JP6303580B2 - 熱処理用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、熱処理用鋼板およびその製造方法に関する。本発明は、特に自動車のボデー構造部品、足回り部品等を始めとする機械構造部品等の素材に好適な熱処理用鋼板およびその製造方法に関する。
近年、自動車の軽量化のため、鋼材の高強度化を図り、使用重量を減ずる努力が進められている。自動車に広く使用される薄鋼板においては、鋼板強度の増加に伴って、プレス成形性が低下し、複雑な形状を製造することが困難になってきている。具体的には、延性が低下して加工度が高い部位で破断が生じる、スプリングバックや壁反りが大きくなって寸法精度が劣化するという問題が発生する。したがって、高強度、特に７８０ＭＰａ級以上の鋼板を用いて、プレス成形で部品を製造することは容易ではない。プレス成形ではなくロール成形によれば、高強度の鋼板の加工が可能であるが、長手方向に一様な断面を有する部品にしか適用できない。
しかしながら、特許文献１により開示されるように、加熱した鋼板をプレス成形する熱間プレスと呼ばれる方法によれば、鋼板が高温で軟質、高延性になっているため、複雑な形状を寸法精度よく成形することが可能である。さらに、鋼板をオーステナイト域に加熱しておき、金型内で急冷（焼入れ）することにより、マルテンサイト変態による鋼板の高強度化が同時に達成できる。
また、特許文献２には、室温で予め所定の形状に成形後、オーステナイト域に加熱し、金型内で急冷することにより鋼板の高強度化と成形性とを同時に達成する予プレスクエンチ法が開示されている。このような熱間プレス法や予プレスクエンチ法は、部材の高強度化と成形性を同時に確保できる優れた成形方法である。
ところで、これらの工法は、超高強度の部材を製造する方法として有望である一方、通常は大気中で鋼板を８００〜１０００℃といった高温に加熱する工程を有するため、表面に酸化スケールが生成し、プレス時に脱落して金型に付着して生産性が低下したり、プレス後の製品にスケールが残存して外観が不良となったりするという問題がある。このようなスケールが残存すると、次工程で塗装する場合には、鋼板に対する塗膜の密着性が劣り、耐食性の低下を招く。例えば、通常の熱間プレス前の加熱では、スケール生成を抑制するため、非酸化性雰囲気（例えば空燃比０．９のガス炉）にて加熱が施されることが多いが、それでも通常の鋼板では、スケール生成量が多く、熱間プレス時にそのようなスケールは剥離し易く、金型を汚染することが問題となっている。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、熱処理後の鋼板部材において優れたスケール密着性を備える熱処理用鋼板を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、鋼板の表面近傍の成分偏析を適正化するとともに鋼組織を適正化することによって、熱処理後の鋼板部材において優れたスケール密着性を備える熱処理用鋼板を得ることができるという新たな知見を得た。この知見に基づき完成された本発明の要旨は次のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０７％以上０．５０％以下、Ｓｉ：０．００５％以上０．３５％以下、Ｍｎ：０．３％以上１．５０％以下、Ｐ：０．０００２％以上０．２％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％以上０．０５％以下、Ｔｉ：０．００５％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０．２５％以上１．０％以下、Ｂ：０．０００３％以上０．０２００％以下、Ｃｕ：０．０３％以上０．１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
ＣｕおよびＣｒの表面濃化状況が下記（１）式を満足し、
表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、
表面のＮｉ付着量が１１ｍｇ／ｍ２以上であること
を特徴とする熱処理用鋼板。
ＣｕおよびＣｒの表面濃化状況が下記（１）式を満足し、
表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、
表面のＮｉ付着量が１１ｍｇ／ｍ２以上であること
を特徴とする熱処理用鋼板。
[Cu+Cr]s≧1.1×[Cu+Cr]b ・・・・・（１）
ここで、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｓは鋼板表面から５μｍ深さ位置までの表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量（質量％）を示し、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｂはバルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度（質量％）を示し、Ｃｕを含有しない場合には（１）式中のＣｕ濃度は０％とする。
ここで、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｓは鋼板表面から５μｍ深さ位置までの表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量（質量％）を示し、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｂはバルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度（質量％）を示し、Ｃｕを含有しない場合には（１）式中のＣｕ濃度は０％とする。
（２）前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下およびＷ：０．５％以下からなる群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）項に記載の熱処理用鋼板。
（３）前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０．５以下、Ｍｇ：０．５以下、Ｂｉ：０．５以下およびＲＥＭ：０．５以下からなる群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）項または（２）項に記載の熱処理用鋼板。
（４）下記工程（Ａ）〜（Ｆ）を有する（１）項から（３）項までのいずれかに記載の熱処理用鋼板の製造方法：
（Ａ）スラブに熱間圧延を施して５００℃以上の温度で巻取ることにより熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ）前記工程（Ａ）により得られた鋼板に下記（２）式を満足する条件で酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
（Ｃ）前記工程（Ｂ）により得られた鋼板に下記（３）式を満足する条件で研磨処理を施す研磨工程；
（Ｄ）前記工程（Ｃ）により得られた鋼板に９０％以下の圧下率で冷間圧延を施す冷間圧延工程；
（Ｅ）前記工程（Ｄ）により得られた鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度で焼鈍を施す焼鈍工程；および
（Ｆ）前記工程（Ｅ）により得られた鋼板の表面に１１ｍｇ／ｍ２以上のＮｉを付着させるＮｉめっきを施すＮｉめっき工程。
（Ａ）スラブに熱間圧延を施して５００℃以上の温度で巻取ることにより熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ）前記工程（Ａ）により得られた鋼板に下記（２）式を満足する条件で酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
（Ｃ）前記工程（Ｂ）により得られた鋼板に下記（３）式を満足する条件で研磨処理を施す研磨工程；
（Ｄ）前記工程（Ｃ）により得られた鋼板に９０％以下の圧下率で冷間圧延を施す冷間圧延工程；
（Ｅ）前記工程（Ｄ）により得られた鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度で焼鈍を施す焼鈍工程；および
（Ｆ）前記工程（Ｅ）により得られた鋼板の表面に１１ｍｇ／ｍ２以上のＮｉを付着させるＮｉめっきを施すＮｉめっき工程。
30000≦酸濃度(質量%)×酸温度(℃)×酸浸漬時間(秒)≦150000 ・・・・・（２）
♯36≦研磨材粒度 JIS R 6001(1973)≦♯320 ・・・・・（３）
♯36≦研磨材粒度 JIS R 6001(1973)≦♯320 ・・・・・（３）
本発明に係る鋼板は、スケール密着性に優れているので、熱処理用鋼板、特に熱間プレス成形品の成形材料として好適である。その中で自動車や各種の産業機械に用いられる構造部材の素材、特に自動車のメンバーや足廻り部品に代表される構造部材の素材として最適である。また安価に製造できるので産業上格段の効果を奏する。
以下に本発明についてより詳しく説明する。以下の説明において、鋼板、めっき層、めっき浴その他の化学組成を規定する「％」は「質量％」である。
１．化学組成
本発明の熱処理用鋼板の限定理由について説明する。以下の説明において化学組成を示す「％」は「質量％」を意味する。
本発明の熱処理用鋼板の限定理由について説明する。以下の説明において化学組成を示す「％」は「質量％」を意味する。
（Ｃ：０．０７％以上０．５０％以下）
Ｃは、熱処理後の鋼板の強度確保のために必要な元素である。Ｃ含有量が０．０７％未満では熱処理後において９８０ＭＰａ以上の引張強度を確保することが困難となる。したがって、Ｃ含有量は０．０７％以上とする。熱処理後において１４８０ＭＰａ以上の引張強度を確保するにはＣ含有量を０．１８％以上とすることが好ましく、熱処理後において１７８０ＭＰａ以上の引張強度を確保するにはＣ含有量を０．２８％以上とすることが好ましい。一方、Ｃ含有量が０．５０％超では溶接性の劣化が著しくなる。したがって、Ｃ含有量は０．５０％以下とする。
Ｃは、熱処理後の鋼板の強度確保のために必要な元素である。Ｃ含有量が０．０７％未満では熱処理後において９８０ＭＰａ以上の引張強度を確保することが困難となる。したがって、Ｃ含有量は０．０７％以上とする。熱処理後において１４８０ＭＰａ以上の引張強度を確保するにはＣ含有量を０．１８％以上とすることが好ましく、熱処理後において１７８０ＭＰａ以上の引張強度を確保するにはＣ含有量を０．２８％以上とすることが好ましい。一方、Ｃ含有量が０．５０％超では溶接性の劣化が著しくなる。したがって、Ｃ含有量は０．５０％以下とする。
（Ｓｉ：０．００５％以上２．０％以下）
Ｓｉは、焼き入れ性を高める作用を有する。Ｓｉ含有量が０．００５％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｓｉ含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が２．０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｓｉの含有量は２．０％以下とする。
Ｓｉは、焼き入れ性を高める作用を有する。Ｓｉ含有量が０．００５％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｓｉ含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が２．０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｓｉの含有量は２．０％以下とする。
（Ｍｎ：０．３％以上４．０％以下）
Ｍｎは、焼き入れ性を高める作用を有する。Ｍｎ含有量が０．３％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｍｎ含有量は０．３％以上とする。好ましくは０．５％以上である。一方、Ｍｎ含有量が４．０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｍｎ含有量は４．０％以下とする。好ましくは３．０％以下である。
Ｍｎは、焼き入れ性を高める作用を有する。Ｍｎ含有量が０．３％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｍｎ含有量は０．３％以上とする。好ましくは０．５％以上である。一方、Ｍｎ含有量が４．０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｍｎ含有量は４．０％以下とする。好ましくは３．０％以下である。
（Ｐ：０．０００２％以上０．２％以下）
Ｐは、焼き入れ性を高める作用を有する。Ｐ含有量が０．０００２％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｐ含有量は０．０００２％以上とする。好ましくは０．００４％以上である。一方、Ｐ含有量が０．２％超では、結晶粒界へのＰ偏析に起因する靭性の劣化が著しくなる。したがって、Ｐ含有量は０．２％以下とする。好ましくは０．０５％以下である。
Ｐは、焼き入れ性を高める作用を有する。Ｐ含有量が０．０００２％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｐ含有量は０．０００２％以上とする。好ましくは０．００４％以上である。一方、Ｐ含有量が０．２％超では、結晶粒界へのＰ偏析に起因する靭性の劣化が著しくなる。したがって、Ｐ含有量は０．２％以下とする。好ましくは０．０５％以下である。
（Ｓ：０．０１％以下）
Ｓは、不純物として含有され、鋼中に硫化物を形成して靭性を劣化させる作用を有する。Ｓ含有量が０．０１％超では靭性の低下が著しくなる。したがって、Ｓ含有量は０．０１％以下とする。好ましくは０．００８％以下である。Ｓ含有量は低ければ低いほど好ましいので、Ｓ含有量の下限は規定する必要はないが、製鋼コストの観点からは０．０００２％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．０００４％以上である。
Ｓは、不純物として含有され、鋼中に硫化物を形成して靭性を劣化させる作用を有する。Ｓ含有量が０．０１％超では靭性の低下が著しくなる。したがって、Ｓ含有量は０．０１％以下とする。好ましくは０．００８％以下である。Ｓ含有量は低ければ低いほど好ましいので、Ｓ含有量の下限は規定する必要はないが、製鋼コストの観点からは０．０００２％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．０００４％以上である。
（ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％以上２．０％以下）
Ａｌは、鋼を脱酸して鋼板を健全化する作用を有する。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０００２％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０００２％以上とする。好ましくは０．０００４％以上である。一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が２．０％超では、粗大なアルミナ系介在物が増加して、靭性の劣化が著しくなる。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は２．０％以下とする。好ましくは１．５％以下である。
Ａｌは、鋼を脱酸して鋼板を健全化する作用を有する。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０００２％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０００２％以上とする。好ましくは０．０００４％以上である。一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が２．０％超では、粗大なアルミナ系介在物が増加して、靭性の劣化が著しくなる。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は２．０％以下とする。好ましくは１．５％以下である。
（Ｃｕ：０．１％以下）
Ｃｕは、焼き入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。また、高温での熱処理時にスケール生成を抑制するのに有効な元素である。このため、Ｃｕは必要に応じて含有してもよい。しかし、Ｃｕ含有量が０．１％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｃｕを含有する場合には、Ｃｕ含有量は０．１％以下とする。一方、上記作用による効果を確実に得るためにはＣｕ含有量は０．００５％以上とすることが望ましい。
Ｃｕは、焼き入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。また、高温での熱処理時にスケール生成を抑制するのに有効な元素である。このため、Ｃｕは必要に応じて含有してもよい。しかし、Ｃｕ含有量が０．１％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｃｕを含有する場合には、Ｃｕ含有量は０．１％以下とする。一方、上記作用による効果を確実に得るためにはＣｕ含有量は０．００５％以上とすることが望ましい。
（Ｔｉ：０．００５％以上０．３０％以下）
Ｔｉは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。Ｔｉ含有量が０．００５％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｔｉ含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｔｉ含有量が０．３０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｔｉ含有量は０．３０％以下とする。
Ｔｉは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。Ｔｉ含有量が０．００５％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｔｉ含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｔｉ含有量が０．３０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｔｉ含有量は０．３０％以下とする。
（Ｃｒ：０．２１％以上１．０％以下）
Ｃｒは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。また、高温での熱処理時にスケール生成を抑制するのに有効な元素である。Ｃｒ含有量が０．２１％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｃｒ含有量は０．２１％以上とする。一方、Ｃｒ含有量が１．０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｃｒの含有量は１．０％以下とする。
Ｃｒは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。また、高温での熱処理時にスケール生成を抑制するのに有効な元素である。Ｃｒ含有量が０．２１％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｃｒ含有量は０．２１％以上とする。一方、Ｃｒ含有量が１．０％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｃｒの含有量は１．０％以下とする。
（Ｂ：０．０００３％以上０．０２００％以下）
Ｂは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。Ｂ含有量が０．０００３％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｂ含有量は０．０００３％以上とする。好ましくは０．００１０％以上である。一方、Ｂ含有量が０．０２００％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｂの含有量は０．０２００％以下とする。
Ｂは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するのに有効な元素である。Ｂ含有量が０．０００３％未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｂ含有量は０．０００３％以上とする。好ましくは０．００１０％以上である。一方、Ｂ含有量が０．０２００％超では、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｂの含有量は０．０２００％以下とする。
（Ｎ：０．０１％以下）
Ｎは、不純物として含有され、鋼中に窒化物を形成して靭性を劣化させる作用を有する。Ｎ含有量が０．０１％超では靭性の低下が著しくなる。したがって、Ｎ含有量は０．０１％以下とする。好ましくは０．００８％以下である。Ｎ含有量は低ければ低いほど好ましいので、Ｎ含有量の下限は規定する必要はないが、製鋼コストの観点からは０．０００２％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．０００４％以上である。
Ｎは、不純物として含有され、鋼中に窒化物を形成して靭性を劣化させる作用を有する。Ｎ含有量が０．０１％超では靭性の低下が著しくなる。したがって、Ｎ含有量は０．０１％以下とする。好ましくは０．００８％以下である。Ｎ含有量は低ければ低いほど好ましいので、Ｎ含有量の下限は規定する必要はないが、製鋼コストの観点からは０．０００２％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．０００４％以上である。
（Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下およびＷ：０．５％以下からなる群から選択された１種または２種以上）
Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、ＮｉおよびＷは、いずれも、鋼の焼入性を高める作用を有する。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかしながら、それぞれ上記上限値を超えて含有させても、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、ＮｉおよびＷの含有量はそれぞれ上記のとおりとする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｎｂ：０．００５％以上、Ｖ：０．００５％以上、Ｍｏ：０．００５％以上、Ｎｉ：０．００５％以上およびＷ：０．００５％以上のいずれかを満足させることが好ましい。
Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、ＮｉおよびＷは、いずれも、鋼の焼入性を高める作用を有する。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかしながら、それぞれ上記上限値を超えて含有させても、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、ＮｉおよびＷの含有量はそれぞれ上記のとおりとする。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｎｂ：０．００５％以上、Ｖ：０．００５％以上、Ｍｏ：０．００５％以上、Ｎｉ：０．００５％以上およびＷ：０．００５％以上のいずれかを満足させることが好ましい。
（Ｃａ：０．５以下、Ｍｇ：０．５以下、Ｂｉ：０．５以下およびＲＥＭ：０．５以下からなる群から選択された１種または２種以上）
Ｃａ、Ｍｇ、ＢｉおよびＲＥＭは、いずれも、鋼中の介在物の形態を微細化し、介在物による熱間プレス時の割れを防止する作用を有する。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかしながら、しかしながら、それぞれ上記上限値を超えて含有させても、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｃａ、Ｍｇ、ＢｉおよびＲＥＭの含有量は、それぞれ上記のとおりとする。上記作用による効果をより確実に得るには、Ｃａ：０．０００５％以上、Ｍｇ：０.０００５％以上、Ｂｉ：０．０００５％以上およびＲＥＭ：０．０００５％以上のいずかを満足させることが好ましい。
Ｃａ、Ｍｇ、ＢｉおよびＲＥＭは、いずれも、鋼中の介在物の形態を微細化し、介在物による熱間プレス時の割れを防止する作用を有する。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかしながら、しかしながら、それぞれ上記上限値を超えて含有させても、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、Ｃａ、Ｍｇ、ＢｉおよびＲＥＭの含有量は、それぞれ上記のとおりとする。上記作用による効果をより確実に得るには、Ｃａ：０．０００５％以上、Ｍｇ：０.０００５％以上、Ｂｉ：０．０００５％以上およびＲＥＭ：０．０００５％以上のいずかを満足させることが好ましい。
２．ＣｕおよびＣｒの表面濃化状況
ＣｕおよびＣｒの表面濃化状況は下記（１）式を満足するものとする。
ＣｕおよびＣｒの表面濃化状況は下記（１）式を満足するものとする。
[Cu+Cr]s≧1.1×[Cu+Cr]b ・・・・・（１）
ここで、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｓは鋼板表面から５μｍ深さ位置までの表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量（質量％）を示し、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｂはバルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度（質量％）を示し、具体的には実施例において後述する方法により測定される。なお、Ｃｕを含有しない場合には（１）式中のＣｕ濃度は０％とする。
ここで、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｓは鋼板表面から５μｍ深さ位置までの表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量（質量％）を示し、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｂはバルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度（質量％）を示し、具体的には実施例において後述する方法により測定される。なお、Ｃｕを含有しない場合には（１）式中のＣｕ濃度は０％とする。
下記（１）式を満足するＣｕおよびＣｒの表面濃化状況を実現することにより、熱処理の高温状態における酸化を抑制することができるので、熱処理後の鋼板部材における酸化スケールの厚みを薄くすることができる。その結果、スケール剥離が抑制され、スケール密着性が向上する。
３．表面粗さ
表面粗さＲａは０．５μｍ以上２．０μｍ以下とする。表面粗さＲａが０．５μｍ未満では、熱間プレス時に、鋼板と金型との摩擦が大きくなり、熱間プレス成形部材に表面疵およびスケール剥離が発生する場合がある。したがって、表面粗さＲａは０．５μｍ以上とする。一方、表面粗さＲａが２．０μｍ超であると、鋼板と金型との接触ムラが発生し、熱間プレス成形部材の表面においてスケール形状のバラツキを生じ易くなり、スケール剥離が発生し易くなる。したがって、鋼板の表面粗さＲａは２．０μｍ以下とする。
表面粗さＲａは０．５μｍ以上２．０μｍ以下とする。表面粗さＲａが０．５μｍ未満では、熱間プレス時に、鋼板と金型との摩擦が大きくなり、熱間プレス成形部材に表面疵およびスケール剥離が発生する場合がある。したがって、表面粗さＲａは０．５μｍ以上とする。一方、表面粗さＲａが２．０μｍ超であると、鋼板と金型との接触ムラが発生し、熱間プレス成形部材の表面においてスケール形状のバラツキを生じ易くなり、スケール剥離が発生し易くなる。したがって、鋼板の表面粗さＲａは２．０μｍ以下とする。
４．Ｎｉ付着量
鋼板表面のＮｉ付着量は１１ｍｇ／ｍ２以上とする。鋼鈑表面にＮｉを付着させることにより、熱処理の高温状態における酸化を抑制することができるので、熱処理後の鋼板部材において酸化スケールの厚みを薄くすることができる。その結果、スケール剥離が抑制され、スケール密着性が一層向上する。Ｎｉ付着量が１１ｍｇ／ｍ２未満では、上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｎｉ付着量は１１ｍｇ／ｍ２以上とする。Ｎｉ付着量の上限は特に規定する必要はないが、Ｎｉは高価な金属であるので、コストの観点からはＮｉ付着量を１００ｍｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。鋼板表面へのＮｉの付着は、電解めっきや無電解めっき等のように公知の方法によればよい。
鋼板表面のＮｉ付着量は１１ｍｇ／ｍ２以上とする。鋼鈑表面にＮｉを付着させることにより、熱処理の高温状態における酸化を抑制することができるので、熱処理後の鋼板部材において酸化スケールの厚みを薄くすることができる。その結果、スケール剥離が抑制され、スケール密着性が一層向上する。Ｎｉ付着量が１１ｍｇ／ｍ２未満では、上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Ｎｉ付着量は１１ｍｇ／ｍ２以上とする。Ｎｉ付着量の上限は特に規定する必要はないが、Ｎｉは高価な金属であるので、コストの観点からはＮｉ付着量を１００ｍｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。鋼板表面へのＮｉの付着は、電解めっきや無電解めっき等のように公知の方法によればよい。
５．製造方法
次に、本発明に係る熱処理用鋼板の好ましい製造方法について説明する。
（Ａ）熱間圧延工程
上述の化学組成を有するスラブに対する熱間圧延工程における巻取温度は５００℃以上とする。
次に、本発明に係る熱処理用鋼板の好ましい製造方法について説明する。
（Ａ）熱間圧延工程
上述の化学組成を有するスラブに対する熱間圧延工程における巻取温度は５００℃以上とする。
巻取温度が５００℃未満では鋼板が硬質化し、後工程において冷間圧延を施すことが困難になる場合がある。したがって、巻取温度は５００℃以上とする。巻取温度の上限は特に限定しないが、巻取温度が７５０℃超では表層脱炭が発生し、熱間プレス後の硬度が低下する場合がある。したがって、巻取温度は７５０℃以下とすることが好ましい。
（Ｂ）酸洗工程
上記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板に下記式（２）を満足する条件で酸洗処理を施して酸洗鋼板とする。
上記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板に下記式（２）を満足する条件で酸洗処理を施して酸洗鋼板とする。
30000≦酸濃度(質量%)×酸温度(℃)×酸浸漬時間(秒)≦150000 ・・・・・（２）
酸濃度（質量％）×酸温度（℃）×酸浸漬時間（秒）の値が３００００未満では、熱延鋼板表面のスケールが除去されずに残存する場合がある。一方、酸濃度（質量％）×酸温度（℃）×酸浸漬時間（秒）の値が１５０００００超では、酸洗過多となり、冷間圧延後の鋼板の表面粗さＲａが２．０μｍ超となる場合がある。したがって、上記式（２）を満足する条件で酸洗処理を施すものとする。なお、酸の種類は特に限定されるものでなく、塩酸や硫酸が例示される。
酸濃度（質量％）×酸温度（℃）×酸浸漬時間（秒）の値が３００００未満では、熱延鋼板表面のスケールが除去されずに残存する場合がある。一方、酸濃度（質量％）×酸温度（℃）×酸浸漬時間（秒）の値が１５０００００超では、酸洗過多となり、冷間圧延後の鋼板の表面粗さＲａが２．０μｍ超となる場合がある。したがって、上記式（２）を満足する条件で酸洗処理を施すものとする。なお、酸の種類は特に限定されるものでなく、塩酸や硫酸が例示される。
（Ｃ）研磨工程
上記酸洗工程により得られた酸洗鋼板に下記式（３）を満足する条件の研削ブラシを用い、研磨処理を施す。
上記酸洗工程により得られた酸洗鋼板に下記式（３）を満足する条件の研削ブラシを用い、研磨処理を施す。
♯36≦研磨材粒度 JIS R 6001(1973)≦♯320 ・・・・・（３）
研磨ブラシの研磨粒度が♯３６未満であると冷間圧延および焼鈍後の表面粗さが２．０μｍ超となる場合がある。また、研磨粒度が♯３２０超であると、冷間圧延および焼鈍後の表面粗さが０．５μｍ未満となる場合がある。したがって、上記式（３）を満足する条件で研磨処理を施すものとする。
研磨ブラシの研磨粒度が♯３６未満であると冷間圧延および焼鈍後の表面粗さが２．０μｍ超となる場合がある。また、研磨粒度が♯３２０超であると、冷間圧延および焼鈍後の表面粗さが０．５μｍ未満となる場合がある。したがって、上記式（３）を満足する条件で研磨処理を施すものとする。
（Ｄ）冷間圧延工程
上記研磨工程により得られた鋼板には９０％以下の圧下率の冷間圧延を施す。
上記研磨工程により得られた鋼板には９０％以下の圧下率の冷間圧延を施す。
冷間圧延の圧下率が９０％超では、焼鈍後の表面粗さが０．５μｍ未満となる場合がある。したがって、冷間圧延の圧下率は９０％以下とする。冷間圧延の圧下率の下限は特に規定しないが、通常は４０％以上である。
（Ｅ）焼鈍工程
上記冷間圧延工程により得られた鋼板には７００℃以上９００℃以下の温度で焼鈍を施す。
上記冷間圧延工程により得られた鋼板には７００℃以上９００℃以下の温度で焼鈍を施す。
焼鈍温度が７００℃未満では、鋼板表面から５μｍ深さ位置までの表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量（質量％）がバルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度（質量％）の１．１倍以上にならない場合がある。したがって、焼鈍温度は７００℃以上とする。一方、焼鈍温度が９００℃超では、製造コストや生産性の面で不利となる。したがって、焼鈍温度は９００℃以下とする。好ましくは８５０℃以下である。
（Ｆ）Ｎｉめっき工程
上記焼鈍工程により得られた鋼板には、１１ｍｇ／ｍ２以上のＮｉを付着させるＮｉめっきを施す。鋼板表面へのＮｉの付着は、電解めっきや無電解めっき等のように公知の方法によればよい。
上記焼鈍工程により得られた鋼板には、１１ｍｇ／ｍ２以上のＮｉを付着させるＮｉめっきを施す。鋼板表面へのＮｉの付着は、電解めっきや無電解めっき等のように公知の方法によればよい。
本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
１．供試材の作製
表１に示す化学組成を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造試験機を用いて連続鋳造を実施し、巾１０００ｍｍで２５０ｍｍ厚のスラブとした。このようにして得られたスラブを加熱し、熱間圧延試験機により熱間圧延を施して熱延鋼板とし、その後、ラボにて塩酸による酸洗処理を施して酸洗鋼板とした。酸洗処理後、冷間圧延試験機により冷間圧延を施して冷延鋼板とした。冷間圧延後、鋼板を焼鈍し、付着量１１〜１００ｍｇ／ｍ２でＮｉフラッシュめっきを施した。これらの製造条件を表２に示す。
１．供試材の作製
表１に示す化学組成を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造試験機を用いて連続鋳造を実施し、巾１０００ｍｍで２５０ｍｍ厚のスラブとした。このようにして得られたスラブを加熱し、熱間圧延試験機により熱間圧延を施して熱延鋼板とし、その後、ラボにて塩酸による酸洗処理を施して酸洗鋼板とした。酸洗処理後、冷間圧延試験機により冷間圧延を施して冷延鋼板とした。冷間圧延後、鋼板を焼鈍し、付着量１１〜１００ｍｇ／ｍ２でＮｉフラッシュめっきを施した。これらの製造条件を表２に示す。
このようにして得られた鋼板に、熱間プレス試験装置を用いて、熱間プレスを実施した。熱間プレスは、鋼板を加熱炉内で鋼板表面温度９００℃に到達させ、その温度にて２分間保持し、加熱炉より取り出し、冷却装置付きの金型にてプレスを速やかに実施し、成形と同時に焼入れ処理を実施した。熱間プレス後の鋼板部材の形状は平板とした。熱間プレス用の試験片サイズは、板厚１．４ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ８０ｍｍとした。
２．評価方法
（２−１）表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量
表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量の測定はＥＰＭＡの線分析にて実施した。すなわち、鋼板の板厚断面において、鋼板表面から５０μｍ深さ位置までＥＰＭＡの線分析を実施した。表層から５μｍ深さ位置までのＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量は、線分析から得られたＣｕおよびＣｒの合計濃度の波形を読み取ることにより行った。また、バルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度については、５μｍから５０μｍまでのＣｕおよびＣｒの合計濃度の波形を読み取り、その平均値により求めた。
（２−１）表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量
表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量の測定はＥＰＭＡの線分析にて実施した。すなわち、鋼板の板厚断面において、鋼板表面から５０μｍ深さ位置までＥＰＭＡの線分析を実施した。表層から５μｍ深さ位置までのＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量は、線分析から得られたＣｕおよびＣｒの合計濃度の波形を読み取ることにより行った。また、バルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度については、５μｍから５０μｍまでのＣｕおよびＣｒの合計濃度の波形を読み取り、その平均値により求めた。
（２−２）鋼板の表面粗さ
表面粗さ計を用いて、各鋼板の圧延方向ならびに圧延直角方向について鋼板表面粗さ（Ｒａ）を測定した。各鋼板について圧延方向をｎ＝５ならびに圧延直角方向ｎ＝５のＲａを測定し、算術計算にて平均値とした。
表面粗さ計を用いて、各鋼板の圧延方向ならびに圧延直角方向について鋼板表面粗さ（Ｒａ）を測定した。各鋼板について圧延方向をｎ＝５ならびに圧延直角方向ｎ＝５のＲａを測定し、算術計算にて平均値とした。
（２−３）熱間プレス鋼板部材の評価
熱間プレスした鋼板に対して、スケール密着性を次の方法により評価した。すなわち、粘着テープ（ニチバン株式会社製セロテープ（登録商標））を長さ２００ｍｍに切り取り、鋼板部材上に貼り付け、その後剥がして、スケールの剥離重量を測定した。
熱間プレスした鋼板に対して、スケール密着性を次の方法により評価した。すなわち、粘着テープ（ニチバン株式会社製セロテープ（登録商標））を長さ２００ｍｍに切り取り、鋼板部材上に貼り付け、その後剥がして、スケールの剥離重量を測定した。
３．評価結果
（３−１）本発明
上記の評価試験の結果を表３に示す。なお、表１〜３における、化学組成、製造条件、組織特性および機械特性を示す数値に下線が付されたものは、本発明の規定の範囲外であることを示している。
（３−１）本発明
上記の評価試験の結果を表３に示す。なお、表１〜３における、化学組成、製造条件、組織特性および機械特性を示す数値に下線が付されたものは、本発明の規定の範囲外であることを示している。
本発明である供試材Ｎｏ．１〜９，１１〜１３，１５は、表面粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上２．０μｍ以下かつ鋼板表面のＮｉ重量が１１ｍｇ／ｍ２以上１００ｍｇ／ｍ２以下であり、鋼板表面から５μｍ深さ位置までの表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量がバルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度の１．１倍以上であり、熱間プレス後の鋼板のスケール剥離重量が４０ｍｇ以下とスケール密着性に優れていた。
中でも、Ｎｉ付着量が５０ｍｇ／ｍ２以上である（供試材Ｎｏ．１，２，５，６，７，８，９および１１）もの、表面粗さ（Ｒａ）が０．９μｍ以上１．５μｍ以下である（供試材Ｎｏ．１，２，７，１１および１３）もの、ＣｕとＣｒの最大表層濃化量がバルク中のＣｕとＣｒの濃度の１．２倍以上である（供試材Ｎｏ．６，７，１１〜１３および１５）ものについては、熱間プレス後の鋼板のスケール剥離重量が３０ｍｇ以下であり、スケール密着性にさらに優れていた。
（３−２）比較例
これに対し、Ｃｒ：０．２０％（供試材Ｎｏ．１７）であるもの、Ｃｕ：０．００３％（供試材Ｎｏ．１８）であるもの、酸濃度（質量％）、酸温度（℃）および酸浸漬時間（秒）の積が１５５０００、２５０００（供試材Ｎｏ．１９，２０）であるもの、研磨材粒度が♯３０、４００であるもの（供試材Ｎｏ．２１，２２）であるもの、冷間圧延の圧下率が９３％であるもの（供試材Ｎｏ．２３）、冷間圧延後の焼鈍温度が５８０℃であるもの（供試材Ｎｏ．２４）、鋼板表面へのＮｉ付着重量が５ｍｇ／ｍ２であるもの（供試材Ｎｏ．２５）についてはスケール密着性が悪かった。
これに対し、Ｃｒ：０．２０％（供試材Ｎｏ．１７）であるもの、Ｃｕ：０．００３％（供試材Ｎｏ．１８）であるもの、酸濃度（質量％）、酸温度（℃）および酸浸漬時間（秒）の積が１５５０００、２５０００（供試材Ｎｏ．１９，２０）であるもの、研磨材粒度が♯３０、４００であるもの（供試材Ｎｏ．２１，２２）であるもの、冷間圧延の圧下率が９３％であるもの（供試材Ｎｏ．２３）、冷間圧延後の焼鈍温度が５８０℃であるもの（供試材Ｎｏ．２４）、鋼板表面へのＮｉ付着重量が５ｍｇ／ｍ２であるもの（供試材Ｎｏ．２５）についてはスケール密着性が悪かった。
Claims (4)
- 質量％で、Ｃ：０．０７％以上０．５０％以下、Ｓｉ：０．００５％以上０．３５％以下、Ｍｎ：０．３％以上１．５０％以下、Ｐ：０．０００２％以上０．２％以下、Ｓ：０．０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％以上０．０５％以下、Ｔｉ：０．００５％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０．２５％以上１．０％以下、Ｂ：０．０００３％以上０．０２００％以下、Ｃｕ：０．０３％以上０．１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
ＣｕおよびＣｒの表面濃化状況が下記（１）式を満足し、
表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、
表面のＮｉ付着量が１１ｍｇ／ｍ２以上であること
を特徴とする熱処理用鋼板。
[Cu+Cr]s≧1.1×[Cu+Cr]b ・・・・・（１）
ここで、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｓは鋼板表面から５μｍ深さ位置までの表層部におけるＣｕおよびＣｒの合計最大濃化量（質量％）を示し、式中の［Ｃｕ＋Ｃｒ］ｂはバルク中のＣｕおよびＣｒの合計濃度（質量％）を示し、Ｃｕを含有しない場合には（１）式中のＣｕ濃度は０％とする。 - 前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｉ：０．５％以下およびＷ：０．５％以下からなる群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理用鋼板。
- 前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０．５以下、Ｍｇ：０．５以下、Ｂｉ：０．５以下およびＲＥＭ：０．５以下からなる群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱処理用鋼板。
- 下記工程（Ａ）〜（Ｆ）を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の熱処理用鋼板の製造方法：
（Ａ）スラブに熱間圧延を施して５００℃以上の温度で巻取ることにより熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ）前記工程（Ａ）により得られた鋼板に下記（２）式を満足する条件で酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程；
（Ｃ）前記工程（Ｂ）により得られた鋼板に下記（３）式を満足する条件で研磨処理を施す研磨工程；
（Ｄ）前記工程（Ｃ）により得られた鋼板に９０％以下の圧下率で冷間圧延を施す冷間圧延工程；
（Ｅ）前記工程（Ｄ）により得られた鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度で焼鈍を施す焼鈍工程；および
（Ｆ）前記工程（Ｅ）により得られた鋼板の表面に１１ｍｇ／ｍ２以上のＮｉを付着させるＮｉめっきを施すＮｉめっき工程。
30000≦酸濃度(質量%)×酸温度(℃)×酸浸漬時間(秒)≦150000 ・・・・・（２）
♯36≦研磨材粒度 JIS R 6001(1973)≦♯320 ・・・・・（３）
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