JP2010180428A - 高強度焼き入れ成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Al,Siを各々単独若しくは複合して0.15質量%以上2質量%未満含有する亜鉛めっき層を備えた亜鉛めっき鋼板を、酸素0.1体積%以上の酸化雰囲気下でAc3点以上950℃以下に加熱する部分と500℃以上Ac3点未満に加熱する部分を同時に作製した後に冷却を開始し、60秒以内に730℃以下500℃以上に冷却した後、左記温度範囲内でプレス加工し急冷することで、焼き入れ後の成形体鋼板表面にFe:5質量%以上30質量%以下からなる相を30g/m2 以上含有し、かつホットスタンプ後の引張強度で1000MPa以上の高強度部分と800MPa以下の低強度部分とを併せ持つ成形体を得る。
【選択図】 図2
Description
特許文献6には、亜鉛系めっき鋼板を加熱し、加工冷却する方法でFe:30質量%以下からなる相を30g/m2 以上含有した耐食性に優れた高強度成形体及びその製造方法が開示されている。
しかし、この方法は成形体全体が高強度となるため、その後の加工性や作業性が非常に悪くなるおそれがある。例えば、加工では穴あけ加工がやりにくくなり、クラック防止のために仕上げが必要になるし、作業では自動車組み立て工程のスポット溶接で成形体がフランジまで硬いため、溶接電極があたり不良となり溶接品質を確保することができなくなってしまうなどの課題がある。
しかしながら、本成形体は、強度、耐食性に優れるものの、スポット溶接の適正範囲が不十分であるなどの課題があることがわかった。
(1)焼き入れ後の成形体鋼板表面にFe:5質量%以上30質量%以下からなる相を30g/m2 以上含有し、かつ、Al,Siを各々単独若しくは複合して0.15質量%以上2質量%未満含有し、残Zn及び不可避的不純物からなる亜鉛めっき層を有し、焼き入れ成形後(ホットスタンプ後)の引張強度で1000MPa以上の高強度部分と800MPa以下の低強度部分とを合わせ持つことを特徴とする高強度焼き入れ成形体。
(2)Al,Siを各々単独若しくは複合して0.15質量%以上2質量%未満含有する亜鉛めっき層を備えた亜鉛めっき鋼板を、酸素0.1体積%以上の酸化雰囲気下でAc3点以上950℃以下に加熱する部分と500℃以上Ac3点未満に加熱する部分を同時に作製した後に冷却を開始し、60秒以内に730℃以下500℃以上に冷却した後、前記温度範囲内でプレス加工し急冷することを特徴とする(1)記載の高強度焼き入れ成形体の製造方法。
本発明の成形体は、焼き入れ後の成形体鋼板表面において、Fe:5質量%以上30質量%以下からなるZn−Fe合金相を30g/m2 以上含有し、かつ、Al,Siを各々単独若しくは複合して0.15質量%以上2質量%未満含有し、残Zn及び不可避的不純物からなる亜鉛めっき層を備えていなければならない。図1にZn−Fe合金相の量と耐食性評価としてのフクレ巾の関係を示す。耐食性の評価は、脱脂、及びパルボンドLA35(日本パーカーライジング社製)にて、メーカー処方通り化成処理を行い、さらにカチオン電着塗装(パワーニクス110:日本ペイント社製)を15μm実施し、クロスカットを施した後、アメリカ自動車工業会規格SAE−J2334腐食試験条件下にて300サイクル実施後のフクレ巾により行った。
また、Znを主体としFe:5質量%以上30質量%以下からなる限り、亜鉛めっき層中に、耐食性の一層の向上や化成処理性の向上を目的として、Ni,Co、Mn,P,Bなどの元素を含有させてもよい。
また、本件の成形体に用いる亜鉛めっき鋼板は、シート状に切り出された亜鉛めっき鋼板が使用されるが、複数の亜鉛めっき鋼板を溶接で接合して1枚とした、いわゆるテーラードブランク鋼板を用いてもよく、この場合はさらに成形体の自由度を向上させ、好ましいものである。
まず、本発明の製造方法は、焼き入れ特性を備えた鋼板表面に、合金化遅延機能及び易酸化機能を有するAl,Siを各々単独若しくは複合して0.15質量%以上2質量%未満含有する亜鉛めっき層を備えた亜鉛めっき鋼板を母材とし、これを酸素0.1体積%以上の酸化雰囲気下でAc3点以上950℃以下に加熱する部分と500℃以上Ac3点未満に加熱する部分を同時に設けて加熱時間を適宜調整して加熱後、冷却を開始して60秒以内に730℃以下500℃以上に冷却した後、左記温度範囲内(730℃以下500℃以上)でプレス加工し急冷することで得られる。
なお、Ac3点の求め方としては、鋼板を加熱しながら熱膨張量の変化を測定することで求めることができる。すなわち、温度上昇に伴い鋼板は膨張していくが、Ac1点を超えてオーステナイトに変態すると、Ac3点まで温度上昇に伴って収縮する。この熱膨張曲線の変極点がAc3点となる。測定設備としては、例えば、サーメックマスター(富士電波工機(株)製)等で測定することができる。
また、高強度を得る部分は、加熱温度をAc3点(800℃)以上として高強度鋼板を得るための焼き入れを可能にするが、950℃超では易酸化元素による酸化膜をもってしてもZnの沸騰による揮散を抑えることができないので、最大でも950℃以下とする。以上の手段により、最大加熱部分でもZnの揮散を効果的に抑制することができる。
上記の亜鉛めっき鋼板は、上記原理から明らかなように、溶融亜鉛めっき法で作製されたものが良く、事前に合金化された合金化溶融亜鉛めっき鋼板は合金化遅延元素の余分な消失を招き効果が低減し、電気亜鉛めっき法では合金化遅延元素の添加にプレ処理がいるなどコストがかかるので好ましくない。
通常製法にて製造した熱延鋼板及び冷延鋼板の鋼成分を表1に、その亜鉛系めっき構成と性能について実施例とともに比較例を表2,3に示す。易酸化性元素のめっき層への添加は電気めっき法では困難なため、易酸化性元素をそれぞれZnを溶融しためっき浴に添加し、通常の溶融Znめっき方法にて作製した。熱処理は、大気雰囲気にて通電加熱、高周波誘導加熱、又はランプ加熱を用いAc3点以上950℃以下に加熱し、500℃以上Ac3点未満の加熱は、空気吹き付けや遮光による部分冷却を行った。加熱炉から取り出した後、適宜空冷後、金型冷却を行った。加熱冷却条件は表2に示す。
Claims (2)
- 焼き入れ後の成形体鋼板表面にFe:5質量%以上30質量%以下からなる相を30g/m2 以上含有し、かつ、Al,Siを各々単独若しくは複合して0.15質量%以上2質量%未満含有し、残Zn及び不可避的不純物からなる亜鉛めっき層を有し、焼き入れ成形後の引張強度で1000MPa以上の高強度部分と800MPa以下の低強度部分とを合わせ持つことを特徴とする高強度焼き入れ成形体。
- Al,Siを各々単独若しくは複合して0.15質量%以上2質量%未満含有する亜鉛めっき層を備えた亜鉛めっき鋼板を、酸素0.1体積%以上の酸化雰囲気下でAc3点以上950℃以下に加熱する部分と500℃以上Ac3点未満に加熱する部分を同時に作製した後に冷却を開始し、60秒以内に730℃以下500℃以上に冷却した後、前記温度範囲内でプレス加工し急冷することを特徴とする請求項1記載の高強度焼き入れ成形体の製造方法。
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