｌ：０．００５％〜１．０００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｎｉ: ０％〜２．００％、
Ｃｕ：０％〜２．００％、
Ｃｒ：０％〜２．００％、
Ｍｏ：０％〜２．００％、
Ｎｂ：０％〜０．１００％、
Ｖ：０％〜０．１００％、
Ｗ：０％〜０．１００％、および
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計：０％〜０．０３００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる組成であり、鋼板の表面粗度がＲｚ＞２．５μｍであり、表面に塗油量５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２の塗油が塗布されていることを特徴とするホットスタンプ用鋼板。
【請求項２】
前記鋼板に塗油される塗油中に含まれるＳ量が質量％で５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ用鋼板。
【請求項３】
前記鋼板の組成が、質量％で、
Ｎｉ: ０．０１％〜２．００％、
Ｃｕ：０．０１％〜２．００％、
Ｃｒ：０．０１％〜２．００％、
Ｍｏ：０．０１％〜２．００％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１００％、
Ｖ：０．００５％〜０．１００％、および
Ｗ：０．００５％〜０．１００％、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のホットスタンプ用鋼板。
【請求項４】
前記鋼板の組成が、質量％で、
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０００３％〜０．０３００％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のホットスタンプ用鋼板。
【請求項５】
質量％で、
Ｃ：０．１００％〜０．６００％、
Ｓｉ：０．５０％〜３．００％、
Ｍｎ：１．２０％〜４.００％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％、
Ｂ：０．０００５％〜０．０１００％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％、
Ａｌ：０．００５％〜１．０００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｎｉ: ０％〜２．００％、
Ｃｕ：０％〜２．００％、
Ｃｒ：０％〜２．００％、
Ｍｏ：０％〜２．００％、
Ｎｂ：０％〜０．１００％、
Ｖ：０％〜０．１００％、
Ｗ：０％〜０．１００％、および
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計：０％〜０．０３００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるスラブを鋳造して、直接または一旦冷却した後加熱して熱間圧延を行い、熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板を、温度が８０℃以上１００℃未満、インヒビター入りで酸の濃度が３質量％〜２０質量％の水溶液にて３０秒以上の酸洗を実施する工程と、
前記酸洗を実施した後に防錆油を鋼板に塗布する工程と、
を有し、
鋼板表面の防錆油残存量を５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２に制限することを特徴とするホットスタンプ用鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記酸洗した熱延鋼板に前記防錆油を塗布することを特徴とする請求項５に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記酸洗した熱延鋼板に冷間圧延を実施して冷延鋼板を得る工程を更に有し、
前記冷延鋼板に前記防錆油を塗布することを特徴とする請求項５に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記酸洗した熱延鋼板に冷間圧延を実施し、さらに連続焼鈍設備又は箱型焼鈍炉にて熱処理を行って冷延鋼板を得る工程を更に有し、
前記冷延鋼板に前記防錆油を塗布することを特徴とする請求項５に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
【請求項９】
前記鋼板に塗布する防錆油は、そのＳ量が質量％で５％以下であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記スラブの組成が、質量％で、
Ｎｉ: ０．０１％〜２．００％、
Ｃｕ：０．０１％〜２．００％、
Ｃｒ：０．０１％〜２．００％、
Ｍｏ：０．０１％〜２．００％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１００％、
Ｖ：０．００５％〜０．１００％、および
Ｗ：０．００５％〜０．１００％、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記スラブの組成が、質量％で、
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０００３％〜０．０３００％含有することを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。
【請求項１２】
質量％で、
Ｃ：０．１００％〜０．６００％、
Ｓｉ：０．５０％〜３．００％、
Ｍｎ：１．２０％〜４.００％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％、
Ｂ：０．０００５％〜０．０１００％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％、
Ａｌ：０．００５％〜１．０００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｎｉ: ０％〜２．００％、
Ｃｕ：０％〜２．００％、
Ｃｒ：０％〜２．００％、
Ｍｏ：０％〜２．００％、
Ｎｂ：０％〜０．１００％、
Ｖ：０％〜０．１００％、
Ｗ：０％〜０．１００％、および
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計：０％〜０．０３００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる組成を有し、スケールと地鉄との界面に、深さ０．２μｍ〜８．０μｍの範囲となる凹凸が１００μｍ辺り、３個以上存在し、引張強度が１１８０ＭＰａ以上であることを特徴とするホットスタンプ成形体。
【請求項１３】
前記ホットスタンプ成形体の表面に、Ｓｉ酸化物、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、およびＦｅ２Ｏ３を有し、前記スケールの厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載のホットスタンプ成形体。
【請求項１４】
前記ホットスタンプ成形体の組成が、質量％で、
Ｎｉ: ０．０１％〜２．００％、
Ｃｕ：０．０１％〜２．００％、
Ｃｒ：０．０１％〜２．００％、
Ｍｏ：０．０１％〜２．００％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１００％、
Ｖ：０．００５％〜０．１００％、および
Ｗ：０．００５％〜０．１００％、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のホットスタンプ成形体。
【請求項１５】
前記ホットスタンプ成形体の組成が、質量％で、
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０００３％〜０．０３００％含有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のホットスタンプ成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットスタンプ時のスケール密着性に優れたホットスタンプ用鋼板およびその製造方法、並びにその成形体であるホットスタンプ成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のドアガードバーやサイドメンバー等の部材は、近年の燃費効率化の動向に対応すべく軽量化が検討されており、材料面では、薄肉化しても強度および衝突安全性が確保されるという観点から鋼板の高強度化が進められている。以下、強度とは引張強度および降伏強度の両方を意味する。しかしながら、材料の成形性は強度が上昇するのに伴って劣化するので、上記部材の軽量化を実現するには、成形性と高強度との両方を満足する鋼板を製造する必要がある。高強度と同時に高成形性を得る手法としては特許文献１および特許文献２に記載されている残留オーステナイトのマルテンサイト変態を利用したＴＲＩＰ（ＴＲａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）鋼があり、近年用途が拡大しつつある。しかし、この鋼により、成形時の深絞り性および伸びは改善されるものの、鋼板強度が高いため、プレス成形後の部材の形状凍結性が悪いという問題を有している。【０００３】
一方、成形性に劣る高強度鋼板を形状凍結性良く成形する手法としては、特許文献３および特許文献４に記載されている温間プレスと呼ばれる手法が存在する。この手法は、鋼板強度が低下する２００℃から５００℃程度の温度にて成形を行う手法である。ところが、７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板の成形を考えた場合、成形温度を上昇させたとしても、依然として鋼板強度が高く成形しがたい場合があったり、加熱により成形後の鋼板強度が低下してしまい所定の強度が得られない場合があったりするという問題を有する。【０００４】
これら問題を解決する手法として、軟質な鋼板を所定のサイズに切断後、鋼板を８００℃以上のオーステナイト単相域まで加熱した後、特許文献５に開示されているようなオーステナイト単相域でプレス成形を行い、その後焼き入れを行うホットスタンプと呼ばれる手法が存在する。この結果、９８０ＭＰａ以上の高強度かつ形状凍結性に優れた部材の製造が可能となった。【０００５】
しかしながら、ホットスタンプでは、鋼板を加熱炉に挿入するか、あるいは、大気中で通電加熱または遠赤外加熱によって８００℃を超えるような高温まで加熱することから、鋼板表面にスケールが発生するという問題を有している。この発生したスケールがホットスタンプ時に脱離することによって金型が損耗することから、ホットスタンプ時でのスケール密着性が優れていることが求められる。これら課題を解決する技術として、例えば、特許文献６には加熱炉内の雰囲気を非酸化雰囲気とすることでスケールの発生を抑制する技術が知られている。しかしながら、加熱炉内の雰囲気制御を厳格に実施する必要があり設備コストが高くなると共に、生産性に劣る。また、取りだした鋼板は大気に曝されるので、スケールの形成を避けられないという問題を有していた。加えて、近年では、ホットスタンプの生産性向上を目的に、大気にて鋼板を通電加熱する手法が発達しつつある。大気中加熱時には、鋼板の酸化を避けることが難しく、ホットスタンプ時のスケール脱離による金型損耗の問題が顕在化し易い。この結果、定期的な金型の補修が必須である。【０００６】
これら課題を解決する鋼板として、鋼板表面に亜鉛めっきまたはＡｌめっきを施した鋼板をホットスタンプに用いることによりスケールの剥離による金型の損耗を抑制する技術が知られている。しかしながら、加熱時に亜鉛めっきまたはＡｌのめっきは溶融して液相となることから、鋼板の搬送時またはプレス時に加熱炉内および金型に亜鉛またはＡｌが付着するという問題を有していた。付着した亜鉛またはＡｌの堆積物は、ホットスタンプ成形体の押し込み疵の原因となり、成形体に付着し外観を悪化させるという問題を有していた。このことから、定期的に金型を補修することが必要であった。【０００７】
このことから、ホットスタンプ時にスケール剥離せず、かつ、金型への溶融金属の付着が生じないホットスタンプ用鋼板の開発が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１−２３０７１５号公報
【特許文献２】特開平２−２１７４２５号公報
【特許文献３】特開２００２−１４３９３５号公報
【特許文献４】特開２００３−１５４４１３号公報
【特許文献５】特開２００２−１８５３１号公報
【特許文献６】特開２００４−１０６０３４号公報
【特許文献７】特開２００２−１８５３１号公報
【特許文献８】特開２００８−２４００４６号公報
【特許文献９】特開２０１０−１７４３０２号公報
【特許文献１０】特開２００８−２１４６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前述の問題点を鑑み、ホットスタンプ時のスケール密着性に優れ、かつ金型への溶融金属の付着が生じないホットスタンプ用鋼板、その製造方法並びにそのホットスタンプ成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、鋼板のスケール密着性の改善を意図して、鋼板中にＳｉを０．５０質量％〜３．００質量％含有させると共に、鋼板に塗布されている防錆油の量を５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２の範囲とし、鋼板の表面粗度をＲｚ＞２．５μｍとする。また、好ましくは防錆油中に含まれるＳ含有量を５質量％以下とする。これにより、加熱時並びにホットスタンプ時のスケール密着性が改善することを見出した。一般的には塗油中の含有物が地鉄とスケールとの界面へ濃化することでスケール密着性を劣化させる。ところが、この含有物量を制限することと、鋼板表面の凹凸を利用したアンカー効果とを併用することにより、スケール密着性の確保が可能なことを見出した。【００１１】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．１００％〜０．６００％、
Ｓｉ：０．５０％〜３．００％、
Ｍｎ：１．２０％〜４.００％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％、
Ｂ：０．０００５％〜０．０１００％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％、
Ａｌ：０．００５％〜１．０００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｎｉ: ０％〜２．００％、
Ｃｕ：０％〜２．００％、
Ｃｒ：０％〜２．００％、
Ｍｏ：０％〜２．００％、
Ｎｂ：０％〜０．１００％、
Ｖ：０％〜０．１００％、
Ｗ：０％〜０．１００％、および
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計：０％〜０．０３００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる組成であり、鋼板の表面粗度がＲｚ＞２．５μｍであり、表面に塗油量５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２の塗油が塗布されていることを特徴とするホットスタンプ用鋼板。【００１２】
（２）前記鋼板に塗油される塗油中に含まれるＳ量が質量％で５％以下であることを特徴とする上記（１）に記載のホットスタンプ用鋼板。【００１３】
（３）前記鋼板の組成が、質量％で、
Ｎｉ: ０．０１％〜２．００％、
Ｃｕ：０．０１％〜２．００％、
Ｃｒ：０．０１％〜２．００％、
Ｍｏ：０．０１％〜２．００％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１００％、
Ｖ：０．００５％〜０．１００％、および
Ｗ：０．００５％〜０．１００％、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のホットスタンプ用鋼板。【００１４】
（４）前記鋼板の組成が、質量％で、
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０００３％〜０．０３００％含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板。【００１５】
（５）質量％で、
Ｃ：０．１００％〜０．６００％、
Ｓｉ：０．５０％〜３．００％、
Ｍｎ：１．２０％〜４.００％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％、
Ｂ：０．０００５％〜０．０１００％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％、
Ａｌ：０．００５％〜１．０００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｎｉ: ０％〜２．００％、
Ｃｕ：０％〜２．００％、
Ｃｒ：０％〜２．００％、
Ｍｏ：０％〜２．００％、
Ｎｂ：０％〜０．１００％、
Ｖ：０％〜０．１００％、
Ｗ：０％〜０．１００％、および
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計：０％〜０．０３００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるスラブを鋳造して、直接または一旦冷却した後加熱して熱間圧延を行い、熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板を、温度が８０℃以上１００℃未満、インヒビター入りで酸の濃度が３質量％〜２０質量％の水溶液にて３０秒以上の酸洗を実施する工程と、
前記酸洗を実施した後に防錆油を鋼板に塗布する工程と、
を有し、
鋼板表面の防錆油残存量を５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２に制限することを特徴とするホットスタンプ用鋼板の製造方法。【００１６】
（６）前記酸洗した熱延鋼板に前記防錆油を塗布することを特徴とする上記（５）に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。【００１７】
（７）前記酸洗した熱延鋼板に冷間圧延を実施して冷延鋼板を得る工程を更に有し、
前記冷延鋼板に前記防錆油を塗布することを特徴とする上記（５）に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。【００１８】
（８）前記酸洗した熱延鋼板に冷間圧延を実施し、さらに連続焼鈍設備又は箱型焼鈍炉にて熱処理を行って冷延鋼板を得る工程を更に有し、
前記冷延鋼板に前記防錆油を塗布することを特徴とする上記（５）に記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。【００１９】
（９）前記鋼板に塗布する防錆油は、そのＳ量が質量％で５％以下であることを特徴とする上記（５）〜（８）のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。【００２０】
（１０）前記スラブの組成が、質量％で、
Ｎｉ: ０．０１％〜２．００％、
Ｃｕ：０．０１％〜２．００％、
Ｃｒ：０．０１％〜２．００％、
Ｍｏ：０．０１％〜２．００％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１００％、
Ｖ：０．００５％〜０．１００％、および
Ｗ：０．００５％〜０．１００％、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする上記（５）〜（９）のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。【００２１】
（１１）前記スラブの組成が、質量％で、
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０００３％〜０．０３００％含有することを特徴とする上記（５）〜（１０）のいずれかに記載のホットスタンプ用鋼板の製造方法。【００２２】
（１２）質量％で、
Ｃ：０．１００％〜０．６００％、
Ｓｉ：０．５０％〜３．００％、
Ｍｎ：１．２０％〜４.００％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％、
Ｂ：０．０００５％〜０．０１００％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％、
Ａｌ：０．００５％〜１．０００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｎｉ: ０％〜２．００％、
Ｃｕ：０％〜２．００％、
Ｃｒ：０％〜２．００％、
Ｍｏ：０％〜２．００％、
Ｎｂ：０％〜０．１００％、
Ｖ：０％〜０．１００％、
Ｗ：０％〜０．１００％、および
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計：０％〜０．０３００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる組成を有し、スケールと地鉄との界面に、深さ０．２μｍ〜８．０μｍの範囲となる凹凸が１００μｍ辺り、３個以上存在し、引張強度が１１８０ＭＰａ以上であることを特徴とするホットスタンプ成形体。【００２３】
（１３）前記ホットスタンプ成形体の表面に、Ｓｉ酸化物、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４、およびＦｅ２Ｏ３を有し、前記スケールの厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする上記（１２）に記載のホットスタンプ成形体。【００２４】
（１４）前記ホットスタンプ成形体の組成が、質量％で、
Ｎｉ: ０．０１％〜２．００％、
Ｃｕ：０．０１％〜２．００％、
Ｃｒ：０．０１％〜２．００％、
Ｍｏ：０．０１％〜２．００％、
Ｎｂ：０．００５％〜０．１００％、
Ｖ：０．００５％〜０．１００％、および
Ｗ：０．００５％〜０．１００％、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とする上記（１２）又は（１３）に記載のホットスタンプ成形体。【００２５】
（１５）前記ホットスタンプ成形体の組成が、質量％で、
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ及びＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上を合計で０．０００３％〜０．０３００％含有することを特徴とする上記（１２）〜（１４）のいずれかに記載のホットスタンプ成形体。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ホットスタンプ時のスケール密着性に優れ、かつ金型への溶融金属の付着が生じないホットスタンプ用鋼板、その製造方法並びにそのホットスタンプ成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、鋼板の塗油量と鋼板の表面粗さＲｚとの関係を示す図である。
【図２】図２は、塗油中のＳ濃度が高くなるとスケールが剥離し易くなることを説明するための図である。
【図３】図３は、酸洗時間と鋼板の表面粗度Ｒｚとの関係を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、酸洗前の熱延鋼板の表層のミクロ組織を示す写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、酸洗後の表層ミクロ組織を示す写真である。
【図５】図５は、塗油量とスケールの厚みとの関係を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明例のホットスタンプ成形体表面の断面を示す写真である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、比較例のホットスタンプ成形体表面の断面を示す写真である。
【図７】図７は、ホットスタンプ熱処理前の表面粗度Ｒｚが、２．５未満であると、ホットスタンプ熱処理後の凹凸の個数密度が３未満となることを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明のホットスタンプ用鋼板は、鋼板中にＳｉを０．５質量％〜３．０％質量％含有させると共に、鋼板に塗布されている防錆油の量を５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２の範囲とし、鋼板の表面粗度をＲｚ＞２．５μｍとすることを特徴とする。そして、好ましくは防錆油中に含まれるＳ含有量を５質量％以下とする。
まず、本発明者らが塗油に着目した理由に関して説明する。
【００２９】
本発明者らは、めっきを施さない鋼板（冷延鋼板、あるいは、熱延鋼板）のスケール密着性の改善を目的に、鋼板の表面性状および各種処理の影響を調査してきた。その結果、脱脂後の鋼板であれば優れたスケール密着性を示すものの、防錆油を塗布するとスケール密着性が大幅に劣化することを見出した。より詳細に、スケール密着性と防錆油との関係を調査したところ、防錆油に不純物として含まれるＳ量が増えるとスケールが剥離し易い傾向があることが明らかとなった。詳細な理由は不明なものの防錆油中のＳがスケール密着性に影響を及ぼしているものと考えられる。
【００３０】
一方では、酸洗したホットスタンプ用熱延鋼板、冷間圧延あるいは焼鈍後のホットスタンプ用冷延鋼板は、製造から使用までの間に錆が発生するのを抑制するために、鉱物油などの防錆油を塗布することが必要である。特に、酸洗後の鋼板は顧客への納入から使用までの期間が長期間になることを想定し、１５００ｍｇ／ｍ２を超える塗油をすることが一般的であった。本発明者らは、スケール密着性と防錆性との両立を目的に塗油量の影響を調査したところ、図１に示すように、塗油量と鋼板の表面粗度との範囲を厳格に制御することによりスケール密着性が向上することを見出した。塗油量は５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２とすることで効果が発揮される。下限を５０ｍｇ／ｍ２としたのは、この塗油量未満では優れた防錆性の確保が困難であることから５０ｍｇ／ｍ２を下限の塗油量とした。好ましくは、１００ｍｇ／ｍ２以上であり、より好ましくは、２００ｍｇ／ｍ２以上である。塗油量の上限を１５００ｍｇ／ｍ２としたのは、優れたスケール密着性の効果を得るためである。塗油量が１５００ｍｇ／ｍ２を超えるとスケール密着性が劣化することからその上限を１５００ｍｇ／ｍ２である。好ましくは、上限が１０００ｍｇ／ｍ２であり、より好ましくは上限が９００ｍｇ／ｍ２であり、さらに好ましくは上限が８００ｍｇ／ｍ２である。また、鋼板表面の塗油は加熱時に燃えることから、煤を発生させる原因となる。このことからも、塗油量は少ない方が好ましい。
【００３１】
図１に示すスケール密着性は、φ７０ｍｍ深さ２０ｍｍの円筒金型での熱間浅絞り試験によって評価した。鋼板を通電加熱装置にて、５０℃／ｓにて、８００℃〜１１００℃の温度範囲に加熱し、０秒〜１２０秒の保持を行った後、通電を停止し、放冷にて６５０℃まで冷却し、上記金型にて熱間浅絞り加工を行った。成形後の試験体を目視観察し、スケールが剥離した面積が５％以下のものをスケール密着性が良好（○）、スケールが剥離した面積が５〜１５％のものを不良（△）、スケールが剥離した面積が１５％超のものを劣悪（×）とした。スケールが剥離した面積が５％以下のものを本発明の範囲内とした。
【００３２】
加熱方法は特に限定することなく、スケール密着性の評価は可能である。例えば、加熱炉、遠赤外線、近赤外線、並びに、通電加熱のいずれの条件でも構わない。また、加熱炉にて鋼板を加熱する場合、加熱炉内の雰囲気を制御し鋼板の酸化を抑制してスケールを薄くすることで、更なる優れたスケール密着性を得ることができる。
【００３３】
なお、浅絞り試験温度は、鋼板を加工できればどのような温度域でもよいが、一般的に、ホットスタンプ用鋼板はオーステナイト域での加工とその後の金型焼き入れとにより、高い強度と優れた形状凍結性とを有している。このことから、Ａｒ３超となる６５０℃での熱間浅絞り加工により特性評価を実施した。
【００３４】
塗油方法としては静電塗油、スプレー、ロールコーター等が一般的に使用されるが、塗油量が確保できれば塗油方法は限定しない。
【００３５】
油種は特定しないが、例えば鉱物油系であれば、NOX-RUST530F（パーカー興産（株）製）等が一般的に使用されるが塗油量が本発明の範囲を満たすのであれば、油種は、限定しない。
【００３６】
塗油量は測定できればどのような方法で測定しても構わないが、本発明者らは以下の方法で測定した。まず、防錆油が塗布された鋼板を１５０ｍｍ角に切断し、その後、１００ｍｍ×１００ｍｍの領域が露出するようにテープを張り付けた。そして、この塗油とシールを実施した鋼板（テープの重量を含む）との重量を予め測定しておく。次に、アセトンを含ませた布で鋼板表面の防錆油を拭き取ることで脱脂し、この脱脂した鋼板の重量を測定し、脱脂前後での重量を比較することで単位面積当たりの塗油量を算出した。各鋼板３箇所実施し、その付着量の平均値をそれぞれの鋼板の塗油付着量とした。
【００３７】
防錆油中に含まれるＳ含有量を５質量％以下に制限することが好ましい。本発明者らは、図２に示すように、塗油中のＳ含有量とスケール剥離面積率との関係を調査したところ、塗油中のＳ含有量が少なくなるほど、スケール密着性が向上し、特に塗油中のＳ含有量が５質量％以下であれば、スケール剥離面積がほぼ０％となることを見出した。詳細なメカニズムは不明なものの、加熱時に、防錆油中に含まれる油分は燃焼しなくなるものの、不純物として含まれるＳが鋼板表面に残存してスケール中に濃化することでスケール密着性を劣化させるものと考えられる。このことから、防錆油中に含まれるＳ含有量は低減することが好ましい。好ましくは、４質量％以下であり、更に好ましくは３質量％以下である。防錆油中のＳの分析は、分析できればどのような方法でも差し支えないが、本発明者らは、鋼板に塗布する防錆油を５ｍＬ採取し、蛍光Ｘ線（蛍光Ｃ線硫黄分析計 SLFA-2800/HORIBA）にて分析を実施した。測定にあたっては、ｎ＝３で実施し、その平均値をもってＳ含有量と定義した。
【００３８】
次に、鋼板の表面粗度に関して説明する。スケール密着性を確保するためには、鋼板の表面粗度はＲｚ＞２．５μｍとする必要がある。鋼板の表面粗度Ｒｚとスケール密着性との関係を調査することで得られた結果は、前述の図１に示したとおりである。ホットスタンプ熱処理時に生成するスケールと地鉄との界面に凹凸を設けることで、地鉄とスケールとの界面に凹凸を形成し、密着性の更なる向上をもたらす。この効果は一般的には、アンカー効果と呼ばれる。特に、本鋼板で加熱時に生成されるスケールは薄い。この結果、スケールの厚みが薄い本鋼板は地鉄表面状態の影響を受けて凹凸をもったスケールが形成される。このことからホットスタンプ前の鋼板の表面粗度をＲｚ＞２．５μｍとする必要がある。Ｒｚ≦２．５μｍでは、鋼板の表面粗度が小さく、アンカー効果が不十分であることから、ホットスタンプ時の優れたスケール密着性を確保できない。上限は特に設けることなく本発明の優れたスケール密着性の効果を得ることが出来るが、過度にスケール密着性を向上させすぎると、例えば、ショットブラスト等の後工程でスケールを除去することが困難となる。そこで、Ｒｚ＜８．０μｍとすることが好ましい。より好ましくは、Ｒｚ＜７．０μｍである。ただし、Ｒｚ≧８．０μｍとしたとしても本発明の効果である優れたスケール密着性を確保可能である。なお、Ｓｉ含有量が０．５０質量％未満の鋼板では、Ｒｚ＞２．５μｍの表面粗度としても、加熱時に厚いＦｅ系スケールが形成されることから、鋼板表面に凹凸があったとしても過度な酸化により、地鉄とスケールとの界面がフラットになってしまう。この結果、スケールと地鉄との界面の凹凸がなくなり、本発明の効果である優れたスケール密着性の効果は発揮されない。
【００３９】
表面粗度Ｒｚの測定は、どのような方法でも構わないが、本発明者らは、触針の先端角が６０°、先端Ｒが２μｍ接触式表面粗度計（SURFCOM2000DX/SD3東京精密社製）にて、長さ１０ｍｍの領域をｎ＝３で測定し、平均値を個々の鋼板の表面粗度Ｒｚとした。
【００４０】
次に、ホットスタンプ成形体のスケール構造に関して説明する。本発明のホットスタンプ用鋼板は、スケールと地鉄との界面の凹凸制御によりスケール密着性を確保している。このことから、スケールは、Ｓｉ酸化物、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、およびＦｅＯを主体とするスケールであれば良い。Ｓｉ酸化物は、地鉄と鉄系スケール（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３）との界面に存在することにより、鉄系スケールの厚みを制御する。このことからスケールにＳｉ酸化物を含む必要がある。鉄系酸化物の厚み制御が主な目的であることから、Ｓｉ酸化物は非常に薄くとも存在すれば良く、例えば、１ｎｍであってもその効果を発揮する。
【００４１】
成形体のスケールの組成分析は、浅絞り試験片の円筒部の底から板を切り出し、Ｘ線回折にて実施した。各酸化物のピーク強度比から、各Ｆｅ系酸化物の体積率を測定した。Ｓｉ酸化物は、非常に薄く存在しており、体積率も１％未満であったことから、Ｘ線回折での定量評価は困難であった。ただし、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）の線分析にて、スケールと地鉄との界面にＳｉ酸化物が存在することを確認することは可能である。
【００４２】
スケールの厚みは、１０μｍ以下であることが好ましい。スケールの厚みが１０μｍ以下とすれば、スケール密着性がより向上する。スケールの厚みが１０μｍを超えるとホットスタンプ時の冷却の際に働く熱応力が原因でスケールが剥離し易くなる傾向がある。一方では、その後、ショットブラストまたはウェットブラストといったスケール除去工程において、Ｆｅ系のスケール間で割れが生じ、外側に存在するスケールが剥離する。この結果、スケール除去性にも劣ると言う課題を有していた。このことから、スケールの厚みは１０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは７μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以下である。スケールの厚みは、鋼板のＳｉ含有量を所定の範囲内に制御することと同時に、塗油量を所定の範囲に制御することで達成される。図５に、塗油量とスケール厚みとの関係を示す。
【００４３】
本発明のホットスタンプ成形体における地鉄とスケールとの界面には、０．２μｍ〜８．０μｍの凹凸を１００μｍ辺り３個以上存在する。図６Ａにはスケール密着性に優れる成形体の地鉄とスケールとの界面の写真を示し、図６Ｂには、スケール密着性に劣る地鉄とスケールとの界面の写真を示す。この凹凸は、ホットスタンプ時のスケール密着性向上に寄与することから、上記範囲に制御することで優れたスケール密着性を確保出来る。０．２μｍ未満の凹凸ではアンカー効果が十分でなく、スケール密着性に劣る。８．０μｍ以上の凹凸では、スケール密着性が強すぎてしまい、その後のスケール除去工程において、例えば、ショットブラストまたはウェットブラストでスケール除去し難いことから、スケールと地鉄との界面の凹凸は８．０μｍ以下にすることが好ましい。より好ましくは、６．０μｍ以下であり、更に好ましくは、４．０μｍ以下である。ただし、凹凸が８．０μｍを超えたとしても、本発明の効果である優れたスケール密着性は確保出来る。
【００４４】
０．２μｍ〜８．０μｍの凹凸の１００μｍ当たりの個数が３個未満では、スケール密着性の改善効果が十分でないことから、３個以上とする。一方、その個数の上限は特に定めることなく本発明の効果である優れたスケール密着性は確保可能である。なお、成形体の凹凸は、図７に示すように鋼板の表面粗度Ｒｚと相関があり、鋼板の表面粗さＲｚ＞２．５μｍとすることで制御可能である。
【００４５】
次に、本発明の鋼板およびホットスタンプ成形体の化学組成について説明する。なお、以下、％は質量％を意味する。
Ｃ：０.１００％〜０．６００％
Ｃは、鋼板の強度を高めるために含有される元素である。Ｃ含有量が０．１００％未満であると、１１８０ＭＰａ以上の引張強度を確保することができず、ホットスタンプの目的である高強度な成形体を確保できない。一方、Ｃ含有量が０．６００％を超えると、溶接性や加工性が不充分となるので、Ｃ含有量は０．１００％〜０．６００％とする。好ましくは０．１００％〜０．５５０％であり、より好ましくは０．１５０％〜０．５００％である。ただし、成形体の強度を必要としないのであれば、Ｃ含有量が０．１５０％未満であっても優れたスケール密着性は確保出来る。
【００４６】
Ｓｉ：０．５０％〜３．００％
Ｓｉはホットスタンプ時のスケール組成を制御することでスケール密着性を向上させることから必須の元素である。Ｓｉ含有量が０．５０％未満下であると、Ｆｅ系スケールの厚みを制御できず、優れたスケール密着性を確保できない。このことから、Ｓｉ含有量は０．５０％以上とする必要がある。また、ホットスタンプ時の成形が厳しい部材へ適用することを考えた場合、Ｓｉ含有量を増加させることが好ましい。したがって、好ましくはＳｉ含有量が０．７０％以上であり、より好ましくは０．９０％以上である。一方、Ｓｉは、Ａｅ３点を増加させ、マルテンサイトを主相とするのに必要な加熱温度を増加させることから、過度に含まれていると生産性および経済性が低下する。このことから、Ｓｉ含有量は３．００％を上限とする。好ましくはＳｉ含有量の上限が２．５％であり、より好ましくは上限２．０％である。ただし、生産性および経済性を除いて優れたスケール密着性の確保は可能である。
【００４７】
Ｍｎ：１．２０％〜４．００％
Ｍｎは、ホットスタンプ時の冷却過程でのフェライト変態を遅延し、ホットスタンプ成形体をマルテンサイト主相とする組織とするため、１．２０％以上含有させる必要がある。Ｍｎ含有量が１．２０％未満では、マルテンサイトを主相とすることが出来ず、ホットスタンプ成形体の目的である高強度の確保が難しいので、Ｍｎ含有量の下限を１．２０％とする。ただし、成形体の強度を必要としないのであれば、Ｍｎ含有量が１．２０％未満であっても優れたスケール密着性は確保出来る。一方、Ｍｎ含有量が４．００％を超えると効果が飽和するとともに、脆化を引き起こし、鋳造、冷間圧延、あるいは、熱間圧延の際に割れを引き起こすため、Ｍｎ含有量の上限は４．００％とする。好ましくはＭｎ含有量が１．５０％〜３．５０％の範囲であり、より好ましくは２．００％〜３．００％の範囲である。
【００４８】
Ｔｉ：０．００５％〜０．１００％
Ｔｉは、Ｎと結合し、ＴｉＮを形成することで、Ｂが窒化物となることを抑制し、焼入れ性を向上させる元素である。この効果は、Ｔｉ含有量が０．００５％以上で顕著となることから、Ｔｉ含有量は０．００５％以上とする。但し、Ｔｉ含有量が０．１００％を超えると、Ｔｉ炭化物が形成され、マルテンサイトの強化に寄与するＣ量が低減し、強度の低下が引き起こされるため、Ｔｉ含有量の上限は０．１００％とする。好ましくはＣ含有量が０．００５％〜０．０８０％の範囲であり、より好ましくは、０．００５％〜０．０６０％の範囲である。
【００４９】
Ｂ:０．０００５％〜０．０１００％
Ｂは、ホットスタンプ時の焼き入れ性を高め、主相をマルテンサイトとすることに寄与する。この効果は、Ｂ含有量が０．０００５％以上で顕著となるため、Ｂ含有量は０．０００５％以上とする必要がある。一方、Ｂ含有量が０．０１００％を超えると、その効果が飽和するとともに、鉄系の硼化物が析出し、Ｂの焼き入れ性の効果を失うため、Ｂ含有量の上限は０．０１００％とする。好ましくはＢ含有量が０．０００５％〜０．００８０％の範囲であり、より好ましくは０．０００５％〜０．００５０％の範囲である。
【００５０】
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、鋼板の板厚中央部に偏析する元素であり、また、溶接部を脆化させる元素でもある。したがって、Ｐ含有量の上限を０．１００％とする。より好ましい上限は０．０５０％である。Ｐ含有量は低い方が好ましく、下限は特に定めることなく本発明の効果が発揮されるが、Ｐを０．００１％未満に低減することは、脱Ｐの生産性およびコストの観点から、経済的に不利であるので、下限を０．００１％とすることが好ましい。
【００５１】
Ｓ：０．０００１％〜０．０１００％
Ｓは、スケール密着性に大きな影響を及ぼすことから、鋼板中の含有量を制限する必要がある。したがって、Ｓ含有量の上限を０．０１００％とする。一方、脱Ｐの生産性およびコストの観点から、経済的に不利であるので、Ｓ含有量の下限を０．０００１％とする。好ましくはＳ含有量が０．０００１％〜０．００７０％の範囲であり、より好ましくは０．０００３％〜０．００５０％の範囲である。
【００５２】
Ａｌ：０．００５％〜１．０００％
Ａｌは、脱酸材として作用するので、Ａｌ含有量は０．００５％以上とする。Ａｌ含有量が０．００５％未満では十分な脱酸効果を得ることが出来ず、鋼板中に多量の介在物（酸化物）が存在することとなる。これら介在物は、ホットスタンプ時に破壊の起点となり、破断の原因となることから好ましくない。この効果は、Ａｌ含有量が０．００５％以上となると顕著になるので、Ａｌ含有量は０．００５％以上とする必要がある。一方、Ａｌ含有量が１．０００％を超えると、Ａｃ３点を増加させホットスタンプ時の加熱温度を増加させる。即ち、ホットスタンプは、鋼板をオーステナイト単相域に加熱し、鋼板を成形性に優れる熱間での金型プレスと、金型を用いた急冷とを実施することで、複雑な形状を有する高強度の成形体を得る技術である。この結果、Ａｌが多量に含まれているとＡｃ３点を著しく向上させ、オーステナイト単相域加熱に必要な加熱温度の増大を招き、生産性が低下してしまう。このことから、Ａｌ含有量の上限は１．０００％とする必要がある。好ましくはＡｌ含有量が０．００５％〜０．５００％の範囲であり、より好ましくは０．００５％〜０．３００％の範囲である。
【００５３】
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、粗大な窒化物を形成し、曲げ性および穴拡げ性を劣化させる元素である。Ｎ含有量が０．０１００％を超えると、曲げ性および穴拡げ性が顕著に劣化するので、Ｎ含有量の上限は０．０１００％とする。なお、Ｎは、溶接時のブローホールの発生原因になるので、少ない方が好ましい。したがって、好ましくはＮ含有量が０．００７０以下であり、より好ましくは０．００５０％以下である。一方、Ｎ含有量の下限は、特に定める必要はないが、Ｎ含有量を０．０００１％未満に低減すると、製造コストが大幅に増加するので、０．０００１％が実質的な下限である。製造コストの観点から、Ｎ含有量は０．０００５％以上がより好ましい。
【００５４】
尚、その他不可避的元素を微量含有することがある。例えばＯは、酸化物を形成し、介在物として存在する。
本発明鋼板においては、さらに、必要に応じて、以下の元素を含有する。
【００５５】
Ｎｉ：０．０１％〜２．００％
Ｃｕ：０．０１％〜２．００％
Ｃｒ：０．０１％〜２．００％
Ｍｏ：０．０１％〜２．００％
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、およびＭｏは、ホットスタンプ時の焼き入れ性を高め、主相をマルテンサイトとすることで高強度化に寄与する元素である。この効果は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、およびＭｏからなる群から選ばれる１種又は２種以上を、それぞれ、０．０１％以上含有することで顕著になることから、これらの元素の含有量がそれぞれ０．０１％であることが好ましい。各元素の含有量が、所定量を超えると、溶接性、熱間加工性などが劣化するか、あるいは、ホットスタンプ用鋼板の強度が高すぎてしまい製造トラブルを招く可能性があるので、これらの元素の含有量の上限は２．００％とすることが好ましい。
【００５６】
Ｎｂ：０．００５〜０．１００％
Ｖ：０．００５〜０．１００％
Ｗ：０．００５〜０．１００％
Ｎｂ、Ｖ、およびＷは、ホットスタンプ時にオーステナイトの成長を抑制することによって細粒強化し、強度上昇および靭性向上に寄与する元素である。このことから、これらの元素からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有してもよい。この効果は、各元素が０．００５％以上含有することにより顕著となることから、これらの元素が０．００５％以上含有することが好ましい。なお、これらの元素がそれぞれ０．１００％超含まれていると、Ｎｂ、Ｖ、およびＷ炭化物が形成され、マルテンサイトの強化に寄与するＣ量が低減し、強度の低下が引き起こされることから好ましくない。好ましくは、それぞれ０．００５％〜０．０９０％の範囲である。
【００５７】
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ、およびＭｇからなる群から選ばれる１種または２種以上の合計：０．０００３％〜０．０３００％
本発明では、さらに、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ、およびＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上を、合計で０．０００３％〜０．０３００％含有してもよい。
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ、およびＭｇは、強度を向上させるとともに、材質の改善に寄与する元素である。ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ、およびＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計が０．０００３％未満であると、充分な効果が得られないので、合計の下限を０．０００３％とすることが好ましい。一方、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｃｅ、およびＭｇからなる群から選ばれる１種又は２種以上の合計が０．０３００％を超えると、鋳造性および熱間での加工性を劣化させる可能性があるので、合計の上限を０．０３００％とすることが好ましい。なお、ＲＥＭとは、Rare Earth Metalの略であり、ランタノイド系列に属する元素をさす。本発明においては、ＲＥＭは、ミッシュメタルにて添加することが多く、また、Ｃｅの他に、ランタノイド系列の元素を複合で含有する場合がある。
【００５８】
本発明では、不可避不純物として、Ｌａ、Ｃｅ以外のランタノイド系列の元素を含んでいても、本発明の効果は発現するし、また、その他の金属等の元素を不純物として含有しても、本発明の効果は発現する。
【００５９】
次に、本発明のホットスタンプ用鋼板並びにホットスタンプ成形体のミクロ組織の特徴について説明する。
化学組成、鋼板の表面粗度、並びに、塗油量が本発明の範囲を満たすのであれば、酸洗した熱延鋼板、熱延鋼板を冷間圧延した冷延鋼板、あるいは、冷間圧延後に焼鈍を実施した冷延鋼板のいずれであっても本発明の効果は発揮可能である。
【００６０】
これらの鋼板は、ホットスタンプ時に８００℃超のオーステナイト域に加熱されることから、ミクロ組織は特に限定することなく本発明の効果である優れたスケール密着性を有するホットスタンプ用鋼板としての性能は発揮される。ただし、ホットスタンプに先立ち、鋼板の機械切断および冷間での打ち抜き加工を実施する場合は、金型、切断機の刃、あるいは、打ち抜きダイスの損耗を軽減するため、鋼板の強度はなるべく低い方が好ましい。このことから、ホットスタンプ用鋼板のミクロ組織は、フェライト及びパーライト組織、あるいは、ベイナイト組織およびマルテンサイトを焼き戻した組織とすることが好ましい。ただし、機械切断および冷間打ち抜き時のポンチおよびダイスの損耗を問題にしないのであれば、残留オーステナイト、焼き入れのままのマルテンサイト、およびベイナイトのうち１種または２種以上を含んでいたとしても、本発明の効果である優れたスケール密着性は確保可能である。また、鋼板の強度を低減するために、箱型焼鈍炉または連続焼鈍設備での熱処理を実施しても良い。あるいは、これら軟化処理の後、冷間圧延を実施し、所定の板厚に制御したとしても本発明の効果である優れたスケール密着性は確保される。
【００６１】
ホットスタンプ後の成形体強度を高め、高い部材強度を得る場合は、成形体のミクロ組織は、マルテンサイトを主相とすることが好ましい。特に、引張強度を１１８０ＭＰａ以上確保するためには、主相であるマルテンサイトの体積率を６０％以上とすることが好ましい。マルテンサイトは、ホットスタンプ後に焼き戻しを実施し、焼き戻しマルテンサイトとしても良い。マルテンサイト以外の組織として、ベイナイト、フェライト、パーライト、セメンタイト、および残留オーステナイトを含んでも良い。また、マルテンサイト体積率が６０％未満であっても、本発明の優れたスケール密着性は確保可能である。
【００６２】
鋼板組織を構成するミクロ組織（焼き戻しマルテンサイト、マルテンサイト、ベイナイト、フェライト、パーライト、残留オーステナイト及び残部組織）の同定、存在位置の確認、及び、面積率の測定は、以下の方法を用いる。例えば、ナイタール試薬及び特開昭５９−２１９４７３号公報に開示の試薬で、鋼板圧延方向断面又は圧延方向直角方向断面を腐食して、１０００〜１０００００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）で組織を観察することで可能である。本発明者らは、鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を観察面として試料を採取し、観察面を研磨し、ナイタールエッチングし、板厚の１／４を中心とする１／８〜３／８厚の範囲を電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ：Field Emission Scanning Electron Microscope）で観察して面積分率を測定し、それを持って体積分率とした。残留オーステナイトの体積分率は、母材鋼板の板面に平行かつ１／４厚の面を観察面としてＸ線回折を行い、体積分率を測定した。
【００６３】
次に、本発明のホットスタンプ用鋼板の製造方法について説明する。
その他の操業条件としては、常法によるが、以下の条件が生産性の上で好ましい。
【００６４】
本発明における鋼板を製造するには、まず、上述した鋼板の成分組成と同じ成分組成を有するスラブを鋳造する。熱間圧延に供するスラブとして、連続鋳造スラブや、薄スラブキャスターなどで製造したもの用いることができる。本発明の鋼板の製造方法では、鋳造後、直ちに熱間圧延を行う連続鋳造−直接圧延（ＣＣ−ＤＲ）のようなプロセスに適合する。
・スラブ加熱温度：１１００℃以上
・熱間圧延完了温度：Ａｒ３変態点以上
・巻取り温度：７００℃以下
・冷間圧延率：３０〜７０％
【００６５】
スラブ加熱温度は１１００℃以上にすることが好ましい。１１００℃未満の温度域でのスラブ加熱温度は、仕上げ圧延温度の低下を招くことから、仕上げ圧延時の強度も高くなりがちである。その結果、圧延が困難となったり、圧延後の鋼板の形状不良を招いたりする可能性があるので、スラブ加熱温度は１１００℃以上とすることが好ましい。
【００６６】
仕上げ圧延温度は、Ａｒ３変態点以上とすることが好ましい。仕上げ圧延温度が、Ａｒ３変態点を下回ると圧延荷重が高くなり、圧延が困難となったり、圧延後の鋼板の形状不良を招いたりする可能性があるので、仕上げ圧延温度の下限は、Ａｒ３変態点とすることが好ましい。仕上げ圧延温度の上限は、特に定める必要はないが、仕上げ圧延温度を過度に高くすると、その温度を確保するため、スラブ加熱温度を過度に高くしなければならないので、仕上げ圧延温度の上限は１１００℃が好ましい。
【００６７】
巻取り温度は７００℃以下とすることが好ましい。巻取り温度が７００℃を超えると、鋼板表面に形成する酸化物の厚さを過度に増大させて、酸洗性を劣化させるので好ましくない。この後、冷間圧延を行う場合は、巻き取り温度の下限を４００℃とすることが好ましい。巻取り温度が４００℃未満であると、極端に熱延鋼板の強度が増大して、冷間圧延時の板破断および形状不良を誘発し易いので、巻取り温度の下限は４００℃とすることが好ましい。ただし、巻き取った熱延鋼板を箱型焼鈍炉または連続焼鈍設備にて加熱することで軟質化を図るのであれば、４００℃未満の低温で巻き取っても構わない。なお、熱間圧延時に粗圧延板同士を接合して連続的に仕上げ圧延を行ってもよい。また、粗圧延板を一旦巻き取っても構わない。
【００６８】
次に、このようにして製造した熱延鋼板に、温度が８０℃以上１００℃未満、インヒビター入りで酸の濃度が３質量％〜２０質量％の水溶液にて３０秒以上酸洗を施す。本発明において、本条件での酸洗が極めて重要であり、鋼板の表面粗度Ｒｚを２．５μｍ超に制御するために、上記条件での酸洗が必要である。尚、酸は塩酸、硫酸、などの水溶液が一般的で、王水などでも構わない。
【００６９】
水溶液の温度を８０℃以上１００℃未満としたのは、８０℃未満では反応速度が遅く、熱延鋼板の表面粗度を適正な範囲にするのに長時間を要するためである。一方、１００℃以上の温度での加熱は、酸洗の反応は問題ないものの溶液が沸騰し、飛び散ることから危険であり好ましくない。
【００７０】
また、酸の濃度を３質量％〜２０質量％としたのは、熱延鋼板の表面粗度Ｒｚを適正な範囲に制御するためである。酸の濃度が３質量％未満では、酸洗による表面の凹凸制御に長時間を要する。一方、酸の濃度が２０質量％を超えると、酸洗槽を大幅に損傷させ、設備管理が難しくなるので好ましくない。酸の濃度の好ましい範囲は、５質量％〜１５質量％の範囲である。
【００７１】
また、酸洗時間を３０ｓ以上としたのは、酸洗により鋼板表面に所定の凹凸（Ｒｚ＞２．５μｍ以上の凹凸）を安定的に付与するためである。なお、酸洗槽が複数に分かれている場合は、個々の酸洗槽の濃度または温度が異なっていても、一部、あるいは、合計の酸洗時間が上記条件を満たすのであれば、熱延鋼板の表面粗度Ｒｚを本発明の範囲とすることができる。また、酸洗を複数回に分けて実施しても良い。なお、本発明者らの実験では、インヒビター入りの塩酸を用いたが、酸洗により表面粗度Ｒｚを制御できるのであれば、インヒビターを用いない塩酸、硫酸、硝酸等の他の酸であったり、これらの複合物であったりしても本発明の効果を得ることができる。
【００７２】
また、熱延鋼板の酸洗により形成される凹凸は、調質圧延、冷間圧延、あるいは、焼鈍を実施した後も残存することから、酸洗条件を制御し、酸洗後の板表面に凹凸を付与することは極めて重要である。このことから、酸洗後の熱延鋼板に調質圧延を実施しても良い。
【００７３】
更に、冷間圧延のみを行った冷延鋼板、あるいは、冷間圧延後に連続焼鈍設備あるいは箱型焼鈍炉にて熱処理した冷延鋼板でも、冷間圧延前に酸洗を行うことにより、表面に凹凸を形成させて所定の効果を得ることができる。尚、冷間圧延用のロール粗度Ｒｚは１．０μｍ〜２０．０μｍの範囲で冷間圧することが好ましく、冷間圧延用ロールには調質圧延用ロールも含む。
【００７４】
以上のような条件で酸洗した熱延鋼板に、圧下率３０％〜８０％で冷間圧延を施し、連続焼鈍設備を通板しても良い。圧下率が３０％未満であると、鋼板の形状を平坦に保つことが困難となり、また、最終製品の延性が劣化するので、圧下率の下限は３０％とすることが好ましい。一方、圧下率が８０％を超えると、圧延荷重が大きくなりすぎて、冷間圧延が困難となるので、圧下率の上限は８０％とすることが好ましい。より好ましくは圧下率が４０％〜７０％である。なお、圧延パスの回数、およびパス毎の圧下率は、特に規定しなくても、本発明の効果は発現するので、圧延パスの回数、およびパス毎の圧下率は、規定する必要がない。
【００７５】
その後、冷延鋼板を、連続焼鈍ラインに通板しても良い。この処理の目的は、冷間圧延により高強度化した鋼板を軟化することが目的であることから、鋼板が軟化する条件であればどのような条件でも良い。例えば、焼鈍温度が５５０℃〜７５０℃の範囲であれば、冷間圧延時に導入された転位が、回復、再結晶、あるいは、相変態により解放されるので、この温度域で焼鈍を行うことが好ましい。
【００７６】
同様の目的で、箱型炉による焼鈍を行っても、本発明のスケール密着性に優れたホットスタンプ用の鋼板を得ることが出来る。
【００７７】
その後、塗油を実施する。塗油方法としては静電塗油、スプレー、ロールコーター等が一般的に使用されるが、５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２の範囲の塗油量が確保できれば方法は限定しない。本発明では、静電塗油機にて所定の量の塗油を実施した。また、５０ｍｇ／ｍ２〜１５００ｍｇ／ｍ２の範囲の塗油量が確保できるのであれば、それ以上の量の防錆剤を塗油して脱脂を行ってもよい。
【００７８】
ホットスタンプ条件は、特に限定することなく本発明の効果である優れたスケール密着性と防錆性との両立を図ることができる。例えば、以下に示す製造方法で製造することで、１１８０ＭＰａ以上の引張強度という優れた性能と生産性との両立が図れる。ホットスタンプを行う際に、８００℃〜１１００℃の温度域に、２℃／秒以上の加熱速度で加熱することが好ましい。２℃／秒以上の速度で加熱することで、加熱時のスケール生成を抑制でき、スケール密着性の改善に効果がある。より好ましくは、加熱速度は５℃／秒以上であり、さらに好ましくは、１０℃／秒以上である。また、加熱速度の増大は、生産性高めるためにも有効である。
【００７９】
ホットスタンプを行う際の焼鈍温度は、８００℃〜１１００℃の範囲とすることが好ましい。この温度域で焼鈍を行うことで、オーステナイト単相組織とすることが可能であり、引き続いて行われる冷却により組織をマルテンサイトを主相とする組織とすることができる。この際の焼鈍温度が８００℃を下回ると、焼鈍時の組織がフェライトおよびオーステナイト組織となるとともに、冷却過程でこのフェライトが成長し、フェライト体積率が１０％超となり、ホットスタンプ成形体の引張強度が１１８０ＭＰａを下回ってしまう。このことから、焼鈍温度の下限は８００℃にすることが好ましい。一方、焼鈍温度が１１００℃を超えると、その効果が飽和するばかりでなく、スケール厚みを大幅に増大させてしまい、スケール密着性が低下する懸念がある。このことから、１１００℃以下で焼鈍を行うことが好ましい。より好ましくは、焼鈍温度は８３０℃〜１０５０℃の範囲である。
【００８０】
加熱後に８００℃〜１１００℃の温度域で保持を行っても良い。高温で保持を実施すると、鋼板に含まれる炭化物の溶解が可能であり、鋼板の強度上昇および焼き入れ性の向上に寄与する。保持とは、本温度域での滞留、除加熱、および除冷却を含む。炭化物の溶解が目的であることから、本温度域での滞留時間を確保さえすれば、その目的が達成される。保持時間の制限は特に設けないが、保持時間が１０００ｓ以上になるとスケール厚みが過大となり、スケール密着性が劣化することから１０００ｓを上限とすることが好ましい。
【００８１】
その後、８００℃〜７００℃を５℃／秒以上の平均冷却速度で冷却することが好ましい。ここで、７００℃は型冷却開始温度であり、８００℃〜７００℃を５℃／秒以上とするのは、フェライト変態、ベイナイト変態、およびパーライト変態を回避し、組織をマルテンサイト主相とするためである。冷却速度が５℃／秒未満では、これら軟質な組織が形成してしまい、１１８０ＭＰａ以上の引張強度を確保することが難しい。一方、冷却速度の上限は特に定めることなく、本発明の効果は発揮される。５℃／秒以上で冷却する温度範囲を８００℃〜７００℃とするのは、この温度範囲ではフェライトなどの強度の低下を引き起こす組織が形成される可能性があるためである。この際の冷却は、連続冷却に限定するものでなく、この温度域での保持および加熱を行っても、平均冷却速度が５℃／秒以上であれば、本発明の効果は発揮される。冷却方法も特に限定することなく本発明の効果を発揮できる。即ち、金型を用いた冷却、水冷を併用した金型冷却のいずれであっても、本発明の効果を発揮可能である。
【実施例】
【００８２】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。【００８３】
まず、表１に示すＡ〜Ｓ、ａ〜ｎの成分組成のスラブを鋳造し、一旦室温まで冷却した後、炉温＝１２３０℃の加熱炉にて２２０分加熱を実施し、その仕上げ圧延温度＝９２０℃〜９６０℃にて熱間圧延を実施し、表２で示す温度条件にて巻き取りを実施した。【００８４】
【表１】
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【００８５】
【表２】
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【００８６】
なお、熱延鋼板としてホットスタンプに供する熱延鋼板の仕上げ板厚は、１．６ｍｍとした。一方、冷間圧延に供する熱延鋼板の板厚は３．２ｍｍとした。その後、表２の条件にて酸洗を実施し、冷間圧延を行う場合は５０％（３．２ｍｍ→１．６ｍｍ）の板厚とした。その後、一部の鋼板に関しては、連続焼鈍設備で焼鈍を行い、冷延鋼板とした。その後、NOX-RUST503F（パーカー興産）を用い、無塗油〜６０９０ｍｇ／ｍ２の範囲でNOX503F（パーカー興産）を静電塗油機にて塗油を熱延鋼板および冷延鋼板に塗布した。【００８７】
その後に、鋼板を所定のサイズに切断した後、５０℃／秒にて９００℃まで通電加熱を行い、９００℃で１０秒の保持を実施し、その後、１０ｓの放冷を行い、６５０℃以上の温度で上記熱間浅絞り金型にて焼き入れを行った。得られたホットスタンプ成形体の目視観察を行い、スケールの剥離のない鋼板をスケール密着に優れた鋼板とした。【００８８】
防錆性に関しては、室温にて、３０日間保持を実施し、鋼板表面に錆が発生しなかった鋼板を防錆性に優れた鋼板と定義した。併せて、平板試験片を用い、上述の条件でホットスタンプを行い、引張特性を評価した。評価結果を表３に示す。【００８９】
【表３】
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【００９０】
引張特性は、JIS Z 2201に準拠した引張試験片を採取し、引張試験を、JIS Z 2241に準拠して行い、引張最大強度を測定した。引張最大強度が１１８０ＭＰａ以上のものを、本発明の成形体とした。【００９１】
成形体のスケールの組成分析は、浅絞り試験片の円筒部の底から板を切り出し、Ｘ線回折にて実施した。各酸化物のピーク強度比から、各Ｆｅ系酸化物の体積率を測定した。Ｓｉ酸化物は、非常に薄く存在しており、体積率も１％未満であったことから、Ｘ線回折での定量評価は困難であった。ただし、ＥＰＭＡの線分析にて、スケールと地鉄との界面に存在することは確認できた。
成形体に形成されたスケールと地鉄との界面の凹凸評価は、上記位置より切り出した鋼板を埋め込み研磨を実施した後、圧延方向に垂直な断面から３０００倍にてＳＥＭ観察した。各試験片５視野観察し、１００μｍ長さ当たりの０．２μｍ〜１．０μｍの範囲となる凹凸の個数密度を測定した。【００９２】
本発明の条件を満たすものは、優れた防錆性と優れたスケール密着性とを両立できた。発明の条件を満たさないものは、スケール密着性に劣る、あるいは、耐食性に劣った。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明によれば、ホットスタンプ時のスケール密着性に優れた鋼板を提供でき、ホットスタンプ時の金型の損耗、金型へのめっき付着、およびそれに伴う押し込み疵の問題を解決可能であることから、大幅な生産性の向上をもたらすことができ、工業的に大きな価値がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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