耐デント性・耐面ひずみ性に優れた
440 MPa 級溶融亜鉛めっき・冷延鋼板の開発
小 野 義 彦
 橋 健 二岩 間 隆 史1)
2)
3)
梶 山 浩 志櫻 井 理 孝4)
5)

.

は じめに

近年の車体軽量化ニーズの高まりから，従来，引張強度で340 MPa 級の焼付硬化型鋼板(以下 340 BH)が適用されてきたドア，フード等の自動車外板パネルにおいて，より高強度な鋼板を適用して車体を軽量化しようとする動きが高まりつつある．当該部品で鋼板を薄肉化する，あるいは補強部材を削減するには耐デント性といわれる耐凹み強さを向上させる必要がある．また，美しい車体デザインを実現するために，優れた張出し成形性や，ドア取手周りなどに微小なしわ状の
図1

凹凸(面ひずみ)が発生し難いこと，すなわち優れた耐面ひず

各種自動車用鋼板，開発材の特性．

み性が要求される．さらに，優れた表面外観品質，化成処理性も求められる．加えて，近年の自動車車体のグローバル生しながら， 340 BH をベースに Mn, P で固溶強化すると YP産の拡大から，新興国などでの使用も可能なレベルの優れたの上昇に起因して耐面ひずみ性が劣化(2) し，固溶 C の増加耐時効性も求められつつある．

により BH を増加させると耐時効性が劣化する．

このような背景から，従来の材料設計では相反する特性でそこで，従来，主に 590 MPa 以上の高強度鋼で実用化さあった耐デント性の向上と耐面ひずみ性および耐時効性の確れ，比較的低 YR，高延性で， BH 性を発現し，室温では実保を両立することに主眼を置き，これらの諸特性に優れた新

質的に非時効といった特長を有する DP 鋼( DualPhase 鋼)

たな 440 MPa 級の BH 鋼板を開発したので紹介する．に着目して開発を行った．つまり，DP 鋼の鋼組成や組織形態を制御することにより，プレス成形時の素材の YP は 340

.

開発鋼のコンセプト

BH 相当まで低減しつつ，プレスおよび塗装工程での高い加工硬化量と高い焼付硬化量により 340 BH より 50 MPa 以上
当 該 部 品 に お い て 340 BH か ら 0.05 mm 薄 肉 化 す る に高い YP′を示す特性バランスの BH 鋼板を開発した(図)．

は，耐デント性の指標である YP ′( YP ′＝ YP ＋ WH ＋ BH ，
YP 降伏応力， WH プレス時の加工硬化量， BH  170 °Cでの焼付硬化量)を 50 MPa 増加させる必要がある(1)．しかJFE スチール スチール研究所 1)薄板研究部主任研究員
2)薄板研究部研究員 3)薄板加工技術研究部主任研究員
4)表面処理研究部主任研究員
西日本製鉄所 5)薄板商品技術部主任部員
Development of 440 MPa Grade Hot dip Galvanized and Cold
Rolled High Strength Steel Sheets with Superior Dent
resistance and Pressformability; Yoshihiko Ono, Kenji Takahashi, Takashi Iwama, Hiroshi Kajiyama, Michitaka Sakurai( JFE Steel Corporation)
2011年10月27日受理



.

開発技




YP の低減術Cr は DP 鋼の YP 低減に有利な元素であるが，過剰に添加すると GA 鋼板のめっき外観品質や冷延鋼板の化成処理性を劣化させるため，ここではその添加量を 0.3未満に制限して開発した．従来，590 DP 鋼ではフェライト粒の微細化，析出強化の観点から V 等の炭化物形成元素が微量添加されることが多かった(3)．開発鋼では，このような元素を削減するとともに，マルテンサイトを均一・粗大に分散させ低新技術・新製品

図4

図2

第 2 相分散形態の異なる鋼の TEM 組織，(a) 粗大分散，(b) 微細分散，第 2 相分率は約 6．

各鋼の YP と第 2 相分率の関係．

図3各鋼(図 2 矢印の場 合 ) の SEM 組織，第2相分率は 7～12.

図5各鋼の BH と第 2 相分率の関係．

YP 化を図った．

図，図に従来の V が微量添加された 590 DP，それをベースに V を削減して焼入性の低下を Mn で補完した2.2
Mn 鋼，さらにフェライトの粒成長性と焼入性を確保するた

めに B やその他の元素を添加して Mn を低減した開発鋼について，C 量を調整したときの第 2 相分率と YP の関係，ならびに代表的な SEM 組織を示す．従来の 590 DP は微細なフェライトとマルテンサイトからなり， V の析出強化も重畳するので YP が高い．これに対し，V レスとしてフェライト粒を粗大化させ，第 2 相分率を低減した 2.2  Mn 鋼では

図6YP は低減されるが十分ではない．一方，第 2 相が均一・粗各鋼の 70 °C 促進時効試験結果，時効時間は 70 °Cの保持時間から38°Cの等価時間に換算した値．

大に分散した開発鋼は，広い第 2 相分率範囲で 340 BH 相当の低い YP を示す．開発鋼では，C の狭幅制御技術も活用して YP の低い範囲に第 2 相分率を制御した．
図にマルテンサイトが均一・粗大に分散した鋼(a)と微り，降伏応力の増加を招くと推察される．


高い BH と優れた耐時効性の両立

細に分散した鋼(b)の TEM 組織を示す．マルテンサイト周

図 2 の各鋼について BH と第 2 相分率の関係を整理した

囲には変態膨張により生じた転位が多数認められる．DP 鋼

結果を図に示す．従来の 340 BH, 590 DP, 2.2  Mn 鋼とではこのようなマルテンサイト周囲の領域で転位が容易に移比べて Mn を削減して第 2 相を均一分散させた開発鋼は高動することで低い降伏応力を示すと考えられる(4)．マルテン

い BH を示し，特に第 2 相分率を数に低減した領域で高サイト粒子が均一・粗大に分散している鋼(a)では，粒子周い BH を示す．図に 340 BH と開発鋼の70°Cでの促進時効

囲に転位密度の低いフェライト粒が広がっているが，マルテ

試 験 結 果 を 示 す ． 開 発 鋼 は 高 い BH を 示 す に も か か わ ら

ンサイト粒子が微細で密に分布している(b)では粒子周囲のず，従来鋼より優れた耐時効性を示す．このように，DP 鋼転位密度の高い領域が互いにラップしている．(b)のようなをベースに鋼組成，組織形態を制御することで，高い BH転位分布形態の場合は，互いの転位が初期変形の障害となと耐時効性の両立が可能となった．

ま て り あ 第51巻 第 1 号(2012)Materia Japan表1供試材

開発鋼，440 W, 340 BH の機械的特性．

YPTSElWH
BHYP′(MPa) (MPa) () n612 (MPa) (MPa) (MPa)

開発鋼257455370.236257376

440 W

322457360.201036368

340 BH

242354410.213335310＝ YP ＋ WH ＋ BH ，予歪 2  , BH
JIS 5 号，板厚 0.75 mm, YP ′処理170°
C×20 min.

開発鋼(ユニハイテン)の特性



開発鋼の機械的特性

図7

各鋼の取手周りの面ひずみの定量化結果．

図8

面ひずみの発生量に及ぼす YP の影響．

図9340 BH に対する開発鋼の薄肉化の効果．

図10開発鋼の適用事例(ドアアウターパネル)．

開発鋼の機械的特性を表に示す．開発鋼は TS  440
MPa 鋼でありながら，従来の 340 BH に近い低い YP を示す．また，従来の 440 W と比べて高い El ，高い n 値を示す．さらに，2予歪を付与した時の加工硬化量 WH およびBH が高いので，自動車パネルに成形し焼付塗装を施した後は 340 BH より大幅に向上した．の降伏強度に相当する YP′

開発鋼のプレス成形性開発鋼の成形性検証のため，340 BH 用のドアアウタ金型でプレス成形試験を行った．この結果，割れ，シワが発生することなく成形ができ，高い El, n 値による十分な成形性が確認された．次に，ドア取手部周辺を模擬したプレス金型を用いて耐面ひずみ性の評価試験を実施した．成形品の面形状を測定し，面ひずみの発生程度を凹み部分の体積で比較した結果を図，図に示す．面ひずみ量は YP と強い相関があり，低い YP を示す．開発鋼は 440 W よりも大幅に良好で，340 BH に近い耐面ひずみ性を有することが確認された．

当社では，面ひずみの迅速定量化手法(5)や CAE での予測技術など，開発鋼を有効に活用し，高品質，高性能な外板品質実現をサポートするための技術も併せて開発した．


開発鋼の耐デント性

開発鋼，340 BH の耐デント性を実ドアパネルで評価した結果を図に示す．YP′の高い開発鋼は 340 BH に比べて残留へこみ量が低減され，耐デント性を同等に維持して 0.05 mmの薄肉化(約 7の軽量化)が可能であることが確認された．

.

開発鋼の実用化状況

本開発鋼は，自動車のドア(図)，フードに採用され，冷4623233号，4811528号など国内外に出願済．

延材は 2010 年， GA 材は 2011 年に量産を開始した．国内自動車メーカのこれら部品に 440 MPa 級鋼板が採用されたの文献は初である．外板パネルの薄肉化は軽量化効果が大きく，今後，このような高強度鋼板の外板パネルへの適用が進むことで，CO2 排出量削減に大きく貢献することが期待される．

. 特許( 1 ) 石井良男他鉄と鋼，69(1983), S1471.
( 2 ) 柚鳥善之他塑性と加工，21(1980), 168174.
( 3 ) 例えば，M. S. Rashid: SAE Trans., 86(1977), 935.
( 4 ) 例えば，西田 稔西山記念技術講座，日本鉄鋼協会，第74,75回(1981), 3394.
( 5 ) 佐藤健太郎他第 277 回塑性加工シンポジウム，塑性加工学会，(2009).

特 許 第 420778 号 ， 4042560 号 ， 4178940 号 ， 4211520 号



新技術・新製品