せん断加工部品およびその製造方法
【課題】高強度鋼板のせん断加工面の端面の表層の組織に着目して、その組織を、水素割れが生じにくい組織とすることによって、せん断加工面の端面の水素割れ性を改善したせん断加工部品およびその製造方法を提供することを課題としている。
【解決手段】鋼板にせん断加工を施してなるせん断加工部品であって、せん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域が、平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織からなるせん断加工部を、少なくとも一つ有することを特徴とするせん断加工部品。
【解決手段】鋼板にせん断加工を施してなるせん断加工部品であって、せん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域が、平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織からなるせん断加工部を、少なくとも一つ有することを特徴とするせん断加工部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車・建設機械などの構造部材や補強部材のような強度が必要とされる部品のうち、せん断加工を施した部品に関し、特にせん断加工端面の水素割れ性を改善したせん断加工部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境問題に端を発する自動車の軽量化および衝突安全性の向上の両者を満たすためには、使用される鋼板をできるだけ高強度化することが必要となる。このため添加元素や鋼材組織を制御して高強度化した鋼板が開発されてきた。しかしながらピアス穴加工・トリム加工などのせん断加工が必要な場合、その端面には大きな塑性ひずみが付与されるため、高強度鋼材は元来鋼材中に含まれていた水素、あるいは塗装などの後加工時や環境から侵入した水素によって割れが発生しやすくなるという問題があり、この解決手段の出現が切望されていた。
【０００３】
一方で成形加工時にＡｃ３点以上に加熱してその後に冷却過程で硬質の組織に変態させることにより高強度化された成形部品を得る技術が開発され、この成形過程でせん断加工を施す技術がいくつか開示されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、せん断加工を施す部位の冷却速度を低下させて焼き入れを不十分にすることにより、その部位の強度を低下させて残留応力を低下させる技術が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、変形抵抗の比較的小さい下死点近傍でせん断加工する技術が開示されている。
さらに特許文献３には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、せん断加工を施す部位の冷却速度を低下させて焼き入れを不十分にすることにより、その部位の強度を低下させて残留応力を低下させる技術が開示されている。
【０００６】
またさらに特許文献４には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、せん断加工した部位を再加熱して強度を低下させる技術が開示されている。
加えて特許文献５には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、シャー角を有するパンチまたはダイを用いることにより残留応力の低減を図る技術が開示されている。
【０００７】
また特許文献６には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、せん断加工を行った端面に圧縮加工を施す技術が開示されている。
【０００８】
さらに特許文献７には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、板厚に対するだれ長さの割合を小さくする技術が開示されている。
【０００９】
加えて特許文献８には、せん断加工を施して最終の素板形状にしてプレス加工した後に急速加熱焼入れを施すことにより耐摩耗性を向上させる技術が開示されている。
【００１０】
また特許文献９〜１１には、鋼板表面から深さ１００μｍまでの範囲にＴｉＮを散在させることにより熱間打抜き性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３２８０３１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０４５２６号公報
【特許文献３】特開２００６−１０４５２７号公報
【特許文献４】特開２００６−８３４１９号公報
【特許文献５】特開２００８−２６６７２１号公報
【特許文献６】特開２００６−８２０９９号公報
【特許文献７】特開２００８−２８４６１０号公報
【特許文献８】特開平８−３３３６２８号公報
【特許文献９】特開２０１０−１７４２７６号公報
【特許文献１０】特開２０１０−１７４２７８号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１７４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、高強度鋼板のせん断加工面の端面の水素割れ性を、確実かつ安定して改善したせん断加工部品およびその製造方法を提供するものである。とりわけ、高強度鋼板のせん断加工面の端面の表層の組織に着目して、その組織を、水素割れが生じにくい組織とすることによって、せん断加工面の端面の水素割れ性を改善したせん断加工部品およびその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、高強度鋼板のせん断加工時の端面の状態および水素割れを生じる条件について詳細に検討した。高強度鋼板は、一般にマルテンサイト・ベイナイト・パーライトなど炭素を多く含む金属組織が多く含まれている。この高強度鋼板にせん断加工が施されると、その端面はせん断面・破断面から構成されるが、両者とも非常に大きな塑性ひずみが生じており、金属組織は著しく伸長した組織になる。マルテンサイト・ベイナイト・パーライトなど炭素を多く含む金属組織は、ポリゴナルフェライトに比べると水素割れしやすく、さらに塑性ひずみが付与されることでその危険性が大きくなることを知見した。
【００１４】
さらに図１に示すように、鋼板１を加熱炉２などを利用して、Ａｃ３点以上〜１４００℃に加熱し、オーステナイト組織の状態で金型３に入れて成形し、その際せん断加工を行う場合でも、通常は、せん断加工後の端面が、マルテンサイト・ベイナイト・パーライトなどを多く含む高強度な組織となり、ポリゴナルフェライトに比べて水素割れ感受性の高い金属組織が生じることを知見した。またポリゴナルフェライト組織であっても結晶粒径が大きく、また塑性ひずみが大きい場合には細粒で塑性ひずみの少ない組織に比べて水素割れ感受性が高いことも知見した。
【００１５】
このような知見に基づき、本発明者等が鋭意検討した結果、高強度鋼板のせん断加工端面の表層、特にせん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域に、細粒で塑性ひずみの少ないポリゴナルフェライト組織を形成しておけば、せん断加工端面の水素割れ性を改善できることを見出した。また、特定の化学組成の鋼板をＡｃ３点〜１４００℃の間に加熱して特定の加工条件でせん断加工することで、図２に示すように、高強度鋼板１のせん断加工端面４の表層領域５に細粒で塑性ひずみの少ないポリゴナルフェライト組織を形成することが可能であることを見出した。これはせん断加工によってオーステナイト組織に大きな塑性ひずみを与えることで、せん断加工端面の表層領域のみポリゴナルフェライト変態を生じさせ、それ以外の部分をマルテンサイト、ベイナイト、パーライト、炭化物など高強度な組織に変態させることにより達成できるものである。せん断加工端面の表層領域はせん断加工による塑性ひずみによって誘起された変態ままの組織であるので、塑性ひずみの極めて少ないポリゴナルフェライト組織が得られる。ポリゴナルフェライト組織でかつ塑性ひずみの少ない組織から構成されるせん断加工端面の表層領域は、水素割れしにくいため、残留応力の大きさや水素量の多少によらず水素割れを起こす危険性が極めて小さい高強度なせん断加工部品を得ることができる。
【００１６】
本発明は、以上のような新規な知見に基づいてなされたもので、基本的には、高強度鋼板のせん断加工面の端面の表層領域に、細粒のポリゴナルフェライト組織を形成しておくことにより、端面の水素割れ性を改善するものである。
【００１７】
なお、前述の各先行技術文献に開示されている技術のうち、特許文献１は、残留応力の低減を目的にせん断加工を施す部位の冷却速度を他の成形部位の冷却速度と変える技術であり、焼き入れ組織の冷却速度よりも遅くなるとベイナイト組織に変態しやすくなるため、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。また特許文献１の技術は、金型構造が複雑になってコスト高になるとともに、水素割れについては何ら言及されておらず、水素割れに効果的かどうかは不明である。
【００１８】
また特許文献２は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、かつ残留応力の低減および形状・位置精度の維持を狙ってせん断加工を下死点近傍で行う技術であり、プレス機の下死点近傍でせん断加工すると、せん断加工を施す前にマルテンサイト組織もしくはベイナイト組織に変態しやすくなるため、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００１９】
またさらに特許文献３は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、かつ残留応力の低減を狙ってせん断加工を施す部位の冷却速度を低下させる技術であり、冷却速度を遅くするとベイナイト組織に変態しやすくなるため、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２０】
加えて特許文献４は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、続いてせん断加工を施す部位を４００〜Ａｃ３点まで再加熱した後せん断加工する技術であり、焼き入れた組織をＡｃ３点以下に再加熱しても焼き入れ組織は残留するのでせん断加工端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２１】
また特許文献５は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、さらにシャー角を有するパンチまたはダイを用いてせん断加工を行う技術であり、パンチまたはダイにシャー角をつけてもせん断加工端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２２】
さらに特許文献６は加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、さらにせん断加工端面に圧縮加工を施す技術であり、圧縮加工を施しても組織の変化は無く、端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２３】
またさらに特許文献７はせん断加工端面のだれ長さの板厚に対する割合を小さくすることにより、切断面の引張残留応力を低減する技術であり、だれ長さを小さくしても組織の変化は無く、端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２４】
加えて特許文献８はせん断加工およびプレス加工した部品を急速加熱焼入れすることにより表面を硬化させて耐摩耗性を向上させた技術であり、硬化組織とするので端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２５】
また特許文献９〜１１は、いずれもダイクエンチ工法において鋼板表面から深さ１００μｍの範囲にＴｉＮを散在させてせん断端面のバリを低減させる技術であり、ＴｉＮと組織との関係については言及されておらず、せん断加工の加熱条件（９００℃×１５分）ではオーステナイトが粗大化し、せん断加工端面には微細なポリゴナルフェライトが得られないため、本発明の技術とは異なる技術である。
【００２６】
以上のように、先行する特許文献１〜１１の技術では、高強度鋼板のせん断加工面の端面の水素割れ性の改善について考慮が払われていないか、または考慮が払われてはいても、水素割れ性の改善に有効な端面の表層領域の組織について充分な検討がなされておらず、とりわけ、せん断加工面の端面からその深さ方向に３０μｍの範囲内の領域（表層領域）に細粒のポリゴナルフェライト組織を形成しておくことにより、端面の水素割れ性を改善し得るとはまったく考えられていなかったのである。
【００２７】
したがって本発明の要旨とするところは、下記の通りである。
（１）鋼板にせん断加工を施してなるせん断加工部品であって、せん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域が平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織からなるせん断加工部を、少なくとも一つ有することを特徴とするせん断加工部品、
【００２８】
（２）上記端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域以外が、マルテンサイト、パーライト、ベイナイトのいずれか一つ以上を含む組織からなることを特徴とする上記（１）のせん断加工部品、
【００２９】
（３）上記鋼板が、質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下、
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のせん断加工部品、
【００３０】
（４）上記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（３）に記載のせん断加工部品、
【００３１】
（５）上記鋼板が、質量％で、さらに
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％ 、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（４）もしくは（５）に記載のせん断加工部品、
【００３２】
（６）質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下、
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板を用い、Ａｃ３〜１４００℃までに鋼板を加熱して、３０秒から３００秒間保持した後、４００〜９００℃の温度でせん断加工することを特徴とするせん断加工部品の製造方法、
【００３３】
（７）上記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（６）に記載のせん断加工部品の製造方法、
【００３４】
（８）上記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（６）または（７）に記載のせん断加工部品の製造方法、
【００３５】
（９）前記せん断加工の速度が３０ｓｐｍ以上で、クリアランスが板厚の５〜２０％であることを特徴とする上記（６）〜（８）に記載のせん断加工部品の製造方法、
【００３６】
（１０）前記せん断加工時に成形加工を伴うことを特徴とする上記（６）〜（９）記載のせん断加工部品の製造方法、
にある。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、高強度鋼板のせん断加工面の端面の表層、特にその端面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域に細粒のポリゴナルフェライト組織を形成しておくことによって、せん断加工端面の水素割れ性を、確実かつ安定して改善することができる。したがって本発明によれば、端面の水素割れ性が優れたせん断加工部品を確実かつ安定して製造できるため、自動車・建設機械など高強度鋼板のせん断加工部材が要求される分野でその工業的意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】熱間における成形およびせん断加工を示す模式図である。
【図２】(a)はせん断加工を施す前の鋼板と金型の状態を示す模式図であり、(b)はせん断加工後におけるせん断加工端面と表層領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に本発明について詳細に説明する。
【００４０】
まず、せん断加工端面の金属組織に関する条件およびその限定理由について説明する。
本発明では、せん断加工された端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域（以下、表層領域と称する）の組織が平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを、面積パーセントで５０％以上含む組織の場合に、水素割れ性が大きく改善されることを知見した。なおここで面積％とは、せん断面に直角でかつ板厚方向に沿う断面で観察した場合の面積％を意味する。せん断加工端面のポリゴナルフェライト組織の表層領域の範囲を、深さ方向に表面から少なくとも３０μｍとしたのは、３０μｍよりも狭ければ、ポリゴナルフェライト組織からなる表層領域よりも内側に存在するマルテンサイト・ベイナイト・パーライトなどの硬質組織において水素割れが発生する可能性があるためである。ポリゴナルフェライト組織の表面からの範囲の上限は特に規定するものではないが、３００μｍよりも広ければ、せん断加工端面付近の強度が全体的に低下して、例えばせん断加工がピアス穴加工の場合はボルトに接触した場合に大きく変形するなどの不具合を生じるため、３００μｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
またポリゴナルフェライト組織の平均粒径を５．０μｍ以下としたのは、５．０μｍよりも大きいとポリゴナルフェライト組織においても水素割れしやすくなるためである。平均粒径の下限は特に規定するものではないが、せん断加工による塑性ひずみの大きさに依存して下限が決まり、強度特性の均質性を確保する観点から０．３μｍ以上が好ましい。なおここで粒径とは、せん断面に直角でかつ板厚方向に沿う断面で観察した場合のポリゴナルフェライトの個々の結晶粒の面積を、同一の面積の円に置き換えた場合の円の直径、すなわち円換算径（円相当径）を意味する。
【００４２】
またさらにポリゴナルフェライト組織の平均アスペクト比を１〜３としたのは、平均アスペクト比が３以上になると塑性ひずみが大きく導入されている可能性が高く、水素割れしやすくなるためである。なおここで平均アスペクト比とは、結晶粒を楕円形に見立てた場合の短径に対する長径の比の平均値であるので、１もしくは１より大きい値となる。
【００４３】
加えてせん断加工端面の表層領域の組織に占めるポリゴナルフェライトの割合を面積％で５０％以上としたのは、５０％未満の場合、ポリゴナルフェライト以外の硬質組織、例えばマルテンサイト、パーライト、ベイナイトなどの硬質組織が占める割合が多くなって、水素割れしやすくなるためである。上限は特に規定するものではなく、鋼材の化学組成に依存し、例えばＣを多く含む組成ではパーライトや炭化物がポリゴナルフェライトの生成とともに不可避的に生成する。
【００４４】
次に、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域以外の領域、すなわちその表層領域よりも内側の部分の領域の組織をマルテンサイト、パーライト、ベイナイトのいずれか一つ以上を含む組織と規定したのは、せん断加工部品が高強度を維持するためである。高温に加熱して成形したのち金型もしくは水によって焼き入れた組織によって高強度の特性を得ようとする場合、引張強さで１２００ＭＰａ以上の高強度特性である必要があり、この場合はマルテンサイトの比率が高い組織であることが好ましい。
【００４５】
本発明のせん断加工部品は、基本的には、せん断加工の端面の少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域が前述のような組織条件を満たしていればよく、そのせん断加工部品を構成する鋼板の具体的な鋼種、成分組成は特に問わないが、請求項３〜請求項８で規定するような成分組成の鋼板用いることが望ましく、以下にこれらの請求項３〜請求項８で規定する鋼板の成分組成の限定理由について説明する。
【００４６】
Ｃ：０．０５〜０．５５％
Ｃは、冷却後の組織をマルテンサイトとして材質を確保するために添加する元素であり、強度１０００ＭＰａ以上を確保するためには、０．０５％以上、望ましくは０．１％以上添加することが望ましい。ところが、添加量が多すぎると、衝撃変形時の強度確保が困難となるため、その上限を０．５５％とする。従って、その範囲を０．０５〜０．５５％とした。
【００４７】
Ｓｉ：２％以下
Ｓｉは、固溶強化型の合金元素であるが、２％を超えると表面スケールの問題が生じるため、２％以下に制限する。また鋼板表面にメッキ処理を行なう場合は、Ｓｉの添加量が多いとメッキ性が劣化するため、上限を１．１％とすることが望ましい。
【００４８】
Ｍｎ：０．１〜３％
Ｍｎは、強度および焼入れ性を向上させる元素であり、０．１％未満では焼入れ時の強度を十分に得られず、また、３％を超えて添加しても効果が飽和するため、Ｍｎは０．１〜３％の範囲に制限する。
【００４９】
Ｐ：０．１％以下
Ｐは、溶接割れ性および靱性に悪影響を及ぼす元素であるため、Ｐは０．１％以下と制限する。なお、好ましくは０．０２％以下である。また、更に好ましくは０．０１５％以下である。
【００５０】
Ｓ：０．０３％以下
Ｓは、鋼中の非金属介在物に影響し、加工性を劣化させるとともに、靱性劣化・異方性および再熱割れ感受性の増大の原因となる。このため、Ｓは０．０３％以下に制限する。なお、さらに好ましくは、０．０１％以下である。また、Ｓを０．００５％以下に規制することにより、衝撃特性が飛躍的に向上する。
【００５１】
Ａｌ：０．１％以下
Ａｌは、溶鋼の脱酸材として使われる必要な元素であり、不可避的に存在するが、０．１％を超えると非金属介在物が多くなり製品に表面疵が発生しやすくなるため、０．１％以下の範囲とする。
【００５２】
Ｏ：０．０１５％以下
Ｏは、過度の添加は靱性に悪影響を及ぼす酸化物の生成の原因となるとともに、疲労破壊の起点となる酸化物を生成するため、０．０１５％以下の含有とする。
【００５３】
Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、０．０１％を超えると窒化物の粗大化および固溶Ｎによる時効硬化により、靱性が劣化する傾向がみられる。このため、Ｎは０．０１％以下とする。
【００５４】
その他、必要に応じて以下の元素を添加しても良い。
【００５５】
Ｂ：０．０００２〜０．００５０％
Ｂは、熱間でのプレス成形中あるいはプレス成形後の冷却での焼入れ性を向上させるために添加するが、この効果を発揮させるためには、０．０００２％以上の添加が必要である。しかしながら、この添加量がむやみに増加すると熱間での割れの懸念があることや、その効果が飽和するため、その上限を０．００５０％とする。
【００５６】
Ｖ：２．０％以下
Ｖは強度を向上させる元素であり、微量でも強度向上に有効であるが、２．０％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため２．０％以下とする。
【００５７】
Ｗ：３．０％以下
Ｗは強度を向上させる元素であり、微量でも強度向上に有効であるが、３．０％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため３．０％以下とする。
【００５８】
Ｃｒ：０．０１〜１．０％
Ｃｒは、焼入れ性を向上させる元素であり、また、マトリックス中へＭ23Ｃ6型炭化物を析出させる効果を有し、強度を高めるとともに、炭化物を微細化する作用を有する。しかし、０．０１％未満ではこれらの効果が十分期待できず、また、１％を超えると降伏強度が過度に上昇する傾向にあるため、Ｃｒは０．０１〜１．０％の範囲とする。より望ましくは、０．０５〜１％である。
【００５９】
Ｍｏ：０．０２〜３．０％
Ｍｏは強度を向上させる元素であり、強度向上には０．０２％以上の添加が必要であるが、３．０％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため０．０２〜３．０％とする。
【００６０】
Ｔｉ：０．０１〜０．７０％
Ｔｉは強度を向上させる元素であり、強度向上には０．０１％以上の添加が必要であるが、０．７％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため０．０１〜０．７０％とする。
【００６１】
その他の元素として、スクラップから混入すると考えられるＮｉ，Ｃｕ，Ｓｎなどの元素が含有してもよい。さらに、介在物の形態制御の観点から、Ｃａ，Ｍｇ，Ｙ，Ａｓ，Ｓｂ，ＲＥＭを添加してもよい。さらに、強度を向上する目的で、Ｎｂ，Ｚｒを添加してもよいが、これらの元素がむやみに増加するとこれらの元素と結合していないＣ量が減少し冷却後に十分な強度が得られなくなる。その他、不可避的に含まれる不純物が含有しても特に問題はない。
【００６２】
本発明のせん断加工部品を製造するにあたっては、望ましくは前述のような成分組成に調整されて常法に従って鋳造された鋳塊を熱間圧延し、またさらに必要に応じて酸洗・冷間圧延・焼鈍処理を行って得られた鋼板に、熱間でせん断加工を施せばよい。鋼板製造過程の工程条件はいずれも常法でよい。
【００６３】
ここで、上述のようにして得られた鋼板は、そのまません断加工部品に使用しても良いが、耐食性を付与・向上させるため、アルミめっき、アルミ−亜鉛めっき、亜鉛めっきを施してもよい。その製造方法は酸洗、冷間圧延は常法でよく、その後アルミめっき工程あるいはアルミ−亜鉛めっき工程、亜鉛めっきについても常法で問題ない。すなわち、アルミめっきであれば浴中Ｓｉ濃度は５〜１２％が適しており、アルミ−亜鉛めっきでは浴中Ｚｎ濃度は４０〜５０％が適している。また、アルミめっき層中にＭｇやＺｎが混在しても、アルミ−亜鉛めっき層中にＭｇが混在しても特に問題なく同様の特性の鋼板を製造することができる。
【００６４】
なお、めっき工程における雰囲気については、無酸化炉を有する連続式めっき設備でも無酸化炉を有しない連続式めっき設備でも通常の条件とすることでめっき可能であり、本鋼板だけ特別な制御を必要としないことから生産性を阻害することもない。また、亜鉛めっき方法であれば、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきなどいかなる方法を取ってもよい。以上の製造条件ではめっき前に鋼板表面に金属プレめっきを施していないが、ＮｉプレめっきやＦｅプレめっき、その他めっき性を向上させる金属プレめっきを施しても特に問題はない。また、めっき層表面に異種の金属めっきや無機系、有機系化合物の被膜などを付与しても特に問題はない。
【００６５】
上述のような鋼板（めっき鋼板を含む）にせん断加工を施すにあたっては、鋼板を、Ａｃ３〜１４００℃の範囲内の温度まで加熱して、３０秒から３００秒間保持した後、４００〜９００℃の範囲内の温度でせん断加工を行う。具体的には、例えば図１に示したように、鋼板１を加熱炉２などの適宜の加熱手段によって上記温度域に加熱、保持した後、せん断加工を伴う絞り成型用の金型３に投入し、成形後、もしくは成形と同時に、図２に示したようにパンチ３ａおよびダイ３ｂによって鋼板１にせん断加工を施す。なおこのせん断加工においては、せん断加工の速度を３０ｓｐｍ以上とし、かつせん断のクリアランスＳ（図２におけるパンチ３ａとダイ３ｂとの間の隙間）を板厚Ｔの５〜２０％の範囲内とすることが望ましい。これらの加熱条件およびせん断加工条件の限定理由について、以下に説明する。
【００６６】
鋼板の加熱温度をＡｃ３以上、１４００℃以下と規定したのは、成形後に焼入れ強化するために鋼板の組織をオーステナイトにしておくためである。また、加熱温度が１４００℃以上であると加熱後の搬送が不可能となるためである。
加熱温度の保持時間を３０秒から３００秒間としたのは、３０秒より短いと鋼板の温度が均一になっていない可能性があり、また３００秒より長いとオーステナイト粒径が著しく大きくなるため、せん断加工後に生成するポリゴナルフェライト粒径も大きくなり、水素割れの改善効果が小さくなるためである。また生産性も著しく低下する。
【００６７】
せん断加工温度を４００〜９００℃と規定したのは、４００℃未満ではせん断加工開始前にパーライト、ベイナイト、マルテンサイト変態のいずれかが生じている可能性があり、せん断加工部品のせん断後の強度が不足するためである。また９００℃より高い場合には、鋼材の変形抵抗が非常に小さく、せん断加工端面が著しく変形して、後工程で手入れするなどの処理が必要となるためである。
【００６８】
なお、鋼板をＡｃ３以上、１４００℃以下の温度域に加熱、保持してから、４００〜９００℃の温度域でせん断加工を施すまでの間は、オーステナイト組織を保持するために空冷（例えば10℃／sec以下の冷却速度で冷却）することが望ましく、またせん断加工後は、高強度な焼入れ組織を得るために室温付近まで急冷（例えば50℃／sec以上の冷却速度で冷却）することが望ましい。この急冷は、鋼板を成形加工時に金型に接触させること、あるいは鋼板に冷却水を散布することなどによって実現可能である。ただし、せん断加工より前に絞り加工や曲げ加工などの成形加工を行う場合には、鋼板をＡｃ３以上、１４００℃以下の温度域に加熱、保持後、直ちに成形加工により４００〜９００℃の温度域まで急冷（例えば50℃／sec以上の冷却速度で冷却）し、その後引き続いてせん断加工を行うことが望ましい。
【００６９】
せん断加工速度を３０ｓｐｍ以上と規定したのは、３０ｓｐｍ未満の場合には塑性ひずみの付与速度が低くなり、塑性ひずみの回復が同時に進行してポリゴナルフェライト変態が誘起されにくくなるためである。安定してポリゴナルフェライトを得るためには、さらに４５ｓｐｍ以上であることが望ましい。せん断加工速度の上限は特に規定するものではなく、プレス機の能力の範囲内で、より高い方が好ましい。なお、鋼板を加熱してせん断加工を行う場合、せん断加工よりも鋼板の加熱工程の時間の方が長いため、せん断加工には待ち時間が存在することが多い。このような場合のせん断加工速度は、通常用いられる一定時間内でのせん断加工回数で示すことは適当でないため、１回のせん断加工に要する時間が一定時間内に繰り返されるとした速度で表示することが適切であり、本発明でもそのようには算出している。せん断加工速度は、１分間のせん断加工数（Shot Per Minute）で表示している。なおここで「１回のせん断加工に要する時間」とは、せん断加工工具が、初期位置からせん断のための動作を開始してから、せん断を終了して初期位置に戻るまでの時間を意味する。
【００７０】
またさらにせん断加工のクリアランスＳを、鋼板の板厚Ｔの２０％以下と規定したのは、２０％を超えるとせん断変形および塑性ひずみがパンチとダイの隙間で分散し、ポリゴナルフェライト変態を誘起しにくくなるためである。クリアランスの下限は特に規定するものではないが、クリアランスが狭すぎると金型損傷が著しくなるので、好ましくは５％以上とする。
【００７１】
以上のように、Ａｃ３〜１４００℃に鋼板を加熱して、３０秒から３００秒間保持することにより、鋼板の組織をオーステナイト化し、それに続いて４００〜９００℃の範囲内の温度で、適切な条件でせん断加工を施すことにより、せん断加工端面の表層領域に、ポリゴナルフェライト変態を誘起させて、その表層領域の組織として、既に述べたような、平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織を生成させることができる。
【００７２】
以上、鋼板を加熱後、せん断加工を行う方法およびせん断加工された部品について述べたが、本発明はせん断加工のみを行う部品に限定されない。例えば、図１に示したように鋼板を加熱後、せん断加工を行う際に、絞り加工や曲げ加工などの成形加工を同時に行い、その後冷却することにより高強度な加工部品を得る方法にも応用可能であり、また一方、成形加工を実施した後、本発明のせん断加工を行うことでも、またせん断加工を行った後に成形加工を行うことによっても高強度な加工部品を得ることが出来る。さらに、２以上のせん断加工部を有するせん断加工部品にも適用できることはもちろんであり、その場合、上記の２以上のせん断加工部のせん断加工端面の表層領域が、すべて本発明で規定する条件を満足していることが望ましい。
【００７３】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。なお以下の実施例は、本発明による具体的な効果を示すためのものであって、実施例に記載された条件が本発明の技術的範囲を限定するものでないことはもちろんである。
【実施例】
【００７４】
表１〜表３に示す化学成分のスラブを鋳造した。これらのスラブを、１０５０〜１３５０℃に加熱し、熱間圧延にて仕上温度８００〜９００℃、巻取温度４５０〜６８０℃で板厚４ｍｍの熱延鋼板とした。その後、酸洗を行なった後、冷間圧延により板厚１．６ｍｍの冷間鋼板とした。また、その冷延板のうち、Ａ１〜Ａ１０は冷延ままとし、Ｂ１〜Ｂ３については溶融アルミめっき、Ｃ１〜Ｃ１３は溶融アルミ−亜鉛めっき、Ｃ３−１〜Ｃ３−５は合金化溶融亜鉛めっき、Ｃ３−５〜Ｃ３−１０は溶融亜鉛めっきを施した。その後、それらの鋼板を、表４〜表１４中に示している諸条件で、炉加熱により加熱・保持した後、熱間せん断加工を行った。加熱炉の雰囲気は水素量と露点を変化させた。せん断加工は、直径２０ｍｍのパンチを用いたピアス加工とした。ブランクサイズは１．６ｍｍ厚×３００ｍｍ×５００ｍｍとした。なお、表１〜表３には供試鋼のＡｃ３点も併せて示す。
【００７５】
上述のようなピアス加工による熱間せん断加工を行って得られた各せん断加工部品について、せん断加工端面の表面付近の金属組織を観察して、ポリゴナルフェライト組織の生成状況を調べ、ポリゴナルフェライト粒の平均粒径、平均アスペクト比、ポリゴナルフェライト組織の割合、およびポリゴナルフェライト組織が生成されている領域のせん断加工端面の表面からの深さ（範囲）を求めたので、その結果を表４〜表１４中に示した。なおここで組織観察およびポリゴナルフェライト組織の各条件の測定は、具体的には次のようにして行なった。
【００７６】
せん断加工部品から、せん断面に垂直で、板厚方向に平行な面を樹脂に埋め込み、鏡面研磨、エッチングした光学顕微鏡試料を作製し、せん断面から30μｍまでの金属組織を1000〜3000倍でレーザー顕微鏡にて観察した。ポリゴナルフェライト組織の結晶粒は、析出物がほとんど観察されないため、容易に他の金属組織と識別できた。各１０視野でポリゴナルフェライト組織の結晶粒の平均粒径、平均アスペクト比、面積率を画像解析で調査し、平均値を求めた。
【００７７】
さらに、せん断加工端面部分の水素割れ性を、次のようにして評価、判定した。すなわち、ピアス加工後、１週間経ってからピアス穴を全周観察し、割れの有無を目視により判定した。目視観察は２０倍のルーペにて行った。判定結果を表４〜表１４中に示す。
【００７８】
表４、表５には、鋼板の化学組成を特に規定しない請求項１に関する本発明例およびそれに対応する比較例、すなわちせん断加工端面の表層領域の条件（ポリゴナルフェライト組織条件）を種々変化させた例を示す。
このうちポリゴナルフェライトを含む組織を有する領域の、端面の表面からの範囲が請求項１で規定する発明の範囲外にある実験番号１、６、１５、１６、２６、３１、４０、４１、ポリゴナルフェライト粒径が請求項１で規定する発明の範囲外にある実験番号５、２０、２１、３０、４５、４６は、水素割れの評価が最も悪く、それ以外の本発明例の実験では、上記の実験番号の比較例よりも水素割れの評価が良くなっている。また実験番号２５、５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。なお、実験番号１、１６、２６、４１は、ポリゴナルフェライトを含む組織を有する領域の、端面の表面からの範囲のみならず、ポリゴナルフェライト組織の分率も請求項１で規定する発明の範囲外であり、実験番号６、１５、３１、４０は、さらに粒径および平均アスペクト比が、実験番号２１、４６は、粒径および平均アスペクト比が、それぞれ請求項１で規定する発明の範囲外である。これらのことから、請求項１で規定する発明は、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが判明した。
【００７９】
次に表６〜表９は、鋼板の化学組成を規定した請求項４、請求項７に関する本発明例およびそれに対応する比較例である。
このうち、実験番号１０１〜１０５、１２６〜１３０、１５１〜１５５、１６６〜１７０は、せん断開始温度の影響を見たものであり、せん断加工温度が請求項６で規定する発明の範囲内である１０２〜１０４、１２７〜１２９、１５２〜１５４、１６７〜１６９は、範囲外の例である１０１、１０５、１２６、１３０、１５１、１５５、１６６、１７０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに１０２〜１０４、１２７〜１２９、１５２〜１５４、１６７〜１６９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２〜４、２７〜２９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１０１、１２６、１５１、１６６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、１０５、１３０、１５５、１７０は結晶粒径が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８０】
また実験番号１０６〜１１０、１３１〜１３５、１５６〜１６０、１７０はせん断加工速度の影響を見たものであり、せん断加工速度が請求項９で規定する発明の範囲内である１０７〜１１０、１３２〜１３５、１５７〜１６０、１７２〜１７５は、範囲外の例である１０６、１３１、１５６、１７１よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１０７〜１１０、１３２〜１３５、１５７〜１６０、１７２〜１７５は、同じせん断加工条件である表４、表５の７〜１０、３２〜３５よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１０６、１３１、１５６、１７１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８１】
またさらに実験番号１１１〜１１５、１３６〜１４０、１６１〜１６５、１７６〜１８０はせん断加工時のクリアランスの影響を見たものであり、クリアランスが請求項９で規定する発明の範囲内である１１１〜１１４、１３６〜１３９、１６１〜１６４、１７６〜１７９は、範囲外の例である１１５、１４０、１６５、１８０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１１１〜１１４、１３６〜１３９、１６１〜１６４、１７６〜１７９は、同じせん断加工条件である表４、表５の１１〜１４、３６〜３９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１１５、１４０、１６５、１８０はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８２】
加えて実験番号１１６〜１２０、１４１〜１４５は保持時間の影響を見たものであり、保持時間が請求項６で規定する発明の範囲内である１１７〜１１９、１４２〜１４４は、範囲外の例である１１６、１２０、１４１、１４５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１１７〜１１９、１４２〜１４４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１７〜１９、４２〜４４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１１６、１４１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、１２０、１４５は結晶粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８３】
また実験番号１２１〜１２５、１４６〜１５０は加熱温度の影響を見たものであり、加熱温度が請求項６で規定する発明の範囲内である１２２〜１２４、１４７〜１４９は、範囲外の例である１２１、１４６よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１２２〜１２４、１４７〜１４９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２２〜２４、４７〜４９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１２１、１４６はポリゴナルフェライト組織粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。また実験番号１２５、１５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。
【００８４】
またさらに、実験番号１０７〜１１０、１１１〜１１４、１１７〜１１９、１２７〜１２９、１３２〜１３５、１３６〜１３９、１４７〜１４９、１５２〜１５４、１５７〜１６０、１６７〜１６９、１７２〜１７５、１７６〜１７９は、Ｂ、Ｖ、Ｗなどの添加元素が請求項４、請求項７で規定する発明の範囲内にあり、これらが範囲外の実施例である１０２〜１０４、１２２〜１２４、１４２〜１４４、１６１〜１６４よりもさらに水素割れが改善されている。
【００８５】
これらの実験結果からも、本発明が、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが確認された。
【００８６】
次に表１０〜表１３は鋼板の化学組成を規定した請求項５、請求項８に関する実施例である。
【００８７】
このうち、実験番号２０１〜２０５、２２６〜２３０、２５１〜２５５は、せん断加工温度の影響を見たものであり、せん断加工温度が請求項６で規定する発明の範囲内である２０２〜２０４、２２７〜２２９、２５２〜１５４は、範囲外の例である２０１、２０５、２２６、２３０、２５１、２５５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２０２〜２０４、２２７〜２２９、２５２〜１５４は、同じせん断加工条件である表４、表５の２〜４、２７〜２９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２０１、２２６、２５１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、２０５、２３０、２５５は結晶粒径が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８８】
また実験番号２０６〜２１０、２３１〜２３５、２５６〜２６０はせん断加工速度の影響を見たものであり、せん断加工速度が請求項９で規定する発明の範囲内である２０７〜２１０、２３２〜２３５、２５７〜２６０は、範囲外の例である２０６、２３１、２５６よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２０７〜２１０、２３２〜２３５、２５７〜２６０は、同じせん断加工条件である表４、表５の７〜１０、３２〜３５よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２０６、２３１、２５６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８９】
またさらに実験番号２１１〜２１５、２３６〜１４０、２６１〜２６５はせん断加工時のクリアランスの影響を見たものであり、クリアランスが請求項９で規定する発明の範囲内である２１１〜２１４、２３６〜２３９、２６１〜２６４は、範囲外の例である２１５、２４０、２６５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２１１〜２１４、２３６〜２３９、２６１〜２６４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１１〜１４、３６〜３９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２１５、２４０、２６５はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９０】
加えて実験番号２１６〜２２０、２４１〜２４５は保持時間の影響を見たものであり、保持時間が請求項６で規定する発明の範囲内である２１７〜２１９、２４２〜２４４は、範囲外の例である２１６、２２０、２４１、２４５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２１７〜２１９、２４２〜２４４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１７〜１９、４２〜４４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２１６、２４１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、２２０、２４５は結晶粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９１】
また実験番号２２１〜２２５、２４６〜２５０は加熱温度の影響を見たものであり、加熱温度が請求項６で規定する発明の範囲内である２２２〜２２４、２４７〜２４９は、範囲外の例である２２１、２４６よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２２２〜２２４、２４７〜２４９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２２〜２４、４７〜４９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２２１、２４６はポリゴナルフェライト組織の粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。また実験番号２２５、２５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。
【００９２】
またさらに、実験番号２０７〜２１０、２１１〜２１４、２１７〜２１９、２２７〜２２９、２３２〜２３５、２３６〜２３９、２４７〜２４９、２５２〜２５４、２５７〜２６０は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉなどの添加元素が請求項５、請求項８で規定する発明の範囲内にあり、これらが範囲外の実施例である２０２〜２０４、２２２〜２２４、２４２〜２４４、２６１〜２６４よりもさらに水素割れが改善されている。
【００９３】
したがってこれらの実験結果からも、本発明が、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが確認された。
【００９４】
次に表１４は、鋼板の化学組成を規定した請求項５、請求項８で規定する発明に関する別の実施例である。
このうち、実験番号３０１〜３０５、３２６〜３３０は、せん断加工温度の影響を見たものであり、せん断加工温度が請求項６で規定する発明の範囲内である３０２〜３０４、３２７〜３２９は、範囲外の例である３０１、３０５、３２６、３３０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３０２〜３０４、３２７〜３２９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２〜４、２７〜２９、表６〜表８の１０２〜１０４、１２７〜１２９、１５２〜１５４、１６７〜１６９、表９〜表１１の２０２〜２０４、２２７〜２２９、２５２〜２５４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３０１、３２６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、３０５、３３０は結晶粒径が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９５】
また実験番号３０６〜３１０、３３１〜３３５はせん断加工速度の影響を見たものであり、せん断加工速度が請求項９で規定する発明の範囲内である３０７〜３１０、３３２〜３３５は、範囲外の例である３０６、３３１よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３０７〜３１０、３３２〜３３５は、同じせん断加工条件である表４、表５の７〜１０、３２〜３５、表６〜表８の１０７〜１１０、１３２〜１３５、１５７〜１６０、１７２〜１７５、表９〜表１１の２０７〜２１０、２３２〜２３５、２５７〜２６０よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３０６、３３１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９６】
またさらに実験番号３１１〜３１５、３３６〜３４０はクリアランスの影響を見たものであり、クリアランスが請求項９で規定する発明の範囲内である３１１〜３１４、３３６〜３３９は、範囲外の例である３１５、３４０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３１１〜３１４、３３６〜３３９は、同じせん断加工条件である表４、表５の１１〜１４、３６〜３９、表６〜表８の１１１〜１１４、１３６〜１３９、１６１〜１６４、１７６〜１７９、表９〜表１１の２１１〜２１４、２３６〜２３９、２６１〜２６４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３１５、３４０はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９７】
加えて実験番号３１６〜３２０、３４１〜３４５は保持時間の影響を見たものであり、保持時間が請求項６で規定する発明の範囲内である３１７〜３１９、３４２〜３４４は、範囲外の例である３１６、３２０、３４１、３４５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３１７〜３１９、３４２〜３４４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１７〜１９、４２〜４４、表６〜表８の１１７〜１１９、１４２〜１４４、表９〜表１１の２１７〜２１９、２４２〜２４４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３１６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、３２０は結晶粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９８】
また実験番号３２１〜３２５、３４６〜３５０は加熱温度の影響を見たものであり、加熱温度が請求項６で規定する発明の範囲内である３２２〜３２４、３４７〜３４９は、範囲外の例である３２１、３２５、３４６、３５０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３２２〜３２４、３４７〜３４９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２２〜２４、４７〜４９、表６〜表８の１２２〜１２４、１４７〜１４９、表９〜表１１の２２２〜２２４、２４７〜２４９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３２１、３４６はポリゴナルフェライト組織の粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。また実験番号３２５、３５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。
【００９９】
したがって以上の実験結果から、本発明が、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが明らかである。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
【表３】
【０１０３】
【表４】
【０１０４】
【表５】
【０１０５】
【表６】
【０１０６】
【表７】
【０１０７】
【表８】
【０１０８】
【表９】
【０１０９】
【表１０】
【０１１０】
【表１１】
【０１１１】
【表１２】
【０１１２】
【表１３】
【０１１３】
【表１４】
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、自動車・建設機械などの構造部材や補強部材のような強度が必要とされる部品のうち、せん断加工が施された部品に関し、水素割れ性に優れたせん断加工部品に適用できる。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 鋼板
２ 加熱炉
３ 金型
３a パンチ
３b ダイ
４ せん断加工端面
５ せん断加工端面の表層領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車・建設機械などの構造部材や補強部材のような強度が必要とされる部品のうち、せん断加工を施した部品に関し、特にせん断加工端面の水素割れ性を改善したせん断加工部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境問題に端を発する自動車の軽量化および衝突安全性の向上の両者を満たすためには、使用される鋼板をできるだけ高強度化することが必要となる。このため添加元素や鋼材組織を制御して高強度化した鋼板が開発されてきた。しかしながらピアス穴加工・トリム加工などのせん断加工が必要な場合、その端面には大きな塑性ひずみが付与されるため、高強度鋼材は元来鋼材中に含まれていた水素、あるいは塗装などの後加工時や環境から侵入した水素によって割れが発生しやすくなるという問題があり、この解決手段の出現が切望されていた。
【０００３】
一方で成形加工時にＡｃ３点以上に加熱してその後に冷却過程で硬質の組織に変態させることにより高強度化された成形部品を得る技術が開発され、この成形過程でせん断加工を施す技術がいくつか開示されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、せん断加工を施す部位の冷却速度を低下させて焼き入れを不十分にすることにより、その部位の強度を低下させて残留応力を低下させる技術が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、変形抵抗の比較的小さい下死点近傍でせん断加工する技術が開示されている。
さらに特許文献３には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、せん断加工を施す部位の冷却速度を低下させて焼き入れを不十分にすることにより、その部位の強度を低下させて残留応力を低下させる技術が開示されている。
【０００６】
またさらに特許文献４には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、せん断加工した部位を再加熱して強度を低下させる技術が開示されている。
加えて特許文献５には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、シャー角を有するパンチまたはダイを用いることにより残留応力の低減を図る技術が開示されている。
【０００７】
また特許文献６には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、せん断加工を行った端面に圧縮加工を施す技術が開示されている。
【０００８】
さらに特許文献７には、加熱炉中の雰囲気を制御して鋼中の水素量を低減するとともに、板厚に対するだれ長さの割合を小さくする技術が開示されている。
【０００９】
加えて特許文献８には、せん断加工を施して最終の素板形状にしてプレス加工した後に急速加熱焼入れを施すことにより耐摩耗性を向上させる技術が開示されている。
【００１０】
また特許文献９〜１１には、鋼板表面から深さ１００μｍまでの範囲にＴｉＮを散在させることにより熱間打抜き性を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３２８０３１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０４５２６号公報
【特許文献３】特開２００６−１０４５２７号公報
【特許文献４】特開２００６−８３４１９号公報
【特許文献５】特開２００８−２６６７２１号公報
【特許文献６】特開２００６−８２０９９号公報
【特許文献７】特開２００８−２８４６１０号公報
【特許文献８】特開平８−３３３６２８号公報
【特許文献９】特開２０１０−１７４２７６号公報
【特許文献１０】特開２０１０−１７４２７８号公報
【特許文献１１】特開２０１０−１７４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、高強度鋼板のせん断加工面の端面の水素割れ性を、確実かつ安定して改善したせん断加工部品およびその製造方法を提供するものである。とりわけ、高強度鋼板のせん断加工面の端面の表層の組織に着目して、その組織を、水素割れが生じにくい組織とすることによって、せん断加工面の端面の水素割れ性を改善したせん断加工部品およびその製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、高強度鋼板のせん断加工時の端面の状態および水素割れを生じる条件について詳細に検討した。高強度鋼板は、一般にマルテンサイト・ベイナイト・パーライトなど炭素を多く含む金属組織が多く含まれている。この高強度鋼板にせん断加工が施されると、その端面はせん断面・破断面から構成されるが、両者とも非常に大きな塑性ひずみが生じており、金属組織は著しく伸長した組織になる。マルテンサイト・ベイナイト・パーライトなど炭素を多く含む金属組織は、ポリゴナルフェライトに比べると水素割れしやすく、さらに塑性ひずみが付与されることでその危険性が大きくなることを知見した。
【００１４】
さらに図１に示すように、鋼板１を加熱炉２などを利用して、Ａｃ３点以上〜１４００℃に加熱し、オーステナイト組織の状態で金型３に入れて成形し、その際せん断加工を行う場合でも、通常は、せん断加工後の端面が、マルテンサイト・ベイナイト・パーライトなどを多く含む高強度な組織となり、ポリゴナルフェライトに比べて水素割れ感受性の高い金属組織が生じることを知見した。またポリゴナルフェライト組織であっても結晶粒径が大きく、また塑性ひずみが大きい場合には細粒で塑性ひずみの少ない組織に比べて水素割れ感受性が高いことも知見した。
【００１５】
このような知見に基づき、本発明者等が鋭意検討した結果、高強度鋼板のせん断加工端面の表層、特にせん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域に、細粒で塑性ひずみの少ないポリゴナルフェライト組織を形成しておけば、せん断加工端面の水素割れ性を改善できることを見出した。また、特定の化学組成の鋼板をＡｃ３点〜１４００℃の間に加熱して特定の加工条件でせん断加工することで、図２に示すように、高強度鋼板１のせん断加工端面４の表層領域５に細粒で塑性ひずみの少ないポリゴナルフェライト組織を形成することが可能であることを見出した。これはせん断加工によってオーステナイト組織に大きな塑性ひずみを与えることで、せん断加工端面の表層領域のみポリゴナルフェライト変態を生じさせ、それ以外の部分をマルテンサイト、ベイナイト、パーライト、炭化物など高強度な組織に変態させることにより達成できるものである。せん断加工端面の表層領域はせん断加工による塑性ひずみによって誘起された変態ままの組織であるので、塑性ひずみの極めて少ないポリゴナルフェライト組織が得られる。ポリゴナルフェライト組織でかつ塑性ひずみの少ない組織から構成されるせん断加工端面の表層領域は、水素割れしにくいため、残留応力の大きさや水素量の多少によらず水素割れを起こす危険性が極めて小さい高強度なせん断加工部品を得ることができる。
【００１６】
本発明は、以上のような新規な知見に基づいてなされたもので、基本的には、高強度鋼板のせん断加工面の端面の表層領域に、細粒のポリゴナルフェライト組織を形成しておくことにより、端面の水素割れ性を改善するものである。
【００１７】
なお、前述の各先行技術文献に開示されている技術のうち、特許文献１は、残留応力の低減を目的にせん断加工を施す部位の冷却速度を他の成形部位の冷却速度と変える技術であり、焼き入れ組織の冷却速度よりも遅くなるとベイナイト組織に変態しやすくなるため、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。また特許文献１の技術は、金型構造が複雑になってコスト高になるとともに、水素割れについては何ら言及されておらず、水素割れに効果的かどうかは不明である。
【００１８】
また特許文献２は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、かつ残留応力の低減および形状・位置精度の維持を狙ってせん断加工を下死点近傍で行う技術であり、プレス機の下死点近傍でせん断加工すると、せん断加工を施す前にマルテンサイト組織もしくはベイナイト組織に変態しやすくなるため、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００１９】
またさらに特許文献３は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、かつ残留応力の低減を狙ってせん断加工を施す部位の冷却速度を低下させる技術であり、冷却速度を遅くするとベイナイト組織に変態しやすくなるため、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２０】
加えて特許文献４は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、続いてせん断加工を施す部位を４００〜Ａｃ３点まで再加熱した後せん断加工する技術であり、焼き入れた組織をＡｃ３点以下に再加熱しても焼き入れ組織は残留するのでせん断加工端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２１】
また特許文献５は、加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、さらにシャー角を有するパンチまたはダイを用いてせん断加工を行う技術であり、パンチまたはダイにシャー角をつけてもせん断加工端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２２】
さらに特許文献６は加熱雰囲気の水素量および露点を制御して鋼中の水素量を低減させ、さらにせん断加工端面に圧縮加工を施す技術であり、圧縮加工を施しても組織の変化は無く、端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２３】
またさらに特許文献７はせん断加工端面のだれ長さの板厚に対する割合を小さくすることにより、切断面の引張残留応力を低減する技術であり、だれ長さを小さくしても組織の変化は無く、端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２４】
加えて特許文献８はせん断加工およびプレス加工した部品を急速加熱焼入れすることにより表面を硬化させて耐摩耗性を向上させた技術であり、硬化組織とするので端面にポリゴナルフェライト組織は得られない。したがってせん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域を細粒のポリゴナルフェライト組織とする本発明の技術とは異なる技術である。
【００２５】
また特許文献９〜１１は、いずれもダイクエンチ工法において鋼板表面から深さ１００μｍの範囲にＴｉＮを散在させてせん断端面のバリを低減させる技術であり、ＴｉＮと組織との関係については言及されておらず、せん断加工の加熱条件（９００℃×１５分）ではオーステナイトが粗大化し、せん断加工端面には微細なポリゴナルフェライトが得られないため、本発明の技術とは異なる技術である。
【００２６】
以上のように、先行する特許文献１〜１１の技術では、高強度鋼板のせん断加工面の端面の水素割れ性の改善について考慮が払われていないか、または考慮が払われてはいても、水素割れ性の改善に有効な端面の表層領域の組織について充分な検討がなされておらず、とりわけ、せん断加工面の端面からその深さ方向に３０μｍの範囲内の領域（表層領域）に細粒のポリゴナルフェライト組織を形成しておくことにより、端面の水素割れ性を改善し得るとはまったく考えられていなかったのである。
【００２７】
したがって本発明の要旨とするところは、下記の通りである。
（１）鋼板にせん断加工を施してなるせん断加工部品であって、せん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域が平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織からなるせん断加工部を、少なくとも一つ有することを特徴とするせん断加工部品、
【００２８】
（２）上記端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域以外が、マルテンサイト、パーライト、ベイナイトのいずれか一つ以上を含む組織からなることを特徴とする上記（１）のせん断加工部品、
【００２９】
（３）上記鋼板が、質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下、
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のせん断加工部品、
【００３０】
（４）上記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（３）に記載のせん断加工部品、
【００３１】
（５）上記鋼板が、質量％で、さらに
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％ 、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（４）もしくは（５）に記載のせん断加工部品、
【００３２】
（６）質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下、
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板を用い、Ａｃ３〜１４００℃までに鋼板を加熱して、３０秒から３００秒間保持した後、４００〜９００℃の温度でせん断加工することを特徴とするせん断加工部品の製造方法、
【００３３】
（７）上記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（６）に記載のせん断加工部品の製造方法、
【００３４】
（８）上記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする上記（６）または（７）に記載のせん断加工部品の製造方法、
【００３５】
（９）前記せん断加工の速度が３０ｓｐｍ以上で、クリアランスが板厚の５〜２０％であることを特徴とする上記（６）〜（８）に記載のせん断加工部品の製造方法、
【００３６】
（１０）前記せん断加工時に成形加工を伴うことを特徴とする上記（６）〜（９）記載のせん断加工部品の製造方法、
にある。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、高強度鋼板のせん断加工面の端面の表層、特にその端面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域に細粒のポリゴナルフェライト組織を形成しておくことによって、せん断加工端面の水素割れ性を、確実かつ安定して改善することができる。したがって本発明によれば、端面の水素割れ性が優れたせん断加工部品を確実かつ安定して製造できるため、自動車・建設機械など高強度鋼板のせん断加工部材が要求される分野でその工業的意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】熱間における成形およびせん断加工を示す模式図である。
【図２】(a)はせん断加工を施す前の鋼板と金型の状態を示す模式図であり、(b)はせん断加工後におけるせん断加工端面と表層領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
次に本発明について詳細に説明する。
【００４０】
まず、せん断加工端面の金属組織に関する条件およびその限定理由について説明する。
本発明では、せん断加工された端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域（以下、表層領域と称する）の組織が平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを、面積パーセントで５０％以上含む組織の場合に、水素割れ性が大きく改善されることを知見した。なおここで面積％とは、せん断面に直角でかつ板厚方向に沿う断面で観察した場合の面積％を意味する。せん断加工端面のポリゴナルフェライト組織の表層領域の範囲を、深さ方向に表面から少なくとも３０μｍとしたのは、３０μｍよりも狭ければ、ポリゴナルフェライト組織からなる表層領域よりも内側に存在するマルテンサイト・ベイナイト・パーライトなどの硬質組織において水素割れが発生する可能性があるためである。ポリゴナルフェライト組織の表面からの範囲の上限は特に規定するものではないが、３００μｍよりも広ければ、せん断加工端面付近の強度が全体的に低下して、例えばせん断加工がピアス穴加工の場合はボルトに接触した場合に大きく変形するなどの不具合を生じるため、３００μｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
またポリゴナルフェライト組織の平均粒径を５．０μｍ以下としたのは、５．０μｍよりも大きいとポリゴナルフェライト組織においても水素割れしやすくなるためである。平均粒径の下限は特に規定するものではないが、せん断加工による塑性ひずみの大きさに依存して下限が決まり、強度特性の均質性を確保する観点から０．３μｍ以上が好ましい。なおここで粒径とは、せん断面に直角でかつ板厚方向に沿う断面で観察した場合のポリゴナルフェライトの個々の結晶粒の面積を、同一の面積の円に置き換えた場合の円の直径、すなわち円換算径（円相当径）を意味する。
【００４２】
またさらにポリゴナルフェライト組織の平均アスペクト比を１〜３としたのは、平均アスペクト比が３以上になると塑性ひずみが大きく導入されている可能性が高く、水素割れしやすくなるためである。なおここで平均アスペクト比とは、結晶粒を楕円形に見立てた場合の短径に対する長径の比の平均値であるので、１もしくは１より大きい値となる。
【００４３】
加えてせん断加工端面の表層領域の組織に占めるポリゴナルフェライトの割合を面積％で５０％以上としたのは、５０％未満の場合、ポリゴナルフェライト以外の硬質組織、例えばマルテンサイト、パーライト、ベイナイトなどの硬質組織が占める割合が多くなって、水素割れしやすくなるためである。上限は特に規定するものではなく、鋼材の化学組成に依存し、例えばＣを多く含む組成ではパーライトや炭化物がポリゴナルフェライトの生成とともに不可避的に生成する。
【００４４】
次に、せん断加工端面の表面から少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域以外の領域、すなわちその表層領域よりも内側の部分の領域の組織をマルテンサイト、パーライト、ベイナイトのいずれか一つ以上を含む組織と規定したのは、せん断加工部品が高強度を維持するためである。高温に加熱して成形したのち金型もしくは水によって焼き入れた組織によって高強度の特性を得ようとする場合、引張強さで１２００ＭＰａ以上の高強度特性である必要があり、この場合はマルテンサイトの比率が高い組織であることが好ましい。
【００４５】
本発明のせん断加工部品は、基本的には、せん断加工の端面の少なくとも３０μｍの範囲内の表層領域が前述のような組織条件を満たしていればよく、そのせん断加工部品を構成する鋼板の具体的な鋼種、成分組成は特に問わないが、請求項３〜請求項８で規定するような成分組成の鋼板用いることが望ましく、以下にこれらの請求項３〜請求項８で規定する鋼板の成分組成の限定理由について説明する。
【００４６】
Ｃ：０．０５〜０．５５％
Ｃは、冷却後の組織をマルテンサイトとして材質を確保するために添加する元素であり、強度１０００ＭＰａ以上を確保するためには、０．０５％以上、望ましくは０．１％以上添加することが望ましい。ところが、添加量が多すぎると、衝撃変形時の強度確保が困難となるため、その上限を０．５５％とする。従って、その範囲を０．０５〜０．５５％とした。
【００４７】
Ｓｉ：２％以下
Ｓｉは、固溶強化型の合金元素であるが、２％を超えると表面スケールの問題が生じるため、２％以下に制限する。また鋼板表面にメッキ処理を行なう場合は、Ｓｉの添加量が多いとメッキ性が劣化するため、上限を１．１％とすることが望ましい。
【００４８】
Ｍｎ：０．１〜３％
Ｍｎは、強度および焼入れ性を向上させる元素であり、０．１％未満では焼入れ時の強度を十分に得られず、また、３％を超えて添加しても効果が飽和するため、Ｍｎは０．１〜３％の範囲に制限する。
【００４９】
Ｐ：０．１％以下
Ｐは、溶接割れ性および靱性に悪影響を及ぼす元素であるため、Ｐは０．１％以下と制限する。なお、好ましくは０．０２％以下である。また、更に好ましくは０．０１５％以下である。
【００５０】
Ｓ：０．０３％以下
Ｓは、鋼中の非金属介在物に影響し、加工性を劣化させるとともに、靱性劣化・異方性および再熱割れ感受性の増大の原因となる。このため、Ｓは０．０３％以下に制限する。なお、さらに好ましくは、０．０１％以下である。また、Ｓを０．００５％以下に規制することにより、衝撃特性が飛躍的に向上する。
【００５１】
Ａｌ：０．１％以下
Ａｌは、溶鋼の脱酸材として使われる必要な元素であり、不可避的に存在するが、０．１％を超えると非金属介在物が多くなり製品に表面疵が発生しやすくなるため、０．１％以下の範囲とする。
【００５２】
Ｏ：０．０１５％以下
Ｏは、過度の添加は靱性に悪影響を及ぼす酸化物の生成の原因となるとともに、疲労破壊の起点となる酸化物を生成するため、０．０１５％以下の含有とする。
【００５３】
Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、０．０１％を超えると窒化物の粗大化および固溶Ｎによる時効硬化により、靱性が劣化する傾向がみられる。このため、Ｎは０．０１％以下とする。
【００５４】
その他、必要に応じて以下の元素を添加しても良い。
【００５５】
Ｂ：０．０００２〜０．００５０％
Ｂは、熱間でのプレス成形中あるいはプレス成形後の冷却での焼入れ性を向上させるために添加するが、この効果を発揮させるためには、０．０００２％以上の添加が必要である。しかしながら、この添加量がむやみに増加すると熱間での割れの懸念があることや、その効果が飽和するため、その上限を０．００５０％とする。
【００５６】
Ｖ：２．０％以下
Ｖは強度を向上させる元素であり、微量でも強度向上に有効であるが、２．０％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため２．０％以下とする。
【００５７】
Ｗ：３．０％以下
Ｗは強度を向上させる元素であり、微量でも強度向上に有効であるが、３．０％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため３．０％以下とする。
【００５８】
Ｃｒ：０．０１〜１．０％
Ｃｒは、焼入れ性を向上させる元素であり、また、マトリックス中へＭ23Ｃ6型炭化物を析出させる効果を有し、強度を高めるとともに、炭化物を微細化する作用を有する。しかし、０．０１％未満ではこれらの効果が十分期待できず、また、１％を超えると降伏強度が過度に上昇する傾向にあるため、Ｃｒは０．０１〜１．０％の範囲とする。より望ましくは、０．０５〜１％である。
【００５９】
Ｍｏ：０．０２〜３．０％
Ｍｏは強度を向上させる元素であり、強度向上には０．０２％以上の添加が必要であるが、３．０％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため０．０２〜３．０％とする。
【００６０】
Ｔｉ：０．０１〜０．７０％
Ｔｉは強度を向上させる元素であり、強度向上には０．０１％以上の添加が必要であるが、０．７％を超えて添加しても効果が飽和するとともに、靭性を劣化させるため０．０１〜０．７０％とする。
【００６１】
その他の元素として、スクラップから混入すると考えられるＮｉ，Ｃｕ，Ｓｎなどの元素が含有してもよい。さらに、介在物の形態制御の観点から、Ｃａ，Ｍｇ，Ｙ，Ａｓ，Ｓｂ，ＲＥＭを添加してもよい。さらに、強度を向上する目的で、Ｎｂ，Ｚｒを添加してもよいが、これらの元素がむやみに増加するとこれらの元素と結合していないＣ量が減少し冷却後に十分な強度が得られなくなる。その他、不可避的に含まれる不純物が含有しても特に問題はない。
【００６２】
本発明のせん断加工部品を製造するにあたっては、望ましくは前述のような成分組成に調整されて常法に従って鋳造された鋳塊を熱間圧延し、またさらに必要に応じて酸洗・冷間圧延・焼鈍処理を行って得られた鋼板に、熱間でせん断加工を施せばよい。鋼板製造過程の工程条件はいずれも常法でよい。
【００６３】
ここで、上述のようにして得られた鋼板は、そのまません断加工部品に使用しても良いが、耐食性を付与・向上させるため、アルミめっき、アルミ−亜鉛めっき、亜鉛めっきを施してもよい。その製造方法は酸洗、冷間圧延は常法でよく、その後アルミめっき工程あるいはアルミ−亜鉛めっき工程、亜鉛めっきについても常法で問題ない。すなわち、アルミめっきであれば浴中Ｓｉ濃度は５〜１２％が適しており、アルミ−亜鉛めっきでは浴中Ｚｎ濃度は４０〜５０％が適している。また、アルミめっき層中にＭｇやＺｎが混在しても、アルミ−亜鉛めっき層中にＭｇが混在しても特に問題なく同様の特性の鋼板を製造することができる。
【００６４】
なお、めっき工程における雰囲気については、無酸化炉を有する連続式めっき設備でも無酸化炉を有しない連続式めっき設備でも通常の条件とすることでめっき可能であり、本鋼板だけ特別な制御を必要としないことから生産性を阻害することもない。また、亜鉛めっき方法であれば、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきなどいかなる方法を取ってもよい。以上の製造条件ではめっき前に鋼板表面に金属プレめっきを施していないが、ＮｉプレめっきやＦｅプレめっき、その他めっき性を向上させる金属プレめっきを施しても特に問題はない。また、めっき層表面に異種の金属めっきや無機系、有機系化合物の被膜などを付与しても特に問題はない。
【００６５】
上述のような鋼板（めっき鋼板を含む）にせん断加工を施すにあたっては、鋼板を、Ａｃ３〜１４００℃の範囲内の温度まで加熱して、３０秒から３００秒間保持した後、４００〜９００℃の範囲内の温度でせん断加工を行う。具体的には、例えば図１に示したように、鋼板１を加熱炉２などの適宜の加熱手段によって上記温度域に加熱、保持した後、せん断加工を伴う絞り成型用の金型３に投入し、成形後、もしくは成形と同時に、図２に示したようにパンチ３ａおよびダイ３ｂによって鋼板１にせん断加工を施す。なおこのせん断加工においては、せん断加工の速度を３０ｓｐｍ以上とし、かつせん断のクリアランスＳ（図２におけるパンチ３ａとダイ３ｂとの間の隙間）を板厚Ｔの５〜２０％の範囲内とすることが望ましい。これらの加熱条件およびせん断加工条件の限定理由について、以下に説明する。
【００６６】
鋼板の加熱温度をＡｃ３以上、１４００℃以下と規定したのは、成形後に焼入れ強化するために鋼板の組織をオーステナイトにしておくためである。また、加熱温度が１４００℃以上であると加熱後の搬送が不可能となるためである。
加熱温度の保持時間を３０秒から３００秒間としたのは、３０秒より短いと鋼板の温度が均一になっていない可能性があり、また３００秒より長いとオーステナイト粒径が著しく大きくなるため、せん断加工後に生成するポリゴナルフェライト粒径も大きくなり、水素割れの改善効果が小さくなるためである。また生産性も著しく低下する。
【００６７】
せん断加工温度を４００〜９００℃と規定したのは、４００℃未満ではせん断加工開始前にパーライト、ベイナイト、マルテンサイト変態のいずれかが生じている可能性があり、せん断加工部品のせん断後の強度が不足するためである。また９００℃より高い場合には、鋼材の変形抵抗が非常に小さく、せん断加工端面が著しく変形して、後工程で手入れするなどの処理が必要となるためである。
【００６８】
なお、鋼板をＡｃ３以上、１４００℃以下の温度域に加熱、保持してから、４００〜９００℃の温度域でせん断加工を施すまでの間は、オーステナイト組織を保持するために空冷（例えば10℃／sec以下の冷却速度で冷却）することが望ましく、またせん断加工後は、高強度な焼入れ組織を得るために室温付近まで急冷（例えば50℃／sec以上の冷却速度で冷却）することが望ましい。この急冷は、鋼板を成形加工時に金型に接触させること、あるいは鋼板に冷却水を散布することなどによって実現可能である。ただし、せん断加工より前に絞り加工や曲げ加工などの成形加工を行う場合には、鋼板をＡｃ３以上、１４００℃以下の温度域に加熱、保持後、直ちに成形加工により４００〜９００℃の温度域まで急冷（例えば50℃／sec以上の冷却速度で冷却）し、その後引き続いてせん断加工を行うことが望ましい。
【００６９】
せん断加工速度を３０ｓｐｍ以上と規定したのは、３０ｓｐｍ未満の場合には塑性ひずみの付与速度が低くなり、塑性ひずみの回復が同時に進行してポリゴナルフェライト変態が誘起されにくくなるためである。安定してポリゴナルフェライトを得るためには、さらに４５ｓｐｍ以上であることが望ましい。せん断加工速度の上限は特に規定するものではなく、プレス機の能力の範囲内で、より高い方が好ましい。なお、鋼板を加熱してせん断加工を行う場合、せん断加工よりも鋼板の加熱工程の時間の方が長いため、せん断加工には待ち時間が存在することが多い。このような場合のせん断加工速度は、通常用いられる一定時間内でのせん断加工回数で示すことは適当でないため、１回のせん断加工に要する時間が一定時間内に繰り返されるとした速度で表示することが適切であり、本発明でもそのようには算出している。せん断加工速度は、１分間のせん断加工数（Shot Per Minute）で表示している。なおここで「１回のせん断加工に要する時間」とは、せん断加工工具が、初期位置からせん断のための動作を開始してから、せん断を終了して初期位置に戻るまでの時間を意味する。
【００７０】
またさらにせん断加工のクリアランスＳを、鋼板の板厚Ｔの２０％以下と規定したのは、２０％を超えるとせん断変形および塑性ひずみがパンチとダイの隙間で分散し、ポリゴナルフェライト変態を誘起しにくくなるためである。クリアランスの下限は特に規定するものではないが、クリアランスが狭すぎると金型損傷が著しくなるので、好ましくは５％以上とする。
【００７１】
以上のように、Ａｃ３〜１４００℃に鋼板を加熱して、３０秒から３００秒間保持することにより、鋼板の組織をオーステナイト化し、それに続いて４００〜９００℃の範囲内の温度で、適切な条件でせん断加工を施すことにより、せん断加工端面の表層領域に、ポリゴナルフェライト変態を誘起させて、その表層領域の組織として、既に述べたような、平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織を生成させることができる。
【００７２】
以上、鋼板を加熱後、せん断加工を行う方法およびせん断加工された部品について述べたが、本発明はせん断加工のみを行う部品に限定されない。例えば、図１に示したように鋼板を加熱後、せん断加工を行う際に、絞り加工や曲げ加工などの成形加工を同時に行い、その後冷却することにより高強度な加工部品を得る方法にも応用可能であり、また一方、成形加工を実施した後、本発明のせん断加工を行うことでも、またせん断加工を行った後に成形加工を行うことによっても高強度な加工部品を得ることが出来る。さらに、２以上のせん断加工部を有するせん断加工部品にも適用できることはもちろんであり、その場合、上記の２以上のせん断加工部のせん断加工端面の表層領域が、すべて本発明で規定する条件を満足していることが望ましい。
【００７３】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。なお以下の実施例は、本発明による具体的な効果を示すためのものであって、実施例に記載された条件が本発明の技術的範囲を限定するものでないことはもちろんである。
【実施例】
【００７４】
表１〜表３に示す化学成分のスラブを鋳造した。これらのスラブを、１０５０〜１３５０℃に加熱し、熱間圧延にて仕上温度８００〜９００℃、巻取温度４５０〜６８０℃で板厚４ｍｍの熱延鋼板とした。その後、酸洗を行なった後、冷間圧延により板厚１．６ｍｍの冷間鋼板とした。また、その冷延板のうち、Ａ１〜Ａ１０は冷延ままとし、Ｂ１〜Ｂ３については溶融アルミめっき、Ｃ１〜Ｃ１３は溶融アルミ−亜鉛めっき、Ｃ３−１〜Ｃ３−５は合金化溶融亜鉛めっき、Ｃ３−５〜Ｃ３−１０は溶融亜鉛めっきを施した。その後、それらの鋼板を、表４〜表１４中に示している諸条件で、炉加熱により加熱・保持した後、熱間せん断加工を行った。加熱炉の雰囲気は水素量と露点を変化させた。せん断加工は、直径２０ｍｍのパンチを用いたピアス加工とした。ブランクサイズは１．６ｍｍ厚×３００ｍｍ×５００ｍｍとした。なお、表１〜表３には供試鋼のＡｃ３点も併せて示す。
【００７５】
上述のようなピアス加工による熱間せん断加工を行って得られた各せん断加工部品について、せん断加工端面の表面付近の金属組織を観察して、ポリゴナルフェライト組織の生成状況を調べ、ポリゴナルフェライト粒の平均粒径、平均アスペクト比、ポリゴナルフェライト組織の割合、およびポリゴナルフェライト組織が生成されている領域のせん断加工端面の表面からの深さ（範囲）を求めたので、その結果を表４〜表１４中に示した。なおここで組織観察およびポリゴナルフェライト組織の各条件の測定は、具体的には次のようにして行なった。
【００７６】
せん断加工部品から、せん断面に垂直で、板厚方向に平行な面を樹脂に埋め込み、鏡面研磨、エッチングした光学顕微鏡試料を作製し、せん断面から30μｍまでの金属組織を1000〜3000倍でレーザー顕微鏡にて観察した。ポリゴナルフェライト組織の結晶粒は、析出物がほとんど観察されないため、容易に他の金属組織と識別できた。各１０視野でポリゴナルフェライト組織の結晶粒の平均粒径、平均アスペクト比、面積率を画像解析で調査し、平均値を求めた。
【００７７】
さらに、せん断加工端面部分の水素割れ性を、次のようにして評価、判定した。すなわち、ピアス加工後、１週間経ってからピアス穴を全周観察し、割れの有無を目視により判定した。目視観察は２０倍のルーペにて行った。判定結果を表４〜表１４中に示す。
【００７８】
表４、表５には、鋼板の化学組成を特に規定しない請求項１に関する本発明例およびそれに対応する比較例、すなわちせん断加工端面の表層領域の条件（ポリゴナルフェライト組織条件）を種々変化させた例を示す。
このうちポリゴナルフェライトを含む組織を有する領域の、端面の表面からの範囲が請求項１で規定する発明の範囲外にある実験番号１、６、１５、１６、２６、３１、４０、４１、ポリゴナルフェライト粒径が請求項１で規定する発明の範囲外にある実験番号５、２０、２１、３０、４５、４６は、水素割れの評価が最も悪く、それ以外の本発明例の実験では、上記の実験番号の比較例よりも水素割れの評価が良くなっている。また実験番号２５、５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。なお、実験番号１、１６、２６、４１は、ポリゴナルフェライトを含む組織を有する領域の、端面の表面からの範囲のみならず、ポリゴナルフェライト組織の分率も請求項１で規定する発明の範囲外であり、実験番号６、１５、３１、４０は、さらに粒径および平均アスペクト比が、実験番号２１、４６は、粒径および平均アスペクト比が、それぞれ請求項１で規定する発明の範囲外である。これらのことから、請求項１で規定する発明は、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが判明した。
【００７９】
次に表６〜表９は、鋼板の化学組成を規定した請求項４、請求項７に関する本発明例およびそれに対応する比較例である。
このうち、実験番号１０１〜１０５、１２６〜１３０、１５１〜１５５、１６６〜１７０は、せん断開始温度の影響を見たものであり、せん断加工温度が請求項６で規定する発明の範囲内である１０２〜１０４、１２７〜１２９、１５２〜１５４、１６７〜１６９は、範囲外の例である１０１、１０５、１２６、１３０、１５１、１５５、１６６、１７０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに１０２〜１０４、１２７〜１２９、１５２〜１５４、１６７〜１６９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２〜４、２７〜２９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１０１、１２６、１５１、１６６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、１０５、１３０、１５５、１７０は結晶粒径が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８０】
また実験番号１０６〜１１０、１３１〜１３５、１５６〜１６０、１７０はせん断加工速度の影響を見たものであり、せん断加工速度が請求項９で規定する発明の範囲内である１０７〜１１０、１３２〜１３５、１５７〜１６０、１７２〜１７５は、範囲外の例である１０６、１３１、１５６、１７１よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１０７〜１１０、１３２〜１３５、１５７〜１６０、１７２〜１７５は、同じせん断加工条件である表４、表５の７〜１０、３２〜３５よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１０６、１３１、１５６、１７１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８１】
またさらに実験番号１１１〜１１５、１３６〜１４０、１６１〜１６５、１７６〜１８０はせん断加工時のクリアランスの影響を見たものであり、クリアランスが請求項９で規定する発明の範囲内である１１１〜１１４、１３６〜１３９、１６１〜１６４、１７６〜１７９は、範囲外の例である１１５、１４０、１６５、１８０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１１１〜１１４、１３６〜１３９、１６１〜１６４、１７６〜１７９は、同じせん断加工条件である表４、表５の１１〜１４、３６〜３９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１１５、１４０、１６５、１８０はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８２】
加えて実験番号１１６〜１２０、１４１〜１４５は保持時間の影響を見たものであり、保持時間が請求項６で規定する発明の範囲内である１１７〜１１９、１４２〜１４４は、範囲外の例である１１６、１２０、１４１、１４５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１１７〜１１９、１４２〜１４４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１７〜１９、４２〜４４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１１６、１４１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、１２０、１４５は結晶粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８３】
また実験番号１２１〜１２５、１４６〜１５０は加熱温度の影響を見たものであり、加熱温度が請求項６で規定する発明の範囲内である１２２〜１２４、１４７〜１４９は、範囲外の例である１２１、１４６よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、１２２〜１２４、１４７〜１４９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２２〜２４、４７〜４９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、１２１、１４６はポリゴナルフェライト組織粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。また実験番号１２５、１５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。
【００８４】
またさらに、実験番号１０７〜１１０、１１１〜１１４、１１７〜１１９、１２７〜１２９、１３２〜１３５、１３６〜１３９、１４７〜１４９、１５２〜１５４、１５７〜１６０、１６７〜１６９、１７２〜１７５、１７６〜１７９は、Ｂ、Ｖ、Ｗなどの添加元素が請求項４、請求項７で規定する発明の範囲内にあり、これらが範囲外の実施例である１０２〜１０４、１２２〜１２４、１４２〜１４４、１６１〜１６４よりもさらに水素割れが改善されている。
【００８５】
これらの実験結果からも、本発明が、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが確認された。
【００８６】
次に表１０〜表１３は鋼板の化学組成を規定した請求項５、請求項８に関する実施例である。
【００８７】
このうち、実験番号２０１〜２０５、２２６〜２３０、２５１〜２５５は、せん断加工温度の影響を見たものであり、せん断加工温度が請求項６で規定する発明の範囲内である２０２〜２０４、２２７〜２２９、２５２〜１５４は、範囲外の例である２０１、２０５、２２６、２３０、２５１、２５５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２０２〜２０４、２２７〜２２９、２５２〜１５４は、同じせん断加工条件である表４、表５の２〜４、２７〜２９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２０１、２２６、２５１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、２０５、２３０、２５５は結晶粒径が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８８】
また実験番号２０６〜２１０、２３１〜２３５、２５６〜２６０はせん断加工速度の影響を見たものであり、せん断加工速度が請求項９で規定する発明の範囲内である２０７〜２１０、２３２〜２３５、２５７〜２６０は、範囲外の例である２０６、２３１、２５６よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２０７〜２１０、２３２〜２３５、２５７〜２６０は、同じせん断加工条件である表４、表５の７〜１０、３２〜３５よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２０６、２３１、２５６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００８９】
またさらに実験番号２１１〜２１５、２３６〜１４０、２６１〜２６５はせん断加工時のクリアランスの影響を見たものであり、クリアランスが請求項９で規定する発明の範囲内である２１１〜２１４、２３６〜２３９、２６１〜２６４は、範囲外の例である２１５、２４０、２６５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２１１〜２１４、２３６〜２３９、２６１〜２６４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１１〜１４、３６〜３９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２１５、２４０、２６５はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９０】
加えて実験番号２１６〜２２０、２４１〜２４５は保持時間の影響を見たものであり、保持時間が請求項６で規定する発明の範囲内である２１７〜２１９、２４２〜２４４は、範囲外の例である２１６、２２０、２４１、２４５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２１７〜２１９、２４２〜２４４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１７〜１９、４２〜４４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２１６、２４１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、２２０、２４５は結晶粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９１】
また実験番号２２１〜２２５、２４６〜２５０は加熱温度の影響を見たものであり、加熱温度が請求項６で規定する発明の範囲内である２２２〜２２４、２４７〜２４９は、範囲外の例である２２１、２４６よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、２２２〜２２４、２４７〜２４９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２２〜２４、４７〜４９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、２２１、２４６はポリゴナルフェライト組織の粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。また実験番号２２５、２５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。
【００９２】
またさらに、実験番号２０７〜２１０、２１１〜２１４、２１７〜２１９、２２７〜２２９、２３２〜２３５、２３６〜２３９、２４７〜２４９、２５２〜２５４、２５７〜２６０は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉなどの添加元素が請求項５、請求項８で規定する発明の範囲内にあり、これらが範囲外の実施例である２０２〜２０４、２２２〜２２４、２４２〜２４４、２６１〜２６４よりもさらに水素割れが改善されている。
【００９３】
したがってこれらの実験結果からも、本発明が、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが確認された。
【００９４】
次に表１４は、鋼板の化学組成を規定した請求項５、請求項８で規定する発明に関する別の実施例である。
このうち、実験番号３０１〜３０５、３２６〜３３０は、せん断加工温度の影響を見たものであり、せん断加工温度が請求項６で規定する発明の範囲内である３０２〜３０４、３２７〜３２９は、範囲外の例である３０１、３０５、３２６、３３０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３０２〜３０４、３２７〜３２９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２〜４、２７〜２９、表６〜表８の１０２〜１０４、１２７〜１２９、１５２〜１５４、１６７〜１６９、表９〜表１１の２０２〜２０４、２２７〜２２９、２５２〜２５４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３０１、３２６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、３０５、３３０は結晶粒径が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９５】
また実験番号３０６〜３１０、３３１〜３３５はせん断加工速度の影響を見たものであり、せん断加工速度が請求項９で規定する発明の範囲内である３０７〜３１０、３３２〜３３５は、範囲外の例である３０６、３３１よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３０７〜３１０、３３２〜３３５は、同じせん断加工条件である表４、表５の７〜１０、３２〜３５、表６〜表８の１０７〜１１０、１３２〜１３５、１５７〜１６０、１７２〜１７５、表９〜表１１の２０７〜２１０、２３２〜２３５、２５７〜２６０よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３０６、３３１はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９６】
またさらに実験番号３１１〜３１５、３３６〜３４０はクリアランスの影響を見たものであり、クリアランスが請求項９で規定する発明の範囲内である３１１〜３１４、３３６〜３３９は、範囲外の例である３１５、３４０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３１１〜３１４、３３６〜３３９は、同じせん断加工条件である表４、表５の１１〜１４、３６〜３９、表６〜表８の１１１〜１１４、１３６〜１３９、１６１〜１６４、１７６〜１７９、表９〜表１１の２１１〜２１４、２３６〜２３９、２６１〜２６４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３１５、３４０はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲、ポリゴナルフェライト組織の分率、粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９７】
加えて実験番号３１６〜３２０、３４１〜３４５は保持時間の影響を見たものであり、保持時間が請求項６で規定する発明の範囲内である３１７〜３１９、３４２〜３４４は、範囲外の例である３１６、３２０、３４１、３４５よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３１７〜３１９、３４２〜３４４は、同じせん断加工条件である表４、表５の１７〜１９、４２〜４４、表６〜表８の１１７〜１１９、１４２〜１４４、表９〜表１１の２１７〜２１９、２４２〜２４４よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３１６はポリゴナルフェライト組織の端面からの範囲およびポリゴナルフェライト組織の分率が請求項１で規定する発明の範囲外であり、３２０は結晶粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。
【００９８】
また実験番号３２１〜３２５、３４６〜３５０は加熱温度の影響を見たものであり、加熱温度が請求項６で規定する発明の範囲内である３２２〜３２４、３４７〜３４９は、範囲外の例である３２１、３２５、３４６、３５０よりも水素割れの評価が改善されている。さらに、３２２〜３２４、３４７〜３４９は、同じせん断加工条件である表４、表５の２２〜２４、４７〜４９、表６〜表８の１２２〜１２４、１４７〜１４９、表９〜表１１の２２２〜２２４、２４７〜２４９よりもさらに水素割れの評価が改善されている。なお、３２１、３４６はポリゴナルフェライト組織の粒径および平均アスペクト比が請求項１で規定する発明の範囲外である。また実験番号３２５、３５０は搬送時の変形が大きく、水素割れの評価が出来なかった。
【００９９】
したがって以上の実験結果から、本発明が、せん断加工部の水素割れの改善に有効であることが明らかである。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
【表３】
【０１０３】
【表４】
【０１０４】
【表５】
【０１０５】
【表６】
【０１０６】
【表７】
【０１０７】
【表８】
【０１０８】
【表９】
【０１０９】
【表１０】
【０１１０】
【表１１】
【０１１１】
【表１２】
【０１１２】
【表１３】
【０１１３】
【表１４】
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、自動車・建設機械などの構造部材や補強部材のような強度が必要とされる部品のうち、せん断加工が施された部品に関し、水素割れ性に優れたせん断加工部品に適用できる。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 鋼板
２ 加熱炉
３ 金型
３a パンチ
３b ダイ
４ せん断加工端面
５ せん断加工端面の表層領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板にせん断加工を施してなるせん断加工部品であって、せん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域が平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織からなるせん断加工部を、少なくとも一つ有することを特徴とするせん断加工部品。
【請求項２】
前記端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域以外が、マルテンサイト、パーライト、ベイナイトのいずれか一つ以上を含む組織からなることを特徴とする請求項１に記載のせん断加工部品。
【請求項３】
前記鋼板が、質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜 ３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下、
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかの請求項に記載のせん断加工部品。
【請求項４】
前記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項３に記載のせん断加工部品。
【請求項５】
前記鋼板が、質量％で、さらに
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項３、請求項４のいずれかの請求項に記載のせん断加工部品。
【請求項６】
質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板を用い、Ａｃ３〜１４００℃まで鋼板を加熱して、３０秒から３００秒間保持した後、４００〜９００℃の温度でせん断加工することを特徴とするせん断加工部品の製造方法。
【請求項７】
前記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項６に記載のせん断加工部品の製造方法。
【請求項８】
前記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項６、請求項７のいずれかの請求項に記載のせん断加工部品の製造方法。
【請求項９】
前記せん断加工の速度が３０ｓｐｍ以上で、クリアランスが板厚の５〜２０％であることを特徴とする請求項６〜８のうちのいずれかの請求項に記載のせん断加工部品の製造方法。
【請求項１０】
前記せん断加工時に成形加工を伴うことを特徴とする請求項６〜９のうちのいずれかの請求項に記載のせん断加工部品の製造方法。
【請求項１】
鋼板にせん断加工を施してなるせん断加工部品であって、せん断加工の端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域が平均粒径５．０μｍ以下、平均アスペクト比１〜３のポリゴナルフェライトを５０％以上含む組織からなるせん断加工部を、少なくとも一つ有することを特徴とするせん断加工部品。
【請求項２】
前記端面の表面から深さ方向に少なくとも３０μｍの範囲内の領域以外が、マルテンサイト、パーライト、ベイナイトのいずれか一つ以上を含む組織からなることを特徴とする請求項１に記載のせん断加工部品。
【請求項３】
前記鋼板が、質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜 ３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下、
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかの請求項に記載のせん断加工部品。
【請求項４】
前記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項３に記載のせん断加工部品。
【請求項５】
前記鋼板が、質量％で、さらに
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項３、請求項４のいずれかの請求項に記載のせん断加工部品。
【請求項６】
質量％で、
Ｃ ： ０．０５〜０．５５％、
Ｓｉ： ２％以下、
Ｍｎ： ０．１〜３％、
Ｐ ： ０．１％以下、
Ｓ ： ０．０３％以下
Ａｌ： ０．１％以下、
Ｏ ： ０．０１５％以下、
Ｎ ： ０．０１％以下、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板を用い、Ａｃ３〜１４００℃まで鋼板を加熱して、３０秒から３００秒間保持した後、４００〜９００℃の温度でせん断加工することを特徴とするせん断加工部品の製造方法。
【請求項７】
前記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｂ ： ０．０００２〜０．００５０％、
Ｖ ： ２．０％以下、
Ｗ ： ３．０％以下、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項６に記載のせん断加工部品の製造方法。
【請求項８】
前記鋼板が、質量％で、さらに、
Ｃｒ： ０．０１〜１．０％、
Ｍｏ： ０．０２〜３．０％、
Ｔｉ： ０．０１〜０．７０％、
のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項６、請求項７のいずれかの請求項に記載のせん断加工部品の製造方法。
【請求項９】
前記せん断加工の速度が３０ｓｐｍ以上で、クリアランスが板厚の５〜２０％であることを特徴とする請求項６〜８のうちのいずれかの請求項に記載のせん断加工部品の製造方法。
【請求項１０】
前記せん断加工時に成形加工を伴うことを特徴とする請求項６〜９のうちのいずれかの請求項に記載のせん断加工部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２３７０４１（Ｐ２０１２−２３７０４１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７５９８（Ｐ２０１１−１０７５９８）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]