熱間プレス用鋼板およびその製造方法ならびに熱間プレス用鋼板部材の製造方法
【課題】最適な強度と高い延性とを兼ね備えることから、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に用いるのに好適な熱間プレス用鋼板を提供する。
【解決手段】Ｃ：０．１５〜０．４５％、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下およびＡｌ：１％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、フェライト中に炭化物が分散した鋼組織であって、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３〜１３μｍ、分散した炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ以下で、かつＤ＜９０λ２を満足する鋼組織を有するとともに、０．２％耐力が３１０〜４００ＭＰａ、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である機械特性を有する熱間プレス用鋼板である。
【解決手段】Ｃ：０．１５〜０．４５％、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下およびＡｌ：１％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、フェライト中に炭化物が分散した鋼組織であって、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３〜１３μｍ、分散した炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ以下で、かつＤ＜９０λ２を満足する鋼組織を有するとともに、０．２％耐力が３１０〜４００ＭＰａ、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である機械特性を有する熱間プレス用鋼板である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、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に使用される、熱間プレス用鋼板およびその製造方法ならびに熱間プレス鋼板部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化のため、鋼材の高強度化を図ることによって使用重量を減ずることが推進されている。自動車に広く使用される鋼板においては、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たり、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したりする、といった問題が発生する。したがって、高強度、特に７８０ＭＰａ級以上の引張強さ（以下、「ＴＳ」とも表記する。）を有する鋼板を用いて、プレス成形により鋼板部材を製造することは容易ではない。
【０００３】
これらを克服する近年の技術として、例えば特許文献１に開示されるように、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が実用化されている。熱間プレスは、鋼板を高温に加熱し、軟質で高延性の状態でプレス加工を施すため、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部材の高強度化が同時に達成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許公報１４９０５３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような熱間プレス法は、鋼板の成形性を高めるとともに得られる鋼板部材の高強度化を同時に達成できる優れた成形方法である。ここで、熱間プレス工程における加工性の観点からは、熱間プレス前の機械特性は特に要求されない。しかし、熱間プレスに供する前に、素材である鋼板に冷間成形や切断や平坦矯正といった加工を施す際には、低強度かつ高延性であることが要求される。しかし、強度が低過ぎても、例えばコイル潰れ、トリム端面やピアス端面が荒れやすいといった鋼板の取り扱いに不都合が生じる。したがって、熱間プレス用鋼板には、適度な強度と高い延性を有することが求められる。
【０００６】
本発明は、最適な強度と高い延性とを兼ね備える熱間プレス用鋼板およびその製造方法ならびに熱間プレス鋼板部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、熱間プレスに供される前の取り扱い性の観点から熱間プレス用鋼板に要求される機械特性を明らかにし、かかる機械特性を有する熱間プレス用鋼板が、鋼板の化学組成および鋼組織を適正化することにより得られることを知見した。また、このような熱間プレス用鋼板を得るのに好適な製造方法を見出した。さらに、このような熱間プレス用鋼板を用いる場合の好適な熱間プレス鋼板部材の製造方法も見出した。本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
本発明は、Ｃ：０．１５％以上０．４５％以下（本明細書では特に断りがない限り組成に関する「％」は「質量％」を意味する。）、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５％以上３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下およびＡｌ：１％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、フェライト中に炭化物が分散した鋼組織であって、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍ以上１３μｍ以下、分散した炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ以下で、かつ式（１）：Ｄ＜９０λ２を満足する鋼組織を有するとともに、０．２％耐力が３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である機械特性を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板である。
【０００９】
ここで、分散した炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）は、炭化物の個々の面積を測定した後、円相当径に換算し、それらの値を平均化して平均直径ｄを求め、炭化物の体積分率ｆを下記式（５）により算出することによって、下記式（６）によって、求められる。
【００１０】
【００１１】
この本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｉ：４％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｖ：１％以下およびＢ：０．０１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有することが、好ましい。
【００１２】
これらの本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ：１．０％以下およびＭｏ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種を含有することが好ましい。
【００１３】
これらの本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、式（２）：３．４２Ｎ＋０．００１≦Ｔｉ≦３．４２Ｎ＋０．５を満たす量のＴｉを含有することが好ましい。ここで、式（２）中のＴｉおよびＮは鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。
【００１４】
これらの本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ：０．００５％以下を含有することが好ましい。
別の観点からは、本発明は、上述した化学組成を有する鋼塊又は鋼片を１０５０℃以上１３００℃以下とした後に熱間圧延を施し、８００℃以上９５０℃以下で熱間圧延を完了し、５００℃以上７００℃以下で巻取ることにより熱間圧延鋼板とし、この熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とし、この冷間圧延鋼板に、（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下の温度域に１時間以上２４時間以下保持した後に１℃／時以上５０℃／時以下の平均冷却速度で室温まで冷却する焼鈍を施し、さらに調質圧延を施す熱間プレス用鋼板の製造方法であって、冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とが式（３）：Ｒｅｄ≧２０ＳＫ＋３８、または式（４）：Ｒｅｄ≧−４０ＳＫ＋６８により規定される関係を満足することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法である。
【００１５】
さらに別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係る熱間プレス用鋼板を１℃／秒以上１０００℃／秒以下の平均加熱速度でＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下の温度域まで加熱し、この温度域で１０分間以上１２０分間以下保持し、次いで、熱間プレスを施すとともに上部臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却することを特徴とする熱間プレス鋼板部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、最適な強度と高い延性とを兼ね備えることから、例えば、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に好適に使用される、熱間プレス用鋼板およびその製造方法ならびに熱間プレス鋼板部材の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明における熱間プレス用鋼板の限定理由について説明する。
（化学組成）
本発明における熱間プレス用鋼板の化学組成は以下のように規定する。なお、以下の説明において合金元素の含有量を示す「％」は「質量％」を意味する。
【００１８】
［Ｃ：０．１５％以上０．４５％以下］
Ｃは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を主に決定する、非常に重要な元素である。Ｃ含有量が０．１５％未満では焼入れ後の強度で１．２ＧＰａ以上のＴＳを確保することが困難となる。したがって、Ｃ含有量は０．１５％以上とする。好ましくは、０．２０％以上である。一方、Ｃ含有量が０．４５％を超えると、焼入れ後の強度が高くなり過ぎ、靱性劣化が著しくなる。したがって、Ｃ含有量は０．４５％以下とする。好ましくは、０．３３％以下である。
【００１９】
［Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５％以上３．０％以下］
Ｍｎおよび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非常に効果のある元素である。しかし、ＭｎおよびＣｒの合計含有量（以下、「（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量」ともいう。）が０．５％未満ではその効果は十分ではない。したがって、（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量は０．５％以上とする。好ましくは０．８％以上である。一方、（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量が３．０％を超えるとその効果は飽和し、却って安定した強度確保が困難となる。したがって、（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量は３．０％以下とする。好ましくは２．０％以下である。
【００２０】
［Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ａｌ：１％以下］
これらの元素は、一般に不純物として、あるいは脱酸後の残留元素として含有されるが、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作用を有する元素でもあるので、積極的に含有させてもよい。しかし、上記上限値を超えて含有させてもその作用により得られる効果は小さく、かついたずらにコストの増加を招く。このため、各元素の含有量は上述の範囲とする。なお、Ａｌについては、その含有量を０．１％以下とすることが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｐについては０．００５％以上、Ｓについては０．００１％以上、Ｓｉについては０．０１％以上、Ａｌについては０．０２％以上含有させることが好ましい。
【００２１】
次に、必要に応じて含有することができる任意元素を説明する。
［Ｎｉ：４％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｖ：１％以下およびＢ：０．０１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上］
Ｎｉは、任意元素であり、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。しかし、４％を超えてＮｉを含有させてもその効果は小さく、いたずらにコストの増加を招く。このため、Ｎｉを含有する場合にはその含有量は４％以下とすることが好ましい。上述した効果をより確実に得るには、Ｎｉ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。
【００２２】
Ｃｕは、任意元素であり、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。しかし、１％を超えてＣｕを含有させてもその効果は小さく、いたずらにコストの増加を招く。このため、Ｃｕを含有する場合にはその含有量は１％以下とすることが好ましい。上記効果をより確実に得るには、Ｃｕ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。
【００２３】
Ｖは、任意元素であり、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。しかし、１％を超えてＶを含有させてもその効果は小さく、いたずらにコストの増加を招く。このため、Ｖを含有する場合にはその含有量は１％以下とすることが好ましい。上記作用による効果をより確実に得るには、Ｖ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。
【００２４】
Ｂは、任意元素であり、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、粒界に偏析して粒界強度を高め、靱性を向上させる点でも重要な元素である。さらに、熱間プレスに供する際の加熱過程におけるオーステナイト粒成長抑制効果も高く、これにより熱間プレス鋼板部材の靭性を向上させるので、このような観点からも非常に有効な元素である。しかし、Ｂ含有量が０．０１％を超えるとその効果は飽和し、かつコストの増加を招く。したがって、Ｂを含有する場合にはその含有量は０．０１％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは０．００３０％以下である。Ｂによる上記効果をより確実に得るには、Ｂ含有量を０．０００１％以上とすることが好ましく、０．００１０％以上とすることがさらに好ましい。
【００２５】
［Ｎｂ：１．０％以下およびＭｏ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種］
Ｎｂは、任意元素であり、熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱して熱間プレスに供する際に、再結晶を抑制し、さらに微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。このため、熱間プレス鋼板部材の靱性を大きく改善する効果を有する。しかし、Ｎｂ含有量が１．０％超になると、その効果は飽和し、いたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｎｂを含有する場合にはその含有量は１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１５％以下、さらに好ましくは０．１０％以下である。上記効果をより確実に得るには、Ｎｂ含有量を０．０２％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることがさらに好ましい。
【００２６】
Ｍｏは、任意元素であり、熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱して熱間プレスに供する際に、微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。このため、熱間プレス鋼板部材の靱性を大きく改善する効果を有する。しかし、Ｍｏ含有量が１．０％超になると、その効果は飽和し、いたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｍｏを含有する場合にはＭｏ含有量は１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．２％以下であり、さらに好ましくは０．１５％以下である。上記効果をより確実に得るには、Ｍｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることがさらに好ましい。
【００２７】
ＮｂまたはＭｏは、単独で含有してもよく、あるいは複合して含有してもよい。
［３．４２Ｎ＋０．００１≦Ｔｉ≦３．４２Ｎ＋０．５を満たす量のＴｉ］
Ｔｉは、任意元素であり、熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱して熱間プレスに供する際に、再結晶を抑制し、さらに微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。このため、熱間プレス鋼板部材の靱性を大きく改善する効果を有する。Ｔｉを含有する場合には、上記効果をより確実に得るには、Ｔｉ含有量を（３．４２Ｎ＋０．００１）以上とすることが好ましい。より好ましくは、（３．４２Ｎ＋０．０２）以上である。一方、Ｔｉ含有量が（３．４２Ｎ＋０．５）超になると、その効果は飽和し、いたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｔｉ含有量を（３．４２Ｎ＋０．５）以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、（３．４２Ｎ＋０．０８）以下である。
【００２８】
［Ｃａ：０．００５％以下］
Ｃａは、任意元素であり、鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後の靱性を向上させる効果を有する。しかし、Ｃａ含有量が０．００５％を超えるとその効果は飽和していたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｃａを含有する場合にはその含有量は０．００５％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは０．００４％以下である。上記効果をより確実に得るにはＣａ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．００２％以上である。
【００２９】
上記以外は、Ｆｅおよび不純物である。
（鋼組織）
鋼組織は、主相であるフェライト中に炭化物が分散したものであり、上記フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）を３μｍ以上１３μｍ以下、分散した上記炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）を５μｍ以下、かつ下記式（１）を満足するものとする。
Ｄ＜９０λ２ ・・・・・・・・・（１）
【００３０】
フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が１３μｍ超であったり、炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ超であったりすると、熱間プレス用鋼板の強度が低くなりすぎて、鋼板の取り扱いに不都合が生じる場合がある。このため、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）は１３μｍ以下とする。好ましくは１０μｍ以下である。また、炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）は５μｍ以下とする。好ましくは、３μｍ以下である。
【００３１】
一方、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍ未満であったり、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）と炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が上記式（１）を満足しなかったりすると、フェライト粒界による強化や炭化物分散による強化が高くなりすぎて、熱間プレスに供する前の熱間プレス用鋼板について目標とする特性が得られなくなる場合がある。したがって、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）を３μｍ以上とし、さらに、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）と炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が上記式（１）を満足するものとする。
【００３２】
（鋼板の機械特性）
熱間プレス用鋼板の機械特性は、０．２％耐力が３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である。
【００３３】
熱間プレス用鋼板の強度が高すぎると、熱間プレスに供する前に冷間成形、切断、平坦矯正等の加工を施すことが困難となる。一方、熱間プレス用鋼板の強度が低すぎると、コイル潰れが生じたり、トリム加工やピアス加工を施した際の端面が荒れやすくなったりするなどして、鋼板の取り扱いに不都合が生じる。したがって、熱間プレス用鋼板には、適度な強度と高い延性を有することが求められる。
【００３４】
そこで、鋼板の取り扱いに不都合が生じない強度として、０．２％耐力を３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さを４００ＭＰａ以上とする。好ましくは、０．２％耐力が３２０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下、引張強さが４３０ＭＰａ以上である。
【００３５】
また、熱間プレスに供する前の加工性の観点から、均一伸びを１２％以上、全伸びを２０％以上とする。延性についてはできるだけ高延性であることが望ましいので、好ましくは、均一伸びが１５％以上、全伸びが２２％以上である。
【００３６】
なお、熱間プレス用鋼板には、耐食性付与等を目的として鋼板表面にめっき被膜を備えることができる。めっき被膜としては、Ｚｎ系めっき、Ａｌ系めっき等が挙げられる。
次に、熱間プレス用鋼板の好適な製造方法について説明する。
【００３７】
（熱間圧延）
上述した化学組成を有する鋼塊または鋼片を１０５０℃以上１３００℃以下とした後に熱間圧延を施し、８００℃以上９５０℃以下で熱間圧延を完了し、５００℃以上７００℃以下で巻取りを行う。
【００３８】
鋼塊または鋼片には、熱間プレス用鋼板の加工性を劣化させる原因となる非金属介在物を含有する場合がある。したがって、鋼塊または鋼片を熱間圧延に供する際に、これらの非金属介在物を十分に固溶させることが好ましい。上記化学組成の鋼塊または鋼片については、熱間圧延に供する際に１０５０℃以上とすることで上記非金属介在物の固溶が促進される。したがって、熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度は１０５０℃以上とする。一方、１３００℃超としても非金属介在物の固溶による熱間プレス用鋼板の加工性改善効果が飽和するばかりか、スケールロスが増加して歩留まりの低下を招く。したがって、熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度は１３００℃以下とする。好ましくは１２５０℃以下であり、さらに好ましくは１２００℃以下である。
【００３９】
なお、熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度が１０５０℃以上１３００℃以下であればよく、１０５０℃未満となった鋼塊または鋼片を加熱して１０５０℃以上１３００℃以下とする場合のみならず、連続鋳造後の鋼塊又は分塊圧延後の鋼片を１０５０℃未満に低下させることなく熱間圧延に供する場合も含まれる。
【００４０】
熱間圧延完了温度は、Ａｒ３点未満にならないようにする。Ａｒ３点未満で熱間圧延を施すと、熱間圧延鋼板において加工フェライトが残存してしまい、その結果、熱間プレス用鋼板の延性が大幅に劣化してしまうからである。上述した化学組成の鋼板では、熱間圧延完了温度を８００℃以上とすれば、このような問題は生じない。したがって、熱間圧延完了温度は８００℃以上とする。一方、熱間圧延完了温度が９５０℃超になるとスケール噛み込み等の表面欠陥を生じる場合がある。したがって、熱間圧延完了温度は９５０℃以下とする。
【００４１】
巻取温度が低すぎると、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトといった低温変態組織が多く生成し、フェライト組織が減少するため、熱間圧延鋼板の強度が高くなり、後工程で実施される冷間圧延が困難となる。したがって、巻取温度は５００℃以上とする。好ましくは５５０℃以上である。一方、巻取温度が高すぎると、酸化スケールが厚くなり、後工程で脱スケール処理を施す場合には、脱スケール処理が困難となる。したがって、巻取温度は７００℃以下とする。好ましくは６５０℃以下である。
【００４２】
熱間圧延後は、通常、酸洗、ショットブラスト、研削等の処理により、表面に生成したスケールの除去を行う。
【００４３】
（冷間圧延・焼鈍・調質圧延）
上記熱間圧延により得られた熱間圧延鋼板に、冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とし、この冷間圧延鋼板に（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下の温度域に１時間以上２４時間以下保持した後に、１℃／時以上５０℃／時以下の平均冷却速度で室温まで冷却する焼鈍を施し、さらに調質圧延を施す。この際に、冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とが下記式（３）または（４）を満足するようにする。
Ｒｅｄ≧２０ＳＫ＋３８ ・・・・・・・（３）
Ｒｅｄ≧−４０ＳＫ＋６８ ・・・・・・・（４）
【００４４】
焼鈍における保持温度が（Ａｃ１点−１００℃）より低い場合には、熱間プレス用鋼板の強度が十分に低下しない場合がある。一方、焼鈍における保持温度が（Ａｃ１点＋３０℃）より高い温度では、炭化物の再固溶やオーステナイトへの逆変態が進行し過ぎてしまい、その後の冷却過程で低温変態相が生成し、熱間プレス用鋼板の強度が高くなってしまう場合がある。したがって、焼鈍における保持温度は（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下とする。
【００４５】
また、焼鈍における保持時間が１時間未満では、熱間プレス用鋼板の強度が十分に低下しない場合がある。一方、焼鈍における保持時間を２４時間超としても熱間プレス用鋼板の強度の低減効果は飽和し、いたずらにエネルギーの浪費を招く。したがって、焼鈍における保持時間は１時間以上２４時間以下とする。
【００４６】
焼鈍後の室温までの平均冷却速度が１℃／時未満では、生産性の低下が著しくなる。一方、焼鈍後の室温までの平均冷却速度が５０℃／時超では、低温変態相が生成しやすくなって、熱間プレス用鋼板の強度が十分に低下しない場合がある。したがって、焼鈍後の室温までの平均冷却速度は１℃／時以上５０℃／時以下とする。
【００４７】
なお、焼鈍処理時の炉内雰囲気は、窒素ガスの混入が少なく、露点ができるだけ低い、水素を９５容積％以上含むガスとすることが好ましい。
冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）との関係が上記式（３）または上記式（４）を満足しない場合には、熱間プレス用鋼板の０．２％耐力が低くなりすぎて、鋼板の取り扱いに不都合が生じる場合がある。したがって、冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とは、上記式（３）または上記式（４）を満足するようにする。
【００４８】
冷間圧延における圧下率は、通常、２０％以上８０％以下で実施されるが、好ましくは５０％以上６０％以下である。なお、調質圧延時の伸び率は、０％以上２．０％以下とする。好ましくは、０．５％以上１．０％以下である。
【００４９】
次に、熱間プレス鋼板部材の好適な製造方法について説明する。
熱間プレス鋼板部材の製造方法としては、上述した本発明に係る熱間プレス用鋼板を１℃／秒以上１０００℃／秒以下の平均加熱速度でＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下の温度域まで加熱し、前記温度域で１０分間以上１２０分間以下保持し、次いで、熱間プレスを施すとともに上部臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却する。
【００５０】
熱間プレス用鋼板の平均加熱速度が１℃／秒未満では、生産性の低下が著しくなる。一方、熱間プレス用鋼板の平均加熱速度を１０００℃／秒超とするには、加熱設備のコストが著しく嵩む。したがって、熱間プレス用鋼板の平均加熱速度は１℃／秒以上１０００℃／秒以下とする。好ましくは５℃／秒以上１００℃／秒以下であり、さらに好ましくは、５℃／秒以上５０℃／秒以下である。なお、加熱方法としては、どのような方法を採用してもよい。例えば、炉加熱、高周波加熱法や通電加熱法、水蒸気加熱法等が挙げられる。
【００５１】
熱間プレスに供する前の熱間プレス用鋼板の保持温度がＡｃ３点未満では、熱間プレスにおける焼入れによる強度向上作用を十分に得られず、高い強度の熱間プレス鋼板部材が得られない。一方、この保持温度が（Ａｃ３点＋２００℃）超では、酸化スケールロスが大きくなり歩留りの低下を招いたり、オーステナイトの粗大化により熱間プレス鋼板部材の靭性劣化を招いたりする場合がある。したがって、上記保持温度は、Ａｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下とする。好ましくはＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋１５０℃）以下、さらに好ましくはＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋１００℃）以下である。
【００５２】
熱間プレス用鋼板の上記温度域における保持時間が１０分間未満では、炭化物の固溶が十分に進行せずに、熱間プレス鋼板部材の強度を十分に向上させることができない場合がある。したがって、上記保持時間は１０分間以上とする。好ましくは１５分間以上、さらに好ましくは２０分間以上である。一方、上記保持時間が１２０分間超では、生産性の低下が著しくなる。したがって、上記保持時間は１２０分間以下とする。好ましくは９０分間以下であり、さらに好ましくは６０分間以下である。
【００５３】
冷却速度は、熱間プレス鋼板部材の鋼組織をマルテンサイト組織にするために、上部臨界冷却速度以上で冷却すればよく、水冷や油冷により６０℃／秒以上とすれば、本発明に係る熱間プレス用鋼板では十分である。
【実施例】
【００５４】
以下に本発明の実施例について説明する。
実験室にて溶製した表１に示す化学組成を有するスラブを、表２に示す条件で加熱した後、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍処理および調質圧延を施して、板厚：１．６ｍｍの供試鋼板Ｎｏ．１〜１４を製造した。なお、焼鈍時の加熱速度は３０℃／時、冷却速度は１０℃／時とした。
【００５５】
これらの供試鋼板Ｎｏ．１〜１４から、引張試験片（ＪＩＳ１３号Ａ試験）を採取し、引張試験に供して、各供試鋼板の機械特性を調査した。また断面組織観察を行い、切断法によるフェライト粒径測定、炭化物の平均直径測定結果より平均すきま間隔を算出した。具体的な算出方法を次に示す。炭化物の個々の面積を測定した後、円相当径に換算し、それらの値を平均化し、平均直径ｄを求めた。そして、炭化物の体積分率ｆを下記式（５）により算出し、炭化物の平均すきま間隔に相当する平均自由行程λを、下記式（６）により算出した。
【００５６】
【００５７】
試験結果を表２にあわせて示す。表２における供試鋼板Ｎｏ．１〜１１は本発明の条件を全て満足する本発明例であり、供試鋼板Ｎｏ．１２〜１４は本発明の条件を満足しない比較例である。
【００５８】
表１に示す結果から理解されるように、本発明で規定する条件を全て満足することにより、熱間プレス用鋼板に要求される良好な特性が維持されることがわかる。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、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に使用される、熱間プレス用鋼板およびその製造方法ならびに熱間プレス鋼板部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化のため、鋼材の高強度化を図ることによって使用重量を減ずることが推進されている。自動車に広く使用される鋼板においては、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たり、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したりする、といった問題が発生する。したがって、高強度、特に７８０ＭＰａ級以上の引張強さ（以下、「ＴＳ」とも表記する。）を有する鋼板を用いて、プレス成形により鋼板部材を製造することは容易ではない。
【０００３】
これらを克服する近年の技術として、例えば特許文献１に開示されるように、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が実用化されている。熱間プレスは、鋼板を高温に加熱し、軟質で高延性の状態でプレス加工を施すため、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部材の高強度化が同時に達成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許公報１４９０５３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような熱間プレス法は、鋼板の成形性を高めるとともに得られる鋼板部材の高強度化を同時に達成できる優れた成形方法である。ここで、熱間プレス工程における加工性の観点からは、熱間プレス前の機械特性は特に要求されない。しかし、熱間プレスに供する前に、素材である鋼板に冷間成形や切断や平坦矯正といった加工を施す際には、低強度かつ高延性であることが要求される。しかし、強度が低過ぎても、例えばコイル潰れ、トリム端面やピアス端面が荒れやすいといった鋼板の取り扱いに不都合が生じる。したがって、熱間プレス用鋼板には、適度な強度と高い延性を有することが求められる。
【０００６】
本発明は、最適な強度と高い延性とを兼ね備える熱間プレス用鋼板およびその製造方法ならびに熱間プレス鋼板部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、熱間プレスに供される前の取り扱い性の観点から熱間プレス用鋼板に要求される機械特性を明らかにし、かかる機械特性を有する熱間プレス用鋼板が、鋼板の化学組成および鋼組織を適正化することにより得られることを知見した。また、このような熱間プレス用鋼板を得るのに好適な製造方法を見出した。さらに、このような熱間プレス用鋼板を用いる場合の好適な熱間プレス鋼板部材の製造方法も見出した。本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
本発明は、Ｃ：０．１５％以上０．４５％以下（本明細書では特に断りがない限り組成に関する「％」は「質量％」を意味する。）、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５％以上３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下およびＡｌ：１％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、フェライト中に炭化物が分散した鋼組織であって、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍ以上１３μｍ以下、分散した炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ以下で、かつ式（１）：Ｄ＜９０λ２を満足する鋼組織を有するとともに、０．２％耐力が３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である機械特性を有することを特徴とする熱間プレス用鋼板である。
【０００９】
ここで、分散した炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）は、炭化物の個々の面積を測定した後、円相当径に換算し、それらの値を平均化して平均直径ｄを求め、炭化物の体積分率ｆを下記式（５）により算出することによって、下記式（６）によって、求められる。
【００１０】
【００１１】
この本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｉ：４％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｖ：１％以下およびＢ：０．０１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有することが、好ましい。
【００１２】
これらの本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ：１．０％以下およびＭｏ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種を含有することが好ましい。
【００１３】
これらの本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、式（２）：３．４２Ｎ＋０．００１≦Ｔｉ≦３．４２Ｎ＋０．５を満たす量のＴｉを含有することが好ましい。ここで、式（２）中のＴｉおよびＮは鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。
【００１４】
これらの本発明に係る熱間プレス用鋼板では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ：０．００５％以下を含有することが好ましい。
別の観点からは、本発明は、上述した化学組成を有する鋼塊又は鋼片を１０５０℃以上１３００℃以下とした後に熱間圧延を施し、８００℃以上９５０℃以下で熱間圧延を完了し、５００℃以上７００℃以下で巻取ることにより熱間圧延鋼板とし、この熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とし、この冷間圧延鋼板に、（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下の温度域に１時間以上２４時間以下保持した後に１℃／時以上５０℃／時以下の平均冷却速度で室温まで冷却する焼鈍を施し、さらに調質圧延を施す熱間プレス用鋼板の製造方法であって、冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とが式（３）：Ｒｅｄ≧２０ＳＫ＋３８、または式（４）：Ｒｅｄ≧−４０ＳＫ＋６８により規定される関係を満足することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法である。
【００１５】
さらに別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係る熱間プレス用鋼板を１℃／秒以上１０００℃／秒以下の平均加熱速度でＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下の温度域まで加熱し、この温度域で１０分間以上１２０分間以下保持し、次いで、熱間プレスを施すとともに上部臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却することを特徴とする熱間プレス鋼板部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、最適な強度と高い延性とを兼ね備えることから、例えば、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に好適に使用される、熱間プレス用鋼板およびその製造方法ならびに熱間プレス鋼板部材の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明における熱間プレス用鋼板の限定理由について説明する。
（化学組成）
本発明における熱間プレス用鋼板の化学組成は以下のように規定する。なお、以下の説明において合金元素の含有量を示す「％」は「質量％」を意味する。
【００１８】
［Ｃ：０．１５％以上０．４５％以下］
Ｃは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を主に決定する、非常に重要な元素である。Ｃ含有量が０．１５％未満では焼入れ後の強度で１．２ＧＰａ以上のＴＳを確保することが困難となる。したがって、Ｃ含有量は０．１５％以上とする。好ましくは、０．２０％以上である。一方、Ｃ含有量が０．４５％を超えると、焼入れ後の強度が高くなり過ぎ、靱性劣化が著しくなる。したがって、Ｃ含有量は０．４５％以下とする。好ましくは、０．３３％以下である。
【００１９】
［Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５％以上３．０％以下］
Ｍｎおよび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非常に効果のある元素である。しかし、ＭｎおよびＣｒの合計含有量（以下、「（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量」ともいう。）が０．５％未満ではその効果は十分ではない。したがって、（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量は０．５％以上とする。好ましくは０．８％以上である。一方、（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量が３．０％を超えるとその効果は飽和し、却って安定した強度確保が困難となる。したがって、（Ｍｎ＋Ｃｒ）含有量は３．０％以下とする。好ましくは２．０％以下である。
【００２０】
［Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ａｌ：１％以下］
これらの元素は、一般に不純物として、あるいは脱酸後の残留元素として含有されるが、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作用を有する元素でもあるので、積極的に含有させてもよい。しかし、上記上限値を超えて含有させてもその作用により得られる効果は小さく、かついたずらにコストの増加を招く。このため、各元素の含有量は上述の範囲とする。なお、Ａｌについては、その含有量を０．１％以下とすることが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｐについては０．００５％以上、Ｓについては０．００１％以上、Ｓｉについては０．０１％以上、Ａｌについては０．０２％以上含有させることが好ましい。
【００２１】
次に、必要に応じて含有することができる任意元素を説明する。
［Ｎｉ：４％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｖ：１％以下およびＢ：０．０１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上］
Ｎｉは、任意元素であり、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。しかし、４％を超えてＮｉを含有させてもその効果は小さく、いたずらにコストの増加を招く。このため、Ｎｉを含有する場合にはその含有量は４％以下とすることが好ましい。上述した効果をより確実に得るには、Ｎｉ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。
【００２２】
Ｃｕは、任意元素であり、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。しかし、１％を超えてＣｕを含有させてもその効果は小さく、いたずらにコストの増加を招く。このため、Ｃｕを含有する場合にはその含有量は１％以下とすることが好ましい。上記効果をより確実に得るには、Ｃｕ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。
【００２３】
Ｖは、任意元素であり、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。しかし、１％を超えてＶを含有させてもその効果は小さく、いたずらにコストの増加を招く。このため、Ｖを含有する場合にはその含有量は１％以下とすることが好ましい。上記作用による効果をより確実に得るには、Ｖ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。
【００２４】
Ｂは、任意元素であり、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、粒界に偏析して粒界強度を高め、靱性を向上させる点でも重要な元素である。さらに、熱間プレスに供する際の加熱過程におけるオーステナイト粒成長抑制効果も高く、これにより熱間プレス鋼板部材の靭性を向上させるので、このような観点からも非常に有効な元素である。しかし、Ｂ含有量が０．０１％を超えるとその効果は飽和し、かつコストの増加を招く。したがって、Ｂを含有する場合にはその含有量は０．０１％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは０．００３０％以下である。Ｂによる上記効果をより確実に得るには、Ｂ含有量を０．０００１％以上とすることが好ましく、０．００１０％以上とすることがさらに好ましい。
【００２５】
［Ｎｂ：１．０％以下およびＭｏ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種］
Ｎｂは、任意元素であり、熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱して熱間プレスに供する際に、再結晶を抑制し、さらに微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。このため、熱間プレス鋼板部材の靱性を大きく改善する効果を有する。しかし、Ｎｂ含有量が１．０％超になると、その効果は飽和し、いたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｎｂを含有する場合にはその含有量は１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．１５％以下、さらに好ましくは０．１０％以下である。上記効果をより確実に得るには、Ｎｂ含有量を０．０２％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることがさらに好ましい。
【００２６】
Ｍｏは、任意元素であり、熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱して熱間プレスに供する際に、微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。このため、熱間プレス鋼板部材の靱性を大きく改善する効果を有する。しかし、Ｍｏ含有量が１．０％超になると、その効果は飽和し、いたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｍｏを含有する場合にはＭｏ含有量は１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは、０．２％以下であり、さらに好ましくは０．１５％以下である。上記効果をより確実に得るには、Ｍｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、０．０４％以上とすることがさらに好ましい。
【００２７】
ＮｂまたはＭｏは、単独で含有してもよく、あるいは複合して含有してもよい。
［３．４２Ｎ＋０．００１≦Ｔｉ≦３．４２Ｎ＋０．５を満たす量のＴｉ］
Ｔｉは、任意元素であり、熱間プレス用鋼板をＡｃ３点以上に加熱して熱間プレスに供する際に、再結晶を抑制し、さらに微細な炭化物を形成して粒成長を抑制し、オーステナイト粒を細粒にする。このため、熱間プレス鋼板部材の靱性を大きく改善する効果を有する。Ｔｉを含有する場合には、上記効果をより確実に得るには、Ｔｉ含有量を（３．４２Ｎ＋０．００１）以上とすることが好ましい。より好ましくは、（３．４２Ｎ＋０．０２）以上である。一方、Ｔｉ含有量が（３．４２Ｎ＋０．５）超になると、その効果は飽和し、いたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｔｉ含有量を（３．４２Ｎ＋０．５）以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、（３．４２Ｎ＋０．０８）以下である。
【００２８】
［Ｃａ：０．００５％以下］
Ｃａは、任意元素であり、鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後の靱性を向上させる効果を有する。しかし、Ｃａ含有量が０．００５％を超えるとその効果は飽和していたずらにコストの増加を招く。したがって、Ｃａを含有する場合にはその含有量は０．００５％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは０．００４％以下である。上記効果をより確実に得るにはＣａ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．００２％以上である。
【００２９】
上記以外は、Ｆｅおよび不純物である。
（鋼組織）
鋼組織は、主相であるフェライト中に炭化物が分散したものであり、上記フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）を３μｍ以上１３μｍ以下、分散した上記炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）を５μｍ以下、かつ下記式（１）を満足するものとする。
Ｄ＜９０λ２ ・・・・・・・・・（１）
【００３０】
フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が１３μｍ超であったり、炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ超であったりすると、熱間プレス用鋼板の強度が低くなりすぎて、鋼板の取り扱いに不都合が生じる場合がある。このため、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）は１３μｍ以下とする。好ましくは１０μｍ以下である。また、炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）は５μｍ以下とする。好ましくは、３μｍ以下である。
【００３１】
一方、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍ未満であったり、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）と炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が上記式（１）を満足しなかったりすると、フェライト粒界による強化や炭化物分散による強化が高くなりすぎて、熱間プレスに供する前の熱間プレス用鋼板について目標とする特性が得られなくなる場合がある。したがって、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）を３μｍ以上とし、さらに、フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）と炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が上記式（１）を満足するものとする。
【００３２】
（鋼板の機械特性）
熱間プレス用鋼板の機械特性は、０．２％耐力が３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である。
【００３３】
熱間プレス用鋼板の強度が高すぎると、熱間プレスに供する前に冷間成形、切断、平坦矯正等の加工を施すことが困難となる。一方、熱間プレス用鋼板の強度が低すぎると、コイル潰れが生じたり、トリム加工やピアス加工を施した際の端面が荒れやすくなったりするなどして、鋼板の取り扱いに不都合が生じる。したがって、熱間プレス用鋼板には、適度な強度と高い延性を有することが求められる。
【００３４】
そこで、鋼板の取り扱いに不都合が生じない強度として、０．２％耐力を３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さを４００ＭＰａ以上とする。好ましくは、０．２％耐力が３２０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下、引張強さが４３０ＭＰａ以上である。
【００３５】
また、熱間プレスに供する前の加工性の観点から、均一伸びを１２％以上、全伸びを２０％以上とする。延性についてはできるだけ高延性であることが望ましいので、好ましくは、均一伸びが１５％以上、全伸びが２２％以上である。
【００３６】
なお、熱間プレス用鋼板には、耐食性付与等を目的として鋼板表面にめっき被膜を備えることができる。めっき被膜としては、Ｚｎ系めっき、Ａｌ系めっき等が挙げられる。
次に、熱間プレス用鋼板の好適な製造方法について説明する。
【００３７】
（熱間圧延）
上述した化学組成を有する鋼塊または鋼片を１０５０℃以上１３００℃以下とした後に熱間圧延を施し、８００℃以上９５０℃以下で熱間圧延を完了し、５００℃以上７００℃以下で巻取りを行う。
【００３８】
鋼塊または鋼片には、熱間プレス用鋼板の加工性を劣化させる原因となる非金属介在物を含有する場合がある。したがって、鋼塊または鋼片を熱間圧延に供する際に、これらの非金属介在物を十分に固溶させることが好ましい。上記化学組成の鋼塊または鋼片については、熱間圧延に供する際に１０５０℃以上とすることで上記非金属介在物の固溶が促進される。したがって、熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度は１０５０℃以上とする。一方、１３００℃超としても非金属介在物の固溶による熱間プレス用鋼板の加工性改善効果が飽和するばかりか、スケールロスが増加して歩留まりの低下を招く。したがって、熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度は１３００℃以下とする。好ましくは１２５０℃以下であり、さらに好ましくは１２００℃以下である。
【００３９】
なお、熱間圧延に供する鋼塊または鋼片の温度が１０５０℃以上１３００℃以下であればよく、１０５０℃未満となった鋼塊または鋼片を加熱して１０５０℃以上１３００℃以下とする場合のみならず、連続鋳造後の鋼塊又は分塊圧延後の鋼片を１０５０℃未満に低下させることなく熱間圧延に供する場合も含まれる。
【００４０】
熱間圧延完了温度は、Ａｒ３点未満にならないようにする。Ａｒ３点未満で熱間圧延を施すと、熱間圧延鋼板において加工フェライトが残存してしまい、その結果、熱間プレス用鋼板の延性が大幅に劣化してしまうからである。上述した化学組成の鋼板では、熱間圧延完了温度を８００℃以上とすれば、このような問題は生じない。したがって、熱間圧延完了温度は８００℃以上とする。一方、熱間圧延完了温度が９５０℃超になるとスケール噛み込み等の表面欠陥を生じる場合がある。したがって、熱間圧延完了温度は９５０℃以下とする。
【００４１】
巻取温度が低すぎると、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトといった低温変態組織が多く生成し、フェライト組織が減少するため、熱間圧延鋼板の強度が高くなり、後工程で実施される冷間圧延が困難となる。したがって、巻取温度は５００℃以上とする。好ましくは５５０℃以上である。一方、巻取温度が高すぎると、酸化スケールが厚くなり、後工程で脱スケール処理を施す場合には、脱スケール処理が困難となる。したがって、巻取温度は７００℃以下とする。好ましくは６５０℃以下である。
【００４２】
熱間圧延後は、通常、酸洗、ショットブラスト、研削等の処理により、表面に生成したスケールの除去を行う。
【００４３】
（冷間圧延・焼鈍・調質圧延）
上記熱間圧延により得られた熱間圧延鋼板に、冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とし、この冷間圧延鋼板に（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下の温度域に１時間以上２４時間以下保持した後に、１℃／時以上５０℃／時以下の平均冷却速度で室温まで冷却する焼鈍を施し、さらに調質圧延を施す。この際に、冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とが下記式（３）または（４）を満足するようにする。
Ｒｅｄ≧２０ＳＫ＋３８ ・・・・・・・（３）
Ｒｅｄ≧−４０ＳＫ＋６８ ・・・・・・・（４）
【００４４】
焼鈍における保持温度が（Ａｃ１点−１００℃）より低い場合には、熱間プレス用鋼板の強度が十分に低下しない場合がある。一方、焼鈍における保持温度が（Ａｃ１点＋３０℃）より高い温度では、炭化物の再固溶やオーステナイトへの逆変態が進行し過ぎてしまい、その後の冷却過程で低温変態相が生成し、熱間プレス用鋼板の強度が高くなってしまう場合がある。したがって、焼鈍における保持温度は（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下とする。
【００４５】
また、焼鈍における保持時間が１時間未満では、熱間プレス用鋼板の強度が十分に低下しない場合がある。一方、焼鈍における保持時間を２４時間超としても熱間プレス用鋼板の強度の低減効果は飽和し、いたずらにエネルギーの浪費を招く。したがって、焼鈍における保持時間は１時間以上２４時間以下とする。
【００４６】
焼鈍後の室温までの平均冷却速度が１℃／時未満では、生産性の低下が著しくなる。一方、焼鈍後の室温までの平均冷却速度が５０℃／時超では、低温変態相が生成しやすくなって、熱間プレス用鋼板の強度が十分に低下しない場合がある。したがって、焼鈍後の室温までの平均冷却速度は１℃／時以上５０℃／時以下とする。
【００４７】
なお、焼鈍処理時の炉内雰囲気は、窒素ガスの混入が少なく、露点ができるだけ低い、水素を９５容積％以上含むガスとすることが好ましい。
冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）との関係が上記式（３）または上記式（４）を満足しない場合には、熱間プレス用鋼板の０．２％耐力が低くなりすぎて、鋼板の取り扱いに不都合が生じる場合がある。したがって、冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とは、上記式（３）または上記式（４）を満足するようにする。
【００４８】
冷間圧延における圧下率は、通常、２０％以上８０％以下で実施されるが、好ましくは５０％以上６０％以下である。なお、調質圧延時の伸び率は、０％以上２．０％以下とする。好ましくは、０．５％以上１．０％以下である。
【００４９】
次に、熱間プレス鋼板部材の好適な製造方法について説明する。
熱間プレス鋼板部材の製造方法としては、上述した本発明に係る熱間プレス用鋼板を１℃／秒以上１０００℃／秒以下の平均加熱速度でＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下の温度域まで加熱し、前記温度域で１０分間以上１２０分間以下保持し、次いで、熱間プレスを施すとともに上部臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却する。
【００５０】
熱間プレス用鋼板の平均加熱速度が１℃／秒未満では、生産性の低下が著しくなる。一方、熱間プレス用鋼板の平均加熱速度を１０００℃／秒超とするには、加熱設備のコストが著しく嵩む。したがって、熱間プレス用鋼板の平均加熱速度は１℃／秒以上１０００℃／秒以下とする。好ましくは５℃／秒以上１００℃／秒以下であり、さらに好ましくは、５℃／秒以上５０℃／秒以下である。なお、加熱方法としては、どのような方法を採用してもよい。例えば、炉加熱、高周波加熱法や通電加熱法、水蒸気加熱法等が挙げられる。
【００５１】
熱間プレスに供する前の熱間プレス用鋼板の保持温度がＡｃ３点未満では、熱間プレスにおける焼入れによる強度向上作用を十分に得られず、高い強度の熱間プレス鋼板部材が得られない。一方、この保持温度が（Ａｃ３点＋２００℃）超では、酸化スケールロスが大きくなり歩留りの低下を招いたり、オーステナイトの粗大化により熱間プレス鋼板部材の靭性劣化を招いたりする場合がある。したがって、上記保持温度は、Ａｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下とする。好ましくはＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋１５０℃）以下、さらに好ましくはＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋１００℃）以下である。
【００５２】
熱間プレス用鋼板の上記温度域における保持時間が１０分間未満では、炭化物の固溶が十分に進行せずに、熱間プレス鋼板部材の強度を十分に向上させることができない場合がある。したがって、上記保持時間は１０分間以上とする。好ましくは１５分間以上、さらに好ましくは２０分間以上である。一方、上記保持時間が１２０分間超では、生産性の低下が著しくなる。したがって、上記保持時間は１２０分間以下とする。好ましくは９０分間以下であり、さらに好ましくは６０分間以下である。
【００５３】
冷却速度は、熱間プレス鋼板部材の鋼組織をマルテンサイト組織にするために、上部臨界冷却速度以上で冷却すればよく、水冷や油冷により６０℃／秒以上とすれば、本発明に係る熱間プレス用鋼板では十分である。
【実施例】
【００５４】
以下に本発明の実施例について説明する。
実験室にて溶製した表１に示す化学組成を有するスラブを、表２に示す条件で加熱した後、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍処理および調質圧延を施して、板厚：１．６ｍｍの供試鋼板Ｎｏ．１〜１４を製造した。なお、焼鈍時の加熱速度は３０℃／時、冷却速度は１０℃／時とした。
【００５５】
これらの供試鋼板Ｎｏ．１〜１４から、引張試験片（ＪＩＳ１３号Ａ試験）を採取し、引張試験に供して、各供試鋼板の機械特性を調査した。また断面組織観察を行い、切断法によるフェライト粒径測定、炭化物の平均直径測定結果より平均すきま間隔を算出した。具体的な算出方法を次に示す。炭化物の個々の面積を測定した後、円相当径に換算し、それらの値を平均化し、平均直径ｄを求めた。そして、炭化物の体積分率ｆを下記式（５）により算出し、炭化物の平均すきま間隔に相当する平均自由行程λを、下記式（６）により算出した。
【００５６】
【００５７】
試験結果を表２にあわせて示す。表２における供試鋼板Ｎｏ．１〜１１は本発明の条件を全て満足する本発明例であり、供試鋼板Ｎｏ．１２〜１４は本発明の条件を満足しない比較例である。
【００５８】
表１に示す結果から理解されるように、本発明で規定する条件を全て満足することにより、熱間プレス用鋼板に要求される良好な特性が維持されることがわかる。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１５％以上０．４５％以下、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５％以上３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下およびＡｌ：１％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、
フェライト中に炭化物が分散した鋼組織であって、前記フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍ以上１３μｍ以下、分散した前記炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ以下で、かつ下記式（１）を満足する鋼組織を有するとともに、
０．２％耐力が３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である機械特性を有すること
を特徴とする熱間プレス用鋼板。
Ｄ＜９０λ２ ・・・・・・・・・（１）
【請求項２】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｉ：４％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｖ：１％以下およびＢ：０．０１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１に記載された熱間プレス用鋼板。
【請求項３】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｂ：１．０％以下およびＭｏ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種を含有する請求項１または請求項２に記載された熱間プレス用鋼板。
【請求項４】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、下記式（２）を満たす量のＴｉを含有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された熱間プレス用鋼板。
３．４２Ｎ＋０．００１≦Ｔｉ≦３．４２Ｎ＋０．５ ・・・・・・・（２）
ここで、式中のＴｉおよびＮは鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。
【請求項５】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０．００５％以下を含有する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された熱間プレス用鋼板。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された化学組成を有する鋼塊又は鋼片を１０５０℃以上１３００℃以下とした後に熱間圧延を施し、８００℃以上９５０℃以下で熱間圧延を完了し、５００℃以上７００℃以下で巻取ることにより熱間圧延鋼板とし、該熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とし、該冷間圧延鋼板に、（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下の温度域に１時間以上２４時間以下保持した後に１℃／時以上５０℃／時以下の平均冷却速度で室温まで冷却する焼鈍を施し、さらに調質圧延を施す熱間プレス用鋼板の製造方法であって、前記冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と前記調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とが下記式（３）または式（４）により規定される関係を満足することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法。
Ｒｅｄ≧２０ＳＫ＋３８ ・・・・・・・（３）
Ｒｅｄ≧−４０ＳＫ＋６８ ・・・・・・・（４）
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された熱間プレス用鋼板を１℃／秒以上１０００℃／秒以下の平均加熱速度でＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下の温度域まで加熱し、該温度域で１０分間以上１２０分間以下保持し、次いで、熱間プレスを施すとともに上部臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却することを特徴とする熱間プレス鋼板部材の製造方法。
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１５％以上０．４５％以下、Ｍｎ＋Ｃｒ：０．５％以上３．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．５％以下およびＡｌ：１％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、
フェライト中に炭化物が分散した鋼組織であって、前記フェライトの平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍ以上１３μｍ以下、分散した前記炭化物の平均すきま間隔λ（μｍ）が５μｍ以下で、かつ下記式（１）を満足する鋼組織を有するとともに、
０．２％耐力が３１０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、引張強さが４００ＭＰａ以上、均一伸びが１２％以上および全伸びが２０％以上である機械特性を有すること
を特徴とする熱間プレス用鋼板。
Ｄ＜９０λ２ ・・・・・・・・・（１）
【請求項２】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｉ：４％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｖ：１％以下およびＢ：０．０１％以下からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１に記載された熱間プレス用鋼板。
【請求項３】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｎｂ：１．０％以下およびＭｏ：１．０％以下からなる群から選ばれる１種または２種を含有する請求項１または請求項２に記載された熱間プレス用鋼板。
【請求項４】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、下記式（２）を満たす量のＴｉを含有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された熱間プレス用鋼板。
３．４２Ｎ＋０．００１≦Ｔｉ≦３．４２Ｎ＋０．５ ・・・・・・・（２）
ここで、式中のＴｉおよびＮは鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。
【請求項５】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０．００５％以下を含有する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された熱間プレス用鋼板。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された化学組成を有する鋼塊又は鋼片を１０５０℃以上１３００℃以下とした後に熱間圧延を施し、８００℃以上９５０℃以下で熱間圧延を完了し、５００℃以上７００℃以下で巻取ることにより熱間圧延鋼板とし、該熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とし、該冷間圧延鋼板に、（Ａｃ１点−１００℃）以上（Ａｃ１点＋３０℃）以下の温度域に１時間以上２４時間以下保持した後に１℃／時以上５０℃／時以下の平均冷却速度で室温まで冷却する焼鈍を施し、さらに調質圧延を施す熱間プレス用鋼板の製造方法であって、前記冷間圧延における圧下率Ｒｅｄ（％）と前記調質圧延における伸び率ＳＫ（％）とが下記式（３）または式（４）により規定される関係を満足することを特徴とする熱間プレス用鋼板の製造方法。
Ｒｅｄ≧２０ＳＫ＋３８ ・・・・・・・（３）
Ｒｅｄ≧−４０ＳＫ＋６８ ・・・・・・・（４）
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された熱間プレス用鋼板を１℃／秒以上１０００℃／秒以下の平均加熱速度でＡｃ３点以上（Ａｃ３点＋２００℃）以下の温度域まで加熱し、該温度域で１０分間以上１２０分間以下保持し、次いで、熱間プレスを施すとともに上部臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却することを特徴とする熱間プレス鋼板部材の製造方法。
【公開番号】特開２０１０−２１５９５４（Ｐ２０１０−２１５９５４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２６５５（Ｐ２００９−６２６５５）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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