(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材の鋼化学成分が、質量％で、Ｃ：0.28％以上0.42％未満、Si：1.5％以下、Mn：1.1％以上2.4％以下、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.01％以上0.50％以下、Ｎ：0.010％以下およびTi：0.005％以上0.15％以下を含有し、かつMo：0.50％以下およびCr：0.50％以下から選択される一種または二種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
部材のミクロ組織が、旧オーステナイト平均結晶粒径が８μm以下、マルテンサイトの体積率が90％以上で、粒径が0.05μm以上のセメンタイトが部材の厚さ方向に平行な断面200μm2当たり平均で10個以上存在し、
さらに部材表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が部材の厚さ方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で10個以上存在し、引張強さが1780MPa以上である熱間プレス部材。
【請求項２】
前記部材が、質量％で、さらにNb：0.15％以下、Ｂ:0.0050％以下、Sb：0.001％以上0.020％以下、Ca：0.005％以下、Mg：0.005％以下、REM：0.005％以下、Ｖ：0.15％以下、Cu:0.50％以下、Ni:0.50％以下、Sn：0.50％以下、Zn：0.10％以下、Co:0.10％以下、Zr:0.10％以下、Ta:0.10％以下およびＷ:0.10％以下から選択される一種または二種以上を含有する請求項１に記載の熱間プレス部材。
【請求項３】
部材の鋼化学成分中、Ｃ、Ｐ、Mn、Cr、MoおよびTiが下記式(1)を満たす請求項１または２に記載の熱間プレス部材。
記
（６[Ｃ]＋２[Mn]＋49[Ｐ]）／（[Cr]/２＋[Mo]/３＋７[Ti]）≦30.5    ・・・（１）
ここで、〔Ｍ〕はＭ元素の含有量（質量％）であり、元素［Ｍ］を含有しない場合は０として計算する。
【請求項４】
前記部材の表層に、Al系めっき層またはZn系めっき層を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の熱間プレス部材。
【請求項５】
鋼板の化学成分が、質量％で、Ｃ：0.28％以上0.42％未満、Si：1.5％以下、Mn：1.1％以上2.4％以下、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.01％以上0.50％以下、Ｎ：0.010％以下およびTi：0.005％以上0.15％以下を含有し、かつMo：0.50％以下およびCr：0.50％以下から選択される一種または二種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
鋼板のミクロ組織が、平均アスペクト比が3.0以下で、平均結晶粒径が７μm以下のフェライトを体積率で20％以上88％以下の範囲で含有し、かつ平均結晶粒径が４μｍ以下のマルテンサイトを体積率で５〜45％の範囲で含有し、さらに鋼板表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が鋼板の板厚方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で15個以上存在する、熱間プレス用冷延鋼板。
【請求項６】
前記鋼板が、質量％で、さらにNb：0.15％以下、Ｂ:0.0050％以下、Sb：0.001％以上0.020％以下、Ca：0.005％以下、Mg：0.005％以下、REM：0.005％以下、Ｖ：0.15％以下、Cu:0.50％以下、Ni:0.50％以下、Sn：0.50％以下、Zn：0.10％以下、Co:0.10％以下、Zr:0.10％以下、Ta:0.10％以下およびＷ:0.10％以下から選択される一種または二種以上を含有する請求項５に記載の熱間プレス用冷延鋼板。
【請求項７】
鋼板の化学成分中、Ｃ、Ｐ、Mn、Cr、MoおよびTiが下記式(1)を満たす請求項５または６に記載の熱間プレス用冷延鋼板。
記
（６[Ｃ]＋２[Mn]＋49[Ｐ]）／（[Cr]/２＋[Mo]/３＋７[Ti]）≦30.5    ・・・（１）
ここで、〔Ｍ〕はＭ元素の含有量（質量％）であり、元素［Ｍ］を含有しない場合は０として計算する。
【請求項８】
前記鋼板が、表面にAl系めっき層またはZn系めっき層を有する請求項５乃至７のいずれかに記載の熱間プレス用冷延鋼板。
【請求項９】
請求項５に記載の熱間プレス用冷延鋼板を製造する方法であって、
質量％で、Ｃ：0.28％以上0.42％未満、Si：1.5％以下、Mn：1.1％以上2.4％以下、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.01％以上0.50％以下、Ｎ：0.010％以下およびTi：0.005％以上0.15％以下を含有し、かつMo：0.50％以下およびCr：0.50％以下から選択される一種または二種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる溶鋼を、連続鋳造してスラブとし、このスラブを650℃まで６ｈ以内に冷却し、
その後、再加熱して、仕上げ圧延の最終パスの圧下率を12％以上、該最終パスの直前のパスの圧下率を15％以上とし、仕上げ圧延終了温度が860〜950℃の条件で熱間圧延し、
上記の熱間圧延後、冷却停止温度までの第１平均冷却速度を70℃／ｓ以上とし、700℃以下500℃以上の冷却停止温度まで冷却する１次冷却を施し、
上記の１次冷却後、巻取温度までの第２平均冷却速度を５〜50℃／ｓとし、450℃以下の巻取温度で巻取る２次冷却を施し、
ついで、巻き取った熱延鋼板を酸洗後、冷間圧延を行ったのち、５〜20℃／ｓの平均昇温速度で700〜830℃の温度域まで加熱し、該温度域で15〜600秒間均熱する焼鈍を施し、
上記の均熱処理後、第３平均冷却速度を５℃／ｓ以上とし、600℃以下の冷却停止温度まで冷却する３次冷却を施す、熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記溶鋼が、質量％で、さらにNb：0.15％以下、Ｂ:0.0050％以下、Sb：0.001％以上0.020％以下、Ca：0.005％以下、Mg：0.005％以下、REM：0.005％以下、Ｖ：0.15％以下、Cu:0.50％以下、Ni:0.50％以下、Sn：0.50％以下、Zn：0.10％以下、Co:0.10％以下、Zr:0.10％以下、Ta:0.10％以下およびＷ:0.10％以下から選択される一種または二種以上を含有する請求項９に記載の熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。
【請求項１１】
溶鋼の化学成分中、Ｃ、Ｐ、Mn、Cr、MoおよびTiが下記式(1)を満たす請求項９または10に記載の熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。
記
（６[Ｃ]＋２[Mn]＋49[Ｐ]）／（[Cr]/２＋[Mo]/３＋７[Ti]）≦30.5    ・・・（１）
ここで、〔Ｍ〕はＭ元素の含有量（質量％）であり、元素［Ｍ］を含有しない場合は０として計算する。
【請求項１２】
前記３次冷却後、さらに鋼板表面にAl系めっき処理またはZn系めっき処理を施す請求項９乃至11のいずれかに記載の熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。
【請求項１３】
請求項５乃至８のいずれかに記載の熱間プレス用冷延鋼板を、Ａc3変態点〜1000℃の温度域で加熱後、熱間プレスを行うことにより、
ミクロ組織が、旧オーステナイト平均結晶粒径が８μm以下、マルテンサイトの体積率が90％以上で、粒径が0.05μm以上のセメンタイトが部材の厚さ方向に平行な断面200μm2当たり平均で10個以上存在し、さらに部材表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が部材の厚さ方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で10個以上存在し、引張強さが1780MPa以上である熱間プレス部材とする熱間プレス部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間プレス部材およびその製造方法ならびに熱間プレス用冷延鋼板およびその製造方法に関し、特に熱間プレス部材について、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接性の向上を図ろうとするものである。
本発明において熱間プレス部材とは、焼き入れ性を有する冷延鋼板を熱間プレス成形して高強度化した部材のことを意味する。
また、本発明の冷延鋼板は、一般的な冷延鋼板だけでなく、溶融亜鉛めっき冷延鋼板（合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板を含む）や電気亜鉛めっき冷延鋼板（電気亜鉛ニッケル合金めっき冷延鋼板を含む）、アルミめっき冷延鋼板等を含む。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の高まりからCO2排出規制が厳格化しており、自動車分野においては燃費向上に向けた車体の軽量化が課題となっている。そのために自動車部品への高強度鋼板の適用による薄肉化が進められており、引張強さ（TS）が1780MPa以上の鋼板の適用が検討されている。【０００３】
自動車の構造用部材や補強用部材に使用される高強度鋼板は、成形性に優れることが要求される。しかしながら、TS：1780MPa以上の鋼板は延性が低いため、冷間プレス成形時に割れが発生したり、降伏強度が高いことに起因して大きなスプリング・バックが発生するため、冷間プレス成形後に高い寸法精度が得られない。また、冷間プレス成形後は残留応力が鋼板内に残存するため、使用環境から侵入する水素によって遅れ破壊（水素脆化）が懸念される。【０００４】
このような状況で、高強度を得る手法として、最近は、熱間プレス（ホットスタンプ、ダイクエンチ、プレスクエンチ等とも呼称される）でのプレス成形が着目されている。熱間プレスとは、鋼板をオーステナイト単相の温度域まで加熱した後に、高温のままで成形（加工）することにより、高い寸法精度での成形を可能とし、成形後の冷却により焼き入れを行うことで高強度化を可能とした成形方法である。また、この熱間プレスでは、冷間プレスと比べてプレス成形後の残留応力が低下するため、耐遅れ破壊特性も改善される。【０００５】
しかしながら、自動車組立工程の多くは抵抗スポット溶接により組立てられるが、その際、自動車車体全体の剛性を保つために、熱間プレス後の部材にも応力がかかるため、プレス成形後の遅れ破壊の懸念は払拭できない。そのため、熱間プレス後の部材の耐遅れ破壊特性を向上させることが必要である。
また、1780MPa以上の引張強度を確保するためには合金元素（例えばＣなど）を多く含有する必要があるが、これにより抵抗スポット溶接後の継手の十字引張強さ（CTS）が著しく低下することが懸念される。【０００６】
従来、熱間プレス後の耐遅れ破壊特性を向上させる手段はいくつか報告されている。
例えば、特許文献１では、合金炭窒化物やセメンタイトの析出量を制御することで、耐遅れ破壊特性を改善する技術が開示されている。
また、特許文献２では、熱間プレス後に残留オーステナイトを形成することで、耐遅れ破壊特性を改善する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2015−113500号公報
【特許文献２】特開2014−122398号公報
【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、特許文献１に記載のTi系炭化物では、旧オーステナイト粒径の微細化を図るには不十分であり、また表面から侵入する水素のトラップサイトとしての機能も不十分であることから、十分な耐遅れ破壊特性を有しているとは言えない。さらに、抵抗スポット溶接後の十字引張強さが確保できているとは言えない。【０００９】
特許文献２の技術では、残留オーステナイトが水素のトラップサイトと成り得るが、Ｃ濃度が高い残留オーステナイトが存在すると、抵抗スポット溶接後の熱影響部（HAZ）で硬度分布が大きくなり、十字引張強さが低下する。【００１０】
上述したように、TS：1780MPa以上の熱間プレス部材の耐遅れ破壊特性と抵抗スポット溶接後の十字引張強さの双方を改善することは困難とされ、これらの特性を兼備する熱間プレス部材は開発されていないのが実情である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明者らは、上記の実情に鑑み鋭意検討を重ねた結果、熱間プレス部材の耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さの双方を向上させるためには、部材のミクロ組織として、微細なTi系析出物を部材の表層に分散させると共に、水素のトラップサイトとしてセメンタイトをマルテンサイト内に析出させることが有効であり、これにより優れた耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さを同時に向上させ得ることを見出した。【００１２】
具体的には、微細なTi系析出物を鋼板表層に分散させることで、旧オーステナイト平均結晶粒径が微細化し、かつTi系析出物が腐食に伴い表面から侵入する水素のトラップサイトとして機能することで、耐遅れ破壊特性が向上する。
また、Ti系析出物は抵抗スポット溶接による昇温後も熱影響部（HAZ）のミクロ組織を微細化させることから、ナゲット端部にかかる応力に対する靭性が向上しつつ、HAZ軟化による硬度減少も抑制されるため、十字引張強さが向上する。【００１３】
さらに、部材のミクロ組織のマルテンサイト中にセメンタイトを分散させると、このセメンタイトが水素のトラップサイトとなり耐遅れ破壊特性の向上に寄与する。また、粒径0.05μm以上のセメンタイトが存在することで、抵抗スポット溶接後のHAZ軟化部においてセメンタイトが完全に溶けずに固溶Ｃが減少するため、靭性を確保可能となり、十字引張強さが向上することを見出した。【００１４】
また、部材の鋼成分に関しては、Mn量を増加すると、ナゲット内の相変態挙動が変化し、δ相変態が一部しか生じないか、もしくはδ相変態出来ずに液体からγ相へ変態してしまう。このため、MnおよびＰは偏析したままとなり、溶接終了後のナゲット端部の偏析が顕著となり、その偏析箇所が脆くなることで十字引張強さを確保することが困難となることから、Ｃ、Mn、Ｐの添加量に配慮することが好ましい。なお、Mn量が少ないと、熱間プレス時の焼入れ性が確保できなくなり、熱間プレス後の引張強度の確保が困難となるが、CrやMoを増加することで焼入れ性の確保が可能である。また、CrやMoは前述のナゲット内の変態挙動には影響が小さいため有用である。さらに、Tiは、前述のように耐遅れ破壊特性および十字引張強さの確保に影響する。
そのため、成分的には、Ｃ、Mn、Ｐの添加量とCr、Mo、Tiの添加量の比率を考慮して、耐遅れ破壊特性および十字引張強さの改善を図ることが好ましい。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。【００１５】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．部材の鋼化学成分が、質量％で、Ｃ：0.28％以上0.42％未満、Si：1.5％以下、Mn：1.1％以上2.4％以下、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.01％以上0.50％以下、Ｎ：0.010％以下およびTi：0.005％以上0.15％以下を含有し、かつMo：0.50％以下およびCr：0.50％以下から選択される一種または二種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
部材のミクロ組織が、旧オーステナイト平均結晶粒径が８μm以下、マルテンサイトの体積率が90％以上で、粒径が0.05μm以上のセメンタイトが部材の厚さ方向に平行な断面200μm2当たり平均で10個以上存在し、
さらに部材表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が部材の厚さ方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で10個以上存在し、引張強さが1780MPa以上である熱間プレス部材。【００１６】
２．前記部材が、質量％で、さらにNb：0.15％以下、Ｂ:0.0050％以下、Sb：0.001％以上0.020％以下、Ca：0.005％以下、Mg：0.005％以下、REM：0.005％以下、Ｖ：0.15％以下、Cu:0.50％以下、Ni:0.50％以下、Sn：0.50％以下、Zn：0.10％以下、Co:0.10％以下、Zr:0.10％以下、Ta:0.10％以下およびＷ:0.10％以下から選択される一種または二種以上を含有する前記１に記載の熱間プレス部材。【００１７】
３．部材の鋼化学成分中、とくにＣ、Ｐ、Mn、Cr、MoおよびTiが下記式(1)を満たす前記１または２に記載の熱間プレス部材。
記
（６[Ｃ]＋２[Mn]＋49[Ｐ]）／（[Cr]/２＋[Mo]/３＋７[Ti]）≦30.5    ・・・（１）
ここで、〔Ｍ〕はＭ元素の含有量（質量％）であり、元素［Ｍ］を含有しない場合は０として計算する。【００１８】
４．前記部材の表層に、Al系めっき層またはZn系めっき層を有する前記１乃至３のいずれかに記載の熱間プレス部材。【００１９】
５．鋼板の化学成分が、質量％で、Ｃ：0.28％以上0.42％未満、Si：1.5％以下、Mn：1.1％以上2.4％以下、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.01％以上0.50％以下、Ｎ：0.010％以下およびTi：0.005％以上0.15％以下を含有し、かつMo：0.50％以下およびCr：0.50％以下から選択される一種または二種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
鋼板のミクロ組織が、平均結晶粒径が４μｍ以下のマルテンサイトを体積率で５〜45％の範囲で含有し、さらに鋼板表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が鋼板の板厚方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で15個以上存在する、熱間プレス用冷延鋼板。【００２０】
６．前記鋼板が、質量％で、さらにNb：0.15％以下、Ｂ:0.0050％以下、Sb：0.001％以上0.020％以下、Ca：0.005％以下、Mg：0.005％以下、REM：0.005％以下、Ｖ：0.15％以下、Cu:0.50％以下、Ni:0.50％以下、Sn：0.50％以下、Zn：0.10％以下、Co:0.10％以下、Zr:0.10％以下、Ta:0.10％以下およびＷ:0.10％以下から選択される一種または二種以上を含有する前記５に記載の熱間プレス用冷延鋼板。【００２１】
７．鋼板の化学成分中、とくにＣ、Ｐ、Mn、Cr、MoおよびTiが下記式(1)を満たす前記５または６に記載の熱間プレス用冷延鋼板。
記
（６[Ｃ]＋２[Mn]＋49[Ｐ]）／（[Cr]/２＋[Mo]/３＋７[Ti]）≦30.5    ・・・（１）
ここで、〔Ｍ〕はＭ元素の含有量（質量％）であり、元素［Ｍ］を含有しない場合は０として計算する。【００２２】
８．前記鋼板が、表面にAl系めっき層またはZn系めっき層を有する前記５乃至７のいずれかに記載の熱間プレス用冷延鋼板。【００２３】
９．前記５に記載の熱間プレス用冷延鋼板を製造する方法であって、
質量％で、Ｃ：0.28％以上0.42％未満、Si：1.5％以下、Mn：1.1％以上2.4％以下、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.01％以上0.50％以下、Ｎ：0.010％以下およびTi：0.005％以上0.15％以下を含有し、かつMo：0.50％以下およびCr：0.50％以下から選択される一種または二種を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる溶鋼を、連続鋳造してスラブとし、このスラブを650℃まで６ｈ以内に冷却し、
その後、再加熱して、仕上げ圧延の最終パスの圧下率を12％以上、該最終パスの直前のパスの圧下率を15％以上とし、仕上げ圧延終了温度が860〜950℃の条件で熱間圧延し、
上記の熱間圧延後、冷却停止温度までの第１平均冷却速度を70℃／ｓ以上とし、700℃以下の冷却停止温度まで冷却する１次冷却を施し、
上記の１次冷却後、巻取温度までの第２平均冷却速度を５〜50℃／ｓとし、450℃以下の巻取温度で巻取る２次冷却を施し、
ついで、巻き取った熱延鋼板を酸洗後、冷間圧延を行ったのち、５〜20℃／ｓの平均昇温速度で700〜830℃の温度域まで加熱し、該温度域で15〜600秒間均熱する焼鈍を施し、
上記の均熱処理後、第３平均冷却速度を５℃／ｓ以上とし、600℃以下の冷却停止温度まで冷却する３次冷却を施す、熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。【００２４】
10．前記溶鋼が、質量％で、さらにNb：0.15％以下、Ｂ:0.0050％以下、Sb：0.001％以上0.020％以下、Ca：0.005％以下、Mg：0.005％以下、REM：0.005％以下、Ｖ：0.15％以下、Cu:0.50％以下、Ni:0.50％以下、Sn：0.50％以下、Zn：0.10％以下、Co:0.10％以下、Zr:0.10％以下、Ta:0.10％以下およびＷ:0.10％以下から選択される一種または二種以上を含有する前記９に記載の熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。【００２５】
11．溶鋼の化学成分中、とくにＣ、Ｐ、Mn、Cr、MoおよびTiが下記式(1)を満たす前記９または10に記載の熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。
記
（６[Ｃ]＋２[Mn]＋49[Ｐ]）／（[Cr]/２＋[Mo]/３＋７[Ti]）≦30.5    ・・・（１）
ここで、〔Ｍ〕はＭ元素の含有量（質量％）であり、元素［Ｍ］を含有しない場合は０として計算する。【００２６】
12．前記３次冷却後、さらに鋼板表面にAl系めっき処理またはZn系めっき処理を施す前記９乃至11のいずれか一項に記載の熱間プレス用冷延鋼板の製造方法。【００２７】
13．前記５乃至８のいずれかに記載の熱間プレス用冷延鋼板を、Ａc3変態点〜1000℃の温度域で加熱後、熱間プレスを行う熱間プレス部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、熱間プレス後に極めて高い引張強さを有すると同時に、優れた耐遅れ破壊特性および高い抵抗スポット溶接後の十字引張強さを兼ね備えた熱間プレス部材を得ることができる。例えば、引張強さが1780MPa以上で、塩酸浸漬後も割れが生じず、さらに抵抗スポット溶接後の十字引張強度がナゲット径6.1mmの条件で５kN以上（好ましくは6.5ｋN以上）を示す耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが優れた熱間プレス部材を安定して得ることができる。
また、本発明によれば、加熱時にバラツキの大きい熱間プレス条件であっても、特性の安定した熱間プレス部材を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明の熱間プレス部材および熱間プレス用冷延鋼板のミクロ組織について詳細に説明する。
〔熱間プレス部材のミクロ組織〕
熱間プレス部材のミクロ組織は、旧オーステナイト平均結晶粒径が８μm以下、マルテンサイトの体積率が90％以上で、粒径が0.05μm以上のセメンタイトが部材の厚さ方向に平行な断面200μm2当たり平均で10個以上存在し、さらに部材表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が部材の厚さ方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で10個以上存在するミクロ組織とする。
【００３０】
旧オーステナイト平均結晶粒径が８μm超では、耐遅れ破壊特性が劣化するため、その上限は８μmとする。好ましくは７μm以下であり、さらに好ましくは6.5μm以下である。
【００３１】
また、マルテンサイトの体積率が90％未満では、引張強度：1780MPa以上を達成することが困難になる。従って、マルテンサイトの体積率は90％以上とする。好ましくは93％以上であり、さらに好ましくは95％以上である。100％であっても良い。
残部組織としては、フェライト、ベイナイトおよびパーライト等が考えられるが、これらは合計で４％以下であれば、問題はない。
【００３２】
熱間プレス後の部材の厚さ方向に平行な断面内に、粒径が0.05μm以上のセメンタイトを、該断面200μm2当たり平均で10個以上存在させる必要がある。好ましくは20個以上である。かようにセメンタイトが析出することで、水素のトラップサイトとなり耐遅れ破壊特性の向上に寄与する上に、抵抗スポット溶接後のHAZ軟化部では、抵抗スポット溶接によりセメンタイトが完全に溶けずに固溶Ｃが減少するため、溶接後のHAZ軟化部の靭性が向上し、その結果十字引張強さが向上する。一方、セメンタイトの粒径が0.05μm未満であったり、粒径は0.05μｍ以上であってもその個数が平均で10個未満であると、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが劣化する。また、セメンタイトの粒径の上限については特に制限はないが、１μm以下とすることが好ましい。
ここに、粒径が0.05μm未満のセメンタイトが存在しても、粒径が0.05μm以上のセメンタイトが平均で10個以上存在すれば所望特性の確保は可能である。なお、測定する部材の厚さ方向に平行な断面については特に制限はなく、いずこであっても良い。
【００３３】
また、部材表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が部材の厚さ方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で10個以上存在することが必要である。好ましくは15個以上である。かように部材の表層に粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物を分散させることで、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが向上する。一方、Ti系析出物が0.10μm以上であったり、粒径は0.10μｍ未満であってもその個数が平均で10個未満であると、十分な耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強度の改善は望めない。ここに、Ti系析出物としては、例えば、TiC、TiN、Ti(C,N)などが挙げられる。また、粒径0.10μm以上のTi系析出物が存在しても、粒径0.10μm未満のTi系析出物が平均で10個以上あれば所望特性の確保は可能である。
なお、測定する部材の厚さ方向に平行な断面については特に制限はなく、いずこであっても良い。また、対象とするTi系析出物の粒径の下限は0.005μmとする。
【００３４】
〔熱間プレス用冷延鋼板のミクロ組織〕
熱間プレス部材として所望の特性を得るためには、熱間プレス用冷延鋼板のミクロ組織を制御することが重要である。すなわち、熱間プレス用冷延鋼板のミクロ組織としては、平均結晶粒径が４μm以下のマルテンサイトを体積率で５〜45％の範囲で含有し、さらに表層から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物を鋼板の板厚方向に平行な断面100μm2当たり平均で15個以上存在させる。
【００３５】
熱間プレス用冷延鋼板において、マルテンサイトの平均結晶粒径が４μmを超えると、熱間プレス時にＣおよびMnの濃度分布が変化し、所望のセメンタイトの分散状態が得られないため、耐遅れ破壊特性および十字引張強さが低下する。
また、マルテンサイトの体積率が５％未満でも45％超でも、同様に所望のセメンタイトの分散状態が得られないため、耐遅れ破壊特性および十字引張強さが低下する。好ましくは10％以上40％以下の範囲である。
【００３６】
また、熱間プレスによって粗大化するTi系析出物も存在するため、粒径0.10μm未満のTi系析出物が冷延鋼板の板厚方向に平行な断面内にて100μm2当たり平均で15個未満では、熱間プレス後に所望のTi系析出物の分布形態が得られないため、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが低下するおそれがある。そのため、熱間プレス前の冷延鋼板としては、粒径0.10μm未満のTi系析出物は表層から板厚方向に100μmまでの範囲で鋼板の板厚方向に平行な断面100μm2当たり平均で15個以上とする。好ましくは20個以上である。なお、測定する鋼板の板厚方向に平行な断面については特に制限はなく、いわゆるＣ断面でもＬ断面でもいずれでも良い。
【００３７】
さらに、熱間プレス後に所望の旧オーステナイト粒径を得るためには、熱間プレス前の冷延鋼板のミクロ組織としては、平均アスペクト比が3.0以下で、平均結晶粒径が７μm以下のフェライトを体積率で20％以上含有している方が好ましい。この体積率の好適な上限値は80％である。その理由は、フェライト以外の硬質相にＣやMnが濃縮してしまい、熱間プレス後に所望の旧オーステナイトの結晶粒径が得られないからである。
残部組織としては、ベイナイトやパーライト等が考えられるが、これらは合計で25％以下であれば、問題はない。
【００３８】
熱間プレス用冷延鋼板において、平均結晶粒径が４μm以下のマルテンサイトを体積率で５〜45％の範囲という要件は、後述する冷延鋼板の製造工程中、主に連続鋳造、熱間圧延および焼鈍工程によって、また鋼板表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μm未満のTi系析出物が鋼板の板厚方向に平行な断面100μm2当たり平均で15個以上という要件は、主に連続鋳造、熱間圧延および焼鈍工程によって達成される。
【００３９】
次に、本発明の熱間プレス部材および熱間プレス用冷延鋼板の適正な成分組成範囲について説明する。なお、成分についての「％」表示は「質量％」を意味する。
Ｃ：0.28％以上0.42％未満
Ｃは、鋼の高強度化に有効な元素であり、熱間プレス後にマルテンサイトを強化して鋼の強度を高めるのに重要な元素である。しかしながら、Ｃの含有量が0.28％未満では熱間プレス後のマルテンサイトの硬度が不十分のため、引張強さ：1780MPa以上が得られない。好ましいＣ量は0.30％以上である。一方、Ｃを0.42％以上添加すると、抵抗スポット溶接後の硬度が硬くなり、靭性が低下して、十字引張強さが低下する。そのため、Ｃ量は0.40％未満とする。好ましくは0.39％未満である。
【００４０】
Si：1.5％以下
Siは、フェライトを固溶強化し、高強度化に有効な元素である。しかしながら、Siの過剰な添加は抵抗スポット溶接時における靭性が低下して十字引張強さが劣化するため、その含有量は1.5％以下とする。好ましくは1.2％以下である。なお、Siの下限は特に規定されないが、極低Si化はコストの増加を招くため、0.005％とすることが好ましい。
【００４１】
Mn：1.1％以上2.4％以下
Mnは、熱間プレス時の焼入れ性を高めるため、熱間プレス後のマルテンサイトの形成、すなわち高強度化に寄与する元素である。その効果を得るためには、Mn量を1.1％以上とする必要がある。好ましくは1.3％以上である。一方、Mnを過剰に含有した場合、抵抗スポット溶接後にＰが偏析して十字引張強さが低下するため、Mn量は2.4％以下とする。好ましくは2.2％以下であり、さらに好ましくは2.0％未満である。
【００４２】
Ｐ：0.05％以下
Ｐは、固溶強化により高強度化に寄与するが、過剰に添加された場合には、粒界への偏析が著しくなって粒界を脆化させるため、抵抗スポット溶接後の十字引張強さが低下することから、Ｐ含有量は0.05％以下とする。好ましくは0.02％以下である。なお、Ｐの下限は特に規定されないが、極低Ｐ化は製鋼コストの上昇を招くため、0.0005％とすることが好ましい。
【００４３】
Ｓ：0.005％以下
Ｓの含有量が多い場合には、MnSなどの硫化物が多く生成し、水素侵入時にその介在物が起点となって割れの発生を招くため、耐遅れ破壊特性が低下する。そのため、Ｓ含有量の上限を0.005％とする。好ましくは0.0045％以下である。なお、Ｓの下限は特に規定されないが、極低Ｓ化はＰと同様に、製鋼コストの上昇を招くため、0.0002％とすることが好ましい。
【００４４】
Al：0.01％以上0.50％以下
Alは、脱酸に必要な元素であり、この効果を得るためには0.01％以上含有することが必要である。一方、0.50％を超えてAlを含有しても効果が飽和するため、Al量は0.50％以下とする。好ましくは0.40％以下である。
【００４５】
Ｎ：0.010％以下
Ｎは、粗大な窒化物を形成して耐遅れ破壊特性を劣化させることから、含有量を抑える必要がある。特にＮ量が0.010％超になると、この傾向が顕著となることから、Ｎ含有量は0.010％以下とする。好ましくは0.008％以下である。
【００４６】
Ti：0.005％以上0.15％以下
Tiは、微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与する元素である。さらに、本発明においては、部材表層に微細なTi析出物を分散させることで、水素トラップサイトとスポット溶接後の部材のミクロ組織結晶粒の微細化に寄与し、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さを向上させる効果がある。このような効果を発揮させるためには、Tiを0.005％以上含有させる必要がある。好ましくは0.010％以上である。一方、Tiを多量に添加すると、熱間プレス後の伸びが著しく低下するため、Ti含有量は0.15％以下とする。好ましく0.12％以下である。
【００４７】
Mo：0.50％以下
Moは、熱間プレス時の焼入れ性を高めるため、熱間プレス後のマルテンサイトの形成、すなわち高強度化に寄与する元素である。その効果を得るためには、Moを0.005％以上含有させるのが好ましい。より好ましくは0.01％以上である。一方、多量にMoを添加しても上記効果は飽和し、かえってコスト増を招き、さらに化成処理性が劣化するため、そのMo含有量は0.50％以下とする。
【００４８】
Cr：0.50％以下
Crも、Moと同様、熱間プレス時の焼入れ性を高めるため、熱間プレス後のマルテンサイトの形成、すなわち高強度化に寄与する元素である。その効果を得るためには0.005％以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.01％以上である。一方、多量にCrを添加しても上記効果は飽和し、さらに表面酸化物を形成することからめっき性が劣化するため、Cr含有量は0.50％以下とする。
【００４９】
また、本発明では、成分中、特にＣ、Ｐ、Mn、Cr、MoおよびTiについて次式(1)を満足させることが好ましい。
（６[Ｃ]＋２[Mn]＋49[Ｐ]）／（[Cr]/２＋[Mo]/３＋７[Ti]）≦30.5    ・・・（１）
ここで、〔Ｍ〕はＭ元素の含有量（質量％）
上掲式は、耐遅れ破壊特性および十字引張強さを確保する上での指標になるもので、左辺の値が30.5を超えると、耐遅れ破壊特性および十字引張強さを兼備することが困難となる場合がある。
【００５０】
さらに、本発明では、以下の成分を適宜含有させることもできる。
Nb： 0.15％以下
Nbは、微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与する元素である。さらに、本発明においては、微細なNb系析出物が、水素のトラップサイトとなることに加えて、熱間プレス時のオーステナイト粒径を微細化することから、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さの向上に寄与する元素である。このような効果を発揮させるためには、Nbを0.005％以上含有させることが好ましい。一方、Nbを多量に添加しても上記の効果は飽和し、かえってコスト増を招くため、Nb含有量は0.15％以下とすることが好ましい。より好ましくは0.12％以下であり、さらに好ましくは0.10％以下である。
【００５１】
Ｂ：0.0050％以下
Ｂは、熱間プレス時の焼入れ性を高めるため、熱間プレス後のマルテンサイトの形成、すなわち高強度化に寄与する元素である。また、粒界に偏析することで粒界強度を向上させるため、耐遅れ破壊特性に有効である。このような効果を発現させるためには、Ｂを0.0002％以上含有させるのが好ましい。しかし、過剰なＢ添加は靭性を劣化させ、抵抗スポット溶接後の十字引張強さを低下させるため、Ｂ含有量は0.0050％以下とすることが好ましい。より好ましくは0.0040％以下である。
【００５２】
Sb：0.001％以上0.020％以下
Sbは、熱間プレス前に鋼板を加熱してから熱間プレスの一連の処理によって鋼板を冷却する前に、鋼板表層部に生じる脱炭層を抑制する効果を有する。そのため、板面の硬度分布が均一となり耐遅れ破壊特性が向上する。このような効果を発現するためには、Sbの添加量は0.001％以上とすることが好ましい。一方、Sbが0.020％を超えて添加されると、圧延負荷荷重が増大し、生産性を低下させることから、Sb量は0.020％以下とすることが好ましい。
【００５３】
Ca：0.005％以下、Mg：0.005％以下、REM：0.005％以下
Ca、Mg、REMは、硫化物および酸化物の形状を制御し、粗大な介在物の生成を抑制することから、耐遅れ破壊特性が向上する。このような効果を発現するためには、それぞれ0.0005％以上添加するのが好ましい。一方、過度の添加は、介在物の増加を引き起こし耐遅れ破壊特性を劣化させるため、それぞれの添加量は0.005％以下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を含む元素である。
【００５４】
Ｖ：0.15％以下
Ｖは、微細な炭窒化物を形成することで、強度上昇に寄与する元素である。このような効果を得るためには、Ｖを0.01％以上含有させることが好ましい。一方、多量のＶ添加は、抵抗スポット溶接時における靭性が低下して、十字引張強さが劣化するため、Ｖ添加量は0.15％以下とすることが好ましい。
【００５５】
Cu：0.50％以下
Cuは、固溶強化により高強度化に寄与するだけでなく、耐食性を向上させることから耐遅れ破壊特性を改善できるため、必要に応じて添加することができる。これら効果を発揮するためにはCuを0.05％以上含有させることが好ましい。一方、Cuを0.50％超含有させても効果が飽和し、またCuに起因する表面欠陥が発生しやすくなるため、Cu含有量は0.50％以下とすることが好ましい。
【００５６】
Ni：0.50％以下
Niも、Cuと同様、耐食性を向上させることから耐遅れ破壊特性を改善できるため、必要に応じて添加することができる。また、Cuと同時に添加すると、Cu起因の表面欠陥を抑制する効果があるので、Cu添加時に有効である。これら効果を発揮するためにはNiを0.05％以上含有させることが好ましい。しかし、多量のNi添加は、抵抗溶接時における靭性が低下して十字引張強さが低下するため、Ni含有量は0.50％以下とすることが好ましい。
【００５７】
Sn：0．50％以下
Snも、CuやNiと同様、耐食性を向上させることから耐遅れ破壊特性を改善できるため、必要に応じて添加することができる。これら効果を発揮するためにはSnを0.05％以上含有させることが好ましい。しかし、多量のSn添加は、抵抗溶接時における靭性が低下して耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さの向上が低下するため、Sn含有量は0.50％以下とすることが好ましい。
【００５８】
Zn：0.10％以下
Znは、熱間プレス時の焼入れ性を高めるため、熱間プレス後のマルテンサイトの形成、すなわち高強度化に寄与する元素である。これら効果を発揮するためにはZnを0.005％以上含有させることが好ましい。しかし、多量のZn添加は、抵抗溶接時における靭性が低下して十字引張強さが低下するため、Zn含有量は0.10％以下とすることが好ましい。
【００５９】
Co：0.10％以下
Coも、CuやNiと同様、水素過電圧を向上させて耐食性を向上させることから耐遅れ破壊特性を改善できるため、必要に応じて添加することができる。これら効果を発揮するためにはCoを0.005％以上含有させることが好ましい。しかし、多量のCo添加は、抵抗溶接時における靭性が低下して十字引張強さが低下するため、Co含有量は0.10％以下とすることが好ましい。
【００６０】
Zr：0.10％以下
Zrも、CuやNiと同様、耐食性を向上させることから耐遅れ破壊特性を改善できるため、必要に応じて添加することができる。これら効果を発揮するためにはZrを0.005％以上含有させることが好ましい。しかし、多量のZr添加は、抵抗溶接時における靭性が低下して十字引張強さが低下するため、Zr含有量は0.10％以下とすることが好ましい。
【００６１】
Ta：0.10％以下
Taは、Tiと同様に、合金炭化物や合金窒化物を生成して高強度化に寄与する。その効果を得るためには0.005％以上添加することが好ましい。一方、Taを過剰に添加してもその添加効果が飽和する上、合金コストも増加する。そのため、その添加量は0.10％以下とすることが好ましい。
【００６２】
Ｗ：0.10％以下
Ｗも、CuやNiと同様、耐食性を向上させることから耐遅れ破壊特性を改善できるため、必要に応じて添加することができる。これら効果を発揮するためにはＷを0.005％以上含有させることが好ましい。しかし、多量のＷ添加は、抵抗溶接時における靭性が低下して十字引張強さが低下するため、Ｗ含有量は0.10％以下とすることが好ましい。
【００６３】
以上述べた以外の残部はFeおよび不可避不純物とする。
【００６４】
次に、本発明の熱間プレス用冷延鋼板および熱間プレス部材のめっき層について詳細に説明する。
〔熱間プレス用冷延鋼板のめっき層〕
本発明の熱間プレス用冷延鋼板は、めっき層が付与されていない冷延鋼板ままでもよいが、熱間プレスによる酸化を防止するため、もしくは耐食性を向上させるために、熱間プレス前の冷延鋼板の表面にめっき層を付与してもよい。
【００６５】
本発明において熱間プレス用冷延鋼板の表面に付与されるめっき層としては、Al系めっき層またはZn系めっき層が好適である。これらのめっき層を熱間プレス用冷延鋼板の表面に付与することにより、熱間プレスによる鋼板表面の酸化が防止され、さらに、熱間プレス部材の耐食性が向上する。
【００６６】
Al系めっき層としては、たとえば、溶融めっき法により形成されたAl−Siめっき層が例示される。また、Zn系めっき層としては、たとえば、溶融めっき法により形成された溶融Znめっき層、これを合金化した合金化溶融Znめっき層、電気めっき法により形成された電気Znめっき層、電気Zn−Ni合金めっき層などが例示される。
【００６７】
ただし、Al系めっき層またはZn系めっき層は上記のめっき層に限定されるものではなく、主成分であるAlまたはZn以外に、Si、Mg、Ni、Fe、Co、Mn、Sn、Pb、Be、Ｂ、Ｐ、Ｓ、Ti、Ｖ、Ｗ、Mo、Sb、Cd、Nb、Cr、Sr等の１種または２種以上を含有するめっき層であってもよい。Al系めっき層またはZn系めっき層の形成方法についても何ら限定されるものではなく、公知の溶融めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法等がいずれも適用可能である。また、Al系めっき層またはZn系めっき層は、めっき工程後に合金化処理を施しためっき層であってもよい。
本発明では、特に熱間プレス部材の耐食性をより一層向上させたり、熱間プレス成形時の溶融Znに起因する液体金属脆性割れを防止する上で、Zn系めっき層がZn−Ni合金めっき層であるとより好適である。
【００６８】
めっき層の付着量は特に限定されず、一般的なものであればよい。例えば、片面当たりのめっき付着量が５〜150g／m2のめっき層を有することが好ましい。めっき付着量が５g／m2未満では耐食性の確保が困難になる場合があり、一方150g／m2を超えると耐めっき剥離性が劣化する場合がある。
【００６９】
〔熱間プレス部材のめっき層〕
Al系めっき層またはZn系めっき層が付与された熱間プレス用冷延鋼板を、加熱した後、熱間プレスを行うと、Al系めっき層またはZn系めっき層に含有されるめっき層成分の一部またはすべてが下地鋼板中に拡散して固溶相や金属間化合物を生成すると同時に、逆に、下地鋼板成分であるFeがAl系めっき層中またはZn系めっき層中に拡散して固溶相や金属間化合物を生成する。また、Al系めっき層の表面にはAlを含有する酸化物皮膜が生成し、Zn系めっき層の表面にはZnを含有する酸化物皮膜が生成する。
【００７０】
一例を挙げると、Al−Siめっき層を加熱すると、めっき層は、Siを含有するFe−Al金属間化合物を主体とするめっき層へと変化する。また、溶融Znめっき層、合金化溶融Znめっき層、電気Znめっき層等を加熱すると、FeにZnが固溶したFeZn固溶相、ZnFe金属間化合物、表層のZnO層等が形成される。さらに、電気Zn−Ni合金めっき層を加熱した場合には、Feにめっき層成分が固溶したNiを含有する固溶層、ZnNiを主体とする金属間化合物、表層のZnO層等が形成される。
なお、本発明においては、上述のとおり、Al系めっき層が付与された熱間プレス用冷延鋼板を加熱することにより形成されるAlを含有するめっき層をAl系めっき層と呼び、Zn系めっき層が付与された熱間プレス用冷延鋼板を加熱することにより形成されるZnを含有するめっき層をZn系めっき層と呼ぶこととする。
【００７１】
次に、本発明の熱間プレス用冷延鋼板の好ましい製造方法について説明する。
本発明では、上記冷延鋼板の製造に際し、まず前記した所定の成分組成を有する溶鋼を、連続鋳造してスラブとし、このスラブを650℃まで６ｈ以内に冷却する。
その後、再加熱して、仕上げ圧延の最終パスの圧下率を12％以上、該最終パスの直前のパスの圧下率を15％以上とし、仕上げ圧延終了温度が860〜950℃の条件で熱間圧延する。
上記の熱間圧延後、冷却停止温度までの第１平均冷却速度を70℃／ｓ以上とし、700℃以下の冷却停止温度まで冷却する１次冷却を施す。
上記の１次冷却後、巻取温度までの第２平均冷却速度を５〜50℃／ｓとし、450℃以下の巻取温度で巻取る２次冷却を施す。
ついで、巻き取った熱延鋼板を酸洗後、冷間圧延を行ったのち、５〜20℃／ｓの平均昇温速度で700〜830℃の温度域まで加熱し、該温度域で15〜600秒間均熱する焼鈍を施す。
上記の均熱処理後、第３平均冷却速度を５℃／ｓ以上とし、600℃以下の冷却停止温度まで冷却する３次冷却を施す。
【００７２】
以下、上記した製造工程を各工程毎に詳細に説明する。
〔連続鋳造工程〕
本発明では、まずスラブを、連続鋳造法により鋳造する。連続鋳造法は、本発明の課題からして前提となるものであり、しかも鋳型鋳造法と比較して生産能率が高いためである。連続鋳造機としては垂直曲げ型が望ましい。これは、垂直曲げ型は設備コストと表面品質のバランスに優れ、かつ表面亀裂の抑制効果が顕著に発揮されるためである。
【００７３】
〔スラブ冷却工程〕
上記の連続鋳造を経てスラブとした後、650℃まで６ｈ以内に冷却する。連続鋳造後、650℃まで６ｈを超えて冷却を行うと、Mn等の偏析が顕著となり、かつ結晶粒が粗大化するため、冷延圧延後の鋼板および熱間プレス後の部材において所望の結晶粒径が得られない。また、Ti系析出物が粗大化し、熱間圧延前に再溶解できずに粗大なTi系析出物が存在するようになるため、冷延鋼板および熱間プレス後の部材において所望とするTi系析出物の分散状態が得られない。熱間圧延開始温度を上昇させるか時間を長くすれば粗大化したTi系析出物の溶解は可能であるが、一方で結晶粒径が大きくなり、冷延圧延後の鋼板および熱間プレス後の部材において所望の結晶粒径が得られなくなる。
そのため、このスラブ冷却工程は、本発明において重要な製造工程であり、連続鋳造後の鋼スラブの冷却は650℃まで６ｈ以内とする。好ましくは650℃まで５ｈ以内で冷却し、さらに好ましくは650℃まで４ｈ以内で冷却する。また、650℃まで冷却したならば、その後、引き続き室温まで冷却した後に、再加熱して熱間圧延を施しても良いし、そのまま温片のまま再加熱して熱間圧延に供しても良い。
【００７４】
〔加熱工程〕
素材である鋼スラブは、鋳造後、再加熱することなく1150〜1270℃で熱間圧延を開始するか、もしくは1150〜1270℃に再加熱したのち、熱間圧延を開始することが好ましい。熱間圧延の好ましい条件は、まず1150〜1270℃の熱間圧延開始温度で鋼スラブを熱間圧延する。
【００７５】
〔熱間圧延工程〕
・仕上げ圧延の最終パスの圧下率：12％以上
仕上げ圧延の最終パスの圧下率を12％以上にすることは、オーステナイト粒内にせん断帯を多数導入し、熱間圧延後のフェライト変態時の核生成サイトを増大して熱延板のミクロ組織結晶粒の微細化を図り、さらにMnバンドを解消するという観点から必要である。また、表層のミクロ組織結晶粒の微細化にも有効である。仕上げ圧延の最終パスの好適圧下率は13％以上である。また、この圧下率の上限は特に限定されないが、熱延負荷荷重が増大すると、鋼板の幅方向での板厚変動が大きくなり、耐遅れ破壊特性が劣化するおそれがあるので、30％以下が好ましい。
【００７６】
・仕上げ圧延の最終パスの直前のパスの圧下率：15％以上
最終パスの直前のパスの圧下率を15％以上にすることは、歪蓄積効果がより高まってオーステナイト粒内にせん断帯が多数導入され、フェライト変態の核生成サイトがさらに増大して熱延板のミクロ組織結晶粒がより微細化し、さらにMnバンドを解消するという観点から必要である。仕上げ圧延の最終パスの直前パスの好適圧下率は18％以上である。また、この圧下率の上限は特に限定されないが、熱延負荷荷重が増大すると、鋼板の幅方向での板厚変動が大きくなり、耐遅れ破壊特性性の劣化が懸念されるので、30％以下が好ましい。
【００７７】
・仕上げ圧延終了温度：860〜950℃
熱間圧延は、鋼板のミクロ組織の均一化、材質の異方性低減により、焼鈍後の耐抵抗溶接割れ特性を向上させるため、オーステナイト単相域にて終了する必要があるので、仕上げ圧延終了温度は860℃以上とする。一方、仕上げ圧延終了温度が950℃超えでは、熱延組織が粗大になり、焼鈍後の結晶粒も粗大化するため、仕上げ圧延終了温度の上限は950℃とする。
【００７８】
〔熱間圧延後の冷却工程〕
・１次冷却工程：70℃／ｓ以上の第１平均冷却速度で700℃以下まで冷却
熱間圧延終了後の冷却過程でオーステナイトがフェライト変態するが、高温ではフェライトが粗大化するため、熱間圧延終了後は急冷することで、組織をできるだけ均質化すると同時に、Ti系析出物の生成を抑制する。そのため、まず、１次冷却として、70℃／s以上の第１平均冷却速度で700℃以下まで冷却する。この第１平均冷却速度が70℃／s未満ではフェライトが粗大化されるため、熱延鋼板のミクロ組織が不均質となり、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さの低下を招く。一方、１次冷却における冷却停止温度が700℃超えでは、熱延鋼板のミクロ組織にパーライトが過剰に生成し、最終的な鋼板組織が不均質となり、やはり耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが低下する。
また、１次冷却の冷却停止温度は、700℃以下で500℃以上の範囲とする。
【００７９】
・２次冷却工程：５〜50℃／ｓの第２平均冷却速度で450℃以下まで冷却
この２次冷却における平均冷却速度が５℃／s未満では、熱延鋼板のミクロ組織にフェライトもしくはパーライトが過剰に生成し、最終的な鋼板のミクロ組織が不均質となり、またTi系析出物も粗大化するため、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが低下する。一方、２次冷却における平均冷却速度が50℃／sを超えると、熱延鋼板のミクロ組織にパーライトを過剰に生成するため、Ｃの元素分布が不均一となり、熱間プレス後の耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが低下する。さらに、450℃超の温度までの冷却では、熱延鋼板のミクロ組織にフェライトもしくはパーライトが過剰に生成し、Ti系析出物も粗大化するため、やはり耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが低下する。
【００８０】
・巻取り温度：450℃以下
巻取り温度が450℃超では、熱延鋼板のミクロ組織にフェライトおよびパーライトが過剰に生成し、最終的な鋼板のミクロ組織が不均質となり、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さが低下する。これを回避するには、ベイナイト単相で巻き取ることが重要である。また、高温で巻き取るとTi系析出物が粗大化し、耐遅れ破壊特性が低下する。そのため、本発明では、巻取り温度の上限は450℃とした。好ましくは420℃以下である。なお、巻取り温度の下限については、特に規定はしないが、巻取り温度が低温になりすぎると、硬質なマルテンサイトが過剰に生成し、冷間圧延負荷が増大するため、300℃以上が好ましい。
【００８１】
〔酸洗工程〕
熱間圧延工程後、酸洗を実施し、熱延板表層のスケールを除去する。この酸洗処理は特に限定されず、常法に従って実施すればよい。
【００８２】
〔冷間圧延工程〕
所定の板厚の冷延板に圧延する冷間圧延工程を行う。この冷間圧延工程は特に限定されず常法に従って実施すればよい。
【００８３】
〔焼鈍工程〕
冷間圧延後、５〜20℃／sの平均昇温速度で700〜830℃の温度域まで加熱し、該温度域で15秒以上600秒間均熱する。
この焼鈍は、冷間圧延後の再結晶を進行させると共に、熱間プレス後の部材のミクロ組織やTi系析出物の分布状態を制御するために実施する。
この焼鈍工程において、あまりに急速に加熱すると再結晶が進行しにくくなるため、平均昇温速度の上限は20℃／ｓとする。一方、昇温速度が小さすぎるとフェライトやマルテンサイト粒が粗大化して、熱間プレス後に所望のミクロ組織が得られないため、５℃／ｓ以上の平均昇温速度が必要である。好ましくは８℃／ｓ以上である。この平均昇温速度を制御することによって、結晶粒の微細化が可能となる。
そして、後述する700〜830℃の均熱温度域まで加熱する。
【００８４】
・均熱温度：700〜830℃
均熱温度は、フェライトとオーステナイトの２相域の温度域とする。700℃未満ではマルテンサイト分率が少なくなり、オーステナイト中に高濃度のＣおよびMnが濃化するため、熱間プレス後に所望のセメンタイトの析出状態が得られない。従って、均熱温度の下限は700℃とする。一方、均熱温度が高すぎると、オーステナイトの結晶粒成長が顕著となり、結晶粒およびTi系析出物が粗大化し、耐遅れ破壊特性が低下するため、均熱温度は830℃以下とする。好ましくは810℃以下である。
【００８５】
・均熱保持時間：15〜600秒
上記の均熱温度において、再結晶の進行および一部もしくは全ての組織のオーステナイト変態のためには、少なくとも15ｓ保持する必要がある。一方、保持時間が過剰に長いと、Mnのミクロ偏析が助長され、曲げ加工性が劣化することから、保持時間は600秒以内が好ましい。
【００８６】
〔冷却工程〕
・均熱後の冷却条件：５℃／ｓ以上の第３平均冷却速度で600℃以下の温度域まで冷却
上記の均熱処理（焼鈍処理）後は、均熱温度から600℃以下の温度域（冷却停止温度）まで、５℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却する必要がある。平均冷却速度が５℃／ｓ未満では、冷却中にフェライト変態が進行して、冷延鋼板のマルテンサイトの体積率が減少し、Ti系析出物が粗大化するため、耐遅れ破壊特性の確保が困難となる。この平均冷却速度の上限については特に規定されないが、設備上の観点およびコストの面から、30℃/s以下が好適である。また、冷却停止温度が600℃を超える場合には、パーライトが過剰に生成し、鋼板のミクロ組織における所定の体積率を得られないため、耐遅れ破壊特性が低下する。
【００８７】
上述した一連の製造工程において、本発明でとくに重要なのは、連続鋳造工程と、熱間圧延工程（その後の１次、２次冷却工程を含む）および冷間圧延後の焼鈍工程（その後の３次冷却工程を含む）である。
すなわち、上記した連続鋳造工程、熱間圧延工程および焼鈍工程を適正に制御することによって、結晶粒が微細化され、Mn偏析が解消されると共に、Ti系析出物の分布状態が改善される結果、平均結晶粒径が４μｍ以下のマルテンサイトを体積率で５〜45％の範囲で含有し、さらに鋼板表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物が鋼板の板厚方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で15個以上存在するという、ミクロ組織を得ることができる。
【００８８】
その後、溶融亜鉛めっきなどのめっき処理を施してもよいし、かかるめっき処理を施さずに冷延鋼板のままで使用してもよい。
〔めっき工程〕
本発明の熱間プレス用冷延鋼板は、上述の製造工程により製造された冷延鋼板ままで使用してもよいが、目的に応じて、Al系めっき層またはZn系めっき層を形成するためのAl系めっき処理またはZn系めっき処理を行ってもよい。
かかるめっき処理は何ら限定されるものではなく、公知の溶融めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法等がいずれも適用可能である。また、めっき処理後に合金化処理を施してもよい。代表的なめっき処理としては、Al系めっき処理としては、溶融アルミ（Aｌ）めっき、溶融Al−Siめっきを施す処理が、またZn系めっき処理としては、溶融亜鉛めっきまたは電気亜鉛ニッケルめっきを施す処理、あるいは溶融亜鉛めっき後さらに合金化処理を施す処理が挙げられる。
【００８９】
なお、冷延鋼板に対して調質圧延を実施しても良い。この際の好適な伸び率は0.05〜2.0％である。
【００９０】
上記のようにして得られた冷延鋼板に対して熱間プレスを行って熱間プレス部材とするが、この時の熱間プレス法については特に制限はなく常法に従って行えば良い。以下に一例を示すが、これに限定されるものではない。
例えば、素材である熱間プレス用冷延鋼板を、電気炉、ガス炉、通電加熱炉、遠赤外線加熱炉等を使用して、Ａc3変態点〜1000℃の温度範囲に加熱し、この温度範囲で0〜600秒間保持した後、鋼板をプレス機に搬送して、550〜800℃の範囲で熱間プレスを行えばよい。熱間プレス用冷延鋼板を加熱する際の昇温速度は、３〜200℃/sとすればよい。
【００９１】
ここに、Ａc3変態点は次式によって求めることができる。
Ａc3変態点（℃）＝881−206Ｃ＋53Si−15Mn−20Ni−１Cr−27Cu＋41Mo
ただし、式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表す。含有しない元素については、０として計算する。
【実施例】
【００９２】
以下、本発明の実施例について説明する。
なお、本発明は、もとより以下に述べる実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲において適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。【００９３】
表１に示す成分組成の鋼を溶製し、表２に示す条件で連続鋳造によりスラブとしたのち、1250℃に加熱後、仕上げ圧延終了温度（FDT）を表２に示す条件で熱間圧延を行った。ついで、熱延鋼板を、表２に示す第１平均冷却速度（冷速１）で冷却停止温度（第１冷却温度）まで冷却した後、第２平均冷却温度（冷速２）で巻取り温度（CT）まで冷却し、コイルに巻取った。なお、一部の試料については、熱間圧延後、２段階の冷却処理を行わず、一定速度で冷却し、コイルに巻取った。
ついで、得られた熱延板を、酸洗後、表２に示す圧下率で冷間圧延を施して、冷延板（板厚：1.4mm）とした。
ついで、かくして得られた冷延鋼板を、連続焼鈍ライン（CAL）もしくは連続溶融めっきライン（CGL）において、表２に示す条件で焼鈍処理を行い、CALを通過した鋼板については冷延鋼板（CR）、CGLを通過した鋼板については溶融亜鉛めっき鋼板（GI）を得た。なお、CGLを通過した鋼板の一部については、溶融亜鉛めっき処理を施した後、さらに550℃で合金化処理を行い、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（GA）を得た。また、溶融アルミめっき処理を施して、溶融アルミめっき鋼板（AS）を得た。さらに、一部はCALにて焼鈍した後に電気亜鉛めっきライン（EGL）において、電気亜鉛ニッケルめっき鋼板（EZN）を得た。【００９４】
ついで、得られた冷延鋼板（めっき鋼板を含む）に対し、表３に示す条件で熱間プレスを実施した。
熱間プレスで使用した金型は、パンチ幅70mm、パンチ肩Ｒ４mm、ダイ肩Ｒ４mmで、成形深さは30mmである。冷延鋼板に対する加熱は、加熱速度に応じて赤外線加熱炉または雰囲気加熱炉のいずれかを用い、大気中で行った。また、プレス後の冷却は、鋼板のパンチ・ダイ間での挟み込みと挟み込みから開放したダイ上での空冷とを組み合わせて行い、プレス(開始)温度から150℃まで冷却した。このとき、パンチを下死点にて保持する時間を１〜60秒の範囲で変えることで冷却速度を調整した。【００９５】
かくして得られた熱間プレス部材のハット底部の位置からJIS 5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241に準拠して引張試験を行い、引張強さ（TS）を測定した。【００９６】
また、耐遅れ破壊特性の試験に関しては、熱間プレス部材のハット底部の位置からJIS 5号引張試験片を採取し、定荷重試験を実施した。室温で塩酸（pH＝3.0）の溶液に浸漬しながら荷重をかけて、破断有無を評価した。負荷応力は900MPaおよび1200MPaとして、両方の負荷応力で100時間以上破断しない場合は耐遅れ破壊特性を良好（○）、負荷応力900MPaでは100時間以上破断しないが、負荷応力1200MPaでは100時間未満で破断した場合を適（△）、両方の負荷応力で100時間未満で破断した場合は耐遅れ破壊特性を劣（×）とした。【００９７】
抵抗スポット溶接後の十字引張強さは、十字引張試験方法（ＪＩＳ Ｚ ３１３７）に基づき、50×150mmの十字引張試験片を切り出し、抵抗溶接を施した試験片を用いた。抵抗溶接の条件は、溶接ガンに取付けられたサーボモータ加圧式で単相直流（50Hz）の抵抗溶接機を用いて抵抗スポット溶接を行い、抵抗溶接部を保有した引張試験片を作製した。なお、使用した一対の電極チップは、先端の曲率半径R40mm、先端径６mmを有するアルミナ分散銅のDR型電極とした。溶接条件は、加圧力を4500N、通電時間は19サイクル（50Hz）、ホールド時間は１サイクル（50Hz）とし、ナゲット径が6.1mmになるように溶接電流は調節した。十字引張強さが6.5kN以上の場合は抵抗スポット溶接後の十字引張強さが良好（○）、５kN以上の場合は適（△）、５kN未満の場合は抵抗スポット溶接後の十字引張強さが劣（×）とした。【００９８】
焼鈍後の冷延鋼板および熱間プレス後の部材のマルテンサイトの体積率は、鋼板の圧延方向に平行かつ厚さ方向に平行な断面を研磨後、３vol％ナイタールで腐食し、SEM（走査型電子顕微鏡）を用いて5000倍の倍率で観察し、ポイントカウント法（ASTM  E562−83（1988）に準拠）により、面積率を測定し、その面積率を体積率とした。マルテンサイト、旧オーステナイトおよびフェライトの平均結晶粒径は、Media  Cybernetics社のImage−Proを用いて、鋼板ミクロ組織写真（5000倍の倍率で20μｍ×20μｍの視野範囲を10箇所撮影したもの）から予め各々の旧オーステナイト、フェライトおよびマルテンサイトそれぞれの結晶粒を識別しておいた写真を取り込むことで各結晶粒の面積が算出可能であり、その円相当直径を算出し、それらの値を平均して求めた。【００９９】
また、Ti系析出物およびセメンタイトの粒径は、冷延鋼板およびプレス部材とも、厚さ方向に平行な断面について、TEM（透過型電子顕微鏡）を用いて10000倍の倍率で0.5μｍ×0.5μｍの視野範囲を10箇所観察し、Media Cybernetics社のImage-Proを用いて、下限を0.005μmとして、その円相当直径を算出することで粒径を求めた。粒径が0.10μｍ未満のTi系析出物および粒径が0.05μｍ以上のセメンタイトの個数はTEM（透過型電子顕微鏡）を用いて10000倍の倍率で0.5μｍ×0.5μｍの視野範囲を10箇所観察し、10箇所の平均個数密度を求めた。この方法では粒径が0.005μm 以上のTi系析出物であれば数えることができた。
かくして得られた冷延鋼板および熱間プレス部材のミクロ組織を表４に示す。また、熱間プレス部材の引張特性、耐遅れ破壊特性および抵抗スポット溶接後の十字引張強さの測定結果を表５に示す。【０１００】
【表１】
0006504323.tif 000002
【０１０１】
【表２−１】
0006504323.tif 000003
【０１０２】
【表２−２】
0006504323.tif 000004
【０１０３】
【表２−３】
0006504323.tif 000005
【０１０４】
【表３−１】
0006504323.tif 000006
【０１０５】
【表３−２】
0006504323.tif 000007
【０１０６】
【表３−３】
0006504323.tif 000008
【０１０７】
【表４−１】
0006504323.tif 000009
【０１０８】
【表４−２】
0006504323.tif 000010
【０１０９】
【表４−３】
0006504323.tif 000011
【０１１０】
【表５−１】
0006504323.tif 000012
【０１１１】
【表５−２】
0006504323.tif 000013
【０１１２】
【表５−３】
0006504323.tif 000014
【０１１３】
表５に示したとおり、成分組成および熱間プレス後の部材のミクロ組織が本発明の適正範囲を満足する発明例はいずれも、高い引張強度は言うまでもなく、優れた耐遅れ破壊特性と、高い抵抗スポット溶接後の十字引張強さを併せて得ることができた。
【要約】
熱間プレス部材について、その成分組成を適正に調整した上で、そのミクロ組織を、旧オーステナイト平均結晶粒径が８μm以下、マルテンサイトの体積率が90％以上で、粒径が0.05μm以上のセメンタイトを部材の厚さ方向に平行な断面200μm2 当たり平均で10個以上存在させ、また部材表面から板厚方向に100μmまでの範囲で粒径が0.10μm未満のTi系析出物を部材の厚さ方向に平行な断面100μｍ2当たり平均で10個以上存在させることにより、熱間プレス後にTS：1780MPa以上という極めて高い引張強度を有するだけでなく、優れた耐遅れ破壊特性および高い抵抗スポット溶接後の十字引張強さを兼備させることができる。