以下に本発明の最良の形態を説明する。� ��だし本発明はこれに限定されるものではな� ��。

 1.合金化溶融亜鉛めっき鋼板
  はじめに合金化溶融亜鉛めっき鋼板の鋼� �組成およびめっき層の組成の好ましい範囲� �ついて説明する。ここで、鋼やめっきの組� �を規定する「%」は「質量%」を意味する。

 1-1.鋼の組成
  本発明において、母材となる鋼板の化学� �成については、以下のように規定する。
  C:0.08~0.45%を含有するのが望ましい。Cは、� ��板の焼入れ性を高めかつ成形品の強度を決� ��する重要な元素である。しかしC含有量が0.0 8%未満ではその効果は十分ではなく、一方でC 含有量が0.45%を超えると靭性劣化や溶接性劣� ��を招く虞がある。より望ましいC含有量は0.1 ~0.35%である。

 Mnおよび/またはCrの合計:0.5~3.0%を含有す� �のが望ましい。MnおよびCrは、鋼板の焼入れ� ��を高め、かつ成形品の強度を安定して確保� ��るために非常に有効な元素である。しかしM nおよび/またはCrの合計含有量が0.5%未満では� ��の効果は十分ではない。一方、Mnおよび/ま� ��はCr合計含有量が3.0%を超えるとその効果は� ��和し、逆に安定した強度確保が困難となる� ��より望ましい(Mnおよび/またはCr)の合計含有 量は0.8~2.0%である。

 本発明では、焼入れ性を確保することが� ��きればよく、そのためには上述のようなC、 MnおよびCrの含有量が規定されれば十分であ� �。

 本発明の好適態様にあっては、さらに強� ��を高めるために、または、それらを一層安� ��して実現するために、次のように添加元素� ��規定する。すなわちSi:0.5%以下、P:0.05%以下� �S:0.05%以下、Al:1%以下、N:0.01%以下である。こ� ��らの元素も、鋼板の焼入れ性を高め、かつ� ��形品強度の安定確保に効果のある元素であ� ��。しかし、上限値を超えて含有させてもそ� ��効果は小さく、いたずらにコスト増を招く� ��め、各合金元素の含有量は上述の範囲とす� ��。ただし、Si、Al、P、S、Nについては不可避 的に存在することがあり、またSiおよび/また はAlについては脱酸材として添加されること� ��ある。

 B、Ni、Cu、Mo、V、Ti、Nbは、焼入れ性を高� ��、靭性を向上させるので、B:0.01%以下、Ni:2%� ��下、Cu:1%以下、Mo:1%以下、V:1%以下、Ti:1%以下 、Nb:1%以下の1種以上を含有するのが望ましい 。

 特に、Bは、鋼板の焼入れ性を高め、かつ 成形品強度の安定確保効果をさらに高める重 要な元素であるので、B含有量は0.0001%以上0.01 %以下とするのがさらに望ましい。なお、B含� ��量が0.0001%未満ではB添加の効果が十分でな� �、一方、B含有量が0.01%を超えるとその効果� �飽和し、かつコスト増を招く。より望まし� �B含有量は0.0005%以上0.0040%以下である。

 1-2.めっき層
  本発明において素材となる合金化溶融亜� �めっき鋼板のめっき層は、Feを8~25%含有し、� ��部がZn、Alおよび不純物からなるものである 。

 めっき層中のFe含有量が過小では、めっ� �皮膜中にη-Zn相が残留し、第2工程の加熱に� �いて亜鉛の蒸発や流動が発生する。したが� �て、Fe含有量は8%以上とする。予成形直前の� ��度が41℃以上700℃以下の温度範囲において� �Fe含有量を増加しても、パウダリングへの影 響は殆どないが、製造上の観点からFe含有量� ��25%以下とする。好ましくは15%以下である。

 また、通常、合金化溶融亜鉛めっき鋼板� ��めっき層には、0.1~0.5%程度のAlが含有されて いるが、本発明においてもこのような範囲で 含有されていてよい。合金化溶融亜鉛めっき 鋼板自体の生産性の観点からは、0.4%以下で� �ることが好ましい。また、めっき設備や他� �めっき種との作り分けによってめっき皮膜� �Ni、Cr、Si、Mg等が混入するが、悪影響を及ぼ さない範囲でこれらの成分を含有してもよい 。

 めっきの付着量は特に制限されないが、少� ��過ぎると成形品が所要の耐食性を確保でき� ��くなったり、あるいは加熱の際に鋼板の酸� ��を抑制するのに必要な亜鉛酸化物層を形成� ��きなくなったりするおそれがある。従って� ��めっき付着量は、片面あたり30g/m ² 程度以上が好ましい。一方、亜鉛系めっきの 付着量が過多では、鉄亜鉛固溶相の形成が不 十分となる虞があり、また、パウダリングを 抑制しきれない虞がある。そのため、めっき 付着量は100g/m ² 程度以下、さらには75g/m ² 以下とするのが好ましい。

 2.成形品の製造方法
  次に本発明の成形品の製造方法について� �明する。なお、以下の説明では、第3工程に� ��ける焼き入れを金型で行う態様であるが、� ��き入れはこれに限定されるものでない。例� ��ば、空冷、油冷、水冷等により焼き入れを� ��ってもよい。
  2-1.第1工程
  本発明の成形品の製造方法では、第1工程� ��おいて合金化溶融亜鉛めっき鋼板を素材と� ��、この素材を第1の金型に装入し、予成形直 前の素材温度が41℃以上700℃以下の温間領域� ��て予成形をして予成形品を得る。具体的に� ��次の通りである。

 2-1-1.加熱温度
 合金化溶融亜鉛めっき鋼板を所定の大きさ( 形状)に裁断した後、裁断された鋼板を予成� �直前の温度が41℃以上700℃以下の温間領域と なるように加熱する。予成形直前の鋼板温度 が100℃以上となるように加熱するのが望まし い。予成形をこのような温度領域で行うこと で、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層の 破壊(パウダリング)が大きく抑制される。

 2-1-2.加熱方法
 合金化溶融亜鉛めっき鋼板を前記温度領域� ��加熱、昇温することが可能であれば加熱方� ��は特に限定されない。例えば型外加熱と型� ��加熱が可能である。型外加熱では、素材で� ��るブランクを予成形金型(第1の金型)の外部� ��加熱してブランクの昇温を行う。例えば加� ��炉による加熱や誘導加熱などを用いること� ��できる。型内加熱では、予成形金型に内蔵� ��たヒータにより該予成形金型を所定温度に� ��熱しておき、加熱した予成形金型に常温の� ��ランクを装入して、予成形金型との接触に� ��りブランクの昇温を行う。なお、型外加熱� ��型内加熱のいずれも、必ずしもブランク全� ��を均一に加熱する必要はなく、パウダリン� ��が顕著な部位を加熱すればよい。また、型� ��加熱と型内加熱との併用をしてもよい。

 2-1-3.予成形方法
 素材を型外で加熱する場合には、加熱され� ��素材であるブランクを予成形金型に装入し� ��予成形直前のブランク温度が41℃以上700℃� �下の温間領域で予成形を行う。また、素材� �型内で加熱する場合には、所定温度に加熱� �た予成形金型に素材であるブランクを装入� �、予成形直前のブランク温度が41℃以上700℃ 以下の温間領域で予成形を行う。予成形直前 のブランク温度は100℃以上とするのが望まし い。更に望ましくは200℃以上である。予成形 直前のブランク温度の上限は400℃とするのが 望ましい。これにより、予成形の際のパウダ リングの発生が抑制され、第2工程における� �ケールの発生を抑制することができる。41℃ 未満では、パウダリングの発生の抑制効果が 小さくなる。また、700℃を超えて加熱すると 、材料のオーステナイト変態が始まるため、 材料強度が低下し、成形限界が低下する虞が ある。さらに、パウダリング抑制効果は既に 飽和しており、加熱によるエネルギの消費な どが顕著となる。予成形方法は、金型による プレス成形やロール成形等とすることができ る。また、予成形の際に潤滑剤をブランク表 面に塗布してもよい。

 鋼板温度は放射温度計で測定することが� ��能である。型内加熱の場合は、型の加熱温� ��を鋼板温度とすることができる。

 予成形後の形状は特に限定されない。通� ��、予成形品の形状は仕上成形後の製品とほ� ��同様の形状とすることができる。例えば、� ��2の金型(熱間成形金型)とほぼ同じ形状の予� ��形金型(第1の金型)を用い、予成形品の形状� ��成形品とほぼ同様の形状とすることができ� ��。なお、第2の金型とは異なる形状の第1の� �型により成形品とは異なる形状に予成形を� �うことも可能である。

 また、予成形は通常1段階で行われるが、 必要に応じ2段階以上で行ってもよい。例え� �、予成形工程として、トリミングやピアシ� �グの工程を含む2段階以上とすることができ� ��。この場合、少なくとも1段階においては予 成形直前の鋼板温度を41℃以上700℃以下の温� ��領域で行う。望ましくは100℃以上である。� ��た、望ましくは、2段階以上のいずれの段階 においても、予成形直前の鋼板温度を41℃以� ��700℃以下の温間領域で行う。なお、2段階以 上で予成形を行う場合、トリミングやピアシ ング等のパウダリングの虞がない段階におい ては、加熱することなく成形を行ってもよい 。

 2-2.第2工程
 第2工程は、予成形品をA ₁ 変態点温度以上に加熱する工程である。より 詳しくは、予成形品は、必要に応じ不要な部 分をトリミングされた後、A ₁ 変態点温度以上に加熱される。加熱する前の 予成形品に防錆油を塗布するのが望ましい。 予成形品に防錆油を塗布することにより、加 熱過程でのスケールの発生がさらに抑制され る。防錆油としては、防錆のために鋼板に塗 布される一般の防錆油を用いることができる 。例えば、防錆油としては、パーカー興産株 式会社製のNOX-RUST 550HNなどを使用できる。

 予成形品の加熱方法としては、電気炉や� ��ス炉等による加熱、火炎加熱、通電加熱、� ��周波加熱、誘導加熱等が挙げられる。加熱� ��の雰囲気は特に制御する必要はなく、大気� ��囲気でよい。しかし、大気雰囲気では亜鉛� ��酸化物が過剰に発達し、一方不活性雰囲気� ��は炉から大気中に取り出した際に急激な酸� ��反応が起こりやすいので、炉内の雰囲気は� ��素濃度が10%程度以下の雰囲気が望ましい。� ��の第2工程においては、焼入れ後の成形品の 硬度(強度)が目標値となるような温度に予成� ��品が加熱されるが、あわせて予成形品の表� ��部に鉄亜鉛固溶相が形成されるのが好まし� ��。ここで、鋼板の表面には、亜鉛を主体と� ��る酸化物層が形成されている。そのために� ��、鉄と亜鉛の相互拡散がある程度進行する� ��度の加熱条件とするのがよい。これには例� ��ば電気炉やガス炉等を用いて800~1100℃で3~10� ��程度加熱する方法を挙げることができる。� ��亜鉛固溶相を形成させるのは、後述する第3 工程において溶融亜鉛脆性が発生するのを防 止するためである。第3工程において成形を� �わない場合、もしくは軽度な成形の場合に� �、鉄亜鉛固溶相を完全に形成する必要はな� �、前述の温度、時間よりも低温、短時間の� �熱を行ってもよい。

 2-3.第3工程
  第3工程は、加熱した予成形品を第2の金型 に装入して、仕上成形をするとともに、第2� �金型でA ₁ 変態点温度以上の温度から焼入れを行い成形 品を得る工程である。詳しくは次の通りであ る。A ₁ 変態点温度以上に加熱された予成形品は、第 2の金型に装入され、第2の金型で仕上成形が� ��われる。同時に当該予成形品は、第2の金型 で拘束されながらこの温度範囲から冷却され 焼き入れを施されて成形品となる。第2の金� �はプレス成形金型であり、仕上成形がプレ� �成形であることが望ましい。予成形品の冷� �は、冷却された金型を用いることにより、� �たは金型で拘束した予成形品に冷却水を供� �することにより行われる。

 金型の冷却としては金型内部に水冷管を� ��した構造、または金型表面に通水溝を配し� ��構造などが用いられ、水冷管や通水溝に冷� ��水を供給することにより金型の冷却が行わ� ��る。なお、本実施の形態は、第2の金型に予 成形材を装入して焼入れとともに仕上成形を 行う例である。しかし、仕上成形を行わず、 金型による焼き入れのみを行うこともできる 。ここで、本実施の形態として金型による焼 入れを示したが、他の焼き入れ方法であって もよい。例えば、高周波加熱など型外加熱の 後に、予成形品に冷却液を吹き付ける方法で あってもよい。