特許 7286833 炭素含有量が規定されたフィラーワイヤを準備して溶接鋼ブランクを製造する方法、関連する溶接ブランク、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品並びに関連する部品を用いて溶接部品を製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-26

(45)【発行日】2023-06-05

(54)【発明の名称】炭素含有量が規定されたフィラーワイヤを準備して溶接鋼ブランクを製造する方法、関連する溶接ブランク、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品並びに関連する部品を用いて溶接部品を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20230529BHJP

   C22C 38/60 20060101ALI20230529BHJP

   B23K 26/322 20140101ALI20230529BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20230529BHJP

   B23K 35/30 20060101ALI20230529BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20230529BHJP

   C21D 1/18 20060101ALI20230529BHJP

   C21D 9/50 20060101ALI20230529BHJP

   C22C 19/05 20060101ALN20230529BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 301T

C22C38/00 301W

C22C38/60

B23K26/322

B23K26/21 F

B23K35/30 320A

B23K35/30 320Q

C21D9/00 A

C21D1/18 C

C21D9/50 101B

C22C19/05 B

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2022052923

(22)【出願日】2022-03-29

(62)【分割の表示】P 2020528247の分割

【原出願日】2018-11-26

(65)【公開番号】P2022104942

(43)【公開日】2022-07-12

【審査請求日】2022-03-30

(31)【優先権主張番号】PCT/IB2017/057386

(32)【優先日】2017-11-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB

(73)【特許権者】

【識別番号】515214729

【氏名又は名称】アルセロールミタル

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン・アルバレス

(72)【発明者】

【氏名】ティエリー・リゾン

(72)【発明者】

【氏名】マリア・ポワリエ

【審査官】鈴木 葉子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２２０４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０４０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８９７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５２９００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２１２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１６－００３３５４１（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ ３８／００－３８／６０

Ｃ２１Ｄ １／０２－ １／８４

Ｃ２１Ｄ ９／００－ ９／４４， ９／５０

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

Ｂ２３Ｋ ３５／００－３５／３４

Ｂ２３Ｋ ３５／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接鋼ブランク（１）の製造方法であって、以下の連続工程：
－ ２枚のプレコート板（２）を準備する工程であって、鋼基材（３）を含む各プレコート板（２）が、その主面（４）の少なくとも１つにプレコーティング（５）を有し、前記プレコーティング（５）が、少なくとも鉄及びアルミニウムを含む金属間合金層（９）、並びに任意で前記金属間合金層（９）の上に延伸する金属合金層（１１）を含み、前記金属合金層（１１）が、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベース合金の層であり、前記基材（３）が、プレス硬化性鋼でできており、且つ０．８ｍｍ～５ｍｍの間の厚さを有し、前記プレコート板（２）の少なくとも１枚について、前記基材（３）の鋼が、重量で
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．０１０％
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である工程、
－ フィラーワイヤ（２０）を使用して前記プレコート板（２）を突合せ溶接して、前記プレコート板（２）間の接合部に溶接継手（２２）を形成する工程であって、突合せ溶接時に前記プレコーティング（５）が、各プレコート板（２）の少なくとも１つの主面（４）の全体を被覆している工程
を含み、
－ 前記フィラーワイヤ（２０）が、０．０１ｗｔ％～０．４５ｗｔ％の間（基準Ｃ１）の炭素含有量を有すること、
－ 前記フィラーワイヤ（２０）の組成及び溶接プールに添加される前記フィラーワイヤ（２０）の割合を、得られた前記溶接継手（２２）が、以下の特徴：
（ａ）前記溶接継手（２２）の焼入れ係数ＦＴ_ＷＪが、

【数1】

（基準Ｃ２）であり、
式中、
－ ＦＴ_ＢＭが、前記２枚のプレコート板（２）の前記鋼基材（３）のうち、最も硬化性の低い鋼基材（３）の前記焼入れ係数であり、
－ 前記焼入れ係数ＦＴ_ＷＪ及びＦＴ_ＢＭが、次の式、ＦＴ＝１２８＋１５５３ｘＣ＋５５ｘＭｎ＋２６７ｘＳｉ＋４９ｘＮｉ＋５ｘＣｒ－７９ｘＡｌ－２ｘＮｉ^２－１５３２ｘＣ^２－５ｘＭｎ^２－１２７ｘＳｉ^２－４０ｘＣｘＮｉ－４ｘＮｉｘＭｎを使用して決定され、式中、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ及びＳｉが、焼入れ係数が決定される領域の、それぞれアルミニウム、クロム、ニッケル、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量であり、この領域が、ＦＴ_ＷＪの場合は前記溶接継手（２２）であり、ＦＴ_ＢＭの場合は最も硬化性の低い基材であることと、
（ｂ）前記溶接継手（２２）の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％より厳密に少ないこと、又は前記溶接継手（２２）の炭素含有量Ｃ_ＷＪが０．１５ｗｔ％以上の場合、前記溶接継手（２２）の軟化係数ＦＡ_ＷＪが_、ＦＡ_ＷＪ＞５０００（基準Ｃ３）、ここで、前記溶接継手（２２）の前記軟化係数ＦＡ_ＷＪが、前記溶接継手（２２）のアルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量の関数として、式：
ＦＡ＝１０２９１＋４３８４．１ｘＭｏ＋３６７６．９Ｓｉ－５２２．６４ｘＡｌ－２２２１．２ｘＣｒ－１１８．１１ｘＮｉ－１５６５．１ｘＣ－２４６．６７ｘＭｎ
を使用して計算されることと
を有するように選択することを特徴とする、
製造方法。

【請求項2】

前記溶接継手（２２）の重量パーセントでの炭素含有量Ｃ_ＷＪが、１．２５ｘＣ_ＢＭ（_{ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ}）－Ｃ_ＷＪ≧０（基準Ｃ４）であり、式中、Ｃ_ＢＭが、前記２枚のプレコート板（２）の前記基材（３）のうち最も硬化性の高い（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）基材（３）の、重量パーセントでの炭素含有量である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記溶接継手（２２）のニッケル含有量Ｎｉ_ＷＪが、２．０ｗｔ％～１１．０ｗｔ％の間（基準Ｃ５）である、請求項１又は請求項２に記載の方法。

【請求項4】

準備工程で準備される前記プレコート板（２）が、それらの主面（４）の両方にプレコーティング（５）を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

突合せ溶接時に、前記プレコーティング（５）が、前記プレコート板（２）の少なくとも１枚の両方の主面（４）に完全に残っている、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

突合せ溶接の前に、前記溶接継手（２２）に少なくとも部分的に組み込まれることが意図されている、前記プレコート板（２）の少なくとも１枚の溶接端部（１４）を、ブラッシング、機械加工、面取り、べべリング及び/又は前記プレコーティング（５）の少なくとも一部の除去のうち、少なくとも１つの処理工程を使用して作製することをさらに含み、もって、前記作製が、前記プレコーティング（５）が、前記２枚のプレコート板（２）各々の少なくとも１つの主面（４）に完全に残るように実施される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記溶接工程が、レーザービームを使用して実施される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記プレコート板（２）の少なくとも１枚について、前記基材（３）の鋼が、重量で
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
０．８％≦Ｍｎ≦１．８％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．５％
Ｔｉ≦０．１％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．００５％
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記プレコート板（２）の１枚について、前記基材（３）の鋼が、重量で
０．０４０％≦Ｃ≦０．１００％
０．８０％≦Ｍｎ≦２．００％
Ｓｉ≦０．３０％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０３０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．０７０％
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％
Ｔｉ≦０．０８０％
Ｎ≦０．００９％
Ｃｕ≦０．１００％
Ｎｉ≦０．１００％
Ｃｒ≦０．１００％
Ｍｏ≦０．１００％
Ｃａ≦０．００６％、
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記プレコート板（２）の１枚について、前記基材（３）の鋼が、重量で
０．２４％≦Ｃ≦０．３８％
０．４０％≦Ｍｎ≦３％
０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％
０．０１５％≦Ａｌ≦０．０７０％
０％≦Ｃｒ≦２％
０．２５％≦Ｎｉ≦２％
０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％
０％≦Ｎｂ≦０．０６０％
０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％
０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％
０．０００１％≦Ｓ≦０．００５％
０．０００１％≦Ｐ≦０．０２５％
を含み、
ここで、前記チタン及び窒素の含有量が、
Ｔｉ／Ｎ＞３．４２
の関係を満たし、
前記炭素、マンガン、クロム及びシリコンの含有量が、

【数2】

の関係を満たし、
鋼が、任意選択的に
０．０５％≦Ｍｏ≦０．６５％
０．００１％≦Ｗ≦０．３０％％
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
のうち１つ以上の元素を含み、
残部が、鉄及び生産から生じる不可避の不純物である、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記溶接が、保護ガスを使用して実施される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記保護ガスが、ヘリウム及び／又はアルゴンである、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

溶接され、その後熱間プレス成形及び冷却された鋼部品を製造する方法であって、以下の連続工程：
－ 溶接鋼ブランク（１）を得るために、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法を実行する工程と、
－ 前記プレコート板（２）の前記基材（３）に、完全なオーステナイト組織を得るように、前記溶接鋼ブランク（１）を加熱する工程と、
－ 前記溶接鋼ブランク（１）をプレス工具内で熱間プレス成形して、鋼部品を得る工程と、
－ 前記プレス工具内で前記鋼部品を冷却する工程と
を含み、
熱間プレス成形及び冷却の後、前記溶接継手全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、前記溶接継手の平均硬度ＨＶｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下である、方法。

【請求項14】

前記冷却工程中、冷却速度が、前記プレコート板（２）の前記基材（３）の中で、最も硬化性の高いもののベイナイト又はマルテンサイト冷却速度以上である、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

溶接鋼ブランク（１）であって、２枚のプレコート板（２）を含み、鋼基材（３）を含む各プレコート板（２）が、その主面（４）の少なくとも１つにプレコーティング（５）を有し、前記プレコーティング（５）が、少なくとも鉄及びアルミニウムを含む金属間合金層（９）、並びに任意で前記金属間合金層（９）の上に延伸する金属合金層（１１）を含み、前記金属合金層（１１）が、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベース合金の層であり、前記基材（３）が、プレス硬化性鋼でできており、且つ０．８ｍｍ～５ｍｍの間の厚さを有し、
前記プレコート板（２）の少なくとも１枚について、前記基材（３）の鋼が、重量で
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．０１０％
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物であり、並びに
前記プレコート板（２）が、溶接継手（２２）によって接合されており、前記溶接継手（２２）が、
（ａ）前記溶接継手（２２）の焼入れ係数ＦＴ_ＷＪが、

【数3】

（基準Ｃ２）であり、
式中
－ ＦＴ_ＢＭが、２枚の前記プレコート板（２）の前記鋼基材（３）のうち、硬化性が最も低い鋼基材（３）の焼入れ係数であり、
－ 前記焼入れ係数ＦＴ_ＷＪ及びＦＴ_ＢＭが、式、ＦＴ＝１２８＋１５５３ｘＣ＋５５ｘＭｎ＋２６７ｘＳｉ＋４９ｘＮｉ＋５ｘＣｒ－７９ｘＡｌ－２ｘＮｉ^２－１５３２ｘＣ^２－５ｘＭｎ^２－１２７ｘＳｉ^２－４０ｘＣｘＮｉ－４ｘＮｉｘＭｎを使用して決定され、式中、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ及びＳｉが、焼入れ係数が決定される領域の、それぞれアルミニウム、クロム、ニッケル、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量であり、この領域が、ＦＴ_ＷＪの場合は前記溶接継手（２２）であり、ＦＴ_ＢＭの場合は硬化性が最も低い基材であること、及び
（ｂ）前記溶接継手（２２）の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％より厳密に少ないこと、又は前記溶接継手（２２）の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％以上の場合、前記溶接継手（２２）の軟化係数ＦＡ_ＷＪが、ＦＡ_ＷＪ＞５０００（基準Ｃ３）となり、式中、前記溶接継手（２２）の軟化係数ＦＡ_ＷＪが、アルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、炭素、マンガン及びシリコンの、前記溶接継手（２２）中の、重量パーセント表示の平均含有量の関数として、式：
ＦＡ＝１０２９１＋４３８４．１ｘＭｏ＋３６７６．９Ｓｉ－５２２．６４ｘＡｌ－２２２１．２ｘＣｒ－１１８．１１ｘＮｉ－１５６５．１ｘＣ－２４６．６７ｘＭｎを使用して計算されること、
並びに、前記溶接継手（２２）が、熱間プレス成形及び冷却の後、前記溶接継手（２２）全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、前記溶接継手（２２）の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下であることを特徴とし、
前記溶接継手（２２）の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、重量パーセントで、１．２５ｘＣ_{ＢＭ（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）}－Ｃ_ＷＪ≧０（基準Ｃ４）であり、式中、Ｃ_ＢＭが、前記２枚のプレコート板（２）の前記鋼基材（３）のうち、最も硬化性の高い鋼基材（３）の、重量パーセントでの炭素含有量である、及び／又は
前記溶接継手（２２）のニッケル含有量Ｎｉ_ＷＪが、２．０ｗｔ％～１１．０ｗｔ％の間である（基準Ｃ５）、溶接鋼ブランク（１）。

【請求項16】

溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品であって、第１の被覆鋼部品部分及び第２の被覆鋼部品部分を含み、鋼基材（３）を含む各被覆鋼部品部分が、少なくとも鉄及びアルミニウムを含むコーティングをその主面の少なくとも１つに有し、前記基材（３）が、プレス硬化性鋼でできており、且つ０．８ｍｍ～５ｍｍの間の厚さを有し、
前記第１及び第２の被覆鋼部品部分のうち、少なくとも１つの前記基材（３）の鋼が、重量で
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．０１０％
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物であり、並びに
前記第１及び第２の被覆鋼部品部分が、溶接継手（２２）によって接合されており、前記溶接継手（２２）が、
（ａ）前記溶接継手（２２）の焼入れ係数ＦＴ_ＷＪが、

【数4】

（基準Ｃ２）であり、
式中、
－ ＦＴ_ＢＭが、前記第１及び第２の被覆鋼部品部分の前記鋼基材（３）のうち、最も硬化性の低い鋼基材（３）の前記焼入れ係数であり、
－ 前記焼入れ係数ＦＴ_ＷＪ及びＦＴ_ＢＭが、式、ＦＴ＝１２８＋１５５３ｘＣ＋５５ｘＭｎ＋２６７ｘＳｉ＋４９ｘＮｉ＋５ｘＣｒ－７９ｘＡｌ－２ｘＮｉ^２－１５３２ｘＣ^２－５ｘＭｎ^２－１２７ｘＳｉ^２－４０ｘＣｘＮｉ－４ｘＮｉｘＭｎを使用して決定され、式中、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ及びＳｉが、焼入れ係数が決定される領域の、それぞれアルミニウム、クロム、ニッケル、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量であり、この領域が、ＦＴ_ＷＪの場合は前記溶接継手（２２）であり、ＦＴ_ＢＭの場合は硬化性が最も低い基材であること、及び
（ｂ）前記溶接継手（２２）の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％より厳密に少ないこと、又は前記溶接継手（２２）の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％以上の場合は、前記溶接継手（２２）の軟化係数ＦＡ_ＷＪが、ＦＡ_ＷＪ＞５０００であり（基準Ｃ３）、式中、前記溶接継手（２２）の前記軟化係数ＦＡ_ＷＪが、前記溶接継手（２２）のアルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量の関数として、式：
ＦＡ＝１０２９１＋４３８４．１ｘＭｏ＋３６７６．９ｘＳｉ－５２２．６４ｘＡｌ－２２２１．２ｘＣｒ－１１８．１１ｘＮｉ－１５６５．１ｘＣ－２４６．６７ｘＭｎ
を使用して計算され、
並びに、前記溶接継手（２２）全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、前記溶接継手（２２）の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下である、
溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項17】

前記第１及び第２被覆鋼部品部分の熱影響部の硬度低下が、そこに隣接する母材と比較して８％以下である、請求項１６に記載の溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項18】

前記溶接継手（２２）での平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）が、６００ＨＶ以下である、請求項１６及び１７のいずれか一項に記載の溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項19】

前記溶接継手（２２）の重量パーセントでの炭素含有量Ｃ_ＷＪが、１．２５ｘＣ_ＢＭ－Ｃ_ＷＪ≧０（基準Ｃ４）であり、式中、Ｃ_ＢＭが、前記第１及び第２被覆鋼部品部分の前記鋼基材（３）のうち、最も硬化性の高い鋼基材（３）の重量パーセントでの炭素含有量である、請求項１６～１８のいずれか一項に記載の溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項20】

前記溶接継手（２２）のニッケル含有量Ｎｉ_ＷＪが、２．０ｗｔ％～１１．０ｗｔ％の間である（基準Ｃ５）、請求項１６～１９のいずれか一項に記載の溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項21】

前記第１及び第２被覆鋼部品部分のうち、１つの前記基材（３）の鋼が、重量で
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
０．８％≦Ｍｎ≦１．８％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．５％
Ｔｉ≦０．１％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．００５％
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である、請求項１６～２０のいずれか一項に記載の溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項22】

前記第１及び第２の被覆鋼部品部分のうち、１つの前記基材（３）の鋼が、重量で
０．０４０％≦Ｃ≦０．１００％
０．８０％≦Ｍｎ≦２．００％
Ｓｉ≦０．３０％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０３０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．０７０％
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％
Ｔｉ≦０．０８０％
Ｎ≦０．００９％
Ｃｕ≦０．１００％
Ｎｉ≦０．１００％
Ｃｒ≦０．１００％
Ｍｏ≦０．１００％
Ｃａ≦０．００６％、
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である、請求項１６～２１のいずれか一項に記載の、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項23】

前記第１及び第２の被覆鋼部品部分のうち、１つの前記基材（３）の鋼が、重量で、
０．２４％≦Ｃ≦０．３８％
０．４０％≦Ｍｎ≦３％
０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％
０．０１５％≦Ａｌ≦０．０７０％
０％≦Ｃｒ≦２％
０．２５％≦Ｎｉ≦２％
０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％
０％≦Ｎｂ≦０．０６０％
０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％
０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％
０．０００１％≦Ｓ≦０．００５％
０．０００１％≦Ｐ≦０．０２５％
を含み、
ここで、前記チタン及び窒素の含有量が
Ｔｉ／Ｎ＞３．４２
の関係を満たし、
前記炭素、マンガン、クロム及びシリコンの含有量が、

【数5】

の関係を満たし、
前記鋼が、任意選択的に
０．０５％≦Ｍｏ≦０．６５％
０．００１％≦Ｗ≦０．３０％％
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
のうち１つ以上の元素を含み、
残部が、鉄及び生産から必然的に生じる不純物である、請求項１６～２１のいずれか一項に記載の、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品。

【請求項24】

自動車用の侵入防止部品又はエネルギー吸収部品を製造するための、請求項１６～２３のいずれか一項に記載の、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接鋼ブランクを製造する方法、それにより得られた溶接鋼ブランク、その溶接鋼ブランクから溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品を製造する方法、並びにそれにより得られた溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品に関する。

【背景技術】

【0002】

互いに突合せ溶接される、異なる組成及び／又は厚さの鋼板から溶接部品を製造する方法は、先行技術から知られている。より具体的には、溶接されたブランクは、通常、鋼のオーステナイト化を可能にする温度に加熱され、次に熱間プレス成形工具内で熱間成形及び冷却される。鋼の組成を選択して、その後の加熱及び成形作業を可能にすること、並びに溶接された鋼部品に高い機械的強度、高い衝撃強度及び良好な耐食性を与えることの両方ができる。

【0003】

このタイプの鋼部品は、特に自動車産業で使用され、より具体的には侵入防止用部品、構造部品又は自動車の安全性に寄与する部品の製造に使用される。

【0004】

腐食を防ぐために、鋼板は、アルミニウム含有浴での溶融めっきにより、アルミニウムベースのプレコーティングでプレコートされる。何ら事前準備をせずに鋼板を溶接する場合、アルミニウムベースのプレコーティングは、溶接作業中に溶融金属内の鋼基材で希薄されるであろう。プレコーティングのアルミニウム含有量の範囲で、２つの現象が発生し得る。

【0005】

溶融金属のアルミニウム含有量が局所的に高い場合、溶融金属のプレコーティングの一部が希薄化し、続いて熱間成形工程前の溶接継手の加熱中に合金化が起こり、その結果、溶接継手に金属間化合物が形成される。これらの金属間化合物は、初期クラックが最も発生しやすい個所である。

【0006】

さらに、アルミニウムは、溶接継手のオーステナイト化温度（Ａｃ３）を上昇させる傾向があり、溶接継手のアルミニウム濃度が高いほど、このオーステナイト領域の変態は、さらに重大になる。場合によっては、これにより、溶接継手の完全なオーステナイト化が妨げられる可能性がある。溶接継手の完全なオーステナイト化は、成形前の加熱で起こるべきであり、熱間プレスのために、並びに熱間プレス成形及び冷却後の溶接継手でのマルテンサイト組織を得るために必要な第１の工程である。

【0007】

さらに、アルミニウムは、冷却中に溶接継手にマルテンサイト又はベイナイト組織を得るのに必要な臨界冷却速度を上昇させるので、溶接継手の焼入れ性にも悪影響を及ぼす。

【0008】

その結果、熱間成形後の冷却中にマルテンサイト又はベイナイトを得ることがもはや不可能になり、よって得られた溶接継手には、フェライトが含まれることになる。その場合溶接継手は、隣接する２枚の板よりも低い硬度及び機械的強度を示すため、部品の最も弱い領域となる。

【0009】

公報ＥＰ２００７５４５は、プレコート鋼板の溶接端部で、金属合金の表面層を除去することからなる解決策を記載しており、これは、少なくとも部分的に溶接金属ゾーンに組み込まれることが意図されている。除去は、ブラッシング又はレーザービームを使用して実施できる。金属間合金層は、耐食性を保証し、成形作業前の熱処理中の脱炭現象及び酸化現象を防ぐために維持される。こうして、コーティングの表面層を局所的に除去することにより、アルミニウムの影響を大幅に減らす。

【0010】

しかしながら、プレコーティングの除去は、補足的な工程であり、それによって製造コストが増加する。

【0011】

ＥＰ２７３７９７１、ＵＳ２０１６／０１４４４５６及びＷＯ２０１４０７５８２４は、炭素、マンガン又はニッケルなどのオーステナイト安定化元素を含むフィラーワイヤを使用した、プレコート板の溶接方法を提供することにより、この問題を克服しようとしている。その目的は、プレコーティングの溶融に起因するアルミニウムが溶接部に存在しても、熱間プレス成形及び冷却後に、溶接継手に完全なマルテンサイト組織を得ることである。

【0012】

しかしながら、これらの方法は、溶接プール内のアルミニウムの存在に関する問題の１つ、すなわちオーステナイト化温度（Ａｃ３）の補償を扱うのみであり、場合によっては高炭素フィラーワイヤの使用が、溶接継手の分離を引き起こす可能性があるため、完全に満足できるものではない。実際、本発明の発明者らは、上記の文献に開示された方法では、特に溶接継手でのアルミニウム含有量が０．７重量％以上の場合、熱間プレス成形及び冷却後に得られる部品で十分な機械的特性を得られないことを発見した。アルミニウム含有量が２．１％以上の場合はなおさらである。特に、このような部品の場合、溶接部の横方向の引張試験下で、溶接継手が破損する危険性が高い。

【0013】

ＷＯ２０１５／０８６７８１及びＥＰ２９４２１４３に開示されている方法もこの問題を扱い、規定の溶加材を用いた特定の溶接方法を使用して、プレコート鋼板を溶接する方法を説明している。

【0014】

より具体的には、ＷＯ２０１５／０８６７８１は、金属粉末の形態で溶加材を供給しながら、ツインスポットレーザー溶接を使用することを提案しており、金属粉末の組成は、重量パーセントで、Ｃ：０～０．０３ｗｔ％、Ｍｏ：２．０～３．０ｗｔ％、Ｎｉ：１０～１４ｗｔ％、Ｍｎ：１．０～２．０ｗｔ％、Ｃｒ：１６～１８ｗｔ％、及びＳｉ：０．０～１．０ｗｔ％、残部は鉄である。

【0015】

ＥＰ２９４２１４３は、フィラーワイヤの形態で溶加材を供給しながら、レーザービームの前に配置されたアーク溶接トーチを使用する、ハイブリッドレーザー/アーク溶接を使用することを提案しており、フィラーワイヤの組成は、Ｃ：０～０．３ｗｔ％、Ｍｏ：０～０．４ｗｔ％、Ｎｉ：６～２０ｗｔ％、Ｍｎ：０．５～７ｗｔ％、Ｃｒ：５～２２ｗｔ％、及びＳｉ：０～１．３ｗｔ％、Ｎｂ：０～０．７ｗｔ％、残部は鉄である。

【0016】

これらの方法も、満足できるものではない。実際、本発明の発明者らは、そこに記載されているフィラーワイヤを使用すると、溶接部に直に隣接するゾーンで、熱間プレス成形及び冷却後に部品が破損する危険性が高くなることを確認した。

【0017】

さらに、ハイブリッドレーザー/アーク溶接は、レーザー溶接と同じ溶接速度に到達できず、よって工程全体の生産性が低下するため、ハイブリッドレーザーアーク溶接の使用は望ましくない。

【0018】

さらに、粉末の添加は、一般にフィラーワイヤよりも大規模な工業環境で実施することが困難である。

【0019】

前述の溶加材の添加に基づく方法はすべて、溶加材の化学組成の範囲を特定するのみであり、溶接パラメーター及び条件が、溶加材の割合に影響するため、単一のフィラーワイヤが、溶接継手で全く異なる化学組成を引き起こし得る。

【0020】

したがって、フィラーワイヤの組成の説明だけでは、前述の問題を解決するには不十分であると思われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0021】

【文献】欧州特許第２００７５４５号明細書

【文献】欧州特許第２７３７９７１号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１４４４５６号明細書

【文献】国際公開第２０１４／０７５８２４号

【文献】国際公開第２０１５／０８６７８１号

【文献】欧州特許第２９４２１４３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

したがって本発明の目的は、２枚のプレコート板から溶接鋼ブランクを製造する方法であって、溶接継手のアルミニウム含有量が比較的高くても、熱間プレス成形及び冷却後に、十分な衝突性能特性を有する部品を比較的低コストで得ることができる方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0023】

この目的のために、溶接継手が、溶接されたブランクの熱間プレス成形及び冷却後に得られる部品の、最も弱いゾーンとならないことが望ましい。したがって、このような部品は、溶接継手に垂直な方向で張力を受けた場合に、溶接作業で生じる熱影響部に該当する溶接継手又は溶接継手に隣接する領域で、破損してはならない。

【0024】

この目的のために、本発明は、溶接鋼ブランクの製造方法であって、以下の連続工程：
－ ２枚のプレコート板を準備する工程であって、鋼基材を含む各プレコート板が、その主面の少なくとも１つにプレコーティングを有し、プレコーティングが、少なくとも鉄及びアルミニウムを含む金属間合金層、並びに任意で金属間合金層の上に延伸する金属合金層を含み、金属合金層が、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベース合金の層である工程、
－ フィラーワイヤを使用してプレコート板を突合せ溶接して、プレコート板間の接合部に溶接継手を形成する工程であって、突合せ溶接時にプレコーティングが、各プレコート板の少なくとも１つの主面の全体を被覆している工程、
を含む製造方法に関する。

【0025】

この方法では、
－ 前記フィラーワイヤが、０．０１ｗｔ％～０．４５ｗｔ％の間（基準Ｃ１）の炭素含有量を有すること、
－ フィラーワイヤの組成及び溶接プールに添加されるフィラーワイヤの割合を、こうして得られた溶接継手が、以下の特徴を有するように選択する：
（ａ）溶接継手の焼入れ係数ＦＴ_ＷＪが、

【0026】

【数1】

（基準Ｃ２）
式中、
－ ＦＴ_ＢＭは、２枚のプレコート板の鋼基材のうち、最も硬化性の低い鋼基材の焼入れ係数であり、
－ 焼入れ係数ＦＴ_ＷＪ及びＦＴ_ＢＭが、次の式、ＦＴ＝１２８＋１５５３ｘＣ＋５５ｘＭｎ＋２６７ｘＳｉ＋４９ｘＮｉ＋５ｘＣｒ－７９ｘＡｌ－２ｘＮｉ^２－１５３２ｘＣ^２－５ｘＭｎ^２－１２７ｘＳｉ^２－４０ｘＣｘＮｉ－４ｘＮｉｘＭｎを使用して決定され、式中、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ及びＳｉは、焼入れ係数が決定される領域の、それぞれアルミニウム、クロム、ニッケル、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量であり、この領域が、ＦＴ_ＷＪの場合は溶接継手であり、ＦＴ_ＢＭの場合は最も硬化性の低い基材であり、及び
（ｂ）溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％より厳密に少ない。又は溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪが０．１５ｗｔ％以上の場合、溶接継手の軟化係数ＦＡ_ＷＪが_、ＦＡ_ＷＪ＞５０００（基準Ｃ３）、ここで、溶接継手の軟化係数ＦＡ_ＷＪは、溶接継手のアルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量の関数として、式、ＦＡ＝１０２９１＋４３８４．１ｘＭｏ＋３６７６．９Ｓｉ－５２２．６４ｘＡｌ－２２２１．２ｘＣｒ－１１８．１１ｘＮｉ－１５６５．１ｘＣ－２４６．６７ｘＭｎを使用して計算される。

【0027】

特定の実施形態によれば、方法は、以下の特徴の１つ以上を単独で、又は技術的に可能な任意の組み合わせに従って、含むことができる。
－溶接継手の、重量パーセントでの炭素含有量Ｃ_ＷＪが、１．２５ｘＣ_{ＢＭ（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）}－Ｃ_ＷＪ≧０であり（基準Ｃ４）、式中、Ｃ_ＢＭは、２枚のプレコート板の基材のうち、最も硬化性の高い（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）基材の、重量パーセントでの炭素含有量である。
－溶接継手のニッケル含有量Ｎｉ_ＷＪが、２．０ｗｔ％～１１．０ｗｔ％の間である（基準Ｃ５）。
－準備工程で得られるプレコート板の両方の主面にプレコーティングを有する。
－突合せ溶接時に、プレコーティングが、プレコート板の少なくとも１枚の、好ましくは２枚のプレコート板の両方の主面に完全に残っている。
－方法が、突合せ溶接の前に、ブラッシング、機械加工、面取り、べべリング及び／又は少なくとも一部のプレコーティングの除去のうち、少なくとも１つを使用して、少なくとも部分的に溶接継手に組み込むことを意図した、少なくとも１枚のプレコート板の溶接端部を作製することをさらに含み、もって、その作製は、２枚のプレコート板の各々の少なくとも１つの主面に、プレコーティングが完全残るように実施される。
－溶接工程が、レーザービームを使用して実施される。
－プレコート板の少なくとも１枚について、基材の鋼が、重量で
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．０１０％
含み、残部が鉄及び生産から生じる不純物である。
－プレコート板の少なくとも１枚について、基材の鋼が、重量で
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
０．８％≦Ｍｎ≦１．８％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．５％
Ｔｉ≦０．１％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．００５％
を含み、残部が鉄及び生産から生じる不純物である。
－プレコート板の少なくとも１枚について、基材の鋼が、重量で
０．０４０％≦Ｃ≦０．１００％
０．８０％≦Ｍｎ≦２．００％
Ｓｉ≦０．３０％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０３０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．０７０％
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％
Ｔｉ≦０．０８０％
Ｎ≦０．００９％
Ｃｕ≦０．１００％
Ｎｉ≦０．１００％
Ｃｒ≦０．１００％
Ｍｏ≦０．１００％
Ｃａ≦０．００６％、
を含み、残部が鉄及び生産から生じる不純物である。
－プレコート板の少なくとも１枚について、基材の鋼が、重量で
０．２４％≦Ｃ≦０．３８％
０．４０％≦Ｍｎ≦３％
０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％
０．０１５％≦ＡＩ≦０．０７０％
０％≦Ｃｒ≦２％
０．２５％≦Ｎｉ≦２％
０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％
０％≦Ｎｂ≦０．０６０％
０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％
０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％
０．０００１％≦Ｓ≦０．００５％
０．０００１％≦Ｐ≦０．０２５％
を含み、ここで、チタン及び窒素の含有量が、
Ｔｉ／Ｎ＞３．４２
の関係を満たし、
炭素、マンガン、クロム及びシリコンの含有量が、

【0028】

【数2】

の関係を満たし、
鋼が、任意選択的に
０．０５％≦Ｍｏ≦０．６５％
０．００１％≦Ｗ≦０．３０％％
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
のうち１つ以上の元素を含み、
残部が、鉄及び生産から生じる不可避の不純物である。
－溶接が、保護ガス、特にヘリウム及び/又はアルゴンを使用して実施される。

【0029】

本発明はさらに、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品を製造する方法であって、以下の連続工程：
－ 溶接鋼ブランクを得るために、上記の方法を実行する工程と、
－ プレコート板の基材に完全なオーステナイト組織を得るように溶接鋼ブランクを加熱する工程と、
－ 溶接鋼ブランクをプレス工具内で熱間プレス成形して、鋼部品を得る工程、と
－ プレス工具内で鋼部品を冷却する工程と、
を含む方法に関する。

【0030】

溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品を製造する方法の、特定の実施形態によれば、冷却工程中、冷却速度は、プレコート板の基材の中で、最も硬化性の高い基材のベイナイト又はマルテンサイトの冷却速度以上である。

【0031】

本発明は、さらに溶接鋼ブランクに関する。溶接鋼ブランクは、２枚のプレコート板を含み、鋼基材を含む各プレコート板が、その主面の少なくとも１つにプレコーティングを有し、プレコーティングが、少なくとも鉄及びアルミニウムを含む金属間
合金層、並びに任意で金属間合金層の上に延伸する金属合金層を含み、金属合金層が、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベース合金の層であり、プレコート板が、溶接継手によって接合されており、溶接継手が以下のように特徴付けられる。

【0032】

（ａ）溶接継手の焼入れ係数ＦＴ_ＷＪが、

【0033】

【数3】

（基準Ｃ２）であり、
式中
－ ＦＴ_ＢＭは、２枚のプレコート板の鋼基材のうち、硬化性が最も低い鋼基材の焼入れ係数であり、
－ 焼入れ係数ＦＴ_ＷＪ及びＦＴ_ＢＭは、式、ＦＴ＝１２８＋１５５３ｘＣ＋５５ｘＭｎ＋２６７ｘＳｉ＋４９ｘＮｉ＋５ｘＣｒ－７９ｘＡｌ－２ｘＮｉ^２－１５３２ｘＣ^２－５ｘＭｎ^２－１２７ｘＳｉ^２－４０ｘＣｘＮｉ－４ｘＮｉｘＭｎを使用して決定され、式中、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ及びＳｉが、焼入れ係数が決定される領域の、それぞれアルミニウム、クロム、ニッケル、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセントで表示された平均含有量であり、この領域が、ＦＴ_ＷＪの場合は溶接継手であり、ＦＴ_ＢＭの場合は硬化性が最も低い基材であり、及び
（ｂ）溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％より厳密に少ない。又は溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％以上の場合、溶接継手の軟化係数ＦＡ_ＷＪが、ＦＡ_ＷＪ＞５０００（基準Ｃ３）であり、式中、溶接継手の軟化係数ＦＡ_ＷＪが、溶接継手でのアルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量の関数として、式ＦＡ＝１０２９１＋４３８４．１ｘＭｏ＋３６７６．９Ｓｉ－５２２．６４ｘＡｌ－２２２１．２ｘＣｒ－１１８．１１ｘＮｉ－１５６５．１ｘＣ－２４６．６７ｘＭｎを使用して、計算され
並びに、
溶接継手が、熱間プレス成形及び冷却の後、溶接継手全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、溶接継手の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下である。

【0034】

鋼ブランクの特定の実施形態によれば、溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪは、重量パーセントで、１．２５ｘＣ_{ＢＭ（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）}－Ｃ_ＷＪ≧０（基準Ｃ４）であり、式中Ｃ_ＢＭは、２枚のプレコート板の鋼基材のうち、最も硬化性の高い（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）鋼基材の、重量パーセントでの炭素含有量であり、溶接継手のニッケル含有量Ｎｉ_ＷＪは、２．０ｗｔ％～１１．０ｗｔ％の間である（基準Ｃ５）。

【0035】

本発明はさらに、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品に関する。その鋼部品は、第１の被覆鋼部品部分及び第２の被覆鋼部品部分を含み、鋼基材を含む各被覆鋼部品部分は、少なくとも鉄及びアルミニウムを含むコーティングをその主面の少なくとも１つに有し、第１及び第２の被覆鋼部品部分は、溶接継手によって接合されており、溶接継手は、以下のように特徴付けられる。

【0036】

（ａ）溶接継手の焼入れ係数ＦＴ_ＷＪが、

【0037】

【数4】

（基準Ｃ２）であり
式中、
－ ＦＴ_ＢＭは、２枚のプレコート板の鋼基材のうち、最も硬化性の低い鋼基材の焼入れ係数であり、
－ 焼入れ係数ＦＴ_ＷＪ及びＦＴ_ＢＭは、式、ＦＴ＝１２８＋１５５３ｘＣ＋５５ｘＭｎ＋２６７ｘＳｉ＋４９ｘＮｉ＋５ｘＣｒ－７９ｘＡｌ－２ｘＮｉ^２－１５３２ｘＣ^２－５ｘＭｎ^２－１２７ｘＳｉ^２－４０ｘＣｘＮｉ－４ｘＮｉｘＭｎを使用して決定され、式中、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ及びＳｉは、焼入れ係数が決定される領域の、それぞれアルミニウム、クロム、ニッケル、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量であり、この領域は、ＦＴ_ＷＪの場合は溶接継手であり、ＦＴ_ＢＭの場合は硬化性が最も低い基材である。

【0038】

（ｂ）溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％より厳密に少ないこと、又は溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪが０．１５ｗｔ％以上の場合は、溶接継手の軟化係数ＦＡ_ＷＪが、ＦＡ_ＷＪ＞５０００であり（基準Ｃ３）、式中、溶接継手の軟化係数ＦＡ_ＷＪは、溶接継手のアルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量の関数として、式：
ＦＡ＝１０２９１＋４３８４．１ｘＭｏ＋３６７６．９ｘＳｉ－５２２．６４ｘＡｌ－２２２１．２ｘＣｒ－１１８．１１ｘＮｉ－１５６５．１ｘＣ－２４６．６７ｘＭｎ
を使用して計算され、
並びに、溶接継手全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、溶接継手の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下である。

【0039】

溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品の特定の実施形態によれば、以下の特徴の１つ又は複数を、単独で、又は任意の可能な組み合わせに従って含むことができる。
－熱影響部の硬度低下が、そこに隣接する第１及び第２の被覆鋼部品部分の母材と比較して、８％以下である。
－溶接継手の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）が、６００ＨＶ以下である。
－溶接継手の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、重量パーセントで１．２５ｘＣ_ＢＭ－Ｃ_ＷＪ≧０（基準Ｃ４）であり、式中、Ｃ_ＢＭは、第１及び第２の被覆鋼部品部分の鋼基材のうち、最も硬度の高い鋼基材の重量パーセントでの炭素含有量である。
－溶接継手のニッケル含有量Ｎｉ_ＷＪが、２．０ｗｔ％～１１．０ｗｔ％の間である（基準Ｃ５）。
－第１及び第２の被覆鋼部品部分のうちの少なくとも１つの基材の鋼が、重量で
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．０１０％
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である。
－第１及び第２の被覆鋼部品部分のうち、少なくとも１つの基材の鋼が、重量で
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
０．８％≦Ｍｎ≦１．８％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．５％
Ｔｉ≦０．１％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．００５％
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である。
－第１及び第２の被覆鋼部品部分のうち、少なくとも１つの基材の鋼が、重量で
０．０４０％≦Ｃ≦０．１００％
０．８０％≦Ｍｎ≦２．００％
Ｓｉ≦０．３０％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０３０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．０７０％
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％
Ｔｉ≦０．０８０％
Ｎ≦０．００９％
Ｃｕ≦０．１００％
Ｎｉ≦０．１００％
Ｃｒ≦０．１００％
Ｍｏ≦０．１００％
Ｃａ≦０．００６％、
を含み、残部が、鉄及び生産から生じる不純物である。
－第１及び第２の被覆鋼部品部分のうち、少なくとも１つの基材の鋼が、重量で
０．２４％≦Ｃ≦０．３８％
０．４０％≦Ｍｎ≦３％
０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％
０．０１５％≦ＡＩ≦０．０７０％
０％≦Ｃｒ≦２％
０．２５％≦Ｎｉ≦２％
０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％
０％≦Ｎｂ≦０．０６０％
０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％
０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％
０．０００１％≦Ｓ≦０．００５％
０．０００１％≦Ｐ≦０．０２５％
を含み、ここで、チタン及び窒素の含有量が、
Ｔｉ／Ｎ＞３．４２
の関係を満たし、
炭素、マンガン、クロム及びシリコンの含有量が、

【0040】

【数5】

の関係を満たし、
鋼が、任意選択的に
０．０５％≦Ｍｏ≦０．６５％
０．００１％≦Ｗ≦０．３０％％
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
のうち１つ以上の元素を含み、
残部が、鉄及び生産から必然的に生じる不純物である。

【0041】

本発明はさらに、自動車用の侵入防止部品又はエネルギー吸収部品を製造するための、上記の溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品の使用に関する。

【0042】

本発明は、例としてのみ提供された以下の明細書を読み、添付の図面を参照することで、よりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】プレコート板の斜視図である。

【図2】板の周囲にプレコーティング除去ゾーンを含むプレコート板の斜視図である。

【図3】本発明による方法の、溶接工程の開始の概略断面図である。

【図4】本発明による方法の、溶接工程の終了の概略断面図である。

【図5】硬度試験に使用される試験位置の概略図である。

【0044】

特許出願全体において、元素の含有量は、重量パーセント（ｗｔ％）で表示される。

【0045】

本発明の文脈において、「熱影響部」という表現は、溶接鋼ブランクでの溶接作業によって発生した熱影響部を指定するために使用されるが、さらに拡大して、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品内部の、溶接鋼ブランクの熱影響部の熱間プレス成形及び冷却によって得られたゾーンを指定するためにも使用される。

【0046】

熱影響部は、溶接継手の両側に、例えば１５０～５００マイクロメートルの間の幅で溶接継手から伸長する。

【0047】

母材は、プレコート板又は被覆鋼部品部分の、溶接作業によって発生した熱影響部に隣接して位置する基材の部分である。

【0048】

本発明は、溶接鋼ブランク１を製造する方法に関する。

【0049】

この方法は、２枚のプレコート板２を準備する、第１の工程を含む。

【0050】

図１に示すように、各プレコート板２は、２つの主面４及び、２つの主面４の間を一方の主面４から他方の主面まで延伸する、少なくとも１つの側面１３を含む。図１に示す例では、プレコート板２は、４つの側面１３を含む。例えば、側面１３は、主面４の１つと６０°～９０°の間の角度を形成する。

【0051】

各プレコート板２は、主面の少なくとも１つにプレコーティング５を有する金属基材３を含む。プレコーティング５は、基材３上に重ねられ、それに接触している。

【0052】

金属基材３は、より具体的には鋼基材である。

【0053】

基材３の鋼は、より具体的には、フェライト－パーライト微細構造を有する鋼である。

【0054】

好ましくは、基材３は、熱処理を意図された鋼、より具体的にはプレス硬化性鋼、例えばマンガンボロン鋼（２２ＭｎＢ５タイプの鋼など）でできている。

【0055】

一実施形態によれば、基材３の鋼は、重量で
０．１０％≦Ｃ≦０．５％
０．５％≦Ｍｎ≦３％
０．１％≦Ｓｉ≦１％
０．０１％≦Ｃｒ≦１％
Ｔｉ≦０．２％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．０１０％
を含み、
残部は鉄及び生産から生じる不純物であり、
例えばそれらからなる。

【0056】

より具体的には、基材３の鋼は、重量で
０．１５％≦Ｃ≦０．２５％
０．８％≦Ｍｎ≦１．８％
０．１％≦Ｓｉ≦０．３５％
０．０１％≦Ｃｒ≦０．５％
Ｔｉ≦０．１％
Ａｌ≦０．１％
Ｓ≦０．０５％
Ｐ≦０．１％
Ｂ≦０．００５％
を含み、残部は、鉄及び生産から生じる不純物である。

【0057】

代替案によれば、基材３の鋼は、重量で
０．０４０％≦Ｃ≦０．１００％
０．８０％≦Ｍｎ≦２．００％
Ｓｉ≦０．３０％
Ｓ≦０．００５％
Ｐ≦０．０３０％
０．０１０％≦Ａｌ≦０．０７０％
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％
Ｔｉ≦０．０８０％
Ｎ≦０．００９％
Ｃｕ≦０．１００％
Ｎｉ≦０．１００％
Ｃｒ≦０．１００％
Ｍｏ≦０．１００％
を含み、
Ｃａ≦０．００６％、
残部は鉄及び生産から生じる不純物であり、
例えばそれらからなる。

【0058】

代替案によれば、基材３の鋼は、重量で
０．２４％≦Ｃ≦０．３８％
０．４０％≦Ｍｎ≦３％
０．１０％≦Ｓｉ≦０．７０％
０．０１５％≦ＡＩ≦０．０７０％
０％≦Ｃｒ≦２％
０．２５％≦Ｎｉ≦２％
０．０１５％≦Ｔｉ≦０．１０％
０％≦Ｎｂ≦０．０６０％
０．０００５％≦Ｂ≦０．００４０％
０．００３％≦Ｎ≦０．０１０％
０．０００１％≦Ｓ≦０．００５％
０．０００１％≦Ｐ≦０．０２５％

を含み、
ここで、チタン及び窒素の含有量は、
Ｔｉ／Ｎ＞３．４２
の関係を満たし、
炭素、マンガン、クロム及びシリコンの含有量は、

【0059】

【数6】

の関係を満たし、
鋼が、任意選択的に
０．０５％≦Ｍｏ≦０．６５％
０．００１％≦Ｗ≦０．３０％％
０．０００５％≦Ｃａ≦０．００５％
のうち１つ以上の元素を含み、
残部は鉄及び生産から生じる不可避の不純物である。

【0060】

一例によれば、２枚のプレコート板２の基材３は、同じ組成を有する。

【0061】

別の例によれば、２枚のプレコート板２の基材３は、異なる組成を有する。特に、２枚の基材３は、上述の４種類の組成からそれぞれ選択される、異なる組成を有する。例えば、一方のプレコート板２の基材３の鋼は、上述の第１の組成を有し、他方のプレコート板２の基材３の鋼は、上述の第２、第３又は第４の組成から選択される組成を有する。

【0062】

基材３は、その所望の厚さに応じて、熱間圧延及び／若しくは冷間圧延とそれに続くアニーリング、又はその他任意の適切な方法によって得ることができる。

【0063】

基材３は、有利には、０．８ｍｍ～５ｍｍの間、より具体的には、１．０ｍｍ～２．５ｍｍの間の厚さを有する。

【0064】

プレコーティング５は、溶融めっきによって、すなわち、基材３を溶融金属の浴に浸漬することによって得られる。

【0065】

プレコーティング５は、基材３と接触する金属間合金層９を少なくとも含む。金属間合金層９は、少なくとも鉄及びアルミニウムを含む。金属間合金層９は、特に基材３と浴の溶融金属との間の反応によって形成される。より具体的には、金属間合金層９は、Ｆｅ_ｘ－Ａｌ_ｙタイプ、より具体的にはＦｅ_２Ａｌ_５の金属間化合物を含む。

【0066】

図１に示す例では、プレコーティング５は、金属間合金層９の上に延伸する金属合金層１１をさらに含む。金属合金層１１は、浴中の溶融金属の組成に近い組成を有する。これは、溶融めっき中に板が溶融金属浴を通過することによって運び去られた、溶融金属によって形成される。金属合金層１１は、アルミニウムの層、又はアルミニウム合金の層又はアルミニウムベース合金の層である。

【0067】

この文脈において、アルミニウム合金は、５０重量％を超えるアルミニウムを含む合金を指す。アルミニウムベースの合金は、重量でアルミニウムを主成分とする合金である。

【0068】

例えば、金属合金層１１は、シリコンをさらに含むアルミニウム合金の層である。より具体的には、金属合金層１１は、重量で
－ ８％≦Ｓｉ≦１１％、
－ ２％≦Ｆｅ≦４％、
を含み、残部は、アルミニウム及び考えられる不純物である。

【0069】

金属合金層１１は、例えば、１９μｍ～３３μｍの間、又は１０μｍ～２０μｍの間の厚さを有する。

【0070】

図１に示す例では、プレコーティング５が金属合金層１１を含み、金属間合金層９の厚さは、一般に数マイクロメートル程度である。具体的には、その平均的な厚さは、通常２～８マイクロメートルの間である。

【0071】

溶融めっきによって得られる金属間合金層９及び金属合金層１１を含む、プレコーティング５の特定の構造は、特に特許ＥＰ２００７５４５に開示されている。

【0072】

別の実施形態によれば、プレコーティング５は、上記のような金属間合金層９のみを含む。この場合、金属間合金層９の厚さは、例えば１０μｍ～４０μｍの間である。金属間合金９からなるそのようなプレコーティング５は、例えば、上に開示されたような金属間合金層９及び金属合金層１１を含むプレコーティング５を、予備合金化処理にかけることによって得られる可能性がある。このような予備合金化処理は、プレコーティング５の厚さの少なくとも一部分にわたって、プレコーティング５を基材３と合金化するように選択された温度及び保持時間で行われる。より具体的には、以下の工程を含み得る：予備合金化処理は、板を７００℃～９００℃の間の予備合金化温度に加熱する工程、及び予備合金化板をこの温度で、２分間～２００の間の時間保持する工程。この場合、金属間合金層９は、異なる金属間副層、例えばＦｅ_２Ａｌ_５、ＦｅＡｌ_３、ＦｅＡｌ、Ｆｅ_６Ａｌ_１２Ｓｉ_５及びＦｅＡｌ_３副層などから構成されてもよい。

【0073】

有利には、図１に示すように、基材３は、その両方の主面上に上記のようなプレコーティング５を有する。

【0074】

任意選択で、図２に示すように、方法は、プレコート板２の少なくとも１枚、例えば両方のプレコート板２の溶接端部１４を作製する工程をさらに含む。

【0075】

溶接端部１４は、突合せ溶接中に溶接継手２２内に少なくとも部分的に組み込まれることが意図されている、プレコート板２の周辺部分を含む。より具体的には、溶接端部１４は、側面１３並びに、この側面１３から延伸し、プレコーティング５の一部及び基材３の一部を含むプレコート板２の一部を含む。

【0076】

より具体的には、溶接端部１４の作製は、以下の加工工程、
－除去ゾーン１８上の溶接端部１４において、図２に示すように、プレコーティング５の少なくとも一部を除去する工程
－溶接端部１４をブラッシングする工程、
－溶接端部１４を機械加工する工程
－溶接端部１４を面取りする工程、及び/又は
－溶接端部１４をべべリングする工程、
のうち、少なくとも１つを含むことができる。

【0077】

除去ゾーン１８を含むプレコート板２の例を図２に示す。溶接端部１４でのプレコーティング５の少なくとも一部の除去は、好ましくは、レーザービームを使用して実施される。

【0078】

除去ゾーン１８は、板２の側面１３から０．５ｍｍ～２ｍｍの間の幅にわたって延伸できる。

【0079】

有利には、除去ゾーン１８では、金属合金層１１は除去されるが、金属間合金層９は、その厚さの少なくとも一部が全体的に残る。この場合、残っている金属間合金層９は、溶接ブランク１の溶接継手２２と直に隣接する領域を、その後の熱間プレス成形工程中の酸化及び脱炭から、並びに耐用期間中の腐食から保護する。

【0080】

一実施形態によれば、除去工程中、金属間合金層９は、その完全な状態を維持するか、又はその初期厚さ一部のみ、例えば初期厚さの６０％、８０％又は９０％超のみが残る。

【0081】

一実施形態によれば、溶接端部１４の作製は、作製工程中に２枚のプレコート板２の各々の少なくとも１つの主面４に、プレコーティング５が全体に残るように行われる。

【0082】

詳細には、溶接端部１４は、２枚のプレコート板２を突合せ溶接で接合することによって得られる溶接継手２２のアルミニウム含有量が、０．７ｗｔ％以上、より具体的には１．０ｗｔ％、さらにより具体的には１．５ｗｔ％以上、例えば２．０ｗｔ％以上、又は２．１ｗｔ％以上となるように作製される。

【0083】

例えば、金属合金層１１としてアルミニウム合金層を含み、２５μｍ以上の厚さを有するプレコーティング５の場合、及び通常の溶接幅（０．８ｍｍ～１．８ｍｍの間）の場合、作製後、プレコーティング５が、２枚のプレコート板２の各々の少なくとも１つの面４全体に残っていれば、溶接継手２２のアルミニウム含有量は、０．７重量％以上になるだろう。

【0084】

ブラッシング工程により、機械的切断作業及び／又は溶接端部１４でのプレコーティング５の可能な除去から生じる、溶接端部１４上の、より具体的には側面１３上のプレコーティング５の痕跡を、少なくとも部分的に除去できる。

【0085】

溶接端部１４を面取り又はべべリングすることにより、溶接継手２２での厚みの超過をもたらすことなく、添加される溶加材の量を増やすことができる。

【0086】

溶接端部１４の機械加工は、機械加工前の溶接端部１４の形状が、レーザー溶接できるほど真っ直ぐでない場合に実施される。

【0087】

方法は、任意選択の溶接端部１４作製の後に、溶接鋼ブランク１を得るために、フィラーワイヤ２０を使用してプレコート板２を突合せ溶接する工程をさらに含む。

【0088】

図３及び図４は、溶接鋼ブランク１を形成するための、溶接工程の２つの段階を示す。

【0089】

図３及び図４に示す例では、プレコート板２は、溶接前にそれらのプレコーティング５の除去を、何ら施されていない。この例では、プレコーティング５は、溶接前にプレコート板２の両方の主面４上に完全に残っている。この例では、突合せ溶接時にプレコート板２の２つの主面が、プレコーティング５で完全に覆われている。

【0090】

溶接作業により、２枚の板２間の接合部に溶融金属ゾーンが形成され、その後それは凝固して、溶接継手２２を形成する。

【0091】

溶接工程は、具体的にはレーザービーム２４が２枚の板２間の接合部に向けられる、レーザー溶接工程である。このレーザービーム２４は、レーザービーム２４の衝撃点２６でフィラーワイヤ２０を溶融するように構成されている。

【0092】

レーザー溶接工程は、例えば、ＣＯ_２レーザー又は固体レーザーを用いて行われる。

【0093】

レーザー源は、好ましくは高出力レーザー源である。それは、例えば、約１０マイクロメートルの波長を有するＣＯ_２レーザー、約１マイクロメートルの波長を有する固体レーザー源又は、例えば約０．８～１マイクロメートルの間の波長を有するダイオードレーザーなどの半導体レーザー源から選択され得る。

【0094】

レーザー源の出力は、板２の厚さに応じて選択される。特に、出力は、フィラーワイヤ２０の融解及び板２の溶接端部１４の融解、並びに溶接継手２２での十分な混合が可能になるように選択される。ＣＯ_２レーザーの場合、レーザー出力は、例えば３ｋＷ～１２ｋＷの間である。固体レーザー又は半導体レーザーの場合、レーザー出力は、例えば２ｋＷ～８ｋＷの間である。

【0095】

両方のタイプのレーザー源について、レーザービーム２４の直径は、板２上のその衝撃点２６において、約６００μｍ程度であってもよい。

【0096】

溶接工程の間、溶接は、例えば保護雰囲気下で行われる。そのような保護雰囲気は、特に、溶接が実施されている領域の酸化及び脱炭、溶接継手２２における窒化ホウ素の形成、並びに水素吸収による起こり得る低温割れを防止する。

【0097】

保護雰囲気は、例えば、不活性ガス又は不活性ガスの混合物である。不活性ガスは、ヘリウム又はアルゴン又はこれらのガスの混合物であり得る。

【0098】

この溶接工程中、２枚の板１の対向する側面１３間の距離は、例えば０．３ｍｍ以下、より具体的には０．１ｍｍ以下である。２枚の板１の対向する側面１３間にこのような隙間を設けることにより、溶接作業中に溶加材の堆積が促進され、溶接継手２２での過剰な厚みの形成が防止される。作製工程中に、板２の溶接端部１４において、端部が面取り又はべべリングされた場合にも、溶加材の堆積及び過剰な厚みの防止が増進される。

【0099】

溶接工程の間、溶接プールに添加されるフィラーワイヤ２０の割合は、例えば１０％～５０％の間、より具体的には１０％～４０％の間である。

【0100】

本発明によれば、フィラーワイヤ２０は、０．０１ｗｔ％～０．４５ｗｔ％の間の炭素含有量を有する（基準Ｃ１）。

【0101】

さらに、フィラーワイヤ２０の組成及び溶接プールに添加するフィラーワイヤ２０の割合は、このようにして得られた溶接継手２２が、以下の特徴を有するように選択される。

【0102】

（ａ）溶接継手２２の焼入れ係数ＦＴ_ＷＪが、

【0103】

【数7】

（基準Ｃ２）であり、
式中
－ ＦＴ_ＢＭは、２枚のプレコート板２の鋼基材３のうち、最も硬化性の低い鋼基材３の焼入れ係数であり、
－ 焼入れ係数ＦＴ_ＷＪ及びＦＴ_ＢＭは、式、ＦＴ＝１２８＋１５５３ｘＣ＋５５ｘＭｎ＋２６７ｘＳｉ＋４９ｘＮｉ＋５ｘＣｒ－７９ｘＡｌ－２ｘＮｉ^２－１５３２ｘＣ^２－５ｘＭｎ^２－１２７ｘＳｉ^２－４０ｘＣｘＮｉ－４ｘＮｉｘＭｎを使用して決定され、式中、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＳｉは、焼入れ係数が決定される領域の、それぞれアルミニウム、クロム、ニッケル、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量であり、この領域は、ＦＴ_ＷＪの場合は溶接継手２２であり、ＦＴ_ＢＭの場合は硬化性が最も低い基材３であり、及び
（ｂ）溶接継手２２の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、０．１５ｗｔ％より厳密に少ない。又は溶接継手２２の炭素含有量Ｃ_ＷＪが０．１５ｗｔ％以上の場合は、溶接継手２２の軟化係数ＦＡ_ＷＪが、ＦＡ_ＷＪ＞５０００であり（基準Ｃ３）、
ここで、溶接継手２２の軟化係数ＦＡ_ＷＪは、溶接継手２２のアルミニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、炭素、マンガン及びシリコンの、重量パーセント表示の平均含有量の関数として、式：
ＦＡ＝１０２９１＋４３８４．１ｘＭｏ＋３６７６．９ｘＳｉ－５２２．６４ｘＡｌ－２２２１．２ｘＣｒ－１１８．１１ｘＮｉ－１５６５．１ｘＣ－２４６．６７ｘＭｎを使用して計算される。

【0104】

プレコート板２の基材３のうち最も硬化性の低い基材３は、最低の炭素含有量を有する基材３である。

【0105】

実際、本発明の発明者らは、上記の基準Ｃ１、Ｃ２及びＣ３が満たされると、このような溶接鋼ブランク１から得られた部品は、オーステナイト化工程（プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却）を含む熱処理の後、溶接継手２２に垂直な引張試験を受けた場合、溶接継手２２が０．７ｗｔ％以上、さらには２．１％以上のアルミニウム含有量を有していても、溶接継手２２又は溶接継手２２に隣接する熱影響部において破損しないという冶金学的な保証を、驚くべき方法で見出した。

【0106】

したがって、本発明の方法により、溶接継手２２のアルミニウム含有量が比較的高い可能性があっても、比較的低コストで十分な衝突性能を有する部品を得ることが可能である。

【0107】

特に、もはやプレコート板２の両面のプレコーティング５を除去する必要がないので、プレコート板２の両主面４のプレコーティング５の除去を必要とする方法と比較して、製造コストが低減される。むしろ、両方の主面４をコートされた板２の場合、プレコート板２の１つの主面４のみでプレコーティング５を除去しても、プレコート板２のいずれの主面４でもプレコーティング５を除去しなくても、満足な特性が得られる可能性がある。

【0108】

より具体的には、本発明の発明者らは、０．０１ｗｔ％～０．４５ｗｔ％の間の炭素含有量（基準Ｃ１）を有するフィラーワイヤ２０の使用により、特に溶接継手２２にアルミニウムが多量に存在する場合、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後の溶接継手２２において、炭素偏析の発生を防ぎ、結果として硬度がピークに達することを、驚くべき方法で見出した。したがって、このようなフィラーワイヤ２０の使用は、溶接継手２２の脆性を低減し、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後に得られる部品の、溶接継手２２に対して垂直な張力下での溶接継手２２における破損の回避に関与する特に、本発明の発明者らは、０．０１ｗｔ％～０．４５ｗｔ％の間の炭素含有量を有するフィラーワイヤ２０が使用される場合、溶接継手２２の全体的な最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、溶接継手２２の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下であることを確認した。言い換えると、

【0109】

【数8】

式中、ΔＨＶ（ＷＪ）は、溶接継手２２で測定された最高硬度と最低硬度との間の差であり、ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）は、溶接継手２２で測定された平均硬度である。

【0110】

さらに、本発明の発明者らは、溶接継手２２の組成が基準Ｃ２を満たす場合、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後の溶接継手２２の最低硬度ＨＶ_ｍｉｎ（ＷＪ）が、プレコート板２の２枚の基材３のうち、最も硬化性の低い基材の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＢＭ_{ｌｅａｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ}）以上であることも、驚くべき方法で見出した。したがって、基準Ｃ２が満たされ、溶接継手２２で均質な混合が行われると仮定すると、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後に得られる部品は、溶接継手２２に対し垂直方向の張力下での溶接継手２２の破損が、発生しにくい。

【0111】

最後に、発明者らは、驚くべきことに、溶接継手２２の炭素含有量Ｃ_ＷＪが厳密に０．１５ｗｔ％未満（基準Ｃ３、最初の代替案）である場合、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却の後に得られる部品の熱影響部で生じる硬度低下が、そこに隣接する母材と比較して８％以下であることを確認した。

【0112】

溶接継手２２の炭素含有量Ｃ_ＷＪが０．１５ｗｔ％以上の場合、軟化係数ＦＡ_ＷＪが５０００以下であれば、発明者らは、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却の後に得られた部品の熱影響部の硬度が、そこに隣接する母材と比較して１０％以上低下することを確認した。それとは逆に、溶接継手２２の軟化係数ＦＡ_ＷＪが厳密に５０００を超える（基準Ｃ３、第２の代替案）場合、発明者らは、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却の後に得られた部品の熱影響部での硬度低下が、そこに隣接する母材と比較して８％以下であることを確認した。

【0113】

この場合、硬度低下は、以下のように定義される。

【0114】

【数9】

【0115】

本発明の文脈では、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却の後に得られた部品の熱影響部の硬度低下が、そこに隣接する母材と比較して、厳密に８％を超えないようにすることが望ましい。このような硬度低下は、溶接継手に垂直方向の張力下での、熱影響部の破損の危険性を高めるからである。

【0116】

したがって、基準Ｃ３が満たされると、熱影響部での破損の危険性が大幅に低下する。

【0117】

結果として、基準Ｃ１、Ｃ２及びＣ３が累積的に満たされる本発明による方法では、溶接継手２２に垂直な張力下での破損が、熱影響部又は溶接継手２２で起こりにくい。

【0118】

有利には、溶接継手２２中のアルミニウムの含有量は、０．７ｗｔ％以上、より具体的には１．０ｗｔ％以上、より具体的には１．５ｗｔ％以上、さらにより具体的には２．０ｗｔ％以上、例えば２．１ｗｔ％以上である。

【0119】

有利には、フィラーワイヤ２０の組成及び溶接プールに添加されるフィラーワイヤ２０の割合は、溶接継手２２内の炭素含有量Ｃ_ＷＪが、溶接ブランク１を形成するプレコート板２の基材３のうち、最も硬化性の高い（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）基材３の炭素含有量Ｃ_ＢＭの、厳密に１．２５倍以下（基準Ｃ４）になるように、さらに選択される。つまり、１．２５ｘＣ_{ＢＭ（ｍｏｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）}－Ｃ_ＷＪ≧０
溶接ブランク１を形成するプレコート板２の基材３のうち、最も硬化性の高いものは、最高の炭素含有量を有する基材３である。

【0120】

実際、本発明の発明者らは、この基準Ｃ４が確認されると、熱処理後の溶接継手２２の破損の危険性が、さらに低下することを見出した。

【0121】

好ましくは、フィラーワイヤ２０の組成及び溶接プールに添加されるフィラーワイヤ２０の割合は、溶接継手２２のニッケル含有量Ｎｉ_ＷＪが２．０ｗｔ％～１１．０ｗｔ％の間となるように、さらに選択される（基準Ｃ５）。

【0122】

実際、発明者らは、基準Ｃ５が満たされる場合、熱処理後の溶接継手２２の硬度が特に安定することを確認した。より具体的には、この場合、溶接継手２２内の炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上でも、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後の溶接継手２２全体の硬度差ΔＨＶ（ＷＪ）が、８０ＨＶ以下であることが確認される。張力下でのひずみをより均一に再分配することで、溶接継手２２の破損の危険性をさらに低減するので、このような安定性の向上は、有利である。

【0123】

例えば、フィラーワイヤ２０の組成は、重量で
０．００１％≦Ｃ≦０．４５％、より具体的には０．０２％≦Ｃ≦０．４５％
０．００１％≦Ｍｎ≦３０％、より具体的には０．０５％≦Ｍｎ≦２０％
０．００１％≦Ｓｉ≦１％
０．００１％≦Ｎｉ≦５６％
０．００１％≦Ｃｒ≦３０％
０．００１％≦Ｍｏ≦５％
０．００１％≦Ａｌ≦０．３０％
０．００１％≦Ｃｕ≦１．８０％
０．００１％≦Ｎｂ≦１．５０％
０．００１％≦Ｔｉ≦０．３０％
０．００１％≦Ｎ≦１０％
０．００１％≦Ｖ≦０．１％
０．００１％≦Ｃｏ≦０．２０％、
であり、残部は、鉄及び生産から生じる不純物である。

【0124】

例えば、フィラーワイヤ２０は、上記の元素からなる。

【0125】

一例によれば、フィラーワイヤ２０は、上記で定義された組成及び０．００１重量％～７重量％の間のニッケル含有量を有する。

【0126】

別の例によれば、フィラーワイヤ２０は、上記で定義された組成及び７重量％～５６重量％の間のニッケル含有量を有する。

【0127】

特定の例によれば、フィラーワイヤ２０の組成は、重量で
０．０２％≦Ｃ≦０．４５％、
０．０５％≦Ｍｎ≦２０％
０．００１％≦Ｓｉ≦１％
７％≦Ｎｉ≦５６％
０．００１％≦Ｃｒ≦３０％
０．００１％≦Ｍｏ≦５％
０．００１％≦Ａｌ≦０．３０％
０．００１％≦Ｃｕ≦１．８０％
０．００１％≦Ｎｂ≦１．５０％
０．００１％≦Ｔｉ≦０．３０％
０．００１％≦Ｎ≦１０％
０．００１％≦Ｖ≦０．１％
０．００１％≦Ｃｏ≦０．２０％、
であり、残部は、鉄及び生産から生じる不純物である。

【0128】

例えば、フィラーワイヤ２０は、上記の元素からなる。

【0129】

フィラーワイヤ２０は、例えば、ソリッドワイヤ又はフラックスコアワイヤである。

【0130】

本発明はさらに、上記の方法を使用して得ることができる溶接鋼ブランク１に関する。

【0131】

そのような溶接鋼ブランク１は、２枚のプレコート板２を含み、鋼基材３を含む各プレコート板２は、その主面４の少なくとも１つにプレコーティング５を有し、プレコーティング５は、少なくとも鉄及びアルミニウムを含む金属間合金層９、並びに任意で、金属間合金層９の上に延伸する金属合金層１１を含み、金属合金層１１は、アルミニウムの層、アルミニウム合金の層又はアルミニウムベース合金の層であり、プレコート板２は、溶接継手２２によって接合される。

【0132】

プレコート板２及び溶接継手２２は、溶接鋼ブランク１を製造する方法に関して上記で開示された特徴を有する。

【0133】

特に、溶接継手２２は、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却の後、溶接継手２２全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、溶接継手２２の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下となる。つまり、

【0134】

【数10】

【0135】

さらに、溶接継手２２は、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後の溶接継手２２の最低硬度ＨＶ_ｍｉｎ（ＷＪ）が、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後のプレコート板２の２枚の基材３のうち、最も硬化性の低いものの平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＢＭ_{ｌｅａｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ}）以上となる。

【0136】

さらに、溶接継手２２は、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後、熱影響部の硬度低下が、そこに隣接する母材と比較して８％以下になる。つまり、

【0137】

【数11】

【0138】

有利には、溶接継手２２は、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却の後、溶接継手２２全体の硬度差ΔＨＶ（ＷＪ）が、８０ＨＶ以下となる。

【0139】

有利には、溶接継手２２は、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後の溶接継手２２の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）が、６００ＨＶ以下となる。

【0140】

本発明はまた、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品を製造する方法であって、
－ 上記の方法を使用して溶接鋼ブランク１を製造する工程、
－ 溶接ブランク１を構成するプレコート板２の基材３に、完全なオーステナイト組織を得るように溶接鋼ブランク１を加熱する工程と、
－ 溶接鋼ブランク１をプレス工具内で熱間プレス成形して、鋼部品を得る工程と、
－ プレス工具内で鋼部品を冷却する工程と、
を含む方法に関する。

【0141】

より具体的には、加熱工程中に、溶接鋼ブランク１は、オーステナイト化温度まで加熱される。それは次に、溶接鋼ブランク１を形成する板２の厚さに応じた保持時間、オーステナイト化温度で保持される。保持時間は、溶接ブランク１がオーステナイト化され、所定の厚さの合金化金属間層が基材３とプレコーティング５との間の合金化によって形成されるように、オーステナイト化温度に応じて選択される。例えば、保持時間は約５分程である。

【0142】

熱間プレス成形の前に、このようにして加熱された溶接鋼ブランク１は、熱間成形プレス工具内内で転写される。転写時間は、有利には５～１０秒の間である。熱間プレス成形前の溶接鋼ブランク１の冶金学的変態を回避するために、転写時間は可能な限り短くなるように選択される。

【0143】

冷却工程中の冷却速度は、２枚の鋼板２の基材３の少なくとも１つ、例えば最も硬化性の高い鋼板１、すなわち臨界冷却速度が最も低い鋼板のマルテンサイト又はベイナイト臨界冷却速度以上である。

【0144】

本発明はまた、上記の方法を使用して得られる、溶接、熱間プレス成形及び冷却された鋼部品に関する。

【0145】

より具体的には、この鋼部品は、それぞれ、２枚のプレコート鋼板２をプレス工具内で熱間プレス成形及び冷却することで得られる、第１の被覆鋼部品部分及び第２の被覆鋼部品部分を含む。

【0146】

より具体的には、各被覆鋼部品部分は、主面の少なくとも１面上に鉄及びアルミニウムを含むコーティングを有する鋼基材を含み、第１及び第２の鋼部品部分は、上記のように溶接継手２２によって接合される。

【0147】

特に、第１及び第２の鋼部品部分のコーティングは、熱間プレス形成中の、プレコーティング５の少なくとも部分的な合金化から生じる。

【0148】

第１及び第２の鋼部品部分の基材は、プレコート板２について上述した組成を有する。それらは、プレコート板２の基材３の熱間プレス成形及び冷却から生じる。

【0149】

溶接継手２２は、溶接継手２２全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）が、溶接継手２２の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下となる。つまり、

【0150】

【数12】

【0151】

溶接継手２２の最低硬度ＨＶ_ｍｉｎ（ＷＪ）は、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後のプレコート板２の２枚の基材３のうち、最も硬化性の低いものの平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＢＭ_{ｌｅａｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ}）以上である。

【0152】

さらに、第１及び第２の被覆鋼部品部分のそれぞれについて、熱影響部の硬度低下は、そこに隣接する母材と比較して８％以下である。つまり、

【0153】

【数13】

【0154】

有利には、溶接継手２２全体の硬度差ΔＨＶ（ＷＪ）は、８０ＨＶ以下である。

【0155】

有利には、溶接継手２２の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）は、６００ＨＶ以下である。

【0156】

本発明の発明者らは、フィラーワイヤＷを使用して、２枚のプレコート板Ａ及びＢを突合せレーザー溶接することによって溶接鋼ブランク１を製造する、試作を実施した。

【0157】

以下の表１は、実施された試作Ｅ１～Ｅ２１の各々についての実験条件を列挙している。

【0158】

最初に準備されたプレコート板Ａ及びＢは、両方の主面４に約２５マイクロメートルの厚さのプレコーティング５を有した。

【0159】

試験されたプレコート板Ａ及びＢのすべてについて、プレコーティング５は、溶融金属の浴中での溶融めっきにより得られ、金属合金層１１及び金属間合金層９を含んだ。

【0160】

プレコーティング５の金属合金層１１は、重量で
Ｓｉ：９％
Ｆｅ：３％
を含み、残部は、アルミニウム及び加工で生じる可能性のある不純物からなる。

【0161】

金属合金層１１の平均総厚は、２０μｍであった。

【0162】

金属間合金層９は、Ｆｅ_ｘ－Ａｌ_ｙタイプ、多くはＦｅ_２Ａｌ_３、Ｆｅ_２ＡＩ_５及びＦｅ_ｘＡＩ_ｙＳｉ_ｚの金属間化合物を含んだ。厚さは、平均５μｍであった。

【0163】

表１の「溶接端部でプレコーティングを除去したか」と題した列に示すように、溶接ブランク１には、突合せ溶接前にプレコート板Ａ及びＢ各々の主面４の１つで、プレコーティング５の金属合金合金１１を除去した後に得られたもの（「片面で除去」）、及びプレコーティング５を両方の主面４に完全に残したプレコート板２を溶接して得られたもの（「除去せず」）がある。除去は、先の出願であるＷＯ２００７／１１８９３９に開示された方法を使用して、レーザーアブレーションによって実施した。

【0164】

【表1】

【0165】

上記の表において、本発明によらない試作には下線が引かれている。

【0166】

表１に記載される種々の試作で使用された鋼基材は、以下の表２に列挙する組成を有し、含有量は、重量％で表示される。

【0167】

【表2】

【0168】

すべての基材について、組成の残部は鉄、考えられる不純物及び生産から生じる不可避の元素である。

【0169】

上記の表２で、「－」は、多くても微量の対象の元素を、基材が含むことを意味する。

【0170】

表１に記載される種々の試作で使用されたフィラーワイヤＷは、以下の表３に列挙する組成を有し、含有量は、重量％で表示される。

【0171】

【表3】

【0172】

すべての溶接棒について、組成の残部は鉄、考えられる不純物及び生産から生じる不可避の元素である。

【0173】

次に発明者らは、各試作Ｅ１～Ｅ２１について、得られた溶接継手２２の組成を、従来の測定方法を使用して測定した。

【0174】

溶接継手２２のマンガン、アルミニウム、ニッケル、クロム、モリブデン及びシリコン含有量を、走査型電子顕微鏡に内蔵されたエネルギー分散分光検出器を使用して、溶接継手２２に対して垂直に採取したサンプルの断面で測定した。炭素含有量は、溶接継手２２に対して垂直に採取したサンプルの断面で、Ｃａｓｔａｉｎｇ電子マイクロプローブを使用して測定した。これらの測定の結果を以下の表４に示す。

【0175】

【表4】

【0176】

これらの測定に基づいて、発明者らは、試作Ｅ１～Ｅ２１による溶接鋼ブランク１の各々について、本発明による基準Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及び任意の追加の基準Ｃ４及びＣ５を満たしているか否かを判定した。この判定の結果を以下の表５に要約する。

【0177】

【表5】

下線付きの値：本発明によるものではない

【0178】

表５から分かるように、Ｅ１～Ｅ８と参照される試作は、本発明による例であり、これらの試作では、基準Ｃ１～Ｃ３が満たされている。

【0179】

それとは逆に、Ｅ９～Ｅ２１と参照される試作は、本発明によるものではなく、これらの試作では、基準Ｃ１～Ｃ３の少なくとも１つの基準が満たされていない。

【0180】

最後に、発明者らは、このようにして製造された溶接鋼ブランク１をオーステナイト化を含む熱処理にかけ、その後急冷して熱処理部品を得た。そのような熱処理された部品は、熱間プレス成形及び冷却された部品と同じ特性を有する。発明者らは、次にこれらの部品の機械的特性を決定するために測定を実施した。これらの測定の結果を以下の表６に示す。

【0181】

【表6】

下線付きの値：本発明によるものではない

【0182】

引張試験は、レーザー溶接方向に対し垂直に切り出した、タイプＥＮ １２．５ｘ５０（２４０ｘ３０ｍｍ）の横方向溶接引張試験片に対して次の規格、すなわちＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ４１３６及びＮＦ ＩＳＯ ６８９２－１に開示されている方法を使用して、周囲温度（約２０℃）で実施した。各試作（Ｅ１～Ｅ２１）について、５回の引張試験を実施した。＜＜破損箇所＞＞と題された列に示すパーセンテージは、各試作（Ｅ１～Ｅ２１）について、前述の領域（母材、ＨＡＺ又は溶接継手）で破損が発生した引張試験のパーセンテージに相当する。

【0183】

硬度は、ビッカース硬度試験を使用して、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６５０７－１に従って測定した。試験は、０．５ｋｇｆ（ＨＶ０．５）の試験荷重を使用して、溶接継手に対して横方向に実施した。各熱処理部品の硬度測定の位置を図５に示す。この図から分かるように、硬度は、熱処理された部品の厚さのそれぞれ１／４、１／２及び３／４に位置する３本の線に沿って測定した。各線について、溶接継手２２の中心軸から開始する、規格ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６５０７－１に準拠した通常の工程で測定を行った。

【0184】

溶接継手２２又は母材の試験点の位置は、それ自体既知の試薬であるナイタールでのエッチング後の、試験表面の金属組織検査によって特定した。熱影響部を、３本の試験線上の、溶接継手２２と直に隣接する２つの試験点を含む領域と特定した。

【0185】

溶接継手の最低硬度ＨＶ_ｍｉｎ（ＷＪ）は、溶接継手２２で測定された最低硬度値に相当する。

【0186】

溶接継手の最高硬度ＨＶ_ｍａｘ（ＷＪ）は、溶接継手２２で測定された最高硬度値に相当する。

【0187】

溶接継手の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）は、溶接継手２２で測定されたすべての硬度値の平均に相当する。

【0188】

熱影響部の最低硬度ＨＶ_ｍｉｎ（ＨＡＺ）は、熱影響部で測定された最低硬度値に相当する。

【0189】

母材の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＢＭ）は、母材で測定されたすべての硬度値の平均に相当する。

【0190】

上記の表６から分かるように、基準Ｃ１～Ｃ３が満たされる試作Ｅ１～Ｅ８では、引張試験中の破損の１００％は、溶接継手２２又は熱影響部以外で発生した。

【0191】

さらに、
－溶接継手２２全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）は、溶接継手２２の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％以下である。
－溶接継手２２の最低硬度ＨＶ_ｍｉｎ（ＷＪ）は、硬化性が最も低い母材の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＢＭ_{ｌｅａｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ}）以上である。
－熱影響部での硬度低下は、母材と比較して８％以下である。

【0192】

それとは逆に、基準Ｃ１～Ｃ３のうちの少なくとも１つが満たされていないため、本発明によらない試作Ｅ９～Ｅ２１では、溶接継手２２又は熱影響部のいずれかで破損が発生する。

【0193】

より具体的には、基準Ｃ１が満たされず、基準Ｃ２及びＣ３が満たされている場合（試作Ｅ１３～Ｅ１９）、溶接継手２２全体の最大硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）は、溶接継手２２の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＷＪ）の２０％を厳密に超える。したがって、この場合、溶接継手２２は、局所的な硬度ピーク領域を含み、それによって延性が低下し、溶接継手２２での破損の危険性が高まる。

【0194】

さらに、基準Ｃ１及びＣ３は満たされるが基準Ｃ２が満たされない場合（試作Ｅ９～Ｅ１２）、溶接継手２２の最低硬度ＨＶ_ｍｉｎ（ＷＪ）は、硬化性が最も低い母材の平均硬度ＨＶ_ｍｅａｎ（ＢＭｌｅａｓｔ ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ）よりも厳密に少ない。この場合、破損の１００％は、溶接継手２２で発生した。

【0195】

最後に、基準Ｃ１及びＣ２は満たされるが基準Ｃ３が満たされない場合（試作Ｅ２０及びＥ２１）、母材と比較する熱影響部の硬度低下は、厳密に８％を超える。この場合、破損の少なくとも２０％は、熱影響部で発生した。これらの結果で、Ｃ３が満たされない場合、熱影響部での破損の危険性が高くなることが確認される。

【0196】

さらに、基準Ｃ５が満たされる試作では、溶接継手２２の炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上であっても、溶接継手内の硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）は、８０ＨＶ以下であることが確認されている（試作Ｅ１～Ｅ８及びＥ１９及びＥ２０）。それとは逆に、基準Ｃ５が満たされない場合、溶接継手２２の炭素含有量が０．１５ｗｔ％以上であれば、溶接継手内の硬度変動ΔＨＶ（ＷＪ）は、８０ＨＶを厳密に超える（試作Ｅ１０～Ｅ１８）。

【0197】

したがって、本発明による方法は、溶接前にプレコーティング５を除去する必要なしに、溶接継手２２を含む優れた機械的特性を有する部品を、プレス工具内での熱間プレス成形及び冷却後に得ることができるので、特に有利である。

【0198】

したがって、自動車の安全に寄与する侵入防止部品、構造部品又はエネルギー吸収部品の製造に特に適する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】