(57)【要約】【課題】  本発明は比較的低温のホットプレスにおいて形状凍結性に優れ、かつ高強度を確保する技術を提供するものである。【解決手段】  質量％で、Ｃ＜０．０５％を含有し、Ｍｎ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏの１種又は２種以上を合計で０．０１〜４％含み、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種又は２種以上を合計で０．５％以下含み、Ｔｉ，Ｎｂ，ＺｒとＣの間にＴｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｎｂ／９３−Ｃ／１２＞０．０００５の条件式を満足する鋼板を窒化雰囲気、浸炭雰囲気又は炭窒化雰囲気で５００℃以上、８００℃以下に加熱し、窒化、浸炭あるいは炭窒化処理を行い、その後５００℃以上の温度でプレス加工をすることを特徴とする部品の製造方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ＜０．０５％、
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種又は２種以上を合計で０．５％以下含み、Ｔｉ，Ｎｂ，ＺｒとＣの間に下記（１）式を満足する鋼板を、窒化雰囲気、浸炭雰囲気又は炭窒化雰囲気で５００〜８００℃に加熱し、窒化、浸炭又は炭窒化処理を行い、その後５００℃以上でプレス加工をすることを特徴とする高強度部品の製造方法。
Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｎｂ／９３−Ｃ／１２＞０．０００５    …  （１）
【請求項２】
更に、質量％で
Ｍｎ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏの１種又は２種以上を合計が０．０１〜４％含むことを特徴とする請求項１記載の高強度部品の製造方法。
【請求項３】
窒化雰囲気がアンモニア濃度で０．２〜５０％であり、５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持することを特徴とする請求項１又は２記載の高強度部品の製造方法。
【請求項４】
浸炭雰囲気がＣＯ濃度で０．２〜５０％であり、５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持することを特徴とする請求項１又は２記載の高強度部品の製造方法。
【請求項５】
炭窒化雰囲気がアンモニア濃度とＣＯ濃度の合計で０．２〜５０％であり、５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持することを特徴とする請求項１又は２記載の高強度部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状凍結性に優れた高強度部品を製造する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の重量を軽減し、燃費の向上を通して、環境負荷を低減する努力がなされている。自動車用に用いられている鋼板においては強度を高めることにより板厚の低減が図られている。しかし、高強度化に伴い鋼板の成形性は劣化し、必要な形状を十分に成形できないことが多い。特に、強度が６００ＭＰａ以上の鋼板では形状凍結性が著しく悪くなることが良く知られている。形状凍結生を改善する効果的なプレス方法として、温間プレス法、例えば特開２００１−３１４９２３号公報（特許文献１）ならびにホットプレス法、例えば特開２００１−３５３５４８号公報（特許文献２）が開発されている。ここで、温間プレス法とは鋼板の加熱温度がＡｅ1 変態点以下で、ホットプレスとは加熱温度がＡｅ3 変態点以上で、かつプレス加工をオーステナイト温度域で行い、その後金型冷却で急冷することによりマルテンサイト主体の組織にし高強度化を図っている。
【０００３】
すなわち、これらのプレス法は鋼板を高温に加熱し、鋼板が軟らかい状態でプレス加工することにより、金型設計より期待される形状の部品を製造することを可能にしている。しかし、これらのプレス方法には次のような問題点がある。
温間プレス法は鋼板をＡｅ1 変態点以上に加熱しないため、焼き入れによる鋼板の高強度化が果たせないだけでなく、高温に加熱することにより焼き戻し軟化が起こるため高強度の部品を製造するのが難しい。一方、ホットプレス法は加熱温度が高いため、熱エネルギー的に不利であるばかりでなく、スケール形成も顕著に進み、それに伴う歩留まり低下やスケール剥離によるプレス加工時の障害も大きい。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１４９２３号公報
【特許文献２】特開２００１−３５３５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、形状凍結性に優れた高強度部品を経済的に製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は適正な成分を持った鋼板を特殊な熱処理をすることにより温間プレスとホットプレスの問題点を解決し、形状凍結性に優れた高強度部品を製造する方法を確立した。  本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ＜０．０５％、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種又は２種以上を合計で０．５％以下含み、Ｔｉ，Ｎｂ，ＺｒとＣの間に下記（１）式を満足する鋼板を窒化雰囲気、浸炭雰囲気又は炭窒化雰囲気で５００℃以上、８００℃以下に加熱し、窒化、浸炭又は炭窒化処理を行い、その後５００℃以上の温度でプレス加工をすることを特徴とする高強度部品の製造方法。
Ｔｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｎｂ／９３−Ｃ／１２＞０．０００５    …  （１）
【０００７】
（２）更に、質量％で、Ｍｎ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏの１種又は２種以上を合計が０．０１〜４％含むことを特徴とする前記（１）記載の高強度部品の製造方法。（３）窒化雰囲気がアンモニア濃度で０．２〜５０％であり、５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持することを特徴とする前記（１）又は（２）記載の高強度部品の製造方法。
【０００８】
（４）浸炭雰囲気がＣＯ濃度で０．２〜５０％であり、５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持することを特徴とする前記（１）又は（２）記載の高強度部品の製造方法。
（５）炭窒化雰囲気がアンモニア濃度とＣＯ濃度の合計で０．２〜５０％であり、５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持することを特徴とする前記（１）又は（２）記載の高強度部品の製造方法にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、適正な成分の鋼板を適正な熱処理で高強度化し、高温でプレス加工をすることにより形状精度の高いプレス部品を製造する方法を提供するものである。
以下に本発明を詳細に説明する。
Ｃの添加量は多くなるとＴｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｎｂ／９３−Ｃ／１２＞０．０００５の関係式を満足するＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒの添加量を多くしなければならなくなり、合金コストが高くなるので、上限を０．０５％とした。また、下限は特に設ける必要はないが、過度な低Ｃ化は製鋼コストが高くなるので０．０００５％以下にするのは経済的観点から好ましくない。
【００１０】
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒは炭窒化物を形成する元素であり、窒化、浸炭あるいは炭窒化処理をしたとき、強度上昇をもたらす。その効果を十分に出すにはＴｉ，Ｎｂ，ＺｒとＣの間にＴｉ／４８＋Ｚｒ／９１＋Ｎｂ／９３−Ｃ／１２＞０．０００５を満足するようにＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種又は２種以上が添加される必要がある。また、合金コストの観点でＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種又は２種以上の添加量の上限を０．５％とした。強度の調整のためにＭｎ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏの１種あるいは２種以上を添加することは有効であり、その効果を発揮するには少なくとも添加量の合計が０．０１％以上である必要があり、過度の添加は合金コストの増加を意味するので、上限を４％とした。
【００１１】
次にプロセス条件の限定について述べる。
熱処理条件が本発明の重要なポイントで、窒化雰囲気がアンモニア濃度で０．２〜５０％であり、本発明の鋼板を５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持すると限定したのはアンモニア濃度が０．２％未満であると窒化が十分に起こらず必要な高強度化が果せないためである。アンモニア濃度の上限を５０％としたのは、これより高濃度にするとコストが高くなり過ぎるためである。温度域の上限を８００℃としたのは、これより高い温度ではアンモニアが分解しやすくなり、効果的に窒化が進まないためである。また、温度が低すぎても窒化は進みにくいので、下限温度を５００℃にした。時間を３０秒以上としたのは、これより短い時間では十分に窒化による高強度化が果せないためである。上限を３０分にしたのは、これより長い処理時間では生産性に問題が生じるためである。
【００１２】
浸炭処理の場合も同様であり、浸炭雰囲気がＣＯ濃度で０．２〜５０％であり、本発明の鋼板を５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持すると限定したのはＣＯ濃度が０．２％未満であると浸炭が十分に起こらず必要な高強度化が果せないためである。ＣＯ濃度の上限を５０％としたのは、これより高濃度にするとコストが高くなり過ぎるためである。温度域の上限を８００℃としたのは、これより高い温度ではＣＯが分解しやすくなり、効果的に浸炭が進まないためである。また、温度が低すぎても浸炭は進みにくいので、下限温度を５００℃にした。時間を３０秒以上としたのは、これより短い時間では十分に浸炭による高強度化が果せないためである。上限を３０分にしたのは、これより長い処理時間では生産性に問題が生じるためである。
【００１３】
炭窒化処理の場合も同様であり、炭窒化雰囲気がアンモニアとＣＯの合計の濃度で０．２〜５０％であり、本発明の鋼板を５００〜８００℃の温度域に３０秒以上、３０分以下保持すると限定したのはアンモニアとＣＯの合計の濃度が０．２％未満であると炭窒化が十分に起こらず必要な高強度化が果せないためである。アンモニアとＣＯの合計の濃度の上限を５０％としたのは、これより高濃度にするとコストが高くなり過ぎるためである。      
【００１４】
温度域の上限を８００℃としたのは、これより高い温度ではＣＯが分解しやすくなり、効果的に炭窒化が進まないためである。また、温度が低すぎても炭窒化は進みにくいので、下限温度を５００℃にした。時間を３０秒以上としたのは、これより短い時間では十分に炭窒化による高強度化が果せないためである。上限を３０分にしたのは、これより長い処理時間では生産性に問題が生じるためである。また、プレス加工を５００℃以上の温度で行なうとしたのは、これより低い温度でプレス加工を行なうと形状凍結性が悪くなる可能性が高いためである。プレス加工温度の上限は特に定めないが、加熱温度の上限から８００℃以下となる。
【実施例】
【００１５】
表１に成分を示す鋼板を用いて、表２に示す様々な熱処理を行なった後、プレス加工を行なった。形状凍結性の良否はＶ曲げ試験を行いＶ字の開き部の幅を金型より算出される予測値で割った値を形状凍結指数とし、求めた。予測値は金型の形状より求めた。１に近い値が形状凍結性の良さを示す。Ｖ曲げ試験は長さ２６０ｍｍ、幅３０ｍｍの板を中央部を６０度のポンチを６０度の内角を持ったダイスに押し付けて行なった。また、プレス後の強度はＶ曲げ試験片より切り出したＪＩＳ１３号Ｂの試験片より求めた。
【００１６】
本発明の条件を満足したものは、高強度と優れた形状凍結性の両方を満足した。また、熱処理条件が本発明の範囲を逸脱したＮｏ．４，６，９，１３，１６は十分な強度アップが果せなかった。一方、成分範囲が本発明の条件を満たさないＮｏ．２２，２３でも十分な強度アップが果せなかった。そして、プレス温度が本発明の範囲を逸脱したものは形状凍結性の劣化が見られた。特に、室温でプレスを行ったＮｏ．２５では形状の著しい劣化が見られた。
【００１７】
【表１】
2005200670.tif 000002
【００１８】
【表２】
2005200670.tif 000003
特許出願人    新日本製鐵株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊  他１