JFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）p. 20-27

自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板Cold-rolled and Galvannealed (GA) Ultra High Strength Steel Sheets
for Automobile Structural Parts
南秀和

MINAMI Hidekazu

JFE スチール

スチール研究所

薄板研究部

主任研究員（係長）小林崇

KOBAYASHI Takashi

JFE スチール

スチール研究所

薄板研究部

主任研究員（副部長）

船川義正

FUNAKAWA Yoshimasa

JFE スチール

スチール研究所

薄板研究部長・博士（工学）要旨
JFE スチールは，自動車車体の軽量化に資する種々の高強度冷延鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を開発・商品化してきた。引張強さが 980 MPa 級以上の超高強度鋼板で，より低強度の鋼板を置換して自動車部品の薄肉化を図る場合には，従来材を超えるプレス成形性が要求される。そこで，超高強度鋼板の伸びを一段と高めるともに，加工方法や部品形状に応じて，伸びフランジ性も同時に向上させることが必要となる。さらに，超高強度鋼板の部品適用には，スポット溶接性の確保や遅れ破壊への考慮も不可欠となる。超高強度化に伴うこれらの諸課題を合理的な材料設計に基づいて精緻な金属組織制御技術と独自の製造プロセスにより解決し，自動車の骨格部品に適用可Ⓡ

能な超高強度鋼板群を製品化した。これらの超高強度冷延・GA 鋼板は自動車用高成形性高強度鋼板「JEFORMA 」
としてシリーズ化されており，今後もさらなる適用拡大が期待される。

Abstract:
JFE Steel has developed and commercialized a variety of cold-rolled and galvannealed (GA) high strength steel
sheets which significantly contribute to weight reduction of automobiles. In order to reduce the thickness of
automotive parts through the application of 980 MPa or higher grade ultra-high strength steel sheets, it is necessarythat they have the same level of press formability to that of lower strength steels. In addition to increase theelongation of ultra-high strength steel sheets, it is important to improve the stretch-flangeability, depending on
manufacturing processes and part shapes. It is also necessary to consider the spot weldability and delayed fracture
properties. These problems associated with ultra-high strength steel sheets have been solved by sophisticatedmicrostructure control technology and unique manufacturing processes. Based on reasonable material design, ultrahigh strength steel sheets have been commercialized for automotive structural parts. These cold-rolled and GA ultrahigh strength steel sheets, which lined-up as JEFORMA

TM

series, provide excellent formability. The application ofthese steel sheets is expected to be further increased in the future.

1． はじめにあり，優れた成形性を有する超高強度鋼板のニーズが高まっている。

車輌の軽量化による CO2 排出量削減と車体の高強度化にJFE スチールは，超高強度鋼板の製造に不可欠である連
1-4）

よる耐衝突性能向上の両立を目的に，自動車用薄鋼板の高続焼鈍設備を実用化し強度化が弛むことなく進行しており，新たな法規制の導入も商品化した。以来，超高強度鋼板の適用拡大に必要な，伸び，，時代に先んじて超高強度鋼板を相次いでいる。そのため，車体強度の増加を目的として，自伸びフランジ性，曲げ性などの成形性の改善を図り，自動動車キャビンの骨格を形成する主要な構造部品では，引張車部品への適用に必要な各種成形性を具備する鋼板商品を強さ（TS：Tensile Strength）で 980 MPa 級以上の超高強度展開してきた鋼板の適用事例が増加している。従来，このような超高強鋼板の適用に際しては，高い防錆性を付与するために合金度鋼板は，単純な形状の補強部品にのみ適用されていたが，化溶融亜鉛めっきが必須となり，超高強度の合金化溶融亜

近年は複雑な形状の骨格構造部品への拡大も進められつつ

11, 12）。現在では，980～1 180 MPa 級の各種冷延およびGA 鋼板が実車部品に適用され，自動車車体の軽量化および－ 20 －

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。また，アンダーボディ部品への超高強度鉛めっき（GA：Galvannealed）鋼板も並行して商品化してきた

2017 年 12 月 11 日受付

5-11）

自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板

高強度化に大きく貢献している

13）。

合金元素量を必要最小限に抑える，低炭素当量（Ceq）の成

本論文では，超高強度鋼板に高延性をはじめとする優れ分設計が肝要となる。

た諸特性を付与するための材料設計指針について概説した

超高強度鋼板に特有の懸念点として，鋼板中への水素侵後，伸びや伸びフランジ性などの個々の部品に求められる入による遅れ破壊がある。自動車の使用環境下で進行する

成形性に合わせて最適な素材鋼板を選択できるようシリー

腐食反応によって発生した水素が起因となる脆性的な破壊Ⓡズ化した高成形性高強度鋼板（JEFORMA ）について，商現象であり，鋼板の TS が 980 MPa を超える水準に達すると，品ラインアップと各商品の特徴，およびそれらの適用事例を

遅れ破壊への感受性が大きく高まるといわれている。また，紹介する。

最近になって，超高強度亜鉛めっき鋼板をスポット溶接する
際に，めっき層の亜鉛が鋼板表層の結晶粒界に拡散侵入し2． 骨格部品用超高強度鋼板の材料設計
2.1て粒界割れ（LME 割れ）が発生することが確認された

17-19）。

めっき層を有しない超高強度冷延鋼板であっても，溶接相骨格部品用鋼板に必要とされる特性

手が亜鉛めっき鋼板であれば同様の割れが発生し得るため，

超高強度鋼板においても，プレス成形により所定の形状

いずれの超高強度鋼板でも問題視されつつある。超高強度に塑性加工され，抵抗スポット溶接により車体に組み付けら鋼板の骨格部品への適用に際しては，使用環境での遅れ破れていくことは従来と変わりない。そのため，骨格部品素材

壊や溶接板組に応じた LME 割れへの配慮も必要である。

としての超高強度鋼板には，従来の鋼板と同様にプレス成

2.2

形性およびスポット溶接性に優れることが求められる。加え伸びの向上指針て，強度水準のさらなる上昇に伴って，低強度の鋼板ではプレス成形用の超高強度鋼板は，強度，成形性，溶接性問題視されなかった耐遅れ破壊特性やスポット溶接時の耐などの総合的な特性バランスの良さから，軟質なフェライト

液体金属脆化（LME：Liquid Metal Embrittlement）特性もと硬質なマルテンサイトで構成される複合組織を有する DP必要とされつつある。

（Dual Phase）鋼板が主流である。近年になって，超高強度プレス成形性については，適用部品の形状や加工方法に鋼板の骨格部品への適用が拡大しており，DP 鋼板よりも高応じて，最も必要とされる鋼板特性も変化する。たとえば，

い伸びを有する鋼板が強く要求されるようになった。このセンターピラー下部の袋形状部のように張出し成形が主体

ニ ー ズ に 対 し て は， 残 留 オ ー ス テ ナ イ ト の TRIPとなる部位には，伸びの高い鋼板が適している。一方，セ（TRansformation Induced Plasticity）効果を利用することがンターピラー上部のフランジ部では，伸びフランジ性に優れ有力な解決策となり，残留オーステナイトを含有する複合組た鋼板が好適となる。伸びフランジ性の指標としては，穴織からなる超高強度 TRIP 鋼板の開発が進められている。

広げ試験（JIS Z 2256）による穴広げ率（λ ）が一般的であ14）

TRIP 鋼板は，冷延後の焼鈍過程においてフェライトとオー。この伸びと伸びフランジ性のバランスをとりながらステナイトの二相域もしくはオーステナイト単相域に加熱保両特性を向上させることができれば，成形性の自由度が大持後，ベイナイト変態域まで冷却して保持するオーステン

幅に拡大すると期待される。

パー処理を施すことにより製造される。このオーステンパー

る

部品の成形加工において，割れや亀裂による成形可否と処理時に，変態した相から未変態のオーステナイトへの固並んで重要な課題が寸法精度である。鋼板をプレス成形し溶 C の排出を促進してオーステナイト中の C 濃度を増加さた後に形状拘束を解くと，スプリングバックによる変形が発せることで，オーステナイトの安定性を高めている。安定化生する。スプリングバックによる部品の寸法精度の低下は，したオーステナイトは室温まで残留しやすく，かつ，変形時後工程の車体組付における生産効率を低下させる。スプリに効果的に TRIP 効果を発現することで，汎用型 DP 鋼板とングバックは成形加工時に生じた弾性変形分の解放に起因比較してより高い延性を実現することが可能となる（図 1）。

するため，加工時の流動応力が大きい強度の高い鋼板ほど

また，合金含有量の多い超高強度鋼板で TRIP 鋼板の延性を不利になる。超高強度鋼板を適用した部品で従来と同等の寸法精度を維持するためには，成形技術

15）とあわせて，超高位安定化するためには，残留オーステナイト量および残留
オーステナイト中の C 量の制御のみならず，二相域焼鈍時高強度鋼板のスプリングバックを抑制することが必須となのフェライトとオーステナイトでの Mn および Si の分配る。

も延性を左右する重要な因子となる。

自動車の車体は多数の部品をスポット溶接して組み立て20）られるため，超高強度鋼板にも種々の板組で適正にスポッ

2.3

伸びフランジ性の向上指針

ト溶接できることが求められる。高強度化のために合金元素

自動車の骨格部品には，張出し成形部と伸びフランジ成の添加量を増加すると，溶接部が過度に硬化して靭性が損形部が混在した複雑な形状を有しているものもあり，こうし

なわれ，ナゲット内で破断して溶接継手の強度が低下する

た複雑形状の骨格部品に超高強度鋼板を適用する際はこれ

ことがある

16）

。超高強度鋼板では，必要な強度を達成しつつ，らを高めることが要求される。ここで，伸びフランジ成形は，－ 21 －

JFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）

自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板

写真 1 汎用型 DP 鋼板の打ち抜き端部における金属組織

図1 9
 80 MPa 級汎用型 DP 鋼板（JSC980Y）と 980 MPa 級超高 El
型 TRIP 鋼板（JEFORMA 980CR-type3）の応力-ひずみ曲線

Photo 1 Microstructure at the punched edge of conventional
DP steelFig. 1 Stress-strain curve of JSC980Y (DP) and JEFORMA
980CR-type3 (TRIP)

平板の端部を立ち上げるようなフランジ長を伸ばす成形様式であり，伸びフランジ性は，鋼板の打ち抜き端部に引張応力を付与した際の亀裂の発生および進展のしやすさが主たる支配因子となる。通常，鋼板のフランジ部は剪断加工されるため，複合組織鋼板の場合，剪断端部の軟質相と硬質相の界面に写真 1 に示される微小なボイドが生成し，フランジ成形時に割れの原因となる。このとき，複合組織を構成する各相の相間硬度差を低減することで相界面での応力集中が低減でき，複合組織鋼板の穴広げ性を向上できることが知られている

21, 22）。そこで，写真 2（b）に示すように，軟質相と硬質相の中間の強度および延性を有する第三相を導入した複合組織とすれば，軟質相と硬質相の界面での微小なボイドの生成を抑制することができると考えられる。このような新しい複合組織を調製することによって，図 2 に示

図2 汎
 用型 DP 鋼板，高 El 型鋼板（JEFORMA Type1）および
高 El-高λ型鋼板（JEFORMA Type2）の TS-λバランス
Fig. 2 TS-λ balance of conventional DP, high Eltype (JEFORMA
Type1) and high El-high λ type (JEFORMA Type2) steels

すように，超高強度鋼板においても高い伸びフランジ性を実現できる。

2.4

は，合金添加量が増大することは避けられない。マルテン
サイトの硬さは C 量に依存するため，超高強度鋼板ではスポット溶接性の維持

0.15 mass％以上の C を添加することが多く，他の合金元素

鋼板に超高強度と高延性を兼備させるための成分設計でとあわせて炭素当量が高くなる。
こうした場合，通常のスポッ

写真 2 980 MPa 級汎用型 DP 鋼板（JSC980Y）と 980 MPa 級高 El-高λ型鋼板（JEFORMA980CR-type2）の金属組織
Photo 2
JFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）

Microstructures of JSC980Y and JEFORMA 980CR-type2－ 22 －

自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板

ト溶接条件では溶接継手の強度が低下する懸念がある。鋼を定量的に評価するため，水素侵入量モニタリングシステ

成分からの打ち手としては，継手強度に悪影響を及ぼす P

ムの開発を行っている。

超高強度鋼板の遅れ破壊を抑制するためには，遅れ破壊

や S といった不純物元素の低減があるが，その改善効果には限界もあり，他の解決策も必要となる。

27）の原因となる介在物および不純物合金元素量を極限まで低溶接面からの対策としては，ナゲット部の靱性と硬度分減する材質設計と同時に，超高強度鋼板の適用環境におけ布の制御が挙げられる。これらの最適化を目的に通電サイ

る遅れ破壊の発生懸念を定量的に把握することが重要であ

クルを新たに設計し，継手強度の確保に有効な手段としたる。加工ひずみや残留応力を安全範囲内に留めるための利Ⓡ

ものにパルススポット 溶接Ⓡ23）がある。パルススポット 溶

接は，ナゲット形成のための本通電後に冷却と短時間・高用技術を含め，超高強度鋼板の遅れ破壊を回避する部品設
計指針の確立に向けて検討を進めている。

電流のパルス通電を繰り返すスポット溶接技術である。パルス通電によりナゲット周辺部を効果的に再加熱処理でき2.6

ることから，C 含有量の高い超高強度鋼板においても継手LME は，固体金属に液体金属が接したときに固体金属が強度の向上が可能となる。自動車部品に超高強度鋼板を適脆化する現象である。国内では，送電鉄塔用高強度鋼の溶用する際には，従来鋼板と同等のスポット溶接継手特性が融めっき処理時に発生することが知られており必要とされるケースが多く，最新の溶接技術とあわせてお代以降，LME による割れ防止のための研究がなされてきた。

客様へソリューションの提案を行っている。

鋼板を素材とする自動車部品の場合，亜鉛めっき層を有す

2.5

28）

，1980 年る鋼板の溶接時に，固体の鋼板と溶融した亜鉛の異種金属

遅れ破壊の抑制が共存する状態が発生しうる。超高強度鋼板では，高強度

1 180 MPa 級以上の超高強度鋼板では，使用中の遅れ破壊が懸念される

LME 割れの回避

24）。遅れ破壊とは，鋼に侵入した水素に起因する鋼の脆化・破壊現象であり，1960～1970 年代に橋梁化と高合金化に伴って LME に対する感受性が高まっていると考えられており，LME 割れの抑制も最重要課題の一つである。

用の F11T ボルト（TS 1 100 MPa 級）や F13T ボルト（TS近年，自動車用薄鋼板の LME 割れに関する研究も多く進

1 300 MPa 級）で発生した事例がある。自動車用薄鋼板につめられており，例えば，超高強度亜鉛めっき鋼板のスポット

いては，使用期間中の遅れ破壊発生事例は現時点では報告

溶接部において，鋼板の鉛直方向に対して電極軸に傾き（打されていないが，超高強度鋼板の自動車部品への適用拡大角）がある状態では，溶接熱影響部（HAZ：Heat Affectedのためには，遅れ破壊の抑制も考慮する必要がある。

Zone）で LME による割れが発生する場合があると報告され鋼板をプレス成形した部品において，遅れ破壊の発生を

ている

17）

。溶接時に打角が存在すると，電極間に挟まれた支配する因子は，加工により導入されるひずみ，加工による鋼板に曲げ応力が生じ，特定の位置関係にある HAZ は圧縮

引張残留応力と車体への組み付けによる引張の付加応力，

変形を受ける。電極解放時に圧縮されている HAZ に反動のおよび，使用環境から侵入する拡散性水素量の 3 つである。

引張応力が作用する際，溶融状態の亜鉛が存在すると LME

ひずみ，引張応力，拡散性水素量の各要素を座標軸とする割れが発生するものと推定されている

18）。

空間に，各座標位置に対応する条件下での鋼板の遅れ破壊

超高強度鋼板のスポット溶接部における LME 割れの支配の発生有無を確認してマッピングすることで，その鋼板の遅因子としては，鋼板の強度や組織，合金成分，亜鉛めっき

れ破壊感受性の限界線図を作成することができる

25）

。超高

層の融点等の材料因子の他，上記した通電終了後の電極解強度鋼板の部品適用に際しては，適用される部品とその使放時に発生する引張応力の大きさなど，溶接条件側の要素用環境が限界線ないしは限界面より安全側に位置することも考えられる。スポット溶接部での LME 割れの抑制についを事前に確認することが必要である。こうしたマッピング判ては，加圧保持時間の増加が有効である定をベースに適正な安全率を見込むことで，超高強度鋼板

LME 割れを回避するために，上記材料因子の最適化と同時の適用拡大を促進できると考えられる。

に，溶接プロセスでの抑制策を提案している。

19）と判明している。

実際の自動車部品では，素材鋼板は剪断によりブランキ
ングされた後，端面研削などの機械加工は施されずにプレ3． 最新の超高強度鋼板製品

ス成形される。剪断端部は剪断時に破断に至るまでの塑性

3.1

加工を受けているため，先述の 3 因子のうち，ひずみと応力

高加工性高強度鋼板シリーズ

が非常に高い水準にあり，遅れ破壊に対しては極めて不利

JFE スチールでは自動車部品用の優れた加工性を有するな弱部となる。より実環境に即した超高強度鋼板の遅れ破高強度鋼板を「JEFORMA 」としてシリーズ化している。

壊挙動を評価することを目的に，剪断加工された端面近傍
26）

Ⓡ

Ⓡ

JEFORMA シリーズの高強度鋼板は，従来の鋼板よりも伸。まびの高い高 El 型（Type 1），伸びおよび伸びフランジ性の高

た，自動車の走行環境で腐食により鋼板に侵入する水素量

い高 El-高λ 型（Type 2），高 El 型よりさらに伸びの高い超の耐水素脆化特性についても調査が進められている－ 23 －

JFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）

自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板

表 1 JFE スチールの超高強度冷延鋼板の機械的特性
Table 1
TS grade

980

1 180

Mechanical properties of cold-rolled ultra high strength steel sheets of JFE SteelType

Mechanical propertiesName

YS (MPa)TS (MPa)El (%)λ (%)

Development stage

Conventional DP

JSC980Y

690

1 060

14

35

Commercial production

High El (DP)980CR-type1

*

750

1 030

15

45

Commercial production*

High El-high λ980CR-type2

820

1 020

16

60

Developed

Super high El (TRIP)

980CR-type3

*

640

1 030

23

30

Commercial production

Conventional DP

JSC1180Y

890

1 230

10

30

Commercial production

High El (DP)1 180 CR-type1

*

910

1 260

12

40

Commercial production

*

1 060

1 215

15

55

Developed

High El-high λSuper high El (TRIP)

1 180 CR-type2*

1 180 CR-type3

950

1 240

16

40

Commercial production

1 320

−

−

1 160

1 330

7

50

Developed

1 470

−

−

1 270

1 510

7

40

Developed＊

JEFORMA series
YS: Yield strength TS: Tensile strength El: Elongation
λ : Hole expanding ratio TRIP: Transformation Induced Plasticity

高 El 型（Type 3）の 3 タイプに区分されており，冷延鋼板

安定化する必要があるため，焼鈍後の冷却過程で 400℃前後

および GA 鋼板がそれぞれ 590，780，980，1 180 MPa 級グレーのベイナイト変態温度域で保持する工程を経て製造される。

ド で ラ イ ン ア ッ プ さ れ て い る。 本 論 文 で は 特 に，980，

JFE スチールでは，焼鈍保持後の冷却熱履歴を精度良く制

1 180 MPa 級について詳しく紹介する。

3.2

御できるガスジェット冷却方式の連続焼鈍設備（GJ-CAL）を用いて製造しており，材質と形状の安定性に優れた製品

超高強度冷延鋼板

3.2.1を作り込んでいる。

超高強度冷延鋼板の製品ラインアップ

また，高い延性に加えて良好な伸びフランジ性も兼備す

冷延鋼板では，980 MPa 級と 1 180 MPa 級の両グレードで，るのが高 El-高λ 型の鋼板である。従来，実用上一様伸びがⓇ

JFEFORMA シリーズとして上記の 3 タイプ，および，汎用重視される高 El 型の鋼板と，局部伸びと相関の強い伸びフタイプを製品化している。

ランジ性に優れた高 λ 型の鋼板とでは，特に超高強度鋼板

高 El 型に分類される鋼板は，従来からあるフェライトー

では製品設計原理の背反性が強まり，高延性と高伸びフラマルテンサイトの二相組織（DP）鋼板をベースとするもので，ンジ性の両立は困難とされてきた。JFE スチールでは，合金

軟質なフェライト相で延性を，硬質なマルテンサイトで強度成分と併せて複合組織鋼の相構成や各相の分布様態を最適を担保するように組織設計されている。DP 鋼板はフェライ化し，その理想的な製造条件を実現することで，超高強度

トとオーステナイトの二相域温度での焼鈍後に急冷し，オー

冷延鋼板においても高い延性と良好な伸びフランジ性を両ステナイトをマルテンサイト変態させることによって製造さ立した鋼板の製品化に成功し，自動車部品素材として実用れる。このような DP 鋼板の製造に適した焼鈍設備が水焼入化している。
3.2.2

れ方式の連続焼鈍設備（WQ-CAL）であり，水冷によって超高強度冷延鋼板の機械的特性と開発状況

大きな冷却速度での均一冷却が可能となることから，低炭

表 1 に超高強度冷延鋼板の各製品とその代表的特性値を素当量設計による優れたスポット溶接性，強度バラツキの示す。980 MPa 級と 1 180 MPa 級の強度グレードでは，低少ない優れた材質安定性を有する鋼板を製造できる。高 El

降伏比（YR：Yield Ratio）型の汎用鋼種の他，特性バランス

型の DP 鋼板は自動車部品用高加工性鋼板のベースとなるの異なる 3 タイプの鋼板の品揃えを有しており，適用ニーズ製品であり，既に多くの自動車部品に適用されている。

に応じて広く使い分けられている。

残留オーステナイトの TRIP 効果を活用して極めて優れた

超高 El 型の鋼板は，980 MPa 級および 1 180 MPa 級の両延性を付与した高延性鋼板は超高 El 型として分類される。

強度グレードで既に量産段階にあり，今後も生産量の拡大

このタイプの鋼板は，高 El 型の DP 鋼板よりも高い延性をが見込まれている。高 El-高λ 型の鋼板も既に製品化は完了

有し，より多くの自動車部品，すなわちより形状が複雑で超しており，お客様からの御要望に応じて自動車部品への適高強度鋼板の適用が容易でないとされていた部品までを適用が検討されている。

用対象とするべく展開されている。

1 320 MPa 級および 1 470 MPa 級の鋼板は，マルテンサイ

残留オーステナイトを含む TRIP 鋼板は，焼鈍時にオーストの単相組織からなる鋼板で，冷間加工用の鋼板として世

テナイトに合金元素を濃化させ，オーステナイトを室温まで界最高レベルの強度を有する鋼板である。WQ-CAL の利点

JFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）

－ 24 －

自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板

表 2 JFE スチールの高強度合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板の機械的特性
Table 2TS grade

Mechanical properties of galvannealed (GA) ultra high strength steel sheets of JFE Steel

Type

980

1 180

Mechanical propertiesName

YS (MPa)TS (MPa)El (%)λ (%)

Development stage

Conventional DP

JAC980Y

630

1 030

14

25

Commercial production

High El (DP)980GA-type1

*

650

1 020

18

30

Commercial production*

High El-high λ980GA-type2

800

1 020

16

60

Developed

Conventional DP

JAC1180YL

830

1 230

11

20

Commercial production

High El (DP)*1 180GA-type1

800

1 220

13

20

Commercial production

1 320

−

−

980

1 330

9

40

Developed

1 470

−

−

1 070

1 510

9

30

Developed＊

JEFORMA series
YS: Yield strength TS: Tensile strength El: Elongation
λ : Hole expanding ratio TRIP: Transformation Induced Plasticity

を最大限に活用し，優れた曲げ性と良好な溶接性，耐遅れこうした制約の下，独自の熱処理により鋼板のミクロ組織

破壊特性を有する製品として，自動車の耐衝突部品素材とを精緻にコントロールする組織制御技術を駆使することにして使用されている。

よって，980 MPa 級では高 El 型と高 El-高λ 型，1 180 MPa

3.3

級では高 El 型の超強度 GA 鋼板を製品化している。表 2 に超高強度 GA 鋼板

これらの製品のラインアップを示す。また，両強度グレード

超高強度 GA 鋼板の製品ラインアップ

において，超高 El 型 GA 鋼板の開発も進めており，製品化

自動車車体のうち，アンダーボディを主体としてベルトラに向けて実機試作を重ねている。さらに，冷延鋼板と同様に，

インより下方に配置される骨格部品では，耐食性の観点か

1 320 MPa 級および 1 470 MPa 級の GA 鋼板の開発が完了しら防錆性能が要求される。このような部品の素材として，日ており，自動車部品用 GA 鋼板として世界で初めての実用化

系自動車メーカー各社では合金化溶融亜鉛めっきを施したを目指している。

3.3.1

GA 鋼板が使用されている。したがって，防錆仕様部品のさ4． 適用可能部品例

らなる軽量化には超高強度の GA 鋼板が必要となる。
防錆性能が必要な骨格構造部品としては，サイドシルやフロアクロスメンバーなどが代表的である。これらの部品は，前章までに紹介してきた超高強度冷延鋼板・GA 鋼板は，高強度化に際して直線的な形状を有する成形難易度の低い

高 El 型の製品を中心に自動車の骨格部品用素材として既に部品である一方，伸びフランジ性が必要となる部位が多い

実用化が進んでいる。一例として，写真 3 に 1 180 MPa 級のが特徴である。超高強度冷延鋼板と同様，さまざまな部

冷延鋼板（JEFORMA 1 180 CR-type1）を用いた A ピラーアッ品に超高強度 GA 鋼板の適用を拡大するには，成形性のバラ

パー R/F 部品を示す。成形難易度の比較的低い形状の部品

ンスの異なる複数のタイプの製品を揃えることが望ましい。

については，超高強度鋼板への材料置換により，所望の車3.3.2

体軽量化効果が得られている。

超高強度 GA 鋼板の機械的特性と開発状況

GA 鋼板の製造ライン（CGL）では，一般に焼鈍後の冷却より成形性に優れる高 El-高λ 型，超高 El 型の製品につい過程の途中に亜鉛の溶融めっき浴が設置されており，亜鉛ては，車体軽量化をさらに進めるための素材鋼板として，浴への浸漬とめっき層の合金化処理が連続して行われる。

2020 年台に発売される次期型車への適用が広く検討されてしたがって，焼鈍後の鋼板の冷却が中断される上，冷延鋼いる。
これらの超高強度鋼板の適用可能部品例を図 3 に示す。

板の製造時に比べて冷却速度も低くなりやすい。低冷却速成形性の制約から，現行車では 590～780 MPa 級の鋼板が度でも必要量の低温変態相を生成させる必要があることか使用されている部品についても，980 MPa 級以上の鋼板へら，高強度 GA 鋼板においては合金元素量の添加量を増すの置換が想定され，多くの自動車メーカーで実車適用に向ことで焼入性を高めることが不可欠となる。しかし，合金添けて評価が進められている。

加量の増加は，鋼板の溶接性を低下させる他に，亜鉛の濡
れ性やめっき層の合金化処理時の反応性を阻害し，めっき

5． おわりに性の低下を招きやすい。そのため，GA 鋼板を超高強度化す
本稿では，自動車骨格部品用の超高強度鋼板に関して，ることは冷延鋼板よりも難易度が高く，材質設計の自由度が小さくなる。

さらなる車体の軽量化に貢献すべくよりいっそうの成形性向－ 25 －

JFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）

自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板

図 3 JFE スチールの超高強度鋼板の適用可能部品例
Fig. 3

Suitable parts for ultra high strength steel sheets of JFE Steel

提案し，人と環境に優しい先端的な車体開発に貢献する鋼板の提供を目指して開発を進めていく所存である。
参考文献
1）中岡一秀，荒木健治，久保寺治朗．鉄と鋼．1976, vol. 62, no. 6, p. 634.
2）苗村博，福岡嘉和，逢坂忍，石岡弘之．日本鋼管技報．1977, no. 73, p.
47.
3）柳島章也，下山雄二，鈴木宗利，角南秀夫，芳賀雄彦，井田幸夫，入江敏夫．川崎製鉄技報．1981, vol. 13, no. 2, p. 195.
4）金藤秀司，岩藤秀一，松井直樹，山崎雅之，本田昭芳，久世裕．NKK
技報．1989, no. 12, p. 16.
5）松藤和雄，下村隆良，大沢紘一，奥山健，木下正行，逢坂忍．日本鋼管技報．1980, no. 84, p. 14.
6）福岡嘉和，西本昭彦，野副修．日本鋼管技報．1984, no. 105, p. 29.
7）細谷佳弘，津山青史，長滝康伸，金藤秀司，出石智也，高田康幸．
NKK 技報．1994, no. 145, p. 33.
8）阿部英夫，佐藤進．川崎製鉄技報．1989, vol. 21, no. 3, p. 208.
9）川邉英尚，金本規生．川崎製鉄技報．2000, vol. 32, no. 1, p. 65.
10）松岡才二，長谷川浩平，田中靖．JFE 技報．2007, no. 16, p. 16.
11）長谷川浩平，金子真次郎，瀬戸一洋．JFE 技報．2012, no. 30, p. 6.
12）Kimura, Hideyuki; Kawasaki, Yoshiyasu; Kaneko, Shinjiro; Suzuki,
Yoshitsugu; Seto, Kazuhiro. 9th International Conference on Zinc andZinc Alloy Coated Steel Sheet (GALVATECH 2013). 2013, p. 103.

写真 3 高 El 型 1 180 MPa 級冷延鋼板（JEFORMA 1180 CR-type1）を用いた A ピラーアッパー R/F（レインフォースメント，補強材）部品13）平出卓也，増尾英樹，石内健太郎，波入厚，吉田健，山口信幸．公益社団法人自動車技術会 2017 年春季大会学術講演会講演予稿集．2017, p.
2245.

Photo 3 A pillar upper reinforcement made of JEFORMA
1 180CR-type1

14）船川義正．特殊鋼．2017, vol. 66, no. 3, p. 9.
15）新宮豊久，卜部正樹，藤井祐輔．JFE 技報．2018, no. 41, p. 34.
16）田中甚吉，樺沢真事，小野守章，長江守康．日本鋼管技報．1984, no.
105, p. 72.
17）髙島克利，澤西央海，谷口公一，松田広志，池田倫生．溶接学会全国上を達成した冷延鋼板と GA 鋼板について，特性発現の基
本原理，商品の品揃えと特徴，適用想定事例を紹介した。
これらの超高強度鋼板を実際に自動車部品に適用する際には，プレス成形上の課題の他に，車体組立時のスポット溶
接や使用環境における遅れ破壊など，関連する諸課題をす
べて解決する必要がある。JFE スチールは，お客様との協業を深めながら，利用技術も含めた包括的なソリューションをJFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）

大会講演概要．2017, vol. 100, p. 16.
18）澤西央海，谷口公一，髙島克利，松田広志，池田倫生．溶接学会全国大会講演概要．2017, vol. 100, p. 18.
19）谷口公一，澤西央海，髙島克利，松田広志，池田倫生．溶接学会全国大会講演概要．2017, vol. 100, p. 20.
20）中垣内達也，松田広志，長滝康伸，瀬戸一洋．鉄と鋼．2015, vol. 101,
no. 8, p. 426.
21）Hasegawa, Kohei; Kawamura, Kenji; Urabe, Toshiaki; Hosoya, Yoshihiro.

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自動車骨格部品用超高強度冷延・合金化溶融亜鉛めっき（GA）鋼板

ISIJ-Int. 2004, vol. 44, no. 3, p. 603.
22）Takashima, Katsutoshi; Hasegawa, Kohei; Toji, Yuki; Funakawa,
Yoshimasa. ISIJ-Int. 2017, vol. 57, no. 7, p. 1289.
23）松下宗生，谷口公一，遠藤茂．JFE 技報．2012, no. 30, p. 32.
24）例えば，松山晋作著．遅れ破壊．日刊工業新聞社，東京，1989．
25）田路勇樹，髙木周作，吉野正崇，長谷川浩平，田中靖．鉄と鋼．2009,
vol. 96, no. 12, p. 887.
26）吉野正崇，田路勇樹，髙木周作，長谷川浩平．鉄と鋼．2013, vol. 99,
no. 4, p. 302.

南27）大塚真司，水野大輔，松崎晃．JFE 技報．2018, no. 41, p. 62.
28）武田鐡治郎．溶接学会誌．2002, vol. 71, no. 4, p. 234.

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秀和

小林

崇

船川 義正

JFE 技報 No. 41（2018 年 2 月）
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