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(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】2023-11-08
(45)【発行日】2023-11-16
(54)【発明の名称】鋼部品及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B21D 22/20 20060101AFI20231109BHJP
B21D 22/26 20060101ALI20231109BHJP
【ＦＩ】
B21D22/20 G
B21D22/26 D
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022508361
(86)(22)【出願日】2021-03-16
(86)【国際出願番号】 JP2021010486
(87)【国際公開番号】W WO2021187450
(87)【国際公開日】2021-09-23
【審査請求日】2022-08-04
(31)【優先権主張番号】P 2020045649
(32)【優先日】2020-03-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001553
【氏名又は名称】アセンド弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 泰弘
【審査官】豊島 唯
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１１２５６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１９４３０８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－１５２０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｄ ２２／２０ － ２４／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
曲げ領域を有する鋼部品の製造方法であって、互いに重ね合わされ接合された第１鋼板及び第２鋼板を含み、前記第１鋼板の前記第２鋼板との重ね合わせ面、及び前記第２鋼板の前記第１鋼板との重ね合わせ面の少なくとも一方が亜鉛系めっき層を有するパッチワーク材、を準備する工程と、
前記パッチワーク材を加熱する工程と、
前記加熱する工程で加熱された前記パッチワーク材を、金型を用いてホットスタンピングして、前記第１鋼板と前記第２鋼板との接合部が前記曲げ領域に配置された前記鋼部品を成形する工程と、
を備え、
前記第１鋼板及び前記第２鋼板のうち、前記曲げ領域において外側に位置する鋼板の板厚をｔｏｕｔ、前記曲げ領域において内側に位置する鋼板の板厚をｔｉｎとしたとき、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１であり、
前記接合部は、前記曲げ領域における稜線部か、あるいは、前記稜線部の近傍であって、前記鋼部品の横断面視で前記稜線部から前記接合部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たす位置に配置され、
前記加熱する工程で加熱される前の前記パッチワーク材において、前記亜鉛系めっき層の溶融開始温度は、７００℃以下である、製造方法。
【請求項2】
請求項１に記載の製造方法であって、前記加熱する工程では、前記パッチワーク材を前記亜鉛系めっき層の溶融開始温度以上に加熱する、製造方法。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の製造方法であって、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．２である、製造方法。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の製造方法であって、前記接合部は、前記稜線部か、あるいは、前記稜線部の近傍であってｄ／ｔｉｎ＜２．３を満たす位置に配置される、製造方法。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の製造方法であって、前記第１鋼板及び前記第２鋼板は、連続接合されている、製造方法。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法であって、前記第１鋼板の前記第２鋼板との前記重ね合わせ面、及び前記第２鋼板の前記第１鋼板との前記重ね合わせ面は、それぞれ、亜鉛系めっき層を有する、製造方法。
【請求項7】
互いに重ね合わされた第１鋼板及び第２鋼板を含むパッチワーク材から成形された鋼部品であって、曲げ領域と、
前記曲げ領域に配置され、前記第１鋼板と前記第２鋼板とを接合する接合部と、
を備え、
前記鋼部品において、前記第１鋼板及び前記第２鋼板の各々は、マルテンサイト相を有し、
前記第１鋼板の前記第２鋼板との重ね合わせ面、及び前記第２鋼板の前記第１鋼板との重ね合わせ面の少なくとも一方は、亜鉛系めっき層を有し、
前記第１鋼板及び前記第２鋼板のうち、前記曲げ領域において外側に位置する鋼板の板厚をｔｏｕｔ、前記曲げ領域において内側に位置する鋼板の板厚をｔｉｎとしたとき、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１であり、
前記接合部は、前記曲げ領域における稜線部か、あるいは、前記稜線部の近傍であって、前記鋼部品の横断面視で前記稜線部から前記接合部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たす位置に配置され、
前記亜鉛系めっき層の溶融開始温度は、７９０℃以下である、鋼部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、曲げ領域を有する鋼部品、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車業界では、燃費の向上を目的とした車体の軽量化、及び車体の衝突安全性の向上が求められている。これらの要求を満たすため、自動車の車体を構成する各種部品について、高強度鋼板の適用による薄肉化や、差厚鋼板の適用による板厚の最適化等が検討されている。差厚鋼板は、例えば、複数の鋼板を重ね合わせて接合することにより、その一部分が厚肉化されたパッチワーク材である。このパッチワーク材をホットスタンピング（熱間プレス加工）することにより、特定部分が高強度となった鋼部品を成形することができる。
【0003】
例えば、特許文献１～３には、平板状の補強部材をブランクに重ね合わせて所定箇所を溶接し、パッチワーク材を作製することが開示されている。これらの特許文献において、パッチワーク材は、例えば、概略ハット形状の横断面を有する鋼部品に成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５４８８７０３号公報
【文献】特許第５７４１６４８号公報
【文献】特許第６１２５９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
パッチワーク材を作製する際、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板や、合金化溶融亜鉛めっき鋼板等といった亜鉛系めっき層を有する鋼板が用いられることがある。しかしながら、亜鉛系めっき層を有する鋼板を含むパッチワーク材に対してホットスタンピングを施し、曲げを付与した場合、鋼板同士の重ね合わせ面において溶融亜鉛脆性割れ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｍｅｔａｌ Ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ（ＬＭＥ））が生じる可能性がある。ＬＭＥは、パッチワーク材に含まれる鋼板の母材の結晶粒界に溶融した亜鉛が侵入し、その状態で鋼板に張力が与えられることにより、鋼板の表面に亀裂が生じる現象である。すなわち、ＬＭＥは、液体亜鉛の存在と、加工時における張力とが要因となって発生する。
【0006】
本開示は、ホットスタンピングによってパッチワーク材から鋼部品を製造する際、溶融亜鉛脆性割れの発生を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に係る製造方法は、曲げ領域を有する鋼部品の製造方法である。当該製造方法は、互いに重ね合わされ接合された第１鋼板及び第２鋼板を含み、第１鋼板の第２鋼板との重ね合わせ面、及び第２鋼板の第１鋼板との重ね合わせ面の少なくとも一方が亜鉛系めっき層を有するパッチワーク材、を準備する工程と、パッチワーク材を加熱する工程と、当該加熱する工程で加熱されたパッチワーク材を、金型を用いてホットスタンピングして、第１鋼板と第２鋼板との接合部が曲げ領域に配置された鋼部品を成形する工程と、を備える。第１鋼板及び第２鋼板のうち、曲げ領域において外側に位置する鋼板の板厚をｔｏｕｔ、曲げ領域において内側に位置する鋼板の板厚をｔｉｎとしたとき、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１である。接合部は、曲げ領域における稜線部か、あるいは、稜線部の近傍であって、鋼部品の横断面視で稜線部から接合部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たす位置に配置される。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、ホットスタンピングによってパッチワーク材から鋼部品を製造する際、溶融亜鉛脆性割れの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施形態に係る製造方法は、曲げ領域を有する鋼部品の製造方法である。当該製造方法は、互いに重ね合わされ接合された第１鋼板及び第２鋼板を含み、第１鋼板の第２鋼板との重ね合わせ面、及び第２鋼板の第１鋼板との重ね合わせ面の少なくとも一方が亜鉛系めっき層を有するパッチワーク材、を準備する工程と、パッチワーク材を加熱する工程と、当該加熱する工程で加熱されたパッチワーク材を、金型を用いてホットスタンピングして、第１鋼板と第２鋼板との接合部が曲げ領域に配置された鋼部品を成形する工程と、を備える。第１鋼板及び第２鋼板のうち、曲げ領域において外側に位置する鋼板の板厚をｔｏｕｔ、曲げ領域において内側に位置する鋼板の板厚をｔｉｎとしたとき、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１である。接合部は、曲げ領域における稜線部か、あるいは、稜線部の近傍であって、鋼部品の横断面視で稜線部から接合部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たす位置に配置される（第１の構成）。
【0011】
互いに重ね合わされた複数の鋼板に曲げを付与した場合、曲げ領域において各鋼板が一体化されていなければ、それぞれの鋼板の略板厚中央に中立軸が存在することになる。これに対して、第１の構成に係る製造方法では、第１鋼板及び第２鋼板の接合部が鋼部品の曲げ領域に配置される。すなわち、鋼部品の曲げ領域において、第１鋼板と第２鋼板とが一体化されている。この場合、鋼部品において、曲げ領域が形成されたときの中立軸は、第１鋼板及び第２鋼板の各々の略板厚中央ではなく、第１鋼板及び第２鋼板を重ね合わせた状態での略板厚中央に位置することになる。
【0012】
一方、第１鋼板及び第２鋼板のうち、曲げ領域において内側に位置する鋼板の板厚ｔｉｎは、曲げ領域において外側に位置する鋼板の板厚ｔｏｕｔよりも小さい。より具体的には、板厚ｔｉｎ，ｔｏｕｔはｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１を満たす。そのため、第１鋼板及び第２鋼板の重ね合わせ面は、曲げ領域において中立軸よりも内側（圧縮側）に位置することができる。すなわち、ホットスタンピング（熱間プレス加工）によってパッチワーク材から鋼部品を製造するに際し、第１鋼板及び第２鋼板の境界部分を、溶融亜鉛脆性割れ（ＬＭＥ）の要因の１つである引張応力が実質的に作用しない位置に配置することができる。よって、第１鋼板及び第２鋼板の少なくとも一方が亜鉛系めっき層を有することにより、ホットスタンピング中に鋼板同士の重ね合わせ面において液体亜鉛が存在する場合であっても、鋼板同士の重ね合わせ面でＬＭＥが発生するのを抑制することができる。
【0013】
また、第１の構成によれば、第１鋼板と第２鋼板との接合部は、鋼部品の曲げ領域において稜線部か、あるいは、稜線部の近傍に配置されている。接合部が稜線部の近傍に配置される場合は、鋼部品の横断面視で稜線部から接合部までの距離をｄとして、ｄ／ｔｉｎ＜８．２が満たされる。これにより、特に稜線部での第１鋼板と第２鋼板との一体化効果を向上させることができ、パッチワーク材が曲げられたときの中立軸は、第１鋼板及び第２鋼板を重ね合わせた状態での略板厚中央に配置されやすくなる。その結果、第１鋼板及び第２鋼板の重ね合わせ面が中立軸よりも内側（圧縮側）に位置しやすくなるため、鋼板同士の重ね合わせ面でＬＭＥが発生するのを抑制することができる。
【0014】
上記製造方法において、加熱する工程では、パッチワーク材を亜鉛系めっき層の溶融開始温度以上に加熱することができる（第２の構成）。
【0015】
加熱する工程で加熱される前のパッチワーク材において、亜鉛系めっき層の溶融開始温度は、例えば７００℃以下である（第３の構成）。
【0016】
上記製造方法では、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．２であることが好ましい（第４の構成）。
【0017】
パッチワーク材を曲げたとき、パッチワーク材の板厚及び曲げ半径に応じ、中立軸が内側に移動する場合がある。そのため、第４の構成では、パッチワーク材に含まれる第１鋼板及び第２鋼板のうち、曲げ領域において外側に位置する鋼板の板厚ｔｏｕｔを、曲げ領域において内側に位置する鋼板の板厚ｔｉｎの１．２倍以上確保している。これにより、第１鋼板及び第２鋼板の重ね合わせ面を、中立軸よりも内側（圧縮側）に配置することがより容易になる。よって、第１鋼板及び第２鋼板の重ね合わせ面におけるＬＭＥの発生をさらに抑制することができる。
【0018】
上記製造方法において、第１鋼板と第２鋼板との接合部は、曲げ領域における稜線部か、あるいは、稜線部の近傍であってｄ／ｔｉｎ＜２．３を満たす位置に配置されることが好ましい（第５の構成）。
【0019】
第５の構成によれば、第１鋼板と第２鋼板との接合部は、鋼部品の曲げ領域において稜線部に配置される。あるいは、接合部は、稜線部の近傍であってｄ／ｔｉｎ＜２．３が満たす位置に配置される。これにより、稜線部における第１鋼板と第２鋼板との一体化効果を高めることができる。
【0020】
第１鋼板及び第２鋼板は、連続接合されていることが好ましい（第６の構成）。
【0021】
第６の構成によれば、第１鋼板と第２鋼板とが連続接合されている。これにより、鋼部品の曲げ領域において、第１鋼板と第２鋼板との一体化効果を高めることができる。
【0022】
第１鋼板の第２鋼板との重ね合わせ面、及び第２鋼板の第１鋼板との重ね合わせ面は、それぞれ、亜鉛系めっき層を有していてもよい（第７の構成）。
【0023】
第７の構成によれば、パッチワーク材に含まれる第１鋼板及び第２鋼板のうち、双方の鋼板が相手鋼板との重ね合わせ面に亜鉛系めっき層を有している。この場合、第１鋼板と第２鋼板との境界部分における亜鉛量が多くなるため、パッチワーク材にホットスタンピングを施したとき、第１鋼板及び第２鋼板の重ね合わせ面でＬＭＥが発生しやすくなるとも考えられる。しかしながら、上述した通り、鋼部品の曲げ領域では、第１鋼板及び第２鋼板が一体化されている上、曲げの内側に位置する鋼板の板厚ｔｉｎが曲げの外側に位置する鋼板の板厚ｔｏｕｔよりも小さくなっている。そのため、曲げ領域において、第１鋼板及び第２鋼板の重ね合わせ面を中立軸よりも内側（圧縮側）に配置することができる。よって、第７の構成のように、第１鋼板及び第２鋼板の各々が相手鋼板との重ね合わせ面に亜鉛系めっき層を有する場合であっても、鋼板同士の重ね合わせ面におけるＬＭＥの発生を抑制することができる。
【0024】
第７の構成のように、パッチワーク材に含まれる各鋼板がめっき層を有する場合、パッチワーク材をホットスタンピングする際、酸化スケールの生成を抑制することができる。そのため、パッチワーク材から成形された鋼部品に対し、例えばショットブラスト処理等、酸化スケールを除去するための処理を施す必要がない。よって、鋼部品の製造プロセスを簡素化することができる。
【0025】
実施形態に係る鋼部品は、互いに重ね合わされた第１鋼板及び第２鋼板を含むパッチワーク材から成形されている。鋼部品は、曲げ領域と、接合部と、を備える。接合部は、曲げ領域に配置され、第１鋼板と第２鋼板とを接合する。成形後の鋼部品において、第１鋼板及び第２鋼板の各々は、マルテンサイト相を有する。第１鋼板の第２鋼板との重ね合わせ面、及び第２鋼板の第１鋼板との重ね合わせ面の少なくとも一方は、亜鉛系めっき層を有する。第１鋼板及び第２鋼板のうち、曲げ領域において外側に位置する鋼板の板厚をｔｏｕｔ、曲げ領域において内側に位置する鋼板の板厚をｔｉｎとしたとき、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１である。接合部は、曲げ領域における稜線部か、あるいは、稜線部の近傍であって、鋼部品の横断面視で稜線部から接合部までの距離をｄとしたとき、ｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たす位置に配置される（第８の構成）。
【0026】
上記鋼部品において、亜鉛系めっき層の溶融開始温度は、７９０℃以下であってもよい（第９の構成）。
【0027】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。
【0028】
＜第１実施形態＞
［鋼部品の構成］
図１は、第１実施形態に係る鋼部品１００の一部を示す斜視図である。図２は、図１に示す鋼部品１００の横断面図（ＩＩ－ＩＩ断面図）である。鋼部品１００の横断面とは、鋼部品１００を長手方向に垂直な平面で切断した断面をいう。鋼部品１００は、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２を有する鋼製の部品であり、典型的には、自動車の車体に用いられる構造部品である。鋼部品１００としては、例えば、Ａピラーレインフォース、Ｂピラーレインフォース、バンパーレインフォース、トンネルリンフォース、サイドシルレインフォース、ルーフレインフォース、及びフロアークロスメンバー等を挙げることができる。鋼部品１００は、ホットスタンピング（熱間プレス加工）によって製造される。
［鋼部品の構成］
図１は、第１実施形態に係る鋼部品１００の一部を示す斜視図である。図２は、図１に示す鋼部品１００の横断面図（ＩＩ－ＩＩ断面図）である。鋼部品１００の横断面とは、鋼部品１００を長手方向に垂直な平面で切断した断面をいう。鋼部品１００は、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２を有する鋼製の部品であり、典型的には、自動車の車体に用いられる構造部品である。鋼部品１００としては、例えば、Ａピラーレインフォース、Ｂピラーレインフォース、バンパーレインフォース、トンネルリンフォース、サイドシルレインフォース、ルーフレインフォース、及びフロアークロスメンバー等を挙げることができる。鋼部品１００は、ホットスタンピング（熱間プレス加工）によって製造される。
【0029】
図１を参照して、鋼部品１００は、概略ハット形状の横断面を有する。すなわち、鋼部品１００は、天板１０と、側壁２１，２２と、稜線部３１，３２と、フランジ４１，４２とを有する。天板１０、側壁２１，２２、稜線部３１，３２、及びフランジ４１，４２は、鋼部品１００の長手方向に延びている。以下、説明の便宜上、鋼部品１００の長手方向を単に長手方向といい、図１の紙面における上下方向を単に上下方向という。また、長手方向及び上下方向に直交する方向を幅方向という。
【0030】
図２を参照して、天板１０の一方の側縁には、稜線部３１を介して側壁２１が配置されている。稜線部３１は、鋼部品１００において天板１０と側壁２１との間に形成された曲げ部（角部）であり、曲げ内側のＲエンド間の領域である。稜線部３１は、鋼部品１００の横断面視で実質的に円弧状をなす。
【0031】
稜線部３１は、鋼部品１００の曲げ領域Ａｂ１に含まれる。曲げ領域Ａｂ１は、稜線部３１に加え、天板１０の稜線部３１側の端部１１、及び側壁２１の稜線部３１側の端部（上端部）２１１を含んでいる。天板１０の一端部１１及び側壁２１の上端部２１１は、稜線部３１の両隣に配置され、稜線部３１とともに曲げ領域Ａｂ１を構成する。側壁２１のうち、稜線部３１と反対側の端部（下端部）２１２には、フランジ４１が配置されている。フランジ４１は、側壁２１の下端部２１２から幅方向の外側に向かって突出する。
【0032】
天板１０の他方の側縁には、稜線部３２を介して側壁２２が配置されている。稜線部３２は、鋼部品１００において天板１０と側壁２２との間に形成された曲げ部（角部）であり、曲げ内側のＲエンド間の領域である。稜線部３２は、鋼部品１００の横断面視で実質的に円弧状をなす。
【0033】
稜線部３２は、鋼部品１００の曲げ領域Ａｂ２に含まれる。曲げ領域Ａｂ２は、稜線部３２に加え、天板１０の稜線部３２側の端部１２、及び側壁２２の稜線部３２側の端部（上端部）２２１を含んでいる。天板１０の他端部１２及び側壁２２の上端部２２１は、稜線部３２の両隣に配置され、稜線部３２とともに曲げ領域Ａｂ２を構成する。側壁２２のうち、稜線部３２と反対側の端部（下端部）２２２には、フランジ４２が配置されている。フランジ４２は、側壁２２の下端部２２２から幅方向の外側に向かって突出する。
【0034】
鋼部品１００は、鋼板５１，５２を含むパッチワーク材から成形されている。パッチワーク材は、プレス加工用の素材であり、素材本体としての鋼板と、補強部材としての鋼板とを含む。パッチワーク材では、補強部材の全体が素材本体に重なっている。典型的には、補強部材としての鋼板は、素材本体としての鋼板よりも小さい。本実施形態の例では、鋼板５１が素材本体であり、鋼板５２が補強部材である。そのため、鋼板５１よりも鋼板５２の方が小さい。
【0035】
本実施形態の例において、補強部材である鋼板５２は、素材本体である鋼板５１の内側に配置されている。鋼板５１，５２のうち、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の外側に位置する鋼板５１の板厚をｔｏｕｔ［ｍｍ］、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の内側に位置する鋼板５２の板厚をｔｉｎ［ｍｍ］としたとき、ｔｉｎに対するｔｏｕｔの比は、１．１以上であり（ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１）、好ましくは１．２以上である（ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．２）。また、ｔｉｎに対するｔｏｕｔの比は、４．０以下であることが好ましい（ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≦４．０）。板厚ｔｏｕｔ，ｔｉｎは、例えば、０．６ｍｍ以上３．２ｍｍ以下の範囲で設定することができる。ただし、小さい方の板厚ｔｉｎは、２．７ｍｍ未満であることが好ましい。
【0036】
鋼板５１，５２は、互いに重ね合わされ、接合されている。鋼板５１，５２は、連続接合されていることが好ましい。連続接合は、線状又は面状の接合部が形成される接合方法であり、レーザー溶接、アーク溶接、又はシーム溶接等の連続溶接、及びロウ付け等の連続溶着を含む。ただし、鋼板５１，５２は、例えばスポット溶接等により、断続接合（溶接）されていてもよい。
【0037】
図１及び図２には、鋼板５１，５２をレーザー溶接で接合することにより、鋼部品１００において線状の接合部６０が形成された例を示している。曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２には、それぞれ、鋼板５１，５２の接合部６０が１つ以上配置されている。本実施形態の例では、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の各々に複数の接合部６０が配置されている。各接合部６０は、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２における稜線部３１，３２か、あるいは、稜線部３１，３２の近傍（外側）であってｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たす位置に配置される。ｄ［ｍｍ］は、鋼部品１００の横断面視で、稜線部３１，３２から各接合部６０までの距離である。一方の曲げ領域Ａｂ１内においてある接合部６０が稜線部３１の近傍（外側）に配置されている場合、この接合部６０と稜線部３１との距離ｄは、鋼部品１００の横断面で見て、稜線部３１の両端のうち接合部６０に近い方の端から、接合部６０の接合中心までの距離となる。同様に、他方の曲げ領域Ａｂ２内においてある接合部６０が稜線部３２の近傍（外側）に配置されている場合、この接合部６０と稜線部３２との距離ｄは、鋼部品１００の横断面で見て、稜線部３２の両端のうち接合部６０に近い方の端から、接合部６０の接合中心までの距離となる。
【0038】
曲げ領域Ａｂ１に複数の接合部６０が存在する場合、全ての接合部６０が稜線部３１内に配置されていてもよいし、全ての接合部６０が稜線部３１の近傍（外側）に配置されていてもよい。あるいは、複数の接合部６０のうち、一部の接合部６０が稜線部３１内に配置され、他の接合部６０が稜線部３１の近傍に配置されていてもよい。曲げ領域Ａｂ１内において稜線部３１の近傍に２つ以上の接合部６０が存在する場合、これらの接合部６０と稜線部３１との距離ｄは、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【0039】
同様に、曲げ領域Ａｂ２に複数の接合部６０が存在する場合、全ての接合部６０が稜線部３２内に配置されていてもよいし、全ての接合部６０が稜線部３２の近傍（外側）に配置されていてもよい。あるいは、複数の接合部６０のうち、一部の接合部６０が稜線部３２内に配置され、他の接合部６０が稜線部３２の近傍に配置されていてもよい。曲げ領域Ａｂ２内において稜線部３２の近傍に２つ以上の接合部６０が存在する場合、これらの接合部６０と稜線部３２との距離ｄは、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。鋼部品１００には、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２内の接合部６０に加え、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２以外の箇所にさらに鋼板５１，５２の接合部を設けることもできる。
【0040】
本実施形態の例において、レーザー溶接によって形成された各接合部６０は、鋼部品１００の長手方向に延びている。接合部６０は、鋼板５１，５２の重ね合わせ部の全長にわたり途切れることなく延びていてもよいし、長手方向において複数に分割されていてもよい。長手方向において接合部６０が分割されている場合、分割された接合部６０同士の間隔は、例えば、３０．０ｍｍ以下であるとよく、２０．０ｍｍ以下であるとさらによい。一方、例えばスポット溶接によって各接合部６０が形成される場合、スポットピッチＰは、Ｐ／ｔｉｎ≦４０を満たすことが好ましい。
【0041】
［鋼部品の製造方法］
次に、上述のように構成された鋼部品１００の製造方法について、図３Ａ～図３Ｃを参照しつつ説明する。図３Ａ～図３Ｃは、鋼部品１００の製造方法に含まれる各工程を説明するための模式図である。鋼部品１００の製造方法は、素材であるパッチワーク材を準備する工程と、パッチワーク材を加熱する工程と、当該加熱する工程で加熱されたパッチワーク材を、金型を用いてホットスタンピングして鋼部品１００に成形する工程と、を含む。
次に、上述のように構成された鋼部品１００の製造方法について、図３Ａ～図３Ｃを参照しつつ説明する。図３Ａ～図３Ｃは、鋼部品１００の製造方法に含まれる各工程を説明するための模式図である。鋼部品１００の製造方法は、素材であるパッチワーク材を準備する工程と、パッチワーク材を加熱する工程と、当該加熱する工程で加熱されたパッチワーク材を、金型を用いてホットスタンピングして鋼部品１００に成形する工程と、を含む。
【0042】
（準備工程）
図３Ａを参照して、まず、ホットスタンピングに供されるパッチワーク材５０を準備する。パッチワーク材５０は、鋼板５１，５２を含んでいる。鋼板５１，５２は、互いに重ね合わされ、接合されている。本実施形態の例では、補強部材である鋼板５２の全体が、素材本体である鋼板５１に重ね合わされている。上述したように、鋼板５１，５２は、連続接合されることが好ましい。鋼板５１，５２は、例えば、レーザー溶接によって接合される。鋼板５１と鋼板５２との接合部６０は、少なくとも、パッチワーク材５０が鋼部品１００（図１及び図２）に成形されたときに曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２となる予定の領域５３，５４に設けられる。ただし、接合部６０は、パッチワーク材５０のその他の領域にも設けられていてもよい。
図３Ａを参照して、まず、ホットスタンピングに供されるパッチワーク材５０を準備する。パッチワーク材５０は、鋼板５１，５２を含んでいる。鋼板５１，５２は、互いに重ね合わされ、接合されている。本実施形態の例では、補強部材である鋼板５２の全体が、素材本体である鋼板５１に重ね合わされている。上述したように、鋼板５１，５２は、連続接合されることが好ましい。鋼板５１，５２は、例えば、レーザー溶接によって接合される。鋼板５１と鋼板５２との接合部６０は、少なくとも、パッチワーク材５０が鋼部品１００（図１及び図２）に成形されたときに曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２となる予定の領域５３，５４に設けられる。ただし、接合部６０は、パッチワーク材５０のその他の領域にも設けられていてもよい。
【0043】
パッチワーク材５０において、曲げの内側に配置される予定の鋼板５２は、曲げの外側に配置される予定の鋼板５１の板厚ｔｏｕｔよりも小さい板厚ｔｉｎを有する。すなわち、鋼板５１の板厚ｔｏｕｔ及び鋼板５２の板厚ｔｉｎは、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１の関係を満たす。鋼板５１の板厚ｔｏｕｔ及び鋼板５２の板厚ｔｉｎの関係は、好ましくはｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．２である。また、鋼板５１の板厚ｔｏｕｔ及び鋼板５２の板厚ｔｉｎの関係は、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≦４．０であることが好ましい。
【0044】
鋼板５１の鋼板５２との重ね合わせ面５１１及び鋼板５２の鋼板５１との重ね合わせ面５２１の少なくとも一方は、亜鉛系めっき層を有する。すなわち、鋼板５１，５２の少なくとも一方は、亜鉛系めっき鋼板である。鋼板５１，５２のうち、一方の鋼板が亜鉛系めっき鋼板である場合、他方の鋼板は、アルミニウム系めっき鋼板であってもよいし、表面にめっき層を有しない鋼板（いわゆる裸材）であってもよい。あるいは、鋼板５１，５２の双方が亜鉛系めっき鋼板であってもよい。
【0045】
亜鉛系めっき層は、例えば、亜鉛めっき層又は亜鉛合金めっき層である。亜鉛めっき層は、亜鉛（Ｚｎ）を主成分とするめっき層である。亜鉛合金めっき層は、亜鉛合金を主成分とするめっき層であり、例えば、Ｚｎ－Ｆｅ系めっき層、Ｚｎ－Ａｌ系めっき層、Ｚｎ－Ｍｇ系めっき層、及びＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系めっき層等である。より具体的には、亜鉛系めっき層として、例えば、溶融Ｚｎめっき、合金化溶融Ｚｎ（例えば、Ｚｎ－１０％Ｆｅ）めっき、溶融Ｚｎ－５５％Ａｌ－１．６％Ｓｉめっき、溶融Ｚｎ－１１％Ａｌめっき、溶融Ｚｎ－１１％Ａｌ－３％Ｍｇめっき、溶融Ｚｎ－６％Ａｌ－３％Ｍｇめっき、溶融Ｚｎ－１１％Ａｌ－３％Ｍｇ－０．２％Ｓｉめっき、電気Ｚｎめっき、及び電気Ｚｎ－Ｃｏめっき等を挙げることができる（％は、ｍａｓｓ％を意味する）。亜鉛系めっき層は、これらのめっきのいずれかと同じ成分を有する蒸着めっきであってもよい。鋼板５１及び鋼板５２の少なくとも一方における亜鉛系めっき層の目付量は、適宜決定することができる。亜鉛系めっき層が形成される母材鋼板は、特に限定されるものではなく、要求される部品特性に応じて適宜選択することができる。
【0046】
（加熱工程）
次に、準備されたパッチワーク材５０を所定の温度に加熱する。パッチワーク材５０は、例えば、公知の加熱炉（図示略）を用いて加熱することができる。パッチワーク材５０は、ホットスタンピングに適した温度に加熱される。
次に、準備されたパッチワーク材５０を所定の温度に加熱する。パッチワーク材５０は、例えば、公知の加熱炉（図示略）を用いて加熱することができる。パッチワーク材５０は、ホットスタンピングに適した温度に加熱される。
【0047】
加熱工程で加熱される前のパッチワーク材５０において、鋼板５１，５２間の亜鉛系めっき層の溶融開始温度は、例えば７００℃以下である。パッチワーク材５０は、少なくとも、この亜鉛系めっき層の溶融開始温度以上に加熱される。パッチワーク材５０は、次工程である成形工程でホットスタンピングを行う際、パッチワーク材５０の温度が亜鉛系めっき層の溶融開始温度以上となるように、加熱工程において加熱される。
【0048】
（成形工程）
図３Ｂ及び図３Ｃを参照して、加熱工程で加熱されたパッチワーク材５０には、公知のプレス装置７０を用いてプレス加工が施される。より具体的には、プレス装置７０に設置された金型７１を用いてパッチワーク材５０をホットスタンピングして、鋼部品１００を成形する。金型７１は、例えば、パンチ７１１及びダイ７１２を含む。図３Ｂに示すように、加熱されたパッチワーク材５０は、鋼板５２がパンチ７１１側を向くようにパンチ７１１上に載置される。この状態でダイ７１２を下降させることにより、図３Ｃに示すように、パンチ７１１の凸状の成形面及びダイ７１２の凹状の成形面によってパッチワーク材５０が鋼部品１００に成形される。成形された鋼部品１００では、鋼板５１，５２の接合部６０が少なくとも曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２に配置されている。鋼部品１００は、金型７１（パンチ７１１及びダイ７１２）と接触することで冷却（焼入れ）される。これにより、母材鋼板においてマルテンサイト変態が生じ、鋼板５１，５２の各々がマルテンサイト相を有するようになる。
図３Ｂ及び図３Ｃを参照して、加熱工程で加熱されたパッチワーク材５０には、公知のプレス装置７０を用いてプレス加工が施される。より具体的には、プレス装置７０に設置された金型７１を用いてパッチワーク材５０をホットスタンピングして、鋼部品１００を成形する。金型７１は、例えば、パンチ７１１及びダイ７１２を含む。図３Ｂに示すように、加熱されたパッチワーク材５０は、鋼板５２がパンチ７１１側を向くようにパンチ７１１上に載置される。この状態でダイ７１２を下降させることにより、図３Ｃに示すように、パンチ７１１の凸状の成形面及びダイ７１２の凹状の成形面によってパッチワーク材５０が鋼部品１００に成形される。成形された鋼部品１００では、鋼板５１，５２の接合部６０が少なくとも曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２に配置されている。鋼部品１００は、金型７１（パンチ７１１及びダイ７１２）と接触することで冷却（焼入れ）される。これにより、母材鋼板においてマルテンサイト変態が生じ、鋼板５１，５２の各々がマルテンサイト相を有するようになる。
【0049】
鋼部品１００において、鋼板５１，５２間の亜鉛系めっき層の溶融開始温度は、めっき層中に拡散した鉄との合金化によって上昇し、例えば７９０℃以下となっている。ホットスタンピング後の亜鉛系めっき層の溶融開始温度は、鋼板５１，５２の重ね合わせ部に挟まれている亜鉛系めっき層を採取し（母材である鋼板を除く）、この亜鉛系めっき層を示差熱分析して求めることができる。
【0050】
以上の工程により、鋼部品１００が製造される。鋼部品１００は、さらに必要な工程があればその工程を経て最終状態に仕上げられる。
【0051】
［効果］
本実施形態では、鋼板５１，５２を含むパッチワーク材５０に曲げを付与することにより、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２を含む鋼部品１００が成形される。この曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２に鋼板５１，５２の接合部６０が設けられることにより、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２において鋼板５１，５２が一体化されている。そのため、図４及び図５に示すように、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２が形成されたときの中立軸Ｎ１，Ｎ２は、鋼部品１００の全体板厚（鋼板５１，５２を重ね合わせた状態での板厚）の略中央に位置している。
本実施形態では、鋼板５１，５２を含むパッチワーク材５０に曲げを付与することにより、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２を含む鋼部品１００が成形される。この曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２に鋼板５１，５２の接合部６０が設けられることにより、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２において鋼板５１，５２が一体化されている。そのため、図４及び図５に示すように、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２が形成されたときの中立軸Ｎ１，Ｎ２は、鋼部品１００の全体板厚（鋼板５１，５２を重ね合わせた状態での板厚）の略中央に位置している。
【0052】
一方、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２において、内側に位置する鋼板５２の板厚ｔｉｎは、外側に位置する鋼板５１の板厚ｔｏｕｔよりも小さい。具体的には、鋼板５１の板厚ｔｏｕｔ及び鋼板５２の板厚ｔｉｎはｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１を満たしている。そのため、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２において、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１を中立軸Ｎ１，Ｎ２よりも内側（圧縮側）に位置させることができる。言い換えると、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１を、溶融亜鉛脆性割れ（ＬＭＥ）の要因の１つである引張応力が実質的に作用しない位置に配置することができる。よって、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１の少なくとも一方が亜鉛めっき層を有する場合であっても、鋼板５１，５２を含むパッチワーク材５０にホットスタンピングを施した際、重ね合わせ面５１１，５２１においてＬＭＥが発生をするのを抑制することができる。
【0053】
本実施形態において、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の外側に位置する鋼板５１の板厚ｔｏｕｔは、好ましくは、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の内側に位置する鋼板５２の板厚ｔｉｎの１．２倍以上である（ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．２）。この場合、パッチワーク材５０を曲げたときに中立軸Ｎ１，Ｎ２が若干内側に移動したとしても、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１を中立軸Ｎ１，Ｎ２よりも内側（圧縮側）に配置することが可能となる。よって、重ね合わせ面５１１，５２１におけるＬＭＥの発生をさらに抑制することができる。
【0054】
本実施形態において、鋼部品１００の曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の各々には、鋼板５１，５２の接合部６０が少なくとも１つ配置されている。接合部６０は、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２において、稜線部３１，３２か、稜線部３１，３２の近傍に配置されている。接合部６０が稜線部３１，３２の近傍に配置されている場合、稜線部３１，３２から接合部６０までの距離ｄは、ｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たすように設定される。これにより、実質的な曲げ部である稜線部３１，３２において、鋼板５１と鋼板５２との一体化効果を高めることができる。そのため、中立軸Ｎ１，Ｎ２を鋼部品１００の全体板厚の略中央に配置することがより容易になり、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１を満たす鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１を中立軸Ｎ１，Ｎ２よりも内側（圧縮側）に配置することができる。よって、重ね合わせ面５１１，５２１におけるＬＭＥの発生をさらに抑制し易くなる。
【0055】
本実施形態において、鋼板５１，５２の接合部６０は、稜線部３１，３２か、あるいは、稜線部３１，３２の近傍であってｄ／ｔｉｎ＜２．３を満たす位置に配置されることがさらに好ましい。これにより、稜線部３１，３２において、鋼板５１と鋼板５２との一体化効果をより高めることができる。
【0056】
本実施形態において、鋼板５１，５２は、連続接合されていることが好ましい。連続接合であれば、鋼板５１，５２を線状又は面状に接合することができる。そのため、点状の接合を行う断続接合と比較して、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２における鋼板５１，５２の一体化効果を高めることができる。
【0057】
本実施形態に係る鋼部品１００及びその製造方法では、鋼板５１，５２の少なくとも一方を亜鉛系めっき鋼板とすればよいが、鋼板５１，５２の双方を亜鉛系めっき鋼板とすることもできる。パッチワーク材５０に含まれる鋼板５１，５２の双方が亜鉛系めっき鋼板であれば、パッチワーク材５０をホットスタンピングによって鋼部品１００に成形する際、酸化スケールの生成を抑制することができる。そのため、ショットブラスト処理等により、成形後の鋼部品１００から酸化スケールを除去する必要がない。よって、鋼部品１００の製造プロセスを簡素化することができる。
【0058】
鋼板５１，５２の双方が亜鉛系めっき鋼板である場合、互いに重ね合わされた鋼板５１，５２の境界における亜鉛量は、鋼板５１，５２の一方が亜鉛系めっき鋼板である場合と比較して増加する。そのため、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１からＬＭＥが発生しやすくなるとも考えられる。しかしながら、本実施形態では、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２において鋼板５１，５２が一体化されていることに加え、曲げの内側に位置する鋼板５２の板厚ｔｉｎが曲げの外側に位置する鋼板５１の板厚ｔｏｕｔよりも小さくなっている。これにより、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１を曲げの中立軸Ｎ１，Ｎ２よりも内側（圧縮側）に配置することができる。よって、鋼板５１，５２の各々が相手鋼板との重ね合わせ面に亜鉛系めっき層を有する場合であっても、ＬＭＥの発生を抑制することができる。
【0059】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る鋼部品２００の横断面図である。上記第１実施形態では、概略ハット形状の横断面を有する鋼部品１００（図１及び図２）において、補強部材である鋼板５２が素材本体である鋼板５１の内側に配置されている。一方、本実施形態では、図６に示すように、概略ハット形状の横断面を有する鋼部品２００において、鋼板５２が鋼板５１の外側に配置されている。また、鋼部品２００では、曲げ領域Ａｂ１が鋼板５２によって補強される一方、曲げ領域Ａｂ２は鋼板５２によって補強されていない。第１実施形態と同様に、鋼板５１，５２のうち少なくとも一方は、亜鉛系めっき鋼板である。
図６は、第２実施形態に係る鋼部品２００の横断面図である。上記第１実施形態では、概略ハット形状の横断面を有する鋼部品１００（図１及び図２）において、補強部材である鋼板５２が素材本体である鋼板５１の内側に配置されている。一方、本実施形態では、図６に示すように、概略ハット形状の横断面を有する鋼部品２００において、鋼板５２が鋼板５１の外側に配置されている。また、鋼部品２００では、曲げ領域Ａｂ１が鋼板５２によって補強される一方、曲げ領域Ａｂ２は鋼板５２によって補強されていない。第１実施形態と同様に、鋼板５１，５２のうち少なくとも一方は、亜鉛系めっき鋼板である。
【0060】
図６を参照して、鋼板５２は、鋼部品２００の曲げ領域Ａｂ１において鋼板５１上に配置され、鋼板５１と接合されている。本実施形態では、補強部材としての鋼板５２が曲げ領域Ａｂ１の外側に配置され、素材本体としての鋼板５１が曲げ領域Ａｂ１の内側に配置されている。この場合、鋼板５２が大きい板厚ｔｏｕｔを有し、鋼板５１が小さい板厚ｔｉｎを有する。鋼板５１の板厚ｔｉｎに対する鋼板５２の板厚ｔｏｕｔの比は、１．１以上であり（ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１）、好ましくは１．２以上である（ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．２）。また、ｔｉｎに対するｔｏｕｔの比は、４．０以下であることが好ましい（ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≦４．０）。
【0061】
第１実施形態と同様、鋼板５１の板厚ｔｉｎ及び鋼板５２の板厚ｔｏｕｔは、例えば、０．６ｍｍ以上３．２ｍｍ以下の範囲で設定することができる。ただし、小さい方の板厚ｔｉｎは、２．７ｍｍ未満であることが好ましい。鋼板５１のうち鋼板５２が重ね合わせられた部分は、鋼板５２の板厚ｔｏｕｔの分だけ内側に凹んでいる。これにより、鋼板５２の表面は、鋼板５１のその他の部分の表面と実質的に面一となっている。
【0062】
鋼部品２００を製造する際は、第１実施形態と同様、鋼部品２００の素材であるパッチワーク材を準備して加熱する。その後、例えば亜鉛系めっき層の溶融開始温度以上の温度となったパッチワーク材にホットスタンピングを施して、鋼部品２００に成形する。図７Ａ及び図７Ｂは、鋼部品２００の成形工程を説明するための模式図である。
【0063】
図７Ａを参照して、鋼板５１，５２を含むパッチワーク材５０は、加熱工程の後、例えばローラコンベヤにより、プレス装置８０へと搬送される。このとき、補強部材である鋼板５２を上側に配置することにより、パッチワーク材５０を傾かせずに搬送することができる。パッチワーク材５０は、金型８１が設置されたプレス装置８０に搬入される。金型８１は、パンチ８１１及びダイ８１２を含んでいる。
【0064】
パッチワーク材５０は、鋼板５２を上向きの状態としたまま、パンチ８１１上に載置される。パンチ８１１の成形面には、凹部８１１ａが形成されている。凹部８１１ａは、パンチ８１１の成形面のうち鋼板５２に対応する箇所に設けられている。凹部８１１ａは、パンチ８１１の成形面の他の部分と比較して、実質的に鋼板５２の板厚ｔｏｕｔの分だけ凹んでいる。
【0065】
図７Ｂを参照して、ダイ８１２を下降させると、パンチ８１１の成形面及びダイ８１２の成形面により、パッチワーク材５０が鋼部品２００に成形される。このとき、鋼板５１のうち鋼板５２が重なり合う部分は、パンチ８１１の成形面の凹部８１１ａ内に落ち込み、鋼板５２の板厚ｔｏｕｔ分だけ凹む。その結果、成形された鋼部品２００では、鋼板５２の表面と、鋼板５１のうち鋼板５２が重なっていない部分の表面とが面一となる。鋼部品２００は、金型８１（パンチ８１１及びダイ８１２）と接触することで冷却（焼入れ）される。これにより、母材鋼板においてマルテンサイト変態が生じ、鋼板５１，５２の各々がマルテンサイト相を有するようになる。
【0066】
本実施形態においても、第１実施形態と同様、鋼板５１，５２の接合部６０が少なくとも曲げ領域Ａｂ１に配置されている。また、曲げ領域Ａｂ１の内側に位置する鋼板５１の板厚ｔｉｎは、曲げ領域Ａｂ１の外側に位置する鋼板５２の板厚ｔｏｕｔよりも小さい。具体的には、鋼板５１の板厚ｔｉｎ及び鋼板５２の板厚ｔｏｕｔがｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１を満たす。そのため、図８に示すように、曲げ領域Ａｂ１において、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１を中立軸Ｎ１よりも内側（圧縮側）に位置させることができる。よって、鋼板５１，５２の重ね合わせ面５１１，５２１の少なくとも一方が亜鉛めっき層を有する場合であっても、鋼板５１，５２を含むパッチワーク材５０にホットスタンピングを施した際、重ね合わせ面５１１，５２１においてＬＭＥが発生するのを抑制することができる。
【0067】
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様、鋼板５１，５２の接合部６０は、曲げ領域Ａｂ１において、稜線部３１か、稜線部３１の近傍に配置される（図６）。接合部６０が稜線部３１の近傍に配置される場合、稜線部３１から接合部６０までの距離ｄは、ｄ／ｔｉｎ＜８．２を満たし、より好ましくはｄ／ｔｉｎ＜２．３を満たす。そのため、鋼部品２００の稜線部３１において、鋼板５１と鋼板５２との優れた一体化効果を得ることができる。
【0068】
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0069】
例えば、上記各実施形態では、鋼部品１００，２００の長手方向に沿って線状の接合部６０が延びる例を説明した。しかしながら、接合部６０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、各接合部６０は、曲げ領域Ａｂ１又はＡｂ２を横断するように、鋼部品の幅方向に延びていてもよい。この場合、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の各々において、例えば６０．０ｍｍ以下の間隔を空けて、複数の接合部６０が鋼部品の長手方向に配列されていることが好ましい。ただし、接合部６０は、必ずしも線状である必要はなく、面状又は点状であってもよい。
【0070】
上記各実施形態において、パッチワーク材５０は、補強部材として１枚の鋼板５２を有している。しかしながら、パッチワーク材５０は、補強部材としての鋼板５２を２枚以上有していてもよい。
【0071】
上記第１実施形態に係る鋼部品１００では、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の双方が１枚の鋼板５２によって補強されている。しかしながら、鋼部品１００において、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２をそれぞれ別個の鋼板５２で補強することもできる。あるいは、鋼部品１００において、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の一方のみを鋼板５２で補強してもよい。
【0072】
上記第２実施形態に係る鋼部品２００では、一方の曲げ領域Ａｂ１のみが鋼板５２で補強されている。しかしながら、鋼部品２００において、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の双方を鋼板５２で補強することもできる。この場合、第１実施形態と同様、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２を共通の鋼板５２で補強してもよいし、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２をそれぞれ別個の鋼板５２を用いて補強してもよい。
【0073】
上記第１実施形態に係る鋼部品１００では、素材本体である鋼板５１の内側に補強部材である鋼板５２が配置されている。一方、上記第２実施形態に係る鋼部品２００では、素材本体である鋼板５１の外側に補強部材である鋼板５２が配置されている。鋼部品は、この第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせて構成することもできる。すなわち、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の一方において補強部材としての鋼板５２を鋼板５１の内側に配置するとともに、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の他方において補強部材としての鋼板５２を鋼板５１の外側に配置することもできる。この場合、鋼板５１の板厚は、鋼板５１の内側に配置される鋼板５２の板厚よりも大きく、鋼板５１の外側に配置される鋼板５２の板厚よりも小さくなるように設定される。
【0074】
上記各実施形態において、鋼部品１００，２００は、概略ハット形状の横断面を有する。しかしながら、鋼部品の形状は、これに限定されるものではない。鋼部品は、少なくとも１つの曲げ領域を有するものであればよい。
【実施例】
【0075】
以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0076】
［第１実施例］
稜線部３１，３２から接合部６０までの好ましい距離を検証するため、複数種類のパッチワーク材についてＶ曲げ試験をシミュレーションした数値解析（平面ひずみ解析）を実施した。数値解析は、汎用の構造解析ソフトウェア（ＬＳ－Ｄｙｎａ Ｒ９．１．０、Ｌｉｖｅｍｏｒｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＬＳＴＣ）社製）を用い、静的陰解法にて実施した。ここでいうＶ曲げ試験とは、ＪＩＳ Ｚ２２４８：２００６で規定される金属材料曲げ試験方法のうちのＶブロック法による試験である。曲げ加工の条件は、パッチワーク材の支持部間距離（Ｖブロックの谷部の幅）：４０．０ｍｍ、曲げ角度：１００°、曲げ半径（内側）：３．０ｍｍ、曲げ部の長さ（円弧長）：４．２ｍｍとした。解析では、ホットスタンピングを想定し、焼入れ後の引張強度が１５００ＭＰａ級となるホットスタンピング用鋼板を約９００℃に加熱した際の材料特性データを使用した。
稜線部３１，３２から接合部６０までの好ましい距離を検証するため、複数種類のパッチワーク材についてＶ曲げ試験をシミュレーションした数値解析（平面ひずみ解析）を実施した。数値解析は、汎用の構造解析ソフトウェア（ＬＳ－Ｄｙｎａ Ｒ９．１．０、Ｌｉｖｅｍｏｒｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＬＳＴＣ）社製）を用い、静的陰解法にて実施した。ここでいうＶ曲げ試験とは、ＪＩＳ Ｚ２２４８：２００６で規定される金属材料曲げ試験方法のうちのＶブロック法による試験である。曲げ加工の条件は、パッチワーク材の支持部間距離（Ｖブロックの谷部の幅）：４０．０ｍｍ、曲げ角度：１００°、曲げ半径（内側）：３．０ｍｍ、曲げ部の長さ（円弧長）：４．２ｍｍとした。解析では、ホットスタンピングを想定し、焼入れ後の引張強度が１５００ＭＰａ級となるホットスタンピング用鋼板を約９００℃に加熱した際の材料特性データを使用した。
【0077】
解析では、曲げ部（稜線部）の端から鋼板同士の接合部までの距離ｄ［ｍｍ］を変化させ、曲げ内側の鋼板のうち、相手鋼板との重ね合わせ面側（曲げ外側）の部分の最大主ひずみを評価した。評価結果を表１及び図１０に示す。
【0078】
【表1】
【0079】
表１において、Ｎｏ．２～１３は、各々１．６ｍｍの板厚を有する２枚の鋼板を溶接により接合して形成したパッチワーク材を用いたときの評価結果である。Ｎｏ．１は、Ｎｏ．２～１３の対照例であり、板厚３．２ｍｍを有する１枚の鋼板を曲げ加工したとき、板厚方向の中央部で生じる最大主ひずみを示す。
【0080】
表１及び図１０に示すように、板厚３．２ｍｍの１枚の鋼板を曲げた場合（Ｎｏ．１）、この鋼板において板厚方向の中央部で生じる最大主ひずみは、ごく僅かであった。２枚の鋼板から形成されたパッチワーク材を曲げた場合も、曲げ部（稜線部）の端から接合部までの距離ｄが短い間は、曲げ内側の鋼板の重ね合わせ面側（曲げ外側）の部分の最大主ひずみは小さい。しかしながら、ｄ／ｔが８．２以上になると（Ｎｏ．９～１３）、最大主ひずみが顕著に増加する。この場合、鋼板同士の一体化効果が小さく、パッチワーク材を曲げたとき、中立軸がそれぞれの鋼板の略板厚中央に存在する。よって、ｄ／ｔ≧８．２の場合、鋼板間に液体亜鉛が存在すると、曲げ内側の鋼板の重ね合わせ面側（曲げ外側）から溶融亜鉛脆性割れ（ＬＭＥ）が発生しやすい。
【0081】
この結果より、上記各実施形態において説明した鋼部品１００，２００において、接合部６０が曲げ部（稜線部）３１，３２内にない場合、稜線部３１又は３２から接合部６０までの距離ｄ［ｍｍ］は、ｄ／ｔ＜８．２を満たすように設定されることが好ましいといえる。なお、本実施例では、同じ板厚ｔを有する鋼板からなるパッチワーク材を使用しているが、上記各実施形態では、曲げ領域Ａｂ１，Ａｂ２の内側に位置する鋼板の板厚ｔｉｎと、外側に位置する板厚ｔｏｕｔとが異なる。この場合、稜線部３１又は３２から接合部６０までの距離ｄを決定するための板厚ｔとして、小さい方の板厚ｔｉｎを採用する。
【0082】
また、表１及び図１０に示すように、ｄ／ｔが２．３未満であれば（Ｎｏ．３～Ｎｏ．４）、曲げ内側の鋼板の重ね合わせ面側（曲げ外側）の部分の最大主ひずみは、板厚３．２ｍｍの１枚の鋼板を曲げた場合（Ｎｏ．１）、及び鋼板同士の接合部が稜線部にある場合（Ｎｏ．２，ｄ＝０．０ｍｍ）からほとんど増加しなかった。よって、ｄ／ｔ＜２．３である場合、鋼板同士の一体化効果をより高めることができ、曲げ内側の鋼板の重ね合わせ面側（曲げ外側）から生じる溶融亜鉛脆性割れ（ＬＭＥ）をより抑制しやすくなる。
【0083】
［第２実施例］
鋼板に曲げを付与したときの中立軸の移動を確認するため、板厚：１．２ｍｍを有する鋼板について、曲げ半径（内側）を変化させながら、第１実施例と同様のＶ曲げ試験をシミュレーションした数値解析（平面ひずみ解析）を実施した。数値解析は、上記第１実施例と同様の構造解析ソフトウェアを用い、静的陰解法にて実施した。解析では、鋼板の板厚方向に沿って各要素の曲げ円弧方向の応力値を採取し、応力値がゼロ又は最もゼロに近い値であった要素を中立軸と判定した。
鋼板に曲げを付与したときの中立軸の移動を確認するため、板厚：１．２ｍｍを有する鋼板について、曲げ半径（内側）を変化させながら、第１実施例と同様のＶ曲げ試験をシミュレーションした数値解析（平面ひずみ解析）を実施した。数値解析は、上記第１実施例と同様の構造解析ソフトウェアを用い、静的陰解法にて実施した。解析では、鋼板の板厚方向に沿って各要素の曲げ円弧方向の応力値を採取し、応力値がゼロ又は最もゼロに近い値であった要素を中立軸と判定した。
【0084】
図１１は、Ｖ曲げ試験に供された鋼板各部の寸法を説明するための模式図である。図１１では、鋼板全体の板厚をｔ、曲げ半径をＲ、中立軸を境界として鋼板の曲げ内側及び外側の板厚をそれぞれｔ１，ｔ２で示している。図１２は、縦軸にｔ２／ｔ１、横軸にＲ／ｔをとったグラフである。以下、ｔ２／ｔ１を中立軸位置という。上記各実施形態において説明したパッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎが中立軸位置ｔ２／ｔ１よりも大きい場合、パッチワーク材を曲げたとき、鋼板間が中立軸よりも内側（圧縮側）に位置することになり、鋼板間でのＬＭＥの発生を抑制することができる。
【0085】
図１２に示すように、板厚ｔ＝１．２ｍｍ、曲げ半径Ｒ＝８．０ｍｍの場合（Ｒ／ｔ＝６．６７）、中立軸位置ｔ２／ｔ１は１．０弱となった。そのため、パッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎを１．０よりも大きくすれば、パッチワーク材から鋼部品を成形するに際し、鋼板間におけるＬＭＥの発生を抑制可能とも考えられる。
【0086】
ただし、板厚ｔ＝１．２ｍｍ、曲げ半径Ｒ＝４．０ｍｍの場合（Ｒ／ｔ＝３．３３）、中立軸が曲げの内側に若干移動し、中立軸位置ｔ２／ｔ１は１．０４となった。この場合、パッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎが１．０に近ければ、鋼板間及びその近傍部分に多少の引張応力が発生し、ＬＭＥが生じる可能性がある。よって、ＬＭＥの発生を回避し易くするためには、板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎを１．１以上とすることが好ましい。
【0087】
曲げ半径Ｒが非常に小さい場合には、中立軸の移動量が増え、中立軸位置ｔ２／ｔ１がより大きくなると考えられる。この場合は、パッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎをさらに大きくすることが好ましい。例えば、板厚ｔ＝１．２ｍｍ、曲げ半径Ｒ＝１．０ｍｍとし、板厚ｔに対する曲げ半径Ｒの大きさを現実的に考えられる範囲で最小化した場合（Ｒ／ｔ＝０．８３）、中立軸位置ｔ２／ｔ１は１．１７となった。よって、ＬＭＥの発生をより回避し易くするためには、板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎを１．２以上とすることが好ましい。なお、パッチワーク材及び成形部品の耐圧壊性能を確保する観点から、板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎは４．０以下であることが好ましい。
【0088】
［第３実施例］
種々のめっき鋼板で構成されたパッチワーク材をホットスタンピングして鋼部品を成形する実験を実施し、溶融亜鉛脆性割れ（ＬＭＥ）の発生を目視で確認した。各パッチワーク材は、設定温度を９００℃とした加熱炉で４分間加熱された後、金型を用いたホットスタンピングに供された。ホットスタンピング時のパッチワーク材の温度は７６０℃程度であった。本実験で用いた各めっき鋼板を表２に示す。
種々のめっき鋼板で構成されたパッチワーク材をホットスタンピングして鋼部品を成形する実験を実施し、溶融亜鉛脆性割れ（ＬＭＥ）の発生を目視で確認した。各パッチワーク材は、設定温度を９００℃とした加熱炉で４分間加熱された後、金型を用いたホットスタンピングに供された。ホットスタンピング時のパッチワーク材の温度は７６０℃程度であった。本実験で用いた各めっき鋼板を表２に示す。
【0089】
【表2】
【0090】
表２を参照して、本実験では、めっき鋼板（めっき種）ごとにパッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎを１．２、１．１、及び１．０と変更し、めっき種及び板厚比の各組み合わせについてＬＭＥの抑制効果を評価した。ホットスタンピングにおける各パッチワーク材の曲げ半径Ｒは、８．０ｍｍとした。よって、各パッチワーク材におけるＲ／ｔは、３．６～４．０程度となった（ｔ＝ｔｉｎ＋ｔｏｕｔ）。また、いずれのパッチワーク材においても、ホットスタンピング後に曲げ領域となる予定の領域に鋼板同士の接合部を形成した。全てのパッチワーク材において、鋼板同士の接合部の位置は同一である。その他の条件（寸法及び材質等）も、全てのパッチワーク材において同一とした。
【0091】
表２におけるめっき層の融点は、加熱前の状態における亜鉛系めっき層の融点（溶融開始温度）である。表２中の評価欄において、「優」は、ＬＭＥが発生しなかったか、発生したＬＭＥの数が非常に少なかったことを示す。「良」は、発生したＬＭＥの数が少なかったことを示す。「不可」は、ＬＭＥが多数発生したことを示す。
【0092】
表２に示すように、めっき層の融点が７００℃を超える鋼板Ｄで構成されたパッチワーク材にホットスタンピングを施した場合、パッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎが１．０であっても、鋼板間におけるＬＭＥの発生は少なかった。これは、ホットスタンピング時のパッチワーク材の温度よりも鋼板Ｄのめっき層の融点が高いことにより、ホットスタンピング中、重ね合わされた２枚の鋼板Ｄの間に存在する液体亜鉛が比較的少量であったことに起因する。ただし、めっき層の融点が７００℃を超える鋼板Ｄであっても、板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎを１．１以上とすると、鋼板間におけるＬＭＥの発生がより少なくなる傾向が見られた。
【0093】
一方、めっき層の融点が７００℃以下の鋼板Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかで構成されたパッチワーク材にホットスタンピングを施した場合、パッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎが１．０であると、鋼板間において多数のＬＭＥが発生した。これは、ホットスタンピング時のパッチワーク材の温度よりもめっき層の融点が低い鋼板Ａ，Ｂ，Ｃの場合、ホットスタンピング中、重ね合わされた２枚の鋼板の間に比較的多量の液体亜鉛が存在するためである。しかしながら、パッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎを１．１とすると、鋼板Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかで構成されたパッチワーク材を用いてホットスタンピングを実施した場合であっても、鋼板間におけるＬＭＥが明らかに減少した。パッチワーク材の板厚比ｔｏｕｔ／ｔｉｎを１．２とすると、鋼板間におけるＬＭＥはさらに減少した。
【0094】
本実験より、鋼板間の亜鉛系めっき層が加熱前の状態（素材の状態）において７００℃以下の融点を有する場合、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１とすることで、ＬＭＥ発生の抑制について特に顕著な効果を発揮することが確認された。すなわち、亜鉛系めっき層の融点が７００℃以下であり、ＬＭＥの要因の１つである液体亜鉛が鋼板間に比較的多く存在する場合であっても、ｔｏｕｔ／ｔｉｎ≧１．１を満たすことにより、ＬＭＥの発生を有効に抑制することができる。
【符号の説明】
【0095】
１００，２００：鋼部品
３１，３２：稜線部
５０：パッチワーク材
５１，５２：鋼板
５１１，５２１：重ね合わせ面
６０：接合部
Ａｂ１，Ａｂ２：曲げ領域
７１，８１：金型
３１，３２：稜線部
５０：パッチワーク材
５１，５２：鋼板
５１１，５２１：重ね合わせ面
６０：接合部
Ａｂ１，Ａｂ２：曲げ領域
７１，８１：金型
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】