JP7723263B2 - Plated stainless steel sheets for hot stamping and hot stamp formed components - Google Patents
Plated stainless steel sheets for hot stamping and hot stamp formed componentsInfo
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Description
本発明は、ホットスタンプ用めっきステンレス鋼板およびホットスタンプ成型部材に関する。 The present invention relates to a plated stainless steel sheet for hot stamping and a hot stamped member.
地球環境問題に端を発する自動車の燃費向上対策の一つとして、車体の軽量化が進められており、自動車に使用される鋼板をできるだけ高強度化することが求められている。しかし、自動車の軽量化のために一般に鋼板を高強度化していくと、伸びやランクフォード値が低下し、成形性が劣化していく。このような課題を解決するために、温間で成形し、その際の熱を利用して強度上昇を図る技術が、特許文献1に開示されている。この技術では、鋼中成分を適切に制御し、200~850℃の温度域で保持・成形加工し、この温度域での析出強化を利用して強度を上昇させることを狙っている。 As one of the measures to improve automobile fuel efficiency, stemming from global environmental issues, efforts are being made to reduce the weight of vehicle bodies, and there is a demand for steel sheets used in automobiles to be as strong as possible. However, generally, increasing the strength of steel sheets to reduce automobile weight results in a decrease in elongation and Lankford value, and deterioration of formability. To solve this problem, Patent Document 1 discloses a technology that uses warm forming and the heat generated during this process to increase strength. This technology aims to increase strength by appropriately controlling the chemical composition of the steel, holding and forming it in a temperature range of 200 to 850°C, and utilizing precipitation strengthening in this temperature range.
また、特許文献2では、プレス成形精度を向上させる目的で、温間プレス時の降伏強度を低く、常温での降伏強度を高くする高強度鋼板が提案されている。 Furthermore, Patent Document 2 proposes a high-strength steel sheet that has a low yield strength during warm pressing and a high yield strength at room temperature, with the aim of improving press forming accuracy.
しかしながら、特許文献1、2に開示されたこれらの技術では、得られる強度に限度がある可能性がある。 However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 may have limitations on the strength that can be achieved.
一方、より高強度を得る目的で、鋼板表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金を被覆後に、熱処理によって鋼板の機械的強度を高める技術が、特許文献3に開示されている。この技術は、ホットスタンプ、ホットプレス、ダイクエンチなど種々で呼称され、今日では広く普及している。 On the other hand, Patent Document 3 discloses a technique for increasing the mechanical strength of steel sheets by coating the surface with aluminum or an aluminum alloy and then heat treating the steel sheet to achieve even higher strength. This technique is known by various names, such as hot stamping, hot pressing, and die quenching, and is widely used today.
特許文献3に開示された技術では、被覆材により酸化や脱炭が抑えられ、高い機械強度を有し、高い耐食性と良好な塗装性および接着性が得られる。また、特許文献3のようなホットスタンプ技術を利用する場合、被覆材表面に防食塗装を行うことが一般的である。しかしながら、チッピング(自動車走行時の石跳ねによる塗装幕屋めっきの小さな欠け疵)などの機械的損傷によって被覆層が損なわれると、耐食性が低下して局所的に腐食が進むことが知られている。 The technology disclosed in Patent Document 3 suppresses oxidation and decarburization using a coating material, providing high mechanical strength, high corrosion resistance, and good paintability and adhesion. Furthermore, when using hot stamping technology such as that described in Patent Document 3, it is common to apply a corrosion-resistant coating to the surface of the coating material. However, it is known that if the coating layer is damaged by mechanical damage such as chipping (small chips in the painted roof plating caused by stones being thrown up while the vehicle is moving), corrosion resistance decreases and localized corrosion progresses.
一方で、アルミニウムめっきを施した高耐食鋼板の一例として、特許文献4には、Cr:10%~20%、Mo:0.5%~6.0%を含有する耐食性に優れる自動車排気系アルミめっきステンレス鋼の技術が開示されている。しかし、特許文献4では、自動車排気系の排気ガス凝縮水による腐食抵抗を高めることを目的として鋼の化学組成を調整しているために、高温成型によって高い強度を得ることは困難である。 On the other hand, as an example of an aluminum-plated highly corrosion-resistant steel sheet, Patent Document 4 discloses technology for aluminum-plated stainless steel for automobile exhaust systems that contains 10% to 20% Cr and 0.5% to 6.0% Mo and has excellent corrosion resistance. However, in Patent Document 4, the chemical composition of the steel is adjusted to increase corrosion resistance due to exhaust gas condensate in automobile exhaust systems, making it difficult to achieve high strength through high-temperature forming.
このように、これまでに開示されている技術を用いて、高温成型後に高強度となる鋼板は種々開発されている。これらの鋼板の耐食性は、めっき層と塗装とによって担保されている。しかしながら、めっき層に覆われていない鋼板の端面や、自動車の走行中に部品の塗装やめっき層に生じた損傷疵部においては、その耐食性を担保できないことが危惧されていた。 As such, various steel sheets that achieve high strength after high-temperature forming have been developed using technologies that have been disclosed to date. The corrosion resistance of these steel sheets is ensured by the plating layer and paint. However, there were concerns that corrosion resistance could not be guaranteed at the edge of the steel sheet that is not covered by the plating layer, or at areas where damage or scratches occur in the paint or plating layer of parts while the vehicle is in operation.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、原板品質に優れ、鋼板の端面やチッピングなどの外的要因による疵などにより、塗装やめっき下部の鋼板が露出した場合においても十分な耐食性および高強度並びに高い伸びを得ることが可能な、ホットスタンプ用めっきステンレス鋼板およびホットスタンプ成型部材を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plated stainless steel sheet for hot stamping and a hot stamp-formed member which have excellent base sheet quality and which are capable of obtaining sufficient corrosion resistance, high strength, and high elongation even when the steel sheet beneath the coating or plating is exposed due to defects on the end faces of the steel sheet or due to external factors such as chipping .
本発明者らは、高温成型後の耐食性をさらに高めるべく、種々の検討を行った。無塗装でも十分な耐食性を得るためには、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるめっき層を備えたステンレス鋼が望ましいと考えられる。しかし、従来技術では、高温成型後に高い強度が得られない。そこで、めっき処理を施すステンレス鋼板をマルテンサイト系ステンレス鋼板にすることで、高強度が得られると考えた。 The inventors conducted various studies to further improve corrosion resistance after high-temperature forming. To achieve sufficient corrosion resistance even without painting, stainless steel with a plating layer made of aluminum or an aluminum alloy would be desirable. However, conventional technology does not provide high strength after high-temperature forming. Therefore, they believed that high strength could be achieved by using martensitic stainless steel sheet for plating.
しかしながら、マルテンサイト系ステンレス鋼板は、Crを多く含むために、Ac1点が高くなる。このため、ホットスタンプ成形の熱処理において鋼を硬質化させるためには、加熱温度を高くする必要がある。しかし、加熱温度が高くなると、めっき層の健全性が保てなくなる。また、加熱温度の上昇によって既存のホットスタンプ設備での熱処理が困難になる。 However, martensitic stainless steel sheets contain a large amount of Cr, resulting in a high Ac 1 point. Therefore, in order to harden the steel during heat treatment for hot stamping, it is necessary to increase the heating temperature. However, if the heating temperature becomes too high, the integrity of the coating layer cannot be maintained. Furthermore, the increase in heating temperature makes it difficult to perform heat treatment using existing hot stamping equipment.
そこで、本発明者が鋼の化学組成について鋭意検討し、本発明を完成させるに至った。本発明に係る化学組成を備えたステンレス鋼板によれば、鋼のAc1点を下げさせるとともに、加熱時には一定のオーステナイト相を出現させて成形を容易にし、その後の冷却時にはマルテンサイト変態を起こさせて十分な量のマルテンサイト相を析出させることで、ホットスタンプ後の成型部材の高強度化が可能になる。また、本発明に係るステンレス鋼板は、ホットスタンプ時の加熱温度を増大させないので、めっき層の健全性が保たれ、既存のホットスタンプ設備を利用可能になる。
本発明の要旨は以下の通りである。
Therefore, the present inventors conducted extensive research into the chemical composition of steel and have completed the present invention. A stainless steel sheet having the chemical composition according to the present invention lowers the Ac 1 point of the steel, and during heating, a certain amount of austenite phase appears, facilitating forming. During subsequent cooling, martensitic transformation occurs, precipitating a sufficient amount of martensite phase, thereby enabling high strength formed components after hot stamping. Furthermore, since the stainless steel sheet according to the present invention does not require an increased heating temperature during hot stamping, the integrity of the coating layer is maintained, and existing hot stamping equipment can be used.
The gist of the present invention is as follows.
[1] 質量%で、
C:0.03%以上0.35%以下、
Si:0.05%以上1.0%以下、
Mn:0.1%以上2.0%以下、
P:0.035%以下、
S:0.010%以下、
Cr:10.5%以上13.5%以下、
Ni:0.01%以上0.60%以下、
Cu:0.01%以上1.5%以下、
Mo:0.01%以上1.5%以下、
Al:0.001%以上0.1%以下、
N:0.010%以上0.08%以下、
O:0.015%以下、を含有し、
残部がFeおよび不純物からなる成分組成を有し、
下記式(1)で示されるγPが80以上、200以下であり、C+0.5Nが0.04%以上、0.37%以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼板と、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼板の表面にあって、厚みが10μm以上、100μm以下のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき層と、
を備えることを特徴とするホットスタンプ用めっきステンレス鋼板。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189 …(1)
ただし、上記式(1)および前記C+0.5Nにおける元素記号は、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板における各元素の含有量(質量%)である。
[2] Feの一部に代えて、さらに質量%で、下記のA群元素、B群元素、C群元素、D群元素のいずれか1群または2群以上を含有することを特徴とする[1]に記載のホットスタンプ用めっきステンレス鋼板。
A群元素:Sn:0.001%以上0.2%以下。
B群元素:Nb:0.005%以上0.5%以下、Ti:0.005%以上0.1%以下、V:0.005%以上0.2%以下、Zr:0.005%以上0.1%以下、のいずれか1種または2種以上。
C群元素:B:0.0005%以上0.0030%以下。
D群元素:W:0.01%以上0.4%以下、Ta:0.01%以上0.4%以下のいずれか1種または2種。
[3] 質量%で、
C:0.03%以上0.35%以下、
Si:0.05%以上1.0%以下、
Mn:0.1%以上2.0%以下、
P:0.035%以下、
S:0.010%以下、
Cr:10.5%以上13.5%以下、
Ni:0.01%以上0.60%以下、
Cu:0.01%以上1.5%以下、
Mo:0.01%以上1.5%以下、
Al:0.001%以上0.1%以下、
N:0.010%以上0.08%以下、
O:0.015%以下、を含有し、
残部がFeおよび不純物からなる成分組成を有し、
下記式(2)で示されるγpが80以上、200以下であり、C+0.5Nが0.04%以上、0.37%以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼材と、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材の表面にあって、アルミニウム、鉄およびクロミウムを含む合金からなり、Crを4質量%以上12質量%以下含有する被覆層と、
を備えることを特徴とするホットスタンプ成型部材。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189 …(2)
ただし、上記式(2)および前記C+0.5Nにおける元素記号は、前記マルテンサイト系ステンレス鋼材における各元素の含有量(質量%)である。
[4] 断面硬度が300Hv以上、JIS Z 2241に準拠する引張試験における全伸びが2%以上であることを特徴とする[3]に記載のホットスタンプ成型部材。
[5] Feの一部に代えて、さらに質量%で、下記のA群元素、B群元素、C群元素、D群元素のいずれか1群または2群以上を含有することを特徴とする[3]または[4]に記載のホットスタンプ成型部材。
A群元素:Sn:0.001%以上0.2%以下。
B群元素:Nb:0.005%以上0.5%以下、Ti:0.005%以上0.1%以下、V:0.005%以上0.2%以下、Zr:0.005%以上0.1%以下、のいずれか1種または2種以上。
C群元素:B:0.0005%以上0.0030%以下。
D群元素:W:0.01%以上0.4%以下、Ta:0.01%以上0.4%以下のいずれか1種または2種。
[1] In mass%,
C: 0.03% or more and 0.35% or less,
Si: 0.05% or more and 1.0% or less,
Mn: 0.1% or more and 2.0% or less,
P: 0.035% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 10.5% or more and 13.5% or less,
Ni: 0.01% or more and 0.60% or less,
Cu: 0.01% or more and 1.5% or less,
Mo: 0.01% or more and 1.5% or less,
Al: 0.001% or more and 0.1% or less,
N: 0.010% or more and 0.08% or less,
O: 0.015% or less,
The balance has a composition consisting of Fe and impurities,
A martensitic stainless steel plate having a γP value of 80 to 200, and a C+0.5N value of 0.04% to 0.37%, as determined by the following formula (1):
a plating layer made of aluminum or an aluminum alloy and having a thickness of 10 μm or more and 100 μm or less on the surface of the martensitic stainless steel sheet;
A plated stainless steel sheet for hot stamping, comprising:
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189...(1)
However, the element symbols in the above formula (1) and C+0.5N represent the content (mass %) of each element in the martensitic stainless steel sheet.
[2] The plated stainless steel sheet for hot stamping according to [1], further containing, in mass %, one or more of the following group A elements, group B elements, group C elements and group D elements in place of a portion of Fe:
Group A element: Sn: 0.001% or more and 0.2% or less.
B group elements: one or more of Nb: 0.005% or more and 0.5% or less, Ti: 0.005% or more and 0.1% or less, V: 0.005% or more and 0.2% or less, and Zr: 0.005% or more and 0.1% or less.
Group C elements: B: 0.0005% or more and 0.0030% or less.
D group elements: one or two of W: 0.01% or more and 0.4% or less, and Ta: 0.01% or more and 0.4% or less.
[3] In mass%,
C: 0.03% or more and 0.35% or less,
Si: 0.05% or more and 1.0% or less,
Mn: 0.1% or more and 2.0% or less,
P: 0.035% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 10.5% or more and 13.5% or less,
Ni: 0.01% or more and 0.60% or less,
Cu: 0.01% or more and 1.5% or less,
Mo: 0.01% or more and 1.5% or less,
Al: 0.001% or more and 0.1% or less,
N: 0.010% or more and 0.08% or less,
O: 0.015% or less,
The balance has a composition consisting of Fe and impurities,
A martensitic stainless steel material having γp represented by the following formula (2) of 80 or more and 200 or less, and C + 0.5N of 0.04% or more and 0.37% or less;
a coating layer on the surface of the martensitic stainless steel material, the coating layer being made of an alloy containing aluminum, iron, and chromium, and containing 4% by mass or more and 12% by mass or less of Cr;
A hot stamp formed member comprising:
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189...(2)
However, the element symbols in the above formula (2) and the C+0.5N indicate the content (mass %) of each element in the martensitic stainless steel material.
[4] The hot stamp formed member according to [3], characterized in that the cross-sectional hardness is 300 Hv or more and the total elongation in a tensile test in accordance with JIS Z 2241 is 2% or more.
[5] The hot stamp formed member according to [3] or [4], further containing, in mass %, one or more of the following group A elements, group B elements, group C elements, and group D elements in place of a portion of Fe :
Group A element: Sn: 0.001% or more and 0.2% or less.
B group elements: one or more of Nb: 0.005% or more and 0.5% or less, Ti: 0.005% or more and 0.1% or less, V: 0.005% or more and 0.2% or less, and Zr: 0.005% or more and 0.1% or less.
Group C elements: B: 0.0005% or more and 0.0030% or less.
D group elements: one or two of W: 0.01% or more and 0.4% or less, and Ta: 0.01% or more and 0.4% or less.
焼入れ後に300HV以上の硬さが得られる組成のマルテンサイト系ステンレス鋼板を原板とした、アルミニウムめっきステンレス鋼板、或いはアルミニウム合金めっきステンレス鋼板を用いることにより、耳割れやヘゲ疵がなく原板品質に優れ、ホットスタンプ後に高強度で耐食性に優れ、高い伸びを示すプレス成型部材となる。耐食性は既存のホットスタンプ部材に比べて、優れており、鋼板の端面やチッピングなどの外的要因による疵などで、塗装やめっき下の鋼板が露出した場合も十分な耐食性を得ることが可能となり、環境に使用環境によっては塗装の省略も可能になるなど、その経済的効果は大きい。 By using aluminum-plated stainless steel sheet or aluminum alloy-plated stainless steel sheet as the base sheet, martensitic stainless steel sheet with a composition that achieves a hardness of 300 HV or more after quenching, the base sheet quality is excellent with no cracks or scuffs, and the press-formed components have high strength, excellent corrosion resistance, and high elongation after hot stamping. The corrosion resistance is superior to existing hot-stamped components, and sufficient corrosion resistance can be achieved even when the steel sheet beneath the paint or plating is exposed due to scratches on the edge of the steel sheet or scratches caused by external factors such as chipping. This has significant economic benefits, such as making it possible to omit painting depending on the usage environment.
また、本発明に係るホットスタンプ成型部材は、自動車部品の足回り部品、排気系部品、構造部材のような強度が必要とされる部材に好適に用いることができる。 Furthermore, the hot stamped member according to the present invention can be suitably used for automobile suspension parts, exhaust system parts, structural members, and other parts that require high strength.
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、自動車足回り部品などの軽量化や生産性向上を目的に、ステンレス鋼板を利用したホットスタンプの可能性を検討してきた。マルテンサイト系ステンレス鋼は、従来から自動二輪車や自転車のブレーキディスクに用いられており、その焼入れに際してはダイクエンチの手法が用いられている。これらの部品ではブレーキ摺動面の平滑性を得るために、表面研磨を行っている。
The present invention will be described in detail below.
The present inventors have been investigating the possibility of hot stamping using stainless steel sheets for the purpose of reducing the weight and improving productivity of automobile suspension parts. Martensitic stainless steel has traditionally been used for brake discs of motorcycles and bicycles, and die quenching is used for quenching. These parts are surface-polished to obtain smoothness of the brake sliding surface.
一方で、自動車の足回り部品として、マルテンサイト系ステンレス鋼をブランクとするホットスタンプ成型部材を用いることが考えられる。しかし、ホットスタンプ成型の熱処理時に鋼表面が酸化するため、ステンレス鋼の耐食性が保てなくなる。またブレーキディスクとは異なり、複雑な形状のプレス成型部品を研磨することは困難であり、また、酸洗によって鋼表面の酸化スケールを除去することも容易ではない。 On the other hand, it is possible to use hot-stamped components made from martensitic stainless steel blanks for automotive suspension parts. However, the steel surface oxidizes during the heat treatment process of hot stamping, which means the corrosion resistance of the stainless steel is lost. Also, unlike brake discs, it is difficult to polish press-formed parts with complex shapes, and it is not easy to remove the oxide scale from the steel surface by pickling.
ホットスタンプ成型のための熱処理を行っても耐食性を損なわないステンレス鋼として、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき層を備えためっきステンレス鋼がある。しかし、従来のめっきステンレス鋼は、主に自動車の排気系部品や建材に用いられており、めっきの原板は低炭素濃度のフェライト系ステンレス鋼であり、熱処理による高強度化は困難である。 Plated stainless steel, which has a plating layer made of aluminum or an aluminum alloy, is a stainless steel that does not lose its corrosion resistance even when heat treated for hot stamping. However, conventional plated stainless steel is mainly used for automotive exhaust system parts and building materials, and the base metal used for plating is a ferritic stainless steel with a low carbon concentration, making it difficult to increase its strength through heat treatment.
そこで、マルテンサイト系ステンレス鋼板をめっき原板とする、ホットスタンプ成型用のめっきテンレス鋼板の開発を試みた。アルミニウムめっきの原板とするマルテンサイト系ステンレス鋼は、焼入れ処理によって高強度化するために、C含有量を高める必要がある。一方、マルテンサイト系ステンレス鋼は、炭素鋼とは異なり、Crを10.5%以上含むため、鋼中のCrはCr炭化物を形成する。ここで、Cr炭化物の溶体化は、鉄の炭化物であるセメンタイトに比べて難しく、Cr炭化物の溶体化のためには高温で長時間の熱処理が必要になる。焼入れのための加熱後に未固溶のCr炭化物が残存すると、焼入れ処理後の材質を低下させるため好ましくない。そこで、マルテンサイト系ステンレス鋼板をホットスタンプ成型のブランクとする場合は、焼入れのための加熱後に粗大なCr炭化物が残存しないように成分を調整する必要がある。 Therefore, we attempted to develop a plated stainless steel sheet for hot stamping using martensitic stainless steel sheet as the base sheet for plating. Martensitic stainless steel, which is used as the base sheet for aluminum plating, requires a high carbon content in order to be strengthened by quenching. However, unlike carbon steel, martensitic stainless steel contains 10.5% or more chromium, which allows the chromium in the steel to form chromium carbides. However, solution formation of chromium carbides is more difficult than that of cementite, an iron carbide, and prolonged heat treatment at high temperatures is required to achieve this. If undissolved chromium carbides remain after quenching, this is undesirable, as it degrades the material properties after quenching. Therefore, when using martensitic stainless steel sheet as a blank for hot stamping, the composition must be adjusted to prevent coarse chromium carbides from remaining after quenching.
また、ステンレス鋼に含まれるCrは、オーステナイト単相域を狭める元素である。ホットスタンプ成型の加熱時に鋼組織をオーステナイト相にするには、ステンレス鋼のオーステナイト単相域を拡大させるために、オーステナイト安定化元素であるNi,Mn,Cu,C,Nなどを添加する必要がある。しかし、これらオーステナイト安定化元素は、全て、鋼のMs点を低下させる元素であるため、焼入れ処理後の鋼組織中に多量のオーステナイトが残留し、十分な強度が得られない場合がある。また、オーステナイトが残留した成型部材は、部品としての使用中に、残留オーステナイトが変態し、変態に伴う体積膨張によって、成型部材に反りなどの形状不良が生じるといった問題がある。 Furthermore, the Cr contained in stainless steel is an element that narrows the austenite single-phase region. To convert the steel structure to the austenite phase during heating for hot stamping, it is necessary to add austenite-stabilizing elements such as Ni, Mn, Cu, C, and N to expand the austenite single-phase region of the stainless steel. However, because all of these austenite-stabilizing elements lower the Ms point of the steel, a large amount of austenite remains in the steel structure after quenching, which can result in insufficient strength. Furthermore, formed parts with residual austenite undergo transformation during use as parts, and the volume expansion associated with this transformation can cause defects in the formed parts, such as warping.
これらの問題を解決して、ホットスタンプに適したアルミニウムめっきステンレス鋼を製造するには、めっき原板であるマルテンサイト系ステンレス鋼の組成を、粗大なCr炭化物が残りにくく、オーステナイト単相温度域が広く、焼入れ後に残留オーステナイトが残存しにくいように成分調整することが必要である。更には、熱処理後のマルテンサイト相の強度を高めるため、特に硬質な析出物を形成するTi,Nb,Vなどは、溶接部の耐食性を考慮して適正量を含有させることが有効である。一方、Ti,Nb,Vなどの元素を低減すると、原料を厳選することが必要になり、原料費の増加につながるため、必要に応じて低減すればよい。 To solve these problems and produce aluminum-plated stainless steel suitable for hot stamping, it is necessary to adjust the composition of the martensitic stainless steel used as the base sheet for plating so that coarse Cr carbides are less likely to remain, the austenite single-phase temperature range is wide, and retained austenite is less likely to remain after quenching. Furthermore, to increase the strength of the martensitic phase after heat treatment, it is effective to include appropriate amounts of Ti, Nb, V, and other elements that form particularly hard precipitates, taking into account the corrosion resistance of welds. On the other hand, reducing the content of elements such as Ti, Nb, and V requires careful selection of raw materials, which increases raw material costs, so these elements can be reduced as needed.
以上の知見に基づき本発明は、当該用途におけるマルテンサイト系ステンレス鋼としての最適成分バランスを見出したものである。以下、本発明の実施形態であるホットスタンプ用めっきステンレス鋼板(以下、めっきステンレス鋼板という)およびホットスタンプ成型部材について説明する。なお、以下の説明では、「ホットスタンプ成型部材」を「成形部材」と呼ぶ場合がある。 Based on the above findings, the present invention has discovered the optimal balance of components for martensitic stainless steel for the intended application. Hereinafter, a plated stainless steel sheet for hot stamping (hereinafter referred to as plated stainless steel sheet) and a hot-stamped member according to embodiments of the present invention will be described. In the following description, the "hot-stamped member" may also be referred to as the "formed member."
<ホットスタンプ用めっきステンレス鋼板>
本実施形態のめっきステンレス鋼板は、質量%で、C:0.03%以上0.35%以下、Si:0.05%以上1.0%以下、Mn:0.1%以上2.0%以下、P:0.035%以下、S:0.010%以下、Cr:10.5%以上13.5%以下、Ni:0.01%以上0.60%以下、Cu:0.01%以上1.5%以下、Mo:0.01%以上1.5%以下、Al:0.001%以上0.1%以下、N:0.010%以上0.08%以下、O:0.015%以下、を含有し、残部がFeおよび不純物からなる成分組成を有し、下記式(1)で示されるγpが80以上、200以下であり、C+0.5Nが0.04%以上、0.37%以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼板と、マルテンサイト系ステンレス鋼板の表面にあって、厚みが10μm以上、100μm以下のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき層と、を備える。
<Plated stainless steel sheet for hot stamping>
The plated stainless steel sheet of this embodiment contains, in mass %, C: 0.03% or more and 0.35% or less, Si: 0.05% or more and 1.0% or less, Mn: 0.1% or more and 2.0% or less, P: 0.035% or less, S: 0.010% or less, Cr: 10.5% or more and 13.5% or less, Ni: 0.01% or more and 0.60% or less, Cu: 0.01% or more and 1.5% or less, Mo: 0.01% or more and 1.5% or less, Al: 0.001% or more and 0.1% or less, and N: 0.010%. and a martensitic stainless steel sheet having a component composition containing: S: 0.08% or more and O: 0.015% or less, with the balance being Fe and impurities, in which γp, as shown in the following formula (1), is 80 or more and 200 or less, and C+0.5N is 0.04% or more and 0.37% or less; and a plating layer made of aluminum or an aluminum alloy and having a thickness of 10 μm or more and 100 μm or less, on the surface of the martensitic stainless steel sheet.
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189 …(1) γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189...(1)
ただし、上記式(1)および「C+0.5N」における元素記号は、マルテンサイト系ステンレス鋼板における各元素の含有量(質量%)である。 However, the element symbols in the above formula (1) and "C+0.5N" represent the content (mass%) of each element in the martensitic stainless steel plate.
[化学成分]
マルテンサイト系ステンレス鋼板の成分の限定理由を以下に説明する。なお、以下の説明中、各元素の含有量を示す「%」は特に断りが無い限り「質量%」を示す。
[Chemical composition]
The reasons for limiting the components of the martensitic stainless steel sheet are explained below. In the following explanation, "%" indicating the content of each element means "mass %" unless otherwise specified.
C:0.03~0.35%
Cは、焼入れ硬さを支配する元素である。強度部材に求められる、強度と硬さを安定して得るためにはC含有量を0.03%以上とする。一方、Cを過度に含有させると、延性や靭性が低下し、また、Cr炭化物を増大させるため、C含有量は0.35%以下とする。焼入れ後の強度および延性のバランスを考慮すると、C含有量は0.04%以上、0.20%以下にすることが望ましい。
C: 0.03-0.35%
C is an element that governs quench hardness. In order to stably obtain the strength and hardness required for strength components, the C content is set to 0.03% or more. On the other hand, excessive C content reduces ductility and toughness and increases Cr carbide, so the C content is set to 0.35% or less. Considering the balance between strength and ductility after quenching, it is desirable for the C content to be 0.04% or more and 0.20% or less.
Si:0.05~1.0%
Siは、鋼の溶解精錬時における脱酸のために必要であるほか、熱延加熱時の酸化スケール生成を抑制するのにも有効である。従って、Si含有量は0.05%以上とする。但し、Siは、オーステナイト単相温度域を狭くし、焼入れ安定性を損ねる。また熱延加熱スケール生成を抑制し過ぎると熱延疵を生じやすくなる。そのため、Si含有量は1.0%以下とする。酸化物系介在物による疵の発生率を低減するためには、Si含有量を0.1%以上にすることが望ましい。また、Siは、オーステナイト単相温度域を狭くし、焼入れ安定性を損なうために、0.6%以下にすることが望ましい。
Si: 0.05-1.0%
Si is necessary for deoxidation during steel melting and refining, and is also effective in suppressing oxide scale formation during hot rolling heating. Therefore, the Si content is set to 0.05% or more. However, Si narrows the austenite single-phase temperature range and impairs hardening stability. Furthermore, excessive suppression of hot rolling heating scale formation makes hot rolling defects more likely to occur. Therefore, the Si content is set to 1.0% or less. In order to reduce the incidence of defects due to oxide-based inclusions, it is desirable to set the Si content to 0.1% or more. Furthermore, since Si narrows the austenite single-phase temperature range and impairs hardening stability, it is desirable to set the Si content to 0.6% or less.
Mn:0.1~2.0%
Mnは、オーステナイト安定化元素であるが、Ac1点を低下させる。しかし、Ac1点が下がり過ぎると、焼入れ時の加熱温度の上限が低下し、加熱時間が長時間になる。そのため、Mn含有量は2.0%以下にする。MnSの様な硫化物系介在物の粗大化による耐食性の低下を考慮すると、Mn含有量は1.0%以下にすることが望ましい。また、Mnは、MnSとして鋼中のSを固定し熱間加工性を向上する効果もあるので、Mn含有量は0.1%以上とする。鋼の精錬条件によってはS濃度が高くなることもあるため、Mn含有量は0.5%以上とすることが好ましい。
Mn: 0.1-2.0%
Mn is an austenite stabilizing element, but it lowers the Ac 1 point. However, if the Ac 1 point is lowered too much, the upper limit of the heating temperature during quenching is lowered, and the heating time becomes long. Therefore, the Mn content is set to 2.0% or less. Considering the deterioration of corrosion resistance due to the coarsening of sulfide-based inclusions such as MnS, the Mn content is preferably set to 1.0% or less. Furthermore, since Mn has the effect of fixing S in the steel as MnS and improving hot workability, the Mn content is set to 0.1% or more. Since the S concentration may become high depending on the steel refining conditions, the Mn content is preferably set to 0.5% or more.
P:0.035%以下
Pは、原料である溶銑やフェロクロム等の合金中に不純物として含まれる元素である。Pは、熱間加工性や靭性に対して有害な元素であるため、0.035%以下とする。Pは、加工性を低下させる元素でもある事から、0.030%以下にすることが望ましい。また、過度なPの低減は高純度原料の使用が必要になるなど、コストの増加に繋がるため、Pの含有量は0.010%以上としてもよい。
P: 0.035% or less P is an element contained as an impurity in alloys such as molten pig iron and ferrochromium, which are raw materials. Since P is an element that is harmful to hot workability and toughness, the content is set to 0.035% or less. Since P is also an element that reduces workability, it is desirable to set the content to 0.030% or less. Furthermore, excessive reduction of P requires the use of high-purity raw materials, which leads to increased costs, so the P content may be set to 0.010% or more.
S:0.010%以下
Sは、オーステナイト相に対する固溶量が小さく、粒界に偏析して熱間加工性の低下を促進する元素である。S含有量が0.010%を超えると、その影響が顕著になるため、S含有量は0.010%以下とする。S含有量は少ないほど硫化物系介在物が減少し耐食性が向上するが、低S化には脱硫負荷が増大し、製造コストが増大する。そのため、S含有量は0.001%以上としてもよい。なお、S含有量は好ましくは0.001%~0.008%である。
S: 0.010% or less S is an element that has a small amount of solid solubility in the austenite phase and segregates at grain boundaries, promoting a decrease in hot workability. If the S content exceeds 0.010%, the effect becomes significant, so the S content is set to 0.010% or less. The lower the S content, the fewer sulfide-based inclusions there are and the better the corrosion resistance, but reducing the S content increases the desulfurization load and the manufacturing cost. Therefore, the S content may be set to 0.001% or more. The S content is preferably 0.001% to 0.008%.
Cr:10.5~13.5%
Crは、マルテンサイト系ステンレス鋼の主要用途に於いて必要とされる耐食性を保持するために、少なくとも10.5%以上を含有させる必要である。一方、焼入れ後の残留オーステナイト生成を防止するために、Cr含有量は13.5%以下とする。これらの特性をより効果的にするためには、Cr含有量の範囲を好ましくは12.0~13.0%とするのがよい。
Cr: 10.5-13.5%
In order to maintain the corrosion resistance required for the main applications of martensitic stainless steels, the Cr content must be at least 10.5%. On the other hand, to prevent the formation of retained austenite after quenching, the Cr content must be 13.5% or less. To make these properties more effective, the Cr content should preferably be in the range of 12.0 to 13.0%.
Ni:0.01~0.60%
Niは、Mnと同様にオーステナイト安定化元素であり、Ac1点を下げる元素でもある。しかし、Ac1点が下がり過ぎると、焼入れ時の加熱温度の上限が低下し、加熱時間が長時間になる。そのため、Ni含有量は0.60%以下とする。一方、Niは焼き入れ後の延性及び靭性を向上させる働きがあり、その効果は0.01%以上の含有で得られることから、Ni含有量は0.01%以上とする。焼入れ後の強度および延性バランスを高めるためには、Ni含有量を0.05%以上、0.50%以下とする。
Ni: 0.01~0.60%
Like Mn, Ni is an austenite stabilizing element and also an element that lowers the Ac 1 point. However, if the Ac 1 point is lowered too much, the upper limit of the heating temperature during quenching will be lowered and the heating time will be long. Therefore, the Ni content is set to 0.60% or less. On the other hand, Ni has the function of improving ductility and toughness after quenching, and this effect can be obtained at a content of 0.01% or more, so the Ni content is set to 0.01% or more. In order to improve the balance between strength and ductility after quenching, the Ni content is set to 0.05% or more and 0.50% or less.
Cu:0.01~1.5%
Cuは、鋼の溶製時のスクラップからの混入等、不可避的に含有される場合が多い。但し、高純度な原料を使用することでCuを無くしてしまうと、孔食の成長時に活性溶解を促進して耐食性を損なうことがある。そのため、Cu含有量を0.01%以上とする。耐食性をより高めるためにはCu含有量を0.03%以上にする。また、Cuは、オーステナイト安定度を上げるために積極的に含有されるが、過度の含有は熱間加工性や耐食性を低下させるので、1.5%以下とする。また、Cu析出による耐食性低下が生じる場合もあるので、Cu含有量は1.0%以下または0.5%以下が望ましい。
Cu: 0.01~1.5%
Cu is often unavoidably contained, for example, due to contamination from scrap during steel melting. However, if Cu is eliminated by using high-purity raw materials, it may promote active dissolution during pit growth, impairing corrosion resistance. Therefore, the Cu content is set to 0.01% or more. To further improve corrosion resistance, the Cu content is set to 0.03% or more. Cu is actively added to increase austenite stability, but excessive content reduces hot workability and corrosion resistance, so the Cu content is set to 1.5% or less. Furthermore, since corrosion resistance may be reduced due to Cu precipitation, the Cu content is preferably set to 1.0% or less or 0.5% or less.
Mo:0.01~1.5%
Moは、Cuと同様に、活性溶解を抑制する作用があり、孔食の進展を抑制するため、耐食性向上に有効な元素である。その効果を発現するため、Mo含有量は0.01%以上とする。より高い耐食性を得るためには0.03%以上とすることが望ましい。一方で、過剰なMoは焼き戻し軟化抵抗を高めて、製造工程における生産性を阻害する要因になるため、Mo含有量は1.5%以下とする。めっき層による防食効果を前提にするとMo含有量は0.5%以下が望ましい。
Mo: 0.01~1.5%
Like Cu, Mo has the effect of suppressing active dissolution and inhibiting the progression of pitting corrosion, making it an effective element for improving corrosion resistance. To achieve this effect, the Mo content is set to 0.01% or more. To obtain even higher corrosion resistance, it is preferable to set it to 0.03% or more. On the other hand, excessive Mo increases temper softening resistance and becomes a factor that inhibits productivity in the manufacturing process, so the Mo content is set to 1.5% or less. Assuming the corrosion prevention effect of the plating layer, it is preferable that the Mo content be 0.5% or less.
Al:0.001~0.1%
Alは、脱酸のために有効な元素であり、その効果は0.001%以上であられるため、Al含有量は0.001%以上とする。但し、Alは、スラグの塩基度を上げ、鋼中に水溶性介在物CaSを析出させ、耐食性を低下させる場合があるため、0.1%以下とする。またアルミナ系の非金属介在物による研摩性の低下を考慮すると、Al含有量は0.01%以下にすることが好ましい。但し、Si、Mnとの組み合わせによる脱酸効果を得るためには、Al含有量を0.005%以上にすることが好ましい。
Al: 0.001-0.1%
Al is an effective element for deoxidation, and its effect is maintained at 0.001% or more, so the Al content is set to 0.001% or more. However, Al increases the basicity of the slag, precipitates water-soluble inclusions (CaS) in the steel, and may reduce corrosion resistance, so the Al content is set to 0.1% or less. Furthermore, considering the reduction in polishability due to alumina-based non-metallic inclusions, the Al content is preferably set to 0.01% or less. However, in order to obtain the deoxidation effect in combination with Si and Mn, the Al content is preferably set to 0.005% or more.
N:0.010%~0.08%
Nは、Cと同様に、焼入れ硬さを高める効果を有すると共に、オーステナイト単相温度域を拡大させる元素である。一方、NiやMnの様に、Ac1点を下げる事は無いので、積極的に含有させる。焼入れ硬さは、C、N両方で調整することが可能であるため、焼入れ硬さ確保の観点から、N含有量は0.010%以上とする。一方、多量の窒素を含有させると凝固時に気泡系欠陥を発生するため、N含有量は0.08%以下とする。また、焼鈍時に炭窒化物を微細化して、ホットスタンプ成型の加熱時に溶体化を促進するためには、N含有量を0.020%以上0.05%以下にすることが好ましい。
N: 0.010% to 0.08%
Like C, N has the effect of increasing quench hardness and is an element that expands the austenite single-phase temperature range. However, unlike Ni and Mn, N does not lower the Ac 1 point, so it is actively included. Since quench hardness can be adjusted with both C and N, the N content is set to 0.010% or more from the viewpoint of ensuring quench hardness. On the other hand, since the inclusion of a large amount of nitrogen generates bubble-type defects during solidification, the N content is set to 0.08% or less. Furthermore, in order to refine carbonitrides during annealing and promote solution during heating for hot stamping, the N content is preferably set to 0.020% or more and 0.05% or less.
O:0.015%以下
Oは、酸化物系介在物として一般に存在し、大型の介在物は水溶性の硫化物を伴って腐食起点になるほか、焼入れ後の延靭性にも有害であるため、O含有量を0.015%以下とする。鋳造時に凝集粗大化した介在物は、熱延板表面のヘゲ疵の原因になるため、O含有量は0.008%以下にすることが望ましい。基本的にはO含有量は低いほうが好ましいが、溶鋼中に生成する酸化物を工業的に浮上除去することは、生産性やコストの点で困難であるため、O含有量は0.003%以上としてもよい。
O: 0.015% or less O is generally present as oxide-based inclusions, and large inclusions, together with water-soluble sulfides, become corrosion initiation sites and are also detrimental to ductility and toughness after quenching, so the O content is set to 0.015% or less. Inclusions that aggregate and coarsen during casting cause scabs on the surface of the hot-rolled sheet, so the O content is desirably set to 0.008% or less. Basically, a lower O content is preferable, but because it is difficult to industrially float and remove oxides formed in molten steel from the viewpoints of productivity and cost, the O content may be set to 0.003% or more.
また、本実施形態に係るマルテンサイト系ステンレス鋼板には、上記元素に加えて、下記のA群元素、B群元素、C群元素、D群元素のいずれか1群または2群以上を含有させてもよい。これらを含有させる場合は、高純度原料を使用して上限規制を行ってもよい。 Furthermore, in addition to the elements described above, the martensitic stainless steel sheet according to this embodiment may contain one or more of the following group A elements, group B elements, group C elements, and group D elements. When these elements are contained, the upper limit may be set by using high-purity raw materials.
(A群元素)Sn:0.001~0.2%
Snは、MoやCuと同様に、孔食の進展を抑制することで耐食性を高める元素であるため、必要に応じて含有させることが望ましい。その効果を発現するためにはSn含有量を0.001%以上にする。しかしながらSnは、オーステナイト相への固溶限が小さく、普通鋼では熱延割れや疵の原因になることが知られている。また、400~700℃で長時間時効すると、鋼の靭性を低下させることがあり、Sn量は極力低減することが望ましいとされる。よって、Sn含有量は0.2%以下とすることが好ましい。
(Group A element) Sn: 0.001-0.2%
Like Mo and Cu, Sn is an element that enhances corrosion resistance by suppressing the progression of pitting corrosion, so it is desirable to add it as needed. To achieve this effect, the Sn content is set to 0.001% or more. However, Sn has a small solid solubility limit in the austenite phase and is known to cause hot-rolled cracks and defects in ordinary steel. Furthermore, long-term aging at 400 to 700°C can reduce the toughness of the steel, so it is desirable to reduce the Sn content as much as possible. Therefore, the Sn content is preferably set to 0.2% or less.
(B群元素)Nb:0.005%以上0.5%以下、Ti:0.005%以上0.1%以下、V:0.005%以上0.2%以下、Zr:0.005%以上0.1%以下、のいずれか1種または2種以上。 (B group elements) One or more of the following: Nb: 0.005% or more and 0.5% or less, Ti: 0.005% or more and 0.1% or less, V: 0.005% or more and 0.2% or less, Zr: 0.005% or more and 0.1% or less.
Nb:0.005~0.5%
Nbは、Ac1点を高める元素であり、ホットスタンプ成型時の加熱温度を高める事が可能になるため、必要に応じて含有させることが望ましい。その効果を発現するためにはNb含有量を0.005%以上とする。しかし過剰にNbを含有させると凝固割れ感受性を高めるため、Nb含有量は0.5%以下とすることが好ましい。
Nb: 0.005-0.5%
Nb is an element that increases the Ac 1 point, making it possible to increase the heating temperature during hot stamping, so it is desirable to add Nb as needed. To achieve this effect, the Nb content is set to 0.005% or more. However, since an excessive Nb content increases solidification cracking susceptibility, the Nb content is preferably set to 0.5% or less.
Ti:0.005%~0.1%
Tiは、Ac1点を高める元素であり、ホットスタンプ成型時の加熱温度を高める事が可能になるため、必要に応じて含有させることが望ましい。その効果を発現するためにTi含有量を0.005%以上とする。しかし過剰にTiを含有させると、熱延加熱温度以上の温度域において粗大なTiNが析出し、介在物系の疵を生じる事があるため、Ti含有量は0.1%以下とすることが好ましい。
Ti: 0.005% to 0.1%
Ti is an element that raises the Ac 1 point, making it possible to increase the heating temperature during hot stamping, so it is desirable to add Ti as needed. To achieve this effect, the Ti content is set to 0.005% or more. However, if Ti is added in excess, coarse TiN may precipitate in a temperature range above the hot rolling heating temperature, causing inclusion-based defects, so the Ti content is preferably set to 0.1% or less.
V:0.005~0.2%
Vは、Ac1点を高める元素であり、ホットスタンプ成型時の加熱温度を高める事が可能になるため、必要に応じて含有させることが望ましい。その効果を発現するためにはV含有量を0.005%以上とする。一方で、多量のVの含有は、凝固偏析に起因する粗大炭化物の形成を促進し、焼入れ後の延靭性を低下せる懸念があるため、V含有量は0.2%以下とすることが好ましい。
V: 0.005-0.2%
V is an element that increases the Ac 1 point, making it possible to increase the heating temperature during hot stamping, so it is desirable to add it as needed. To achieve this effect, the V content is set to 0.005% or more. On the other hand, since the inclusion of a large amount of V promotes the formation of coarse carbides due to solidification segregation and may reduce ductility and toughness after quenching, the V content is preferably set to 0.2% or less.
Zr:0.005%~0.1%
Zrは、Ac1点を高める元素であり、ホットスタンプ成型時の加熱温度を高める事が可能になるため、必要に応じて含有させることが望ましい。その効果を発現するためにはZr含有量を0.005%以上とする。しかし過剰にZrを含有させると、熱延加熱温度以上の温度域において粗大なZr(C,N)が析出し、介在物系の疵を生じることがあるため、Zr含有量は0.1%以下とすることが好ましい。
Zr: 0.005% to 0.1%
Zr is an element that raises the Ac 1 point, making it possible to increase the heating temperature during hot stamping, so it is desirable to add it as needed. To achieve this effect, the Zr content is set to 0.005% or more. However, if Zr is added in excess, coarse Zr(C,N) precipitates in a temperature range equal to or higher than the hot rolling heating temperature, which may cause inclusion-based defects. Therefore, the Zr content is preferably set to 0.1% or less.
(C群元素)B:0.0005%~0.0030%
Bは、熱間圧延時の高温延性を向上させ、熱延板の耳割れによる歩留まり低下を低減するために、必要に応じて含有させれば良い。その効果を発揮させるためには、B含有量を0.0005%以上とする。しかし、過度なBの含有は、Cr2B、(Cr、Fe)23(C、B)6の析出により、靭性や耐食性を損なうため、B含有量を0.0030%以下とすることが好ましい。
(C group element) B: 0.0005% to 0.0030%
B may be added as needed to improve high-temperature ductility during hot rolling and reduce yield reduction due to edge cracking of the hot-rolled sheet. To achieve this effect, the B content is set to 0.0005% or more. However, excessive B content impairs toughness and corrosion resistance due to precipitation of Cr2B and (Cr,Fe) 23 (C,B) 6 , so the B content is preferably set to 0.0030% or less.
(D群元素)
W:0.01%以上0.4%以下
WもMo同様、耐食性向上に有効な元素である。その効果を発現するため、W含有量は0.01%以上とする。より高い耐食性を得るためには0.03%以上とすることが望ましい。より好ましくは0.05%以上である。一方で、過剰な含有は、常温延性を低下させるため、上限を0.4%以下とする。0.2%以下であってもよい。本発明においては、Wは一般的な特性の調整のために含有することがあり、W含有量は0.05~0.2%が望ましい。
(D group element)
W: 0.01% or more and 0.4% or less Like Mo, W is an element that is effective in improving corrosion resistance. To achieve this effect, the W content is set to 0.01% or more. To obtain even higher corrosion resistance, it is desirable to set it to 0.03% or more. More preferably, it is set to 0.05% or more. On the other hand, excessive inclusion reduces room-temperature ductility, so the upper limit is set to 0.4% or less. It may be 0.2% or less. In the present invention, W may be added to adjust general properties, and the W content is desirably 0.05 to 0.2%.
Ta:0.01%以上0.4%以下
Taは、CやNと結合して耐食性の向上や靭性の向上に寄与するため必要に応じて含有させる。その効果を発現するため、Ta含有量は0.01%以上とする。より高い耐食性を得るためには0.03%以上とすることが望ましい。より好ましくは0.05%以上である。但し、0.4%超の含有によりコスト増になり、併せて製造性を著しく劣化させるため、上限を0.4%以下とする。0.2%以下であってもよい。本発明においては、Taは一般的な特性の調整のために含有することがあり、Ta含有量は0.05~0.2%が望ましい。
Ta: 0.01% or more and 0.4% or less Ta is added as needed because it bonds with C and N to improve corrosion resistance and toughness. To achieve this effect, the Ta content is set to 0.01% or more. To obtain higher corrosion resistance, it is desirable to set it to 0.03% or more. It is more preferably 0.05% or more. However, since a content of more than 0.4% increases costs and significantly deteriorates manufacturability, the upper limit is set to 0.4% or less. It may also be 0.2% or less. In the present invention, Ta may be added to adjust general properties, and the Ta content is desirably 0.05 to 0.2%.
[γp:80以上、200以下]
ガンマポテンシャルγpは、上記(1)式により計算される。ホットスタンプ成型によって、高強度を得るためには成型前の加熱時にオーステナイト主相とすることが必要である。そのため、ガンマポテンシャルγpは80以上にする必要がある。加熱温度の変動に伴うオーステナイト相率の変化も考慮すると、γpを90以上とすることが望ましい。一方で、γpを高める元素であるNi,Mn,Cuを多量に含有させると、焼き戻し軟化抵抗を高め、またAc1点を下げるために、好ましくない。またNi,Mn,Cuと同様にγpを高める元素であるC,Nの含有量を高めることも、焼入れ後の延靭性を損ない好ましくないため、全体の成分バランスとして、γpを200以下とすることが必要である。構造部材として必要な延性及び靭性を得るためには、γpを150以下とすることが好ましい。
[γp: 80 or more, 200 or less]
The gamma potential γp is calculated using the above formula (1). To obtain high strength through hot stamping, it is necessary to convert the steel into an austenite-based primary phase during heating before forming. Therefore, the gamma potential γp must be 80 or higher. Considering the change in the austenite phase fraction due to fluctuations in heating temperature, it is desirable to set γp to 90 or higher. On the other hand, containing large amounts of Ni, Mn, and Cu, which are elements that increase γp, increases the tempering softening resistance and lowers the Ac 1 point, which is undesirable. Furthermore, increasing the content of C and N, which are elements that increase γp like Ni, Mn, and Cu, is also undesirable because it impairs the ductility and toughness after quenching. Therefore, as a balance of the overall components, it is necessary to set γp to 200 or lower. To obtain the ductility and toughness required for a structural member, it is preferable to set γp to 150 or lower.
[C+0.5N:0.04%以上、0.37%以下]
ホットスタンプ成型後の成型部材において、必要な硬さ300Hv以上を得るためには、C+0.5Nを0.04%以上にすることが必要である。更に、ホットスタンプ成型後の成型部材において1200MPa以上の強度を得るためには、C+0.5Nを0.10%以上にすることが好ましい。一方、ステンレス鋼においてC,Nの含有量を高めすぎると、凝固時に粗大な炭化物が晶出して延性及び靭性を損なうため、C+0.5Nを0.37%以下にすることが必要である。靭性をより重視する用途においては、C+0.5Nを0.30%以下とすることが好ましい。
[C+0.5N: 0.04% or more, 0.37% or less]
In order to obtain the required hardness of 300 Hv or more in the formed part after hot stamping, it is necessary to make C + 0.5N 0.04% or more. Furthermore, in order to obtain a strength of 1200 MPa or more in the formed part after hot stamping, it is preferable to make C + 0.5N 0.10% or more. On the other hand, if the C and N contents in stainless steel are too high, coarse carbides crystallize during solidification, impairing ductility and toughness, so it is necessary to make C + 0.5N 0.37% or less. In applications where toughness is more important, it is preferable to make C + 0.5N 0.30% or less.
<めっき層>
[めっき層の厚み:10μm以上、100μm以下]
めっき層は、マルテンサイト系ステンレス鋼板の表面に備えられる。めっき層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。アルミニウムめっき、あるいはアルミニウム合金めっきは、ホットスタンプ加熱時のステンレス鋼の酸化による耐食性低下を防ぐと共に、自動車足回り部品が晒される中性の塩化物環境において、ステンレス鋼母材を犠牲防食、或いは保護被覆して高い耐食を発現するめっきである。自動車足回り環境において必要とされる防食寿命を得るためには、めっき層の厚みを10μm以上とする必要がある。母材が露出する切断端面や、チッピングなどによるめっき層の損傷を考慮すると、めっき層の厚みは15μm以上が好ましい。一方で、めっき層の厚みが厚くなりすぎると、めっき層の形成時やホットスタンプ成型時に、めっき層の剥離などの欠陥を生じるために、100μm以下とする。溶接施工性を考慮すると、めっき層の厚みは50μm以下とすることが好ましい。
<Plating layer>
[Thickness of plating layer: 10 μm or more, 100 μm or less]
The plating layer is provided on the surface of a martensitic stainless steel sheet. The plating layer is made of aluminum or an aluminum alloy. Aluminum plating or aluminum alloy plating prevents a decrease in corrosion resistance due to oxidation of stainless steel during hot stamping heating, and provides high corrosion resistance by sacrificially protecting or protectively coating the stainless steel base material in the neutral chloride environment to which automotive undercarriage parts are exposed. To achieve the corrosion protection life required in an automotive undercarriage environment, the plating layer must be 10 μm thick or more. Considering damage to the plating layer due to cut edges where the base material is exposed and chipping, the plating layer thickness is preferably 15 μm or more. On the other hand, if the plating layer is too thick, defects such as peeling of the plating layer will occur during formation or hot stamping, so the plating layer thickness is set to 100 μm or less. Considering weldability, the plating layer thickness is preferably 50 μm or less.
めっき層の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であれば特に制限はない。アルミニウム合金とは、合金中に含まれる元素のうち最大濃度をしめる元素がアルミニウムである合金をいう。アルミニウム合金としては、例えば、Al-Si合金、Zn-Al合金、Zn-Al-Mg合金、Zn-Al-Mg-Si合金等を例示できる。Al-Si合金の一例としては、Siを3~15%含有し、残部がAlおよび不純物からなるものを例示できる。なお、めっき層は、電気めっき層または溶融めっき層のいずれでもよい。 There are no particular restrictions on the material of the plating layer, as long as it is aluminum or an aluminum alloy. An aluminum alloy is an alloy in which the element with the highest concentration is aluminum. Examples of aluminum alloys include Al-Si alloys, Zn-Al alloys, Zn-Al-Mg alloys, and Zn-Al-Mg-Si alloys. An example of an Al-Si alloy is one containing 3-15% Si, with the remainder being Al and impurities. The plating layer may be either an electroplated layer or a hot-dip galvanized layer.
<ホットスタンブ成型部材>
次に、本実施形態の成型部材について説明する。本実施形態の成型部材は、上記のホットスタンプ用めっきステンレス鋼板をホットスタンプ成型することにより得られる。すなわち、本実施形態の成型部材は、上述した化学成分を有するマルテンサイト系ステンレス鋼材と、マルテンサイト系ステンレス鋼材の表面にあって、アルミニウム、鉄およびクロミウムを含む合金からなり、Crを4質量%以上12%質量以下含有する被覆層とが備えられて構成される。
< Hot stamp molded parts>
Next, the formed member of this embodiment will be described. The formed member of this embodiment is obtained by hot stamping the above-mentioned plated stainless steel sheet for hot stamping. That is, the formed member of this embodiment is configured to include a martensitic stainless steel material having the above-mentioned chemical composition and a coating layer on the surface of the martensitic stainless steel material, which is made of an alloy containing aluminum, iron, and chromium, and contains 4% by mass to 12% by mass of Cr.
被覆層は、ホットスタンプ成型時に加熱により、マルテンサイト系ステンレス鋼板のめっき層に、鋼材側からFeおよびCrが拡散することによって形成されたものである。被覆層は、ホットスタンプ成型後の耐食性を高め、成型時のメッキ剥離を軽減するため、ホットスタンプ後のめっき組成はアルミニウム、鉄、クロミウムを含有し、Crを4質量%以上、12質量%以下含有することが望ましい。被覆層中のFe量およびAl量は特に制限がない。チッピングなどのめっき欠陥を保護するためには、Crを5質量%以上にすることがより好ましい。一方で、被覆層中のCr量を高めすぎると被覆層の剥離が生じやすくなるために、被覆層中のCr量は10質量%以下とすることがより好ましい。 The coating layer is formed by the diffusion of Fe and Cr from the steel side into the plating layer of the martensitic stainless steel sheet due to heating during hot stamping. To improve corrosion resistance after hot stamping and reduce plating peeling during forming, the coating composition after hot stamping contains aluminum, iron, and chromium, with a Cr content of 4% by mass or more and 12% by mass or less. There are no particular restrictions on the Fe and Al amounts in the coating layer. To prevent plating defects such as chipping, it is more preferable to have a Cr content of 5% by mass or more. On the other hand, if the Cr content in the coating layer is too high, peeling of the coating layer becomes more likely, so it is more preferable to keep the Cr content in the coating layer at 10% by mass or less.
成型部材の断面硬度は300Hv以上であることが好ましい。また、JIS Z 2241に準拠する引張試験における全伸びは、JIS13号B試験片で、2%以上であることが好ましい。断面硬度は、ステンレス鋼材の板厚方向の断面を露出させ、ステンレス鋼材表面から板厚の1/4の位置でのビッカース硬度を測定する。硬度測定は場所を変更して3回行い、測定値の平均値を断面硬度とする。負荷荷重は5kgfに設定する。 The cross-sectional hardness of the molded component is preferably 300 Hv or more. Furthermore, the total elongation in a tensile test conforming to JIS Z 2241 is preferably 2% or more for a JIS No. 13B test piece. Cross-sectional hardness is measured by exposing a cross-section of the stainless steel material in the thickness direction and measuring the Vickers hardness at a position 1/4 of the thickness from the surface of the stainless steel material. Hardness measurements are performed three times at different locations, and the average of the measured values is used as the cross-sectional hardness. The applied load is set to 5 kgf.
<製造方法>
[ホットスタンプ用めっきステンレス鋼板の製造方法]
上記の化学組成を有し、一般的な条件にて、熱延、冷延、焼鈍、酸洗の各工程を経た板厚0.5~1.5mmのステンレス鋼板をめっき原板として使用する。めっき原板となるステンレス鋼板を製造する条件は特に限定されるものではないが、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、酸洗条件の一例を挙げれば、鋼片を1100~1300℃に再加熱し、仕上げ温度を850~950℃として80%以上の圧下率で熱間圧延を行う。巻取り温度は350~700℃の範囲が例示できる。酸洗は、生成したスケールを効率よく除去できるように、酸の種類、濃度、および温度を適宜選択できる。冷間圧延率は、平坦度を確保するために圧下率を40%以上とすることが好ましい。また焼鈍温度は800~950℃が例示できる。
<Manufacturing method>
[Method of manufacturing plated stainless steel sheet for hot stamping]
A stainless steel sheet having the above chemical composition and a thickness of 0.5 to 1.5 mm that has been subjected to the processes of hot rolling, cold rolling, annealing, and pickling under typical conditions is used as the base sheet for plating. The conditions for producing the stainless steel sheet to be used as the base sheet for plating are not particularly limited. An example of the hot rolling, pickling, cold rolling, annealing, and pickling conditions is to reheat the steel billet to 1100 to 1300°C, and then hot roll it at a finishing temperature of 850 to 950°C with a reduction of 80% or more. The coiling temperature can be exemplified as 350 to 700°C. The type, concentration, and temperature of the acid used in the pickling can be appropriately selected to efficiently remove the formed scale. The cold rolling reduction is preferably 40% or more to ensure flatness. The annealing temperature can be exemplified as 800 to 950°C.
ステンレス鋼板へのめっき方法については特に限定するものではなく、溶融めっき法をはじめとして電気めっき法、真空蒸着法、クラッド法等が可能であるが、溶融めっきが好ましい。 There are no particular limitations on the method of plating the stainless steel sheet, and methods such as hot-dip plating, electroplating, vacuum deposition, and cladding are possible, but hot-dip plating is preferred.
めっきのためのAlめっき浴は、例えば浴温度670℃、副成分として3~15質量%のSiを含有するものを使用するが、10%前後のSiを含有することが好ましい。また、Alめっき浴には、不純物として鋼板から溶出したFe、Cr、Mn等が混入していてもよい。これ以外の元素として、Mg,Znを少量含有させることもできる。 The Al plating bath used for plating has a bath temperature of, for example, 670°C and contains 3 to 15 mass% Si as a secondary component, but preferably contains around 10% Si. The Al plating bath may also contain impurities such as Fe, Cr, and Mn that have eluted from the steel sheet. Small amounts of Mg and Zn may also be included as other elements.
めっき後ガスワイピング法でめっき付着量を片面10~100μmとすることが、成型時のめっき剥離防止と防錆能確保のために好ましい。まためっき後は化成処理を行って、ホットスタンプ前におけるめっき層の腐食を抑制することが好ましい。 After plating, it is preferable to use the gas wiping method to achieve a plating thickness of 10 to 100 μm on each side to prevent plating peeling during forming and ensure rust prevention. It is also preferable to perform a chemical conversion treatment after plating to prevent corrosion of the plating layer before hot stamping.
[成型部材の製造方法]
成型部材は、上記のホットスタンプ用めっきステンレス鋼板を850℃以上の温度に加熱し、ホットスタンプ用の金型によって成型と共に急速冷却する。加熱時の昇温速度は平均で10℃/s以上とすることが、めっきの剥離強度を確保するために好ましく、また950~1050℃の温度範囲に加熱することが、強度確保の点で好ましい。めっき原板がフェライト相であると、原子の拡散速度が速く、めっき層へのFe,Crの過度な拡散によりめっき層(被覆層)の加工性を損なうため、昇温速度を10℃/s以上の高い昇温速度にすることにより、FeおよびCrの拡散を適度に抑制して、めっき層のCr量を4~12質量%の範囲にすることができる。
[Method for manufacturing molded member]
The formed member is prepared by heating the above-described plated stainless steel sheet for hot stamping to a temperature of 850°C or higher, and then rapidly cooling it while forming it using a hot stamping die. An average heating rate of 10°C/s or higher during heating is preferred to ensure the peel strength of the plating, and heating to a temperature range of 950 to 1050°C is preferred to ensure strength. When the base sheet for plating is in the ferrite phase, the atomic diffusion rate is fast, and excessive diffusion of Fe and Cr into the plating layer impairs the workability of the plating layer (coating layer). Therefore, by setting the heating rate to a high rate of 10°C/s or higher, the diffusion of Fe and Cr can be appropriately suppressed, and the Cr content of the plating layer can be set to a range of 4 to 12 mass%.
<実験>
表1に示すような、様々なめっき鋼板について、C+0.5N量と、成型部材の断面における強度との関係を調査した。めっき鋼板としては、市場で入手可能な、No.aのアルミニウムめっき鋼板(0.22%C-1.2%Mn)、No.bのSUH409鋼(0.004%C-11.8%Cr)を母材とするアルミニウムめっき鋼板、No.cのSUS432鋼(0.006C-17Cr-0.5Mo)を母材とするアルミニウムめっき鋼板を用意した。更に、SUS410(0.04C-12.3Cr)、SUS420J1(13.3Cr-0.21C)、SUS420J2(13.5Cr-0.32C)を母材とし、他の元素の含有量を調製した鋼板に、アルミニウムめっき層を形成することにより、No.d~fのアルミニウムめっき鋼板をラボ試作した。これらの鋼板のめっき厚みは約20μmとした。表1に、各鋼板の化学成分を示す。
<Experiment>
The relationship between the amount of C+0.5N and the cross-sectional strength of formed parts was investigated for various plated steel sheets, as shown in Table 1. Commercially available plated steel sheets were prepared: No. a aluminum-plated steel sheet (0.22% C-1.2% Mn), No. b aluminum-plated steel sheet with SUH409 steel (0.004% C-11.8% Cr) as the base material, and No. c aluminum-plated steel sheet with SUS432 steel (0.006C-17Cr-0.5Mo) as the base material. Furthermore, No. 1000C steel sheets were prepared by forming an aluminum plating layer on steel sheets with SUS410 (0.04C-12.3Cr), SUS420J1 (13.3Cr-0.21C), or SUS420J2 (13.5Cr-0.32C) as the base material, with the contents of other elements adjusted. Aluminum-plated steel sheets d to f were produced in the laboratory. The plating thickness of these steel sheets was approximately 20 μm. Table 1 shows the chemical composition of each steel sheet.
これらのめっき鋼板を950℃で1分間加熱した後、ホットスタンプ用の平板金型に挟んで約50℃/sの冷却速度で冷却するホットスタンプ成型を行い、成型部材を得た。そして、成型部材の断面硬度を測定した。その結果を図1に示す。 These plated steel sheets were heated to 950°C for 1 minute, then clamped between flat hot stamping dies and cooled at a cooling rate of approximately 50°C/s to perform hot stamping, yielding formed parts. The cross-sectional hardness of the formed parts was then measured. The results are shown in Figure 1.
また、得られた成型部材を化成処理液に浸漬し,約25μmの電着塗装後、表面の塗膜にクロス状の疵(クロスカット)を入れたものを試料として、JASO M610に準拠した複合腐食試験(CCT)を150サイクル(50日間)行った。 The resulting molded components were then immersed in a chemical conversion treatment solution, and after an approximately 25 μm thick electrocoat coating was applied, cross-shaped scratches (cross cuts) were made in the surface coating. These samples were then used to carry out 150 cycles (50 days) of combined corrosion testing (CCT) in accordance with JASO M610.
JASO法CCTの試験条件を以下に示す。
塩水噴霧(5%NaCl,35℃,2h)→乾燥(60℃,4h)→湿潤(50℃,2h)
The test conditions for the JASO CCT are shown below.
Salt water spray (5% NaCl, 35°C, 2h) → Drying (60°C, 4h) → Wetting (50°C, 2h)
CCT150サイクル後の板厚方向への腐食深さを、表面からレーザー光により1試料当たり各5点測定して、平均値を算出した結果を図2および表2に示す。表2には、成型部材の被覆層中のCr量と、全伸びの評価結果を併せて示す。 After 150 CCT cycles, the corrosion depth in the thickness direction was measured from the surface using a laser beam at five points per sample, and the average values were calculated. The results are shown in Figure 2 and Table 2. Table 2 also shows the Cr content in the coating layer of the molded component and the evaluation results for total elongation.
表1~表2および図1~図2に示すように、No.bのSUH409鋼のアルミめっき鋼板と、No.cのSUS432鋼のアルミメッキ鋼板は、断面硬度が200HV以下となり、必要とする300HV以上の硬度が得られなかった。また、No.aのホットスタンプ成型用のアルミニウムめっき鋼板では、300HV以上の硬度が得られたが、腐食試験において100μm超の腐食が認められた。一方で、No.d~fのSUS410,SUS403,SUS420J1,SUS420J2をベースにして他の元素の含有量を調整して得られた鋼板にアルミニウムめっきで被覆しためっきステンレス鋼板は、ホットスタンプ後の断面硬度が300HV以上となり、腐食試験でも腐食深さが50μm以下であった。 As shown in Tables 1 and 2 and Figures 1 and 2, the aluminum-plated steel sheet No. b made of SUH409 steel and the aluminum-plated steel sheet No. c made of SUS432 steel had cross-sectional hardnesses of 200 HV or less and did not achieve the required hardness of 300 HV or more. Furthermore, the aluminum-plated steel sheet for hot stamping No. a achieved a hardness of 300 HV or more, but corrosion testing showed corrosion depths of more than 100 μm. On the other hand, the plated stainless steel sheets Nos. d to f, which were aluminum-plated steel sheets based on SUS410, SUS403, SUS420J1, and SUS420J2 with adjusted content of other elements, achieved cross-sectional hardnesses of 300 HV or more after hot stamping, and corrosion depths of 50 μm or less in corrosion testing.
次に本発明を実施例でもって更に詳しく説明する。
熱間圧延工程及び冷間圧延工程を経て、表3A及び表3Bに示す鋼成分を有する板厚1.0mmの鋼板を製造し、耳割れ、ヘゲ疵の有無を評価した。耳割れや表面ヘゲ疵がある場合は、めっき原板品質として不合格とした。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Steel sheets having a thickness of 1.0 mm and having the steel compositions shown in Tables 3A and 3B were manufactured through hot rolling and cold rolling processes, and the presence or absence of edge cracks and scabs was evaluated. If edge cracks or surface scabs were found, the steel sheets were deemed to have failed the quality of the galvanized base sheet.
引き続き、これらの鋼板をめっき原板として使用し、無酸化炉―還元炉タイプのラインで溶融アルミニウムめっきまたはアルミニウム合金めっきを行った。発明例P1は溶融アルミニウムめっきであり、その他は、Siを8~10%、Feを1~3%、Crを0.2~0.6%含むアルミニウム合金めっきとした。めっき後、ガスワイピング法でめっき厚を10~100μmに調整し、冷却後に巻き取った。 These steel sheets were then used as base metal for plating and subjected to hot-dip aluminum plating or aluminum alloy plating in a non-oxidizing furnace-reduction furnace type line. Inventive example P1 was hot-dip aluminum plated, while the others were aluminum alloy plated containing 8-10% Si, 1-3% Fe, and 0.2-0.6% Cr. After plating, the plating thickness was adjusted to 10-100 μm using the gas wiping method, and the sheets were cooled and then coiled.
こうして得られたアルミニウムめっきステンレス鋼板またはアルミニウム合金めっきステンレス鋼板からホットスタンプ用の切り板を切り出し、950℃で1分間加熱後、ホットスタンプ用の平板金型で挟んで50℃/sの冷却速度で冷却するホットスタンプ成型を行って、成型部材とした。成型部材から試験片を切り出し、断面硬度測定、引張試験、めっき中のCr濃度分析を行った。 Cut sheets for hot stamping were cut from the aluminum-plated stainless steel sheet or aluminum alloy-plated stainless steel sheet obtained in this way, heated to 950°C for 1 minute, and then hot stamped by clamping between flat hot stamping dies and cooling at a rate of 50°C/s to produce formed components. Test pieces were cut from the formed components and subjected to cross-sectional hardness measurements, tensile tests, and analysis of the Cr concentration in the plating.
JIS Z 2241に準拠する引張試験において、全伸びが2%以上となるものを合格とした。断面硬度は300Hv以上を合格とした。成型部材の断面硬度は、ステンレス鋼材の板厚方向の断面を露出させ、ステンレス鋼材表面から板厚の1/4の位置でのビッカース硬度を測定した。硬度測定は場所を変更して3回行い、測定値の平均値を断面硬度とした。負荷荷重は5kgfに設定した。 In a tensile test conforming to JIS Z 2241, a total elongation of 2% or more was considered to have passed. A cross-sectional hardness of 300 Hv or more was considered to have passed. The cross-sectional hardness of the molded part was measured by exposing the cross-section of the stainless steel material in the thickness direction and measuring the Vickers hardness at a position 1/4 of the thickness from the surface of the stainless steel material. The hardness measurement was performed three times at different locations, and the average of the measured values was used as the cross-sectional hardness. The applied load was set to 5 kgf.
得られた成型部材を化成処理液に浸漬し,約20μmの電着塗装後、表面の塗膜にクロス状の疵(クロスカット)を入れJASO M610に準拠した複合腐食試験(CCT)を150サイクル(50日間)行った。 The resulting molded components were immersed in a chemical conversion treatment solution and then electrocoated with a thickness of approximately 20 μm. Cross-cuts were then made in the surface coating, and a combined corrosion test (CCT) in accordance with JASO M610 was carried out for 150 cycles (50 days).
JASO法CCTの試験条件を以下に示す。
塩水噴霧(5%NaCl,35℃,2h)→ 乾燥(60℃,4h)→ 湿潤(50℃,2h)
The test conditions for the JASO CCT are shown below.
Salt spray (5% NaCl, 35℃, 2h) → Dry (60℃, 4h) → Wet (50℃, 2h)
150サイクル後の試料について、板厚方向への腐食深さを、表面からレーザー光により1試料当たり各5点測定して、平均値を算出した。ここで、平均腐食深さが50μm以下を合格とした。 After 150 cycles, the corrosion depth in the thickness direction of each sample was measured using a laser beam from the surface at five points, and the average value was calculated. An average corrosion depth of 50 μm or less was considered to be acceptable.
以上の評価結果を表4A及び表4Bに示す。 The above evaluation results are shown in Tables 4A and 4B.
本発明範囲にあるホットスタンプ用めっき鋼板を素材とし、ホットスタンプ成型により製造されたP1~P28の成型部材は、耳割れや表面ヘゲ疵が無く、目標とした断面硬度300HV以上、全伸び2%以上、平均腐食深さ50μm以下を達成した。なお、ホットスタンプ後の被覆層には、Crのほかに、アルミニウムおよび鉄が含まれていた。 The formed parts P1 to P28, manufactured by hot stamping using plated steel sheets for hot stamping within the scope of this invention, were free of edge cracks and surface scuffs and achieved the target cross-sectional hardness of 300 HV or more, total elongation of 2% or more, and average corrosion depth of 50 μm or less. The coating layer after hot stamping contained aluminum and iron in addition to Cr.
一方、比較例であるS1~S4は、Cが0.04%未満であり、γPも80未満であったため、断面硬さが300Hv未満であった。
S5は、Cが0.35%を超えていたため、全伸びが2%未満であった。
On the other hand, in the comparative examples S1 to S4, the C content was less than 0.04% and the γP was also less than 80, so the cross-sectional hardness was less than 300 Hv.
In S5, the C content exceeded 0.35%, and therefore the total elongation was less than 2%.
S6は、Siが0.05%未満であり、熱延加熱時の酸化により表層のCr量が減少したため、耐食性が不良であった。
S7は、Siが1%を超えているため、熱延スケールが薄く、熱延ロールとの焼き付きにより表面ヘゲ疵が発生した。
In S6, the Si content was less than 0.05% and the amount of Cr in the surface layer was reduced due to oxidation during hot rolling and heating, resulting in poor corrosion resistance.
In S7, since the Si content exceeded 1%, the hot-rolled scale was thin, and surface scabs occurred due to seizure with the hot-rolling rolls.
S8は、Mnが0.1%未満、Sが0.01%超であったため、熱間圧延工程において耳割れが発生した。
S9は、Mnが2.0%を超えたため、MnSを起点とする腐食により耐食性が不良であった。
In S8, the Mn content was less than 0.1% and the S content was more than 0.01%, so edge cracks occurred during the hot rolling process.
In S9, the Mn content exceeded 2.0%, and therefore corrosion originating from MnS caused poor corrosion resistance.
S10は、Pが0.035%を超えたため、熱間加工性が低下して熱延板端面に耳割れが発生した。
S11は、Sが0.010%を超えたため、熱間加工性が低下して耳割れが発生した。
In S10, the P content exceeded 0.035%, so the hot workability deteriorated and edge cracks occurred on the end surfaces of the hot-rolled sheet.
In S11, the S content exceeded 0.010%, so the hot workability deteriorated and edge cracks occurred.
S12は、Crが10.5%未満であったため、耐食性が不良であった。
S13は、Crが13.5%を超えたため、ホットスタンプ成型の加熱時にフェライト相が多くなり、焼入れ後の硬さが低くなった。
S12 had poor corrosion resistance because the Cr content was less than 10.5%.
In S13, the Cr content exceeded 13.5%, so the ferrite phase increased during heating for hot stamping, resulting in low hardness after quenching.
S14は、Mo,Cu、Niが0.01%未満であったため、耐食性が低下した。
S15は、Alが0.001%未満、Oが0.015%超であったため、酸化物系介在物量が多くなり、ヘゲ疵が認められた。
In S14, the Mo, Cu, and Ni contents were less than 0.01%, and therefore the corrosion resistance was reduced.
In S15, the Al content was less than 0.001% and the O content was more than 0.015%, so the amount of oxide-based inclusions was large and scabs were observed.
S16は、Crが10.5%未満であったため、耐食性が不良であった。
S17は、C+0.5Nが0.37%を超えたため、延性が不良であった。
S16 had poor corrosion resistance because the Cr content was less than 10.5%.
In S17, the C+0.5N content exceeded 0.37%, and therefore the ductility was poor.
S18は、めっき厚が10μm未満であったため、めっき層中のCr量が過剰になり、耐食性が不良であった。
S19は、めっき厚が100μmを超えたため、めっき層中のCr量が少なくなり、ホットスタンプ成型においてめっき層の剥離が起こり、剥離に伴う腐食により耐食性が不良であった。
In S18, the plating thickness was less than 10 μm, so the amount of Cr in the plating layer was excessive, resulting in poor corrosion resistance.
In the case of S19, the plating thickness exceeded 100 μm, so the amount of Cr in the plating layer was small, and peeling of the plating layer occurred during hot stamping, and corrosion accompanying the peeling resulted in poor corrosion resistance.
本発明によれば、高い強度を有し耐食性に優れた表面処理ステンレス鋼板を、熱延疵を発生させることなく生産性良く製造することが可能になる。したがって本発明は、自動車の足回り部品や排気系部品、燃料系部品、構造部材などの軽量化や長寿命化に寄与するものである。 The present invention makes it possible to produce surface-treated stainless steel sheets with high strength and excellent corrosion resistance with high productivity and without the occurrence of heat-rolling defects. Therefore, the present invention contributes to reducing the weight and extending the life of automotive suspension parts, exhaust system parts, fuel system parts, structural members, and other components.
Claims (5)
C:0.03%以上0.35%以下、
Si:0.05%以上1.0%以下、
Mn:0.1%以上2.0%以下、
P:0.035%以下、
S:0.010%以下、
Cr:10.5%以上13.5%以下、
Ni:0.01%以上0.60%以下、
Cu:0.01%以上1.5%以下、
Mo:0.01%以上1.5%以下、
Al:0.001%以上0.1%以下、
N:0.010%以上0.08%以下、
O:0.015%以下、を含有し、
残部がFeおよび不純物からなる成分組成を有し、
下記式(1)で示されるγPが80以上、200以下であり、C+0.5Nが0.04%以上、0.37%以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼板と、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼板の表面にあって、厚みが10μm以上、100μm以下のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるめっき層と、
を備えることを特徴とするホットスタンプ用めっきステンレス鋼板。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189 …(1)
ただし、上記式(1)および前記C+0.5Nにおける元素記号は、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板における各元素の含有量(質量%)である。 In mass%,
C: 0.03% or more and 0.35% or less,
Si: 0.05% or more and 1.0% or less,
Mn: 0.1% or more and 2.0% or less,
P: 0.035% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 10.5% or more and 13.5% or less,
Ni: 0.01% or more and 0.60% or less,
Cu: 0.01% or more and 1.5% or less,
Mo: 0.01% or more and 1.5% or less,
Al: 0.001% or more and 0.1% or less,
N: 0.010% or more and 0.08% or less,
O: 0.015% or less,
The balance has a composition consisting of Fe and impurities,
A martensitic stainless steel plate having a γP value of 80 to 200, and a C+0.5N value of 0.04% to 0.37%, as determined by the following formula (1):
a plating layer made of aluminum or an aluminum alloy and having a thickness of 10 μm or more and 100 μm or less on the surface of the martensitic stainless steel sheet;
A plated stainless steel sheet for hot stamping, comprising:
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189...(1)
However, the element symbols in the above formula (1) and C+0.5N represent the content (mass %) of each element in the martensitic stainless steel sheet.
A群元素:Sn:0.001%以上0.2%以下。
B群元素:Nb:0.005%以上0.5%以下、Ti:0.005%以上0.1%以下、V:0.005%以上0.2%以下、Zr:0.005%以上0.1%以下、のいずれか1種または2種以上。
C群元素:B:0.0005%以上0.0030%以下。
D群元素:W:0.01%以上0.4%以下、Ta:0.01%以上0.4%以下のいずれか1種または2種。 The plated stainless steel sheet for hot stamping according to claim 1, characterized in that it further contains, in mass %, one or more of the following group A elements, group B elements, group C elements and group D elements in place of a portion of Fe:
Group A element: Sn: 0.001% or more and 0.2% or less.
B group elements: one or more of Nb: 0.005% or more and 0.5% or less, Ti: 0.005% or more and 0.1% or less, V: 0.005% or more and 0.2% or less, and Zr: 0.005% or more and 0.1% or less.
Group C elements: B: 0.0005% or more and 0.0030% or less.
D group elements: one or two of W: 0.01% or more and 0.4% or less, and Ta: 0.01% or more and 0.4% or less.
C:0.03%以上0.35%以下、
Si:0.05%以上1.0%以下、
Mn:0.1%以上2.0%以下、
P:0.035%以下、
S:0.010%以下、
Cr:10.5%以上13.5%以下、
Ni:0.01%以上0.60%以下、
Cu:0.01%以上1.5%以下、
Mo:0.01%以上1.5%以下、
Al:0.001%以上0.1%以下、
N:0.010%以上0.08%以下、
O:0.015%以下、を含有し、
残部がFeおよび不純物からなる成分組成を有し、
下記式(2)で示されるγpが80以上、200以下であり、C+0.5Nが0.04%以上、0.37%以下であるマルテンサイト系ステンレス鋼材と、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼材の表面にあって、アルミニウム、鉄およびクロミウムを含む合金からなり、Crを4質量%以上12質量%以下含有する被覆層と、
を備えることを特徴とするホットスタンプ成型部材。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189 …(2)
ただし、上記式(2)および前記C+0.5Nにおける元素記号は、前記マルテンサイト系ステンレス鋼材における各元素の含有量(質量%)である。 In mass%,
C: 0.03% or more and 0.35% or less,
Si: 0.05% or more and 1.0% or less,
Mn: 0.1% or more and 2.0% or less,
P: 0.035% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 10.5% or more and 13.5% or less,
Ni: 0.01% or more and 0.60% or less,
Cu: 0.01% or more and 1.5% or less,
Mo: 0.01% or more and 1.5% or less,
Al: 0.001% or more and 0.1% or less,
N: 0.010% or more and 0.08% or less,
O: 0.015% or less,
The balance has a composition consisting of Fe and impurities,
A martensitic stainless steel material having γp represented by the following formula (2) of 80 or more and 200 or less, and C + 0.5N of 0.04% or more and 0.37% or less;
a coating layer on the surface of the martensitic stainless steel material, the coating layer being made of an alloy containing aluminum, iron, and chromium, and containing 4% by mass or more and 12% by mass or less of Cr;
A hot stamp formed member comprising:
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn-11.5Cr-11.5Si-12Mo-52Al+189...(2)
However, the element symbols in the above formula (2) and the C+0.5N indicate the content (mass %) of each element in the martensitic stainless steel material.
A群元素:Sn:0.001%以上0.2%以下。
B群元素:Nb:0.005%以上0.5%以下、Ti:0.005%以上0.1%以下、V:0.005%以上0.2%以下、Zr:0.005%以上0.1%以下、のいずれか1種または2種以上。
C群元素:B:0.0005%以上0.0030%以下。
D群元素:W:0.01%以上0.4%以下、Ta:0.01%以上0.4%以下のいずれか1種または2種。 5. The hot-stamped member according to claim 3 or 4, characterized in that, in place of a portion of Fe, the hot-stamped member further contains, in mass %, one or more of the following group A elements, group B elements, group C elements, and group D elements:
Group A element: Sn: 0.001% or more and 0.2% or less.
B group elements: one or more of Nb: 0.005% or more and 0.5% or less, Ti: 0.005% or more and 0.1% or less, V: 0.005% or more and 0.2% or less, and Zr: 0.005% or more and 0.1% or less.
Group C elements: B: 0.0005% or more and 0.0030% or less.
D group elements: one or two of W: 0.01% or more and 0.4% or less, and Ta: 0.01% or more and 0.4% or less.
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