(57)【要約】      （修正有）【課題】めっき性に優れた高強度鋼板の製造方法の提供【解決手段】プレス硬化部品の作製用に焼鈍及びプレコーティングされた冷間圧延鋼板であって、重量により表して０．０７〜０．５％の間の炭素含有量Ｃ０を有する熱処理用鋼基材３、および鋼基材３の少なくとも２つの主要面上の金属プレコーティング１で構成されている鋼板であって、基材３が２つの主要面の各表面に脱炭領域２を含み、ここで脱炭領域２の深さｐ５０％は６から３０μｍの間であり、ここでｐ５０％は炭素含有量が含有量Ｃ０の５０％に等しい深さであり、また鋼板が前記基材と金属プレコーティングの間に酸化鉄の層を含有しないプレコート鋼板。コーティングがアルミニウム又はアルミニウム合金或いは／及び亜鉛又は亜鉛合金であり、好ましくは、金属プレコーティング１が亜鉛又は亜鉛合金の層で覆われたアルミニウム又はアルミニウム合金の層で構成されているプレコート鋼板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス硬化部品の作製用に焼鈍およびプレコーティングされた冷間圧延鋼板であって、重量により表して０．０７％から０．５％の間の炭素含有量Ｃ０を有する熱処理用鋼基材、および鋼基材の２つの主要面のうちの少なくとも一方上の金属プレコーティングで構成されている鋼板であり、基材が２つの主要面の各表面に脱炭領域を含み、ここで脱炭領域の深さｐ５０％は６から３０マイクロメートルの間であり、好ましくは９から３０マイクロメートルの間であり、非常に好ましくは１２から３０マイクロメートルの間であり、ここでｐ５０％は炭素含有量が含有量Ｃ０の５０％に等しい深さであり、また鋼板が基材と金属プレコーティングの間に酸化鉄の層を含有しないことを特徴とする、鋼板。
【請求項２】
コーティングがアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１に記載のプレコート鋼板。
【請求項３】
コーティングが亜鉛または亜鉛合金であることを特徴とする、請求項１に記載のプレコート鋼板。
【請求項４】
金属プレコーティングが、亜鉛または亜鉛合金の層で覆われたアルミニウムまたはアルミニウム基合金の層で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプレコート鋼板。
【請求項５】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．０７％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．０２％≦Ｓｉ≦０．５％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．２５％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００５％≦Ｂ≦０．０１０％、
場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
を含有し、組成の残部が鉄および処理から生じる不可避的不純物からなることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のプレコート鋼板。
【請求項６】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．０９％≦Ｃ≦０．３８％
０．８％≦Ｍｎ≦１．５％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．３％
０．０２％≦Ｔｉ≦０．１％
０．００１％≦Ａｌ≦０．２５％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．００２％≦Ｂ≦０．００５％、
場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
を含有し、組成の残部が鉄および処理から生じる不可避的不純物からなることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のプレコート鋼板。
【請求項７】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
を含有することを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のプレコート鋼板。
【請求項８】
鋼基材が、有利には、酸素含有量Ｏ０および、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から測定して０から５マイクロメートルの間の深さにおいて、平均酸素含有量Ｏｍを有し、ここでＯｍ／Ｏ０が１５より大きいことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のプレコート鋼板。
【請求項９】
基材が、プレコーティングと基材の間の界面の下０から５マイクロメートルの間に位置する領域において、チタン、ケイ素、マンガン、アルミニウム、クロムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物を含有し、ここでこの領域における１マイクロメートル超の直径を有する酸化物の密度が５０／ｍｍ２より大きいことを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のプレコート鋼板。
【請求項１０】
下に列挙するステップ、
−０．０７から０．５％の間の炭素含有量Ｃ０を有する、熱処理用の冷間圧延鋼板を調達するステップ、次いで
−圧延鋼を焼鈍して、焼鈍の完了時に、６から３０マイクロメートルの間の深さｐ５０％にわたる鋼板の表面の脱炭を得て、ここでｐ５０％は炭素含有量が含有量Ｃ０の５０％に等しい深さであり、その表面に酸化鉄層を有しない鋼板を得るステップ、次いで
−鋼板を基材としての役割を果たす焼鈍された鋼上で金属または金属合金を用いてプレコーティングするステップ、次いで
−この鋼板を切断してブランクを得るステップ、次いで
−このブランクを場合によってコールドスタンピングするステップ、次いで
−このブランクを炉中において温度ＴＲに加熱して、鋼に少なくとも部分的にオーステナイト組織を与えるステップ、次いで
−この加熱したブランクを炉から取り出し、プレス機または成形装置内に移すステップ、次いで
−このブランクを熱間成形またはホットサイジングして、部品を得るステップ、次いで
この部品をプレス機または成形装置内で冷却して、硬化により部品にマルテンサイトまたはベイナイト−マルテンサイトミクロ組織を与えるステップ、
を含む、被覆され硬化した鋼製部品の作製のための方法。
【請求項１１】
浴を通過させることによる溶融めっき法を用いて、プレコーティングを連続的に行うことを特徴とする、請求項１０に記載の作製方法。
【請求項１２】
コーティングがアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の作製方法。
【請求項１３】
コーティングが亜鉛または亜鉛合金であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の作製方法。
【請求項１４】
金属プレコーティングが、亜鉛または亜鉛合金の層で覆われたアルミニウムまたはアルミニウム基合金の層で構成されていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の作製方法。
【請求項１５】
深さｐ５０％が、９から３０マイクロメートルの間、好ましくは１２から３０マイクロメートルの間であることを特徴とする、請求項１０から１４のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１６】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．０７％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．０２％≦Ｓｉ≦０．５％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．２５％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００５％≦Ｂ≦０．０１０％、
場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
を含有し、組成の残部が鉄および処理から生じる不可避的不純物からなることを特徴とする、請求項１０から１５のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１７】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．０９％≦Ｃ≦０．３８％
０．８％≦Ｍｎ≦１．５％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．３％
０．０２％≦Ｔｉ≦０．１％
０．００１％≦Ａｌ≦０．２５％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．００２％≦Ｂ≦０．００５％、
場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
を含有し、組成の残部が鉄および処理から生じる不可避的不純物からなることを特徴とする、請求項１０から１６のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１８】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
を含有することを特徴とする、請求項１０から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
この温度ＴＲが、鋼のＡｃ３温度以上であることを特徴とする、請求項１０から１８のいずれかに記載の作製方法。
【請求項２０】
冷間圧延鋼板が好ましくは酸素含有量Ｏ０を有し、またこの鋼板が焼鈍されて、焼鈍の完了時に、基材中に、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から測定して０から５マイクロメートルの間の深さにおいて、平均酸素含有量Ｏｍを得て、ここでＯｍ／Ｏ０が１５より大きいことを特徴とする、請求項１０から１９のいずれかに記載の作製方法。
【請求項２１】
冷間圧延鋼板が焼鈍されて、焼鈍の完了時に、基材中に、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から０から５マイクロメートルの間に位置する深さにおいて、チタン、ケイ素、マンガン、アルミニウム、クロムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物を得て、ここでこの領域における１マイクロメートルより大きい直径を有する酸化物の密度が５０／ｍｍ２より大きいことを特徴とする、請求項１０から２０のいずれかに記載の作製方法。
【請求項２２】
これらの焼鈍条件が、以下のステップ：
−この冷間圧延鋼板を調達した後、ラジアントチューブ炉もしくは抵抗炉もしくは誘導炉またはこれらの手段の少なくとも任意の２つを併せ持つ炉中を鋼板が移動する際に、雰囲気Ａ１が２から１５体積％の水素、好ましくは３−５体積％の水素を含有し、残部が窒素および不可避的不純物であり、雰囲気Ａ１が−６０から−１５℃の間の露点を有する、この炉の帯域において、鋼板が６００℃からＡｃ１＋４０℃の間の温度Ｔ１ａに予熱され、ここでＡｃ１は、鋼の加熱中のオーステナイト変態の開始温度を指示するステップ、次いで
−この鋼板を温度Ｔ１ａから、７２０から８６０℃の間の温度Ｔ２ａに加熱し、液体の水、水蒸気または酸素から選択される少なくとも１種の要素を温度Ｔ１ａにおいて開始してこの炉に注入して、この温度Ｔ１ａから温度Ｔ２ａの間の炉の区域において、−１５℃から鉄／酸化鉄平衡の露点である温度Ｔｅの間の露点ＰＲを有する雰囲気Ａ２ａを得て、ここで鋼板が温度Ｔ１ａである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ａに達した瞬間の間の時間間隔が３０秒以上であるステップ、次いで
−この鋼板を、鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、Ｔ２ａからＴ２ａ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持するステップ、次いで
−この鋼板を、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４において温度Ｔ３に冷却するステップ、次いで
−鋼板を次いで温度Ｔｂｍである金属浴中の浸漬コーティングによりプレコーティングし、ここで温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解されるステップ、
を連続して含むことを特徴とする、請求項１０から２１のいずれかに記載の作製方法。
【請求項２３】
露点ＰＲが−１５から＋１７℃の間であることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
露点ＰＲが−１５から−１０℃の間であることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
これらの焼鈍条件が、以下のステップ、
−この冷間圧延鋼板を調達した後、ラジアントチューブ炉もしくは抵抗炉もしくは誘導炉またはこれらの手段の少なくとも任意の２つを併せ持つ炉中を鋼板が移動する際に、雰囲気Ａ１が２から１５体積％の水素、好ましくは３−５体積％の水素を含有し、残部が窒素および不可避的不純物であり、雰囲気Ａ１が−６０から−１５℃の間の露点を有する、この炉の帯域において、鋼板が６００℃からＡｃ１＋４０℃の間の温度Ｔ１ａに予熱され、ここでＡｃ１は、鋼の加熱中のオーステナイト変態の開始温度を指示するステップ、次いで
−この鋼板を温度Ｔ１ａから、７２０から８６０℃の間の温度Ｔ２ａに加熱し、液体の水、水蒸気または酸素から選択される少なくとも１種の要素を温度Ｔ１ａにおいて開始してこの炉に注入して、この温度Ｔ１ａから温度Ｔ２ａの間の炉の区域において、鉄にとって酸化性である雰囲気Ａ２ｂを得て、ここで鋼板が温度Ｔ１ａである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ａに達した瞬間の間の時間間隔が３０秒以上であるステップ、次いで
−鋼板を次いで、鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、Ｔ２ａからＴ２ａ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持し、ここでこの雰囲気Ａ２ｂにおいて形成された鉄の層の完全な還元が温度Ｔｍにおける保持の終了までに起こるステップ、次いで
−この鋼板を、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４において温度Ｔ３に冷却するステップ、次いで
−鋼板を次いで温度Ｔｂｍである金属浴中の浸漬コーティングによりプレコーティングし、ここで温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解されるステップ、
を連続して含むことを特徴とする、請求項１０から２１のいずれかに記載の作製方法。
【請求項２６】
温度Ｔ１ａが、鋼基材の加熱中のオーステナイト変態温度であるＡｃ１より高いことを特徴とする、請求項２２から２５のいずれかに記載の作製方法。
【請求項２７】
これらの焼鈍条件が、以下のステップ：
−冷間圧延鋼板を調達した後、鋼板が炉中を移動する際に鋼板が予熱され、予熱は直火により加熱された炉の帯域において行われ、ここで、空気／ガス比が１から１．２の間である空気と天然ガスの混合物の燃焼から生じる雰囲気において、鋼板は５５０から７５０℃の間の温度Ｔ１ｂに予熱されるステップ、次いで
−雰囲気が３から４０体積％の水素を含有し、残部は窒素および不可避的不純物であり、ここで露点は−３０℃未満である、ラジアントチューブもしくは抵抗もしくは誘導またはこれらの手段の少なくとも２つの任意の組合せにより加熱された炉の第２の帯域において、鋼板を温度Ｔ１ｂから、７６０から８３０℃の間の温度Ｔ２ｂに加熱し、ここで鋼板が温度Ｔ１ｂである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ｂに達した瞬間の間の時間間隔が少なくとも３０秒であるステップ、次いで
鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、この鋼板をＴ２ｂからＴ２ｂ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持するステップ、次いで
−この鋼板を、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４において温度Ｔ３に冷却するステップ、次いで
−鋼板を次いで温度Ｔｂｍである金属浴中の浸漬コーティングによりプレコーティングし、ここで温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解されるステップ、
を連続して含むことを特徴とする、請求項１０から２１のいずれかに記載の作製方法。
【請求項２８】
温度Ｔ２ｂがＡｃ１より高いことを特徴とする、請求項２７に記載の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧延され、焼鈍され、プレコーティングされ、加熱され、スタンピングした後、プレス工具内で保持することにより冷却中に硬化された鋼板からの部品の作製のための方法に関し、これらの部品は特に、侵入抑制（ａｎｔｉ−ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ）機能またはエネルギー吸収機能を果たすための自動車車両における構造要素として使用されることが意図される。この種の部品はまた、例えば、農業機械の工具または部品の作製のためにも使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
この種の用途においては、目標は高度の機械強度、高い衝撃強さ、良好な耐食性および良好な寸法精度を併せ持つ鋼製部品を製造することである。この組合せは、車両の重量を大幅に削減しようとする試みがなされている自動車産業において特に望ましい。侵入抑制部品および構造部品、ならびに自動車車両の安全性に寄与するその他の部品、例えばバンパー、ドア補強材またはセンターピラー補強材などは、例えば上述した特性を必要とする。この軽量化は特に、マルテンサイトまたはベイナイト−マルテンサイトミクロ組織を有する鋼製部品の使用によって達成することができる。
【０００３】
この種の部品の作製は、先行技術文献ＦＲ２７８０９８４およびＦＲ２８０７４４７に記載されており、これらによれば、金属または金属合金でプレコーティングされた熱処理用鋼板において切断されたブランクが炉中で加熱された後、熱間成形される。プレコーティングは、アルミニウムまたはアルミニウム基合金、亜鉛または亜鉛合金であってよい。炉中における加熱中、プレコーティングは鋼の表面を脱炭およびカラミンの形成に対して保護する。炉中における加熱中、このプレコーティングは鋼基材と合金化して、熱間成形に適し、工具のいかなる劣化も引き起こさない化合物を形成する。成形を行った後、工具内で部品を保持することにより、急冷が可能となり、これが非常に高い機械特性を有する硬化したミクロ組織の形成につながる。この種の方法はプレス硬化（ｐｒｅｓｓ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）として知られている。
【０００４】
原則として、このようにして得られた部品の機械特性は、引張強さ試験および硬度試験によって評価される。上記の参考文献はまた、加熱および急冷前に５００ＭＰａの初期強度Ｒｍを有する鋼ブランクから開始して、１５００ＭＰａの機械強度（または最大引張強さ）Ｒｍを得ることを可能にする作製方法を記載している。
【０００５】
しかしながら、特定の硬化した被覆部品の使用条件は、高レベルの強度Ｒｍだけではなく良好な曲げ性も必要とする。このパラメータは、実際に、特に部品の形状による局所応力集中に対応するまたは部品の表面上のミクロ欠陥の有りうる存在に対応する領域において、部品が破損のリスクなしに変形または衝撃を吸収するのに十分な延性を有することを保証するのに、測定された牽引時破損点伸びよりも適切であるようである。
【０００６】
文献ＷＯ２００９０８０２９２は、硬化部品の曲げ角度を大きくすることを可能にする方法を開示している。この方法によれば、鋼板が焼鈍炉中において６５０から８００℃の間の温度に加熱され、０．３マイクロメートルより大幅に厚い酸化物の層を得る。鋼の特定の合金元素がこの酸化物層の下で酸化される。この酸化物層が次いで、０．３マイクロメートル超の厚さを有するように部分的に還元される。還元された酸化物層の最表面は純鉄からなる。鋼板が次いで溶融めっき法を用いてコーティングされる。このステップの後に、鋼板は以下の異なる層を連続して有する：表面近傍に酸化された元素を含む（内部酸化）鋼基材、この基材は部分的に還元された酸化物層で覆われており、該層自体は溶融めっき法を用いて塗布されたコーティングで覆われている。以後のブランクのオーステナイト化ステップ中ならびに／または成形および冷却中に、薄い延性の層がコーティングの下に形成されることで、コーティング中に形成された亀裂が成形過程中にこの下にある層に伝播しにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国特許第２７８０９８４号明細書
【特許文献２】仏国特許第２８０７４４７号明細書
【特許文献３】国際公開第２００９／０８０２９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、鋼板を金属コーティング浴中に浸漬させるときに存在する酸化物の層は、この層への溶融めっきコーティングの付着に関して望ましくない影響を有しうる。
【０００９】
したがって、この欠点を有さず、プレス硬化後に、高レベルの引張強さおよび曲げ性を同時に得ることを可能にする作製方法を有することが望ましい。
【００１０】
工業的作製条件は、例えば、所与の作製シーケンス中にわずかに変動しうるか、作製ランごとに変動しうる、コーティング前の鋼板の焼鈍中の温度サイクル、ならびに連続式焼鈍炉の雰囲気の組成および／または露点などの特定の変動性を不可避的に含むこともまた公知である。これらの変動を最小化するために最大の予防措置が講じられたとしても、プレス硬化後に得られる機械特性、特に曲げ性が、作製条件のこの起こりうる変動に可能な限り影響を受けないような作製方法を有することが望ましい。さらなる目的は、ホットスタンピング後の部品の良好な等方性をもたらす、すなわち、曲げ性が、鋼板が圧延される方向に対する応力の方向にそれ程依存しない、作製方法である。
【００１１】
ホットスタンピング中のオーステナイト化ステップ中の炉中におけるブランクの保持時間が、部品の機械特性に影響を与えうることもまた公知である。したがって、部品の機械特性の高レベルの再現性を達成するためには、炉中における保持時間の影響を受けにくい作製方法を有することが望ましい。
【００１２】
亜鉛または亜鉛合金でプレコーティングされた鋼板から作製された部品の場合には、目的は、液体亜鉛の侵入により引き起こされる粒界の脆化のリスクなしに、これらの部品を溶接することを可能にする方法を有することである。
【００１３】
本発明の目的は、経済的な作製方法によって上記課題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
驚くべきことに、本発明者らは、部品のプレス硬化前に、特定の厚さの脱炭領域が金属プレコーティングの下に存在しているとき、部品の高い曲げ性が達成されることを示した。驚くべきことに、硬化前のこの特定の脱炭が、コーティング前の連続式焼鈍条件にそれ程依存せず、また圧延方向に対して良好な等方性を反映する曲げ結果をもたらし、この領域における酸素富化にあたる、この脱炭領域における酸化物の存在にもかかわらず、高い曲げ値が達成される。
【００１５】
このために、本発明の目的は、プレス硬化部品の作製用に焼鈍およびプレコーティングされた冷間圧延鋼板であって、重量により表して０．０７％から０．５％の間の炭素含有量Ｃ０を有する熱処理用鋼基材、および鋼基材の２つの主要面のうちの少なくとも一方上の金属プレコーティングで構成されている鋼板であって、前記基材が２つの主要面の各表面に脱炭領域を含み、ここで脱炭領域の深さｐ５０％は６から３０マイクロメートルの間であり、ここでｐ５０％は炭素含有量が含有量Ｃ０の５０％に等しい深さであり、また鋼板が前記基材と金属プレコーティングの間に酸化鉄の層を含有しないことを特徴とする、鋼板である。脱炭領域の深さｐ５０％は、有利には９から３０マイクロメートルの間であり、非常に有利には１２から３０マイクロメートルの間である。
【００１６】
優先的な一実施形態では、鋼板の金属プレコーティングはアルミニウムまたはアルミニウム合金である。
【００１７】
別の優先的な実施形態では、金属プレコーティングは亜鉛または亜鉛合金である。
【００１８】
金属プレコーティングは、好ましくは、亜鉛または亜鉛合金の層で覆われたアルミニウムまたはアルミニウム基合金の層からなっていてもよい。
【００１９】
鋼基材の組成は、有利には、含有量を重量により表して、０．０７％≦Ｃ≦０．５％、０．５％≦Ｍｎ≦３％、０．０２％≦Ｓｉ≦０．５％、０．０１％≦Ｃｒ≦１％、Ｔｉ≦０．２％、Ａｌ≦０．２５％、Ｓ≦０．０５％、Ｐ≦０．１％、０．０００５％≦Ｂ≦０．０１０％、場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％を含み、ここで組成の残部は鉄および処理から生じる不可避的不純物からなる。
【００２０】
非常に有利には、鋼基材の組成は、含有量を重量により表して、０．０９％≦Ｃ≦０．３８％、０．８％≦Ｍｎ≦１．５％、０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％、０．０１％≦Ｃｒ≦０．３％、０．０２％≦Ｔｉ≦０．１％、０．００１％≦Ａｌ≦０．２５％、Ｓ≦０．０５％、Ｐ≦０．１％、０．００２％≦Ｂ≦０．００５％、場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％を含み、ここで組成の残部は鉄および処理から生じる不可避的不純物からなる。
【００２１】
好ましい一実施形態では、鋼基材の組成は、含有量を重量により表して、０．１５％≦Ｃ≦０．２５％を含む。
【００２２】
鋼基材は、有利には、酸素含有量Ｏ０および、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から測定して０から５マイクロメートルの間の深さにおいて、平均酸素含有量Ｏｍを有し、ここでＯｍ／Ｏ０が１５より大きい。
【００２３】
有利には、プレコーティングされた鋼の基材が、プレコーティングと基材の間の界面の下０から５マイクロメートルの間に位置する領域において、チタン、ケイ素、マンガン、アルミニウムおよびクロムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物を含有し、ここでこの領域における１マイクロメートル超の直径を有する酸化物の密度が５０／ｍｍ２より大きい。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、連続するステップを含む、被覆され硬化した鋼製部品の作製のための方法であり、それによると、０．０７から０．５％の間の炭素含有量Ｃ０を有する、熱処理用の冷間圧延鋼板を調達する。前記圧延鋼を焼鈍して、焼鈍の完了時に、６から３０マイクロメートルの間の深さｐ５０％にわたる鋼板の表面の脱炭を得て、ここでｐ５０％は炭素含有量が前記含有量Ｃ０の５０％に等しい深さであり、その表面に酸化鉄層を有しない鋼板を得る、続いて鋼板を基材としての役割を果たす焼鈍された鋼上で金属または金属合金を用いてプレコーティングする。プレコーティングされた鋼を次いで切断してブランクを得て、ブランクを次いで場合によってコールドスタンピングして、次いでブランクを炉中において温度ＴＲに加熱して、鋼に少なくとも部分的にオーステナイト組織を与える。加熱したブランクを炉から取り出し、プレス機または成形装置内に移し、ブランクを次いで熱間成形またはホットサイジングして、部品を得て、部品を次いでプレス機または成形装置内で冷却して、硬化により部品にマルテンサイトまたはベイナイト−マルテンサイトミクロ組織を与える。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、浴を通過させることによる溶融めっき法を用いて、プレコーティングを連続的に行うことを特徴とする作製方法である。
【００２６】
好ましい一実施形態では、金属プレコーティングはアルミニウムまたはアルミニウム合金である。
【００２７】
プレコーティングは好ましくは亜鉛または亜鉛合金である。
【００２８】
特定の一実施形態では、金属プレコーティングは、亜鉛または亜鉛合金の層で覆われたアルミニウムまたはアルミニウム基合金の層で構成されている。
【００２９】
深さｐ５０％は、有利には９から３０マイクロメートルの間であり、非常に有利には、１２から３０マイクロメートルの間である。
【００３０】
本発明のさらなる目的は、鋼基材の組成が、含有量を重量により表して、０．０７％≦Ｃ≦０．５％、０．５％≦Ｍｎ≦３％、０．０２％≦Ｓｉ≦０．５％、０．０１％≦Ｃｒ≦１％、Ｔｉ≦０．２％、Ａｌ≦０．２５％、Ｓ≦０．０５％、Ｐ≦０．１％、０．０００５％≦Ｂ≦０．０１０％、場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％を含み、ここで組成の残部は鉄および処理から生じる不可避的不純物からなることを特徴とする方法である。
【００３１】
特定の一実施形態では、鋼基材の組成は、含有量を重量により表して、０．０９％≦Ｃ≦０．３８％、０．８％≦Ｍｎ≦１．５％、０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％、０．０１％≦Ｃｒ≦０．３％、０．０２％≦Ｔｉ≦０．１％、０．００１％≦Ａｌ≦０．２５％、Ｓ≦０．０５％、Ｐ≦０．１％、０．００２％≦Ｂ≦０．００５％、場合によって０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％を含み、ここで組成の残部は鉄および処理から生じる不可避的不純物からなる。
【００３２】
方法の特定の一実施形態では、鋼基材の組成は、０．１５％≦Ｃ≦０．２５％を含む。
【００３３】
温度ＴＲは、好ましくは、鋼のＡｃ３温度以上である。
【００３４】
冷間圧延鋼板は好ましくは酸素含有量Ｏ０を有し；鋼板が焼鈍されて、焼鈍の完了時に、基材中に、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から測定して０から５マイクロメートルの間の深さにおいて、平均酸素含有量Ｏｍを得て、ここでＯｍ／Ｏ０が１５より大きい。
【００３５】
好ましくは、冷間圧延鋼板が焼鈍されて、焼鈍の完了時に、基材中に、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から０から５マイクロメートルの間に位置する深さにおいて、チタン、ケイ素、マンガン、アルミニウム、クロムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物を得て、ここでこの領域における１マイクロメートルより大きい直径を有する酸化物の密度が５０／ｍｍ２より大きい。
【００３６】
本発明のさらなる目的は、焼鈍条件が以下のステップを連続して含む、上記実施形態のいずれか１つに記載の作製方法である。冷間圧延鋼板を調達した後、ラジアントチューブ炉もしくは抵抗炉もしくは誘導炉またはこれらの手段の少なくとも任意の２つを併せ持つ炉中を鋼板が移動する際に、雰囲気Ａ１が２から１５体積％の水素、好ましくは３−５体積％の水素を含有し、残部が窒素および不可避的不純物であり、雰囲気Ａ１が−６０から−１５℃の間の露点を有する、炉の帯域において、鋼板が６００℃からＡｃ１＋４０℃の間の温度Ｔ１ａに加熱され、ここでＡｃ１は、鋼が加熱されたときのオーステナイト変態の開始温度を指示する。鋼板を次いで温度Ｔ１ａから、７２０から８６０℃の間の温度Ｔ２ａに加熱し、ここで液体の水、水蒸気または酸素の中から選択される少なくとも１種の要素を温度Ｔ１ａにおいて開始して炉に注入して、温度Ｔ１ａから温度Ｔ２ａの間の炉の区域において、−１５℃から鉄／酸化鉄平衡露点である温度Ｔｅの間の露点ＰＲを有する雰囲気Ａ２ａを得て、ここで鋼板が温度Ｔ１ａである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ａに達した瞬間の間の時間間隔が３０秒以上である。鋼板を次いで、鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、Ｔ２ａからＴ２ａ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持し、次いで鋼板を、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４において温度Ｔ３に冷却する。鋼板を次いで温度Ｔｂｍである金属浴中の溶融めっきコーティングによりプレコーティングし、温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解される。
【００３７】
好ましくは、雰囲気Ａ２ａの露点ＰＲは、−１５から＋１７℃の間であり、非常に好ましくは−１５から−１０℃の間である。
【００３８】
本発明のさらなる目的は、焼鈍条件が以下のステップを連続して含む作製方法である。冷間圧延鋼板を調達した後、ラジアントチューブ炉もしくは抵抗炉もしくは誘導炉またはこれらの手段の少なくとも任意の２つを併せ持つ炉中を鋼板が移動する際に、雰囲気Ａ１が２から１５体積％の水素、好ましくは３−５体積％の水素を含有し、残部が窒素および不可避的不純物であり、雰囲気Ａ１が−６０から−１５℃の間の露点を有する、炉の帯域において、鋼板が６００℃からＡｃ１＋４０℃の間の温度Ｔ１ａに加熱され、ここでＡｃ１は、鋼が加熱されたときのオーステナイト変態の開始温度を指示する。鋼板を次いで温度Ｔ１ａから、７２０から８６０℃の間の温度Ｔ２ａに加熱し、ここで液体の水、水蒸気または酸素の中から選択される少なくとも１種の要素を温度Ｔ１ａにおいて開始して炉に注入して、温度Ｔ１ａから温度Ｔ２ａの間の炉の区域において、鉄にとって酸化性である雰囲気Ａ２ｂを得て、ここで鋼板が温度Ｔ１ａである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ａに達した瞬間の間の時間間隔が３０秒以上である。鋼板を次いで、鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、Ｔ２ａからＴ２ａ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持し、ここでこの雰囲気Ａ２ｂにおいて形成された鉄の層の完全な還元が温度Ｔｍにおける保持の終了までに起こる。鋼板を次いで、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４において温度Ｔ３まで冷却する、次いで鋼板を温度Ｔｂｍである金属浴中の溶融めっきコーティングによりプレコーティングし、温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解される。
【００３９】
有利な一実施形態では、温度Ｔ１ａは、Ａｃ１、すなわち、鋼基材の加熱中のオーステナイト変態温度より高い。
【００４０】
本発明のさらなる目的は、その焼鈍条件が以下のステップを連続して含む、作製方法である。冷間圧延鋼板を調達した後、鋼板が炉中を移動する際に鋼板が予熱され、予熱は直火により加熱された炉の帯域において行われ、ここで、空気／ガス比が１から１．２の間である空気と天然ガスの混合物の燃焼から生じる雰囲気において、鋼板は５５０から７５０℃の間の温度Ｔ１ｂに予熱される。雰囲気が３から４０体積％の水素を含有し、残部は窒素および不可避的不純物であり、ここで露点は−３０℃未満である、ラジアントチューブもしくは抵抗もしくは誘導またはこれらの手段の少なくとも２つの任意の組合せにより加熱された炉の第２の帯域において、鋼板を温度Ｔ１ｂから、７６０から８３０℃の間の温度Ｔ２ｂに加熱し、ここで鋼板が温度Ｔ１ｂである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ｂに達した瞬間の間の時間間隔が少なくとも３０秒である。鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、鋼板はＴ２ｂからＴ２ｂ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持され、次いで鋼板を、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気において温度Ｔ３に冷却する。鋼板を次いで温度Ｔｂｍである金属浴中の溶融めっきコーティングによりプレコーティングし、温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解される。
【００４１】
好ましい一実施形態では、温度Ｔ２ｂはＡｃ１より高い。
【００４２】
本発明のさらなる特徴および利点が、例として提供され、添付の図面を参照する以下の説明において明確となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明により特許請求され、プレス硬化部品の作製を意図したプレコーティングされた鋼板のミクロ組織を示している写真である。
【図２】プレス硬化部品のコーティングの下のミクロ硬度により測定される軟質領域ｄの深さの定義を概略的に示している図である。
【図３】プレコート鋼板またはブランクについて、プレス硬化前の鋼板またはブランクのプレコーティングの下の、グロー放電発光分析法により測定される、表面の脱炭の深さｐ５０％の定義を概略的に示している図である。
【図４】プレス硬化部品の限界曲げ角度αｃの変動を、軟質表面領域の深さの関数として例示しており、後者はコーティング下のミクロ硬度により測定されたグラフである。
【図５】プレス硬化部品の限界曲げ角度αｃの変動を、脱炭の深さｐ５０％の関数として例示しており、後者はホットスタンピングおよび硬化前のプレコーティングされたブランクで測定された、グラフである。
【図６】ホットスタンピング後の部品の限界曲げ角度に対する、プレコーティング前の焼鈍中の炉の特定の帯域における露点の影響を示しているグラフである。
【図７】脱炭の深さｐ５０％に対する、プレコーティング前の焼鈍中の炉の特定の帯域における露点の影響を示しており、この後者のパラメータは、ホットスタンピングおよび硬化前のプレコーティングされたブランクにおいて測定された、グラフである。
【図８】−２７℃の露点について、プレス硬化後の、亜鉛コーティングの下の鋼のミクロ組織を示している写真である。
【図９】−７℃の露点について、プレス硬化後の、亜鉛コーティングの下の鋼のミクロ組織を示している写真である。
【図１０】ホットスタンピング前の、２つのプレコーティングされた鋼板の鋼基材の、プレコーティングとのそれらの界面近傍における炭素含有量の変動を例示しており、ここで鋼板の焼鈍は−２７℃または−７℃の露点を有する雰囲気Ａ２ａ中で行われたグラフである。
【図１１】２つのホットスタンピングされた鋼製部品の、これらの部品のコーティングとの界面近傍における炭素含有量の変動を例示しており、ここでこれらの部品の作製に使用された鋼板の焼鈍は−２７℃または−７℃の露点を有する雰囲気Ａ２ａ中で行われた、グラフである。
【図１２】焼鈍中に鋼基材の表面近傍に形成した内部酸化物を例示している写真である。
【図１３】焼鈍中に鋼基材の表面近傍に形成した内部酸化物を例示している写真である。
【図１４】これらの酸化物のエネルギー分散型Ｘ線分光分析法の２つのスペクトルを示しているグラフである。
【図１５】これらの酸化物のエネルギー分散型Ｘ線分光分析法の２つのスペクトルを示しているグラフである。
【図１６】本発明により特許請求される通り作製された鋼板中のプレコーティング下の相対的酸素含有量（Ｏ／Ｏ０）の変動を示しているグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明により特許請求される方法において使用される冷間圧延鋼板の厚さは、好ましくはおよそ０．５から２．６ｍｍの間であり、他の用途の中でも、自動車産業用の構造または補強部品の作製において用いられている厚さ範囲である。
【００４５】
鋼は熱処理用鋼である、すなわち、鋼は、焼入れによるオーステナイト化および急冷後に硬化することが可能な鋼である。
【００４６】
鋼は有利には以下の元素を含有し、ここで組成は重量により表される。
【００４７】
−０．０７から０．５％重量の間、好ましくは０．０９から０．３８重量％の間、非常に好ましくは０．１５から０．２５重量％の間の炭素含有量。この元素は、オーステナイト化処理に続く冷却の後に得られる焼入性および機械強度において主要な役割を果たす。０．０７重量％の含有量未満では、硬化に対する適性が低減され、機械強度がプレス硬化後に不十分である。０．１５％Ｃの含有量が、最も高温において熱間成形される領域において十分な焼入性を保証することを可能にする。０．５重量％の含有量を超えると、特に最厚の部品について、硬化中の欠陥の形成リスクが増加する。プレス硬化後の部品の曲げ中に延性を保証することも困難となる。０．０９から０．３８％の間の炭素含有量が、部品のミクロ組織が完全にマルテンサイト状であるときに、およそ１０００から２０５０ＭＰａの間の強度Ｒｍを得ることを可能にする。
【００４８】
−マンガンは、脱酸剤としてのその役割に加えて、特に重量によるその含有量が０．５％超、好ましくは０．８％超であるときに、焼入性に対する主要な効果もまた有する。それにもかかわらず、過度の偏析を避けるために、その添加を３重量％に制限することが好ましく、その添加を１．５％に制限することが非常に好ましい。
【００４９】
−鋼のケイ素含有量は、０．０２から０．５重量％の間でなければならず、好ましくは０．１％から０．３５％の間である。液体鋼の脱酸におけるその役割に加えて、この元素は鋼の硬化に寄与するが、それにもかかわらず、酸化物の過剰な形成を防止するため、また浸漬コーティング性に対する望ましくない影響を回避するために、その含有量を制限しなければならない。
【００５０】
−０．０１％より大きいレベルを超えると、クロムは焼入性を増強させ、熱間成形操作後の高強度の達成に寄与する。１％（好ましくは０．３％）に等しい濃度を超えると、部品における機械的特性の均一性に対するクロムの効果が飽和状態となる。
【００５１】
−アルミニウムは、脱酸および窒素の析出を促進する元素である。過剰量では、延性を低減させる傾向がある粗いアルミネートが処理中に形成されるため、アルミニウム含有量を０．２５重量％に制限する。０．００１％の最小含有量が、処理中に液体状態にある鋼を脱酸することを可能にする。
【００５２】
−過剰量では、硫黄およびリンは、脆性の増加につながる。これが、これらの元素のそれぞれの濃度を０．０５および０．１重量％に制限することが好ましい理由である。
【００５３】
−その濃度が０．０００５から０．０１０重量％の間、好ましくは０．００２から０．００５重量％の間でなければならないホウ素は、焼入性において主要な役割を果たす元素である。０．０００５％の濃度未満では、焼入性に対する十分な効果が達成されない。０．００２％の濃度で十分な効果が得られる。最大ホウ素含有量は、靭性の低減を回避するために、０．０１０％未満、好ましくは０．００５％未満でなければならない。
【００５４】
−チタンは窒素に対して高い親和性を有する。チタンは、ホウ素が遊離形態にあって、焼入性に対するその十分な効果を及ぼすことができるように、この元素を保護する。しかしながら、０．２％を超えると、液体鋼中にその靭性に望ましくない影響を与える粗い窒化チタンを形成するリスクがある。チタンは、好ましくは０．０２から０．１％の間である。
【００５５】
−場合によって、鋼は、０．０００５から０．００５％の間の量でカルシウムも含むことができる。カルシウムは、酸素および硫黄と化合することで、鋼板または鋼板から作製された部品の延性に望ましくない影響を与える大型の介在物の形成を防止することを可能にする。
【００５６】
鋼の組成の残部は、鉄および処理から生じる不可避の不純物、特に、酸化物の形態で存在する酸素からなる。
【００５７】
好ましい鋼は、０．２０−０．２５％Ｃ、１．１−１．３５％Ｍｎ、０．１５−０．３５％Ｓｉ、０．０２−０．０６％Ａｌ、０．０２−０．０５％Ｔｉ、０．０２−０．２５％Ｃｒ、０．００２−０．００４％Ｂを含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる、２２ＭｎＢ５である。
【００５８】
本発明者らは、プレス硬化後の良好な曲げ性を達成することを可能にしうる条件を主として探求してきた。この特性は、部品を３点曲げに供することにより測定される。３点屈曲では部品はロール上で徐々に曲げられ、加えられた荷重を同時に測定する。部品に亀裂が現れるときの限界曲げ角度αｃを測定し、ここでこの現象は加えられる荷重における即座の減少を伴う。この種の試験条件は、ＤＩＮ  ＶＤＡ  ２３８−１００に記載されている。１３００−１６００ＭＰａ程度の破壊荷重Ｒｍについては、規格を満足するためには、５５°より大きい限界曲げ角度が要求される。好ましくは、最も過酷な使用条件を満足させるためには、さらには６０°を超える限界曲げ角度が要求される。
【００５９】
下で詳細に記載する作製方法によって、本発明者らは、１．２ｍｍ厚の２２ＭｎＢ５鋼のブランクから開始して、ガルバニーリングされ、８８０℃に加熱およびこの温度で５分間保持した後にホットスタンピングされた、コーティングの下に位置する多少大きな軟質層の存在によってのみ異なる、部品を作製した。この軟質領域の深さを測定するための方法は、図２に概略的に例示されている。プレス硬化後に、部品は熱処理用鋼基材６および、界面５によって基材から分離されているコーティング４からなる。この図は異なる領域のそれぞれの寸法を再現しようとしていないことに注意されたい。硬度測定は非常に低い荷重（例えば、５０グラム荷重下のビッカース硬度、ＨＶ０．０５）で、界面５から開始して基材中で行い、ミクロ硬度プロファイルを示す曲線７を得る。これから、軟質領域の深さを特徴付ける値ｄが得られる。図４は、およそ３０から４０マイクロメートルの間で変化するｄの値について測定された限界曲げ角度αｃを示す。軟質領域の深さが小さいところでは、ホットスタンピングされた部品は要件αｃ≧５５°を満足しない。しかしながら、軟質領域がより深いところでは、比は広い分散に影響されていることが観察されている。所与のｄの値、例えば、３５マイクロメートルについては、ホットスタンピングされた部品が要求基準を満たすかどうかを確実に決定することはできない。これらの可変幅の軟質領域に相当するミクロ組織がプレス硬化後に酷似していることも観察された。さらに、これらの軟質領域のミクロ組織は完全にマルテンサイト状でありうる、すなわち、従来の光学顕微鏡法を用いてそれらを容易に区別することはできない。換言すれば、本発明者らは、プレス硬化された部品で測定された軟質領域の深さも、これらの部品の軟質領域の光学ミクロ組織観察結果も、曲げ角度の最小値を確実に保証することを可能にするパラメータではないことを示した。
【００６０】
驚くべきことに、本発明者らは、所望の結果を得るには、プレス硬化された部品ではなく硬化前のプレコート鋼板またはブランクについて脱炭の深さを測定することが必要であることを示した。測定方法が図３に例示されているが、この図は異なる領域のそれぞれの寸法を縮尺通りに再現しようとはしていない。鋼板またはブランクは、鋼基材１０および、界面９によって基材から分離されているプレコーティング８からなる。この界面から開始して、グロー放電発光分析法（ＧＤＯＥＳ）、それ自体が公知である技術を用いて、炭素含有量が、基材１０の公称炭素含有量Ｃ０の５０％に等しい深さｐ５０％を測定する。濃度プロファイルは、基材から界面に向かって規則的な炭素の減少（プロファイル１１）を示すこともあり、さらには界面から遠くないところに位置する最小値（プロファイル１２）を示すこともある。この後者の場合は、ホットスタンピング後の機械的特性に実際上影響しない最表面付近の局所的炭素富化を反映している。プロファイル１２の場合には、考慮すべき深さｐ５０％は、図３に例示しているように、この極めて表面的な富化を越えて位置している。下で詳細に記載される作製方法によって、本発明者らは、１．２ｍｍ厚の２２ＭｎＢ５鋼のガルバニーリングされたブランクから開始して、コーティングの下に位置する多少大きな脱炭層の存在によってのみ異なる部品を作製した。これらの鋼板を切断して、ブランクを得て、ブランクを炉中で８８０℃に５分間加熱した後、ホットスタンピングして部品を得た。これらの部品を曲げ試験に供し、その結果が図５に示されているが、ここで曲げ中の屈曲は、圧延方向に平行な方向において（曲線１３）または垂直方向（曲線１４）において及ぼされる。図４に提示した結果とは対照的に、プレス硬化前の脱炭領域の深さが、プレス硬化後の部品の特性を満足に予測することを可能にすることに注意されたい。限界曲げ角度αｃ≧５５°（圧延と平行な方向における曲げ）を得るには、脱炭領域の深さｐ５０％は６マイクロメートル未満であってはならない。圧延方向に対する向きに関係なく、この条件が満たされるためには、脱炭の深さｐ５０％は９マイクロメートル未満であってはならない。圧延方向に対する向きに関係なく、値αｃ≧５５°を得るには、脱炭の深さｐ５０％は１２マイクロメートル未満であってはならない。それにもかかわらず、驚くべきことに、３０マイクロメートルの深さｐ５０％を超えると、曲げ性は向上されず、圧延に垂直な方向において屈曲が与えられたときに、わずかに悪化しさえすることが観察された。さらに、圧延に平行な方向と垂直な方向の間の曲げ性における差が増加する傾向にある。したがって、機械的要件を満たすために、ｐ５０％の値は、６から３０マイクロメートルの間、好ましくは９から３０の間、非常に好ましくは１２から３０マイクロメートルの間でなければならない。
【００６１】
本発明により特許請求される方法を下でより詳細に記載する。まず、熱処理用鋼を上述のように調達する。この鋼は、平坦な冷間圧延鋼板の形態にある。下で説明する焼鈍熱処理は、冷間圧延により加工硬化されたミクロ組織の再結晶を行うという特定の目的を有している。汚染のない表面を得るための場合による脱脂および電解洗浄の後に、以下の方法によって、６から３０マイクロメートルの間の脱炭の深さｐ５０％を得ることができる。
【００６２】
−第１の実施形態では、ラジアントチューブ炉、もしくは抵抗もしくは誘導により加熱された炉、またはこれらの異なる手段の任意の組合せ中を鋼板が移動する際に、鋼板が熱処理に供される。これらの手段は、加熱手段に依存せず、炉の異なる部分において優勢である雰囲気を調整する特性をもたらす。炉は、異なる温度および／または雰囲気条件が支配する複数の帯域（予熱、加熱、保持、冷却）を含む。鋼板は、雰囲気（Ａ１と称する）が２から１５体積％の水素、好ましくは３−５体積％の水素を含有し、残部が窒素およびガス中の不可避的不純物であり、雰囲気が−６０から−１５℃の間の露点を有する帯域において温度Ｔ１ａに予熱される。露点が当該の雰囲気の酸化ポテンシャルを特徴付けていることが知られている。移動中の鋼板が次いで炉の別の帯域に入り、ここでは、雰囲気の露点を上昇させるために、温度Ｔ１ａで開始して、液体または蒸気形態における水、もしくは酸素、またはこれらの異なる要素の組合せが注入される。注入は、鉄の低温酸化をもたらしうるので、６００℃未満の温度Ｔ１ａにおいて行ってはならない。注入は、鋼が加熱されるときの、鋼のオーステナイト変態の開始温度であるＡｃ１より高い温度Ｔ１ａにおいて行うのが好ましい。これは、この温度を超えると、炭素がオーステナイト中に固溶している、すなわち、起き得る脱炭現象により適した形態にあるためである。注入は、好ましくは、Ａｃ１＋４０℃以下の温度Ｔ１ａにおいて行われる。Ａｃ１を超えるこの温度範囲は、より大きい脱炭の深さｐ５０％、例えば、９または１２マイクロメートル超を得るのに好ましい。Ａｃ１＋４０℃を超えると、オーステナイト粒径が増加するリスクがあり、また焼鈍に続く冷却中に鋼基材中でベイナイトおよび／またはマルテンサイト化合物の形成を引き起こすリスクがある。
【００６３】
注入は、炉のこの区域の雰囲気Ａ２ａの露点ＰＲが、−１５℃から、鉄／酸化鉄熱力学的平衡の露点である温度Ｔｅの間となるように行われる。当該温度範囲では、形成される酸化鉄はＦｅＯまたはＦｅ３Ｏ４でありうる。一方のまたは他方の酸化物の形成に対応する最低の平衡温度Ｔｅが選択される。この温度Ｔｅは、例えば、出版物：ＪＡＮＡＦ  Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｔａｂｌｅｓ、第３版、第ＩＩ部、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄａｔａ、１４巻、１９８５、補遺第１号、ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｕｒｅａｕ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ出版を参照することにより測定することができる。これらの注入条件下では、鋼中に存在する特定の添加元素（Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ）の選択的内部酸化が、鉄の表面酸化を伴わずに行われる。内部酸化は、Ｍｎ、Ｓｉ、ＡｌおよびＣｒについては、表面下およそ５マイクロメートルに届く深さを有しうる。この表面領域においては酸素富化が存在し、この表面領域の平均酸素含有量をＯｍで示す。鋼基材の公称酸素含有量をＯ０で示すと、表面酸素富化を特徴付けている比Ｏｍ／Ｏ０は１５より大きい。
【００６４】
酸化物は、プレコーティングと基材の間の界面の下０から５マイクロメートルの間に位置する。−１５℃より高い露点ＰＲについては、この領域における１マイクロメートル超の直径を有する酸化物の密度が５０／ｍｍ２より大きい。直径は次のように定義される。金属組織切片から開始して、同じ表面積を有する円の直径を測定する。酸化物は一般に、初期破壊部位としてのそれらの役割のために、延性に好ましくない影響を及ぼすことが知られている。下で説明するように、本発明の条件下で形成される内部酸化物の特定の性質は、プレス硬化後の曲げに対する適性に望ましくないいかなる影響も与えない。
【００６５】
これらの条件下では、表面脱炭が起こる。露点が、鉄／酸化鉄平衡に対応する露点である温度Ｔｅよりも高い場合、雰囲気は鉄にとって酸化性となる。以後の焼鈍ステップ中に、酸化鉄を完全に還元しきれず、還元されなかった表面酸化物の局所的な存在に対応するコーティング欠陥の局所的出現を引き起こす潜在的リスクがある。温度Ｔｅは、温度と雰囲気中の水素濃度の関数である。例示として、９７．５％窒素および２．５％水素を含有する雰囲気については、８００℃においてＴｅ＝＋９℃である。９５％窒素および５％水素を含有する雰囲気については、８００℃においてＴｅ＝＋１８℃である。鋼板は次いで、７２０から８６０℃の間である温度Ｔ２ａにおいて注入が行われた区域を出て、Ｔ２ａからＴ２ａ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおける保持帯域に入る。６から３０マイクロメートルの間の脱炭の深さｐ５０％を得るために、鋼板が温度Ｔ１ａである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ａに達した瞬間の間の時間間隔は、少なくとも３０秒でなければならない。
【００６６】
場合によって、保持帯域の始まりにおける雰囲気は、前の帯域の雰囲気と同一であってもよい、すなわち、雰囲気は−１５からＴｅの間の露点を有してもよい。鋼板は次いで、冷却してもよく、鋼板は温度Ｔｍにおいて、２から１５体積％の水素、好ましくは３−５体積％の水素を含有し、残部が窒素およびガス中の不可避的不純物からなり、−６０から−１５℃の間の露点を有し、これらの条件は鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で保持してもよい。これに続く冷却ステップは後述する。
【００６７】
第２の実施形態では、作製方法は、６００℃からＡｃ１＋４０℃の間であり、好ましくはＡｃ１より高い温度Ｔ１ａにおける注入のステップまで、上述の方法と同一の様式で始まる。この温度において、ある量の水、水蒸気または酸素が注入され、炉のこの帯域において、鉄にとって酸化性であるＡ２ｂと称する雰囲気を得る。これらの条件が、表面の、すなわち、鉄および特定の添加元素（Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ）の完全な酸化を引き起こす。この酸化物層の下では、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、ＣｒまたはＴｉの内部酸化物が形成され、酸素富化が起こる。表面脱炭が、鉄の酸化と同時に起こる。鋼板は次いで、７２０から８６０℃の間である温度Ｔ２ａにおける注入区域を出て、Ｔ２ａからＴ２ａ＋４０℃の間の保持温度Ｔｍにおける保持帯域に入る。６から３０マイクロメートルの間の脱炭の深さｐ５０％を得るためには、鋼板が温度Ｔ１ａである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ａに達した瞬間の間の時間間隔は、少なくとも３０秒でなければならない。この上に、保持帯域において、鋼板は温度Ｔｍで、鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３中で保持され、ここで条件は、酸化鉄層の完全な還元が温度Ｔｍにおける保持の終了までに起こるように選択される。このために、この帯域において表面酸化鉄層の完全な還元が起こるのに十分な期間において、例えば、２から１５体積％の水素、好ましくは３−５体積％の水素を含有し、残部が窒素およびガス中の不可避的不純物からなり、−６０から−１５℃の間の露点を有する雰囲気を選択することができる。この酸化鉄層の還元後に、鋼板は、表面下０から５マイクロメートルの間に位置するＭｎ、Ｓｉ、ＡｌまたはＣｒの酸化物を含有し、ここでこの領域における１マイクロメートル超の直径を有する酸化物の密度は５０／ｍｍ２より大きい。局所的酸素富化は、比Ｏｍ／Ｏ０が１５より大きい程度である。
【００６８】
これに続く冷却ステップは後述する。
【００６９】
第３の実施形態では、鋼板の焼鈍のための熱サイクルは、異なる加熱手段を組み合わせる。予熱ステップは、直火炉（「ＤＦＦ：ｄｉｒｅｃｔ−ｆｌａｍｅ  ｆｕｒｎａｃｅ」）の帯域において行われる。鋼板が炉中を移動する際に、鋼板は、雰囲気が空気と天然ガスの混合物の燃焼から生じる帯域において、５５０から７５０℃の間の温度Ｔ１ｂに予熱される。本発明によれば、空気／ガス比は１から１．２の間であり、化学量論比における空気−ガス燃焼は１であることが理解される。これらの予熱条件が、酸化鉄の表面層の形成をもたらし、この厚さは０．１０から０．２５マイクロメートルの間である。この酸化物層の下では、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌ、ＣｒまたはＴｉの内部酸化物が形成され、酸素富化が起こる。ＤＦＦ炉中のこの予熱帯域から出て、鋼板は、ラジアントチューブ（ＲＴＦ）もしくは抵抗、もしくは誘導、またはこれらの異なる手段の任意の組合せにより加熱された第２の炉帯に入る。雰囲気は３から４０体積％の水素を含有し、残部は窒素および不可避的不純物からなり、露点は−３０℃未満である。この第２の帯域において、鋼板は７６０から８３０℃の間の温度Ｔ２ｂに加熱される。好ましくは、Ｔ２ｂはＡｃ１より高く、このことが、オーステナイト中に固溶している炭素の存在によって、より急速な脱炭を可能にする。６から３０マイクロメートルの間の脱炭の深さｐ５０％を得るためには、鋼板が温度Ｔ１ｂである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ｂに達した瞬間の間の時間間隔は、少なくとも３０秒でなければならない。これらの条件が、前のステップにおいて形成された酸化鉄の表面層の完全な還元および意図した表面脱炭につながる。この酸化鉄層の還元後に、鋼板は、表面下０から５マイクロメートルの間に位置するＭｎ、Ｓｉ、ＡｌまたはＣｒの酸化物を含有し、ここでこの領域における１マイクロメートル超の直径を有する酸化物の密度は５０／ｍｍ２より大きい。局所的酸素富化は、比Ｏｍ／Ｏ０が１５より大きくなるようなものである。
【００７０】
−鋼板は次いで、Ｔ２ｂからＴ２ｂ＋４０℃の間の保持温度Ｔｍにおける保持帯域に入る。
【００７１】
方法の残りは、上述の３つの実施形態において同一である。鋼板は、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４中で温度Ｔ３に冷却される。例えば、２から７０体積％の水素を含有し、残部が窒素およびガス中の不可避的不純物からなり、−６０から−３０℃の間の露点を有する雰囲気を用いることができる。したがって、その後にプレコーティング浴中に入る鋼板は、表面酸化鉄を全く含まない。温度Ｔ３は、浴の熱的擾乱を防ぐために、プレコーティング浴の温度である温度Ｔｂｍに近い。この理由で、温度Ｔ３は、Ｔｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間となる。したがって、亜鉛を用いたプレコーティングについては、温度Ｔ３は４５０から５１０℃の間となる。アルミニウム−ケイ素浴中でのプレコーティングについては、温度Ｔ３は６６０から７２０℃の間となる。
【００７２】
プレコーティングは、アルミニウムまたはアルミニウム基合金とすることができる。後者の場合には、鋼板は、有利には、重量パーセントで、７−１５％のケイ素、３から２０％の鉄、場合によって１５から３０ｐｐｍの間のカルシウムを含有し、残部がアルミニウムおよび処理から生じる不可避的不純物からなるアルミニウム−ケイ素合金浴中に連続的に浸漬することによって得ることができる。
【００７３】
プレコーティングは、亜鉛または亜鉛合金とすることもできる。特に、プレコーティングは、連続式溶融めっきガルバナイジング（「ＧＩ」）されてもよく、０．２５−０．７０％のＡｌ、０．０１−０．１％のＦｅを含有し、残部が亜鉛および処理から生じる不可避的不純物である。プレコーティングはガルバニーリング（「ＧＡ」）されてもよく、０．１５−０．４％のＡｌ、６−１５％のＦｅを含有し、残部が亜鉛および処理から生じる不可避的不純物である。プレコーティングは、１−１５％のＡｌ、０．５−５％のＭｇ、０．０１−０．１％のＦｅを含有し、残部が亜鉛および処理から生じる不可避的不純物である亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金とすることもできる。プレコーティングは、４−６％のＡｌ、０．０１−０．１％のＦｅを含有し、残部が亜鉛および処理から生じる不可避的不純物である合金とすることもできる。
【００７４】
プレコーティングは、４０−４５％のＺｎ、３−１０％のＦｅおよび１−３％のＳｉを含有し、残部が亜鉛および処理から生じる不可避的不純物であるアルミニウム−亜鉛合金とすることもできる。
【００７５】
プレコーティングは、層の重ね合わせで構成することもでき、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の層の浸漬コーティングによる付着の後に、例えば、電着または真空蒸着：ＰＶＤ（物理蒸着法）および／またはＣＶＤ（化学蒸着法）により、亜鉛または亜鉛合金の１つ以上のその後の付着物を重ね合わせることができ、これらの付着方法はそれら自体が公知である。
【００７６】
この段階において、上述の方法によって、その脱炭の深さｐ５０％が６から３０マイクロメートルの間である鋼基材と、それを覆うプレコーティングで構成された、基材とプレコーティングの間に酸化鉄の層が存在しない鋼板が得られる。図１は、この種の鋼板の例を提示し、ここで鋼基材１は、ガルバニーリングされたプレコーティング１で覆われた特定の表面脱炭領域２を含む。
【００７７】
この鋼板を次いで切断して、ブランクが得られ、この形状は意図した部品の最終形状と規定関係にある。場合によって、部品をコールドスタンピングして、部品の形状を意図する部品の最終形状に多少近くすることが可能である。冷間変形が小さい場合には、下で説明するように、熱間変形により方法を補ってもよい。
【００７８】
この平坦なまたはプレスタンピングされたブランクを次いで、部分的にまたは完全にオーステナイト状の組織を鋼基材に与えることが可能な温度ＴＲに加熱する。特に目的がプレス機内における冷却後にベイナイト−マルテンサイト状ミクロ組織を達成することである場合に、ＴＲは、Ａｃ１（加熱時の鋼のオーステナイト変態の開始温度）とＡｃ３（オーステナイト変態の終了の温度）の間でありうる。一方、目的が最終部品における主としてマルテンサイト状のミクロ組織である場合には、温度ＴＲはＡｃ３より高くなる。ブランクは、好ましくは、炉中で通常の雰囲気下で加熱される。このステップ中に、基材の鋼とプレコーティングの間で合金化が起こる。「プレコーティング」という用語は、加熱前の合金を示すために用いられ、「コーティング」はホットスタンピングの直前に行われる加熱中に形成された合金層を示すために用いられる。したがって、最終コーティングの厚さはプレコーティングの厚さよりも大きいので、炉中における熱処理がプレコーティングの性質およびその形状を変化させる。合金化により形成されたコーティングが、下にある鋼を酸化およびさらなる脱炭から保護し、特にスタンピングプレス機における以後の熱間成形に適切である。合金化はコーティングの厚さ全体にわたって起こる。プレコーティングの組成に応じて、この合金層中に１つ以上の金属間層および／または固溶体の形態における合金が形成される。コーティングの鉄富化はその融点の急速な上昇をもたらす。形成されたコーティングは、付着性であり、続く可能性のある熱間成形操作および急冷に適しているという利点も有する。
【００７９】
ブランクは、その内部温度の均一性を確実にするために、温度ＴＲにおいて保持される。０．５から２．６ｍｍの間の範囲内でありうるブランクの厚さに応じて、例えば、温度Ｔ１［原文のまま；ＴＲ］における保持時間は３０秒から１５分まで変動しうる。
【００８０】
加熱されたブランクは次いで、炉から取り出され、工具に移され、ここでこの移動は、冷却中にオーステナイトの変態を引き起こさないように迅速に行われる。１つの変形形態では、ブランクは工具の近傍で加熱された後、移動なしで熱間成形される。ブランクは次いでホットスタンピングされて、部品の最終形状を得る。熱間変形のその他の様式、例えばローラ間での成形、「ロール成形」として一般に知られる方法もまた可能である。ブランクがすでに前にコールドスタンピングされている場合、炉からのブランクの取り出しに続くステップは、単にプレス工具内での整合（ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）でありうる。この場合には、整合は、工具が部品に加える力がより小さいことにより特徴付けられ、その目的は部品の最終形状を仕上げ、冷却中の起こりうる変形を避けることである。
【００８１】
場合によって、ブランクの一部分のみを加熱することも可能であり、スタンピングされた部品をその異なる領域において別様に冷却することも可能であり、この場合、これらの変形形態は不均一に硬化した部品をもたらし、ここである領域は著しくより硬くなる一方、他の領域は機械強度がより低くなるが延性がより大きくなる。
【００８２】
スタンピングまたは整合ステップの後に、部品は工具内で保持され、熱伝導によるその効果的な冷却を確実にするために、工具を場合によって冷却してもよい。
【００８３】
基材の鋼の冷却速度および焼入性に応じて、最終ミクロ組織はマルテンサイトまたはベイナイト−マルテンサイト状である。
【００８４】
非制限例として提示される以下の結果は、本発明により達成される有利な特性を実証する。
【００８５】
［実施例１］
１．２ｍｍ厚の冷間圧延鋼板を調達し、その組成は、重量パーセント（％）において表して、以下であり、残部は鉄および処理から生じる不可避的不純物からなる。
【００８６】
【表１】
2018012884.tif 000003
【００８７】
この鋼組成の温度Ａｃ１は７２４℃である。鋼板がラジアントチューブ炉中を移動する際、４．７体積％の水素を含有し、−３１℃の露点を有する窒素雰囲気Ａ１下で、鋼板が６００℃の温度Ｔ１ａに予熱され、この後に、露点ＰＲを有する雰囲気Ａ２ａを得るために、水が注入される。炉中に注入される水の流量を調節して、露点ＰＲを−２７℃（比較的大量の水を注入することによって得られる。）から＋２℃の間で変動させることにより、異なる試験を行った。すべての試験において、鋼板を次いで温度Ｔ１ａから、雰囲気Ａ２ａ中で１１０秒間、７８０℃に等しい温度Ｔ２ａに加熱し、これにより脱炭ならびにＭｎ、Ｓｉ、Ａｌ、ＣｒおよびＴｉの選択的内部酸化を達成し、これらの酸化物が鋼板の表面最近傍において形成される。温度Ｔ２ａにおいて、鉄／酸化鉄平衡の露点は＋１７℃である。鋼板は次いで、７８０℃の温度Ｔｍにおいて、窒素および７％の水素を含有し、鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で鋼板が保持される炉の帯域に入る。次いで、１０％の水素を含有する雰囲気Ａ４下における炉の別の帯域に鋼板が入ったときに、鋼板は４７０℃の温度Ｔ３に冷却され、４６２℃の温度Ｔｍにおける、亜鉛および０．１２５％のアルミニウムならびに不可避的不純物を含有する浴中の浸漬によりプレコーティングされる。雰囲気Ａ４中における保持および冷却ステップにおいて、鉄の表面再酸化は起こらない。プレコーティングの直後に、鋼板は５４０℃の温度に再加熱され、ガルバニーリングされたプレコーティング（「ＧＡ」）、すなわち、９％の鉄を含有するものが得られる。結果は、鋼基材とガルバニーリングされたプレコーティングの間に酸化鉄の層を含有しない鋼板である。図１２は、本発明の条件下でなされた観察結果、プレコーティングの直下の鋼基材中に視認できる選択的内部酸化中に形成された酸化物を示す。これらの酸化物は、粒界に沿って分離または整列することができる。これらの酸化物のエネルギー分散型Ｘ線分光法（「ＥＤＳ」）の分析に基づいて、これらの元素に対応した特性ピークを呈示している図１４および１５に示されるように、これらの酸化物はマンガン、ケイ素およびアルミニウムの酸化物であることが示された。鉄に対するピークは、酸化物の周囲の母材に起因する。
【００８８】
図１３は、１マイクロメートル超の直径を有する酸化物の存在を例示し、この密度は、鋼板の表面下０から５マイクロメートルの間に位置する領域において５０／ｍｍ２より大きい。
【００８９】
図１６は、グロー放電発光分析法により測定された、プレコーティング下の基材中の相対的酸素含有量（Ｏ／Ｏ０）の変動を例示し、ここでＯ０は基材の公称酸素含有量を示す。この変動は、−３℃および＋２℃の露点ＰＲの値について測定した。深さｐ＝０は、基材とプレコーティングの間の界面に対応している。基材の表面下０から５マイクロメートルの間に位置する領域において、上述した酸化物の存在に対応する酸素含有量が増加している。この領域における局所的酸素富化は、比Ｏｍ／Ｏ０が１５より大きいようなものである。この比は、ＰＲ＝−３℃については１５．１に等しく、ＰＲ＝＋２℃については１７．４に等しい。
【００９０】
プレコート鋼板を次いで切断して、スタンピングに適したブランクを得た。これらのブランクを炉中において通常の雰囲気下で８８０℃の温度に加熱した。炉中における５分の保持時間（加熱段階の４分の期間を含む。）の後、ブランクを取り出し、すぐにスタンピングした。ホットスタンピング後、部品をプレス機内で、３０℃毎秒を超える速度で冷却して、完全にマルテンサイト状の組織を鋼基材中に得た。硬化部品について得られる極限引張強さＲｍは、通常１５００ＭＰａ程度である。
【００９１】
これらの部品の限界曲げ角度αｃを、３０ｍｍの直径を有する２つの外側ローラとごく小さな半径を有する中央ブレードを用いて行った３点曲げ試験により測定した。
【００９２】
図６は、温度Ｔ１ａから開始する水の注入後の露点ＰＲの関数として限界角度αｃの変動を例示している。ＰＲが−１５℃未満の場合、得られる曲げ角度は５５°未満という不満足な値を有している。ＰＲが＋１７℃の温度Ｔｅを超える場合、その後の保持中に酸化鉄を完全に還元しきれず、還元されなかった表面酸化物の局所的な存在に対応するコーティング欠陥の局所的出現を引き起こす潜在的リスクがある。本発明の範囲においては、曲げ角度は露点の関数としてほとんど変動しない。−１５から−７℃の間では、増加平均は１℃あたり０．７９°である一方、変動は−１５℃未満ではより大きい（１℃あたり１．０５°）。ＰＲが−１５から−１０℃の間である場合、曲げ角度が実質的に露点に依存しないので、特に興味深い範囲が見出された。換言すれば、この特定の範囲においては、焼鈍中に炉に注入される水の量の起こりうる望ましくない変動が、ホットスタンピング後の曲げに対する適性に影響しないので、スタンピングおよびプレス硬化された部品の特性の高度の安定性を保証することが可能となる。プレコーティングの下に形成された酸化物の存在にもかかわらず、この良好な曲げ性が得られていることも観察することができる。理論に拘束されるものではないが、これらの酸化物から開始する初期損傷は、酸化物が位置する炭素含有量が減少した領域の固有の靭性により遅延される傾向にあると考えられる。
【００９３】
ＰＲと温度Ｔ１ａを同時に変動させることによっても試験を行い、ここで後者は７２０℃（すなわち、Ａｃ１−４℃）または７６０℃（Ａｃ１＋３６℃）である。図７は、グロー放電発光分析法により測定された、ホットスタンピング前の脱炭の深さｐ５０％に対する、温度Ｔ１ａおよび露点ＰＲの影響を例示している。露点が低すぎる場合、脱炭深さは本発明により要求される値に達しない（図７において「Ａ」と印された結果）。十分に高い露点と共に、Ａｃ１よりわずかに下の温度Ｔ１ａが、必要な深さを達成することを可能にする（結果「Ｂ」）。より高い温度Ｔ１ａ（Ａｃ１＋３６℃）に加熱することにより、脱炭の深さｐ５０％を著しく増加させることが可能となる（結果「Ｃ」）。
【００９４】
得られたホットスタンピングされた部品を研磨し、試薬ナイタルを用いてエッチングした後、最初のプレコーティングの亜鉛と基材の鋼の間の拡散による合金化から生じるコーティングの下のミクロ組織を、光学顕微鏡法を用いて観察した。図８はまた、露点ＰＲ＝−２７℃での焼鈍についての、コーティング１５およびその下にある鋼１６を例示している。図９は、露点ＰＲ＝−７℃での焼鈍についての、コーティング１７およびその下の鋼１８を例示している。２つの試料間の曲げ性における相当な差異（２０°）にもかかわらず、ホットスタンピング前にそれらの間に存在する脱炭の差異にもかかわらず、ホットスタンピング後の２つの試料間に顕著なミクロ組織的差異は見出されなかった。
【００９５】
図１０は、ホットスタンピング前の、−２７℃または−７℃の露点ＰＲを有する雰囲気Ａ２ａ中で焼鈍された２つの鋼板の炭素含有量の変動を例示している。鋼基材においてグロー放電発光分析法により測定されたこの変動は、鋼とプレコーティングの間の界面下の深さの関数として図１０に表されている。測定された局所的含有量（Ｃ）は、公称炭素含有量Ｃ０に関して決定され、相対的炭素含有量Ｃ／Ｃ０の変動が得られる。２つの焼鈍条件下で脱炭領域が非常に異なっており、ここで脱炭の深さｐ５０％は、ＰＲ＝−７℃については１５マイクロメートルであり、ＰＲ＝−２７℃については３マイクロメートルであることに注意されたい。脱炭領域の全体を考慮するなら、ＰＲ＝−７℃による焼鈍後に測定された脱炭の深さは、ＰＲ＝−２７℃における焼鈍後に測定された脱炭の深さよりも、およそ３５マイクロメートルだけ大きい。
【００９６】
鋼板のホットスタンピング後に、同じ方法を使用して、こうして得られた部品のコーティングの下の炭素含有量の変動を測定した。図１１は、これらの部品の相対的炭素含有量Ｃ／Ｃ０の変動を例示している。これにより、２つの焼鈍条件下で脱炭領域が本質的に同一であることが示されうる。
【００９７】
これは、プレス硬化処理前に炉中において加熱することが、鋼の脱炭表面への炭素の拡散につながることを示している。ホットスタンピング後の脱炭の判定は、ＰＲ＝−７℃による焼鈍が満足な曲げ結果につながり、一方ＰＲ＝−２７℃における焼鈍は要求レベルを達成しないことを判定することを可能にしない。しかしながら、不完全ながらも、炭素のこの均質化が、図８および９に例示しているように、コーティングの直下に位置する鋼中に、ホットスタンピングに関連する冷却条件下でマルテンサイト硬化を引き起こすのに十分な炭素含有量を得ることを可能にする。しかしながら、これらの条件下で形成されたマルテンサイトの固有の靭性特性は、特に温度ＰＲの選択から生じた脱炭条件に依存する。したがって、当業者により予期されるのに反して、ホットスタンピングされた部品の曲げに対する適性の効果的な試験を、ホットスタンピング操作後ではなく操作前の鋼板またはブランクにおいて行わなければならない。
【００９８】
さらに、亜鉛または亜鉛合金でプレコーティングされた、本発明により脱炭された鋼板から作製されたホットスタンピングされた部品は、スポット溶接による溶接に対する特定の適性を示す。加熱およびホットスタンピング後に、コーティングの下に脱炭層があるようである。抵抗溶接は、溶接された要素間の接合点を構成する溶融コアにおいて融合が達成されるので、ごく大きな局所的温度上昇につながることが知られている。従来のホットスタンピング部品において行われた溶接接合点では、溶接中の温度上昇のために液体である、コーティングの亜鉛が侵入することによる、オーステナイト粒界の脆化が存在する。本発明によれば、コーティングの下に炭素が極めて枯渇している領域が存在することで、加熱中のオーステナイト変態温度Ａｃ３における局所的な上昇につながる。したがって、炭素含有量に応じて、高温における組織は、フェライトミクロ組織またはフェライトとオーステナイトの混合物により構成される。液体亜鉛の存在下で、オーステナイト組織と比較してこのミクロ組織は亀裂に対する低い感度を示す。
【００９９】
［実施例２］
鋼板が１．８ｍｍの厚さを有し、溶融めっきコーティング後に５４０℃に再加熱しなかった、この結果としてそれらのコーティングはガルバナイジングされており、ガルバニーリングされてはいないことを除いて、上述の方法を用いて亜鉛でプレコーティングされた鋼板を作製した。
【０１００】
６マイクロメートルの脱炭深さｐ５０％を有する鋼板を得るように、作製条件を選択した。鋼板を切断してブランクを得て、炉中において通常の雰囲気下で、ブランクを８８０℃の温度でオーステナイト化した。炉中における１０分までの総保持時間の後に、ブランクを取り出し、すぐにホットスタンピングし、プレス硬化した。以下の表は、炉中における部品の総保持時間の関数として、限界曲げ角度αｃの変動を示している。
【０１０１】
【表２】
2018012884.tif 000004
【０１０２】
したがって、ブランクは依然として要件を満たしながら、ホットスタンピングされる前に７分まで炉中に留まることができるようである。このことが、ホットスタンピングラインにおいて遭遇する課題、ライン上の出来事がブランクを予定より長く炉中に置いておくことを必要とする場合を解決することを可能にする。本発明は、この柔軟性を可能にすることにより、ブランクの不要な廃棄を排除する。７分を超えると、保持時間における増加は、曲げ角度におけるごく小さな減少にしかつながらないことも観察することができ、これは、本発明により特許請求される方法が、ホットスタンピング中の公称熱処理パラメータに関してドリフトが生じた場合、高レベルの安全性を保証し、部品の機械特性の高度の再現性を達成することを可能にすることを示す。
【０１０３】
したがって、本発明は、非常に良好な経済的条件下で、非常に高い強度特性および曲げ性を有し、良好な等方性を有するプレコート鋼板および被覆部品の作製を可能にする。これらの部品は、有利には、自動車構築の分野で構造または補強部品として使用することができる。
【図１】
2018012884.tif 000005
【図２】
2018012884.tif 000006
【図３】
2018012884.tif 000007
【図４】
2018012884.tif 000008
【図５】
2018012884.tif 000009
【図６】
2018012884.tif 000010
【図７】
2018012884.tif 000011
【図８】
2018012884.tif 000012
【図９】
2018012884.tif 000013
【図１０】
2018012884.tif 000014
【図１１】
2018012884.tif 000015
【図１２】
2018012884.tif 000016
【図１３】
2018012884.tif 000017
【図１４】
2018012884.tif 000018
【図１５】
2018012884.tif 000019
【図１６】
2018012884.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月19日(2017.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５から２．６ｍｍの間の厚さを有する、冷間圧延および焼鈍された鋼板であって、プレス硬化部品の作製のためにプレコーティングされており、重量により表して０．０７％から０．５％の間の炭素含有量Ｃ０を有する熱処理用鋼基材、および鋼基材の少なくとも２つの主要面の上の金属プレコーティングであって、アルミニウムまたはアルミニウム合金または亜鉛または亜鉛合金である、または亜鉛もしくは亜鉛合金の層で覆われたアルミニウムもしくはアルミニウム基合金の層で構成されている金属プレコーティングで構成されている鋼板であって、
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．０７％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．０２％≦Ｓｉ≦０．５％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．２５％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００５％≦Ｂ≦０．０１０％、
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
を含有し、組成の残部が鉄および処理から生じる不可避的不純物からなり、
この基材が２つの主要面の各表面に脱炭領域を含み、この脱炭領域の深さｐ５０％は６から３０マイクロメートルの間であり、ｐ５０％は炭素含有量が含有量Ｃ０の５０％に等しい深さであり、また鋼板が基材と金属プレコーティングの間に酸化鉄の層を含有せず、また鋼基材が、酸素含有量Ｏ０を有し、またプレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から開始して０から５マイクロメートルの間に位置する深さにおいて、平均酸素含有量Ｏｍを有し、ここでＯｍ／Ｏ０が１５より大きいことを特徴とする、鋼板。
【請求項２】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．０９％≦Ｃ≦０．３８％
０．８％≦Ｍｎ≦１．５％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．３％
０．０２％≦Ｔｉ≦０．１％
０．００１％≦Ａｌ≦０．２５％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．００２％≦Ｂ≦０．００５％、
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
を含有し、組成の残部が鉄および処理から生じる不可避的不純物からなることを特徴とする、請求項１に記載のプレコート鋼板。
【請求項３】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載のプレコート鋼板。
【請求項４】
基材が、プレコーティングと基材の間の界面の下０から５マイクロメートルの間に位置する領域において、チタン、ケイ素、マンガン、アルミニウム、クロムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物を含有し、ここでこの領域における１マイクロメートル超の直径を有する酸化物の密度が５０／ｍｍ２より大きいことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のプレコート鋼板。
【請求項５】
下に列挙するステップ、
− ０．０７から０．５％の間の炭素含有量Ｃ０および酸素含有量Ｏ０を有する、０．５から２．６ｍｍの間の厚さを有する熱処理用の冷間圧延鋼板を調達するステップであって、
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．０７％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．０２％≦Ｓｉ≦０．５％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．２５％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
０．０００５％≦Ｂ≦０．０１０％、
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
を含有し、組成の残部が鉄および処理から生じる不可避的不純物からなるステップ、次いで
− 圧延鋼を焼鈍して、焼鈍の完了時に、６から３０マイクロメートルの間の深さｐ５０％にわたる鋼板の表面の脱炭を得て、ここでｐ５０％は炭素含有量が含有量Ｃ０の５０％に等しい深さであり、その表面に酸化鉄層を有しない鋼板を得て、焼鈍の完了時に、基材中に、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から測定して０から５マイクロメートルの間の深さにおいて、平均酸素含有量Ｏｍを得て、ここでＯｍ／Ｏ０が１５より大きいステップ、次いで
− 鋼板を基材としての役割を果たす焼鈍された鋼上で金属または金属合金を用いてプレコーティングするステップ、次いで
− この鋼板を切断してブランクを得るステップ、次いで
− このブランクを炉中において温度ＴＲに加熱して、鋼に少なくとも部分的にオーステナイト組織を与えるステップ、次いで
− この加熱したブランクを炉から取り出し、プレス機または成形装置内に移すステップ、次いで
− このブランクを熱間成形またはホットサイジングして、部品を得るステップ、次いで
− この部品をプレス機または成形装置内で冷却して、硬化により部品にマルテンサイトまたはベイナイト−マルテンサイトミクロ組織を与えるステップ
を含む、被覆され硬化した鋼製部品の作製のための方法であって、
焼鈍の条件が、以下のｉ)およびｉｉ）のいずれか：
ｉ）以下のステップ：
−  この冷間圧延鋼板を調達した後、ラジアントチューブ炉もしくは抵抗炉もしくは誘導炉またはこれらの手段の少なくとも任意の２つを併せ持つ炉中を鋼板が移動する際に、雰囲気Ａ１が２から１５体積％の水素を含有し、残部が窒素および不可避的不純物であり、雰囲気Ａ１が−６０から−１５℃の間の露点を有する、この炉の帯域において、鋼板が６００℃からＡｃ１＋４０℃の間の温度Ｔ１ａに予熱され、ここでＡｃ１は、鋼の加熱中のオーステナイト変態の開始温度を指示するステップ、次いで
−  この鋼板を温度Ｔ１ａから、７２０から８６０℃の間の温度Ｔ２ａに加熱し、液体の水、水蒸気または酸素から選択される少なくとも１種の要素を温度Ｔ１ａにおいて開始してこの炉に注入して、この温度Ｔ１ａから温度Ｔ２ａの間の炉の区域において、鉄にとって酸化性である雰囲気Ａ２ｂを得て、ここで鋼板が温度Ｔ１ａである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ａに達した瞬間の間の時間間隔が３０秒以上であるステップ、次いで
−  鋼板を次いで、鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、Ｔ２ａからＴ２ａ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持し、ここでこの雰囲気Ａ２ｂにおいて形成された酸化鉄の層の完全な還元が温度Ｔｍにおける保持の終了までに起こるステップ、次いで
−  この鋼板を、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４において温度Ｔ３に冷却するステップ、次いで
−  鋼板を次いで温度Ｔｂｍである金属浴中の浸漬コーティングによりプレコーティングし、ここで温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解されるステップ、
を連続して含むか、または
ｉｉ）以下のステップ：
−  冷間圧延鋼板を調達した後、鋼板が炉中を移動する際に鋼板が予熱され、予熱は直火により加熱された炉の帯域において行われ、ここで、空気／ガス比が１から１．２の間である空気と天然ガスの混合物の燃焼から生じる雰囲気において、鋼板は５５０から７５０℃の間の温度Ｔ１ｂに予熱されるステップ、次いで
−  雰囲気が３から４０体積％の水素を含有し、残部は窒素および不可避的不純物であり、ここで露点は−３０℃未満である、ラジアントチューブもしくは抵抗もしくは誘導またはこれらの手段の少なくとも２つの任意の組合せにより加熱された炉の第２の帯域において、鋼板を温度Ｔ１ｂから、７６０から８３０℃の間の温度Ｔ２ｂに加熱し、ここで鋼板が温度Ｔ１ｂである瞬間と鋼板が温度Ｔ２ｂに達した瞬間の間の時間間隔が少なくとも３０秒であるステップ、次いで
−  鉄にとって還元性である雰囲気Ａ３下で、この鋼板をＴ２ｂからＴ２ｂ＋４０℃の間の温度Ｔｍにおいて保持するステップ、次いで
−  この鋼板を、鉄の表面再酸化が起こらないように、雰囲気Ａ４において温度Ｔ３に冷却するステップ、次いで
−  鋼板を次いで温度Ｔｂｍである金属浴中の浸漬コーティングによりプレコーティングし、ここで温度Ｔ３はＴｂｍ−１０℃からＴｂｍ＋５０℃の間であることが理解されるステップ、
を連続して含む
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
雰囲気Ａ１が３−５体積％の水素を含有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
浴を通過させることによる溶融めっき法を用いて、プレコーティングを連続的に行うことを特徴とする、請求項５または６に記載の作製方法。
【請求項８】
コーティングがアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の作製方法。
【請求項９】
コーティングが亜鉛または亜鉛合金であることを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１０】
金属プレコーティングが、亜鉛または亜鉛合金の層で覆われたアルミニウムまたはアルミニウム基合金の層で構成されていることを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１１】
深さｐ５０％が、９から３０マイクロメートルの間であることを特徴とする、請求項５から１０のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１２】
深さｐ５０％が、１２から３０マイクロメートルの間であることを特徴とする、請求項１１に記載の作製方法。
【請求項１３】
プレコーティングされた鋼板を切断してブランクを得るステップの後で、ブランクを炉中において温度ＴＲに加熱するステップの前に、ブランクをコールドスタンピングすることを特徴とする、請求項５から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
鋼基材の組成が、重量パーセントで表して、
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
を含有することを特徴とする、請求項５から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
この温度ＴＲが、鋼のＡｃ３温度以上であることを特徴とする、請求項５から１４のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１６】
冷間圧延鋼板が焼鈍されて、焼鈍の完了時に、基材中に、プレコーティングと基材の間の界面の下で、界面から測定して０から５マイクロメートルの間の深さにおいて、チタン、ケイ素、マンガン、アルミニウム、クロムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物を得て、ここでこの領域における１マイクロメートルより大きい直径を有する酸化物の密度が５０／ｍｍ２より大きいことを特徴とする、請求項５から１５のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１７】
温度Ｔ１ａが、鋼基材の加熱中のオーステナイト変態温度であるＡｃ１より高いことを特徴とする、請求項５から１６のいずれかに記載の作製方法。
【請求項１８】
温度Ｔ２ｂがＡｃ１より高いことを特徴とする、請求項１７に記載の作製方法。