(57)【要約】【課題】銅ろう材との濡れ性に優れた高強度な銅ろう付け部材用鋼板を提供すること。【解決手段】所定の化学成分組成を満たし、さらに、下記式１および式２を満足し、かつ、ミクロ組織が、全組織に対する面積率で、初析フェライト２０％以上、パーライト８０％以下、及び残部として前記以外の組織５％以下（０％を含む）からなる、銅ろう付け部材用鋼板。  式１：Ｃ＋Ｓｉ／２０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ）／１０＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）＋Ｎｂ＋Ｖ）×３≧０．３０  式２：Ｓｉ／４＋Ｍｎ／４＋Ｃｒ／２＋（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）×３≦０．８【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．１５〜０．３０％（質量％、以下、化学成分において同じ）、
Ｓｉ：０．１０〜０．８０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｂ：５〜４５ｐｐｍ、及び、
Ａｌ：０．００５〜０．１０％
を含み、残部が鉄および不純物からなる成分組成を有し、
さらに下記式１および式２を満足し、かつ、
ミクロ組織が、全組織に対する面積率で、初析フェライト２０％以上、パーライト８０％以下、及び残部として前記以外の組織５％以下（０％を含む）からなる、銅ろう付け部材用鋼板。
式１：Ｃ＋Ｓｉ／２０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ）／１０＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）＋Ｎｂ＋Ｖ）×３≧０．３０
式２：Ｓｉ／４＋Ｍｎ／４＋Ｃｒ／２＋（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）×３≦０．８
【請求項２】
さらに、
Ｃｒ：１．０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ｎｉ：０．５０％以下、
Ｍｏ：０．３０％以下、
Ｔｉ：０．００５〜０．０４０％、及び
Ｎｂ、Ｖ：Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｖ≦０．０４０％を満たす範囲
のうち、１種または２種以上を含む、請求項１記載の銅ろう付け部材用鋼板。
【請求項３】
表面粗度Ｒａが１．１〜２．０μｍである、請求項１または２に記載の銅ろう付け部材用鋼板。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械等に用いられる銅ろう付け部材用鋼板に関し、特に、銅ろう材との濡れ性に優れた高強度な銅ろう付け部材用鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品などに用いられる薄鋼板は、プレス成形後、ロウ材を用いてろう付けされたり、溶接されて用いられる。ろう付けは、母材を溶融しないので、溶接に比較して熱ひずみが無く、異種材料の接合が可能という特長を有している。
【０００３】
ろう付けには、ロウ材をアークやバーナーで溶かして接合する方法や、雰囲気ろう付けが知られている。雰囲気ろう付けとは、冷間プレス後に部品の接合部にロウ材を設置し、還元性雰囲気でロウ材の融点以上に加熱することで溶融させ、毛細管現象によって接合部の隙間に流入させて接合する方法である。
【０００４】
この雰囲気ろう付けでは、鋼板表面に酸化皮膜が生成すると、溶融したロウ材との濡れ性が低下するため、大気と遮断する保護用のガスとして還元性ガスが用いられる。
【０００５】
一方、ロウ材として銅が知られているが、銅ろうを用いる場合には、その融点である１１００℃以上に加熱した後、放冷するというプロセスを経る。
【０００６】
近年、軽量化を目的とした自動車部品の高強度化が加速しており、雰囲気ろう付け部品においても部品高強度化の進展が予想される。これらの部品の強度は、１１００℃以上で加熱→放冷のプロセスにおいて決定されるため、このような熱処理プロセスを考慮した材料設計が必要である。
【０００７】
また、溶融した銅ろうは、鋼板表面を伝わって接合部の隙間に侵入するが、鋼板表面の濡れ性が不足すると、接合部に十分な銅ろうが流入せず接合強度が不足する。
【０００８】
部品の高強度化を図るには、Ｓｉ、ＭｎやＣｒといった合金元素を多く添加することが有効であると考えられるが、冷間プレス時の強度も上昇してしまうため成形性が低下する。さらに、合金元素を過度に添加すると、還元性雰囲気の熱処理であっても、添加合金の酸化皮膜が表面に生成され、鋼板表面とロウ材との濡れ性が低下する。
【０００９】
このように、ろう付け性を確保しつつ、部品の高強度化を図ることは、合金元素の添加において相反する要求であり、技術的ハードルが高かった。
【００１０】
これに対し、まず、冷間プレス後の熱処理で部品の高強度を達成する技術としては、焼き入れ性を向上させた鋼板を急冷する方法が知られている。例えば、特許文献１記載の技術は焼き入れ後の硬さが３５０ＨＶ以上となる熱延鋼板に関する。当該文献記載の技術では、仕上圧延終了温度を８００〜９００℃とする熱間圧延を施し、２０℃／ｓ以下の平均冷却温度で冷却し、巻取温度５００℃以上で巻き取る熱延工程を行っている。さらに、特許文献２では、局部延性及び熱処理後の靱性に優れた、硬さ４０ＨＣＲの低合金熱延鋼板が開示されている。当該文献記載の技術では、仕上温度７５０〜９００℃及び巻取温度４００〜６５０℃で熱間圧延されている。
【００１１】
いずれの文献においても、約８００〜９００℃の範囲に加熱後、急冷することを前提とし、それらのプロセスに好適な鋼板が検討されている。またこれらの文献開示の技術では、熱処理後のミクロ組織は、高い硬度を有するフルマルテンサイトであり、靱性や高い硬度を安定して得ることを目的としている。
【００１２】
しかしながら、いずれの文献においても、雰囲気銅ろう付けのように１１００℃からの緩冷却条件で行うことを前提として、強度（ＴＳ：５００ＭＰａ以上）を確保するための思想は呈示されていない。
【００１３】
一方、ろう付け性を考慮した鋼板の製造技術としては、例えば、特許文献３〜５記載の技術などが報告されている。特許文献３では、Ｃ：０．００３〜０．０１％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｐ：０．０２％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下、Ｔｉ：４８×（Ｎ／１４）〜４８×｛（Ｎ／１４）＋（Ｓ／３２）｝％、Ｎｂ：９３×（Ｃ／１２）〜０．１％、Ｂ：０．０００５〜０．００３％、Ｎ：０．０１％以下、Ｎｉ：０．０５％以下であり、かつ、上記の化学組成の内、Ｎ含有量が０．００４〜０．０１％、Ｎｉ含有量０．０５％以下、かつ（Ｎｉ／Ｃｕ）≧１、Ｃｕ含有量が０．０５％以下とすることにより、接合性に優れた薄鋼板を提供できることが報告されている。特許文献４では、鋼板の表面に耐ろう付け割れ性を上げる元素であるＢを含有し、鋼板内部は合金元素の少ない極低炭素鋼である耐ろう付け割れ性に優れた複層鋼板が報告されている。また、特許文献５では、重量％で、Ｃ：０．００４％以下、Ｂ：０．０００２〜０．００１５％、Ｃｕ：０．００２〜０．０２％を含み、さらにＴｉ：０．００５〜０．０８％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％の１種または２種を含有し、Ｂ×Ｃｕ≦２×１０−５を満たす、耐ろう脆性に優れた鋼板が報告されている。これらは、いずれも極低炭素鋼のろう付けにおいて、粒界に溶融金属が侵入し脆化する問題に対応した技術である。しかし、雰囲気ろう付け後の部品強度を向上させる技術思想や、合金添加によるロウ材との濡れ性悪化を抑制する技術思想はいずれの文献にも開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１１−１９５８８２号公報
【特許文献２】特開２００１−６４７５１号公報
【特許文献３】特開平１０−１９５５９７号公報
【特許文献４】特開平０８−２８３９０３号公報
【特許文献５】特開平０８−１９９３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記の様な問題点に着目してなされたものであって、その目的は、銅ろう材との濡れ性に優れた高強度な銅ろう付け部材用鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは鋭意検討を重ね、下記構成によって上記課題が解決できることを見出した。
【００１７】
すなわち、本発明の一局面に係る銅ろう付け部材用鋼板は、Ｃ：０．１５〜０．３０％（質量％、以下、化学成分において同じ）、Ｓｉ：０．１０〜０．８０％、Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｂ：５〜４５ｐｐｍ、及び、Ａｌ：０．００５〜０．１０％を含み、残部が鉄および不純物からなる成分組成を有し、さらに下記式１および式２を満足し、かつ、ミクロ組織が、全組織に対する面積率で、初析フェライト２０％以上、パーライト８０％以下、及び残部として前記以外の組織５％以下（０％を含む）からなることを特徴とする。
【００１８】
式１：Ｃ＋Ｓｉ／２０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ）／１０＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）＋Ｎｂ＋Ｖ）×３≧０．３０
式２：Ｓｉ／４＋Ｍｎ／４＋Ｃｒ／２＋（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）×３≦０．８
また、前記銅ろう付け部材用鋼板が、さらに、Ｃｒ：１．０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０４０％、及びＮｂ、Ｖ：Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｖ≦０．０４０％を満たす範囲、のうち１種または２種以上を含むことが好ましい。
【００１９】
さらに、前記銅ろう付け部材用鋼板において、表面粗度Ｒａが１．１〜２．０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、銅ろう材との濡れ性に優れた高強度な銅ろう付け部材用鋼板を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明者らは、銅ろう付けプロセス用の鋼板として、素材ままでは低強度（引張強度５９０ＭＰａ以下）で成形性が良好であり、熱処理（１１００℃以上からの緩冷却（１℃／ｓ以下））を経ることによって充分な強度（引張強度５００ＭＰａ以上）を有し、かつ、還元雰囲気焼鈍において銅ろうとの濡れ性が良好である鋼板を提供することを目的として様々な研究を重ねた。
【００２２】
そして、Ｃ：０．１５〜０．３０％（質量％、以下、化学成分において同じ）、Ｓｉ：０．１０〜０．８０％、Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｂ：５〜４５ｐｐｍ、及び、Ａｌ：０．００５〜０．１０％を含み、残部が鉄および不純物からなる成分組成を有し、さらに下記式１および式２を満足し、かつ、ミクロ組織が、全組織に対する面積率で、初析フェライト２０％以上、パーライト８０％以下、及び残部として前記以外の組織５％以下（０％を含む）からなることを特徴とする鋼板によって、上記目的に適う銅ろう付け部材用鋼板を提供できることを見出し、本発明を完成した。
【００２３】
式１：Ｃ＋Ｓｉ／２０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ）／１０＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）＋Ｎｂ＋Ｖ）×３≧０．３０
式２：Ｓｉ／４＋Ｍｎ／４＋Ｃｒ／２＋（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）×３≦０．８
以下、本発明の実施の形態についてより具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００２４】
まず、本実施形態の鋼板において、化学成分組成の範囲を定めた理由は次の通りである。
【００２５】
［Ｃ：０．１５〜０．３０％］
Ｃはろう付け熱処理後の部品強度を確保するために有効な元素である。目標とする部品強度を確保するため、Ｃは０．１５％以上含有させる必要がある。好ましい下限は０．１８％以上である。しかしながら、Ｃ含有量が過剰になると、熱処理前の強度が上昇し成形性が低下するため、その上限を０．３０％以下とする。
【００２６】
［Ｓｉ：０．１０〜０．８０％］
Ｓｉはろう付け熱処理後の部品強度を確保するために有効な元素である。目標とする部品強度を確保するため、Ｓｉは０．１０％以上含有させる必要がある。さらに、後述の通り、ロウ材に対する濡れ性をより確実に得るために必要な表面粗度（Ｒａ≧１．１）を確保するためには、０．１５％以上の添加が好ましい。一方、熱処理前の強度が上昇するため、その上限を０．８０％以下とする。さらに、添加量が０．７０％を超えると、スケール模様が発生して表面粗度Ｒａが２．０μｍ以上となり、ロウ材の濡れ広がり性が過剰になり、接合部に流入する量が減少する場合がある。よって、好ましい上限値は、０．７％以下である。
【００２７】
［Ｍｎ：０．２０〜１．４０％］
Ｍｎはろう付け熱処理後の部品強度を確保すると共に、Ｓと化合物（ＭｎＳ）を形成し、熱間圧延時のＳによる脆化を防止するために有効な元素である。これらの効果を発揮させるためには、Ｍｎは０．２０％以上添加する必要がある。より好ましい下限は０．４％である。一方、Ｍｎ含有量が過剰になると、熱処理前の強度が大きくなりため、その上限は１．４０％である。より好ましい上限は１．２％である。また、Ｍｎを、式２を超えるほど添加すると、酸化皮膜が生成し、濡れ性が低下する。
【００２８】
［Ｐ：０．０３％以下］
Ｐは緩冷却時に結晶粒界に偏析して鋼の靱性を低下させる不純物元素である。Ｐの含有量を０．０３％以下とすることで、靱性を確保することができる。好ましくは０．０２％以下である。Ｐの含有量は少なければ少ないほど好ましいが、ゼロとするのは製造上困難であり、通常、０．０１０％程度は含有される。
【００２９】
［Ｓ：０．０１％以下］
Ｓは、多く含まれると熱延時の赤熱脆性により圧延中に破断する可能性があり、成形性を劣化させる不純物元素である。Ｓの含有量を０．０１％以下とすることで、熱延時の赤熱脆性により圧延中に発生する破断を抑制することができる。より好ましくは０．００５％以下である。Ｓの含有量は少なければ少ないほど好ましいが、ゼロとするのは製造上困難であり、通常、０．００３％程度は含有される。
【００３０】
［Ｂ：５〜４５ｐｐｍ］
Ｂはろう付け熱処理後の部品強度を確保するために有効な元素である。目標とする部品強度を確保するため、Ｂは５ｐｐｍ以上含有させる必要がある。好ましい下限は１０ｐｐｍ以上である。しかしながら、Ｂ含有量が過剰になると、上記効果が飽和してしまうため、その上限を４５ｐｐｍ以下とする。好ましい上限は４０ｐｐｍ以下である。
【００３１】
［Ａｌ：０．００５〜０．１０％］
Ａｌは脱酸剤として作用するために有効な元素である。該効果を発揮させるためには、Ａｌは０．００５％以上含有させる必要がある。好ましい下限は０．０２％以上である。一方、Ａｌ含有量が過剰になると上記効果が飽和し、さらに、介在物が過剰に生成する場合があるため、その上限を０．１０％以下とする。好ましい上限は０．０８％以下である。
【００３２】
本実施形態の鋼板の基本成分は上記の通りであり、残部は実質的に鉄である。但し、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避的不純物が鋼中に含まれることは当然に許容される。また本実施形態の鋼板には、必要に応じて、さらに以下の元素を含有させることも有効である。
【００３３】
［Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＮｂおよびＶ］
すなわち、本実施形態の鋼板には、さらに、Ｃｒ：１．０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０４０％、及びＮｂ、Ｖ：Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｖ≦０．０４０％を満たす範囲、のうち１種または２種以上を含有させることが好ましい。
【００３４】
Ｃｒはろう付け熱処理後の部品強度を高めるのに有効な元素であるが、過剰に含まれると熱処理前の強度が上昇してしまうため、１．０％以下であることが好ましい。より好ましい上限は０．８％以下である。また、Ｃｒを、式２を超えるほど添加すると、酸化皮膜が生成し、濡れ性が低下する。本実施形態において、Ｃｒの含有量の下限は特に限定されないが、部品強度を効果的に上昇させるという観点から、通常、０．１％以上とし、好ましくは０．１５％以上とする。
【００３５】
Ｍｏ、ＣｕおよびＮｉはろう付け熱処理後の部品強度を高めるのに有効な元素であるが、それぞれ過剰に添加すると、素材強度が過度に上昇する。また、製造コストを増加させるという問題もある。
【００３６】
よって、Ｍｏは１．０％以下、Ｃｕは０．５０％以下、及び、Ｎｉは０．５０％以下とすることが好ましい。さらに好ましい上限は、それぞれ、Ｍｏは０．３％以下、Ｃｕは０．３％以下、及び、Ｎｉは０．３％以下である。本実施形態において、Ｍｏ、ＣｕおよびＮｉの含有量について、下限は特に限定されないが、部品強度を効果的に上昇させるという観点から、Ｍｏは０．０５％以上、Ｃｕは０．０５％以上、及び、Ｎｉは０．０５％以上とすることが好ましい。さらに好ましい下限は、それぞれ、Ｍｏは０．０７％以上、Ｃｕは０．０７％以上、及び、Ｎｉは０．０７％以上である。
【００３７】
［Ｔｉ：０．００５〜０．０４％］
Ｔｉは、Ｎと窒化物を形成することでＮを固定し、Ｂの焼き入れ性をより発揮させることができる。よって、ろう付け熱処理後の部品強度の向上に貢献する。その効果を得るためには、Ｔｉは０．００５％以上含有させることが好ましい。より好ましい下限は０．０１０％以下である。一方、過剰に添加すると、素材強度が上昇し、また、酸化皮膜が生成されて濡れ性が低下するため、上限は０．０４％とする。より好ましい上限は０．０３５％以下である。
【００３８】
［Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉ：０．０４％以下］
さらに、必要に応じて、本実施形態の鋼成分に、Ｎｂ及びＶを、上記Ｔｉと合わせてそれらの合計が０．０４％以下となるような範囲で含有させることが好ましい。
【００３９】
ただし、Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉの合計量が０．０４％を超えると、熱処理前の強度が過度に上昇するため、Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉの合計量が０．０４％以下となるようにそれぞれ添加することが好ましい。より好ましくは、Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉの合計量０．０３５％以下とすることが望ましい。また、Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉの含有量の下限は、部品強度を効果的に上昇させるという観点から、Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉの合計量は０．００５％以上とすることが好ましい。より好ましくは、Ｎｂ＋Ｖ＋Ｔｉの合計量０．０１％以上である。
【００４０】
［Ｎ：０．００７％以下］
Ｎ含有量が過剰になると、Ｂ窒化物が生成され、焼き入れ性が低下するおそれがあるため、上限は０．００７％以下とする。より好ましい上限は０．００６％以下である。なお、Ｔｉを添加した場合には、窒素は、ＴｉＮとして固定される。部品強度においてＴｉ添加の効果を発揮させるには、ＴｉＮの生成分だけＴｉを添加する必要があるため、Ｎ含有量が増えると、コストが上昇する他、粗大なＴｉＮの生成により、成形性が低下する場合がある（そのため、式１においてＴｉ添加量からＮ×１４／４８を減じている。）。
【００４１】
［ろう付け性の確保（式２）］
次に、ろう付け性の確保のためには、上述したような成分組成を有する鋼板はロウ材との良好な濡れ性を有している必要がある。ロウ材との濡れ性が劣位な鋼板では、接合部へロウ材が十分に広がらず接合強度が低下する。
【００４２】
発明者らは、鋭意実験を行い、溶融したロウ材との濡れ性を悪化させるのは、鋼板表面に生成するＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉの合金元素の酸化皮膜であることを突き止めた。さらに実験を重ねて、合金添加量が所定の数値を満たせば、酸化皮膜の過度の生成が抑制され、濡れ性を確保できることを明らかにした。すなわち、本実施形態の鋼板は、合金元素の添加量が下記式２を満たす必要がある。
【００４３】
式２：
Ｓｉ／４＋Ｍｎ／４＋Ｃｒ／２＋（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）×３≦０．８
なお、本実施形態において、Ｃｒおよび／またはＴｉの添加がない場合には、それぞれの値は０となり、式２は、
Ｓｉ／４＋Ｍｎ／４≦０．８
で表される。
【００４４】
また、Ｔｉのうち窒化物として存在する量は、酸化皮膜の形成に影響しないため、式２において、その添加量から減じている。
【００４５】
さらに、本発明者らは、鋼板における銅ろうの濡れ性には、酸化皮膜とともに表面粗度Ｒａも影響することを明らかにした。具体的には、本実施形態において、鋼板の表面粗度が、Ｒａ＝１．１〜２．０μｍの範囲であることが好ましい。なお、本明細書における表面粗度Ｒａとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に定められた算術平均粗さＲａと意味する。鋼板表層に酸化皮膜が無く（すなわち、上記式２を満たし）かつ表面粗度が１．１μｍ以上であると、溶融した銅ろうが鋼板表面の微小な凹凸に入り込み、毛細管現象により、急速に広がるようになる。
【００４６】
一方、粗度が過大（２．０μｍ超）になると、ロウ材は鋼板表面にばかり濡れ広がるようになり、肝心の接合部に流入するロウ材の量が減少するおそれがある。よって、式２を満たした上で、表面粗度を上記のように一定範囲内に調整することが、ろう付け性の確保により有効である。
【００４７】
表面粗度を望ましい範囲にするためには、適量のＳｉを添加し（好ましくは、０．１５％以上）、高温巻取することが有効である。それにより、微量の粒界酸化が生成し、それらを酸洗すると粒界部の凹凸が上記Ｒａ範囲になるためと推測される。
【００４８】
しかし、Ｓｉを過度に添加すると、スケール模様（赤スケール）が発生する。この模様部は、熱間圧延直前のデスケーリング工程でスケールが十分に除去されずに圧延されて、表面にスケールが押し込まれて生成されるが、そのような模様部が生成されると、前記Ｒａは、２．０μｍを超える。
【００４９】
よって、Ｒａを上述のような好ましい範囲にするためには、Ｓｉ添加量を０．１５〜０．７％にし、巻取温度（ＣＴ）を６７０℃以上にすることが好ましい。
【００５０】
なお、本実施形態において、目標とする濡れ性は、後述の実施例における濡れ広がり試験で濡れ面積が１０００ｍｍ２以上である。より好ましくは、濡れ面積が１５００〜２２００ｍｍ２の範囲であれば望ましい。濡れ面積が２２００ｍｍ２を超え、濡れ性が過度に高くなると接合部以外の鋼板表面に銅ろうが広がるため、接合部に流入する銅ろうが不十分となるおそれがある。
【００５１】
［部品強度の確保（式１）］
本実施形態の鋼板は、ロウ材として銅を用い、銅の融点である１１００℃以上に加熱した後、放冷（１℃／ｓの緩冷却）するというプロセスを経る雰囲気ろう付け用に使用される鋼板である。
【００５２】
本実施形態において、このような銅ろう付け熱処理後の部材の目標とする強度は、引張強度で５００ＭＰａ以上である。本発明者らは、この強度を確保するために、以下の要件が必要であることを見出した。
【００５３】
まず、フェライトやパーライトの生成を抑制し、所定の強度を有するベイナイト組織を得る必要がある。すなわち、熱処理後の部材の組織は、ベイナイト単相となっていることが好ましい。
【００５４】
このような１℃／ｓの緩冷却下でも安定してベイナイト組織を得るためには、Ｂ（ホウ素）の添加、さらには、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎを一定以上添加する必要がある。
【００５５】
また、合金元素は、添加するほど強度が上昇するが、本実施形態の対象である１１００℃から１℃／ｓでの緩冷却条件において５００ＭＰａ以上の強度を確保するためには、下記式１で０．３以上となるように添加することが必要であることを、実験を重ねることにより明らかとした。
【００５６】
式１：
Ｃ＋Ｓｉ／２０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ）／１０＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）＋Ｎｂ＋Ｖ）×３≧０．３０
なお、本実施形態において、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｖおよび／またはＴｉの添加がない場合には、それぞれの値は０となり、式１は、
Ｃ＋Ｓｉ／２０＋Ｍｎ／１０≧０．３０
で表される。
【００５７】
また、Ｔｉのうち窒化物として存在する量は、部品強度に影響しないため、添加量から減じている。
【００５８】
［ミクロ組織］
本実施形態の鋼板は、冷間プレス時には低強度（引張強度≦５９０ＭＰａ）にする必要がある。そのため、ミクロ組織は、フェライトおよびパーライト組織で構成されている。より具体的には、前記ミクロ組織は、全組織に対する面積率で、初析フェライト２０％以上、パーライト８０％以下、及び残部として前記以外の組織５％以下（０％を含む）からなる。
【００５９】
本明細書において、「初析フェライト」はポリゴナルフェライトであり、アシキュラーフェライトやベイニティックフェライトは本明細書における初析フェライトには該当しない。このようなフェライトの導入により、鋼板が軟質化し、プレス時の荷重や成形限界が向上する。冷間プレス時の低強度を実現するためには、ベイナイトやマルテンサイトは極力混入を避ける必要がある。
【００６０】
初析フェライトが不足して２０％未満となると、冷間プレス時の強度が高くなりすぎる。一方、初析フェライトの上限は、７０％以下であることが好ましい。７０％を超えると、部品加熱中に炭素が均一に分散しきれずに、部品強度のばらつきが大きくなる場合がある。
【００６１】
上述したようにベイナイトやマルテンサイト等の、初析フェライト及びパーライト以外の組織は、素材強度を上昇させるため混入を回避する必要がある。ただし、５％以下であればその影響は小さいと考えられる。
【００６２】
このようなミクロ組織を得るためには、化学成分を上述のように適正化することと、熱延条件のうち、仕上温度と巻取温度をコントロールする必要がある。
【００６３】
［製造方法（熱延条件）］
次に、本実施形態の鋼板の製造方法について説明する。本実施形態の鋼板は、上記の様な化学成分組成を有する鋼材を溶製後、通常用いられている方法によってスラブとし、熱間圧延し、必要に応じて公知の方法により酸洗して熱延鋼板とすることによって得ることができる。
【００６４】
特に、熱延条件における加熱温度、圧延時の仕上げ圧延温度（仕上温度）、及び、巻取温度を制御することが好ましい。以下、各条件についてより具体的に説明する。
【００６５】
［加熱温度：１１５０〜１３００℃］
熱間圧延時の変形抵抗を下げるため、１１５０℃以上に加熱することが好ましい。この温度が１１５０℃未満になると、熱間圧延時の変形抵抗が増大し、製造性が悪化するおそれがある。加熱温度は、より好ましくは１１８０℃以上である。但し、加熱温度が１３００℃を超えるとスケールの過剰生成によりロスが大きくなるため、１３００℃以下とすることが好ましく、より好ましくは１２５０℃以下である。
【００６６】
［仕上げ圧延温度：８３０〜９００℃］
圧延は、鋼を必要寸法まで断面減少させる工程であり、仕上げ圧延温度が低くなりすぎると、圧延加重が増加したり、加工組織が残留するおそれがある。そのため、下限は８３０℃以上とすることが好ましい。より好ましくは８５０℃以上である。
【００６７】
一方、仕上げ圧延温度が高くなりすぎると熱延後のオーステナイト粒が粗大化し、その後、変態する初析フェライト量が不足するため、仕上げ圧延温度は９００℃以下とすることが好ましい。より好ましくは８８０℃以下である。
【００６８】
［巻取温度：６５０〜７５０℃］
ミクロ組織において、初析フェライトを２０％以上とするためには、巻取温度を６５０℃以上とする。巻取温度が６５０℃未満となると、初析フェライトが不足し、パーライト以外の組織が混入して素材強度が上昇するため好ましくない。さらに、前記巻取温度を６７０℃以上に設定することにより、微量の粒界酸化が生成し、それらを酸洗すると粒界部の凹凸を上述のＲａ範囲（１．１μｍ以上）とすることができ、ひいては、より高い濡れ性を確保することができる。
【００６９】
一方、巻取温度が７５０℃を超えると、スケールが厚くなり、酸洗性が低下するというおそれがある。より好ましい上限は７３０℃以下である。
【００７０】
なお、前記巻取後の冷却速度は、例えば、２０〜４０℃／ｈｒである。冷却後、公知の方法により酸洗してもよい。
【００７１】
上記のような条件にて得られた鋼板は、化学成分組成が適切に制御されていることに加え、フェライトとパーライトの面積率が適正に制御されているため、良好な冷間加工性とろう付け後の部材強度を有し、かつ、銅ろうとの濡れ性が良好である。
【００７２】
以上説明したように、本発明の一局面に係る銅ろう付け部材用鋼板は、Ｃ：０．１５〜０．３０％（質量％、以下、化学成分において同じ）、Ｓｉ：０．１０〜０．８０％、Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｂ：５〜４５ｐｐｍ、及び、Ａｌ：０．００５〜０．１０％を含み、残部が鉄および不純物からなる成分組成を有し、さらに下記式１および式２を満足し、かつ、ミクロ組織が、全組織に対する面積率で、初析フェライト２０％以上、パーライト８０％以下、及び残部として前記以外の組織５％以下（０％を含む）からなることを特徴とする。
【００７３】
式１：Ｃ＋Ｓｉ／２０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ）／１０＋（Ｃｕ＋Ｎｉ）／１５＋（（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）＋Ｎｂ＋Ｖ）×３≧０．３０
式２：Ｓｉ／４＋Ｍｎ／４＋Ｃｒ／２＋（Ｔｉ−Ｎ×４８／１４）×３≦０．８
このような構成により、充分なろう付け後の強度を有し、かつ、銅ろうとの濡れ性が良好である銅ろう付け部材用鋼板を提供することができる。
【００７４】
また、前記銅ろう付け部材用鋼板が、さらに、Ｃｒ：１．０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．３０％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０４０％、及びＮｂ、Ｖ：Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｖ≦０．０４０％を満たす範囲、のうち１種または２種以上を含むことが好ましい。
【００７５】
それにより、一層、高強度の部品が得られるといった利点がある。
【００７６】
さらに、前記銅ろう付け部材用鋼板において、表面粗度Ｒａが１．１〜２．０μｍであることが好ましい。それにより、より高い濡れ性を得ることができる。
【００７７】
本発明を、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。
【実施例】
【００７８】
［鋼板の製造］
下記表１に示す化学成分組成の鋼材を溶製した後、所定の熱延条件（加熱温度：１２５０℃、仕上温度（ＦＤＴ）および巻取温度（ＣＴ）：表１に示す温度）で熱間圧延を行い、その後、酸洗して各鋼板を得た。得られた鋼板から、それぞれ板厚３ｍｍの試材（Ｎｏ．１〜１９）を採取した。なお、Ｎｏ．２０の鋼材では、熱延時に割れが発生し、試験片を製造することができなかった。また、表１の成分組成において、空欄の箇所は無添加であることを意味する。
【００７９】
得られた試材については、それぞれ、下記の通りにミクロ組織と表面粗度（μｍ）を観察・測定した。その結果も表１に示す。
【００８０】
（ミクロ組織）
鋼板のＷ／４部から供試材を採取し、供試材の圧延方向に平行な断面について、表面を研磨した後、ナイタール腐食させて、板厚の１／４位置（ｔ／４部）をＳＥＭで、倍率４００倍で観察した。観察視野は約２００μｍ×約１５０μｍとした。観察は３視野について行い、画像解析にてそれぞれのフェライト面積率を算出し、これらの平均値をフェライ分率とした。
【００８１】
（表面粗度Ｒａ）
ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準じて圧延方向およびその直角方向において表面粗度を測定し平均値を求めた。
【００８２】
【表１】
2017155330.tif 000002
【００８３】
表中、ミクロ組織の構成において、Ｆはフェライト、Ｐはパーライト、Ｂはベイナイトをそれぞれ表す。フェライトは分率も示した。
【００８４】
［評価］
得られた鋼板試験片について、以下の評価方法で、素材特性（ＴＳ、ＹＳ、ＥＬ）、濡れ性および熱処理後の強度（引っ張り強度）を測定・観察した。それぞれの結果は下記表２に示す。
【００８５】
（１）素材（銅ろう付け熱処理前）の引張強度（ＴＳ）、降伏強度（ＹＳ）及び伸び（ＥＬ）の測定
引張強度（ＴＳ）、降伏強度（ＹＳ）及び伸び（ＥＬ）は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に基づいて引張試験を行って測定した。試験片は、供試材の圧延方向に対して垂直な方向が長手方向となるように、ＪＩＳ  Ｚ２２０１で規定される５号試験片を各試材から切り出したものを用いた。測定結果を下記表２の「ＴＳ（ＭＰａ）」、「ＥＬ（％）」の欄にそれぞれ示す。
【００８６】
なお、本発明では、熱処理前の鋼板においてＴＳが５９０ＭＰａ以下であることを前提としているため、判定基準：ＴＳ≦５９０ＭＰａとし、それを満たす試材を合格とした。
【００８７】
（２）濡れ性試験
５０ｍｍ×５０ｍｍの供試材上に、φ１．０ｍｍの銅ろう０．１ｇをＶ字型に折り曲げて設置した。その後、雰囲気炉（雰囲気：窒素２５％、水素７５％、露点−３０℃）で１１３０℃×１５分間均熱保持後、炉冷した。
【００８８】
そして、各供試材における銅ろうの濡れ面積を測定した。判定基準は以下の通りである：
濡れ面積１０００ｍｍ２未満：ろう付け性×
濡れ面積１０００〜１５００ｍｍ２：ろう付け性○
濡れ面積１５００〜２２００ｍｍ２：ろう付け性◎
濡れ面積２２００ｍｍ２超：ろう付け性○
（３）銅ろう付け熱処理後の引張強度（ＴＳ）
それぞれの試材を雰囲気炉（雰囲気：窒素２５％、水素７５％、露点−３０℃）で１１３０℃×１５分間均熱保持後、１℃／ｓで１００℃以下まで冷却した。その後、供試材の圧延方向に対して垂直な方向が長手方向となるように、ＪＩＳ１３号Ｂ試験片に加工し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に基づいて引張試験を行って測定した。
【００８９】
なお、本発明では、銅ろう付け熱処理後の鋼板においてＴＳが５００ＭＰａ以上であることを前提としているため、判定基準：ＴＳ≧５００ＭＰａとし、それを満たす試材を合格とした。
【００９０】
【表２】
2017155330.tif 000003
【００９１】
［考察］
表２に示す各評価の結果より、以下のように考察される。
【００９２】
試材Ｎｏ．１〜９は、本発明で規定する各要件を満足する発明例であり、優れたろう付け性（銅ろう濡れ性）を有し、かつ、熱処理前は比較的低強度であり、熱処理後には十分な強度が確保されていることが分かる。特に、表面粗度が好ましい範囲となっている試材Ｎｏ．１〜３および５〜９では、濡れ性が特に好ましい範囲であったことも示された。
【００９３】
これに対し、試材Ｎｏ．１０〜２０（比較例）では、本発明で規定するいずれかの要件を満足していなかったため、いずれかの特性が劣化している。また、試材Ｎｏ．２０については、Ｓ量が多すぎたため、熱延時に割れが発生し試験片が製造できなかった。
【００９４】
試材Ｎｏ．１０では、ミクロ組織においてベイナイトが生成され、フェライトが不足したため、熱処理前の強度が高くなった。これは、熱延条件における巻取温度が低かったためと考えられる。試材Ｎｏ．１１でも、ミクロ組織においてフェライトが不足したため、熱処理前の強度が高くなった。これは、熱延条件における仕上温度が高く、巻取温度が低かったためと考えられる。
【００９５】
試材Ｎｏ．１２では、Ｃ量、Ｓｉ量、Ｂ量が不足し、式１を満たさなかったため、熱処理後の強度が得られなかった。試材Ｎｏ．１３でも、Ｃ量、Ｓｉ量が不足し、式１を満たさなかったため、熱処理後の強度が得られなかった。
【００９６】
試材Ｎｏ．１４では、まず、Ｃ量、Ｂ量が不足し、式１を満たさなかったため、熱処理後の強度が得られなかった。さらに、Ｓｉ量が多すぎたため、表面粗度Ｒａが大きくなりすぎて、濡れ面積が２５００ｍｍ２を超える結果となった。
【００９７】
試材Ｎｏ．１５では、Ｍｎ量が多すぎたため、熱処理前の強度が高くなった。これには、熱延条件における仕上温度が高いことも影響していると考えられる。さらに、式２を満たさなかったため、濡れ性も低下した。
【００９８】
試材Ｎｏ．１６では、Ｍｎ量、Ｔｉ量が多すぎたため、熱処理前の強度が高くなった。これには、熱延条件における仕上温度が高いことも影響していると考えられる。さらに、式２を満たさなかったため、濡れ性も低下した。
【００９９】
試材Ｎｏ．１７では、式２を満たさなかったため、濡れ性が低下した。
【０１００】
試材Ｎｏ．１８および１９では、式１を満たさなかったため、熱処理後の強度が不足していた。
【０１０１】
Ｎｏ．２０では、Ｓ量が過剰であったため、上述したように熱延時に割れが発生し、試験片を製造することができなかった。