(57)【要約】【課題】熱間成形後、高い引張強度を有しながらも、延性と曲げ性とに優れた熱間成形鋼板部材を得るのに適した熱間成形用鋼板を提供。【解決手段】所定の化学組成を有し、アスペクト比が２．０以下のフェライトと、マルテンサイトおよびベイナイトの少なくとも一方とを含む鋼組織であって、面積％で、フェライト：５％〜５０％、マルテンサイトおよびベイナイト：合計で４５％〜９０％、フェライト、マルテンサイトおよびベイナイト：合計で９０％以上である鋼組織を有する、熱間成形用鋼板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１００％〜０．３４０％、Ｓｉ：０．５０％〜２．００％、Ｍｎ：１．００％〜３．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％〜１．０００％およびＮ：０．０１００％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
アスペクト比が２．０以下のフェライトと、マルテンサイトおよびベイナイトの少なくとも一方とを含む鋼組織であって、面積％で、フェライト：５％〜５０％、マルテンサイトおよびベイナイト：合計で４５％〜９０％、フェライト、マルテンサイトおよびベイナイト：合計で９０％以上である鋼組織を有する、熱間成形用鋼板。
【請求項２】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ：０．２００％以下、Ｎｂ：０．２００％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｃｒ：１．０００％以下、Ｍｏ：１．０００％以下、Ｃｕ：１．０００％以下およびＮｉ：１．０００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を含有する、請求項１に記載の熱間成形用鋼板。
【請求項３】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂ：０．００２５％以下を含有する、請求項１または請求項２に記載の熱間成形用鋼板。
【請求項４】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、ＲＥＭ：０．０１００％以下およびＺｒ：０．０１００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を含有する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の熱間成形用鋼板。
【請求項５】
前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂｉ：０．０１００％以下を含有する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の熱間成形用鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のボディー構造部品を始めとする機械構造部品等に使用される、熱間成形鋼板部材およびその製造方法ならびに熱間成形用鋼板に関する。具体的には、本発明は、高い引張強度を有しながら、優れた延性と曲げ性を有する熱間成形鋼板部材およびその製造方法ならびにそれを得るための熱間成形用鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化のため、車体に使用する鋼材の高強度化を図り、使用重量を減ずる努力が進められている。自動車に広く使用される薄鋼板においては、鋼板強度の増加に伴い、プレス成形性が低下し、複雑な形状の部材を製造することが困難になる。具体的には、延性が低下し、加工度が高い部位で破断が生じる、あるいは、スプリングバックや壁反りが大きくなり、寸法精度が劣化する、といった問題が発生する。したがって、高強度、特に９８０ＭＰａ級以上の引張強度を有する鋼板を用いて、プレス成形によりそのような部材を製造することは容易ではない。プレス成形ではなく、ロール成形によれば、高強度の鋼板を加工できるが、長手方向に一様な断面を有する部材にしか適用できない。
【０００３】
一方、特許文献１に開示されているように、加熱した鋼板をプレス成形する熱間プレスと呼ばれる方法では、鋼板が高温で軟質、高延性になっているため、複雑な形状の部材を寸法精度よく成形することが可能である。さらに、鋼板をオーステナイト単相域に加熱しておき、金型内で急冷（焼入れ）することによって、マルテンサイト変態による部材の高強度化を同時に達成できる。したがって、このような熱間プレス法は、部材の高強度化と鋼板の成形性とを同時に確保できる優れた成形方法である。
【０００４】
また、特許文献２には、室温で予め所定の形状に成形後、オーステナイト域に加熱し、金型内で急冷することによって、部材の高強度化を達成する予プレスクエンチ法が開示されている。このような熱間プレスの一態様である予プレスクエンチ法は、金型により部材を拘束して熱歪による変形を抑制することができるので、部材の高強度化と高い寸法精度とを同時に確保することができる優れた成形方法である。
【０００５】
しかし、近年に至っては、熱間プレス鋼板部材には延性も求められるようになってきており、鋼組織が実質的にマルテンサイト単相である、特許文献１や特許文献２に代表される従来技術では、斯かる要求に応えることができないという問題が生じている。
【０００６】
このような背景から、特許文献３には、鋼板をフェライトとオーステナイトの二相温度域に加熱しておき、さらに、二相組織を保ったままプレスし、金型内で急冷することによって、フェライトとマルテンサイトの二相組織による高強度かつ延性に優れるとされる熱間プレス鋼板部材が開示されている。しかし、このような二相加熱条件においては、鋼組織が不均一になり易いので、熱間プレス鋼板部材の曲げ性と靭性が劣化し、その衝撃吸収特性が著しく低下する場合がある。
【０００７】
一方、特許文献４には、マルテンサイトまたはベイナイトが８０体積％以上の鋼組織を有する鋼板をＡｃ１変態点以上で加熱し、金型内で急冷することによって得られた、組織が３〜２０体積％の残留オーステナイト、３０〜９７体積％の焼戻しマルテンサイトまたは焼戻しベイナイト、０〜６７体積％のマルテンサイトを含む高強度かつ延性に優れるとされる熱間プレス鋼板部材が開示されている。
【０００８】
その他、特許文献５には、マルテンサイトの鋼板組織全体に対する面積率が１０％以上８５％以下、マルテンサイトのうち２５％以上が焼戻しマルテンサイトであり、残留オーステナイト量が５％以上４０％以下、ベイナイト中のベイニティックフェライトの鋼板組織全体に対する面積率が５％以上、鋼板組織全体に対する、マルテンサイトの面積率、残留オーステナイトの面積率およびベイナイト中のベイニティックフェライトの面積率の合計が６５％以上を満足する高強度プレス部材が開示されている。
また、特許文献６には、ベイナイトおよびマルテンサイトの合計分率が８０面積％以上である熱間プレス用鋼板が開示されている。
また、特許文献７には、フェライトの分率が３０面積％以上である熱間プレス用鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】英国特許第１４９０５３５号明細書
【特許文献２】日本国特開平１０−９６０３１号公報
【特許文献３】日本国特開２０１０−６５２９２号公報
【特許文献４】日本国特開２０１２−２３７０６６号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ２０１１／１１１３３３号公報
【特許文献６】日本国特開２０１３−１８５２４３号公報
【特許文献７】日本国特開２０１３−１８５２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
例えば、特許文献４に記載されているように、熱間プレス用鋼板の鋼組織をベイナイトまたはマルテンサイト主体にすることによって、熱間プレス鋼板部材の延性だけでなく、本発明者らの検討によれば、靭性も向上することが明らかになった。しかし、そのような部材の組織制御によっても、曲げ性の劣化は解決されず、衝撃変形時の座屈部に生じる部材の曲げ割れを防止することができない。この問題は、鋼材の引張強度が高くなると（例えば９８０ＭＰａ以上になると）顕在化する。このように、引張強度が高く（例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上であり）、延性に加えて曲げ性にも優れた熱間プレス鋼板部材については、製造技術の確立はもちろんのこと、そのような製品自体が未だ提案されていないのが現状である。
【００１１】
同様に、熱間プレス鋼板部材以外にも、ロール成形部材等の熱間成形鋼板部材全般でも、引張強度が高く（例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上であり）、延性に加えて曲げ性にも優れた熱間成形鋼板部材について、製造技術の確立はもちろんのこと、そのような製品自体が未だ提案されていないのが現状である。
【００１２】
本発明の具体的課題は、上述したように従来の技術にはない、熱間プレス後、延性および曲げ性に優れた、引張強度が高い熱間プレス鋼板部材およびその製造方法ならびに、その熱間プレス鋼板部材を得るのに適した熱間プレス用鋼板を提供することである。そして、一般化すれば、本発明は、熱間プレスと同様に成形と同時または直後に鋼板を冷却する手段を備えている熱間成形への適用も可能である。このため、本発明の具体的課題は、熱間成形後、高い引張強度を有しながらも、延性と曲げ性とに優れた熱間成形鋼板部材およびその製造方法ならびに、その熱間プレス鋼板部材を得るのに適した熱間成形用鋼板を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、高い引張強度を有する熱間成形鋼板部材の延性と曲げ性を改善するために鋭意検討を行った。その結果、次の新規な知見を得た。即ち、特定量のＣおよびＭｎに対してＳｉを積極的に含有させた化学組成を有するとともに、フェライトとマルテンサイトおよびベイナイトの少なくとも一方とを含む鋼組織を有する熱間成形用鋼板を用いる。さらに、その熱間成形用鋼板に対する最適な熱間成形の熱処理条件を適用する。これによって、従来の熱間成形鋼板部材とは異なり、鋼組織を、残留オーステナイトを含まない又は含んでも面積率で５％以下とし、かつフェライトと焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの少なくとも一方とマルテンサイトとを所定の面積率で含む複相にする。そして、上記化学組成および上記鋼組織を有することにより、高い引張強度を有しながら、延性と曲げ性にも優れた熱間成形鋼板部材を製造できるという新規な知見を得た。
【００１４】
上記知見に基づく本発明は次のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：０．１００％〜０．３４０％、Ｓｉ：０．５０％〜２．００％、Ｍｎ：１．００％〜３．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％〜１．０００％およびＮ：０．０１００％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
フェライトと、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトのすくなくとも一方と、マルテンサイトとを含む鋼組織であって、面積％で、フェライト：５％〜５０％、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイト：合計で２０％〜７０％、マルテンサイト：２５％〜７５％、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイト：合計で９０％以上、残留オーステナイト：０％〜５％である鋼組織を有する、熱間成形鋼板部材。
【００１５】
（２）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ：０．２００％以下、Ｎｂ：０．２００％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｃｒ：１．０００％以下、Ｍｏ：１．０００％以下、Ｃｕ：１．０００％以下およびＮｉ：１．０００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を含有する（１）項に記載の熱間成形鋼板部材。
【００１６】
（３）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂ：０．００２５％以下を含有する（１）項または（２）項に記載の熱間成形鋼板部材。
【００１７】
（４）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、ＲＥＭ：０．０１００％以下およびＺｒ：０．０１００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を含有する（１）項から（３）項までのいずれか１項に記載の熱間成形鋼板部材。
【００１８】
（５）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂｉ：０．０１００％以下を含有する（１）項から（４）項までのいずれか１項に記載の熱間成形鋼板部材。
【００１９】
（６）質量％で、Ｃ：０．１００％〜０．３４０％、Ｓｉ：０．５０％〜２．００％、Ｍｎ：１．００％〜３．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％〜１．０００％およびＮ：０．０１００％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
アスペクト比が２．０以下のフェライトと、マルテンサイトおよびベイナイトの少なくとも一方とを含む鋼組織であって、面積％で、フェライト：５％〜５０％、マルテンサイトおよびベイナイト：合計で４５％〜９０％、フェライト、マルテンサイトおよびベイナイト：合計で９０％以上である鋼組織を有する熱間成形用鋼板。
【００２０】
（７）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ：０．２００％以下、Ｎｂ：０．２００％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｃｒ：１．０００％以下、Ｍｏ：１．０００％以下、Ｃｕ：１．０００％以下およびＮｉ：１．０００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を含有する、（６）項に記載の熱間成形用鋼板。
【００２１】
（８）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂ：０．００２５％以下を含有する、（６）項または（７）項に記載の熱間成形用鋼板。
【００２２】
（９）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、ＲＥＭ：０．０１００％以下およびＺｒ：０．０１００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上を含有する、（６）項から（８）項までのいずれか１項に記載の熱間成形用鋼板。
【００２３】
（１０）前記化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｂｉ：０．０１００％以下を含有する、（６）項から（９）項までのいずれか１項に記載の熱間成形用鋼板。
【００２４】
（１１）（６）項から（１０）項までのいずれか１項に記載の熱間成形用鋼板を、７２０℃以上Ａｃ３点未満の温度域に加熱し、前記加熱の終了から熱間成形の開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間を３秒間〜２０秒間として熱間成形を施し、１０℃／秒〜５００℃／秒の平均冷却速度でＭＳ点以下の温度域まで冷却する、熱間成形鋼板部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、熱間成形のままで、引張強度が高く、延性に優れ、かつ曲げ性にも優れた熱間成形鋼板部材の実用化が初めて可能になるという、技術的に価値ある効果が達成される。本発明に係る熱間成形鋼板部材は、極度の塑性変形が生じる衝突でも、曲げ変形することで衝撃を吸収することができるという極めて優れた衝突特性を示す。このため、本発明に係る熱間成形鋼板部材は、特に自動車のボディー構造部品の製造に適しているが、機械構造部品など他の用途にも無論適用され得る。そして、本発明によれば、このような熱間成形鋼板部材を得るのに適した熱間成形用鋼板が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の鋼組織の一例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明において、各範囲に限定した理由を説明する。なお、以下の説明においては、熱間成形について具体的態様である熱間プレスを例にとって説明する。また、「〜」で示された数値範囲は、その前後に記載される数値を各々最小値及び最大値とした範囲を示す。
【００２８】
１．化学組成
はじめに、本発明に係る熱間成形鋼板部材（以下、単に「鋼板部材」ともいう。）および熱間成形用鋼板（以下、単に「鋼板」ともいう。）の化学組成を上述のように規定した理由を説明する。以下の説明において、各合金元素の含有量を表す「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味する。
【００２９】
（Ｃ：０．１００％〜０．３４０％）
Ｃは、鋼の焼入れ性を高め、かつ熱間プレス後（焼入れ後）の強度を主に決定する、非常に重要な元素である。Ｃ含有量が０．１００％未満では熱間プレス後（焼入れ後）の引張強度（例えば、９８０ＭＰａ以上の引張強度）を確保することが困難となる。したがって、Ｃ含有量は０．１００％以上とし、好ましくは０．１２０％以上である。一方、Ｃ含有量が０．３４０％超では、熱間プレス後（焼入れ後）のマルテンサイトが硬質となり、曲げ性の劣化が顕著となるだけでなく、延性も低下する場合がある。したがって、Ｃ含有量は０．３４０％以下とする。なお、溶接性の観点からはＣ含有量を０．３００％以下とすることが好ましく、さらに好ましくは０．２８０％以下である。
【００３０】
（Ｓｉ：０．５０％〜２．００％）
Ｓｉは、フェライトとオーステナイトの二相温度域に加熱した鋼の延性を向上させて、かつ熱間プレス後（焼入れ後）の強度を安定して確保するために、非常に効果のある元素である。Ｓｉ含有量が０．５０％未満では上記作用を得ることが困難である。したがって、Ｓｉ含有量は０．５０％以上とする。なお、溶接性を向上させる観点からはＳｉ含有量を０．７０％以上とすることが好ましく、さらに好ましくは１．１０％以上である。一方、Ｓｉ含有量が２．００％超では、上記作用による効果は飽和して経済的に不利となるうえに、めっき濡れ性の低下が著しくなり、不めっきが多発する。したがって、Ｓｉ含有量は２．００％以下とする。また、熱間成形鋼板部材の表面欠陥を抑える観点からはＳｉ含有量を１．８０％以下にすることが好ましく、さらに好ましくは１．５０％以下である。
【００３１】
（Ｍｎ：１．００％〜３．００％）
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を高め、かつ熱間プレス後（焼入れ後）の強度を確保するために、非常に効果のある元素である。しかし、Ｍｎ含有量が１．００％未満では、熱間プレス後（焼入れ後）の引張強度（例えば、９８０ＭＰａ以上の引張強度）を確保することが非常に困難となるだけでなく、曲げ性も低下する場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は１．００％以上とする。上記作用をより確実に得るには、Ｍｎ含有量を１．１０％以上とすることが好ましく、さらに好ましくは１．２０％以上である。一方、Ｍｎ含有量が３．００％超では、熱間プレス後（焼入れ後）の鋼組織がＭｎ偏析による顕著なバンド状になり、靭性が低下し、衝突特性の劣化が顕著になる。したがって、Ｍｎ含有量は３．００％以下とする。なお、熱間圧延および冷間圧延時における生産性の観点からはＭｎ含有量を２．５０％以下とすることが好ましく、さらに好ましくは２．４０％以下である。
【００３２】
Ｃ、ＳｉおよびＭｎを上記範囲内に規定することで、熱間成形用鋼板の鋼組織を、フェライトとマルテンサイトおよびベイナイトの少なくとも一方とを含む複相の鋼組織とすることが可能となり、さらに、熱間プレスに際しての加熱条件を本発明にしたがって規定することで、熱間成形鋼板部材の鋼組織が所望の複相の鋼組織になる。
【００３３】
（Ｐ：０．０５０％以下）
Ｐは、一般には鋼に含有される不純物であるが、固溶強化により鋼板の強度を高める作用を有するので積極的に含有させてもよい。しかし、Ｐ含有量が０．０５０％超では溶接性の劣化が著しくなる。したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。Ｐ含有量は好ましくは０．０１８％以下である。上記作用による効果をより確実に得るには、Ｐ含有量を０．００３％以上とすることが好ましい。
【００３４】
（Ｓ：０．０１００％以下）
Ｓは、鋼に含有される不純物であり、溶接性の観点からは少ないほど好ましい。Ｓ含有量が０．０１００％超では溶接性の低下が著しくなる。したがって、Ｓ含有量は０．０１００％以下とする。Ｓ含有量は好ましくは０．００３０％以下、さらに好ましくは０．００１５％以下である。なお、脱硫コストの観点から、Ｓ含有量は、０．０００６％以上とすることが好ましい。
【００３５】
（ｓｏｌ．Ａｌ（ｓｏｌｕｂｌｅ  Ａｌ）：０．００１％〜１．０００％）
Ａｌは、鋼を脱酸して鋼材を健全化する作用を有する元素である。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．００１％未満では上記作用を得ることが困難となる。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１％以上とし、好ましくは０．０１５％以上とする。一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が１．０００％超では、溶接性の低下が著しくなるとともに、酸化物系介在物が増加して表面性状の劣化が著しくなる。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は１．０００％以下とし、好ましくは０．０８０％以下とする。なお、ｓｏｌ．Ａｌとは、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物になっておらず、酸に可溶する酸可溶Ａｌを意味する。
【００３６】
（Ｎ：０．０１００％以下）
Ｎは、鋼に含有される不純物であり、溶接性の観点からは少ないほど好ましい。Ｎ含有量が０．０１００％超では溶接性の低下が著しくなる。したがって、Ｎ含有量は０．０１００％以下とし、好ましくは０．００６０％以下とする。なお、脱窒コストの観点から、Ｎ含有量は、０．００２０％以上とすることが好ましい。
【００３７】
〔不純物〕
不純物とは、原材料に含まれる成分、または、製造の過程で混入する成分であって、意図的に鋼板部材又は熱間成形用鋼板に含有させたものではない成分を指す。
【００３８】
本発明に係る鋼板部材および熱間成形用鋼板の化学組成は、以下に説明するような元素をさらに少なくとも１種含有してもよい。
【００３９】
（Ｔｉ：０．２００％以下、Ｎｂ：０．２００％以下、Ｖ：０．２００％以下、Ｃｒ：１．０００％以下、Ｍｏ：１．０００％以下、Ｃｕ：１．０００％以下およびＮｉ：１．０００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上）
これらの元素は、いずれも熱間プレス後（焼入れ後）の強度を安定して確保するために効果のある元素である。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかし、Ｔｉ、ＮｂおよびＶについては、それぞれ０．２００％を超えて含有させると、熱間圧延および冷間圧延が困難になる場合があるだけでなく、逆に安定した強度確保が困難になる場合がある。したがって、Ｔｉ含有量、Ｎｂ含有量およびＶ含有量は、それぞれ０．２００％以下とすることが好ましい。また、Ｃｒについては、１．０００％を超えると、安定した強度確保が困難になる場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は、１．０００％以下とすることが好ましい。また、Ｍｏについては、１．０００％を超えて含有させると、熱間圧延および冷間圧延が困難になる場合がある。したがって、Ｍｏ含有量は、１．０００％以下とすることが好ましい。そして、ＣｕとＮｉはそれぞれ１．０００％を超えて含有させても、上記作用による効果は飽和し易く経済的に不利となる場合があるうえに、熱間圧延や冷間圧延が困難となる場合がある。したがって、Ｃｕ含有量およびＮｉ含有量は、それぞれ１．０００％以下とすることが好ましい。
【００４０】
なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｔｉ：０．００３％以上、Ｎｂ：０．００３％以上、Ｖ：０．００３％以上、Ｃｒ：０．００５％以上、Ｍｏ：０．００５％以上、Ｃｕ：０．００５％以上およびＮｉ：０．００５％以上の少なくとも一つを満足させることが好ましい。
つまり、Ｔｉ含有量の下限値は０．００３％が好ましい。Ｎｂ含有量の下限値は０．００３％が好ましい。Ｖ含有量の下限値は０．００３％が好ましい。Ｃｒ含有量の下限値は０．００５％が好ましい。Ｍｏ含有量の下限値は０．００５％が好ましい。Ｃｕ含有量の下限値は０．００５％が好ましい。Ｎｉ含有量の下限値は０．００５％が好ましい。
【００４１】
（Ｂ：０．００２５％以下）
Ｂは、鋼の靭性を高める作用を有する元素である。したがって、Ｂを含有させてもよい。しかし、０．００２５％を超える量でＢを含有させると、熱間成形用鋼板において、鋼組織がフェライトを含み難くなる場合があり、熱間成形鋼板部材の延性と曲げ性が劣化する場合がある。したがって、Ｂ含有量は０．００２５％以下とすることが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｂ含有量を０．０００３％以上とすることが好ましい。
【００４２】
（Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１００％以下、ＲＥＭ：０．０１００％以下およびＺｒ：０．０１００％以下からなる群から選ばれた１種または２種以上）
これらの元素は、いずれも介在物制御、特に介在物の微細分散化に寄与し、靭性を高める作用を有する元素である。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかし、いずれの元素も０．０１００％を超えて含有させると、表面性状の劣化が顕在化する場合がある。したがって、各元素の含有量はそれぞれ０．０１００％以下とすることが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、これらの元素の少なくとも一つの含有量を０．０００３％以上とすることが好ましい。つまり、Ｃａ含有量、Ｍｇ含有量、ＲＥＭ含有量およびＺｒ含有量の下限値は、それぞれ０．０００３％とすることが好ましい。
ここで、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素を指し、その少なくとも１種である。上記ＲＥＭの含有量はこれらの元素の少なくとも１種の合計含有量を意味する。ランタノイドの場合、工業的にはミッシュメタルの形で添加される。
【００４３】
（Ｂｉ：０．０１００％以下）
Ｂｉは、組織を均一にし、曲げ性を高める作用を有する元素である。したがって、Ｂｉを含有させてもよい。しかし、０．０１００％を超えてＢｉを含有させると、熱間加工性が劣化して、熱間圧延が困難になる場合がある。したがって、Ｂｉ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｂｉ含有量を０．０００３％以上とすることが好ましい。
【００４４】
２．熱間成形鋼板部材の鋼組織
次に、本発明に係る熱間成形鋼板部材の鋼組織について説明する。
本発明に係る熱間成形鋼板部材は、フェライトと、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトのすくなくとも一方と、マルテンサイトとを下記所定の面積率で含む鋼組織を有する。つまり、この鋼組織は、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの一方のみを含有していてもよいし、双方を含有していてもよい。そして、この鋼組織は、残留オーステナイトを含まない又は含んでも面積率５％以下で含む。
【００４５】
ここで、図１に、本発明の鋼組織の一例を示す。図１の鋼組織では、フェライトと、焼戻しマルテンサイトと、マルテンサイトとを含み、残留オーステナイトを含まない鋼組織を示している。
【００４６】
（フェライトの面積率：５％〜５０％）
フェライトの面積率が５％未満では、延性と曲げ性が低下する。したがって、フェライトの面積率は５％以上とし、好ましくは１５％以上とする。一方、フェライトの面積率が５０％超では、曲げ性が低下する。したがって、フェライトの面積率は５０％以下とし、好ましくは４０％以下とする。
【００４７】
なお、フェライトのアスペクト比は、曲げ性の低下を抑制する点から、２．０以下とすることが好ましい。フェライトのアスペクト比が２．０超えると、フェライト（フェライトの結晶粒）の異方性が高まり、応力集中の起点となり、曲げ性が低下する場合がある。したがって、フェライトのアスペクト比は２．０以下とすることが好ましく、より好ましくは１．８以下とする。一方、フェライトのアスペクト比が１．０に近い程、フェライト（フェライトの結晶粒）の異方性が低減するため、フェライトのアスペクト比の下限値は、１．０であることがよい。但し、熱間プレス後の鋼板部材の降伏強度を高める観点から、フェライトのアスペクト比の下限値は、１．２とすることが好ましい。
フェライトのアスペクト比は、後述する実施例において詳述する方法により測定される値である。
【００４８】
（焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの合計面積率：２０％〜７０％）
焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの合計面積率が２０％未満では、曲げ性が低下する。したがって、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの合計面積率は２０％以上とし、好ましくは３０％以上とする。一方、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの合計面積率が７０％超では、延性が低下する。したがって、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイトの合計面積率は７０％以下とし、好ましくは５０％以下とする。
【００４９】
（マルテンサイトの面積率：２５％〜７５％）
マルテンサイトを鋼中に形成させることにより、熱間プレス後（焼入れ後）の強度を高めることができる。マルテンサイトの面積率が２５％未満では、熱間プレス後（焼入れ後）の引張強度（例えば、９８０ＭＰａ以上の引張強度）を確保することが困難となる。したがって、マルテンサイトの面積率は２５％以上とする。一方、マルテンサイトの面積率が７５％超では、延性が低下する。したがって、マルテンサイトの面積率は７５％以下とし、好ましくは５０％以下とする。
【００５０】
ここで、「マルテンサイト」とは、焼き入れままのマルテンサイト、および、焼き入れままのマルテンサイトが時効硬化した時効硬化後のマルテンサイトの双方を意味する。つまり、「マルテンサイトの面積率」とは、焼き入れままのマルテンサイト、および焼き入れままのマルテンサイトが時効硬化した時効硬化後のマルテンサイトの合計面積率を意味する。
【００５１】
（フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイトの合計面積率：９０％以上）
本発明に係る熱間成形鋼板部材は、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイトからなる組織を有することを基本とする。しかし、製造条件によっては、これら以外の相または組織として、ベイナイト、残留オーステナイト、セメンタイトおよびパーライトの１種または２種以上が混入する場合がある。この場合、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイト以外の相または組織が１０％を超えると、これらの相または組織の影響により、目的とする特性が得られない場合がある。したがって、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイト以外の相または組織の混入は１０％以下とし、好ましくは５％以下とする。すなわち、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイトの合計面積率は９０％以上とし、好ましくは９５％以上とする。なお、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイトの合計面積率の上限値は１００％である。
【００５２】
（残留オーステナイトの面積率：０％〜５％）
フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイト以外の相または組織のうち、特に、残留オーステナイトが面積率５％超えで混入（残留）すると、曲げ性が低下する。したがって、残留オーステナイトは含まない、又は含んでも、残留オーステナイトの面積率を５％以下とし、好ましくは３％以下とする。なお、残留オーステナイトの面積率は０％が最も好ましい。
【００５３】
以上の熱間成形鋼板部材の鋼組織における各相および組織の面積率は、後述する実施例において詳述する方法により測定される値である。
【００５４】
本発明に係る鋼板部材は、鋼板から熱間成形された部材を意味し、例えば、熱間プレス成形された鋼板部材を包含する。代表的には、自動車ボディー構造部品に用いられるドアガードバーなどがある。その他、自動車用としては、バンパーレインフォースメントなどもある。機械構造部品用としては、鋼板を素材として製造された建築構造用熱間成形鋼管などもある。
【００５５】
３．機械特性
本発明に係る熱間成形鋼板部材は、自動車の軽量化に寄与する十分な強度として、９８０ＭＰａ以上の引張強度（ＴＳ）を有することが好ましい。
【００５６】
４．製造方法
次に、上記の特徴を有する本発明に係る熱間成形鋼板部材の好ましい製造方法について説明する。
【００５７】
本発明に係る熱間成形鋼板部材において、高い引張強度（例えば９８０ＭＰａ以上の引張強度）を有しつつ、延性と曲げ性を得るには、上述のように、熱間プレス後（焼入れ後）の鋼組織を、マルテンサイト単相とするのではなく、フェライトの面積率が５％〜５０％、焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの合計面積率が２０％〜７０％、マルテンサイトの面積率が２５％〜７５％、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイトの合計面積率が９０％以上、並びに、残留オーステナイトの面積率が０％〜５％である複相組織とする。
【００５８】
本発明に係る熱間成形鋼板部材の鋼組織を得るには、熱間成形用の素材としての鋼板（熱間成形用鋼板）として、上記化学組成を有し、かつ、アスペクト比が２．０以下のフェライトと、マルテンサイトおよびベイナイトの少なくとも一方とを含む鋼組織であって、フェライトの面積率が５％〜５０％、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が４５％〜９０％、フェライト、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が９０％以上である鋼組織（複相組織）を有する鋼板を用いることがよい。そして、この鋼板（熱間形成用鋼板）を、７２０℃以上Ａｃ３点未満の温度域に加熱して、次いで、加熱の終了から熱間プレスの開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間を３秒間〜２０秒間として熱間プレスを施し、１０℃／秒〜５００℃／秒の平均冷却速度でＭＳ点以下の温度域まで冷却することがよい。
【００５９】
上記化学組成および上記鋼組織を有する熱間成形用鋼板を上記条件で熱間プレスを施すことによって、熱間プレス後において、所望の鋼組織を有し、引張強度が高く（例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上であり）、延性と曲げ性に優れた熱間成形鋼板部材が得られる。
【００６０】
（熱間成形用鋼板の鋼組織）
−フェライトのアスペクト比：２．０以下−
フェライトのアスペクト比が２．０超えでは、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織におけるフェライトのアスペクト比も２．０超えとなる場合があるだけでなく、フェライトが加熱中に過剰にオーステナイへと変態するようになり、熱間プレス後の鋼板部材のフェライト面積率が５％未満になる場合がある。この鋼板部材のフェライトのアスペクト比が２．０超えると、フェライト（フェライトの結晶粒）の異方性が高まり、応力集中の起点となり、曲げ性が低下する場合がある。したがって、フェライトのアスペクト比は、２．０以下とし、好ましくは１．８以下とする。一方、フェライトのアスペクト比が１．０に近い程、フェライト（フェライトの結晶粒）の異方性が低減するため、フェライトのアスペクト比の下限値は、１．０であることがよい。但し、熱間プレス後の鋼板部材の降伏強度を高める観点から、フェライトのアスペクト比の下限値は、１．２とすることが好ましい。
【００６１】
フェライトのアスペクト比は、後述する実施例において詳述する方法により測定される値である。
【００６２】
−フェライトの面積率：５％〜５０％−
フェライトの面積率が５％未満では、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織におけるフェライトの面積率も５％未満となる場合がある。したがって、フェライトの面積率は、５％以上とし、好ましくは１５％以上とする。同様に、フェライトの面積率が５０％超えでは、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織におけるフェライトの面積率も５０％超えとなる場合がある。したがって、フェライトの面積率は、５０％以下とし、好ましくは４５％以下とする。
【００６３】
−マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率：４５％〜９０％−
マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が４５％未満では、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織における焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの合計面積率が２０％未満となる場合がある。また、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織におけるマルテンサイトの面積率が２５％未満となる場合がある。したがって、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率は、４５％以上とし、好ましく５０％以上とする。同様に、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が９０％超えでは、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織における焼戻しマルテンサイトおよび焼戻しベイナイトの合計面積率が７０％超えとなる場合がある。また、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織におけるマルテンサイトの面積率が７５％超えとなる場合がある。したがって、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率は、９０％以下とし、好ましく８０％以下とする。
【００６４】
−フェライト、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率：９０％以上−
フェライト、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が９０％未満では、熱間プレス後の鋼板部材の鋼組織における、フェライト、焼戻しマルテンサイト、焼戻しベイナイトおよびマルテンサイト以外の相または組織の混入が１０％を超える場合がある。特に、残留オーステナイトの面積率が５％を超える場合がある。したがって、フェライト、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率は、９０％以上とし、好ましくは９３％以上とする。なお、フェライト、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率の上限値は１００％である。
【００６５】
以上の熱間成形用鋼板の鋼組織における各相および組織の面積率は、後述する実施例において詳述する方法により測定される値である。
【００６６】
（熱間成形用鋼板の製造）
熱間成形用鋼板は、熱延鋼板、冷延鋼板、めっき鋼板のいずれでもよい。例えば、めっき鋼板には、アルミニウム系めっき鋼板、亜鉛系めっき鋼板等が挙げられる。
【００６７】
上記鋼組織を有する熱延鋼板は、その化学組成について、Ｃ、ＳｉおよびＭｎを上記範囲内に規定するので、８５０℃〜９３０℃で仕上げ圧延を完了し、７４０℃〜６６０℃の範囲に３秒間以上保持し、４５０℃以下の温度域で巻き取る熱延工程により製造することができる。また、上記鋼組織を有する冷延鋼板は、冷間圧延後に、７８０℃〜９００℃で加熱し、平均冷却速度１０℃／秒以上で冷却する焼鈍工程により製造することができる。また、上記鋼組織を有するめっき鋼板は、上記熱延鋼板または上記冷延鋼板を製造後、熱延鋼板または冷延鋼板の表面に周知のめっき処理を施すことで製造することができる。
【００６８】
（熱間成形用鋼板の加熱：７２０℃以上Ａｃ３点未満の温度域に加熱）
熱間成形用鋼板の加熱は、７２０℃以上Ａｃ３点未満の温度とすることにより行う。ここで、Ａｃ３点（℃）は、下記実験式（ｉ）により規定されるオーステナイト単相になるＡｃ３点（℃）未満の温度である。
Ａｃ３＝９１０−２０３×（Ｃ０．５）−１５．２×Ｎｉ＋４４．７×Ｓｉ＋１０４×Ｖ＋３１．５×Ｍｏ−３０×Ｍｎ−１１×Ｃｒ−２０×Ｃｕ＋７００×Ｐ＋４００×ｓｏｌ．Ａｌ＋５０×Ｔｉ・・・・・（ｉ）
ここで、上記式（ｉ）中における元素記号は、前記鋼板の化学組成における各元素の含有量（単位：質量％）を示す。なお、式（ｉ）は、鋼板に含まれない元素を０（０質量％）として算出する。
【００６９】
加熱温度が７２０℃未満では、オーステナイト化が不十分となり、熱間プレスした鋼板にマルテンサイトが含まれず、熱間プレス後（焼入れ後）に高い引張強度（例えば、９８０ＭＰａ以上の引張強度）を確保することが困難となる。したがって、加熱温度は、７２０℃以上とし、好ましくは７５０℃以上とする。一方、加熱温度がＡｃ３点以上になると、その後に空冷に曝されたとしても、熱間プレス後（焼入れ後）の鋼組織で、マルテンサイトの面積率が７５％超となり、延性の劣化が顕著となる。したがって、加熱温度はＡｃ３点以下とし、好ましくはＡｃ３点−３０℃以下とする。
【００７０】
このとき、７２０℃までの加熱速度と上記温度域に保持する加熱時間は特に限定する必要はないが、それぞれ以下の範囲にすることが好ましい。
【００７１】
７２０℃までの加熱に際しての平均加熱速度は、０．２℃／秒〜１００℃／秒とすることが好ましい。上記平均加熱速度を０．２℃／秒以上とすることにより、より高い生産性を確保することが可能となる。また、上記平均加熱速度を１００℃／秒以下とすることにより、通常の炉を用いて加熱する場合において、加熱温度の制御が容易となる。
【００７２】
７２０℃以上Ａｃ３点未満の温度域における加熱時間は、２分間〜１０分間とすることが好ましい。ここで、加熱時間は、鋼板の温度が７２０℃に到達した時から加熱終了時までの時間である。加熱終了時間は、具体的には、炉加熱の場合には鋼板が加熱炉から取り出された時であり、通電加熱や誘導加熱の場合には通電等を終了した時である。上記加熱時間を２分間以上とすることにより、熱間プレス後（焼入れ後）の強度がより安定するようになる。また、上記保持時間を１０分間以下とすることにより、鋼板部材の組織をより微細にすることができるので、鋼板部材の靭性が一層向上する。
【００７３】
（加熱の終了から熱間プレスの開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間：３秒間〜２０秒間）
一般に、熱間成形用鋼板は、加熱炉等で加熱された後、熱間プレス装置まで搬送される。この際に、例えば、加熱炉からの抽出時、または、熱間プレス装置への搬送時若しくは投入時などに、その鋼板は一部において空冷に曝されることがある。このような空冷時には、フェライトが新たに生成、または、成長するので、空冷に曝される時間は引張強度に影響を及ぼす。したがって、熱間プレス後（焼入れ後）の強度を安定して確保するためには、そのような空冷は短時間とすることが好ましい。特に、加熱の終了から熱間プレスの開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間が２０秒間超では、熱間プレス後（焼入れ後）の鋼板部材の引張強度が低下する、または、高い引張強度（例えば、９８０ＭＰａ以上の引張強度）が確保された場合でも、オーステナイトの炭素濃化が顕著となり、マルテンサイト変態部が割れやすくなって、曲げ性が低下する。したがって、加熱の終了から熱間プレスの開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間は２０秒間以内とし、好ましくは１６秒間以内とする。一方で、加熱時で生じたオーステナイトは針状に析出している。析出したオーステナイト一部は冷却中にフェライト変態し、オーステナイトの形態は針状から球状へと徐々に変化するので、加熱の終了から熱間プレスの開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間が３秒間未満で、熱間プレス（焼き入れ）し、マルテンサイト変態させると、針状のマルテンサイト変態部は応力集中の起点となり、曲げ性が低下するだけでなく、残留オーステナイトが生成しやすくなる。したがって、加熱の終了から熱間プレスの開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間は３秒間以上とし、好ましくは７秒間以上とし、より好ましくは１０秒間以上とする。
ここで、空冷に曝される時間の調整は、加熱炉からの取り出し後、通常は空冷に曝されるプレス金型までの搬送時間を調整することで行うことができる。
【００７４】
（ＭＳ点以下の温度域までの平均冷却速度：１０℃／秒〜５００℃／秒）
熱間成形用鋼板に熱間プレスを施し、１０℃／秒〜５００℃／秒の平均冷却速度でＭＳ点（ＭＳ点＝マルテンサイト変態が始まる温度）以下の温度域まで冷却すると、拡散型変態が起き難くなる。平均冷却速度が１０℃／秒未満では、ベイナイト変態が過度に進行する。または、パーライト変態が生じ、強化相であるマルテンサイトの面積率を確保できなくなり、熱間プレス後（焼入れ後）に高い引張強度（例えば、９８０ＭＰａ以上の引張強度）を確保することが困難となる。あるいは、オーステナイトが安定化し、曲げ性が低下する。したがって、上記温度域における平均冷却速度は１０℃／秒以上とし、好ましくは３０℃／秒以上とする。一方、上記平均冷却速度が５００℃／秒超では、鋼板部材の均熱を保つことが極めて困難となり、強度が安定しなくなる。したがって、上記平均冷却速度は５００℃／秒以下とし、好ましくは２００℃／秒以下とする。
ここで、平均冷却速度とは、熱間プレスを施す温度（℃）とＭｓ点（℃）との差を、熱間プレスを施す温度（℃）からＭｓ点（℃）に至る時間で割った値である。
【００７５】
なお、冷却する際、４００℃到達以降は相変態による発熱が非常に大きくなるため、４００℃以上の温度域における冷却方法と同じ冷却方法では十分な冷却速度が確保できない場合がある。このため、４００℃までの冷却よりも４００℃からＭＳ点までの冷却を強く行う必要があり、具体的には以下に述べるようにすることが好ましい。熱間プレス法では、通常、常温または数１０℃程度の鋼製金型により冷却が達成される。したがって、冷却速度を変化させるためには、金型寸法を変え熱容量を変化させればよい。また金型材質を異種金属（例えば銅など）に変えることでも冷却速度を変化させることができる。金型寸法を変えられない場合、水冷型の金型を用いて冷却水量を変えることによっても、冷却速度を変えることができる。また、予め溝を数カ所切った金型を用い、プレス中にその溝に水を通すことによって冷却速度を変える、プレス途中でプレス機を上げ、その間に水を流すことでも、冷却速度を変えることができる。さらには、金型クリアランスを変え、鋼板との接触面積を変化させることでも冷却速度を変えることができる。例えば４００℃前後で冷却速度を変える手段には、次のような手段が考えられる。
【００７６】
（１）４００℃到達直後に、熱容量の異なる金型または室温状態の金型に移動させて、冷却速度を変える；
（２）水冷金型の場合、４００℃到達直後に金型中の流水量を変化させて、冷却速度を変える；
（３）４００℃到達直後に、金型と部材の間に水を流し、その水量を変化させることで、冷却速度を変える。
【００７７】
本発明においては、熱間プレス法における成形の形態は特に制限されない。例示すれば、曲げ加工、絞り成形、張出し成形、穴拡げ成形、フランジ成形が挙げられる。目的とする熱間成形鋼板部材の種類によって適宜選べばよい。熱間成形鋼板部材の代表例として、前述のような自動車用補強部品であるドアガードバーやバンパーレインフォースメントなどを挙げることができる。
【００７８】
本発明に係る熱間成形鋼板部材は、延性と曲げ性に優れることが特徴である。そのときの実用に耐え得る延性としては、引張試験の全伸びが１２％以上あることが好ましい。さらに好ましくは、全伸びが１４％以上である。曲げ性としては、先端角度が９０°のＶ曲げ試験の限界曲げ半径が５ｔ以下であることが好ましい。
【００７９】
熱間プレス後の熱間成形鋼板部材は、スケール除去目的でショットブラスト処理を施してもよい。このショットブラスト処理には、表面に圧縮応力を導入する効果があるため、遅れ破壊が抑制され、また疲労強度が向上するという利点がある。
【００８０】
上記説明においては、熱間成形について、具体的態様である熱間プレスを例にとって説明してきたが、本発明は熱間プレスと同様に成形と同時または直後に鋼板を冷却する手段を備えている熱間成形、例えばロール成形にも適用可能である。
【実施例】
【００８１】
本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【００８２】
表１に示す化学組成を有する鋼板を供試材とした。これらの鋼板は、実験室にて溶製したスラブを１２５０℃にて３０分間加熱した後、供試材Ｎｏ．６とＮｏ．２２を除いて、８８０℃から９１０℃の範囲で仕上げ圧延を完了し、７２０℃から６８０℃の範囲に５秒間保持するように熱間圧延を行い、板厚２．６ｍｍの熱延鋼板としたものである。熱間圧延後は、４２０℃以下まで水スプレー冷却した後、２０℃／時で室温まで徐冷することにより、４２０℃以下の温度域で巻き取る熱延巻取り工程を模擬したものである。
【００８３】
【表１】
2018119214.tif 000003
【００８４】
このようにして得られた熱延鋼板は、主に、フェライトとマルテンサイト、またはフェライトとベイナイトの複合組織であった。
【００８５】
一方、供試材Ｎｏ．６とＮｏ．２２の熱延条件は、上述した条件と異なる。供試材Ｎｏ．６は、７４０℃から６６０℃の範囲に２秒間保持し、室温まで水スプレー冷却することにより、室温で巻き取る熱延巻取り工程を模擬した。供試材Ｎｏ．２２は、６７０℃まで水スプレー冷却した後、２０℃／時で室温まで徐冷することにより、６７０℃で巻き取る熱延巻取り工程を模擬した。
【００８６】
このようにして得られた熱延鋼板の一部は、酸洗によりスケールを除去した後、板厚を１．６ｍｍにするように冷間圧延した後、７８０℃以上９００℃以下で加熱し、平均冷却速度３０℃／秒で冷却する条件で焼鈍した。ただし、供試材Ｎｏ．２７は、９２０℃で加熱し、平均冷却速度３０℃／秒で冷却する条件で焼鈍した。
【００８７】
これらの熱間プレスに供する鋼板のフェライトとマルテンサイトとベイナイトの各面積率は、ＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎ：電子線後方散乱パターン）法を利用して測定した。具体的には、熱間プレスに供する鋼板から、圧延方向と圧延方向に垂直方向の両方向における断面を切り出す。この切り出した各断面に対して、研磨およびナイタールエッチングを行った。次に、ＥＢＳＰ検出器を備えた走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）「商品名Ｑｕａｎｔａ２００（製造元ＦＥＩ）」を用いて、ＥＢＳＰ解析により、切り出した各断面のＥＢＳＰのＩＱ像（イメージクオリティー像：倍率２０００倍）を取得した。そして、フェライトとマルテンサイトとベイナイトの各面積率は、圧延方向と圧延方向に垂直方向の両方向における断面の各ＥＢＳＰのＩＱ像に基づいて、各々、面積率を測定し、その平均値として求めた。なお、ＥＢＳＰ解析の条件は、加速電圧＝２５ｋＶ、ワークディスタンス＝１５ｍｍ、測定ステップ＝０．２μｍとした。
【００８８】
また、これらの熱間プレスに供する鋼板のフェライトのアスペクト比は、次のように測定した。具体的には、熱間プレスに供する鋼板から、圧延方向と圧延方向に垂直方向の両方向における断面を切り出す。この切り出した各断面に対して、研磨およびナイタールエッチングを行った。次に、ＥＢＳＰ検出器を備えた走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）「商品名Ｑｕａｎｔａ２００（製造元ＦＥＩ）」を用いて、ＥＢＳＰ解析により、切り出した各断面のＥＢＳＰのＩＱ像（イメージクオリティー像：倍率２０００倍）を取得した。そして、そして、フェライトのアスペクト比は、圧延方向と圧延方向に垂直方向の両方向における断面の各ＥＢＳＰのＩＱ像に基づいて、各々、フェライト結晶粒５０個のアスペクト比を測定し、その平均値として求めた。なお、ＥＢＳＰ解析の条件は、加速電圧＝２５ｋＶ、ワークディスタンス＝１５ｍｍ、測定ステップ＝０．２μｍとした。
【００８９】
表２に熱間プレスに供する鋼板の鋼組織を示す。
【００９０】
【表２】
2018119214.tif 000004
【００９１】
得られた鋼板を、ガス炉内で、空燃比０．８５かつ表３に示す条件にて加熱した。次に、加熱した鋼板を、加熱炉より取り出し、熱間プレスまでの空冷時間（炉から取り出した後、金型に入れるまでの時間、つまり加熱の終了から熱間成形の開始までにおいて鋼板が空冷に曝される時間）を表３に示す時間に変化させて、平板の鋼製金型を用いて、熱間プレスを施した。次に、熱間プレス後、鋼板を金型と接触させたまま表３に示す平均冷却速度でＭＳ点以下である１５０℃まで冷却し、金型から取り出して放冷することにより、各種供試用鋼板を準備した（以下、この供試用鋼板を「熱間プレスした鋼板」と記載する）。
【００９２】
冷却は、１）金型の周囲を冷却水で冷却した後、２）常温であった金型で冷却する後、または３）加熱した金型で冷却した後、金型の周囲を冷却水で冷却することにより実施した。１５０℃までの平均冷却速度は熱間プレスに供する鋼板の端部に熱電対を付け、その温度を測定することにより求めた。なお、加熱時間とは、炉に装入後の７２０℃に達した時から、炉から取り出すまでの時間である。ここで、実施例６、１８と２５は溝をつけた金型で冷却速度を変える熱間プレス条件を模擬するために、所定の空冷時間後に、所定の冷却速度でガス冷却することにより、各種供試用鋼板を準備した。
【００９３】
熱間プレスした鋼板のフェライトと焼戻しマルテンサイトと焼戻しベイナイトとマルテンサイトの面積率は、熱間プレスに供する鋼板のフェライトとマルテンサイトとベイナイトの各面積率と同様に、ＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎ：電子線後方散乱パターン）法を利用して測定した。これらの結果を表４示す。
熱間プレスした鋼板のフェライトのアスペクト比は、熱間プレスに供する鋼板のフェライトのアスペクト比と同様に測定した。
【００９４】
熱間プレスした鋼板の機械的性質を次のようにして調査した。これらの測定結果も表４に併せて示す。
【００９５】
まず、各鋼板から圧延方向に直角方向にＪＩＳ５号引張試験片を採取して、引張試験を行い、ＴＳ（引張強度）およびＥｌ（全伸び）を測定した。
【００９６】
また、各鋼板から曲げ稜線が圧延方向に直角方向となるように矩形の試料を採取して、その片面を機械研削し、厚１ｍｍ，幅３０ｍｍ，長さ６０ｍｍの曲げ試験片を作製し、その試験片に先端角度が９０°、先端半径が５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍのＶ曲げ試験を施すことにより、曲げ性を評価した。なお、試験に際して、研削した面は曲げ内側となるようにした。試験後の曲げ部の表面を目視で観察し、次の評価基準で評価した。
−曲げ性の評価基準−
Ａ：先端半径が４ｍｍのＶ曲げ試験後、割れが認められない
Ｂ：先端半径が４ｍｍのＶ曲げ試験後、微割れやネッキングが認められる
Ｃ：先端半径が４ｍｍのＶ曲げ試験後、割れが認められる
Ｄ：先端半径が５ｍｍのＶ曲げ試験後、割れが認められる
【００９７】
本例において作製した鋼板は、金型による熱間プレスが施されていないが、熱間プレス鋼板部材と同じ熱履歴を受けているので、鋼板の機械的性質は、同じ熱履歴を有する熱間プレス鋼板部材と実質的に同一である。
【００９８】
なお、表１〜表４において下線を付された数値は、その数値により示される含有量、条件、または機械特性が本発明の範囲外であることを示している。
【００９９】
【表３】
2018119214.tif 000005
【０１００】
【表４】
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【０１０１】
表４における本発明例である供試材Ｎｏ．１、３、５、６、９、１０、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２２、２４、２７、２８、２９、３１および３３は、本発明の条件を全て満足する本発明例の鋼板部材、すなわち、熱間プレス鋼板部材である。これらの本発明例の熱間プレス鋼板部材は、いずれも、熱間成形のままで、引張強度が９８０ＭＰａ以上と高く、延性に優れ、かつ曲げ性にも優れている。
【０１０２】
一方、供試材Ｎｏ．２は、鋼板の加熱温度が本発明で規定する範囲の上限を上回るため、所望の組織が得られず、延性と曲げ性が悪かった。
【０１０３】
供試材Ｎｏ．４は、Ｓｉ含有量が本発明で規定する範囲の下限を下回るため、延性が悪かった。
【０１０４】
供試材Ｎｏ．７は、熱間プレスに供する鋼板および熱間プレス鋼板部材が本発明で規定する組織を有さないため、延性と曲げ性が悪かった。
【０１０５】
供試材Ｎｏ．８は、熱間プレスに供する鋼板および熱間プレス鋼板部材について所望の組織が得られず、延性と曲げ性が悪かった。
【０１０６】
供試材Ｎｏ．１２は、Ｃ含有量が本発明で規定する範囲の上限を上回るとともに熱間プレスに供する鋼板および熱間プレス鋼板部材が本発明で規定する組織を有さないため、延性と曲げ性が悪かった。
【０１０７】
供試材Ｎｏ．１４は、熱間プレスに供する鋼板および熱間プレス鋼板部材について所望の組織が得られず、延性と曲げ性が悪かった。
【０１０８】
供試材Ｎｏ．１６、２０および２５は、それぞれ、空冷時間、加熱温度、平均冷却速度が本発明で規定する範囲を外れるため、熱間プレス鋼板部材について所望の組織が得られず、目標とする引張強度が得られなかった。
【０１０９】
供試材Ｎｏ．１８は、平均冷却速度が本発明で規定する範囲を外れるため、熱間プレス鋼板部材について所望の組織が得られず、曲げ性が悪かった。
【０１１０】
供試材Ｎｏ．２３は、Ｍｎ含有量が本発明で規定する範囲の下限を下回るとともに熱間プレスに供する鋼板および熱間プレス鋼板部材が本発明で規定する組織を有さないため、目標とする引張強度が得られず、曲げ性が悪かった。
【０１１１】
供試材Ｎｏ．２６は、熱間プレスに供する鋼板および熱間プレス鋼板部材が本発明で規定する組織を有さないため、曲げ性が悪かった。
【０１１２】
供試材Ｎｏ．３０は、Ｃ含有量が本発明で規定する範囲の下限を下回るため、目標とする引張強度が得られなかった。
【０１１３】
供試材Ｎｏ．３２は、空冷時間が本発明で規定する範囲を外れるため、熱間プレス鋼板部材について所望の組織が得られず、曲げ性が悪かった。
【０１１４】
さらに、供試材Ｎｏ．３４は、熱間プレスに供する鋼板および熱間プレス鋼板部材が本発明で規定する組織を有さないため、引張強度が低く、延性も悪かった。
【０１１５】
なお、日本国特許出願第２０１３−２４７８１４号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
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