(57)【要約】【課題】  引張強さが７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いたＴＢ成形部品を製造する際にＴＢ材の成形性を向上すると共に、ＴＢ溶接部における溶接金属部の硬さ過大や熱影響部の軟化（ＨＡＺ軟化）を抑制し、成形時にＴＢ溶接部からの破断を防止し、高強度で、かつ溶接部の疲労特性に優れたＴＢ成形部品の製造方法を提供する。【解決手段】  少なくとも一方の鋼板として焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用い、それぞれの鋼板の端部同士を、両方の端部の板厚が０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつそれぞれの端部の板厚比が１．０以上３．０以下となるように突き合わせた後、該突き合わせ部をレーザ溶接してビード幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の溶接部を有するテーラードブランク材とし、金型によりプレス成形と同時に焼き入れるホットプレス成形を行なう。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーラードブランクプレス成形部品の製造方法において、少なくとも一方の鋼板として焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用い、それぞれの鋼板の端部同士を、両方の端部の板厚が０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつそれぞれの端部の板厚比が１．０以上３．０以下となるように突き合わせた後、該突き合わせ部をレーザ溶接してビード幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の溶接部を有するテーラードブランクとし、さらに該テーラードブランクを７５０℃以上９５０℃以下の温度で加熱した後、金型によりプレス成形と同時に焼き入れるホットプレス成形を行なうことを特徴とするテーラードブランクプレス成形部品の製造方法。
【請求項２】
テーラードブランクプレス成形部品の製造方法において、少なくとも一方の鋼板として焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用い、それぞれの鋼板の端部同士を、両方の端部の板厚が０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつそれぞれの端部の板厚比が１．０以上３．０以下となるように突き合わせた後、該突き合わせ部をプラズマ溶接してビード幅が３．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の溶接部を有するテーラードブランクとし、さらに該テーラードブランクを７５０℃以上９５０℃以下の温度で加熱した後、金型によりプレス成形と同時に焼き入れるホットプレス成形を行なうことを特徴とするテーラードブランクプレス成形部品の製造方法。
【請求項３】
テーラードブランクプレス成形部品の製造方法において、少なくとも一方の鋼板として焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用い、それぞれの鋼板の端部同士を、両方の端部の板厚が０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつそれぞれの端部の板厚比が１．０以上３．０以下となるように重ね合わせた後、該重ね合わせ部をマッシュシーム溶接してナゲット径が１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の溶接部を有するテーラードブランクとし、さらに該テーラードブランクを７５０℃以上９５０℃以下の温度で加熱した後、金型によりプレス成形と同時に焼き入れるホットプレス成形を行なうことを特徴とするテーラードブランクプレス成形部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部品、特に車体の軽量化、衝突安全性の向上を目的とし、ボディ、シャシー、補強部位等の特定部位に適用される、テーラードブランクプレス成形部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全に端を発した自動車の低燃費化、ＣＯ2排出量削減および衝突安全性向上の観点から、自動車分野では、車体や補強部品等に高強度鋼板を使用するニーズが高まっており、今後、高強度鋼板に対するニーズは益々高まるものと考えられる。
【０００３】
自動車分野では、当初、引張強さが４４０ＭＰａ級の鋼板を対象として車体への適用が検討されてきたが、その後、さらなる軽量化、衝突安全性向上を目的として、５９０〜７８０ＭＰａ級鋼板の適用が検討され、最近では、９８０〜１４７０ＭＰａ級の高強度鋼板も適用が検討されている。
【０００４】
しかし、車体への高強度鋼板の適用にあたってはいくつかの問題点があり、その内のひとつが成形性の問題である。すなわち、鋼板の引張強さが増加するほど伸びやランクフォード値が低下するため、例えば、プレスなどでは割れが発生し部品を製造することが困難になるのである。また、成形性のもうひとつの問題は、スプリングバックである。これは、鋼板の高強度化にともない降伏応力が増加するため、例えば、プレス成形などで部品を成形した際には、弾性域の部分が戻ってしまい、部品の形状を凍結することが難しくなるのである。割れとスプリングバックの問題は、鋼板強度が増加するほど顕著になるため、高強度鋼板で部品を製造する際の大きな障害となっている。
【０００５】
成形工程で割れを避けるためには、成形性の高い高強度鋼板を使用する方法がある。高強度で高い成形性を有する鋼板としては、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）鋼が良く知られており、近年、その用途は拡大しつつある。
【０００６】
しかし、成形性の優れた９８０ＭＰａ級のＴＲＩＰ鋼板を製造することは可能であるが、さらに高強度、例えば、１４７０ＭＰａというような超高強度鋼板で成形性を確保することは困難である。また、ＴＲＩＰ鋼板は炭素含有量が多いため、スポット溶接部の強度、特に、十字引張強さ（剥離方向の強度）が著しく低下するという問題を抱えており、鋼板特性のみから成形性を向上させるには限界がある。
【０００７】
そこで、最近、高強度鋼板の成形が容易であり、形状凍結性にも優れ、かつ高強度を有する成形部材を製造できる方法としてホットプレス法が注目を浴びている。ホットプレス法は鋼板を焼入れ可能な温度まで加熱し、塑性変形し易い状態で成形することにより、高強度鋼板の成形性を改善し、さらに成形後に急速冷却する焼入れによって、所望の高強度成形部品を得るというものである。通常ホットプレス法は大気中で加熱するため、表面に生成する鉄酸化膜を除去するための後工程が必要となるが、加熱時の酸化膜生成を抑制する目的で、鋼板表面にアルミめっきを施したホットプレス用鋼板も知られている。このようにホットプレス法の適用により、特に自動車分野などにおいて、高強度成形部材の製造が可能となるため、今後、その用途の拡大が期待される。
【０００８】
一方、車体軽量化や衝突安全性向上を目的とし、最近、板厚、材質などが異なる鋼板同士を溶接したテーラードブランク（以下、ＴＢと記す。）材を用いて自動車用部品を製造する方法が適用されるようになった（例えば、特許文献１参照）。
通常ＴＢ材は、鋼板同士を突き合わせ、あるいは重ね合わせた後、レーザ溶接、プラズマ溶接、マッシュシーム溶接などの溶接方法を用いて溶接し繋ぎ合わせることで製造され、さらには、このＴＢ材にプレス成形などの成形加工が施される。最近では、軽量化、強度、衝突安全性などの点から車体における適所適材を目的として板厚または特性が異なる鋼板同士を接合したＴＢ材を成形加工したＴＢ成形部品の製造技術が特に自動車分野で大いに注目されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
ＴＢ材のプレス成形方法として、例えば、板厚または焼入れ性が異なる鋼板同士を溶接して得られたＴＢ材に上述したホットプレスを施す方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法は、従来のＴＢ材の冷間プレスに代えてホットプレスを行なうことによりプレス成形性の向上と焼入れによる強度確保の両方を達成しようとするものである。しかし、この方法では、ＴＢ材を製造する際の溶接条件について一切の開示はない。
【００１０】
近年、さらなる車体軽量化や衝突安全性向上に対するニーズから、引張強さが７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いたＴＢ成形部品の製造技術が検討されている。このような強度レベルの高強度鋼板を用いたＴＢ成形部品の製造では、特に、以下に示す問題が生じる。
まず、高強度鋼板の引張強さの増加に伴ってＴＢ材の溶接部（ここでは、溶融金属が凝固した部分と熱影響部を意味する。以下、同様とする。）の硬さが増加するため、ＴＢ材の溶接部と母材とで強度のアンバランスが生じる。特に引張強さが７５０ＭＰａ以上の鋼板を溶接し製造したＴＢ材をプレス成形する場合には、ＴＢ材の溶接部と母材との境界付近で応力集中が起こり、成形中にその部分で割れが生じることがある。
【００１１】
また、高強度鋼板を溶接したＴＢ材では、溶接部の内で熱影響部の母材組織の変化に伴う強度低下が生じる場合がある。  
この現象は、一般に溶接部ＨＡＺ（Ｈｅａｔ Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）軟化として良く知られており、特に引張強さが５９０ＭＰａ以上の２層組織鋼板（フェライト組織とマルテンサイト組織、あるいはフェライト組織とベイナイト組織から成る鋼板）や高バーリング鋼板（ベイナイト単相組織）等を溶接した場合に顕著に観察される。これは、溶接熱影響部（ＨＡＺ）における２層組織中のマルテンサイトやベイナイトの硬質組織が溶接時の加熱で焼き戻され、消失するからである。
また、ＴＢ材のＨＡＺ軟化は、特に、アーク溶接、プラズマ溶接、マッシュシーム溶接のような熱影響部が大きくなるような溶接法を用いて製造したＴＢ材において顕著となり、レーザ溶接のような熱影響部が小さくなる溶接法を用いて製造したＴＢ材では起こりにくい。しかし、引張強さが７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板をレーザ溶接して得られたＴＢ材ではＨＡＺ軟化が問題となる。
ＴＢ材の溶接熱影響部（ＨＡＺ）においてＨＡＺ軟化が生じると、このＴＢ材を成形する際にＨＡＺ軟化により引張強さが低下した領域で応力集中が起こるため破断しやすくなる。また、ＨＡＺ軟化が生じたＴＢ材をプレス成形して製造されたＴＢ成形部品ではＨＡＺ軟化部が振動時の応力集中部となり疲労強度が低下する。
以上のように引張強さが７５０ＭＰａ以上の鋼板を用いてＴＢ材のプレス成形品を製造する場合には、ＨＡＺ軟化部で成形中に破断が生じやすく、また、成形品では、溶接部の疲労強度が低下するため問題となる。
【特許文献１】特開平１１−１０４７５０号公報
【特許文献２】特開２００１−１０６２号公報
【特許文献３】特開２００４−５８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来技術の現状を踏まえ、引張強さが７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いたＴＢ成形部品を製造する際にＴＢ材の成形性を向上すると共に、ＴＢ溶接部における溶接金属部の硬さ過大や熱影響部の軟化（ＨＡＺ軟化）を抑制し、成形時にＴＢ溶接部からの破断を防止し、高強度で、かつ溶接部の疲労特性に優れたＴＢ成形部品の製造方法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】
【００１３】
本発明は、上記問題を解決すべく検討された結果であり、その要旨とするところは、以下の通りである。
【００１４】
（１）テーラードブランクプレス成形部品の製造方法において、少なくとも一方の鋼板として焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用い、それぞれの鋼板の端部同士を、両方の端部の板厚が０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつそれぞれの端部の板厚比が１．０以上３．０以下となるように突き合わせた後、該突き合わせ部をレーザ溶接してビード幅が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の溶接部を有するテーラードブランクとし、さらに該テーラードブランクを７５０℃以上９５０℃以下の温度で加熱した後、金型によりプレス成形と同時に焼き入れるホットプレス成形を行なうことを特徴とするテーラードブランクプレス成形部品の製造方法。
【００１５】
（２）テーラードブランクプレス成形部品の製造方法において、少なくとも一方の鋼板として焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用い、それぞれの鋼板の端部同士を、両方の端部の板厚が０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつそれぞれの端部の板厚比が１．０以上３．０以下となるように突き合わせた後、該突き合わせ部をプラズマ溶接してビード幅が３．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の溶接部を有するテーラードブランクとし、さらに該テーラードブランクを７５０℃以上９５０℃以下の温度で加熱した後、金型によりプレス成形と同時に焼き入れるホットプレス成形を行なうことを特徴とするテーラードブランクプレス成形部品の製造方法。
【００１６】
（３）テーラードブランクプレス成形部品の製造方法において、少なくとも一方の鋼板として焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用い、それぞれの鋼板の端部同士を、両方の端部の板厚が０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつそれぞれの端部の板厚比が１．０以上３．０以下となるように重ね合わせた後、該重ね合わせ部をマッシュシーム溶接してナゲット径が１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の溶接部を有するテーラードブランクとし、さらに該テーラードブランクを７５０℃以上９５０℃以下の温度で加熱した後、金型によりプレス成形と同時に焼き入れるホットプレス成形を行なうことを特徴とするテーラードブランクプレス成形部品の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、成形が容易であり、成形時に破断が生じることが無く、高強度で、かつ溶接部の疲労強度特性が優れたＴＢ部品の製造が可能となるため、ボディや足廻り部品、補強部品に高強度ＴＢ材の適用が可能になる。
その結果、自動車分野での高強度鋼板の適用が拡大され、軽量化による低燃費化、ＣＯ2ガス排出量の削減や衝突安全性の向上が達成されるため、本発明の社会的貢献は非常に大きいものと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の詳細について説明する。
【００１９】
本発明のテーラードブランク（以下、ＴＢという）成形部品の製造方法において、先ず、ＴＢ材の製造方法について説明する。
ＴＢ材の製造は、図２（ａ）に示すように、ホットプレス用鋼板１、１の端部同士を突き合わせた後、その突き合わせ部にレーザ発信装置３から出力されたレーザ光４を照射し溶接部２を形成するレーザ溶接法を用いる方法（以下、本発明の実施形態１という。）、図２（ｂ）に示すように、ホットプレス用鋼板１、１の端部同士を突き合わせた後、その突き合わせ部にプラズマ発生ノズル５から発生するプラズマ６を照射し溶接部２を形成するプラズマ溶接方法（以下、本発明の実施形態２という。）、図２（ｃ）に示すように、ホットプレス用鋼板１、１の端部同士を重ね合わせた後、その重ね合わせ部をその上下に配置された電極輪７により通電し溶接部２を形成するマッシュシーム溶接方法（以下、本発明の実施形態３という。）の何れかの溶接方法を用いて製造できる。
なお、図２は２枚のホットプレス用鋼板１、１同士を接合してＴＢを製造する実施形態を示したが、３枚以上のホットプレス用鋼板をそれぞれの突き合わせ部または重ね合わせ部を溶接してＴＢ材を製造しても良い。
【００２０】
本発明の実施形態１において、以下の理由からレーザ溶接により形成する溶接部２のビード幅は０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とする必要がある。
レーザ溶接はプラズマ溶接に比べて溶け込み性が良いものの、ビード幅が０．５ｍｍより小さい場合には、未接合部や接合が不十分な箇所が残存するため、接合部の強度が弱なり、その結果、成形中に溶接部で破断が生じることがある。特に、引張強さが７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いてＴＢ成形部品を製造する場合には、成形時に接合部に大きな負荷がかかるため、これらの問題は顕著となる。一方、ビード幅が１．５ｍｍより大きいと、図１の（ａ）で示すように、鋼板１の溶接部２のビード部が垂れ下がって形状が劣化し、その結果、ビード端部（矢印の部分）でノッチ効果による応力集中が起こりやすくなるため、成形中にその部分で破断が生じたり、接合部の疲労強度が低下する。また、外観品質も損なわれる。
【００２１】
本発明の実施形態２において、以下の理由からプラズマ溶接により形成する溶接部２のビード幅は３．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下とする必要がある（ここで、ビード幅は板厚方向で異なるため、平均値とする）。
ビード幅が３．０ｍｍより小さい場合には、未接合部や接合が不十分な箇所が残存するため、接合部の強度が弱く、その結果、成形中に溶接部で破断が生じることがある。特に、引張強さが７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いてＴＢ成形部品を製造する場合には、成形時に接合部に大きな負荷がかかるため、これらの問題は顕著となる。一方、プラズマ溶接はレーザ溶接に比べて溶け落ちの問題は比較的軽減できるものの、ビード幅が６．０ｍｍより大きいと、図１の（ａ）で示すように、ビード部が垂れ下がって形状が劣化し、その結果、ビード端部（矢印の部分）でノッチ効果による応力集中が起こりやすくなるため、成形中にその部分で破断が生じたり、接合部の疲労強度が低下する。また、外観品質も損なわれる。
【００２２】
本発明の実施形態３において、以下の理由からマッシュシーム溶接により形成する溶接部２のナゲット径（溶接線方向に垂直な断面でのナゲット径）は１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下とする必要がある。
ナゲット径が１．０ｍｍより小さいと、未接合部や接合が不十分な箇所が生じ、その結果十分な接合強度が得られず、成形時に破断が生じる。特に、引張強さが７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いてＴＢ成形部品を製造する場合には、成形時に接合部に大きな負荷がかかるため、これらの問題は顕著となる。
一方、マッシュシーム溶接でナゲット径が６．０ｍｍより大きくなるような大入熱条件での溶接では、図１の（ｂ）に示すように溶接部２の板厚減少が生じ、ＴＢ成形部品の接合強度や疲労強度が低下する。
【００２３】
本発明では、上記のようにＴＢ材の製造時の実施形態１〜３に示した溶接方法の選択に応じて溶接部のビード幅またはナゲット径の最適範囲を規定することで未合部を無くし溶接部の形状に優れた健全なＴＢ溶接部を得ることが可能になる。さらにこれらの効果を安定して得るためには上記ビード幅またはナゲット径の規定範囲内でＴＢ材の素材板厚に応じてビード幅またはナゲット径の最適値を設定するのがより好ましい。例えば、ＴＢ材の素材板厚の増加に伴い接合強度ビード幅またはナゲット径を増大させることは、未接合部をなく十分な接合強度を安定して得るために好ましい。
【００２４】
また、本発明の上記実施形態１〜３の何れも以下の理由から、少なくとも溶接部位である、突き合わせ部（実施形態１、２）または重ね合わせ部（実施形態３）において、両方のホットプレス用鋼板１、１端部の板厚を０．６ｍｍ以上３．５ｍｍ以下とし、かつそれぞれのホットプレス用鋼板１、１端部の板厚比を１．０以上３．０以下とする必要がある。なお、板厚比は、両方の鋼板端部の板厚が同じ（板厚比が１）場合には定義する必要はないが、両方の鋼板端部の板厚が異なる場合には、板厚が薄い側の鋼板端部に対する板厚が厚い側の鋼板端部の比と定義する。
両方のホットプレス用鋼板１、１端部の板厚が０．６ｍｍより薄くなる場合には、溶接時に溶接部２で溶落ちが生じ、接合が困難となる。一方、板厚が３．５ｍｍより厚くなる場合には、未接合部が生じ、十分な接合強度を安定して得ることが困難となる。
また、それぞれのホットプレス用鋼板１、１端部の板厚比が３．０より大きくなると、溶接時に溶接位置が変動する場合に板厚が薄い鋼板側端部で溶け落ちが生じたり、得られたＴＢ材を成形する際に溶接部で応力集中が起こって割れが生じたり、ＴＢ成形部品の溶接部における疲労強度が低下などの問題が生じる。なお、上記板厚比の定義から板厚比の下限は、１．０となり、この場合は両方の鋼板端部の板厚が同じ場合であるから上記のような板厚比に起因する問題は生じない。
【００２５】
次に、本発明の上記実施形態１〜３で製造したＴＢ材をホットプレス成形する方法について説明する。
本発明の上記実施形態１〜３で製造したホットプレス用鋼板１と溶接部２からなるＴＢ材９は、大気炉などの加熱炉を用いてホットプレス用鋼板１のオーステナイト域（Ａ3変態点温度以上）の温度に加熱し、図３（ａ）に示すように、上下に配置されたプレス金型８、８を用いてＴＢ材９を熱間プレス成形し、図３（ｂ）に示すような所定の部材形状のＴＢプレス成形部品を製造することができる。
【００２６】
本発明において、以下の理由からホットプレス成形におけるＴＢ材９の加熱温度は、７５０℃以上９５０℃以下とする必要がある。
加熱温度が７５０℃より低いと、焼入れ前のＴＢ材の鋼板組織が完全なオーステナイト単相とならず、プレス成形時にフェライト＋オーステナイトの２相組織からの焼入れとなり、焼入れ後に７５０ＭＰａ以上の所定の引張強度が得られなくなる。一方、加熱温度が９５０℃を越えるような高い温度では、ＴＢ材の鋼板組織中のオーステナイト粒径が粗大化し、プレス成形による焼入れ後の遅れ破壊特性が劣化する。また、加熱時にＴＢ材表面に厚い酸化スケールが生成され、プレス成形時に金型に付着したり、表面に亜鉛系めっきが施されている亜鉛系めっき鋼板からなるＴＢ材の場合には、めっき層が酸化されて損傷するなどの問題が生じやすい。したがって、本発明ではホットプレス成形におけるＴＢ材の加熱温度は、７５０℃以上９５０℃以下とする。
【００２７】
本発明ではＴＢ材の加熱保持時間は通常のホットプレス成形時と同じ条件で良いため、特に限定する必要はない。通常のホットプレス成形時では、加熱時の最高到達温度における保持時間が１０秒未満であると鋼板内部の温度がフェライトの逆変態が起こるための所定温度にならず、プレス成形による焼入れ後に所定の強度が得られず、また、保持時間が６０００秒より長いと、オーステナイト粒が粗大化し、プレス成形による焼入れ後に所定の強度が得られない。本発明でも、通常のホットプレス成形時と同じ理由でＴＢ材の加熱保持時間は１０秒〜６０００秒程度に設定するのが好ましい。
【００２８】
本発明ではＴＢ材の加熱昇温速度も通常のホットプレス成形時と同じ条件で良いため、特に限定する必要はない。通常のホットプレス成形時では、加熱昇温速度が１℃／秒より遅いと製造効率が低下し、また、加熱昇温速度が１００℃／秒より速くする事は通常加熱炉の昇温能力では不可能である。本発明でも、通常のホットプレス成形時と同じ理由でＴＢ材の加熱昇温速度は１℃／秒〜１００℃／秒程度とするのが好ましい。
【００２９】
本発明ではＴＢ材のプレス成形時の冷却速度も通常のホットプレス成形時と同じ条件で良いため、特に限定する必要はない。通常のホットプレス成形時では、プレス成形時の冷却速度が１℃／秒より遅い場合には焼きが入らず、所定の強度が得られず、また、プレス成形時の冷却速度が５００℃／秒より速くする事は通常困難である。本発明でも、通常のホットプレス成形時と同じ理由でＴＢ材のプレス成形時の冷却速度は１℃／秒〜５００℃／秒程度とすることが好ましい。
【００３０】
本発明では、上記ＴＢ材のホットプレス成形工程において、特にＴＢ材の加熱温度を７５０℃以上９５０℃以下とすることにより、ＴＢ材の溶接部（溶融金属が凝固した部分と熱影響部）、特に熱影響部を完全なオーステナイト単相とした後、プレス成形時に急冷し焼入れられるため、溶接熱影響部を母材と同じ焼入れ組織とし所定強度を確保することができる。このため、従来、特に引張強さが５９０ＭＰａ以上の２層組織鋼板（フェライト組織とマルテンサイト組織、あるいはフェライト組織とベイナイト組織から成る鋼板）や高バーリング鋼板（ベイナイト単相組織）等で顕著であった、ＴＢ材の溶接熱影響部におけるマルテンサイトまたはベイナイトの硬質組織の焼戻しによるＨＡＺ軟化を抑制し、ＴＢ材のプレス成形時に破断がなく、かつ溶接部の疲労特性に優れた高強度ＴＢ成形部品が得られる。
【００３１】
本発明のＴＢプレス成形部品の製造において、少なくとも一方の鋼板がプレス成形による焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板を用いる。本発明は、このような鋼板の成分組成を特に限定する必要はなく、通常ホットプレス用鋼板として用いられる鋼板の中で、特に上記焼入れ後の引張強さが得られる成分組成を有する鋼板であれば良い。例えば、このようなホットプレス用鋼板の成分組成としては、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．４０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：０．０１〜３.５％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．００５〜４％、Ｎ：０．０１％以下を含有し、さらに、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏの元素群中から１種または２種以上を合計で０．００１〜３％含有する鋼板が挙げられる。
また、上記鋼板に、さらにＷが０．００５〜５％含有し、または、さらに加えてＣｕ：０．００５〜５％、Ｎｉ：０．００５〜５％の１種または２種を含有し、または、さらに加えて、Ｂを０．０００２〜０．１％含有したものでも良い。または、上記鋼板に、さらに、ＲＥＭ：０．０００５〜０．０１％、Ｙ：０．０００５〜０．０１％Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％の１種または２種以上を含有したものでも良い。
【００３２】
本発明のＴＢプレス成形部品の製造において、上記プレス成形による焼入れ後の引張強さが７５０ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下となる鋼板と組み合わせて用いる鋼板は特に限定する必要はない。すなわち、プレス成形による焼入れ後の引張強さが同じ鋼板同士の組合せであっても良いし、焼入れ後の引張強さが異なる鋼板同士の組合せであっても良いし、プレス成形による焼入れによって引張強さが増加する鋼板と引張強さが増加しない軟鋼板との組合せであっても良い。なお、引張強さが２７０ＭＰａクラスの軟鋼板でも、Ｃ量が高い場合には、プレス成形による焼入れによって引張強さが３８０ＭＰａ〜５００ＭＰａ程度まで増加する場合があるため、ＴＢプレス成形部品の要求される強度に応じて使い分けることが好ましい。
【００３３】
本発明のＴＢプレス成形部品の製造において使用する鋼板の製造方法も特に限定する必要はなく、熱延、冷延、いずれの製法で製造したものでも良い。
また、プレス成形工程において大気炉で加熱する場合に鋼板表面に生成するＦｅ酸化膜を抑制するために、鋼板表面にアルミ系めっきや亜鉛系めっきが施されている鋼板を本発明に適用しても良い。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例により本発明の効果を説明するが、本発明は、実施例で用いた一条件例に限定されるものではなく、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。
【００３５】
供試材として、ホットプレス法による焼入れ後の引張強さが７５０〜１８００ＭＰａ程度となるようなホットプレス用鋼板と軟鋼板（いずれも表面にめっき等が施されていない裸材）を用いた。また、比較材として、引張強さが７８３、１４９６ＭＰａである２相組織型高強度鋼板を用いた。鋼板の板厚は０．４〜４．０ｍｍであり、主として１．６ｍｍの鋼板を用いた。
これらの鋼板から１５０×３００ｍｍの短冊状試験片を切り出し、この試験片の長手方向の端面同士を突き合わせて、突き合わせ部をレーザ溶接法とプラズマ溶接法で溶接してＴＢ継手を作製した。或いは、同じ形状の試験片の長手方向の端面を重ね合わせ、重ね合わせ部をマッシュシーム溶接法で溶接してＴＢ継手を作製した。次に、これらＴＢ継手を、大気炉を用いて、７００、９００、１０００℃の何れかの加熱温度で１０分間の保持時間で加熱し、通常ホットプレス法における金型による成形時と同じ冷却速度で冷却し、焼き入れを行なった。それぞれ鋼板の焼入れ後の引張強さは、表１（条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８、Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．４８）に示した。なお、表１に示すように軟鋼板を用いた場合もこの焼入れによって引張強さが増加した（条件Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２）。
【００３６】
得られた各ＴＢプレス成形部品について、焼入れ後の溶接部の外観観察を行い、表面の酸化状態を調べた。また、溶接部の断面組織観察を行い、溶接部のビード幅またはナゲット径、および、溶接部の形状を測定した。さらに、溶接部近傍の硬さ分布を測定し、溶融金属部と熱影響部の比を求めた。また、各ＴＢプレス成形部品から溶接部を中心として４０×２１０ｍｍの引張試験用短冊試験片を切り出し、溶接部の引張強さを測定して母材の引張強さに対する比を求めた。これに加え、各ＴＢプレス成形部品から溶接部を中心として疲労試験片を切り出し、溶接部の平面曲げ(シェンク型曲げ)疲労試験を実施し、疲労強度（応力振幅）を測定して母材の疲労強度に対する比を求めた。なお、疲労試験時の応力比はＲ＝−１の条件で行なった。なお、ＴＢ材を製造する際に用いられた２枚の鋼板のそれぞれで、金型によるプレス成形による焼入れ後の硬さ、引張強さ、疲労強度が異なる場合には、これらの低い側の鋼板母材の測定値を使用して溶接部との相対比を求めた。
【００３７】
表１の条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６、Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．３６は、同じ鋼種でかつ同じ板厚の鋼板の組合せ（焼入れ後引張強さ：７８６、１４９３ＭＰａ、板厚：１．６ｍｍ）で行なった実施例である。
条件Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の本発明例では、ＴＢ成形部品の表面の酸化は非常に少なく、溶接部の形状も良好であった。また、熱影響部で軟化が生じておらず、引張試験時には母材で破断が起こり、母材並みの引張強さを示した。また、疲労強度も母材と同等であった。なお、マッシュシーム溶接の場合（条件Ｎｏ．３、Ｎｏ．６）で、疲労強度が母材に比べて低い値を示すのは、重ね溶接のため、溶接部でノッチ効果が働くためであり、溶接部のＨＡＺ軟化、溶接部の変形によるものではない。
【００３８】
これに対して、条件Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１８の比較例は、ホットプレス法を用いないＴＢ材を通常の冷間プレス成形し、焼入れ工程を行わないため、ＴＢ成形部品の熱影響部でＨＡＺ軟化が生じ、継手の引張強さ、疲労強度とも、母材に比べて低い値を示した。
また、条件Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．３０の比較例は、ホットプレス法を用いたが、ＴＢ材の溶接部のビード幅またはナゲット径が、本発明で規定する範囲外であるため、溶接部で未接合部や垂れ落ちが生じて溶接部の形状が不良となり、溶接部やボンド部（溶接部／熱影響部界面）で破断が生じて、継手の引張強さが母材に比べ低い値を示した。また、疲労強度も母材に比べて低い値を示した。  また、条件Ｎｏ．３１〜Ｎｏ．３３の比較例は、ホットプレスにおける加熱温度が本発発明で規定する範囲より低いため、熱影響部を含むＴＢ材の組織を加熱による完全なオーステナイト相にすることができないため、熱影響部が焼き入れ組織とならずＨＡＺ軟化組織が残留し、継手の引張強さや疲労強度が低い値を示した。
また、条件Ｎｏ．３４〜Ｎｏ．３６の比較例は、ホットプレスにおける加熱温度が本発発明で規定する範囲より高いため、継手の引張強さや疲労強度は母材並の高い値を示したが、ＴＢプレス成形部品の表面で厚い酸化膜が形成されていた。
【００３９】
表１の条件Ｎｏ．７〜Ｎｏ．８、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２（軟鋼板との組合せ）は、異なる鋼種でかつ同じ板厚の鋼板の組合せで行なった本発明例である。
いずれの本発明例も、ＴＢプレス成形部品の表面の酸化は非常に少なく、溶接部の形状も良好であった。また、ＴＢプレス成形部品の熱影響部で軟化が生じておらず、引張試験時には母材で破断が起こり、母材並みの引張強さを示した。また、疲労強度も母材と同等であった。
【００４０】
条件Ｎｏ．３７〜Ｎｏ．４８は、ＴＢプレス成形部品に用いる鋼板の板厚と板厚比を変化させて、同様の調査をおこなった実施例である。
条件Ｎｏ．３７〜Ｎｏ．４２の本発明例は、鋼板の板厚、板厚比が本発明で規定する範囲内であるため、ＴＢプレス成形部品の継ぎ手引張強さや疲労強度は母材並の高い値を示した。
これに対して、条件Ｎｏ．４３〜Ｎｏ．４８の比較例は、鋼板の板厚および板厚比の何れかまたは両方が本発明で規定する範囲外であるため、ＴＢプレス成形部品の溶接部の形状が悪く、継手の引張強さや疲労強度も母材に比べて低い値を示した。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
なお、本発明者らは、上記実施例以外のプレス成形による焼入れ後の引張強さが異なる様々な鋼板および板厚、また、表面にアルミニウム系めっき、亜鉛系めっきが施された鋼板を用いて本発明の効果を確認するための確認試験を行い、本発明の同様の効果を確認している。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば、自動車分野におけるボディ部品、足廻り部品、衝突安全対策用補強部品だけでなく、高強度が要求され、かつ、軽量化が必要とされる部品に対して活用される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】溶接部の形状を説明するための断面図で（ａ）はビード部の垂れ下がりを示し、（ｂ）は溶接部の板厚減少を示す図である。
【図２】本発明のテーラードブランク（ＴＢ）溶接を説明するための断面図で、（ａ）はレーザ溶接法、（ｂ）はプラズマ溶接法、（ｃ）はマッシュシーム溶接法を示す図である。
【図３】本発明のホットプレス成形を説明するための断面図で、（ａ）はプレス金型を用いた熱間プレス成形を、（ｂ）はＴＢプレス成形部品を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…ホットプレス用鋼板
２…溶接部
３…レーザ発信装置
４…レーザ光
５…プラズマ発生ノズル
６…プラズマ
７…電極輪
８…プレス金型
９…テーラードブランク（ＴＢ）材
１０…テーラードブランク（ＴＢ）プレス成形部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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