(57)【要約】  このホットスタンプ鋼材は、Ａｃ３点以上の温度に加熱して３０分間保持した後に水焼入れを実施した場合の表層から板厚の１／４の深さの位置におけるビッカース硬さを最高焼入れ硬さと定義した場合、前記最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含む鋼材である母材と、前記母材の前記焼戻し部上に形成される亜鉛めっき層とを備え、前記亜鉛めっき層は、Ｆｅ及び前記Ｆｅに固溶したＺｎを含有する固溶体相からなる固溶体層と、前記固溶体相とキャピタルガンマ相とからなるラメラ層と、を含み、前記亜鉛めっき層において、前記ラメラ層の面積率が３０％〜１００％であり、前記固溶体層の面積率が０〜７０％である。
2015152263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｃ３点以上の温度に加熱して３０分間保持した後に水焼入れを実施した場合の表層から板厚の１／４の深さの位置におけるビッカース硬さを最高焼入れ硬さと定義した場合、前記最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含む鋼材である母材と、
前記母材の前記焼戻し部上に形成される亜鉛めっき層とを備え、
前記亜鉛めっき層は、Ｆｅ及び前記Ｆｅに固溶したＺｎを含有する固溶体相からなる固溶体層と、前記固溶体相とキャピタルガンマ相とからなるラメラ層と、を含み、
前記亜鉛めっき層において、前記ラメラ層の面積率が３０％〜１００％であり、前記固溶体層の面積率が０〜７０％である
ことを特徴とするホットスタンプ鋼材。
【請求項２】
前記亜鉛めっき層中の、前記ラメラ層の面積率が８０％以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ鋼材。
【請求項３】
前記焼戻し部のビッカース硬さが１８０〜４５０Ｈｖである
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鋼材。
【請求項４】
前記焼戻し部の硬さが、前記最高焼入れ硬さの６５％以下である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載にホットスタンプ鋼材。
【請求項５】
Ａｃ３点以上に加熱された後、金型を用いたプレス加工によって加工と焼入れとが同時に施され、その後、５００℃〜７００℃未満で焼き戻しされることによって製造される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材。
【請求項６】
前記母材のうちの一部が前記焼戻し部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットスタンプ鋼材に関する。
本願は、２０１４年０３月３１日に、日本に出願された特願２０１４−０７３８１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に用いられる構造部材を高強度にするために、ホットスタンプにより製造された構造部材を用いる場合がある。ホットスタンプは、ＡＣ３点以上に加熱された鋼板を、金型でプレスしつつ、金型で鋼板を急冷する方法である。つまり、ホットスタンプでは、プレス加工と焼入れとが同時に行われる。ホットスタンプによれば、形状精度が高く、高強度の構造部材を製造できる。
このようなホットスタンプを含む製造方法で製造された鋼材（ホットスタンプ鋼材）は、たとえば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されている。これらの特許文献に開示されるホットスタンプ鋼材は、耐食性を高めるために亜鉛めっきが施された鋼板に対してホットスタンプを実施して製造された鋼材である。【０００３】
上述の通り、ホットスタンプでは、プレス加工と同時に焼入れを行う。また、ホットスタンプは、形状精度が高く、高強度の構造部材を製造するのに適している。そのため、一般に、ホットスタンプ鋼材の強度（引張強度）は１５００ＭＰａ程度以上と高い。しかしながら、近年、自動車等の衝突安全性への要求が高まっており、自動車用部材において、強度よりも衝突時における衝撃吸収性が要求される場合がある。衝撃吸収性を高めるには、一般的に強度が低い材料の方が好ましい。ホットスタンプ鋼材においては、鋼板の合金元素量やホットスタンプ条件を変更することである程度強度を変更ことは知られている。しかしながら、ホットスタンプ工程で、部材によってホットスタンプ条件を変更することは、製造負荷の上昇を招くため好ましくない。そのため、近年、ホットスタンプでの焼入れにより１５００ＭＰａ程度以上の強度が得られるホットスタンプ鋼材と同じ化学組成を有し、従来と同等以上の耐食性を有し、かつ、６００〜１４５０ＭＰａ程度の強度を有するホットスタンプ鋼材が求められている。【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１〜３には、耐食性を低下させることなく、ホットスタンプ鋼材の強度を低下させる方法については開示されていない。【０００５】
また、自動車用部材に適用されるホットスタンプ鋼材の表面は、塗装される場合が多い。塗装に際しては、りん酸塩処理性（化成処理性）が高い方が、塗膜密着性が高まる。そのため、ホットスタンプ鋼材では、りん酸塩処理により形成されるりん酸塩皮膜が付着しやすい（つまり、りん酸塩処理性が高い）方が好ましい。
一般に、亜鉛めっき層を有する鋼材（亜鉛めっき鋼材）にホットスタンプを行うと、りん酸塩処理性が低下することが知られている。しかしながら、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性を高める技術についてはこれまで報告されていない。【０００６】
したがって、従前のホットスタンプ鋼材と同じ化学組成を有していても、高い衝撃吸収性を有し、かつ、りん酸塩処理性が高い、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材は未だ提供されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開２００３−７３７７４号公報
【特許文献２】日本国特開２００３−１２９２０９号公報
【特許文献３】日本国特開２００３−１２６９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされた。本発明の目的は、同じ化学組成を有する従来のホットスタンプ鋼材よりも高い衝撃吸収性を有し、かつ、りん酸塩処理性に優れる、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係るホットスタンプ鋼材は、Ａｃ３点以上の温度に加熱して３０分間保持した後に水焼入れを実施した場合の表層から板厚の１／４の深さの位置におけるビッカース硬さを最高焼入れ硬さと定義した場合、前記最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含む鋼材である母材と、前記母材の前記焼戻し部上に形成される亜鉛めっき層とを備え、前記亜鉛めっき層は、Ｆｅ及び前記Ｆｅに固溶したＺｎを含有する固溶体相からなる固溶体層と、前記固溶体相とキャピタルガンマ相とからなるラメラ層と、を含み、前記亜鉛めっき層において、前記ラメラ層の面積率が３０％〜１００％であり、前記固溶体層の面積率が０〜７０％である。
（２）上記（１）に記載のホットスタンプ鋼材は、前記亜鉛めっき層中の、前記ラメラ層の面積率が８０％以上であってもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載のホットスタンプ鋼材は、前記焼戻し部のビッカース硬さが１８０〜４５０Ｈｖであってもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材は前記焼戻し部の硬さが、前記最高焼入れ硬さの６５％以下であってもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材は、Ａｃ３点以上に加熱された後、金型を用いたプレス加工によって加工と焼入れとが同時に施され、その後、５００℃〜７００℃未満で焼き戻しされることによって製造される。
（６）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材は前記母材のうちの一部が前記焼戻し部であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の上記態様によれば、同じ化学組成を有する従来のホットスタンプ鋼材よりも低い強度を有し、かつ、りん酸塩処理性に優れる、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材を４００℃で焼戻しした場合の亜鉛めっき層及びその周辺の断面写真画像である。
【図２】亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材を５００℃で焼戻しした場合の亜鉛めっき層及びその周辺の断面写真画像である。
【図３】亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材を７００℃で焼戻しした場合の亜鉛めっき層及びその周辺の断面写真画像である。
【図４】図１に示す亜鉛めっき層のＸＲＤ測定結果を示す図である。
【図５】図２に示す亜鉛めっき層のＸＲＤ測定結果を示す図である。
【図６】図３に示す亜鉛めっき層のＸＲＤ測定結果を示す図である。
【図７】Ｆｅ−Ｚｎ二元系状態図である。
【図８】実施例における、５００℃で焼戻しされたホットスタンプ鋼材をりん酸塩処理した場合の鋼材表面のＳＥＭ画像である。
【図９】図８のＳＥＭ画像を２値化した画像である。
【図１０】実施例における、４００℃で焼戻しされたホットスタンプ鋼材をりん酸塩処理した場合の鋼材表面のＳＥＭ画像である。
【図１１】図１０のＳＥＭ画像を２値化した画像である。
【図１２】実施例における、７００℃で焼戻しされたホットスタンプ鋼材をりん酸塩処理した場合の鋼材表面のＳＥＭ画像である。
【図１３】図１２のＳＥＭ画像を２値化した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材の衝撃吸収性及びりん酸塩処理性を向上させる方法について検討した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。
【００１３】
上述の通り、ホットスタンプ鋼材の強度（引張強度）が低い方が、衝撃吸収性が高まる。ホットスタンプ鋼材に対して焼戻しを実施すれば、同じ化学組成を有する従来のホットスタンプ鋼材と比較して、強度を低下させることができる。すなわち、ホットスタンプ鋼材の衝撃吸収性を高めることができる。
【００１４】
しかしながら、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材に対して焼戻しを実施すると、亜鉛めっき層の構造が変化する。亜鉛めっき層の構造の変化は、りん酸塩処理性に影響する。
【００１５】
本発明者らは、焼戻し温度が亜鉛めっき層に及ぼす影響、及び亜鉛めっき層の構成がリン酸塩処理性に及ぼす影響について以下の要領で検討を行った。
【００１６】
まず、後述の好ましい化学組成を満たす板厚１．６ｍｍの鋼板を複数準備した。次いで、これらの鋼板上に、溶融亜鉛めっき法により、付着量６０ｇ／ｍｍ２で亜鉛めっき層を形成した。次に、亜鉛めっき層が形成された鋼板に対して、ホットスタンプを実施した。具体的には、鋼板を、鋼板のＡＣ３点以上の温度である９００℃に炉温を設定した加熱炉に装入して、４分間加熱した。このとき、炉に装入してから２分程度で鋼板温度が９００℃となった。その後、水冷ジャケットを備えた平板金型で鋼板を挟み込んでホットスタンプ（加工および焼入れ）を行い、ホットスタンプ鋼材（鋼板）を製造した。ホットスタンプ時の冷却速度は遅い部分でも、マルテンサイト変態開始点まで、５０℃／秒以上であった。
マルテンサイト変態開始（Ms）点はオーステナイト化温度まで加熱した材料を急冷した際の熱膨張を測定し、オーステナイトからマルテンサイトへの体積膨張を測定することにより決定することが可能である。
【００１７】
製造された各ホットスタンプ鋼材に対して、焼戻しを実施した。焼戻し温度は１５０℃〜母材のＡｃ１点の範囲内で、各ホットスタンプ鋼材で異なる温度とした。焼戻しにおける各ホットスタンプ鋼材の加熱時間はいずれも５分とした。
【００１８】
Ａｃ１点及びＡｃ３点は、それぞれ鋼材を加熱した際のオーステナイト変態開始温度、及びオーステナイト変態終了温度を示す。Ａｃ１点及びＡｃ３点は、フォーマスタ試験などによって、鋼材を加熱した際の熱膨張を測定することで決定することができる。具体的には、フェライトからオーステナイトに変態した際の体積収縮を観察することで決定することができる。また、マルテンサイト変態開始点は、オーステナイト化温度まで加熱した鋼材を急冷した際の熱膨張を測定することで決定することができる。具体的には、オーステナイトからマルテンサイトへの体積膨張を測定することにより決定することができる。
【００１９】
各焼戻し温度で焼戻しを行ったホットスタンプ鋼材について、ミクロ組織観察及び、ＸＲＤ測定を行った。また、これらの結果に基づいて、亜鉛めっき層の組織を特定した。
図１は、焼戻し温度が４００℃の場合のホットスタンプ鋼材の亜鉛めっき層及びその周辺の断面部の写真画像である。図４は、その断面部の表面からのＸＲＤ測定結果である。
図２は、焼戻し温度が５００℃の場合のホットスタンプ鋼材の亜鉛めっき層及びその周辺の断面部の写真画像である。図５は、その断面部の表面からのＸＲＤ測定結果である。
図３は、焼戻し温度が７００℃の場合のホットスタンプ鋼材の亜鉛めっき層及びその周辺の断面部の写真画像である。図６は、その断面部の表面からのＸＲＤ測定結果である。
【００２０】
断面部のミクロ組織観察は以下の要領で実施した。すなわち、断面部を５％ナイタ−ルで２０〜４０秒エッチングし、エッチング後、２０００倍のＳＥＭでミクロ組織を観察した。
また、ＸＲＤ測定は、Ｃｏ管球を用いて行った。ＸＲＤにおいて、α−Ｆｅの強度ピークは、回折角２θ＝９９．７°に現れ、Ｚｎ固溶量が多くなるほど、低角度側にシフトする。Ｆｅ３Ｚｎ１０の金属間化合物であるキャピタルガンマ（Γ）の強度ピークは、回折角２θ＝９４．０°に現れる。図４〜図６中の破線Ｌ４はα−Ｆｅ相の強度ピーク位置を示す。破線Ｌ３は固溶Ｚｎ量が少ない固溶体相（Ｚｎ含有量が５〜２５質量％、以下、低Ｚｎ固溶体相と言う場合がある）の強度ピーク位置を示す。破線Ｌ２は固溶Ｚｎ量が多い固溶体相（Ｚｎ含有量が２５〜４０質量％、以下、高Ｚｎ固溶体相と言う場合がある）の強度ピーク位置を示す。破線Ｌ１はΓ相の強度ピーク位置を示す。強度ピーク位置が破線Ｌ４からＬ２にシフトするにしたがって、固溶体相中のＺｎ固溶量が多くなる。
【００２１】
焼戻し温度が１５０℃〜５００℃未満の場合、図１及び図４に示すとおり、亜鉛めっき層は、固溶体層１０を形成し、この固溶体層１０は、強度ピーク位置がＬ２である高Ｚｎ固溶体相であった。図１中の符号２０は母材のうちの焼戻し部であり、符号３０は亜鉛めっき層上に形成された亜鉛酸化物層である。亜鉛酸化物は、金属状態ではないのでめっき層の一部には含まれない。
【００２２】
一方、焼戻し温度が５００℃〜７００℃未満の場合、図２に示す通り、亜鉛めっき層には、固溶体層１０と、複数の層からなるラメラ組織の層４０が観察された。ＸＲＤ測定を行った結果、図５に示すとおり、低Ｚｎ固溶体相の強度ピーク（破線Ｌ３の位置）と、Γ相の強度ピーク（破線Ｌ１の位置）とが現れた。すなわち、このラメラ組織の層は、主にΓ相と低Ｚｎ固溶体相とからなるラメラ組織の層（以下、ラメラ層という）であった。
焼戻し温度が５００℃〜７００℃未満の場合、いずれも、亜鉛めっき層は、面積率で３０％以上のラメラ層４０と、面積率で０〜７０％の固溶体層（高Ｚｎ固溶体相からなる）１０とを含有していた。また、ラメラ層４０は、固溶体層１０上に形成されていた。つまり、ラメラ層は固溶体層よりも亜鉛めっき層の表層側に形成されていた。また、焼戻し温度が６００℃の場合には、亜鉛めっき層全体が実質的にラメラ層であった。
【００２３】
また、焼戻し温度が７００℃の場合、図３に示すように、亜鉛めっき層は、表層に若干のラメラ層４０と、ラメラ層４０の下（鋼材側）に固溶体層１０を備えていた。亜鉛めっき層に占めるラメラ層４０の面積率は２０％以下であった。また、ＸＲＤ測定の結果、図６に示すように、焼戻し温度が５００℃〜７００℃未満の場合には検出されなかった固溶体相の強度ピーク（破線Ｌ２位置）が現れた。一方、焼戻し温度が５００℃〜７００℃未満の場合と比較してΓ相の強度ピーク（破線Ｌ１位置）が小さくなった。
【００２４】
以上のとおり、焼戻しの条件に基づいて、亜鉛めっき層の組織は変化した。そこで、各焼戻し温度で焼戻しを実施したホットスタンプ鋼材のりん酸塩処理性を調査した。その結果、本発明者らは、亜鉛めっき層が面積率で３０％以上のラメラ層を含む場合、優れたりん酸塩処理性が得られることを見出した。
【００２５】
本発明の一実施形態に係るホットスタンプ鋼材（以下、本実施形態に係るホットスタンプ鋼材という場合がある）は、Ａｃ３点以上の温度に加熱して３０分保持した後に水焼入れを実施した場合の表層から板厚の１／４の深さの位置におけるビッカース硬さを最高焼入れ硬さと定義した場合、前記最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含む鋼材である母材と、前記鋼板の前記焼戻し部上に形成される亜鉛めっき層とを備える。亜鉛めっき層は、Ｆｅ及び前記Ｆｅに固溶したＺｎを含有する固溶体相からなる固溶体層と、前記固溶体相とキャピタルガンマ相とからなるラメラ層とを含む。また、亜鉛めっき層において、前記ラメラ層の面積率が３０％〜１００％であり、前記固溶体層の面積率が０〜７０％である。
以下、本実施形態に係るホットスタンプ鋼材について詳細に説明する。
【００２６】
［母材］
母材は鋼材であり、たとえば鋼板をホットスタンプすることにより形成される。また、母材は焼戻し部を含む。焼戻し部とは、その硬さ（ビッカース硬さ）が、鋼材の最高焼入れ硬さの８５％以下である部分を指す。最高焼入れ硬さとは、鋼材をＡｃ３点以上に加熱し、３０分間保持した後、水焼入れを実施した場合の鋼材の表層から板厚の１／４の深さの位置におけるビッカース硬さを意味する。この最高焼入れ硬さは同じ化学成分を有する他の鋼材（焼戻し部を有するホットスタンプ鋼材とは別の鋼材）を用いて測定することができる。
本実施形態に係るホットスタンプ鋼材は、母材が最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含むことにより、同じ化学組成を有し、かつ、焼戻しを実施しないホットスタンプ鋼材と比較して、強度が低く、衝撃吸収性に優れる。好ましくは、焼戻し部の硬さは、最高焼入れ硬さの６５％以下である。この場合、さらに衝撃吸収性に優れる。
【００２７】
マルテンサイトは硬さが高く、また焼戻しによって硬さが低下する組織なので、母材を水焼き入れした場合にマルテンサイト変態する化学組成を有することで、最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を容易に備えることができる。そのため、母材は、Ａｃ３点以上の温度から水焼入れした場合にマルテンサイト変態する化学組成を有することが好ましい。また、焼戻し部は、体積％で９５％以上の焼戻しマルテンサイトと５体積％未満の残留オーステナイトとを含むことが好ましい。
【００２８】
母材の化学組成は限定する必要はないが、例えば、以下の化学組成を有することが好ましい。母材がこのような化学組成を有する場合、自動車用の部材に用いるのに好適な機械特性を得るのに有利である。また、最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を備えるのに有利である。以下、元素に関する「％」は、質量％を意味する。
【００２９】
Ｃ：０．０５〜０．４％
炭素（Ｃ）は、ホットスタンプ後の鋼材（ホットスタンプ鋼材）の強度を高める元素である。Ｃ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。そのため、この効果を得る場合、Ｃ含有量の下限を０．０５％とすることが好ましい。Ｃ含有量のより好ましい下限は０．１０％である。一方、Ｃ含有量が高すぎると、鋼板の靭性が低下する。したがって、Ｃ含有量の上限を０．４％とすることが好ましい。Ｃ含有量のより好ましい上限は０．３５％である。
【００３０】
Ｓｉ：０．５％以下
シリコン（Ｓｉ）は鋼中に不可避的に含有される元素である。また、Ｓｉは鋼を脱酸する効果を有する。そのため、脱酸を目的として、Ｓｉ含有量を０．０５％以上としてもよい。しかしながら、Ｓｉ含有量が高いと、鋼板のＡＣ３点を上昇させる働きを有する。鋼板のＡＣ３点が上昇するとホットスタンプ時の加熱温度が、Ｚｎめっきの蒸発温度を超えてしまうことが懸念される。また、ホットスタンプにおける加熱中に鋼中のＳｉが拡散し、鋼板表面に酸化物が形成される。この酸化物はりん酸塩処理性を低下させる場合がある。Ｓｉ含有量が０．５％超の場合に、上記の問題が顕著となるので、Ｓｉ含有量の上限を０．５％とすることが好ましい。より好ましいＳｉ含有量の上限は０．３％である。
【００３１】
Ｍｎ：０．５〜２．５％
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性を高め、ホットスタンプ鋼材の強度を高める元素である。この効果を得る場合、Ｍｎ含有量の下限を０．５％とすることが好ましい。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．６％である。一方、Ｍｎ含有量が２．５％を超えても、その効果が飽和する。したがって、Ｍｎ含有量の上限は２．５％とすることが好ましい。Ｍｎ含有量のより好ましい上限は２．４％である。
【００３２】
Ｐ：０．０３％以下
りん（Ｐ）は鋼中に含まれる不純物である。Ｐは粒界に偏析して鋼の靭性及び耐遅れ破壊性を低下させる。そのため、Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましいが、Ｐ含有量が０．０３％超となった場合にその影響が顕著となるので、Ｐ含有量を０．０３％以下としてもよい。
【００３３】
Ｓ：０．０１０％以下
硫黄（Ｓ）は鋼中に含まれる不純物である。Ｓは硫化物を形成して鋼の靭性及び耐遅れ破壊性を低下させる。そのため、Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましいが、Ｓ含有量が０．０１０％超となった場合にその影響が顕著となるので、Ｓ含有量を０．０１０％以下としてもよい。
【００３４】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下
アルミニウム（Ａｌ）は鋼の脱酸に有効な元素である。この効果を得るため、Ａｌ含有量の下限を０．０１％としてもよい。しかしながら、Ａｌ含有量が高すぎると、鋼板のＡＣ３点が上昇して、ホットスタンプ時の必要な加熱温度がＺｎめっきの蒸発温度を超える場合がある。したがって、Ａｌ含有量の上限を０．１０％とすることが好ましい。Ａｌ含有量のより好ましい上限は０．０５％である。本実施形態におけるＡｌ含有量は、ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶Ａｌ）の含有量である。
【００３５】
Ｎ：０．０１０％以下
窒素（Ｎ）は鋼中に不可避的に含まれる不純物である。Ｎは窒化物を形成して鋼の靭性を低下させる元素である。また、Ｎは、Ｂが含有される場合、Ｂと結合して固溶Ｂ量を減らす。固溶Ｂ量が減ると、焼入れ性が低下する。上記の理由から、Ｎ含有量はなるべく低い方が好ましいが、Ｎ含有量が０．０１０％超となった場合にその影響が顕著となるので、Ｎ含有量を０．０１０％以下としてもよい。
【００３６】
本実施形態に係るホットスタンプ鋼材の母材部は、例えば上述の元素と残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有していてもよい。しかしながら、本実施形態に係るホットスタンプ鋼材の母材部は、強度または靭性を向上させることを目的として、任意に、上記化学組成のＦｅの一部に代えて、Ｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉから選択される１種以上の元素を後述する範囲でさらに含有してもよい。
本実施形態において、不純物とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入するものを意味する。
【００３７】
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％
ボロン（Ｂ）は、Ｂは鋼の焼入れ性を高め、ホットスタンプ鋼材の強度を高める。この効果を得る場合、Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％である。しかしながら、Ｂ含有量が高すぎれば、その効果が飽和する。したがって、含有させる場合でも、Ｂ含有量の上限を０．００５０％とすることが好ましい。
【００３８】
Ｔｉ：０．０１〜０．１０％
チタン（Ｔｉ）は、Ｎと結合して窒化物（ＴｉＮ）を形成する。その結果、ＢとＮとの結合が抑制され、ＢＮ形成に伴う焼入れ性の低下を抑制できる。また、Ｔｉはそのピン止め効果により、ホットスタンプ加熱時のオーステナイト粒径を微細化し、鋼材の靱性等を高める。これらの効果を得る場合、Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１％である。しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎると、上記効果が飽和するとともに、Ｔｉ窒化物が過剰に析出して鋼の靭性が低下する。したがって、含有させる場合でも、Ｔｉ含有量の上限を０．１０％とすることが好ましい。
【００３９】
Ｃｒ：０．１〜０．５％
クロム（Ｃｒ）は鋼の焼入れ性を高める。この効果を得る場合、Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．１％である。しかしながら、Ｃｒ含有量が高すぎると、Ｃｒ炭化物が形成され、ホットスタンプの加熱時に炭化物が溶解しにくくなる。その結果、鋼のオーステナイト化が進行しにくくなり、焼入れ性が低下する。したがって、含有させる場合でも、Ｃｒ含有量の上限を０．５％とすることが好ましい。
【００４０】
Ｍｏ：０．０５〜０．５０％
モリブデン（Ｍｏ）は、鋼の焼入れ性を高める。この効果を得る場合、Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．０５％である。しかしながら、Ｍｏ含有量が高すぎると、上記効果が飽和する。したがって、含有させる場合でも、Ｍｏ含有量の上限は０．５０％とすることが好ましい。
【００４１】
Ｎｂ：０．０２〜０．１０％
ニオブ（Ｎｂ）は、炭化物を形成して、ホットスタンプ時に結晶粒を微細化する。結晶粒が微細化すると、鋼の靭性が高まる。この効果を得る場合、Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．０２％である。しかしながら、Ｎｂ含有量が高すぎると、上記効果が飽和するとともに、焼入れ性が低下する。したがって、含有させる場合でも、Ｎｂ含有量の上限は０．１０％とすることが好ましい。
【００４２】
Ｎｉ：０．１〜１．０％
ニッケル（Ｎｉ）は、鋼の靭性を高める。また、Ｎｉは、亜鉛めっき鋼材のホットスタンプでの加熱時に、溶融Ｚｎに起因した脆化を抑制する。これらの効果を得る場合、Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．１％である。しかしながら、Ｎｉ含有量が高すぎると、上記効果が飽和するとともに、コストの上昇を招く。したがって、含有させる場合でも、Ｎｉ含有量の上限は１．０％とすることが好ましい。
【００４３】
母材は、その一部が焼戻し部であってもよいし、母材全体が焼戻し部であってもよい。
近年、テーラードプロパティと呼ばれる、位置によって強度や延性等の性能に対する要求が異なる部材が求められている。例えば自動車部材では、Ｂピラー（センターピラー）と呼ばれる骨格部材において、乗車エリアを構成する上部では高強度であることが求められ、下部では衝撃吸収性が高いことが求められている。
亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材の母材の一部のみを焼戻し部にすれば、上述のような強度が高い部分と、衝撃吸収性を併せ持った部材を得ることができる。また、ホットスタンプ鋼材が亜鉛めっき層を有するので、耐食性にも優れる。
【００４４】
母材の焼戻し部の引張強度はたとえば、６００〜１４５０ＭＰａであり、ビッカース硬さは１８０〜４５０Ｈｖである。この場合、ホットスタンプ鋼材の焼戻し部の強度は、焼戻しを実施しない従来のホットスタンプ鋼材と比較して低い。そのため、従来のホットスタンプ鋼材に比べて衝撃吸収性に優れる。
焼戻しマルテンサイトのビッカース硬さは、マルテンサイトのビッカース硬さよりも低い。したがって、ビッカース硬さにより、焼戻し部の組織が焼戻しマルテンサイトか否かを判別できる。
ビッカース硬さは、ＪＩＳ  Ｚ２２４４（２００９）に準拠したビッカース硬さ試験により求めることができる。ビッカース硬さ試験の試験力は１０ｋｇｆ＝９８．０７Ｎとする。
【００４５】
［亜鉛めっき層］
本実施形態に係るホットスタンプ鋼材は、少なくとも母材の焼戻し部上に亜鉛めっき層を有する。亜鉛めっき層は、亜鉛めっき層中の面積率で、３０％以上のラメラ層と、０〜７０％の固溶体層とを含む。
【００４６】
固溶体層は、固溶体相からなる。固溶体相は、Ｆｅと、Ｆｅに固溶したＺｎとを含有する。好ましくは、固溶体層中のＺｎ含有量は２５〜４０質量％である。更に好ましくは、固溶体層中のＺｎ含有量は３０〜４０質量％である。
亜鉛めっき層は固溶体層を有さなくてもよい。つまり、亜鉛めっき層がラメラ層のみからなり、固溶体層の面積率は０％であってもよい。
【００４７】
ラメラ層は、固溶体相とキャピタルガンマ（Γ）相とのラメラ組織を有する。ラメラ組織とは、図２に示すように、異なる相（本実施形態においては固溶体相およびΓ相）が交互に繰り返し隣り合った組織である。Γ相は、金属間化合物（Ｆｅ３Ｚｎ１０）である。ラメラ層の固溶体相中のＺｎ含有量は５〜２５質量％であり、固溶体層中のＺｎ含有量よりも低い。ラメラ層は、亜鉛めっき層の表層に形成される。すなわち、固溶体層が存在する場合、ラメラ層は、固溶体層上に形成される。
【００４８】
ラメラ層は、固溶体層よりもりん酸塩処理性に優れる。その理由として次の事項が考えられる。ラメラ層は、上述のとおり、固溶体相（低Ｚｎ固溶体相）とΓ相とのラメラ組織を有する。ラメラ組織内では、固溶体相及びΓ相は、母材の表面に対して略垂直な方向に延びる。また、上述のとおり、ラメラ層は亜鉛めっき層の表層に形成される。したがって、亜鉛めっき層を断面から観察した場合、表層に固溶体相とΓ相との両方が観察されることになる。このようなラメラ組織を有する亜鉛めっき層に対してりん酸塩処理が実施されると、りん酸により亜鉛めっき層の表面、つまり、ラメラ層がエッチングされる。このとき、亜鉛濃度が高い部分が優先的にエッチングされる。ラメラ層におけるΓ相中のＺｎ濃度は、固溶体相中のＺｎ濃度よりも高いので、りん酸により、Γ相が固溶体相よりも優先的にエッチングされる。その結果、亜鉛めっき層の表面には微細な凹凸が形成され、りん酸塩が付着しやすくなる。
したがって、ラメラ層を表層に有する亜鉛めっき層のリン酸塩処理性は、表層に固溶体層のみを有する亜鉛めっき層よりも高くなると考えられる。
亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率が３０％以上であれば、亜鉛めっき層のりん酸塩処理性が高くなる。そのため、本実施形態に係るホットスタンプ鋼材において、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率を３０％以上とする必要がある。好ましくは、ラメラ層の面積率は、８０％以上である。ラメラ層の面積率が８０％以上であれば、りん酸塩処理性がより向上する。また、化成結晶が細かくなり、塗装密着性等が向上することも期待される。
【００４９】
固溶体相（高Ｚｎ固溶体相、低Ｚｎ固溶体相）中のＺｎ含有量は次の方法で測定できる。すなわち、高Ｚｎ固溶体相中のＺｎ含有量の場合、高Ｚｎ固溶体相中の任意の５箇所で、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）により、Ｚｎ含有量（質量％）を測定し、５箇所のＺｎ含有量の平均を、高Ｚｎ固溶体相中のＺｎ含有量と定義すればよい。低Ｚｎ固溶体相においても、高Ｚｎ固溶体相と同様の方法で、Ｚｎ含有量を求めることができる。
【００５０】
［ホットスタンプ鋼材の製造方法］
本実施形態に係るホットスタンプ鋼材は、上述した母材及び亜鉛めっき層を有していれば、その製造方法には限定されず、その効果を奏することができる。しかしながら、例えば以下に示す、母材である鋼材を準備する工程（母材準備工程）と、母材に亜鉛めっき層を形成する工程（亜鉛めっき処理工程）と、亜鉛めっき層を備える母材に対してホットスタンプを実施する工程（ホットスタンプ工程）と、ホットスタンプ鋼材に対して焼戻しを実施する工程（焼戻し工程）とを備える製造方法によって製造することができる。以下、各工程における好ましい例について説明する。
【００５１】
［母材準備工程］
初めに、母材として用いる鋼板を準備する。たとえば、上述した好ましい範囲の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼を用いて、連続鋳造などの鋳造法によりスラブを製造する。スラブの代わりに、製造された溶鋼を用いて、造塊法によりインゴットを製造してもよい。製造されたスラブ又はインゴットを熱間圧延して鋼板（熱延鋼板）を製造する。必要に応じて、さらに、熱延鋼板に対して酸洗処理を実施し、酸洗処理後の熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して鋼板（冷延鋼板）としてもよい。熱間圧延、酸洗、冷間圧延については、適用する部材に要求される特性に合わせて、公知の方法で行えばよい。
【００５２】
［亜鉛めっき処理工程］
上述の鋼板（熱延鋼板または冷延鋼板）に対して、亜鉛めっき処理を行い、鋼板の表面に亜鉛めっき層を形成する。亜鉛めっき層の形成方法は、特に限定されず、溶融亜鉛めっき処理であってもよいし、合金化溶融亜鉛めっき処理であってもよいし、電気亜鉛めっき処理であってもよい。
【００５３】
溶融亜鉛めっき処理による亜鉛めっき層の形成は、例えば以下の要領で行う。すなわち、鋼板をめっき浴（溶融亜鉛めっき浴）に浸漬して鋼板表面にめっきを付着させる。めっきが付着した鋼板をめっき浴から引きあげる。好ましくは、鋼板表面のめっき付着量を調整して２０〜１００ｇ／ｍ２にする。めっき付着量は、鋼板の引き上げ速度や、ワイピングのガスの流量を調整することにより調整できる。溶融亜鉛めっき浴中のＡｌ濃度は特に限定されない。
以上の工程により、亜鉛めっき層（溶融亜鉛めっき層）を備えるホットスタンプ用鋼板（ＧＩ）が製造される。
【００５４】
合金化溶融亜鉛めっき処理（以下、合金化処理ともいう）による亜鉛めっき層の形成は、例えば以下の要領で行う。すなわち、上述の溶融亜鉛めっき層が形成された鋼板を、４７０〜６００℃に加熱する。加熱後、必要に応じて均熱を行い、その後、冷却する。均熱時間は３０秒以内が好ましいが、限定されない。また、上記加熱温度まで加熱した直後に均熱を行わず、冷却してもよい。めっき層中の所望のＦｅ濃度に応じて、加熱温度及び均熱時間は適宜設定される。合金化処理における加熱温度の好ましい下限は５４０℃である。
以上の合金化処理により、亜鉛めっき層（合金化溶融亜鉛めっき層）を備えるホットスタンプ用鋼板（ＧＡ）が製造される。
【００５５】
電気亜鉛めっき処理による亜鉛めっき層の形成は、例えば以下の要領で行う。すなわち、電気亜鉛めっき浴として、周知の硫酸浴、塩酸浴、ジンケート浴及びシアン浴等のいずれかを準備する。上述の鋼板を酸洗し、酸洗後の鋼板を電気亜鉛めっき浴に浸漬する。鋼板を陰極として、電気亜鉛めっき浴中に電流を流す。これにより、鋼板表面に亜鉛が析出して亜鉛めっき層（電気亜鉛めっき層）が形成される。
以上の工程により、亜鉛めっき層（電気亜鉛めっき層）を備えるホットスタンプ用鋼板（ＥＧ）が製造される。
【００５６】
亜鉛めっき層が合金化溶融亜鉛めっき層である場合、及び、亜鉛めっき層が電気亜鉛めっき層である場合、好ましい亜鉛めっき層の付着量は、溶融亜鉛めっき層の場合と同じである。つまり、これらの亜鉛めっき層の好ましい付着量は２０〜１００ｇ／ｍ２である。
【００５７】
これらの亜鉛めっき層は、Ｚｎを含有する。具体的には、溶融亜鉛めっき層及び電気亜鉛めっき層の化学組成は、Ｚｎ及び不純物からなる。合金化溶融亜鉛めっき層の化学組成は、５〜２０％のＦｅを含有し、残部はＺｎ及び不純物からなる。
【００５８】
［ホットスタンプ工程］
上述の亜鉛めっき層を備えるホットスタンプ用鋼板に対して、ホットスタンプを実施する。ホットスタンプ工程における焼入れ前の加熱では、主に輻射熱を加熱に利用する加熱を行うことが好ましい。
具体的には、初めに、ホットスタンプ用鋼板を加熱炉（ガス炉、電気炉、赤外線炉等）に装入する。加熱炉内で、ホットスタンプ用鋼板をＡＣ３点〜９５０℃に加熱し、この温度で保持（均熱）する。加熱によりめっき層中のＺｎが液化し、均熱によって、めっき層中の溶融ＺｎとＦｅとが相互拡散して固溶体相（Ｆｅ−Ｚｎ固溶体相）となる。めっき層中の溶融ＺｎがＦｅ中に固溶化して固相となった後、加熱炉から鋼板を取り出す。加熱炉から取り出された鋼板に対してホットスタンプ（プレス加工および焼入れ）を実施してホットスタンプ鋼材とする。好ましい均熱時間は０〜１０分、より好ましい均熱時間は、０〜６分、さらに好ましい均熱時間は、０〜４分である。
【００５９】
ホットスタンプでは、内部に冷却媒体（たとえば水）が循環している金型を用いて鋼板をプレスする。鋼板をプレスするとき、金型からの抜熱によって鋼板が焼入れされる。以上の工程により、ホットスタンプ鋼材が製造される。
【００６０】
上述の説明では、加熱炉を用いてホットスタンプ用鋼材を加熱した。しかしながら、通電加熱によりホットスタンプ用鋼材を加熱してもよい。この場合であっても、通電加熱により鋼板を所定時間均熱し、亜鉛めっき層中の溶融Ｚｎを固溶体相にする。亜鉛めっき層中の溶融Ｚｎが固溶体相になった後、金型を用いて鋼板をプレスする。
【００６１】
［焼戻し工程］
ホットスタンプ鋼材（ホットスタンプ後の鋼材）に対して、焼戻しを実施する。焼戻し温度は５００℃〜７００℃未満である。
【００６２】
焼戻し温度を５００℃〜７００℃未満とすることで、焼戻し後の亜鉛めっき層は、面積率で３０％以上のラメラ層を含む。さらに、焼入れ後の母材のミクロ組織がマルテンサイトであった場合、焼戻し後の母材のミクロ組織は焼戻しマルテンサイトとなり、最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部が得られる。
【００６３】
焼戻し温度が５００℃〜７００℃未満の範囲で、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率が３０％以上となるのは、次の理由によると考えられる。
図７は、Ｆｅ−Ｚｎの二元系状態図である。ホットスタンプにより製造されたホットスタンプ鋼材の亜鉛めっき層は、α−ＦｅにＺｎが２５〜４０質量％程度固溶した固溶体相からなる。しかしながら、自由エネルギー的には、室温では、α−Ｆｅに５〜２５質量％のＺｎが固溶した低Ｚｎ固溶体相と、Γ相との二相からなる組織（つまり、ラメラ層）が安定である。つまり、ホットスタンプ後の亜鉛めっき層の固溶体相は、Ｚｎが過飽和された固溶体である。
【００６４】
亜鉛めっき層中のＺｎ濃度が図７中の３５質量％である場合（図中の地点Ａ１に相当）を仮定する。固溶体相から低Ｚｎ固溶体相及びΓ相へ二相分離するための駆動力は、境界線Ａｘ上の地点Ｂから低温側で発生し、地点Ｂから低温側に離れるほど強くなる。一方、亜鉛めっき層中の拡散速度は、高温になるほど高くなる。したがって、二相分離への駆動力と、拡散速度との関係で、焼戻し後にラメラ層が形成されるか否かが決まる。具体的には、二相分離への駆動力が高く、拡散速度が高いほど、ラメラ層が形成されやすくなる。
【００６５】
焼戻し時の亜鉛めっき層中の温度（焼戻し温度）が、低温域（１５０℃〜５００℃未満）である場合（たとえば３００℃の地点Ａ１）、境界線Ａｘ（地点Ｂ）から十分に遠い。この場合、二相分離への駆動力は高い。しかしながら、低温であるためＺｎの拡散速度が低すぎる。そのため、焼戻しを実施しても亜鉛めっき層が二相に分離せず、ラメラ層が形成されない。
【００６６】
焼戻し温度が５００℃〜７００℃未満である場合、温度域が境界線Ａｘ（地点Ｂ）に近づくものの、ある程度の距離を有する（例えば図中の地点Ａ２）。この場合、二相分離への駆動力がある程度発生する。さらに、低温域に比べて温度域が高くなったため、拡散速度が高い。その結果、亜鉛めっき層は二相に分離してラメラ層が形成される。図７のＡ２では、Ｚｎ含有量が７０質量％程度のΓ相（図中Ｃ２）と、Ｚｎ含有量が１０質量％程度の固溶体相（図中Ｃ１）とに分離して、ラメラ層が形成される。
【００６７】
一方、さらに焼戻し温度が上昇して、７００℃以上になると、温度域が境界線Ａｘ近傍、又は、境界線Ａｘを越える。この場合、温度上昇により拡散速度は高くなるものの、二相分離への駆動力が極めて小さい、もしくは、駆動力が発生しない。その結果、二相への分離が起りにくく、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率は３０％未満になる。
【００６８】
以上のメカニズムにより、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材に焼戻しを行うと、焼戻し温度に応じて亜鉛めっき層の組織が変化する。焼戻し温度を５００℃〜７００℃未満とすることにより、亜鉛めっき層中に、面積率で３０％以上のラメラ層を形成することができる。また、この場合、高いりん酸塩処理性が得られる。
【００６９】
焼戻しは、ホットスタンプ鋼材の一部に対してのみ実施することもできる。たとえば、高周波を用いた誘導加熱や、通電加熱により、ホットスタンプ鋼材の一部に対して焼戻しを実施することができる。
ホットスタンプ鋼材の一部に対してのみ焼戻しを行うことで、同一部材において、焼戻しを行った部分と焼戻しを行わなかった部分とで、強度を変化させることができる。このような部材は、例えば自動車のＢピラーのように、上部では高強度であることが求められ下部では衝撃吸収性が高いことが求められる部材に適用することができる。なお、部分焼戻しの場合でも、焼戻し部については、全体を焼戻した場合の焼戻し部と同等である。
【００７０】
以上の工程を含む製造方法によれば、最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含む母材と、亜鉛めっき層とを備え、前記亜鉛めっき層において、前記ラメラ層の面積率が３０％以上であるホットスタンプ鋼材を製造することができる。
【００７１】
本実施形態に係るホットスタンプ鋼材の製造方法は、さらに、以下の工程を含んでもよい。
【００７２】
［防錆油膜形成工程］
上述の製造方法では、さらに、亜鉛めっき処理工程とホットスタンプ工程との間に、防錆油膜形成工程を含んでもよい。
【００７３】
防錆油膜形成工程では、ホットスタンプ用鋼材の表面に、防錆油を塗布して防錆油膜を形成する。ホットスタンプ用鋼材は、圧延されてから、ホットスタンプ工程が実施されるまでの期間が長い場合があり得る。その場合、ホットスタンプ用鋼材の表面が酸化する場合があり得る。本工程によれば、ホットスタンプ用鋼材の表面に防錆油膜が形成されるので、鋼板の表面が酸化しにくくなり、スケールの発生が抑制される。
【００７４】
［ブランキング加工工程］
また、上述の製造方法はさらに、防錆油膜形成工程と、ホットスタンプ工程と間に、ブランキング加工工程を含んでもよい。
【００７５】
ブランキング加工工程では、ホットスタンプ用鋼材に対して剪断加工及び／又は打ち抜き加工等を実施して、特定の形状に成形（ブランキング加工）する。ブランキング加工後の鋼板の剪断面は酸化しやすいが、鋼板表面に防錆油膜が形成されていれば、剪断面にも防錆油がある程度広がる。そのため、ブランキング加工後の鋼板の酸化が抑制される。
【実施例】
【００７６】
次に、実施例を用いて本発明を説明する。【００７７】
まず、表１に示す化学組成Ａ〜Ｇを有する溶鋼を用いて連続鋳造法によりスラブを製造し、スラブを熱間圧延し、熱延鋼板を製造した。熱延鋼板を酸洗した後、冷間圧延を実施して、板厚１．６ｍｍの冷延鋼板を製造した。得られた冷延鋼板をホットスタンプ鋼材の製造に利用する鋼板とした。【００７８】
【表１】
2015152263.tif 000003
【００７９】
最高焼入れ硬さを調査するため、鋼種Ａ〜Ｇのそれぞれの化学成分を有する鋼板の一部を採取し、Ａｃ３点以上の温度に加熱し、３０分間保持した後、水焼入れを実施した。いずれの鋼種の鋼板も、水焼入れ後の組織はフルマルテンサイトであった。
水焼入れ後の鋼板に対し、表層から板厚の１／４の深さの位置でビッカース硬さを測定し、得られたビッカース硬さを最高焼入れ硬さＢ０（ＨＶ）と定義した。ビッカース硬さ試験は、ＪＩＳ  Ｚ２２４４（２００９）に準拠し、試験力は１０ｋｇｆ＝９８．０７Ｎとした。【００８０】
鋼種Ａ〜Ｇの化学成分を有する冷延鋼板を用いて、表２中に示す付着量となる条件で、亜鉛めっき処理を行い、表２中に示す温度で焼戻しを行い、試験番号１〜１４のホットスタンプ鋼材を製造した。【００８１】
【表２】
2015152263.tif 000004
【００８２】
試験番号６では、溶融亜鉛めっき処理により、鋼板に溶融亜鉛めっき層（ＧＩ）を形成した。試験番号６以外の試験番号では、溶融亜鉛めっき層を有する鋼板に対してさらに合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき層（ＧＡ）を形成した。合金化処理は、最高温度をいずれも約５３０℃とし、約３０秒間加熱した後、室温まで冷却した。【００８３】
合金化溶融亜鉛めっき層内のＦｅ含有量は質量％で１２％であった。Ｆｅ含有量は次の測定方法により得られた。まず、合金化溶融亜鉛めっき層を含む鋼板のサンプルを採取した。サンプル中の合金化溶融亜鉛めっき層内の任意の５箇所において、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）によりＦｅ含有量（質量％）を測定した。測定された値の平均値を、その試験番号の合金化溶融亜鉛めっき層のＦｅ含有量（質量％）と定義した。【００８４】
これらのめっき層（溶融亜鉛めっき層または合金化溶融亜鉛めっき層）の付着量は次の方法により測定した。まず、各鋼板からめっき層を含むサンプルを採取し、ＪＩＳ  Ｈ０４０１に準拠してサンプルのめっき層を塩酸で溶解した。溶解前のサンプル重量と、溶解後のサンプル重量と、めっき層が形成されていた面積とに基づいて、めっき付着量（ｇ／ｍ２）を求めた。測定結果を表２の「付着量」の欄に示す。【００８５】
めっき層を形成した後、各試験番号の鋼板に対して、加熱によるホットスタンプを実施した。具体的には、各鋼板に対して、鋼板のＡＣ３点以上の温度である９００℃に炉温を設定した加熱炉に装入し、輻射熱により、鋼Ａ〜ＧのそれぞれのＡＣ３点以上の温度である９００℃にて４分間加熱した。このとき、炉に装入してから２〜２．５分程度で鋼板温度が９００℃となり、さらに、各鋼板を９００℃で１．５〜２分間均熱した。【００８６】
均熱後、水冷ジャケットを備えた平板金型で鋼板を挟み込むことによってホットスタンプ鋼材（鋼板）を製造した。この際、ホットスタンプ時の冷却速度が遅い部分でも、マルテンサイト変態開始点までの冷却速度が５０℃／秒以上となるように焼入れした。【００８７】
さらに、ホットスタンプ後の試験番号１〜１３、１５、１６の鋼材に対して、焼戻しを実施した。試験番号１〜１３、１５では、各鋼材を熱処理炉に装入した。つまり、鋼材全体に対して焼戻しを実施した。試験番号１６では、直接通電加熱にて、部分的に電流を流し、部分的に焼戻しを行った。各試験番号の焼戻し温度は表２に示すとおりとし、加熱時間は、炉に装入した場合は、いずれも５分とし、通電加熱の場合には、２０秒とした。試験番号１４の鋼材に対しては焼戻しを実施しなかった。以上の工程により、試験番号１〜１６のホットスタンプ鋼材を製造した。
これらの試験番号１〜１６のホットスタンプ鋼材に対し、ビッカース硬さ試験、亜鉛めっき層のミクロ組織観察、りん酸塩処理性評価試験を行った。部分的に焼戻しを行った試験番号のホットスタンプ鋼材については、焼戻し部について評価を行った。【００８８】
［ビッカース硬さ試験］
各試験番号の鋼材（鋼板）の母材の板厚中央部からサンプルを採取した。サンプルの表面（鋼板の圧延方向に垂直な面（Ｌ断面）に相当）に対して、ＪＩＳ  Ｚ２２４４（２００９）に準拠したビッカース硬さ試験を実施した。試験力は１０ｋｇｆ＝９８．０７Ｎとした。得られたビッカース硬さＢ１（ＨＶ１０）、および、最高焼入れ硬さＢ０との比である、Ｂ１／Ｂ０×１００（％）を表２に示す。【００８９】
［亜鉛めっき層のミクロ組織観察］
各試験番号の鋼材から、亜鉛めっき層を含むサンプルを採取した。サンプルの表面のうち、圧延方向に垂直な断面を５質量％のナイタールでエッチングした。２０００倍のＳＥＭにより、エッチングされた亜鉛めっき層の断面を観察し、固溶体層及びラメラ層の有無を判断した。【００９０】
ラメラ層が観察された場合はさらに、次の方法によりラメラ層の面積率を求めた。上記断面のうち任意の５視野（５０μｍ×５０μｍ）において、亜鉛めっき層全体の面積に対する、固溶体層の面積率（％）、及び、ラメラ層の面積率（％）を求めた。このとき、表面に浮上して配置されるＺｎ酸化物層（図１中の符号３０）は、金属状態でないため、めっき層ではないので、亜鉛めっき層の面積に含めなかった。得られた固溶体層及びラメラ層の面積率（％）を表２に示す。【００９１】
ミクロ組織観察で観察された固溶体層に対して、上述の方法によりＥＰＭＡによる測定を実施した。その結果、観察された固溶体層中のＺｎ含有量はいずれも、２５〜４０質量％であった。【００９２】
［りん酸塩処理性評価試験］
各試験番号のホットスタンプ鋼材に対して、日本パーカライジング株式会社製の表面調整処理剤プレパレンＸ（商品名）を用いて表面調整を室温で２０秒実施した。さらに、日本パーカライジング株式会社製のりん酸亜鉛処理液パルボンド３０２０（商品名）を用いてりん酸塩処理を実施した。処理液の温度は４３℃とし、ホットスタンプ鋼材を処理液に１２０秒間浸漬した。【００９３】
りん酸塩処理後、ホットスタンプ鋼材の任意の５視野（１２５μｍ×９０μｍ）を１０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。図８は、焼戻し温度が５００℃のホットスタンプ鋼材（試験番号６）に対して上述のりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材表面のＳＥＭ画像（１０００倍）である。
ＳＥＭ画像に対して、２値化処理を実施した。図９は、図８のＳＥＭ画像を２値化して得られた画像である。２値化された画像において、白色部分には微細な化成結晶が形成されている。微細な化成結晶が多いほど、りん酸塩処理性が高い。そのため、２値化された画像を用いて、白色部分の面積率ＴＲを求めた。面積率ＴＲが３０％以上であれば、りん酸塩処理性に優れると判断した。各試験番号で得られた面積率ＴＲを表２に示す。表中の「Ｇ」はＧＯＯＤであり、「ＮＧ」はＮＯ  ＧＯＯＤである。【００９４】
［試験結果］
図１０は、焼戻し温度が４００℃のホットスタンプ鋼材（試験番号１０）に対して上述のりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材表面のＳＥＭ画像（１０００倍）であり、図１１は図１０を２値化した画像である。図１２は、焼戻し温度が７００℃のホットスタンプ鋼材（試験番号１０）に対して上述のりん酸塩処理を実施した後の、ホットスタンプ鋼材表面のＳＥＭ画像（１０００倍）であり、図１３は図１２を２値化した画像である。【００９５】
表２を参照して、５００〜６５０℃で焼戻しを行った試験番号１〜８のホットスタンプ鋼材の母材のミクロ組織は焼戻しマルテンサイトからなり、ビッカース硬さは１８０〜４５０ＨＶであり、最高焼入れ硬さの８５％以下であった。すなわち、これらの試験番号のホットスタンプ鋼材の硬さは１４５０ＭＰａ以下の強度に相当する硬さであった。また、これらの試験番号のホットスタンプ鋼材は、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率が３０％以上であり、その結果、りん酸塩処理性評価試験での面積率ＴＲは３０％以上であった。すなわち、試験番号１〜８のホットスタンプ鋼材は、優れた衝撃吸収性及びりん酸塩処理性を示した。【００９６】
一方、試験番号９〜１３では、焼戻し温度が５００℃未満または７００℃以上であった。その結果、試験番号９〜１３のホットスタンプ鋼材では、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率が３０％未満であった。そのため、りん酸塩処理性評価試験での面積率ＴＲが３０％未満であり、リン酸塩処理性に劣っていた。また、試験番号９では、焼戻し温度が低かったため、焼戻しを行っても母材の硬さが最高焼入れ硬さの８５％以下にならなかった。【００９７】
試験番号１４は、焼戻しを実施しなかった例である。そのため、母材のミクロ組織はマルテンサイト（フレッシュマルテンサイト）であった。そのため、ビッカース硬さは４５０ＨＶを越え、最高焼入れ硬さの８５％を超えていた。さらに、亜鉛めっき層中のラメラ層の面積率が３０％未満であり、りん酸塩処理性が低かった。【００９８】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０    固溶体層
２０    焼戻し部
３０    亜鉛酸化物層
４０    ラメラ層
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、同じ化学組成を有する従来のホットスタンプ鋼材よりも低い強度を有し、かつ、りん酸塩処理性に優れる、亜鉛めっき層を有するホットスタンプ鋼材を提供することができる。
【図４】
2015152263.tif 000005
【図５】
2015152263.tif 000006
【図６】
2015152263.tif 000007
【図７】
2015152263.tif 000008
【図１】
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【図２】
2015152263.tif 000010
【図３】
2015152263.tif 000011
【図８】
2015152263.tif 000012
【図９】
2015152263.tif 000013
【図１０】
2015152263.tif 000014
【図１１】
2015152263.tif 000015
【図１２】
2015152263.tif 000016
【図１３】
2015152263.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月6日(2017.2.6)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
Ａｃ３点以上の温度に加熱して３０分間保持した後に水焼入れを実施した場合の表層から板厚の１／４の深さの位置におけるビッカース硬さを最高焼入れ硬さと定義した場合、前記最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含む鋼材であり、Ｓｉを０．０５〜０．５％含有する母材と、
前記母材の前記焼戻し部上に形成される亜鉛めっき層とを備え、
前記亜鉛めっき層は、Ｆｅ及び前記Ｆｅに固溶したＺｎを含有する固溶体相からなる固溶体層と、前記固溶体相とキャピタルガンマ相とからなるラメラ層と、を含み、
前記亜鉛めっき層において、前記ラメラ層の面積率が３０％〜１００％であり、前記固溶体層の面積率が０〜７０％である
ことを特徴とするホットスタンプ鋼材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係るホットスタンプ鋼材は、Ａｃ３点以上の温度に加熱して３０分間保持した後に水焼入れを実施した場合の表層から板厚の１／４の深さの位置におけるビッカース硬さを最高焼入れ硬さと定義した場合、前記最高焼入れ硬さの８５％以下の硬さを有する焼戻し部を含む鋼材であり、Ｓｉを０．０５〜０．５％含有する母材と、前記母材の前記焼戻し部上に形成される亜鉛めっき層とを備え、前記亜鉛めっき層は、Ｆｅ及び前記Ｆｅに固溶したＺｎを含有する固溶体相からなる固溶体層と、前記固溶体相とキャピタルガンマ相とからなるラメラ層と、を含み、前記亜鉛めっき層において、前記ラメラ層の面積率が３０％〜１００％であり、前記固溶体層の面積率が０〜７０％である。
（２）上記（１）に記載のホットスタンプ鋼材は、前記亜鉛めっき層中の、前記ラメラ層の面積率が８０％以上であってもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載のホットスタンプ鋼材は、前記焼戻し部のビッカース硬さが１８０〜４５０Ｈｖであってもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材は前記焼戻し部の硬さが、前記最高焼入れ硬さの６５％以下であってもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材は、Ａｃ３点以上に加熱された後、金型を用いたプレス加工によって加工と焼入れとが同時に施され、その後、５００℃〜７００℃未満で焼き戻しされることによって製造される。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のホットスタンプ鋼材は前記母材のうちの一部が前記焼戻し部であってもよい。
【国際調査報告】
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