(57)【要約】【課題】  Ａｌ系めっき鋼板を使用して自動車のピラー、ドアインパクトビーム、バンパービーム等の強度部材を製造する際の熱間プレス方法を提供する。                    【解決手段】  鋼成分として質量％で、Ｃ：０．０５％以上を含有する鋼にＡｌを主体とするめっきを施した鋼板を使用して自動車部材を熱間プレス法で製造するに際し、プレス前の加熱雰囲気中の窒素を９５体積％以下とすることを特徴とする高強度自動車部材の熱間プレス方法。また、プレス前の加熱雰囲気中に酸素を５体積％以上とするのが望ましい。【選択図】      なし 【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼成分として質量％で、Ｃ：０．０５％以上を含有する鋼にＡｌを主体とするめっきを施した鋼板を使用して自動車部材を熱間プレス法で製造するに際し、プレス前の加熱雰囲気中の窒素を９５体積％以下とすることを特徴とする高強度自動車部材の熱間プレス方法。
【請求項２】
プレス前の加熱雰囲気中に酸素を５体積％以上とすることを特徴とする請求項１記載の高強度自動車部材の熱間プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ系めっき鋼板を使用して自動車のピラー、ドアインパクトビーム、バンパービーム等の強度部材を製造する際の熱間プレス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題を発端とした低燃費化の動きから自動車用鋼板の高強度化に対する要望が強い。しかし、一般に高強度化は加工性，成形性の低下を伴い、高強度，高成形性を両立する鋼板が望まれている。これに対応するものの１つとして、残留オーステナイトのマルテンサイト変態を利用したＴＲＩＰ（ＴＲａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ＰＩａｃｉｔｉｃｉｔｙ）鋼があり、近年用途が拡大しつつある。この鋼により、成形性の優れた１０００ＭＰａ級の高強度鋼板を製造することは可能であるが、更に高強度、例えば１５００ＭＰａ以上というような超高強度鋼で成形性を確保することは困難である。
【０００３】
そこで、高強度、高成形性を両立する別の形として最近注目を浴びているのが熱間プレス（ホットプレス）である。これは鋼板を８００℃以上のオーステナイト域で加熱した後に熱間で成形することにより高強度鋼板の成形性の課題を無くし、成型後の冷却により焼きを入れて所望の材質を得るというものである。この工法は、超高強度の部材を成形する方法として有望であるが、通常は大気中で鋼板を加熱する工程を有しており、表面に酸化物（スケール）が生成するので、これをショットブラストや酸洗等の後工程で除去する必要があった。
【０００４】
ところがショットブラストでは完全にスケールを排除することが難しく、また、ショットによる変形の可能性があった。また、酸洗も廃水処理等をする必要があり、環境負荷の観点から対応策を講じる必要がある場合があり、これが製造コストアップに繋がる場合があった。これを改善する技術として、０．１５〜０．５％の炭素を含有する鋼板にＡｌめっきした試料を使用して加熱時の酸化抑制を図る技術が知られており、例えば、特開２０００−３８６４０号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】（特開２０００−３８６４０号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術は高強度の成形部品を効率良く製造するのに有効であるが、本発明者らが追試をすると、以下の課題があった。すなわち、Ａｌ系めっき鋼板を９００℃以上に加熱すると、場合によっては鉄と合金化したＡｌめっき層が剥離してしまうという現象が観察されたのである。本発明は、この問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記の課題を克服するために、Ａｌ系めっき鋼板の適正な加熱条件を詳細に検討した結果、以下の知見を得た。すなわち、加熱条件を適正化することでめっきの剥離を防止することが可能となるという知見である。特に、加熱雰囲気の窒素や酸素の影響が強く、これらを適正な範囲とすることで上記課題が解決できることを知見し、本発明を完成した。
【０００８】
その発明の要旨とするところは、
（１）鋼成分として質量％で、Ｃ：０．０５％以上を含有する鋼にＡｌを主体とするめっきを施した鋼板を使用して自動車部材を熱間プレス法で製造するに際し、プレス前の加熱雰囲気中の窒素を９５体積％以下とすることを特徴とする高強度自動車部材の熱間プレス方法。
（２）プレス前の加熱雰囲気中に酸素を５体積％以上とすることを特徴とする前記（１）記載の高強度自動車部材の熱間プレス方法にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、Ａｌ系めっき鋼板を使用して熱間プレス工法により高強度部材を、めっき剥離をほとんど生じることなく製造でき、その工業的意義は極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の限定理由について説明する。
前述したように、本発明はＡｌ系めっき鋼板を８５０℃以上に加熱後、熱間で成形して直ちに冷却し焼入れして所望の強度を得るもので、鋼板成分としては焼入れ性に優れていることが必要である。このためには、Ｃ量０．０５％以上が必要であり、望ましくは０．１％以上である。他の鋼中元素については、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｐ，Ｓ，Ｎ等の元素が添加される場合がある。Ｓｉは、疲労特性に効果があり含有させる場合は、０．０５〜１％とするのが望ましい。Ｍｎ，Ｂ，Ｃｒ，Ｍｏは、焼入れ性の向上に寄与するので含有させる場合は、Ｍｎ：０．５〜３％，Ｂ：０．０５％以下、Ｃｒ：２％以下、Ｍｏ：０．５％以下とするのが望ましい。Ｔｉ，ＡｌはＡｌ系めっき鋼板の耐酸化性を向上させるので含有させる場合は、Ｔｉ：０．５％以下、Ａｌ：０．１％以下とするのが望ましい。
【００１１】
次に、Ａｌ系めっき層の構成としては、Ａｌを主成分とし、溶融Ａｌめっき時の合金層の生成を抑制するために、Ｓｉを望ましくは３〜１５％含有させる場合がある。この他にめっき層の耐食性をより向上させる元素としてＣｒ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｚｎ等があり、これらを添加することも可能である。この際にはＣｒ：０．１〜１％，Ｍｇ：０．５〜１０％，Ｔｉ：０．１〜１％，Ｓｎ：１〜５％含有させるのが望ましい。Ｚｎは沸点が低く、大量に添加すると加熱時に表面に粉体状のＺｎを生成して、プレス時のカジリを惹きおこすため、６０％を超える添加は望ましくなく、１〜６０％が好ましい。
【００１２】
なお、加熱後表面にはＦｅＡｌ3 ，Ｆｅ2 Ａｌ5 ，Ｆｅ3 Ａｌ，Ｆｅ2 Ａｌ8 Ｓｉ等の金属間化合物が生成し得る。これらの相は層状に複層構造をとる傾向にあるが、これらの相構造がどのようなものになろうと本発明の主旨が損なわれるものではない。また、その組成としてはＡｌ，Ｆｅを主成分とし、Ａｌめっき浴にＳｉを添加したときにはＳｉも５〜１０％程度含有される。これらの元素の組成が合計で９０％以上を占める。また微量の合金化していないＡｌが残存することもありうるが、少量であれば特に性能には影響しない。
【００１３】
Ａｌ系めっきの付着量、めっき前処理，後処理については特に限定するものではない。めっき付着量は通常のこの種のめっきで付与される片面３０〜１００ｇ／ｍ2 の範囲が望ましい。めっき後処理として一次防錆、湿潤性を目的としてクロメート処理、樹脂被覆処理等ありうるが、有機樹脂は加熱すると消失してしまうため好ましくない。クロメート処理も近年の６価クロム規制を考慮すると電解クロメート等の３価の処理皮膜が好ましい。      
【００１４】
次に、熱間プレス工程での限定理由を述べる。まず加熱、冷却方法については特に限定しない。大気炉加熱中で加熱しても、誘導加熱、通電加熱等を使用してもよい。このときの加熱速度も限定しない。これは当然板厚、形状に大きく依存する。加熱温度は８００〜１２００℃程度、好ましくは９００℃前後であり、この温度で数分程度保定することが好ましい。焼入れ組織を得るには、当然冷却速度の影響が大きく、２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度とすることが望ましい。この冷却速度は鋼成分に依存し、焼入れ性の良好な鋼では２０℃／ｓｅｃ程度の冷却速度でも所望のマルテンサイトを主体とする組織が得られるし、鋼種によっては３０℃／ｓｅｃ程度の冷却速度が必要となる。
【００１５】
次に、本発明において、もっとも重要な加熱中の雰囲気条件について説明する。本発明において、Ａｌ系めっき鋼板を使用するときには加熱雰囲気を所定の条件とすべきことを知見した。加熱雰囲気中の窒素が多いほど、加熱後に合金化したＡｌ系めっき層が剥離する現象が観察された。剥離により、当然耐熱性、耐食性等の特性は大きく低下する。剥離は鋼板のエッジより起こり、雰囲気の影響が推察された。
【００１６】
また、加熱温度と時間にも依存し、高温，長時間ほど剥離しやすい。純窒素中で焼鈍すると、９５０℃で２０分以上加熱すると剥離が認められた。しかし、窒素濃度を低下させることで、具体的には窒素を９５体積％以下とすることで剥離を防止することが可能であった。Ａｌ系めっき鋼板を加熱すると合金化しためっき層内にカーケンダルボイドを生成することが知られ、雰囲気の窒素が端面よりこのボイドに侵入してボイド表面にＡｌＮを形成してこの界面の密着力を低下させているものと考えている。
【００１７】
従って、雰囲気中の窒素量を低減することでＡｌＮ生成を抑制して剥離し難くなるものと考えられる。残部は、不活性ガスでも良いし、５体積％以上の酸素とすることで、この剥離現象は更に低減できる。これは、カーケンダルボイドの表面にＡｌＮに優先してＡｌ2 Ｏ3 が形成され、その結果ボイド界面への窒素侵入及びＡｌＮ生成が起こり難くなったものと推定している。
【実施例】
【００１８】
次に、実施例で本発明をより詳細に説明する。
通常の熱延、冷延工程を経た、表１に示すような鋼成分の冷延鋼板（板厚１．２ｍｍ）を材料として、溶融Ａｌめっきを行った。溶融Ａｌめっきは無酸化炉−還元炉タイプのラインを使用し、めっき後ガスワイピング法でめっき付着量を片面８０ｇ／ｍ2 に調節し、その後冷却し、アルミナを吹き付けることでゼロスパングル処理を施した。この際のめっき浴組成としてはＡｌ−１０％Ｓｉ−２％Ｆｅであった。浴中のＦｅは浴中のめっき機器やストリップから供給される不可避のものである。めっき外観は不めっき等なく良好であった。このようにして製造した溶融Ａｌめっき鋼板を種々の条件で加熱し、剥離の有無を目視判定した。加熱は試料を雰囲気制御炉内に挿入することで行った。加熱条件と剥離有無を表２に示す。
【００１９】
【表１】
2005238286.tif 000002
【００２０】
【表２】
2005238286.tif 000003
【００２１】
表２に示すように、窒素雰囲気では９３０℃で２０分保持すると剥離が認められた。しかし窒素量を９５％以下にすることで剥離の発生は抑制することができた。なお、燃焼排ガス中の窒素量は２０％、酸素濃度は１００ｐｐｍであった。
特許出願人    新日本製鐡株式会社
代理人  弁理士    椎  名      彊  他１