(57)【要約】【課題】  引張強度が９８０ＭＰａ以上を有する鋼板をホットプレス工法を使用した成形品における、耐水素脆化特性を改善したホットプレス成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】  ホットプレス工法におけるプレス直前の加熱炉内の露点を−１００℃以上３０℃未満とし、かつ、焼鈍炉内の雰囲気を窒素またはアルゴンを主成分とし、水素濃度を５ｍｏｌ％以下として６５０〜１０００℃に加熱した後、プレス成形する方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
９８０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼板をホットプレスする際に、ホットプレス前の焼鈍炉内の露点を−１００℃以上３０℃未満とした不活性ガス雰囲気で鋼板を６５０〜１０００℃に加熱した後、プレス成形することを特徴とする耐水素脆化特性に優れた高強度鋼板のホットプレス成形方法。
【請求項２】
さらにホットプレス前の焼鈍炉内の水素濃度を５ｍｏｌ％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の耐水素脆化特性に優れた高強度鋼板のホットプレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の足回り・衝突安全用補強部材等に使用される高強度鋼板のホットプレス成形方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題を発端とした自動車の低燃費化に対する要求、および衝突安全性向上等の観点から、鋼板特に自動車用鋼板に対する高強度化の要望が強い。しかし、一般に高強度化は加工性、成形性の低下、さらに製品製造時および使用時の水素の侵入による水素脆化起因の遅れ破壊が懸念され、高強度、高成形性、耐水素脆化特性を備える鋼板が要望されている。高強度かつ高成形性に対する一つの解決手段としては、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）鋼があり、近年用途が拡大しつつある。
【０００３】
しかしこの鋼により、成形性の優れた１０００ＭＰａ級の高強度鋼板を製造することは可能であるが、更に高強度、例えば１５００ＭＰａというような超高強度鋼で成形性を確保することは困難である上、ＴＲＩＰ鋼の加工では、部材加工時に残留オーステナイトがマルテンサイトに変態することによる遅れ破壊特性の劣化が懸念される。そこで、高強度、高成形性、及び耐水脆化特性を備えた部材の製造法として最近注目を浴びているのがホットプレスである。これは鋼板を８００℃以上の高温に加熱した状態で成形することにより、高強度鋼板の成形性の問題を無くし、成型後の冷却により所望の材質を得るというものである。
【０００４】
しかし、大気中での加熱を伴うため、表面に酸化物が生成してこれを後工程で除去する必要がある。これを改善したものが特開２０００−３８６４０号公報（特許文献１）に開示された発明であり、０．１５〜０．５ｍｏｌ％の炭素を含有する鋼板にアルミめっきして加熱時の酸化抑制を図っている。これにより、高温に加熱時の表面酸化を低減することは可能となった。しかし、ホットプレスにより製造した部材は、９８０ＭＰａを超える強度において高い成形性を確保するために、高温から成型と同時に焼き入れを行い、ミクロ組織は６０％以上の体積率のマルテンサイト相を有する。
【０００５】
このため、特に強度の高い９８０ＭＰａを超える部材では水素脆化起因による遅れ破壊が懸念される。水素侵入経路は様々なケースが考えられるが、その１つとしてプレス直前の昇温の際に鋼材中に侵入する事が考えられる。ホットプレス工法により製造される部材は、成形後にトリムやピアッシングといった切断加工を行うことがある。また、これらの加工を行わない場合、直ちに部材として組み込まれる場合もある。したがって、プレス前の焼鈍時に鋼材に侵入した水素と、プレス後の加工や組付けにより導入される応力に起因し、自動車用部品の耐水素脆化特性が劣化する恐れがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３８６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は９８０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼板をホットプレス成形する際に、耐水素脆化特性を改善した成形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】
【０００８】
本発明者らは、上記のような課題を克服するために、引張強度９８０ＭＰａ以上を有する鋼板をホットプレス工法により製造した成形品の、熱処理雰囲気の違いによる耐水素脆化特性の変化を詳細に検討した結果、耐水素脆化特性を向上させる手段として、ホットプレス前の熱処理雰囲気を工夫する事が有効である事を見出した。
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
【０００９】
（１）９８０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼板をホットプレスする際に、ホットプレス前の焼鈍炉の露点を−１００℃以上３０℃未満とした不活性ガス雰囲気で鋼板を６５０〜１０００℃に加熱した後、プレス成形することを特徴とする耐水素脆化特性に優れた高強度鋼板のホットプレス成形方法。
（２）さらに、ホットプレス前の焼鈍炉の水素濃度を５ｍｏｌ％以下とすることを特徴とする前記（１）に記載の耐水素脆化特性に優れた高強度鋼板のホットプレス成形方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、ホットプレス工法を用いた鋼材で課題であった、プレス直後の初期拡散性水素による耐水素脆化特性の劣化を回避する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
一般に水素脆化は引張強度で９８０ＭＰａ以上の鋼材において懸念される。水素脆化に対する主な影響因子として、鋼材の強度、鋼材中の拡散性水素量、鋼材に負荷される応力が挙げられる。ここで、拡散性水素とは室温でも拡散可能な水素を指し、これが水素脆化の起因であると言われている。ホットプレス工法により高強度自動車部材を製造する際、プレス直前の焼鈍雰囲気から鋼材中に水素が侵入し、成形冷却後もその水素が鋼材中に留まる事で、初期拡散性水素濃度が増加し耐水素脆化特性が劣化する事が懸念される。
【００１２】
そこで、プレス直前の焼鈍雰囲気を工夫する事で、初期侵入拡散性水素濃度を減少させ、耐水素脆化特性を向上させる事に成功した。
すなわち、焼鈍炉内の露点を−１００℃以上３０℃未満とした不活性ガス雰囲気で鋼板を６５０〜１０００℃に加熱し、さらに必要に応じ焼鈍炉内の水素濃度を５ｍｏｌ％以下とする事により耐水素脆化特性が向上する。
【００１３】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
まず、本発明における加工範囲の限定理由について説明する。
焼鈍炉内から鋼材中に侵入する水素の源と考えられるのは、炉内の水分および水素である。したがって、焼鈍炉内の雰囲気を低露点とし、更に必要に応じ低水素濃度として、不活性ガス雰囲気で焼鈍する事で鋼材中に侵入する拡散性水素濃度を低減する事ができる。
【００１４】
雰囲気中の露点の下限値を−１００℃とした理由は、自動車用部材を製造するような大きな焼鈍炉において連続的に鋼板を処理する際、完全に炉外からの大気の侵入を防ぐ事は難しく、また−１００℃より低い温度で連続的に操業する事はコスト的にも困難である事から下限を−１００℃とした。また、上限値を３０℃未満とした理由は、露点が３０℃以上では鋼材中に多量に水素が侵入し耐水素脆化特性が劣化するからである。
【００１５】
炉内の雰囲気は水素を含まない不活性ガスであれば構わない。ただし不活性ガスとしては産業的には窒素またはアルゴンを体積分率で８０％以上使用する事がコストに見合うガス成分として有望であり、これらのガス雰囲気からは鋼材中に水素が侵入しない。残部ガス成分として、酸素、二酸化炭素、ネオン、ヘリウム、メタン、クリプトン、一酸化炭素、キセノンの１種又は２種以上を含有しても良い。
【００１６】
加熱温度はプレス工程において十分な成形性を得るために６５０℃以上とし、表面の酸化やミクロ組織中のγ粒の粗大化を防ぐために１０００℃以下とする。
また、炉内ガス雰囲気中の水素濃度の上限値を５ｍｏｌ％以下とした理由は、５ｍｏｌ％超の炉内水素濃度では鋼材中に多量の水素が侵入し耐水素脆化特性が劣化するからである。また、下限値に関しては炉内雰囲気が無水素である事が最も望ましい事から０ｍｏｌ％を含むものであり、特に規定しない。
【実施例】
【００１７】
次に、実施例で本発明をより詳細に説明する。
表１に示すように９８０ＭＰａ以上の引張強度を有する厚さ１．６ｍｍの鋼板を３種類用意した。ホットプレス後の引張強度はそれぞれ１０５５ＭＰａ、１２１３ＭＰａ、１５６６ＭＰａである。炉内の露点および雰囲気を制御できる焼鈍炉を用い、成形焼き入れ後の耐水素脆化特性を評価した。耐水素脆化特性の評価方法は、１００ｍｍ×３０ｍｍの短冊試験片を９４０℃に加熱後、曲げ加工半径１０ｍｍにてＵ曲げ加工後そのまま室温の金型にて焼入れを行い所定の強度とした。この試験片に対し速やかに６０ｋｇｆ／ｍｍ2 および９０ｋｇｆ／ｍｍ2 の応力を付加し、室温にて１ヶ月間放置したときの割れ発生時間を評価した。炉内の露点を４０℃、０℃、−４０℃の３水準とし、ガス雰囲気は窒素に対し水素を０ｍｏｌ％、４ｍｏｌ％、１０ｍｏｌ％の３水準にて変化させた条件にて評価した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
上記検討の結果、低露点かつ低水素濃度の際に割れが発生しなかった。したがって、加工端部の耐水素脆化特性の向上には露点を−１００℃以上３０℃未満かつ炉内の水素濃度を５ｍｏｌ％以下にする事で、成形焼き入れ後の耐水素脆化特性を向上する事ができる。
特許出願人    新日本製鐵株式会社
代理人  弁理士    椎名  彊  他１