(57)【要約】【課題】ホットスタンプ工程における労力や費用の増大を抑制しつつ、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性にも優れた成形品を得ることができるホットスタンプ用鋼板を提供する。【解決手段】ホットスタンプ用鋼板は、質量％で、Ｃ：０．２５％以上、０．４％以下、Ｓｉ：１．０５％以上、１．４％以下、Ｍｎ：０％以上、１．４％以下、Ｃｒ：０．６％以上、３．０％以下、Ｐ：０％以上、０．０３％以下、Ｓ：０％以上、０．０２％以下、Ａｌ：０．０１％以上、１％以下、Ｎ：０％以上、０．０１％以下、Ｂ：０．０００５％以上、０．００５％以下、およびＴｉ：０．００５％以上、０．１％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物である。このホットスタンプ用鋼板は、［Ｃ］＋２／９［Ｓｉ］＋７／９［Ｍｎ］＋８／９［Ｃｒ］−７／４＞０、の関係式を満たすことにより、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性にも優れるものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．２５％以上、０．４％以下、
Ｓｉ：１．０５％以上、１．４％以下、
Ｍｎ：０％以上、１．４％以下、
Ｃｒ：０．６％以上、３．０％以下、
Ｐ：０％以上、０．０３％以下、
Ｓ：０％以上、０．０２％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、１％以下、
Ｎ：０％以上、０．０１％以下、
Ｂ：０．０００５％以上、０．００５％以下、および
Ｔｉ：０．００５％以上、０．１％以下
を含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、
Ｃ含有量を［Ｃ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］としたときに、下記（１）の関係式を満たすことにより、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性に優れることを特徴とする、ホットスタンプ用鋼板。
【数１】
2019173158.tif 000010
【請求項２】
質量％で、
Ｍｏ：０％以上、１．０％以下、
Ｎｂ：０％以上、０．１％以下、および
Ｖ：０％以上、０．１％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、請求項１に記載のホットスタンプ用鋼板。
【請求項３】
質量％で、
Ｃｕ：０％以上、０．５％以下、および
Ｎｉ：０％以上、０．５％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載のホットスタンプ用鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットスタンプ用鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の衝突安全性の向上が求められており、それに伴って、自動車において剛性が必要となる部位に用いられるホットスタンプ用鋼板にもさらなる高強度化が求められている。しかし、鋼板の強度を向上させると低温靱性が劣化してしまうため、強度と靱性のバランスに欠けることになる。これに対し、非特許文献１には、ホットスタンプ後の旧オーステナイト粒を微細化することにより、鋼板の強度と靱性のバランスを改善することについて提案されている。
【０００３】
またホットスタンプでは、金型温度の上昇や金型と鋼板との間のクリアランスに起因して、鋼板の内部での冷却速度が低下することがある。鋼板の冷却速度が臨界冷却速度以下になると、フェライトやベイナイトなどの軟質相が析出するため、鋼板の硬度が低下する。また特に、Ｍｓ点以下での冷却速度が低下することによりオートテンパーが促進され、これが鋼板の硬度低下の要因となる。
【０００４】
非特許文献２では、金型と鋼板との間のクリアランスを変化させたときの冷却速度の変化について検討されており、このクリアランスが０．４ｍｍである場合に冷却速度が約１５℃／ｓまで低下することが示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】匹田和夫等著  「ＴＳ１８００ＭＰａ級ホットスタンプ用鋼板の開発」  まてりあ  第５２巻、第２号  ２０１３年  第６８−７０頁
【非特許文献２】中嶋勝司著  「ダイクエンチによる鋼の強化技術とボデー部品への適用」  ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ  Ｖｏｌ．１７  ２００４年  第９８０−９８３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載されるように、ホットスタンプ用鋼板の一般的な組織設計技術として鋼の結晶粒を微細化する方法があり、これにより強度と靱性のバランスに優れた鋼板を得ることはできる。結晶粒を微細化する方法としては、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｔｉ等の元素を添加する方法があるが、この場合には鋼板の経済性が悪化する。また結晶粒を微細化した鋼板は、焼入れ性が劣化するため、硬度安定性に欠けることになる。
【０００７】
この課題に対して、金型温度の上昇や金型と鋼板との間のクリアランスといった硬度低下の要因となるプロセス上の課題を改善することも考えられる。しかし、その場合には、金型を繰り返し修正することや特別な金型を用意することが必要となり、多大な労力、費用を要する。したがって、従来のホットスタンプ用鋼板では、強度と靱性のバランスに優れ且つ硬度安定性にも優れた部材（成形品）を、労力や費用を増加させずに得るのが難しいという課題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホットスタンプ工程における労力や費用の増大を抑制しつつ、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性にも優れた成形品を得ることができるホットスタンプ用鋼板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に係るホットスタンプ用鋼板は、
質量％で、
Ｃ：０．２５％以上、０．４％以下、
Ｓｉ：１．０５％以上、１．４％以下、
Ｍｎ：０％以上、１．４％以下、
Ｃｒ：０．６％以上、３．０％以下、 
Ｐ：０％以上、０．０３％以下、
Ｓ：０％以上、０．０２％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、１％以下、
Ｎ：０％以上、０．０１％以下、
Ｂ：０．０００５％以上、０．００５％以下、および
Ｔｉ：０．００５％以上、０．１％以下
を含有し、残部が鉄および不可避不純物である。このホットスタンプ用鋼板は、Ｃ含有量を［Ｃ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］としたときに、下記（１）の関係式を満たすことにより、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性に優れるものである。
【００１０】
【数１】
2019173158.tif 000002
【００１１】
上記ホットスタンプ用鋼板は、
質量％で、
Ｍｏ：０％以上、１．０％以下、
Ｎｂ：０％以上、０．１％以下、および
Ｖ：０％以上、０．１％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有していてもよい。
【００１２】
上記ホットスタンプ用鋼板は、
質量％で、
Ｃｕ：０％以上、０．５％以下、および
Ｎｉ：０％以上、０．５％以下よりなる群から選ばれる１種以上を含有していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホットスタンプ工程における労力や費用の増大を抑制しつつ、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性にも優れた成形品を得ることができるホットスタンプ用鋼板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】金型を用いて平板を焼入れしたときのシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーと１０℃／ｓの冷却速度で焼入れしたときの硬度との関係を示すグラフである。
【図２】ホットスタンプのプロセスを模式的に示す図である。
【図３】シャルピー振り子式衝撃試験に用いた試験片の各寸法を示す模式図である。
【図４】硬度試験に用いた試験片の各寸法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るホットスタンプ用鋼板について詳細に説明する。
【００１６】
（ホットスタンプ用鋼板）
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、
質量％で、
Ｃ：０．２５％以上、０．４％以下、
Ｓｉ：１．０５％以上、１．４％以下、
Ｍｎ：０％以上、１．４％以下、
Ｃｒ：０．６％以上、３．０％以下、
Ｐ：０％以上、０．０３％以下、 
Ｓ：０％以上、０．０２％以下、
Ａｌ：０．０１％以上、１％以下、
Ｎ：０％以上、０．０１％以下、
Ｂ：０．０００５％以上、０．００５％以下、および
Ｔｉ：０．００５％以上、０．１％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物である。このホットスタンプ用鋼板は、Ｃ含有量を［Ｃ］、Ｓｉ含有量を［Ｓｉ］、Ｍｎ含有量を［Ｍｎ］、Ｃｒ含有量を［Ｃｒ］としたときに、下記（１）の関係式を満たすことにより、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性に優れるものである。
【００１７】
【数１】
2019173158.tif 000003
【００１８】
本発明者らは、強度と靱性のバランス及び硬度安定性の両方に優れたホットスタンプ用鋼板を得るため、鋼板の成分組成について鋭意研究を行った。非特許文献２の記載から、ホットスタンプ工程では、金型と鋼板との間のクリアランスや金型温度の上昇に起因して、通常の部材で３０℃／ｓ〜１０℃／ｓの範囲で冷却速度の変動が発生することが予想された。このため、本発明者らは、強度と靱性のバランスに加えて、冷却速度の変動が発生しても硬度のばらつきを抑制することに着目し、これを達成するための鋼板の成分系について詳細な検討を行った。その結果、本発明者らは、鋼板中の各成分組成が上記範囲を満たすと共に、上記（１）の関係式が満たされるようにＣ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの含有量のバランスを調整することにより、強度と靱性のバランス及び硬度安定性を両立することができることを新たに知見し、本発明に想到した。
【００１９】
まず、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板における各成分組成について詳細に説明する。
【００２０】
［Ｃ（炭素）：０．２５質量％以上、０．４質量％以下］
Ｃ含有量は、金型冷却後における鋼板の強度を決定する。鋼板の十分な強度を得るために、Ｃ含有量は、０．２５質量％以上となっており、０．２５５質量％以上であることが好ましく、０．２６０質量％以上であることがより好ましい。
【００２１】
しかし、Ｃ含有量が過剰になると、熱延後における鋼板の強度が上昇し、冷延時の割れや溶接性の低下を招く場合がある。このため、Ｃ含有量は、０．４質量％以下であり、０．３８質量％以下であることが好ましく、０．３６質量％以下であることがより好ましい。
【００２２】
［Ｓｉ（珪素）：１．０５質量％以上、１．４質量％以下］
Ｓｉは、焼戻し軟化抵抗を高めることにより、鋼板の硬度安定性に寄与する。またＳｉは、鋼板の表面にめっきを施さない場合には、金型冷却後におけるスケール剥がれを防止する効果も有する。これらの効果を発揮させるために、Ｓｉ含有量は、１．０５質量％以上となっている。
【００２３】
一方、Ｓｉは、残留オーステナイト（γ）を生成し易くすると共に、降伏強度（ＹＳ）の低下やＭｎの偏析を助長する。このため、Ｓｉ含有量は、１．４質量％以下となっており、１．３５質量％以下であることが好ましい。
【００２４】
［Ｍｎ（マンガン）：０質量％以上、１．４質量％以下］
Ｍｎは、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板に含まれる重要な元素の１つであり、鋼板の焼入れ性を高めることにより金型冷却後の鋼板の高強度化に寄与する。この効果を発揮させるために、Ｍｎ含有量は、０．５質量％以上であることが好ましく、０．６質量％以上であることがより好ましく、０．８質量％以上であることがさらに好ましい。
【００２５】
一方、金型冷却後の鋼板の強度と靱性を両立させる検討の中で、Ｍｎが過剰であると金型冷却中に粗大な炭化物が析出し、低温環境での衝撃的な応力を負荷された場合、脆性的な破壊を引き起こす要因となることを確認した。このため、Ｍｎ含有量は、１．４質量％以下となっており、１．３５質量％以下であることが好ましく、１．３０質量％以下であることがより好ましい。
【００２６】
なお、Ｍｎは、鋼板中に不可避的に混入する元素であるため、含有量を０質量％にすることは困難である。
【００２７】
［Ｃｒ（クロム）：０．６質量％以上、３．０質量％以下］
Ｃｒは、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板における重要な元素の１つである。金型冷却後の鋼板の強度と靱性を両立させる検討の中で、Ｃｒは低冷却速度（例えば１０℃／ｓ）での硬度の確保に寄与するとともに、金型冷却中において粗大な炭化物の析出の抑制に寄与することで、低温環境での衝撃的な応力を負荷された場合の脆性的な破壊を抑制していることが確認された。これらの効果を発揮させるために、Ｃｒ含有量は、０．６質量％以上となっており、０．８質量％以上であることが好ましく、１．０５質量％以上であることがより好ましい。
【００２８】
一方、鋼板中にＣｒが過剰に含まれると、熱延後の鋼板の強度が上昇し、冷延時の鋼板の割れや熱延後の酸洗性の劣化を招く。このため、Ｃｒ含有量は、３．０質量％以下となっており、２．５質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
［Ｐ（リン）：０質量％以上、０．０３質量％以下］
Ｐは、部材の溶接性、靱性及び表面疵防止の観点から、含有量の上限を規定する必要がある。このため、Ｐ含有量は、０．０３質量％以下となっており、０．０２５質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以下であることがより好ましい。
【００３０】
なお、Ｐは、鋼板中に不可避的に混入する元素であるため、含有量を０質量％にすることは困難である。
【００３１】
［Ｓ（硫黄）：０質量％以上、０．０２質量％以下］
Ｓは、ＭｎＳを生成することによりＭｎの濃度分布の均一性を低下させ、また鋼板の溶接性を劣化させる。このため、Ｓ含有量は、０．０２質量％以下となっており、０．０１８質量％以下であることが好ましく、０．０１５質量％以下であることがより好ましい。
【００３２】
なお、Ｓは、Ｐと同様に鋼板中に不可避的に混入する元素であるため、含有量を０質量％にすることは困難である。
【００３３】
［Ａｌ（アルミニウム）：０．０１質量％以上、１質量％以下］
Ａｌは、脱酸剤として作用する元素である。この効果を発揮させるために、Ａｌ含有量は、０．０１質量％以上となっており、０．０１５質量％以上であることが好ましい。
【００３４】
しかし、鋼板中にＡｌが過剰に含まれると、金型冷却後の硬度が低下し、またＡｌ２Ｏ３が過剰に生成することにより低温靱性が劣化する。このため、Ａｌ含有量は、１質量％以下となっており、０．８質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以下であることがより好ましい。なお、ここでいうＡｌ含有量は、固溶状態のＡｌ（ｓｏｌ．Ａｌ）の含有量を意味する。
【００３５】
［Ｎ（窒素）：０質量％以上、０．０１質量％以下］
Ｎは、鋼板中に不可避的に混入する元素である。鋼板中にＮが過剰に含まれると、Ｎがホウ化物を生成することにより鋼板中の固溶Ｂの量が低下し、焼入れ性の劣化を招く。このため、Ｎ含有量は、０．０１質量％以下となっており、０．００８質量％以下であることが好ましく、０．００５質量％以下であることがより好ましい。
【００３６】
［Ｂ（ホウ素）：０．０００５質量％以上、０．００５質量％以下］
Ｂは、鋼板の焼入れ性を向上させるために重要な元素である。鋼板にＢを適量添加して焼入れ性を高めることにより、金型冷却後における鋼板の強度を安定して高めることができる。この効果を発揮させるために、Ｂ含有量は、０．０００５質量％以上となっており、０．００１０質量％以上であることが好ましく、０．００１５質量％以上であることがより好ましい。
【００３７】
一方、鋼板中にＢが過剰に含まれると、粗大な鉄ボロン化合物が析出し、靱性の低下を招く。このため、Ｂ含有量は、０．００５０質量％以下となっており、０．００４５質量％以下であることが好ましく、０．００３０質量％以下であることがより好ましい。
【００３８】
［Ｔｉ（チタン）：０．００５質量％以上、０．１質量％以下］
Ｔｉは、ＴｉＮを生成することにより鋼板中におけるＢＮの生成量を少なくする。これにより、鋼板中における固溶Ｂの量が増加し、Ｂによる焼入れ性向上の効果を高めることができる。この効果を発揮させるために、Ｔｉ含有量は、０．００５０質量％以上となっており、０．０１０質量％以上であることが好ましく、０．０１５質量％以上であることがより好ましい。
【００３９】
一方、鋼板中にＴｉが過剰に含まれると、結晶粒界に炭化物が析出し、鋼板の焼入れ性が劣化する。このため、Ｔｉ含有量は、０．１質量％以下となっており、０．０８質量％以下であることが好ましく、０．０６質量％以下であることがより好ましい。
【００４０】
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、上記の成分組成に加えて、Ｍｏ、ＮｂおよびＶよりなる群から選ばれる１種以上をさらに含有していてもよいし、ＣｕおよびＮｉよりなる群から選ばれる１種以上をさらに含有していてもよい。これらの成分組成の範囲について以下説明する。なお、これらの元素は、本発明のホットスタンプ用鋼板における必須元素ではなく、添加されなくてもよい。
【００４１】
［Ｍｏ（モリブデン）：０質量％以上、１．０質量％以下］
Ｍｏは、鋼板の焼入れ性の向上に寄与する元素である。この効果を発揮させるために、Ｍｏ含有量は、０．０１質量％以上であることが好ましい。しかし、鋼板中にＭｏが過剰に含まれると、熱間成形前の鋼板の強度を上昇させてしまう。これを防ぐために、Ｍｏ含有量は、１．０質量％以下であることが好ましい。
【００４２】
［Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）：０質量％以上、０．１質量％以下］
ＮｂおよびＶは、微細な炭化物を形成し、ピン止め効果により鋼の組織を微細化する効果を有する。またＶは、焼戻し時に析出することにより二次硬化の作用も有する。これらの効果を発揮させるために、Ｎｂ，Ｖ含有量は、いずれも、０．０００８質量％以上であることが好ましい。
【００４３】
しかし、鋼板中にＮｂおよびＶが過剰に含まれると、粗大な炭化物が形成され、これが破壊の起点となって靱性の劣化を招く。したがって、Ｎｂ，Ｖ含有量は、いずれも、０．１質量％以下であることが好ましく、０．０８質量％以下であることがより好ましく、０．０７質量％以下であることがさらに好ましい。
【００４４】
［Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）：０質量％以上、０．５質量％以下］ 
ＣｕおよびＮｉは、部材の遅れ破壊特性を改善する必要がある場合に添加することが好ましい。しかし、鋼板中にＣｕおよびＮｉが過剰に含まれると、鋼板の表面、最終的には部材の表面における疵発生の原因となり得る。このため、ＣｕおよびＮｉは、単独の含有量がそれぞれ０．５質量％以下であることが好ましく、合計の含有量が０．５質量％以下であることがより好ましい。
【００４５】
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、Ｃ、Ｓｉ、ＭｎおよびＣｒの含有量のバランス調整によって下記（１）の関係式を満たすことにより、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性に優れたものとなっている。この関係式（１）において、［Ｃ］は、ホットスタンプ用鋼板のＣ含有量（質量％）を示している。［Ｓｉ］は、ホットスタンプ用鋼板のＳｉ含有量（質量％）を示している。［Ｍｎ］は、ホットスタンプ用鋼板のＭｎ含有量（質量％）を示している。［Ｃｒ］は、ホットスタンプ用鋼板のＣｒ含有量（質量％）を示している。
【００４６】
【数１】
2019173158.tif 000004
【００４７】
各成分組成が請求項の成分範囲を満たすと共に上記の関係式（１）を満たすことにより、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、金型冷却による焼入れ後の強度と低温靱性のバランスに優れる鋼板となっていると共に、硬度安定性にも優れたものとなっている。具体的には、金型を用いて平板を焼入れしたときの−４０℃のシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーをＡ（Ｊ／ｃｍ２）、ホットスタンプ用鋼板をオーステナイト域まで加熱した後１０℃／ｓの冷却速度で室温まで冷却して焼入れしたときの硬度をＢ（Ｈｖ）、ホットスタンプ用鋼板をオーステナイト域まで加熱した後３０℃／ｓの冷却速度で室温まで冷却して焼入れした時の硬度をＣ（Ｈｖ）としたときに、下記（２）、（３）および（４）の関係式が全て満たされる。
【００４８】
【数２】
2019173158.tif 000005
【００４９】
【数３】
2019173158.tif 000006
【００５０】
【数４】
2019173158.tif 000007
【００５１】
上記関係式（２）は、本発明者らが新たに考案した鋼板の強度と靱性のバランスの指標となるものであり、ホットスタンプ用鋼板の強度と靱性のバランスを考える上で重要な概念である。本発明者らは、強度と靱性のバランスを検討する中で、冷却速度が１０℃／ｓである時の硬さと平板を金型冷却した後の靱性に着目した。平板の金型冷却は、ホットスタンプ工程において金型と鋼板との間にクリアランスが発生しない理想的な冷却条件を考慮したものである。上記関係式（２）を用いることにより、ホットスタンプ用鋼板が部材（成形品）に加工された時の強度と靱性のバランスをより忠実に評価することができる。
【００５２】
図１のグラフは、金型を用いて平板を焼入れしたときの−４０℃のシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーＡと（横軸）、１０℃／ｓの冷却速度で焼入れしたときの鋼板の硬度Ｂと（縦軸）、の関係を示しており、同グラフ中の直線（１）が関係式（２）に相当する。また同グラフ中の直線（２）は、Ｂ＝５１６の式に相当する。
【００５３】
図１のグラフの横軸（Ａ）は、金型冷却後の部材における最も脆い部分の靱性を想定したものである。すなわち、平板を金型冷却した場合には、金型と鋼板とが理想的な状態で接触するため、冷却速度が高くなる。このため、冷却後の強度は高くなるが、一方で非常に脆くなる。つまり、この横軸は、ホットスタンプ用鋼板が部材（成形品）に成形された時の最も脆い部分における靱性としての意味を有する。
【００５４】
一方、図１のグラフの縦軸（Ｂ）は、金型冷却後の部材における最も軟化した部分の硬さを想定したものである。上述の通り、ホットスタンプ工程では、金型と鋼板との間にクリアランスが発生し、また金型温度が上昇する場合がある。このため、金型冷却後の部材には、低冷却速度により冷却された硬さ（強度）が低い部分が存在する。非特許文献２の記載から、金型冷却時における最低冷却速度は１０℃／ｓ程度と想定される。したがって、この縦軸は、金型冷却後の部材（成形品）における最も軟化した部分における硬さ（強度）としての意味を有する。したがって、これらの２つの軸を用いることにより、成形後の部材に衝撃的な応力を付加したときの最も弱い部分の靱性、及び当該部材に静的な応力を付加したときの最も弱い部分の強度を評価することができる。
【００５５】
通常、Ｂが５１６Ｈｖ以上となる硬度領域では、鋼板の強度と靱性がトレードオフの関係にあるため、鋼板の強度を向上させると靱性が劣化する傾向にある。つまり、鋼板の強度と靱性の両方を向上させることは困難であり、図１のグラフ中の直線（１）よりも下側の領域にＡ・Ｂの分布が存在するのが通常である。
【００５６】
また直線（２）は、硬度安定性を示す１つの指標となるものである。ホットスタンプ工程における金型の連続操業中では、金型の温度が上昇し、また金型と鋼板との間にクリアランスが生じる場合がある。これらの要因により焼入れ時の鋼板の冷却速度が低下し、焼入れ後の鋼板の硬度が冷却速度の低下に伴って低くなる。通常、結晶粒の微細化によって強度と靱性のバランスが向上した鋼板であっても、低冷却速度領域（１０℃／ｓ）で焼入れしたときの硬度が５１６Ｈｖ以上の範囲を満たすことは困難である。したがって、結晶粒の微細化により強度と靱性のバランスが向上した鋼板であっても、図１中の直線（２）よりも下側の領域にＡ・Ｂの分布が存在するのが通常である。
【００５７】
これに対し、本発明者らが鋭意研究を行った結果、上記関係式（１）を満たすホットスタンプ用鋼板においては、Ａ・Ｂの分布が図１中の直線（１）及び直線（２）よりも上側の領域に位置することが明らかとなった。したがって、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性にも優れたものとなっている。すなわち、このホットスタンプ用鋼板は、上記関係式（２）を満たす強度と靱性のバランスに優れたものであり、且つ最低冷却速度である１０℃／ｓで冷却された時でも一定以上の硬度を実現可能なものである。
【００５８】
上記関係式（４）は、もう１つの鋼板の硬度安定性の指標となるものである。ホットスタンプにおいて金型温度が上昇し又は金型と鋼板との間にクリアランスが発生した場合には、鋼板の冷却速度が低下し、焼入れ後の鋼板の硬度が不安定になる場合がある。また上述の通り、結晶粒を微細化すると硬度安定性が低下するため、上記関係式（４）を満たすことは通常困難である。
【００５９】
これに対し、本発明者らが鋭意研究を行った結果、上記関係式（１）を満たすと共に、各成分が請求項の成分範囲を満たすホットスタンプ用鋼板においては、冷却速度が１０℃／ｓの低冷却速度域でも５１６Ｈｖを超える焼入れ後の硬度が得られると共に、冷却速度が３０℃／ｓの場合と１０℃／ｓの場合との硬度差を３５Ｈｖ以下に抑えられることが明らかとなった。３０℃／ｓは実験等により確認された金型冷却時の理想的な冷却速度であり、一方で１０℃／ｓは上述の通り予想される最低冷却速度である。つまり、上記関係式（４）は、ホットスタンプにおいて想定される冷却速度の上下限の間で焼入れ後の硬さの差（ばらつき）が小さいことを示す指標である。本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板によれば、金型の温度上昇や金型と鋼板との間のクリアランスの発生に関わらず、上記関係式（４）を満たす程度に焼入れ後の鋼板の硬度を安定させることが可能になる。
【００６０】
なお、本発明のホットスタンプ用鋼板は、めっき処理が表面に施されていない素地鋼板であってもよいし、めっき処理が表面に施されためっき鋼板であってもよい。
【００６１】
（ホットスタンプ用鋼板の製造方法）
次に、上記本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を製造するための方法について説明する。
【００６２】
まず、スラブ製造工程が行われる。この工程では、常法に従って鋼を溶製し、溶融状態の鋼を鋳型に流し込んで連続鋳造することにより、スラブが得られる。この工程では、スラブに含まれる各成分組成が上記範囲を満たすと共にＣ、Ｓｉ、ＭｎおよびＣｒの含有量が上記関係式（１）を満たすように、溶製時に鋼の成分組成を調整する。
【００６３】
次に、熱間圧延工程が行われる。この工程では、まず、上記工程で得られたスラブを加熱炉内に配置して所定の温度（例えば１２００℃）に加熱し、当該加熱温度で所定時間（例えば３０分間）保持する。
【００６４】
次に、加熱状態のスラブが熱延ラインの上流に載せられる。そして、当該スラブを粗圧延機および仕上げ圧延機の圧延スタンドのロール間に順次通過させつつ下流に向かって流すことにより、当該スラブが所定の板厚を有する鋼板に圧延加工される。そして、熱延後の鋼板が冷却装置において所定の温度まで冷却された後、コイラーにより巻き取られる。
【００６５】
次に、冷間圧延工程が行われる。この工程では、まず、上記熱間圧延工程において鋼板の表面に生じたスケール（鉄の酸化物）を酸によって洗い落とした後（酸洗）、板厚がさらに小さくなるように熱延鋼板をさらに圧延加工する。具体的には、酸洗後の熱延鋼板を圧延スタンドのロール間に通過させることにより、当該熱延鋼板をさらに薄くするように加工する。以上のプロセスにより得られる冷延鋼板が、上記本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板である。
【００６６】
（ホットスタンプ）
次に、上記プロセスにより製造された鋼板を用いたホットスタンプについて、図２を参照して説明する。まず、上記プロセスにより製造されたホットスタンプ用鋼板１を、所定の加熱炉２内においてオーステナイト変態温度以上にまで加熱する。そして、当該加熱後のホットスタンプ用鋼板１を金型３，４の間に設置し、当該ホットスタンプ用鋼板１を金型３，４により所望の形状にプレス成形する。この時、ホットスタンプ用鋼板１が金型３，４と接触することにより冷却され、成形と同時に焼入れが行われる。そして、焼入れ後の鋼板が、成形品５（成形部材）として金型３，４から取り出される。
【００６７】
成形品５は、上述した本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板１と同じ成分組成を有し、且つ上記関係式（１）を満たすようにＣ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの含有量のバランスが調整されたものである。このため、当該成形品５は、強度と靱性のバランスに加えて硬度安定性にも優れたものであり、自動車用部材をはじめとした種々の用途に利用することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は、以下の実施例により制限されるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００６９】
＜ホットスタンプ用鋼板の製造＞
まず、下記の表１のＮｏ．１〜１７に示す成分組成を有する鋼（残部は鉄および不可避不純物）を溶製することにより、スラブを製造した。この溶製スラブを１２００℃まで加熱した後３０分間保持し、その後熱間圧延を行った。仕上温度は９００±２０℃とし、仕上板厚は２．８ｍｍとした。その後、熱延鋼板を巻取温度（ＣＴ温度）まで２０〜３０℃／ｓの冷却速度で冷却し、６５０℃で３０分間保持した後、炉冷を行った。その後、熱延鋼板の酸洗を行い、冷間圧延により板厚が１．４ｍｍとなるように鋼板を加工した。
【００７０】
＜シャルピー衝撃試験＞
まず、上記手順で作製した冷延鋼板を切断し、焼入れを行った。焼入れは、金型を模擬した平板を用いたダイクエンチ法を用いて下記の条件で行った（試験機：ＪＩＳシャルピー衝撃試験機（３００Ｊ））。
【００７１】
［焼入れ条件］
焼き入れ前鋼板寸法：１．４ｍｍ×７０ｍｍ×１５０ｍｍ
鋼板温度：９００℃
鋼板が９００℃に達した後の鋼板温度保持時間：１００秒
放冷時間：約１５秒
ダイクエンチ開始温度：７００℃
ダイクエンチ荷重：２０００ｋｇｆ
下死点保持時間：３０秒
【００７２】
次に、上記焼入れ後の冷延鋼板を用いて、シャルピー振り子式衝撃試験を行った。この試験は、試験片の寸法を除いてＪＩＳ  ２２４２の「金属材用のシャルピー衝撃試験方法」に準拠して行った。本試験において用いた試験片の寸法は、下記の通りである。なお、各寸法を示す符号は、図３中に示した符号に対応する。
【００７３】
［試験片寸法］
試験片高さｈ１：１０ｍｍ±０．０５ｍｍ
試験片長さＬ：５５ｍｍ±０．６ｍｍ
試験片幅ｂ：１．４ｍｍ±０．０５ｍｍ
ノッチ形状：Ｖノッチ
ノッチ角度：４５°±２°
ノッチ底半径：０．２５ｍｍ±０．０２５ｍｍ
ノッチ下高さｈ２：８ｍｍ±０．０５ｍｍ
試験片長手方向とノッチ対称面との角度：９０°±２°
破面を取り除く隣り合う面間の角度：９０°±２°
【００７４】
上記寸法の試験片を−４０℃±１℃の温度に調整された液体窒素中に配置し、少なくとも１０分間保持した。その後、試験片を液体窒素中から取り出して支持台上に載置し、試験片に衝撃を与えた。このとき、試験片を支持台上に載置した後衝撃を与えるまでの時間を５秒以下とした。
【００７５】
試験機としてはＪＩＳシャルピー衝撃試験機（３００Ｊ）を使用し、衝撃刃は半径２ｍｍのものを用いた。また試験片の数は２つとし、２つの測定値の平均値を用いて評価した。
【００７６】
＜スケール密着性の評価＞
上記シャルピー衝撃試験の時と同じ条件でダイクエンチ法による焼入れを行った後、鋼板の表面におけるスケールの剥がれ具合を目視確認することにより、スケールの密着性を評価した。鋼板の表面においてスケール剥がれが生じた面積率が１４％以下である場合は「○」と評価し、当該面積率が１４％を超える場合は「×」と評価した。
【００７７】
＜硬度試験＞
まず、上記手順で作製した冷延鋼板を、図４に示す形状の試験片に加工した。図４中のＬ１が１０ｍｍ、Ｌ２が２ｍｍ、Ｌ３が１．４ｍｍ、Ｌ４が０．７ｍｍ、Ｌ５が３ｍｍ、Ｌ６が１ｍｍである。この試験片を用いて、下記の条件で焼入れを行った。
【００７８】
［焼入れ条件］
オーステナイト化するときの昇温速度：１０℃／ｓ
高温保持：９００℃で１００秒間保持
冷却速度：９００℃から室温まで１０℃／ｓまたは３０℃／ｓで等速冷却
【００７９】
上記焼入れ後の試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に規定される「ビッカース硬さ試験方法」に準拠した硬度試験を行った。この試験では、試験片の表面から板厚の１／４の位置において９．８Ｎの試験荷重で５点測定を行い、それらの平均値を用いて評価した。
【００８０】
下記の表１および表２は、Ｎｏ．１〜１７の各鋼板について、成分組成（質量％）、−４０℃のシャルピー衝撃試験における吸収エネルギーＡ（Ｊ／ｃｍ２）、冷却速度が１０℃／ｓである場合のビッカース硬さＢ（Ｈｖ）、冷却速度が３０℃／ｓである場合のビッカース硬さＣ（Ｈｖ）、冷却速度が１０℃／ｓである場合と３０℃／ｓである場合の硬度差（Ｈｖ）、上記関係式（１）の左辺の値、上記関係式（２）の左辺から右辺を引いた時の値、及びスケール密着性の評価をそれぞれ示している。
【００８１】
また図１のグラフ中、Ｎｏ．１〜１７の鋼板の各データをプロットしている。Ｎｏ．１〜９および１４〜１７のデータは黒丸で記し、Ｎｏ．１０〜１３のデータは白丸で記している。 
【００８２】
【表１】
2019173158.tif 000008
【００８３】
【表２】
2019173158.tif 000009
【００８４】
＜考察＞
上記表１および表２に基づいて、以下の通り考察することができる。
【００８５】
Ｎｏ．１〜９および１４〜１７は、鋼板中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｎ、ＢおよびＴｉの含有量がそれぞれ本発明の範囲を満たすと共に、Ｃ、Ｓｉ、ＭｎおよびＣｒの含有量が上記関係式（１）を満たすものであった。この場合、「Ｂ＋４Ａ−６２７」の値が正の値となり、上記関係式（２）を満たすため、強度と靱性のバランスに優れた鋼板となった。しかも、Ｎｏ．１〜９および１４〜１７では、「Ｂ≧５１６」および「Ｃ−Ｂ≦３５」となり、上記関係式（３）、（４）も満たすため、硬度安定性にも優れる鋼板となった。これは、図１のグラフにおいて、Ｎｏ．１〜９および１４〜１７のデータ（黒丸）が直線（１），（２）よりも上側の領域に存在していることから明らかである。またスケール密着性の評価についても全て「○」であった。
【００８６】
これに対し、本発明で規定した要件を満たさないＮｏ．１０〜１３では、以下の通り強度と靱性のバランスおよび硬度安定性の両方に優れた鋼板は得られなかった。図１のグラフの通り、Ｎｏ．１０〜１３のデータ（白丸）は、全て直線（１），（２）よりも下側の領域に存在していた。
【００８７】
Ｎｏ．１０では、Ｓｉ含有量が１．０５質量％未満であり、且つ「［Ｃ］＋２／９［Ｓｉ］＋７／９［Ｍｎ］＋８／９［Ｃｒ］−７／４」の値が負の値となったため、「Ｂ＋４Ａ−６２７」の値が負の値となり、強度と靱性のバランスに劣った。また冷却速度が１０℃／ｓの場合の硬度Ｂが５１６Ｈｖに満たず、冷却速度が１０℃／ｓの場合と３０℃／ｓの場合の硬度差も３５Ｈｖを超えており、硬度安定性にも劣った。またスケール密着性の評価も「×」であった。
【００８８】
Ｎｏ．１１〜１３では、Ｃｒ含有量が０．６質量％未満であり、「［Ｃ］＋２／９［Ｓｉ］＋７／９［Ｍｎ］＋８／９［Ｃｒ］−７／４」の値が負の値となったため、「Ｂ＋４Ａ−６２７」の値が負の値となり、強度と靱性のバランスに劣った。また冷却速度が１０℃／ｓの場合の硬度Ｂが５１６Ｈｖに満たず、冷却速度が１０℃／ｓの場合と３０℃／ｓの場合の硬度差も３５Ｈｖを超えており、硬度安定性にも劣った。
【００８９】
今回開示された実施形態及び実施例は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９０】
１  ホットスタンプ用鋼板
【図１】
2019173158.tif 000011
【図２】
2019173158.tif 000012
【図３】
2019173158.tif 000013
【図４】
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