(57)【要約】【課題】金属誘引クラックの発生の危険性を最小にできかつ高強度鋼のコンポーネントを経済的に製造できる方法を開示することにある。【解決手段】本発明は、少なくとも０．４重量％のＭｎ含有量を有する鋼板製品から、金属防錆コーティングが被覆された鋼コンポーネントを製造する方法に関する。金属誘発クラックの発生の危険性を最小にすると同時に、経済的に高強度鋼コンポーネントを作るため、本発明は、２５体積％までのＨ２、０．１体積％〜１０体積％のＮＨ３、残余のＨ２ＯおよびＮ２並びに加工に関連する不可避の不純物を含有しかつ−５０℃〜−５℃の露点を有する焼きなまし雰囲気中で、４００℃〜１１００℃の保持温度、および５秒〜６００秒の保持期間で鋼板製品を焼きなます。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも０．４重量％のＭｎ含有量を有する鋼板製品から、金属防錆コーティングが被覆された鋼コンポーネントを製造する方法において、
鋼板製品を用意する工程と、
連続炉内で鋼板製品を焼きなます工程とを有し、該焼きなまし工程は、下記条件下、すなわち、
２５体積％までのＨ２、０．１体積％〜１０体積％のＮＨ３、残余のＨ２ＯおよびＮ２並びに加工に関連する不可避の不純物を含有しかつ−５０℃〜−５℃の露点を有する焼きなまし雰囲気、
４００℃〜１１００℃の保持温度、
５秒〜６００秒の保持期間で、
焼きなまし処理後に得られる鋼板製品が厚さ５μｍ〜２００μｍのニトロ化層（Ｎ）を有し、該ニトロ化層（Ｎ）が鋼板製品の自由表面に隣接しかつニトロ化層（Ｎ）の粒子サイズがエッジ層により被覆された鋼板製品の内側コア層（Ｋ）の粒子サイズより小さくなるように行われ、
焼きなまされた鋼板製品を金属保護層でコーティングする工程と、
鋼板製品からブランクを分離する工程と、
任意であるがブランクを予形成する工程と、
ブランクを７８０℃〜９５０℃のオーステナイト化温度に加熱する工程と、
加熱されたブランクを熱間成形して鋼コンポーネントを形成する工程と、
焼入れされた構造が鋼板製品に形成されるように鋼コンポーネントを加速冷却する工程とを更に有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記焼きなまし雰囲気のＨ２含有量は多くても１０体積％であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記焼きなまし雰囲気のＮＨ３含有量は多くても５体積％であることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記焼きなまし雰囲気の露点は−４０℃〜−１５℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記焼きなましの保持温度は６８０℃〜８４０℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記焼きなましの保持期間は３０秒〜１２０秒であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記ブランクが加熱されかつ熱間成形される前にドイツ工業規格ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ ６４３にしたがって決定された、焼きなまされた鋼板製品のニトロ化層（Ｎ）の特徴的粒子サイズは、基本材料（Ｋ）の特徴的粒子サイズより少なくとも２だけ小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記金属保護層による鋼板製品のコーティングは、焼きなまし処理後に連続的に行われる作業シーケンスで完成される溶融めっきコーティングにより行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記鋼板製品の表面の酸化は、溶融めっきコーティングの前に行われることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記鋼板製品は、溶融めっきコーティング後に、連続的に拡散焼きなましされることを特徴とする請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
前記金属保護層、金属有機保護層または金属無機保護層による鋼板製品のコーティングは、電解コーティングまたは物理的蒸着または化学的蒸着により行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記金属保護層は、Ｚｎコーティング、Ａｌコーティング、Ｚｎ−Ａｌコーティング、Ｚｎ−Ｍｇコーティング、Ｚｎ−Ｎｉコーティング、Ａｌ−Ｍｇコーティング、Ａｌ−Ｓｉコーティング、Ｚｎ−Ａｌ−ＭｇコーティングまたはＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉコーティングであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記加熱中に調節されるオーステナイト化温度は８６０℃〜９５０℃であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記熱間成形により得られるコンポーネントの熱間成形および冷却は一工程で行われることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
得られる前記コンポーネントはブラスチング処理を受けることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも０．４重量％のＭｎ含有量を有する鋼板製品から、金属防食コーティングで被覆された熱間成形焼入れ鋼コンポーネントを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記非特許文献１に開示されているように、熱間成形焼入れは、特に、ホウ素合金鋼からの高強度ボディコンポーネンツの製造に適用されている。本願で対象とする種類の鋼の一般的な例は、キー・トゥ・スチール２００４（Key to Steel 2004, Stahlschluessel 2004（英、独訳））の材料番号１．５５２８に見られる表記２２ＭｎＢ５として知られて鋼である。
【０００３】
鋼２２ＭｎＢ５に匹敵する鋼は、下記特許文献１から知られている。この既知の鋼は、Ｆｅと不可避の不純物（％は、重量％）以外に、例えば０．０５％〜０．５５％のＣ、最高２％のＳｉ、０．１％〜３％のＭｎ、最高０．１％のＰおよび最高０．０３％のＳを含有している。焼入れ性を向上させるため、０．０００２％〜０．００５％のＢおよび０．００１％〜０．１％のＴｉを鋼に添加することができる。ここでは、それぞれのＴｉ含有物は、鋼中に存在する窒素を固定するのに使用される。これにより、鋼中に含有されるホウ素は、その強度増強効果をできる限り完全に発揮させることができる。
【０００４】
特許文献１によれば、次に、Ａｃ３温度より高い温度（一般に、８５０℃〜９５０℃）に予熱される金属板が、このような組成を有する鋼から最初に製造される。この温度範囲から出発しかつ圧延工具内で行われる次の急速冷却中に、目標とする高強度を確保できるマルテンサイト構造が、それぞれの金属板ブランクから圧延形成されるコンポーネントに形成される。この場合、上記温度レベル加熱された金属板部品を、比較的低い成形力で複雑に形成されるコンポーネンツに成形できるという点で有利である。これはまた、特に、高強度鋼から製造されかつ防錆コーティングが設けられた形式の金属板部品にも適用できる。
【０００５】
亜鉛めっき鋼板製品を高強度または非常に高い強度の鋼コンポーネンツに熱間成形することは、特別な困難性がある。金属防錆コーティングが施された鋼板を、熱間成形および引き続き行われる焼入れまたは熱間成形と組み合わせて行われる焼入れのために、保護コーティングの金属の溶融温度より高い温度まで加熱しなければならない場合には、いわゆる「液体金属脆性（liquid metal embrittlement, Fluessigmetallversproedung（英、独訳））」の危険性がある。鋼のこの脆性は、コーティングの溶融液体金属が、成形中にそれぞれの鋼板製品の表面上に形成されるノッチ内に浸透する場合に生じる。鋼基板に到達する液体金属は、粒界において鋼基板に沈降して、吸収可能な最大引っ張り応力および圧縮応力を低下させる。
【０００６】
比較的高い強度および高強度のＭｎ含有鋼から作られる鋼板製品の液体金属脆性の危険性は特に重大であることが証明されている。これらの鋼は小さい靭性を有するに過ぎず、したがって、鋼の形成中に表面近くおよび粒界の近くにクラックを形成する傾向を有する。
【０００７】
下記特許文献２から、鋼板の腐食および酸化抵抗性は、鋼板のコア領域より窒素含有量を高くして、表面近くに厚さ２．５μｍ〜１９μｍのエッジ層を形成する窒化処理により向上できることが広く知られている。ニトロ化層は優れた接着性を有している。
【０００８】
また、下記特許文献３から、自動車ボディの構造用を意図した低炭素鋼からなる鋼板製品の表面近くの領域では、関連鋼板製品の加工性を向上させる浸炭処理または窒化処理により、ＣまたはＮの含有量を高くできることが知られている。
【０００９】
従来技術のこれらの方法は、少なくとも０．４重量％のＭｎ含有量を有する比較的高い強度または高強度の鋼に関するものではなく、本発明により加工される鋼のＭｎ含有量は、０．４重量％〜０．６重量％、より詳しくは０．６重量％〜３．０重量％の範囲内にある。
【００１０】
本発明により加工される鋼板製品のＣ含有量は、一般に、０．０６重量％より高くかつ０．８重量％より低く、より詳しくは０．４５重量％より低い。
【００１１】
本発明により加工される鋼の例は、これらのそれぞれの特性を調節するため、０．２重量％までのＴｉ、０．００５重量％までのＢ、０．５重量％までのＣｒ、０．１重量％までのＶまたは０．０３重量％までのＮｂを含有できる。
【００１２】
窒化（nitriding, Aufstickung（英、独訳））または内部ニトロ化（inner nitration, innere Nitrieren（英、独訳））は、拡散可能な窒素が存在するものと考えられる。この必要条件は、窒素が発生期の状態で存在するときに満たされる。
【００１３】
ニトロ化は、一般に、アンモニアを含有するＨ２−Ｎ２焼きなましガス雰囲気中でそれぞれの鋼板製品を焼きなますことにより行われる。アンモニアおよび窒素は、窒素ディスペンサとして利用できる。アンモニアガスは、大気圧および４００℃より高い温度で窒素および水素に分解され、同時にその体積は２倍になる。アンモニアガスの解離は、次の反応式で表わすことができる。
【化１】
2013534971.tif 000003
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−１０４５２６号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１８１３８０８号公報（ＤＥ−ＯＳ１８１３８０８）
【特許文献３】独国特許出願公開第６９１０７９３１（Ｔ２）号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】第６１回フランクフルト国際モーターショウ（２００５年９月１５日〜２５日）で頒布されたThyssenKrupp Automotive AG トレードショウジャーナルに掲載された論文「自動車ボディの軽量構造の可能性（The potential for vehicle body lightweight construction, Potenziale fuer den Karosserieleichtbau（英、独訳））」
【非特許文献２】ＶＤＩ（Verein Deutscher Ingenieur：ドイツ技術者協会）辞典  材料技術［ＶＤＩレキシコンオブマテリアルズサイエンス（VDI Lexicon of Materials Science）］、フーベルト  グレーフェン編、ＶＤＩ出版  有限会社、デュッセルドルフ  １９９３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記従来技術の背景に対し、本発明の目的は、金属誘引クラックの発生の危険性を最小にできかつ高強度鋼のコンポーネントを経済的に製造できる方法を開示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的は、本発明により、高強度鋼コンポーネントの製造時に、特許請求の範囲の請求項１に記載の製造工程を実施することにより達成される。
【００１８】
特許請求の範囲の記載の実施態様項には、本発明の有利な形態が開示されており、これらの広い独創的アイデアを以下に説明する。
【００１９】
金属防錆コーティングで被覆された鋼コンポーネントを製造する本発明の方法は、鋼板製品を熱間成形する前に、鋼板製品に窒化処理を行ない、この窒化処理により鋼板製品に微細構造のエッジ層を形成するという考えに基づいている。このエッジ層は、一方では、熱間成形すべく表面仕上げされた鋼製品の成形特性を改善する。
【００２０】
他方では、本発明の方法により窒化された鋼板製品のエッジ領域は、熱間成形中の金属脆化を回避するのに驚異的に有効であることを証明する。かくして、ニトロ化ゾーンは、鋼基板の構造中に浸透するコーティングの金属物質による材料のクラック破壊の発生を妨げる、熱間成形加工中の粒界表面／相界表面の重要な増大をもたらす。また、コーティング中の異常に高いイオン拡散が調節される。この結果、特に、亜鉛に基づくコーティング加工する場合に、コーティングが一層安定になる。
【００２１】
上記のように要約される本発明に従って実施されるエッジ層窒化の確実な効果を利用するため、本発明の方法は、下記の作業工程を有している。
【００２２】
少なくとも０．４重量％のＭｎ含有量を有する鋼で作られた鋼板製品を用意する。鋼板製品が本願に記載するものである場合、鋼板製品は、一般に、鋼板、バンド、ブランク等を意味する。この種類の鋼板製品は、本発明の方法において熱間圧延状態および冷間圧延状態で加工される。また、異なる鋼ブランクを組合わせて鋼板製品を形成し、次に本発明の方法で加工して、特許請求の範囲の請求項１に記載の種類の鋼からなる鋼ブランクの１つを作ることを考えることもできる。
【００２３】
鋼板製品は、２５体積％までのＨ２、０．１体積％〜１０体積％のＮＨ３、残余はＨ２ＯおよびＮ２、並びに加工に関連する不可避の不純物を含有しかつ−５０℃と−５℃との間の露点を有する焼きなまし雰囲気下で、連続炉中で焼きなまされる。５秒間〜６００秒間の保持期間中に鋼板製品が保持される保持温度は、この場合４００℃〜１１００℃である。結果として、この窒化−焼きなまし処理により、鋼板製品には、その自由表面に隣接する５μｍ〜２００μｍの厚さの延性ニトロ化層が存在する。このニトロ化層の粒子サイズは、エッジ層により覆われかつ鋼板製品の基本材料で形成された粒子サイズより小さい。
【００２４】
ニトロ化層の形成後、上記の方法で焼きなまされた鋼板製品は、金属保護層で被覆される。本発明は、液体金属脆化の危険性は、鋼板製品の表面に近い領域に目標の改良を施すことにより最小化できるという考えを利用している。液体金属脆化を受け易い温度範囲は、熱間成形に一般的な温度範囲と一致しないようにする方法で排除される。
【００２５】
ブランクは、金属保護層が被覆された鋼板製品から分離される。
【００２６】
成形が２段階以上の段階で行われる場合には、任意であるが、この時点でブランクを予形成することができる。この場合、予形成は、予形成後にブランクの形状が完成コンポーネントの形状に事実上完全に一致するように行うことができる。一般に、予形成は、冷間ブランクまたはオーステナイト化温度より低い温度に加熱された半熱間ブランクにより行われる。熱間成形のみにより行われる一段階成形により、予形成は行わないで済む。
【００２７】
熱間成形のため、ブランクは７８０℃〜９５０℃のオーステナイト化温度に加熱される。
【００２８】
次に、加熱されたブランクの完成鋼コンポーネントへの熱間成形が行われる。
【００２９】
得られた鋼コンポーネントは、次に冷却され、ここではオーステナイト化温度から出発して、加速冷却が行われる。ここでは、鋼コンポーネントの冷却は、鋼板製品に焼入れ組織が形成されるように行われる。
【００３０】
熱間成形および焼入れは、「一段階」で行うことができる。この場合、熱間成形および焼入れは、工具内で一緒に一工程で行われる。他方、２段階加工では、「成形」および「熱処理または焼入れ組織の形成」が互いに別々に行われる。
【００３１】
驚くべきことに、本発明にしたがって予め定められた焼きなまし状態に適用する場合には、非常に短いコンディショニング時間であっても所望の窒化深さを達成できる。かくして、本発明の方法は、特に、連続炉を用いて特別経済的な態様で実施できることに特徴を有する。これにより、本発明の方法を、例えば鋼バンドを連続的に熱処理しかつ防錆コーティングで溶融めっきする溶融亜鉛めっきプラントにおけるような高ベルト速度を採用する連続製造方法に取り入れることができる。
【００３２】
反応チャンバ内に存在する鉄表面は、解離（dissociation, Dissoziation（英、独訳））を触媒的に促進する。壊変（disintegration, Zerfalls（英、独訳））の瞬間に放出される窒素原子の一部は、鉄材料内に拡散する。
【００３３】
窒素移転（nitrogen transfer, Stickstoffuebertragung（英、独訳））は複数の部分工程、すなわち、
ワーク表面への移送（transportation, Transport（英、独訳））
表面の浸透（吸収）
ワーク内部への拡散
で行われる。
【００３４】
オーステナイトでは窒素溶解度が高いので、焼きなましは相互相領域で（intercritically, interkritisch（英、独訳））、すなわち２相領域α／γ−Ｆｅで行うのが好都合である。次のコーティングが、金属保護層で連続的に行われるか単品ずつ行われるかとは無関係に、窒化処理の結果は、下記条件、すなわち、
焼きなまし雰囲気のＨ２含有量は多くても１０体積％であること、
焼きなまし雰囲気のＮＨ３含有量は多くても５体積％であること、
焼きなまし雰囲気の露点は−４０℃〜−１５℃であること、
焼きなましの保持温度は６８０℃〜８４０℃であること、
焼きなましの保持期間は３０秒〜１２０秒であること、
の少なくとも１つを実行することにより、特に経済的かつ環境的に相容性のある方法で実際に一般的に与えられる条件下で最適化できる。
【００３５】
本発明の成功にとって、本発明による焼きなまし処理中にニトロ化エッジ層が調節され、ニトロ化エッジ層の粒子サイズが、焼きなまし中に窒化されない鋼板製品のコア層の粒子サイズより非常に小さいことは決定的である。ドイツ工業規格ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６４３にしたがう実際の試験は、ニトロ化層の特徴的粒子サイズが、ブランクの加熱および熱間成形前の焼きなまされた鋼板製品の基本材料（コア層）の特徴的粒子サイズより少なくとも２だけ小さいことを証明した。
【００３６】
本発明による方法では、目標とする方法の間に窒化エッジ層が作られる。この微細構造（任意であるが、極く一部は再結晶ニトロ化層）の厚さは、ドイツ工業規格ＤＩＮ５０１９０−３により決定されたニトロ化硬度深さにより決定される。したがって、ニトロ化硬度深さは、表面から、硬度がコア硬度＋５０Ｈｖに一致する鋼基板の箇所までの間隔である。このようにして、表面に近い鋼板製品の窒化エッジ層領域の硬度が調節されこの窒化エッジ層の硬度は、コア領域の硬度より少なくとも２５％高い。すなわち、Ｈｖ（窒化層）／Ｈｖ（コア領域）≧１．２５と表わすことができる。
【００３７】
一般に、本発明にしたがって加工された鋼板製品では、焼きなまし処理後の窒化エッジ領域の厚さは５μｍより大きくかつ２００μｍより小さい。
【００３８】
実際に、特に有利な本発明の形態は、金属保護層による鋼板製品のコーティングは、焼きなまし処理の後に連続的に行われる作業シーケンスで完了される溶融めっきコーティングにより行われる。この場合、本発明にしたがって行われる焼きなまし処理は、不均質焼きなましガス−金属反応による下流側表面仕上げのための表面コンディショニングと同時に行われる。
【００３９】
ここで、本発明による方法を溶融めっきコーティングラインに使用することは特に有利である。なぜならば、この場合の焼きなまし処理が、エッジ窒化、表面コンディショニングおよび基本材料の再結晶化からなり、したがって溶融亜鉛めっきを、焼きなまし処理にインラインで続く連続シーケンスで行うことができるからである。この場合、鋼板製品がその全長に亘ってＮＨ３含有ガスと共に通る炉セクションを水浸しにすることを基本的に考えることができる。しかしながら、連続炉の全てのコンポーネンツが窒化雰囲気に曝されないようにするため、炉セクションの一部を炉の他の部分から分離して、この分離した部分のみがＮＨ３含有雰囲気に曝されるようにすることも有利である。
【００４０】
焼きなまされた鋼板製品の溶融めっきコーティング、より詳しくは溶融亜鉛めっきを行う場合に、鋼基板上へのコーティングの最適付着を確保するため、溶融めっきコーティング前に鋼板製品の表面を酸化しておくことができる。
【００４１】
本発明にしたがって作られる鋼板製品の表面仕上げを行うとき、既知の溶融めっきシステムを用いて、鋼基板の表面に、Ｚｎ、Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｓｉ、Ｚｎ−Ａｌ−ＭｇまたはＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉに基づいた溶融めっきを施すことができる。特殊な方法で金属保護コーティングを形成するため、溶融めっきコーティングの後に、更に、熱処理工程を行うことができる。必要ならば、溶融めっきコーティングの後に、拡散焼きなまし、例えば亜鉛めっきの後焼きなまし（ガルバニーリング）処理を引き続き行うことができる。
【００４２】
インラインで行われる溶融めっき仕上げの代わりにまたはこれに加えて、本発明による方法の連続焼きなましで微細構造のニトロ化層が形成された鋼板製品には、金属コーティング、金属無機コーティングまたは金属有機コーティングを施すことができ、この場合、鋼板製品は、物理的蒸着、化学的蒸着または他の金属有機コーティング法または金属無機コーティング法により、例えばＺｎコーティング、ＺｎＮｉコーティングまたはＺｎＦｅコーティングで電解コーティングされる。
【００４３】
機械的特性を更に最適化するため、本発明による焼きなまし処理の後に、慣用的方法で行われるエージング処理を行うことができる。
【００４４】
本発明により処理された鋼板製品から熱間成形されかつ次に焼入れされたコンポーネンツは、８００ＭＰａ〜２０００ＭＰａ、より詳しくは９００ＭＰａ〜２０００ＭＰａの引っ張り強度を有している。
【００４５】
本発明にしたがって作られたニトロ化層は、本発明による鋼板製品を、実質的に完全なオーステナイト構造をもつようになるオーステナイト化温度の問題なく加熱することを可能にする。このように高い温度でも、本発明により作られた鋼板製品は、鋼板製品に金属コーティングが施されている場合でも脆化の危険性が最小になり、その溶融温度は加熱温度に等しいか、これより低くなる。本発明による窒化により作られたエッジ層の粒子が微細であるため、クラックの形成が防止され、したがってコーティングの金属が鋼基板のコア領域または基本金属内に浸透することは全くない。
【００４６】
本発明により、好ましくは直接的にすなわちブランクを予形成することなく行われる熱間成形工程における微細構造の窒化されたニトロ化層の形成により、金属コーティングより詳しくは亜鉛コーティングによる固体金属脆性の発生、したがって粒子境界上へのコーティング金属の拡散による固体金属脆性の発生が防止される。同様に、本発明による方法は、窒化により作られるコーティング形態およびＦｅ／コーティング金属の比に関する長所の結果として、ソルダクラックの発生を防止し、したがって液体金属脆性に対抗作用する。
【００４７】
以下、実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による窒化焼きなまし鋼の試料の縦断面顕微鏡組織図である。
【図２】非焼きなまし鋼の試料の縦断面顕微鏡組織図である。
【図３】図１および図２に示した試料の窒素含有量のＧＤＯＥＳ深さプロファイルを示すグラフである。
【図４】図１の鋼の試料から形成された鋼コンポーネントの引っ張り領域の縦断面顕微鏡組織図である。
【図５】図２の圧延鋼の試料から形成された鋼コンポーネントの引っ張り領域の縦断面顕微鏡組織図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明により達成される効果を確かめるため、熱間成形に慣用的に使用されている多相鋼「ＭＰ」および鋼「ＷＵ」からなるそれぞれの冷間圧延帯鋼の試料が作られた。鋼ＭＰおよびＷＵの組成が表１に示されている。
【００５０】
鋼ＭＰおよび鋼ＷＵから製造される２つの試料は、エッジ層窒化を行う連続炉内で本発明による焼きなまし処理を受けた。表２には、本発明で適用される焼きなましパラメータが示されている。
【００５１】
比較のため、鋼ＭＰおよび鋼ＷＵから製造された他の２つの試料が、熱間浸漬亜鉛めっきを準備すべく一般に行われている慣用焼きなましを連続炉内で行った。
【００５２】
図１は、鋼ＷＵから作られかつ本発明による焼きなましにより処理された試料の微細断面を示す。表面に近接した微細構造領域（ニトロ化層「Ｎ」（nitrided nitration layer, aufgestickte Nitrierschicht（英、独訳）））が、本発明による処理を行うことにより調整されていることが明瞭に理解されよう。
【００５３】
一方、同じく鋼ＷＵから作られた圧延試料の微細断面には、このようなニトロ化層が全く形成されていない（図２）。
【００５４】
また、鋼ＷＵからなりかつ本発明にしたがって圧延または焼きなましにより処理された試料に窒素含有量のＧＤＯＥＳ測定が行われた。ＧＤＯＥＳ（glow discharge optical emission spectrometry：グロー放電発光分光分析法）は、コーティングの濃度プロファイルを迅速に検出する標準的な方法である。例えば、ＧＤＯＥＳ測定法は、上記非特許文献２に開示されている。
【００５５】
図３には、ＧＤＯＥＳ測定の結果が要約されており、破線は圧延試料の窒素分布を示し、実線は、本発明により処理された試料の窒素分布を示す。
【００５６】
図３はまた、本発明にしたがって処理された試料が、明瞭な窒化されたニトロ化層Ｎを有しかつその厚さが約２０μｍであることを明瞭に示している。
【００５７】
マイクロ硬度測定の補助により、鋼ＷＵから作られかつ本発明にしたがって熱処理された試料の窒化されたニトロ化領域Ｎは３４０ＨＶの微小硬さを有し、かつ非窒化コア領域（基本材料）Ｋは１８０ＨＶの硬度を有することを証明できた。したがって、コア領域Ｋの硬度ＨｖＫに対する窒化されたニトロ化層Ｎの硬度ＨｖＮの比ＨｖＮ／ＨｖＫは約１．９となり、したがって、この比について本発明にしたがって予め定められた１．２５の値よりかなり大きい。
【００５８】
この焼きなましの後、試料の表面仕上げを行った。これにより、試料には、亜鉛が１０μｍの層厚で電解めっきされた。
【００５９】
次に、鋼コンポーネントを作るべく、鋼ＷＵからなる試料を、いわゆる単段熱間成形法すなわち直接熱間成形法により成形しかつプレス硬化した。この目的のため、試料は、８８０℃のオーステナイト化温度で６分間のオーステナイト化時間に亘って加熱され、次に、自動車ボディ用コンポーネントを形成すべく熱間プレス成形工具内で熱間成形された。
【００６０】
熱間成形後、得られたコンポーネンツは、既知の方法で冷却され、焼入れ構造を形成した。
【００６１】
図４と図５とを比較することにより、本発明による方法で作られたコンポーネントには、引っ張り領域にいかなる種類のクラックも形成されないこと、一方、慣用の方法では作られたコンポーネントに明らかな結晶粒界破壊が見られることが明らかである。
【００６２】
鋼ＭＰから作られかつ焼きなまし処理された試料では、本発明による焼きなましにより慣用的に処理された試料と同様の結果が得られた。
【００６３】
したがって、本発明による方法は、熱間成形のために表面仕上げされた鋼板製品の成形特性を改善する。この目的のため、連続工程または単品加工工程での表面仕上げ前の焼きなまし加工中の目標ガス−金属反応によりエッジ層窒化が形成され、この結果、微細構造の窒素含有ニトロ化層Ｎが調節される。この窒化エッジ層Ｎは、一方で、コーティング中でのＦｅ拡散を増大させ、かつ熱間成形前に行われる焼きなまし加工中に、「コーティング金属」脆化生成物（すなわち、より詳しくは亜鉛）の粒界上への移送を防止する。
【００６４】
この結果、鋼基板に実質的に完全にクラックが存在しないコンポーネンツを得ることができる。
【００６５】
【表１】
2013534971.tif 000004
【００６６】
【表２】
2013534971.tif 000005
【符号の説明】
【００６７】
Ｋ  コア領域（基本材料）
Ｎ  窒化エッジ層（ニトロ化層）
【図３】
2013534971.tif 000006
【図１】
2013534971.tif 000007
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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