(57)【要約】【課題】  加工性が良好な素材から作製され、湿潤環境下での疲労特性に優れた自動車用部材を提供する。【解決手段】  完全非時効型の深絞り用冷延鋼板を素材とする自動車用部材である。冷延鋼板は、Ｃ：０.００１〜０.０１５質量％，Ｓｉ：１.５質量％以下，Ｍｎ：０.１〜２.５質量％，Ｐ：０.１５質量％以下，Ｓ：０.０１５質量％以下，sol.Ａｌ：０.０１〜０.１０質量％，Ｔｉ：(４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ)〜０.１５質量％，Ｎ：０.０１５質量％以下，残部が実質的にＦｅの組成に、Ｂ：０.０００３〜０.００５０質量％及び／又はＮｂ：０.０１〜０.１０質量％，Ｖ：０.０１〜０.１０質量％，Ｍｏ：０.０１〜０.１０質量％の一種又は二種以上を含ませている。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０.００１〜０.０１５質量％，Ｓｉ：１.５質量％以下，Ｍｎ：０.１〜２.５質量％，Ｐ：０.１５質量％以下，Ｓ：０.０１５質量％以下，sol.Ａｌ：０.０１〜０.１０質量％，Ｔｉ：(４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ)〜０.１５質量％，Ｎ：０.０１５質量％以下，Ｂ：０.０００３〜０.００５０質量％を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもつ冷延鋼板を素材とすることを特徴とする湿潤環境下での疲労特性に優れた自動車用部材。
【請求項２】
Ｃ：０.００１〜０.０１５質量％，Ｓｉ：１.５質量％以下，Ｍｎ：０.１〜２.５質量％，Ｐ：０.１５質量％以下，Ｓ：０.０１５質量％以下，sol.Ａｌ：０.０１〜０.１０質量％，Ｔｉ：(４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ)〜０.１５質量％，Ｎ：０.０１５質量％以下を含み、更にＮｂ：０.０１〜０.１０質量％，Ｖ：０.０１〜０.１０質量％，Ｍｏ：０.０１〜０.１０質量％の一種又は二種以上を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもつ冷延鋼板を素材とすることを特徴とする湿潤環境下での疲労特性に優れた自動車用部材。
【請求項３】
Ｃ：０.００１〜０.０１５質量％，Ｓｉ：１.５質量％以下，Ｍｎ：０.１〜２.５質量％，Ｐ：０.１５質量％以下，Ｓ：０.０１５質量％以下，sol.Ａｌ：０.０１〜０.１０質量％，Ｔｉ：(４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ)〜０.１５質量％，Ｎ：０.０１５質量％以下，Ｂ：０.０００３〜０.００５０質量％を含み、更にＮｂ：０.０１〜０.１０質量％，Ｖ：０.０１〜０.１０質量％，Ｍｏ：０.０１〜０.１０質量％の一種又は二種以上を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもつ冷延鋼板を素材とすることを特徴とする湿潤環境下での疲労特性に優れた自動車用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿潤環境下での疲労特性に優れた保安部品，金具類，足回り部品，内板，構造材の補強部品等の自動車用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
保安部品，クラッチ廻りの金具類，足回り部品，内板，構造材の補強部品等の自動車用部材の素材には、曲げ，ハゼ折り，深絞り等で鋼板を製品形状に加工されるため、入手容易で安価な完全非時効性の深絞り用冷延鋼板が多用されている。完全非時効性は、鋼板生産地から成形前ブランクを遠隔地に搬送又は輸出し、遠隔地で複雑な成形加工を施す場合にも時効劣化に起因する加工トラブルを解消する上で重要な特性の一つである。完全非時効性と共に優れた深絞り性が要求されることから、極低炭素Ｔｉ添加アルミキルド鋼が自動車用部材の代表的な素材である。たとえば、Ｃｕ添加低炭素鋼の熱間圧延時に仕上げ温度，冷却速度，巻取り温度を規制してフェライト-ベイナイト組織に調整することにより加工性，耐食性を改善した熱延鋼板が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平7-118740号公報
【０００３】
種々の機能の高性能化，車体自体の高寿命化が強く要求される傾向に応じて、自動車用部材に使用される素材にも耐久性，特に疲労特性の改善が急務である。車体の軽量化に併せて自動車用部材も薄肉化が進められており、自動車用部材自体の耐久性，特に疲労特性が重視される。
疲労特性は環境に支配され、特に湿潤環境下では疲労特性が極端に低下しやすい。疲労特性の低下は、高温多湿な環境にある東南アジアは勿論、他の地域においても懸念される。疲労特性の改善は一般的に高強度化することにより達成できるが、複雑形状に加工されることが多い自動車用部材の素材としては、加工性を損なわずに疲労特性を改善する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、加工性，疲労特性を両立させる合金設計を調査・検討する過程で見出された知見をベースとし、完全非時効型の成分系に適量のＢ又はＮｂ，Ｖ，Ｍｏの少なくとも一種を添加して疲労特性を改善した冷延鋼板を素材に使用することにより、複雑形状であっても加工割れ等の欠陥が無く、湿潤環境下でも優れた疲労特性を示す自動車用部材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】
【０００５】
本発明の自動車用部材は、完全非時効型の深絞り用冷延鋼板を素材に使用している。
該冷延鋼板は、Ｃ：０.００１〜０.０１５質量％，Ｓｉ：１.５質量％以下，Ｍｎ：０.１〜２.５質量％，Ｐ：０.１５質量％以下，Ｓ：０.０１５質量％以下，sol.Ａｌ：０.０１〜０.１０質量％，Ｔｉ：(４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ)〜０.１５質量％，Ｎ：０.０１５質量％以下，残部が実質的にＦｅの組成に、Ｂ：０.０００３〜０.００５０質量％及び／又はＮｂ：０.０１〜０.１０質量％，Ｖ：０.０１〜０.１０質量％，Ｍｏ：０.０１〜０.１０質量％の一種又は二種以上を含ませている。
【発明の効果及び実施の形態】
【０００６】
本発明では、時効起因の加工性低下を解消するため完全非時効型の成分系に、疲労特性の改善に有効な適量のＢ又はＮｂ，Ｖ，Ｍｏの少なくとも一種を添加した冷延鋼板を自動車用部材の素材に使用している。完全非時効型の成分系は、Ｃ，Ｎを低下すると共に、鋼中に固溶しているＣ，ＮをＴｉ系の炭窒化物として固定している。この成分系に適量のＢ又はＮｂ，Ｖ，Ｍｏの少なくとも一種を添加すると、湿潤環境下で疲労破壊の起点となる粒界が強化されて疲労特性が改善され、湿潤環境に長期間曝されても疲労特性が劣化しない自動車用部材が得られる。
【０００７】
以下、冷延鋼板に含まれる合金成分，含有量等を説明する。
・Ｃ：０.００１〜０.０１５質量％
完全非時効性を付与するため可能な限りＣ含有量を低減すると共に、固溶炭素の固定に必要なＴｉの添加量を少なくするため、上限を０.０１５質量％に規制する。過剰のＣ含有は、Ｔｉで固定された炭化物が多量の微細析出物となって鋼中に分散し、加工性を劣化させる。ただし、極端な低炭素化は現状製鋼段階での脱炭能力を勘案すると製造コストの上昇を招くので、下限を０.００１質量％とした。
【０００８】
・Ｓｉ：１.５質量％以下
固溶強化作用を呈する成分であり加工性に悪影響を及ぼすので、可能な限り低減する必要がある。本成分系では、１.５質量％（好ましくは、１.２質量％）を上限とした。
・Ｍｎ：０.１〜２.５質量％
連続鋳造時に割れ発生を抑制するため０.１質量％以上のＭｎが必要であるが、Ｍｎ含有量の増加に伴い加工性，表面性状が劣化する。そこで、０.１〜２.５質量％（好ましくは、０.１〜２.０質量％）の範囲でＭｎ含有量を選定する。
【０００９】
・Ｐ：０.１５質量％以下
強度を向上させるとともに、粒界偏析によって加工性を低下させる成分である。過剰量のＰが含まれると、Ｂ又はＮｂ，Ｖ，Ｍｏの添加に拘わらず湿潤環境下での疲労特性が低下する。そのため、Ｐ含有量を０.１５質量％以下（好ましくは、０.１２質量％以下）に規制する。
・Ｓ：０.０１５質量％以下
熱間加工性，冷間加工性に有害な元素であり、連続鋳造時にＭｎＳ起因の熱間脆化割れが頻発し、０.０１５質量％を超えると成形性が極端に低下する。Ｓは、加工性改善のために添加したＴｉをＴｉＳとして消費し、有効Ｔｉ量をも減少させる。そのため、可能な限りＳ含有量を低減することが好ましいので、上限を０.０１５質量％（好ましくは、０.０１２質量％）とした。
【００１０】
・sol.Ａｌ：０.０１〜０.１０質量％
Ａｌは製鋼段階で脱酸剤として添加される合金成分であり、十分な脱酸効果を得るためにsol.Ａｌとして０.０１質量％以上が必要である。しかし、０.１０質量％を超える過剰添加は鋼中のＡｌ系介在物を増加させ、加工時に割れが発生しやすくなる。そのため、sol.Ａｌが０.０１〜０.１０質量％（好ましくは、０.０１〜０.０７質量％）の範囲となるようにＡｌ添加量を選定する。
【００１１】
・Ｔｉ：(４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ)〜０.１０質量％
Ｃ，Ｎを固定し完全非時効とする上で必要な成分であり、Ｓを硫化物として固定する作用も呈する。硫化物としてＳが固定されるので、Ｔｉ系の炭窒化物と相俟って自動車部材用素材の加工性を向上させる。そのため、Ｃ，Ｎ，Ｓの固定に必要な量（４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ）以上にＴｉ添加量が設定される。性質改善効果はＴｉ含有量の増加に伴って顕著になるが、０.１０質量％で飽和し、それ以上添加しても鋼材コストを上昇させるだけである。好ましくは、[(４８／１２×Ｃ＋４８／３２×Ｓ＋４８／１４×Ｎ)＋０.０１]〜０.０８質量％の範囲でＴｉ含有量を選定する。
【００１２】
・Ｎ：０.０１５質量％以下
Ｃと同様にＴｉ添加により炭窒化物として鋼中に固定されることにより完全非時効型になるが、Ｎ含有量が多いと生成する炭窒化物が増加して加工性を低下させる。製造コストが許す限りＮ含有量を低減することが加工性確保に有効なため、上限を０.０１５質量％（好ましくは、０.００５質量％）に規制する。
【００１３】
・Ｂ：０.０００３〜０.００５０質量％
粒界を強化する作用を呈し、湿潤環境下での疲労特性の起点となる粒界破壊及び疲労破壊の伝播経路となる粒界破壊が抑制される。Ｂ添加の効果は、粒界結合力の改善に有効なＢの粒界偏析によるものと推察され、０.０００３質量％以上で顕著になる。しかし、過剰添加は成形加工性にとって好ましくないので、Ｂ含有量の上限を０.００５０質量％とした。好ましくは、０.０００３〜０.００２０質量％の範囲でＢ含有量を選定する。
【００１４】
・Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏ：何れも０.０１〜０.１０質量％
Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏは、Ｂ添加に代え或いはＢ添加と併用して添加される合金成分であり、加工性を改善すると共に、一部が粒界偏析してＢと同様に粒界疲労破壊を低減する作用を呈する。粒界疲労破壊が低減する理由は必ずしも明確でないが、Ｆｅ原子との原子半径差や電子論的な繋がりの違いに起因するものと推察される。何れも０.０１質量％以上で添加効果がみられるが、０.１０質量％を超える過剰添加は鋼材コストの上昇は勿論、却って加工性が低下する傾向を示す。好ましくは、０.０１〜０.０７質量％の範囲でＮｂ，Ｖ，Ｍｏの含有量を選定する。
Ｎｂ，Ｖ，Ｍｏの少なくとも一種をＢとを複合添加した系では、粒界偏析量が増加して粒界結合力が一層向上するので、粒界疲労破壊が抑えられ更なる疲労特性の改善が達成される。
【実施例】
【００１５】
表１の組成をもつスラブを板厚：４.２ｍｍに熱間圧延し、焼鈍・酸洗後に板厚：１.４ｍｍまで冷間圧延し、引き続いて８５０℃で連続焼鈍することにより冷延焼鈍材を得た。
【００１６】
2006016636.tif 000002
【００１７】
得られた冷延焼鈍材について、機械特性，時効指数，湿潤環境下での疲労特性を次の条件下で調査した。
〔機械試験〕
冷延焼鈍材からJIS Z2201の５号試験片を切り出し、室温で引張り試験し、０.２％耐力，引張強さ，全伸びを測定すると共に、深絞り性の指標であるランクフォード値を算出した。自動車用部材としての用途では、４０％以上の全伸び，１.５以上のランクフォード値が必要である。
【００１８】
〔時効指数〕
冷延焼鈍材から切り出したJIS Z2201の５号試験片に７.５％の引張り予歪みを付与した後、１００℃×３０分の時効処理を施し、降伏応力の変化と内部摩擦に基づいて算出した固溶Ｃ，Ｎ量との関係を示す実験式に従って時効指数AIを求めた。自動車用部材としての用途では、０.５Ｎ／ｍｍ2以下の時効指数AIが目標値とされる。
【００１９】
〔湿潤環境下での疲労試験〕
冷延焼鈍材から幅：３０ｍｍ，長さ：９０ｍｍの試験片を切り出し、両側に半径：１６ｍｍの幅狭部をつけた試験片中央に直径：７ｍｍの打抜き穴を穿設した（図１）。２０％RHの乾燥雰囲気及び６０〜７０％RH湿潤雰囲気に試験片を配置し、周波数：４０Hz，振幅比：１０：１で部分片振り試験し、試験片に疲労破壊が生じ応力の急激な低下が検出されるまでの時間を測定した。湿潤雰囲気下の試験結果を乾燥雰囲気下の試験結果と比較し、疲労破壊時間の差によって湿潤環境下での疲労特性を五段階評価した。自動車用部材としての用途では、評価点３以上の疲労特性が合格と判定される。
【００２０】
表２の調査結果にみられるように、本発明で規定した成分条件を満足する冷延鋼板は、自動車用部材に要求される加工性，湿潤環境下での疲労特性を満足している。時効起因の特性劣化が抑制されているので任意の時期に製品形状に成形加工できる自動車用部材として使用される。
他方、Ｂ無添加の鋼Ｎo.９は湿潤環境下での疲労特性に劣っていた。Ｔｉ量が不足する鋼Ｎo.10は、時効指数AIに劣り、全伸び，ランクフォード値が低い値を示し、製品形状に加工した際に加工割れが発生しがちであった。
【００２１】
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【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上に説明したように、完全非時効型の成分系に適量のＢ及び／又はＮｂ，Ｖ，Ｍｏの少なくとも一種を添加した冷延鋼板を素材に使用することにより、加工割れなく複雑形状に成形加工でき、湿潤環境下での疲労特性に優れた自動車用部材が得られる。しかも、従来の極低炭素Ｔｉ添加アルミキルド鋼に近い成分設計が可能なため、高品質の自動車用部材が安価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】疲労強度の測定に使用した試験片の形状
【図１】
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