JP7188583B2 - ホットスタンプ用鋼板 - Google Patents

Description

本発明は、ホットスタンプ用鋼板に関する。本願は、２０１９年５月３１日に、日本に出願された特願２０１９－１０１９８６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、環境保護および省資源化の観点から自動車車体の軽量化が求められており、自動車用部材への高強度鋼板の適用が加速している。自動車用部材はプレス成形によって製造されるが、鋼板の高強度化に伴い成形荷重が増加するだけでなく、成形性が低下するため、高強度鋼板においては、複雑な形状の部材への成形性が課題となる。このような課題を解決するため、鋼板が軟質化するオーステナイト域の高温まで加熱した後にプレス成形を実施するホットスタンプ技術の適用が進められている。ホットスタンプは、プレス加工と同時に、金型内において焼入れ処理を実施することで、自動車用部材への成形性と自動車部材の強度確保とを両立する技術として注目されている。

しかしながら、ホットスタンプにより製造された従来のホットスタンプ成形体は、板厚方向の全域が硬質組織（主にマルテンサイト）で形成されているために、変形能に乏しい。自動車用部材においてさらに優れた衝突特性を得るためには、衝撃エネルギーの吸収能を高める必要がある。衝突時の変形モードを考慮すると、変形能の中でも特に曲げ性を高めることが必要である。また、鋼板の転位密度が高くなると、水素脆化感受性が高くなり、わずかな水素量で水素脆化割れが生じるようになるため、従来のホットスタンプ成形体では、耐水素脆化特性の向上が大きな課題とされる場合がある。つまり、自動車用部材に適用されるホットスタンプ成形体は（ホットスタンプ用鋼板としてはホットスタンプした後に）、曲げ性および耐水素脆化特性の少なくとも一方に優れることが望ましい。

特許文献１には、熱間圧延工程における仕上げ圧延から巻取りまでの冷却速度を制御することにより、ベイナイト中の結晶方位差を５～１４°に制御して、伸びフランジ性等の変形能を向上させる技術が開示されている。

特許文献２には、熱間圧延工程の仕上げ圧延から巻取りまでの製造条件を制御することにより、フェライト結晶粒のうち特定の結晶方位群の強度を制御して、局部変形能を向上させる技術が開示されている。

特許文献３には、ホットスタンプ用鋼板を熱処理して表層にフェライトを形成させることにより、熱間プレス前の加熱時にＺｎＯと鋼板との界面やＺｎＯとＺｎ系めっき層との界面に生成する空隙を低減させて、穴あき耐食性等を向上させる技術が開示されている。

しかし、上記のような技術では、十分な強度および曲げ性または耐水素脆化特性が得られない場合がある。

国際公開第２０１６／１３２５４５号 日本国特開２０１２－１７２２０３号公報 日本国特許第５８６１７６６号公報

Ｔ．Ｕｎｇａｒ、外３名、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ、１９９９年、第３２巻、第９９２頁～第１００２頁

本発明は、従来技術の課題に鑑み、ホットスタンプ後に、優れた強度を有し、且つ曲げ性または耐水素脆化特性にも優れるホットスタンプ成形体を得ることができる、ホットスタンプ用鋼板を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、以下の知見を得た。

本発明者らは、ホットスタンプ成形体の曲げ性について検討した。その結果、本発明者らは、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の、表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織が、面積％で、８０．０％以上のマルテンサイトおよび８．０％以上の残留オーステナイトを含み、且つ表層領域のＮｉ濃度が８質量％以上であると、ホットスタンプ成形体の曲げ性が向上することを知見した。

また、本発明者らは、ホットスタンプ成形体の耐水素脆化特性について検討した。その結果、本発明者らは、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域の金属組織が、マルテンサイトを面積％で９０．０％以上含み、且つ表層領域の旧オーステナイト粒界のＮｉ濃度が５．５質量％以上であると、ホットスタンプ成形体の耐水素脆化特性が向上することを知見した。

更に本発明者らは、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域において上述の金属組織を得るためには、ホットスタンプ前のホットスタンプ用鋼板の表層領域において、平均転位密度を４×１０^１５ｍ／ｍ^３以上とし、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種以上の結晶粒の割合を面積％で１５．０％以上とし、且つ所定の条件でホットスタンプを施すことが必要であることを知見した。

本発明は上記の知見に基づき、さらに検討を進めてなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。
［１］本発明の一態様に係るホットスタンプ用鋼板は、化学成分として、質量％で、
Ｃ：０．１５％以上、０．７０％未満、
Ｓｉ：０．００５％以上、０．２５０％以下、
Ｍｎ：０．３０％以上、３．００％以下、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％以上、０．５００％以下、
Ｐ ：０．１００％以下、
Ｓ ：０．１０００％以下、
Ｎ ：０．０１００％以下、
Ｎｂ：０％以上、０．１５０％以下、
Ｔｉ：０％以上、０．１５０％以下、
Ｍｏ：０％以上、１．０００％以下、
Ｃｒ：０％以上、１．０００％以下、
Ｂ ：０％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０％以上、０．０１００％以下および
ＲＥＭ：０％以上、０．３０％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる母材鋼板と、
前記母材鋼板の表面に、片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であり、Ｎｉ含有量が１０質量％以上、２５質量％以下であり、残部がＺｎおよび不純物からなるめっき層と、を有し、
前記母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織が、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒を面積％で１５．０％以上含み、
前記表層領域の平均転位密度が４×１０^１５ｍ／ｍ^３以上である。
［２］上記［１］に記載のホットスタンプ用鋼板は、前記母材鋼板に、化学成分として、質量％で、
Ｎｂ：０．０１０％以上、０．１５０％以下、
Ｔｉ：０．０１０％以上、０．１５０％以下、
Ｍｏ：０．００５％以上、１．０００％以下、
Ｃｒ：０．００５％以上、１．０００％以下、
Ｂ ：０．０００５％以上、０．０１００％以下、
Ｃａ：０．０００５％以上、０．０１００％以下および
ＲＥＭ：０．０００５％以上、０．３０％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。

本発明に係る上記態様によれば、強度および曲げ性または耐水素脆化特性に優れたホットスタンプ成形体を得ることができる、ホットスタンプ用鋼板を提供することができる。

旧オーステナイト粒界のＮｉ濃度の測定に用いる試験片を示す図である。 実施例の耐水素脆化特性の評価に使用した試験片を示す図である。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域において、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒を面積％で１５．０％以上含み、且つ平均転位密度が４×１０^１５ｍ／ｍ^３であることを特徴とする。この特徴を有することにより、ホットスタンプ用鋼板が所定の条件でホットスタンプされた場合に、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板、言い換えると、ホットスタンプ後の母材鋼板の表層領域において所望の金属組織を得ることができ、強度および曲げ性または耐水素脆化特性に優れたホットスタンプ成形体を得ることができる。なお、本実施形態において「優れた強度を有する」とは、引張（最大）強度が１５００ＭＰａ以上であることをいう。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を用いて製造された、優れた強度および曲げ性を有するホットスタンプ成形体（以下、第１の適用例と記載する場合がある）は、ホットスタンプ成形体を構成する鋼板の表層領域の金属組織が、面積％で、８０．０％以上のマルテンサイトおよび８．０％以上の残留オーステナイトを含み、且つ表層領域のＮｉ濃度が８質量％以上であることを特徴とする。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を用いて製造された、優れた強度および耐水素脆化特性を有するホットスタンプ成形体（以下、第２の適用例と記載する場合がある）は、ホットスタンプ成形体を構成する鋼板の表層領域の金属組織が、マルテンサイトを面積％で９０．０％以上含み、且つ表層領域の旧オーステナイト粒界のＮｉ濃度が５．５質量％以上であることを特徴とする。

本発明者らは鋭意検討の結果、以下の方法により上記金属組織を有するホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ成形体が得られることを知見した。

第一段階として、熱間圧延工程において、仕上げ圧延終了後、５秒以内に、母材鋼板表面における平均冷却速度が８０℃／ｓ以上となるように冷却を開始し、５００℃未満の温度域まで冷却して熱延鋼板を巻き取る。巻き取った後の熱延コイルに対しても室温（４０℃程度以下）になるまで水冷を続ける。このように、従来技術よりも平均冷却速度を速くし、且つ巻取り温度を低くすることで、炭化物の生成、フェライト変態およびベイナイト変態を抑制することができる。これにより、ホットスタンプ用鋼板の表層領域の金属組織において、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合を面積％で１５．０％以上とし、且つ表層領域の平均転位密度を４×１０^１５ｍ／ｍ^３以上とすることができる。

第二段階として、１０～２５質量％のＮｉを含むＺｎ系めっき層を、片面当たりの付着量が１０～９０ｇ／ｍ^２となるように母材鋼板表面に形成させて、ホットスタンプ用鋼板とする。

第三段階として、ホットスタンプ前の加熱の平均加熱速度を制御することにより、母材鋼板表面に配されためっき層中のＮｉを母材鋼板の表層領域に拡散させる。

一般的に、０．１５質量％以上のＣを含み、金属組織がマルテンサイトを含み、且つ焼き戻しを施されない高転位密度の熱延鋼板では、延性、靭性および耐水素脆化特性が著しく劣化する。加えて、巻取り後に冷間圧延を施す場合、上記のような熱延鋼板は延性が優れないため、割れが生じやすい。そのため、上記のような熱延鋼板は、熱間圧延後、後工程に行く前に焼き戻しが施されるのが一般的である。熱延鋼板の曲げ性および耐水素脆化特性を向上させるためには、表層領域の延性を向上させることが重要であるため、上記のような鋼板は表層領域を軟化させる処理（例えば表層脱炭処理等）を施すこともある。

また、一般的に、０．１５質量％以上のＣを含む鋼板にホットスタンプを施すと、ホットスタンプ成形体の曲げ性または耐水素脆化特性が優れない場合がある。

しかし、本実施形態では、ホットスタンプ用鋼板の表層領域の金属組織を好ましい状態とし、ホットスタンプ前の加熱により母材鋼板表面に配されためっき層中のＮｉを母材鋼板の表層領域に拡散させることで、ホットスタンプ後に焼き戻しを施さなくても、ホットスタンプ成形体の曲げ性または耐水素脆化特性を向上することができる。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の表層領域の金属組織は、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒を面積％で１５．０％以上含む。オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの結晶粒の内部は転位密度が高く、またこれらの結晶粒は結晶粒径が小さい。そのため、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、ホットスタンプ前の加熱により、めっき層に含まれるＮｉが母材鋼板の表層領域の結晶粒界および転位を経路として、表層領域に拡散し易い。Ｎｉはオーステナイト安定化元素であるため、母材鋼板の表層領域にめっき層中のＮｉが拡散して、母材鋼板の表層領域のＮｉ濃度が高くなると、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域に残留オーステナイトが残存し易くなる。ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域に、ＣだけでなくＮｉを用いて所定量の残留オーステナイトを残存させることで、ホットスタンプ成形体の曲げ性を向上することができる。本発明者らは、母材鋼板の表層領域にＮｉを拡散させて、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域に所望量の残留オーステナイトを残存させるためには、ホットスタンプ前の加熱の平均加熱速度を１００℃／ｓ未満とする必要があることを知見した。ホットスタンプ前の加熱の平均加熱速度を１００℃／ｓ未満とすることにより、母材鋼板の表層領域における結晶粒界だけでなく、転位までをも経路としてＮｉが拡散し、表層領域に均一にＮｉを拡散させることができる。

また、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの旧オーステナイト粒界は、Ｃなどの粒界偏析元素や析出物が少ないため、Ｎｉが拡散し易い。そのため、ホットスタンプ前の加熱の平均加熱速度を速くした場合、旧オーステナイト粒界に優先的にＮｉを拡散させることができる。本発明者らは、ホットスタンプ前の平均加熱速度を１００℃／ｓ以上、２００℃／ｓ未満とし、母材鋼板の表層領域の旧オーステナイト粒界に優先的にＮｉを拡散させることで、この旧オーステナイト粒界が水素侵入に対する障害となり、ホットスタンプ成形体の耐水素脆化特性を向上することができることを知見した。

以下、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板およびその製造方法について詳細に説明する。まず、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を構成する母材鋼板の化学組成の限定理由について説明する。
なお、以下に記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての％は全て質量％を示す。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を構成する母材鋼板は、化学成分として、質量％で、Ｃ：０．１５％以上、０．７０％未満、Ｓｉ：０．００５％以上、０．２５０％以下、Ｍｎ：０．３０％以上、３．００％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％以上、０．５００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１０００％以下およびＮ：０．０１００％以下、残部：Ｆｅおよび不純物を含む。

「Ｃ：０．１５％以上、０．７０％未満」
Ｃは、ホットスタンプ成形体において１５００ＭＰａ以上の引張強度を得るために重要な元素である。Ｃ含有量が０．１５％未満では、マルテンサイトが軟らかくなり、１５００ＭＰａ以上の引張強度を得ることが困難である。また、Ｃ含有量が０．１５％未満であると、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイト面積率が小さくなる。そのため、Ｃ含有量は０．１５％以上とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。一方、Ｃ含有量が０．７０％以上では、粗大な炭化物が生成して破壊が生じやすくなり、ホットスタンプ成形体の曲げ性および耐水素脆化特性が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．７０％未満とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．４５％以下である。

「Ｓｉ：０．００５％以上、０．２５０％以下」
Ｓｉは、焼入れ性を確保するために含有させる元素である。Ｓｉ含有量が０．００５％未満では上記効果が得られず、ホットスタンプ用鋼板において、転位密度が低下する場合およびオートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトが得られなくなる場合があり、ホットスタンプ成形体において所望の金属組織が得られなくなる。そのため、Ｓｉ含有量は０．００５％以上とする。０．２５０％超のＳｉを含有させても上記効果が飽和するため、Ｓｉ含有量は０．２５０％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２１０％以下である。

「Ｍｎ：０．３０％以上、３．００％以下」
Ｍｎは、固溶強化によりホットスタンプ成形体の強度の向上に寄与する元素である。Ｍｎ含有量が０．３０％未満では、固溶強化能が乏しくマルテンサイトが軟らかくなり、ホットスタンプ成形体において１５００ＭＰａ以上の引張強度を得ることが困難である。そのため、Ｍｎ含有量は０．３０％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．５０％以上、また０．７０％以上である。一方、Ｍｎ含有量を３．００％超とすると、鋼中に粗大な介在物が生成して破壊が生じやすくなり、ホットスタンプ成形体の曲げ性および耐水素脆化特性が低下するので、３．００％を上限とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは２．５０％以下、または２．００％以下である。

「ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶性Ａｌ）：０．０００２％以上、０．５００％以下」
Ａｌは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する（鋼にブローホールなどの欠陥が生じることを抑制する）作用を有する元素である。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０００２％未満では、脱酸が十分に行われず上記効果が得られないため、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０００２％以上とする。ｓｏｌ．Ａｌ含有量は、好ましくは０．００１０％以上、または０．００２０％以上である。一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．５００％を超えると、鋼中に粗大な酸化物が生成し、ホットスタンプ成形体の曲げ性および耐水素脆化特性が低下する。そのため、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．５００％以下とする。ｓｏｌ．Ａｌ含有量は、好ましくは０．４００％以下、または０．３００％以下である。

「Ｐ：０．１００％以下」
Ｐは、粒界に偏析し、粒界の強度を低下させる元素である。Ｐ含有量が０．１００％を超えると、粒界の強度が著しく低下して、ホットスタンプ成形体の曲げ性および耐水素脆化特性が低下する。そのため、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０５０％以下である。Ｐ含有量の下限は特に限定しないが、０．０００１％未満に低減すると、脱Ｐコストが大幅に上昇し、経済的に好ましくないため、実操業上、０．０００１％を下限としてもよい。

「Ｓ：０．１０００％以下」
Ｓは、鋼中に介在物を形成する元素である。Ｓ含有量が０．１０００％を超えると、鋼中に多量の介在物が生成し、ホットスタンプ成形体の曲げ性および耐水素脆化特性が低下する。そのため、Ｓ含有量は０．１０００％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００５０％以下である。Ｓ含有量の下限は特に限定しないが、０．０００１５％未満に低減すると、脱Ｓコストが大幅に上昇し、経済的に好ましくないため、実操業上、０．０００１５％を下限としてもよい。

「Ｎ：０．０１００％以下」
Ｎは、不純物元素であり、鋼中に窒化物を形成してホットスタンプ成形体の靱性および耐水素脆化特性を劣化させる元素である。Ｎ含有量が０．０１００％を超えると、鋼中に粗大な窒化物が生成して、ホットスタンプ成形体の曲げ性および耐水素脆化特性が著しく低下する。そのため、Ｎ含有量は０．０１００％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．００７５％以下である。Ｎ含有量の下限は特に限定しないが、０．０００１％未満に低減すると、脱Ｎコストが大幅に上昇し、経済的に好ましくないため、実操業上、０．０００１％を下限としてもよい。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を構成する母材鋼板の化学組成の残部は、Ｆｅおよび不純物である。不純物としては、鋼原料もしくはスクラップからおよび／または製鋼過程で不可避的に混入し、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板をホットスタンプした後の、ホットスタンプ成形体の特性を阻害しない範囲で許容される元素が例示される。

また、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を構成する母材鋼板は、実質的にＮｉを含有せず、その含有量は０．００５％未満である。Ｎｉは高価な元素であるため、本実施形態では、Ｎｉを意図的に含有させてＮｉ含有量を０．００５％以上とした場合に比べて、コストを低く抑えることができる。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を構成する母材鋼板は、任意元素として、以下の元素を含有してもよい。以下の任意元素を含有しない場合の含有量は０％である。

「Ｎｂ：０％以上、０．１５０％以下」
Ｎｂは、固溶強化によりホットスタンプ成形体の強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させても良い。Ｎｂを含有させる場合、上記効果を確実に発揮させるために、Ｎｂ含有量は０．０１０％以上とすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．０３５％以上である。一方、０．１５０％を超えてＮｂを含有させても上記効果は飽和するので、Ｎｂ含有量は０．１５０％以下とすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．１２０％以下である。

「Ｔｉ：０％以上、０．１５０％以下」
Ｔｉは、固溶強化によりホットスタンプ成形体の強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させても良い。Ｔｉを含有させる場合、上記効果を確実に発揮させるために、Ｔｉ含有量は０．０１０％以上とすることが好ましい。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０２０％以上である。一方、０．１５０％を超えて含有させても上記効果は飽和するので、Ｔｉ含有量は０．１５０％以下とすることが好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．１２０％以下である。

「Ｍｏ：０％以上、１．０００％以下」
Ｍｏは、固溶強化によりホットスタンプ成形体の強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させても良い。Ｍｏを含有させる場合、上記効果を確実に発揮させるために、Ｍｏ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．０１０％以上である。一方、１．０００％を超えて含有させても上記効果は飽和するため、Ｍｏ含有量は１．０００％以下とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．８００％以下である。

「Ｃｒ：０％以上、１．０００％以下」
Ｃｒは、固溶強化によりホットスタンプ成形体の強度の向上に寄与する元素であるため、必要に応じて含有させても良い。Ｃｒを含有させる場合、上記効果を確実に発揮させるために、Ｃｒ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は、より好ましくは０．１００％以上である。一方、１．０００％を超えて含有させても上記効果は飽和するため、Ｃｒ含有量は１．０００％以下とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は、より好ましくは０．８００％以下である。

「Ｂ：０％以上、０．０１００％以下」
Ｂは、粒界に偏析して粒界の強度を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させても良い。Ｂを含有させる場合、上記効果を確実に発揮させるために、Ｂ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましい。Ｂ含有量は、好ましくは０．００１０％以上である。一方、０．０１００％を超えて含有させても上記効果は飽和するため、Ｂ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．００７５％以下である。

「Ｃａ：０％以上、０．０１００％以下」
Ｃａは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する作用を有する元素である。この作用を確実に発揮させるためには、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。一方、０．０１００％を超えて含有させても上記効果は飽和するため、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。

「ＲＥＭ：０％以上、０．３０％以下」
ＲＥＭは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する作用を有する元素である。この作用を確実に発揮させるためには、ＲＥＭ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。一方、０．３０％を超えて含有させても上記効果は飽和するため、ＲＥＭ含有量は０．３０％以下とすることが好ましい。
なお、本実施形態においてＲＥＭとは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドからなる合計１７元素を指し、ＲＥＭの含有量とはこれらの元素の合計含有量を指す。

上述したホットスタンプ用鋼板の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。なお、ＣおよびＳは燃焼－赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解－熱伝導度法を用いて測定すればよい。表面のめっき層は機械研削により除去してから化学組成の分析を行えばよい。

次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を構成する鋼板の金属組織について説明する。

＜ホットスタンプ用鋼板＞
「母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織が、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒を面積％で１５．０％以上含み、且つ表層領域の平均転位密度が４×１０^１５ｍ／ｍ^３以上」
母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織において、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合を面積％で１５．０％以上とし、且つ表層領域の平均転位密度を４×１０^１５ｍ／ｍ^３以上とすることにより、ホットスタンプ前の加熱により、めっき層中のＮｉを鋼板の表層領域に拡散させることができる。表層領域の平均転位密度の上限は、特段制限されず、例えば、５×１０^１７ｍ／ｍ^３以下であってもよいし、１×１０^１８ｍ／ｍ^３以下であってもよい。

例えば、ホットスタンプ前の加熱の平均加熱速度を１００℃／ｓ未満に制御した場合、表層領域全体に均一にＮｉが拡散し、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域の残留オーステナイトの割合を面積％で８．０％以上とすることができる。これにより、ホットスタンプ成形体の曲げ性を向上することができる。

ホットスタンプ前の加熱の平均加熱速度を１００℃／ｓ以上、２００℃／ｓ未満に制御した場合、めっき層中のＮｉがホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域の旧オーステナイト粒界に優先的に拡散する。Ｎｉが拡散した旧オーステナイト粒界が水素侵入に対する障害となり、ホットスタンプ成形体の耐水素脆化特性を向上することができる。

上記効果を得るために、表層領域におけるオートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合を面積％で１５．０％以上とする。これらの結晶粒の割合は、面積％で、２０．０％以上が好ましい。後工程で冷延を施す際の割れの発生を抑制する観点から、これらの結晶粒の割合を面積％で３０．０％以上としてもよい。表層領域の金属組織におけるオートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合の上限は、特段制限されない。表層領域の金属組織におけるオートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合は、例えば、面積％で５０％以下であってもよいし、９０％以下であってもよい。また、表層領域における金属組織は、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイト以外の残部組織として、フェライト、上部ベイナイト、残留オーステナイト、およびオートテンパを受けたマルテンサイトの１種または２種以上を含んでもよい。

母材鋼板中央部の金属組織は特に限定されないが、通常は、フェライト、上部ベイナイト、下部ベイナイト、マルテンサイト、残留オーステナイト、鉄炭化物および合金炭化物の１種以上である。ここで、母材鋼板中央部とは、母材鋼板の一方の表面から板厚中央方向に０．２ｍｍの位置から、母材鋼板の他方の表面から板厚中央方向に０．２ｍｍの位置までの部分を言う。

「オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの結晶粒の面積分率の測定」
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を構成する母材鋼板の表層領域における、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの結晶粒の面積分率の測定方法について説明する。

まず、ホットスタンプ用鋼板の端面から５０ｍｍ以上離れた任意の位置から、表面に垂直な圧延方向断面（板厚断面）が観察できるようにサンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、圧延方向に１０ｍｍ程度観察できる大きさとする。上記圧延方向断面に対応するサンプルの測定面を＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、当該測定面を粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。次に、室温においてアルカリ性溶液を含まないコロイダルシリカを用いて８分間研磨し、サンプルの表層に存在するひずみを除去する。その後、日本電子株式会社製のクロスセクションポリッシャを用いて、アルゴンイオンビームにより測定面をスパッタリングする。この際、測定面に筋状の凹凸が発生することを抑制する目的で、日本電子株式会社製の試料回転ホルダを用いて、３６０度方向から測定面にアルゴンイオンビームを照射する。

測定面の圧延方向の任意の位置において、長さ５０μｍ、めっき層と母材鋼板表面との界面から深さ５０μｍまでの領域を、０．１μｍの測定間隔で電子後方散乱回折法により測定して結晶方位情報を得る。測定には、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ－７００１Ｆ）とＥＢＳＤ検出器（ＴＳＬ製ＤＶＣ５型検出器）とで構成された装置を用いる。この際、装置内の真空度は９．６×１０^－５Ｐａ以下、加速電圧は１５ｋＶ、照射電流レベルは１３、電子線の照射時間は０．５秒／点とする。得られた結晶方位情報をＥＢＳＤ解析装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ Ｉｍａｇｅ Ｑｕａｌｉｔｙ」機能を用いて解析する。この機能では、結晶方位情報の鮮明度をＩＱ値として数値化することができ、オートテンパを受けていない組織を判別することが可能である。オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトは、結晶性が悪いためＩＱ値が小さい。「Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ Ｉｍａｇｅ Ｑｕａｌｉｔｙ」機能でＩＱ値が６００００以下と算出される領域がオートテンパを受けていないマルテンサイトまたは下部ベイナイトであると定義し、その面積分率を算出する。上述の方法により、表層領域におけるオートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの結晶粒の面積％を得る。

「平均転位密度の測定」
次に、表層領域の平均転位密度の測定方法について説明する。平均転位密度は、Ｘ線回折法あるいは透過型電子顕微鏡観察によって測定することができるが、本実施形態ではＸ線回折法を用いて測定する。

まず、母材鋼板の端面から５０ｍｍ以上離れた任意の位置から、サンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、２０ｍｍ角程度の大きさとする。蒸留水４８％、過酸化水素水４８％、フッ化水素酸４％の混合溶液を用いて、サンプルの表面と裏面とをそれぞれ２５μｍずつ減厚し、合計で５０μｍ減厚する。これにより、減厚前のサンプル表面から２５μｍの領域が露出する。この露出した表面についてＸ線回折測定を行い、体心立方格子の複数の回折ピークを特定する。これらの回折ピークの半値幅から平均転位密度を解析することで、表層領域の平均転位密度を得る。解析法については、非特許文献１に記載のｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌ法を使用する。

「片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であり、Ｎｉ含有量が１０質量％以上、２５質量％以下であり、残部がＺｎおよび不純物からなるめっき層」
本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板は、ホットスタンプ用鋼板を構成する母材鋼板の表面に、片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であり、Ｎｉ含有量が１０質量％以上、２５質量％以下であり、残部がＺｎおよび不純物からなるめっき層を有する。これにより、ホットスタンプ前の加熱時に表層領域にＮｉを拡散させることができる。

めっき層の片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２未満、またはめっき層中のＮｉ含有量が１０質量％未満であると、母材鋼板の表層領域に濃化するＮｉ量が少なくなり、ホットスタンプ後の表層領域において所望の金属組織を得ることができない。一方、片面当たりの付着量が９０ｇ／ｍ^２を超える場合、またはめっき層中のＮｉ含有量が２５質量％を超える場合、めっき層と母材鋼板との界面においてＮｉが過剰に濃化し、めっき層と母材鋼板との密着性が低下し、めっき層中のＮｉが母材鋼板の表層領域に拡散し難くなり、ホットスタンプ後のホットスタンプ成形体において所望の金属組織を得ることができない。
めっき層の片面当たりの付着量は、好ましくは、３０ｇ／ｍ^２以上であり、より好ましくは、４０ｇ／ｍ^２以上である。また、めっき層の片面当たりの付着量は、好ましくは、８０ｇ／ｍ^２以下であり、より好ましくは、６０ｇ／ｍ^２以下である。

ホットスタンプ用鋼板のめっき付着量およびめっき層中のＮｉ含有量は、以下の方法により測定する。
めっき付着量は、ＪＩＳ Ｈ ０４０１：２０１３に記載の試験方法に従って、ホットスタンプ用鋼板の任意の位置から試験片を採取して測定する。めっき層中のＮｉ含有量は、ホットスタンプ用鋼板の任意の位置から、ＪＩＳ Ｋ ０１５０：２００５に記載の試験方法に従って、試験片を採取し、めっき層の全厚の１／２位置のＮｉ含有量を測定することで、ホットスタンプ用鋼板におけるめっき層のＮｉ含有量を得る。

本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板の板厚は特に限定しないが、車体軽量化の観点から、０．５～３．５ｍｍとすることが好ましい。

次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板をホットスタンプした後のホットスタンプ成形体について説明する。以下の説明では、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を用いて製造した、強度および曲げ性に優れるホットスタンプ成形体を第１の適用例と記載し、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を用いて製造した、強度および耐水素脆化特性に優れるホットスタンプ成形体を第２の適用例と記載する。

＜ホットスタンプ成形体＞
「第１の適用例」
「母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織が、面積％で、８０．０％以上のマルテンサイトおよび８．０％以上の残留オーステナイトを含む」
ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織が、面積％で、８０．０％以上のマルテンサイトおよび８．０％以上の残留オーステナイトを含むことで、優れた強度と曲げ性とを得ることができる。なお、表層領域におけるマルテンサイトおよび残留オーステナイト以外の残部組織としては、フェライト、上部ベイナイトおよび下部ベイナイトの１種以上を含んでもよい。

表層領域の金属組織において、マルテンサイトの割合が面積％で８０．０％未満である場合、ホットスタンプ成形体において所望の強度を得ることができず、自動車用部材等に適用することができない。マルテンサイトの割合は、面積％で８５．０％以上が好ましい。マルテンサイトの割合は、面積％で、９２．０％以下としてもよい。

また、残留オーステナイトの割合が面積％で８．０％未満であると、ホットスタンプ成形体の曲げ性が劣化する。残留オーステナイトの割合は、面積％で１０．０％以上が好ましい。上限は特に限定する必要は無いが、より高い降伏強度を得ようとする場合には、残留オーステナイトの割合は面積％で１５．０％以下としてもよい。

次に、表層領域の金属組織の測定方法について説明する。
まず、ホットスタンプ成形体の端面から５０ｍｍ以上離れた任意の位置から表面に垂直な圧延方向断面（板厚断面）が観察できるようにサンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、圧延方向に１０ｍｍ程度観察できる大きさとする。このような方法で採取したサンプルを用いて、残留オーステナイトおよびマルテンサイトの面積分率を測定する。

「残留オーステナイトの面積分率の測定」
上記圧延方向断面に対応するサンプルの測定面を＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、当該測定面を粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。次に、室温においてアルカリ性溶液を含まないコロイダルシリカを用いて８分間研磨し、サンプルの表層に存在するひずみを除去する。サンプルの測定面の圧延方向の任意の位置において、長さ５０μｍ、母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域を、０．１μｍの測定間隔で電子後方散乱回折法により測定して結晶方位情報を得る。測定には、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ－７００１Ｆ）とＥＢＳＤ検出器（ＴＳＬ製ＤＶＣ５型検出器）とで構成された装置を用いる。この際、装置内の真空度は９．６×１０^－５Ｐａ以下、加速電圧は１５ｋＶ、照射電流レベルは１３、電子線の照射時間は０．０１秒／点とする。得られた結晶方位情報をＥＢＳＤ解析装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｐｈａｓｅ Ｍａｐ」機能を用いて、残留オーステナイトの面積分率を算出することで、表層領域における残留オーステナイトの面積分率を得る。なお、結晶構造がｆｃｃ構造であるものを残留オーステナイトと判断する。

「マルテンサイトの面積分率の測定」
上記サンプル（残留オーステナイトの面積分率の測定に使用したものとは別のサンプル）の測定面を＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、当該測定面を粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げ、ナイタールエッチングを施す。次いで、観察面における母材鋼板表面側の端部から５０μｍ以内の領域を観察視野として、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ－７００１Ｆ）を用いて観察する。マルテンサイトの面積分率は、焼戻しマルテンサイトおよびフレッシュマルテンサイトの面積分率の合計で求めることができる。焼戻しマルテンサイトはラス状の結晶粒の集合であり、内部に鉄炭化物の伸長方向が二つ以上である組織として区別する。フレッシュマルテンサイトはナイタールエッチングでは充分にエッチングされないため、エッチングされる他の組織とは区別が可能である。ただし、残留オーステナイトもフレッシュマルテンサイト同様に充分にエッチングされないため、ナイタールエッチングでエッチングされない組織の面積分率と上述で算出した残留オーステナイトの面積分率との差分でフレッシュマルテンサイトの面積％を求める。以上の方法で得た焼戻しマルテンサイトおよびフレッシュマルテンサイトの合計の面積％を算出することで、表層領域におけるマルテンサイトの面積分率を得る。

「表層領域におけるＮｉ濃度が８質量％以上」
ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表層領域のＮｉ濃度は、８質量％である。表層領域のＮｉ濃度を８質量％以上とすることで、表層領域における残留オーステナイトが安定化し、ホットスタンプ成形体の残留オーステナイト量を増加することができる。その結果、ホットスタンプ成形体の曲げ性を向上することができる。表層領域におけるＮｉ濃度は、好ましくは、１０質量％以上であり、より好ましくは、１２質量％以上である。また、表層領域におけるＮｉ濃度の上限は特段制限されないが、Ｎｉ濃度は、例えば、１５質量％以下であってもよく、２０質量％以下であってもよい。

「表層領域のＮｉ濃度の測定方法」
表層領域におけるＮｉ濃度の測定方法について説明する。
まず、ホットスタンプ成形体の端面から５０ｍｍ以上離れた任意の位置からサンプルを切り出す。サンプルの大きさは、測定装置にもよるが、２０ｍｍ角程度の大きさとする。Ｎｉ濃度の測定はグロー放電発光分析法で、サンプルの表面１０点において、母材鋼板表面から板厚方向の深さ方向に分析を行い、母材鋼板表面から板厚方向に２５μｍ深さの位置のＮｉ濃度を求め、１０点の平均値を算出する。得られた平均値を表層領域のＮｉ濃度と定義する。

「第２の適用例」
「母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織が、マルテンサイトを面積％で９０．０％以上含む」
母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織において、マルテンサイトの割合が面積％で９０．０％以上であれば、ホットスタンプ成形体において優れた強度および耐水素脆化特性を得ることができる。マルテンサイトの割合は、高ければ高いほど好ましい。
表層領域におけるマルテンサイト以外の残部組織として、フェライト、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトの１種以上を含んでもよい。
なお、鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織は、上述の方法により測定する。

「表層領域の旧オーステナイト粒界のＮｉ濃度が５．５質量％以上」
表層領域の旧オーステナイト粒界におけるＮｉ濃度が５．５質量％であると、ホットスタンプ成形体において優れた強度および耐水素脆化特性を得ることができる。Ｎｉ濃度は、好ましくは７．０質量％以上である。Ｎｉ濃度は高い程好ましいが、通常の実操業で１２．０質量％以上とすることは困難であるため、１２．０質量％が実質的な上限である。

「表層領域の旧オーステナイト粒界のＮｉ濃度の測定方法」
表層領域の旧オーステナイト粒界のＮｉ濃度の測定方法について説明する。
熱処理後のホットスタンプ成形体の中央部から、図１に示す寸法の試験片を作製する。試験片中央部の切れ込みは、ワイヤーカッターを挿入し、切れ込み底の結合部は１００μｍから２００μｍに制御する。次に、試験片を４０％－チオシアン酸アンモニウム溶液に２４～４８ｈｒ浸漬させる。浸漬完了後０．５ｈｒ以内に試験片の表裏面に亜鉛めっきを施す。亜鉛めっき後は、１．５ｈｒ以内にオージェ電子発光分光分析に供する。オージェ電子発光分光分析を実施するための装置の種類は特に限定されない。試験片を分析装置内にセッティングし、９．６×１０^－５Ｐａ以下の真空において、試験片の切れ込み部分から破壊して、旧オーステナイト粒界を露出させる。板厚方向の表層５０μｍの領域において露出した旧オーステナイト粒界に、１～３０ｋＶの加速電圧で電子線を照射し、当該粒界におけるＮｉ濃度（質量％）を測定する。測定は、１０ヶ所以上の旧オーステナイト粒界において実施する。粒界の汚染を防ぐため、破壊後３０分以内に測定を完了する。得られたＮｉ濃度（質量％）の平均値を算出することで、表層領域の旧オーステナイト粒界のＮｉ濃度を得る。

「片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であり、Ｎｉ含有量が１０質量％以上、２５質量％以下であり、残部がＺｎおよび不純物からなるめっき層」
第１の適用例および第２の適用例のホットスタンプ成形体は、ホットスタンプ成形体を構成する母材鋼板の表面に、片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であり、Ｎｉ含有量が１０質量％以上、２５質量％以下であり、残部がＺｎおよび不純物からなるめっき層を有する。

片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２未満、またはめっき層中のＮｉ含有量が１０質量％未満であると、母材鋼板の表層領域に濃化するＮｉ量が少なくなり、ホットスタンプ後の表層領域において所望の金属組織を得ることができない。一方、片面当たりの付着量が９０ｇ／ｍ^２を超える場合、またはめっき層中のＮｉ含有量が２５質量％を超える場合、めっき層と母材鋼板との界面においてＮｉが過剰に濃化し、めっき層と母材鋼板との密着性が低下し、めっき層中のＮｉが母材鋼板の表層領域に拡散し難くなり、ホットスタンプ成形体において所望の金属組織を得ることができない。
めっき層の片面当たりの付着量は、好ましくは、３０ｇ／ｍ^２以上であり、より好ましくは、４０ｇ／ｍ^２以上である。また、めっき層の片面当たりの付着量は、好ましくは、８０ｇ／ｍ^２以下であり、より好ましくは、６０ｇ／ｍ^２以下である。

ホットスタンプ成形体のめっき付着量およびめっき層中のＮｉ含有量は、以下の方法により測定する。
めっき付着量は、ＪＩＳ Ｈ ０４０１：２０１３に記載の試験方法に従って、ホットスタンプ成形体の任意の位置から試験片を採取して測定する。めっき層中のＮｉ含有量は、ホットスタンプ成形体の任意の位置から、ＪＩＳ Ｋ ０１５０：２００５に記載の試験方法に従って、試験片を採取し、めっき層の全厚の１／２位置のＮｉ含有量を測定することで、ホットスタンプ成形体におけるめっき層のＮｉ含有量を得る。

次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板、および本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を用いた、ホットスタンプ成形体の好ましい製造方法について説明する。

＜ホットスタンプ用鋼板の製造方法＞
熱間圧延に供する鋼片（鋼材）は、常法で製造した鋼片であればよく、例えば、連続鋳造スラブ、薄スラブキャスターなどの一般的な方法で製造した鋼片であればよい。粗圧延も一般的な方法で行えばよく、特に限定しない。

「仕上げ圧延」
仕上げ圧延の最終圧下（最終パス）では、Ａ_３点以上の温度域で２０％未満の圧下率で仕上げ圧延を行う必要がある。仕上げ圧延の最終圧下において、Ａ_３点未満の温度で圧延したり、圧下率が２０％以上であったりすると、表層領域においてフェライトが生成し、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合を面積％で１５．０％以上とすることができない。なお、Ａ_３点は下記式（１）により表される。

Ａ_３点＝８５０＋１０×（Ｃ＋Ｎ）×Ｍｎ＋３５０×Ｎｂ＋２５０×Ｔｉ＋４０×Ｂ＋１０×Ｃｒ＋１００×Ｍｏ・・・（１）
上記式（１）中、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂ、ＣｒおよびＭｏは、それぞれの元素の含有量（質量％）である。

「冷却」
仕上げ圧延終了後は５秒以内に平均冷却速度が８０℃／ｓ以上である冷却を開始し、５００℃未満の温度域まで冷却して巻き取る。また、巻き取った後も室温になるまで水冷を続ける。冷却開始時間が５秒を超える場合、平均冷却速度が８０℃／ｓ未満の場合、または巻取り開始温度が５００℃超の場合、フェライト、パーライト、上部ベイナイトが生成しやすくなり、表層領域において、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合を面積％で１５．０％以上とすることができない。この時の平均冷却速度は、鋼板の表面の温度変化から算出するものであり、仕上げ圧延温度から巻取り開始温度に到達するまでの平均冷却速度を示す。

「めっき付与」
上記熱延鋼板をそのまま、もしくは冷間圧延を施した後、片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であり、Ｎｉ含有量が１０質量％以上、２５質量％以下であり、残部がＺｎおよび不純物からなる含むめっき層を形成させて、ホットスタンプ用鋼板を得る。めっき付与の前に冷間圧延を行う場合、冷間圧延における圧下率は特に限定しないが、鋼板の形状安定性の観点から、４０～６０％とすることが好ましい。ホットスタンプ用鋼板の製造においては、めっき付与の前に、その他、酸洗、調質圧延等、公知の製法を含んでもよい。ただし、Ｍｓ点－１５℃以上の温度で焼戻しを施すと、表層領域において、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒の割合を面積％で１５．０％以上とすることができず、また平均転位密度を４×１０^１５ｍ／ｍ^３以上とすることができず、結果として所望の金属組織を有するホットスタンプ成形体を得ることができない。そのため、Ｃ含有量が高い等の理由によりめっき付与の前に焼戻しを施すことが必要な場合は、Ｍｓ点－１５℃未満の温度で焼戻しを施す。なお、Ｍｓ点は下記式（２）により表される。

Ｍｓ＝４９３－３００×Ｃ－３３．３×Ｍｎ－１１．１×Ｓｉ－２２．２×Ｃｒ－１６．７×Ｎｉ－１１．１×Ｍｏ・・・（２）
上記式（２）中、Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、ＮｉおよびＭｏは、それぞれの元素の含有量（質量％）である。

次に、本実施形態に係るホットスタンプ用鋼板を用いた、ホットスタンプ成形体の製造方法について説明する。

＜ホットスタンプ成形体の製造方法＞
ホットスタンプ成形体は、上述して得られたホットスタンプ用鋼板を、５００℃以上、Ａ_３点以下の温度域を、第１の適用例では条件１（１００℃／ｓ未満の平均加熱速度）で加熱し、第２の適用例では条件２（１００℃／ｓ以上、２００℃／ｓ未満の平均加熱速度）で加熱した後、Ａ_３点以上、Ａ_３点＋１５０℃以下の温度で保持し、加熱開始から成形開始までの経過時間が所定の時間内になるようにホットスタンプし、室温まで冷却することにより製造する。
また、ホットスタンプ成形体の強度を調整するために、ホットスタンプ成形体の一部の領域または全ての領域をＭｓ点－１５℃未満の温度で焼戻すことで、軟化領域を形成してもよい。

第１の適用例では、５００℃以上、Ａ_３点以下の温度域を条件１（１００℃／ｓ未満の平均加熱速度）で加熱し、且つ加熱開始から成形開始までの経過時間を２４０～４８０秒とすることで、表層領域において所望の金属組織を得ることができる。これにより、ホットスタンプ成形体の曲げ性を向上することができる。条件１における平均加熱速度は、好ましくは８０℃／ｓ未満である。条件１における平均加熱速度の下限は特に限定しないが、実操業において、０．０１℃／ｓ未満とすることは製造コストの増加を引き起こす。そのため、条件１における平均加熱速度は、０．０１℃／ｓ以上としてもよい。加熱開始から成形開始までの経過時間は、２８０秒以上、また３２０秒以下とすることが好ましい。

第２の適用例では、５００℃以上、Ａ_３点以下の温度域を条件２（１００℃／ｓ以上、２００℃／ｓ未満の平均加熱速度）で加熱し、加熱開始から成形開始までの経過時間を２４０秒未満とすることで、表層領域において所望の金属組織を得ることができる。これにより、ホットスタンプ成形体において優れた耐水素脆化特性を得ることができる。条件２における平均加熱速度は、好ましくは１２０℃／ｓ以上である。ホットスタンプ用鋼板に含まれる炭化物の溶解が未完了のままオーステナイトへの変態が促進され、ホットスタンプ成形体の耐水素脆化特性の劣化を引き起こすため、条件２における平均加熱速度は、２００℃／ｓ未満とする。条件２における平均加熱速度は、好ましくは１８０℃／ｓ未満である。加熱開始から成形開始までの経過時間は、１２０秒以上、また１８０秒以下とすることが好ましい。

ホットスタンプ時の保持温度は、Ａ_３点＋１０℃以上、Ａ_３点＋１５０℃以下とすることが好ましい。また、ホットスタンプ後の平均冷却速度は１０℃／ｓ以上とすることが好ましい。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

表１および２に示す化学組成の溶鋼を鋳造して製造した鋼片に、表３および４に示す条件で熱間圧延、冷間圧延、めっきを施して、表３および４に示すホットスタンプ用鋼板を得た。得られたホットスタンプ用鋼板に、表５～８に示す熱処理を施して、ホットスタンプを行うことで、表５～８に示すホットスタンプ成形体を得た。部分軟化領域は、ホットスタンプ成形体の一部分をレーザー照射して、当該照射部分をＭｓ－１５℃未満にして焼戻すことで形成した。
なお、表中の下線は、本発明の範囲外であること、好ましい製造条件を外れることまたは特性値が好ましくないことを示す。

ホットスタンプ用鋼板およびホットスタンプ成形体の金属組織、平均転位密度およびＮｉ濃度（含有量）の測定は、上述の測定方法により行った。また、ホットスタンプ成形体の機械特性は、以下の方法により評価した。

「引張強度」
ホットスタンプ成形体の引張強度は、ホットスタンプ成形体の任意の位置からＪＩＳ Ｚ ２２０１：２０１１に記載の５号試験片を作製し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に記載の試験方法に従って求めた。なお、引張強度が１５００ＭＰａ未満であった場合は不合格と判定し、後述する試験を行わなかった。

「曲げ性」
ホットスタンプ成形体の曲げ性は、ドイツ自動車工業会で規定されたＶＤＡ基準（ＶＤＡ２３８－１００）に基づいて、以下の方法により評価した。本実施例では、曲げ試験で得られる最大荷重時の変位をＶＤＡ基準で角度に変換し、最大曲げ角度（°）を求めた。
試験片寸法：６０ｍｍ（圧延方向）×６０ｍｍ（板幅方向に平行な方向）、または、３０ｍｍ（圧延方向）×６０ｍｍ（板幅方向に平行な方向）
試験片板厚：１．０ｍｍ（表裏面を同量ずつ研削）
曲げ稜線：板幅方向に平行な方向
試験方法：ロール支持、ポンチ押し込み
ロール径：φ３０ｍｍ
ポンチ形状：先端Ｒ＝０．４ｍｍ
ロール間距離：２．０×板厚（ｍｍ）＋０．５ｍｍ
押し込み速度：２０ｍｍ／ｍｉｎ
試験機：ＳＨＩＭＡＤＺＵ ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ２０ｋＮ

上述の方法により得られた最大曲げ角度が５０°以上である場合を、曲げ性に優れるとして合格と判定し、５０°未満である場合を不合格と判定した。

「耐水素脆化特性」
ホットスタンプ成形体の耐水素脆化特性は、以下の方法により評価した。図２に、耐水素脆化特性の評価に用いた試験片の形状を示す。Ｖノッチを付与した図２の試験片に負荷荷重を切欠き底の断面積で除して算出した公称応力で１１００ＭＰａを付与した後、室温にて、３質量％ＮａＣｌ水溶液に０．１ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電解水素チャージを４８時間行う定荷重試験を実施し、破断の有無により判定した。表中に、破断無しの場合を合格（ＯＫ）、破断有りの場合を不合格（ＮＧ）と記載した。なお、図２に示したＲ１０は、曲率半径が１０ｍｍであることを示す。

表５および６において、引張強度が１５００ＭＰａ以上であり、かつ、曲げ性が合格（５０°以上）の場合を、強度および曲げ性に優れるとして、発明鋼と判断した。上記２つの性能のうち、何れか一つでも満足しない場合は、比較鋼と判断した。

表５および６を見ると、ホットスタンプ用鋼板の化学組成、めっき組成および金属組織が本発明の範囲内であり、好ましい条件でホットスタンプ成形されたホットスタンプ成形体は、優れた強度および曲げ性を有することが分かる。
一方、ホットスタンプ用鋼板の化学組成および金属組織のうちいずれか１つ以上が本発明を外れるか、好ましくない条件でホットスタンプ成形されたホットスタンプ成形体は、強度および曲げ性のうち１つ以上が劣ることが分かる。

表７および８において、引張強度が１５００ＭＰａ以上であり、かつ、耐水素脆化特性が合格（ＯＫ）の場合を、強度および耐水素脆化特性に優れるとして、発明鋼と判断した。上記２つの性能のうち、何れか一つでも満足しない場合は、比較鋼と判断した。

表７および８を見ると、ホットスタンプ用鋼板の化学組成、めっき組成および金属組織が本発明の範囲内であり、好ましい条件でホットスタンプ成形されたホットスタンプ成形体は、優れた強度および耐水素脆化特性を有することが分かる。
一方、ホットスタンプ用鋼板の化学組成および金属組織のうちいずれか１つ以上が本発明を外れるか、好ましくない条件でホットスタンプ成形されたホットスタンプ成形体は、強度および耐水素脆化特性のうち１つ以上が劣ることが分かる。

本発明によれば、ホットスタンプ後に、強度および曲げ性または耐水素脆化特性に優れたホットスタンプ成形体を得ることができる、ホットスタンプ用鋼板を提供することができる。

Claims (2)

1. 化学成分として、質量％で、
   Ｃ：０．１５％以上、０．７０％未満、
   Ｓｉ：０．００５％以上、０．２５０％以下、
   Ｍｎ：０．３０％以上、３．００％以下、
   ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００２％以上、０．５００％以下、
   Ｐ ：０．１００％以下、
   Ｓ ：０．１０００％以下、
   Ｎ ：０．０１００％以下、
   Ｎｂ：０％以上、０．１５０％以下、
   Ｔｉ：０％以上、０．１５０％以下、
   Ｍｏ：０％以上、１．０００％以下、
   Ｃｒ：０％以上、１．０００％以下、
   Ｂ ：０％以上、０．０１００％以下、
   Ｃａ：０％以上、０．０１００％以下および
   ＲＥＭ：０％以上、０．３０％以下
   を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる母材鋼板と、
   前記母材鋼板の表面に、片面当たりの付着量が１０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であり、Ｎｉ含有量が１０質量％以上、２５質量％以下であり、残部がＺｎおよび不純物からなるめっき層と、を有し、
   前記母材鋼板の表面から深さ５０μｍまでの領域である表層領域の金属組織が、オートテンパを受けていないマルテンサイトおよび下部ベイナイトの１種または２種の結晶粒を面積％で１５．０％以上含み、
   前記表層領域の平均転位密度が４×１０^１５ｍ／ｍ^３以上である
   ことを特徴とする、ホットスタンプ用鋼板。
2. 前記母材鋼板が、前記化学成分として、質量％で、
   Ｎｂ：０．０１０％以上、０．１５０％以下、
   Ｔｉ：０．０１０％以上、０．１５０％以下、
   Ｍｏ：０．００５％以上、１．０００％以下、
   Ｃｒ：０．００５％以上、１．０００％以下、
   Ｂ ：０．０００５％以上、０．０１００％以下、
   Ｃａ：０．０００５％以上、０．０１００％以下および
   ＲＥＭ：０．０００５％以上、０．３０％以下からなる群から選択される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に記載のホットスタンプ用鋼板。

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