CN108431264A - 高强度钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种弯曲性优异的高强度钢板及其制造方法。含有C：0.04％～0.20％、Si：0.6％～1.5％、Mn：1.0％～3.0％、P：0.10％以下、S：0.030％以下、Al：0.10％以下、N：0.010％以下，含有分别为0.01％～1.0％的Ti、Nb、V的1种或2种以上，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，组织以面积率计铁素体为50％以上，从钢板表面起在板厚深度方向上50μm的位置处的平均粒径为3000×[拉伸强度TS(MPa)]‑0.85μm以下，在钢中析出的粒径小于20nm的析出物中的C量为0.010质量％以上，析出Fe量(作为渗碳体析出的Fe量)为0.03质量％～1.0质量％，算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。

Description

高强度钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及弯曲性优异的高强度钢板及其制造方法，该高强度钢板作为汽车的下臂或框架等悬架构件、支柱或构件等骨架构件以及它们的加固构件、车门防撞下梁、车座部件、自动售货机、办公桌、家电/OA设备、建材等中使用的结构用构件最为合适。
背景技术
近年来，因地球环境的关心的提高，降低CO2排放量的要求正在增加。此外，在汽车领域等中，希望通过减轻车身来提高油耗定额并减少尾气量的需求也日益增加。另外，对于碰撞安全性的需求也高。对于汽车的轻量化来说，使用部件的薄壁化是最有效的。即，为了在维持汽车强度的同时实现其轻量化，通过提高作为汽车部件用原料的钢板的强度来将钢板薄壁化是有效的。
通常，在大多情况下压制成型性会因钢板强度的上升而降低，其具有下述倾向：强度越高，则作为成型方式以容易的弯曲成型为主体的加工越优选。在对通过冲切割断的坯材进行弯曲成型的情况下，由于钢板的高强度化，从冲切端部产生的裂纹变得非常显著，即便是以弯曲加工为主体的部件用的钢板，高强度化也变得困难。
以往，作为弯曲性优异的高强度钢板，例如，专利文献1中公开了下述热轧钢板的制造技术，其以质量％计在-0.04<C-(Ti-3.43N)×0.25-Nb×0.129-V×0.235-Mo×0.125<0.05的范围含有选自超过0.055％且小于0.15％的C、小于1.2％的Si、超过0.5％且小于2.5％的Mn、小于0.5％的Al、小于0.1％的P、小于0.01％的S、小于0.008％的N和超过0.03％且小于0.5％的V、超过0.003％且小于0.2％的Ti、超过0.003％且小于0.1％的Nb、超过0.03％且小于0.2％的Mo中的1种或2种以上，含有70体积％以上的维氏硬度满足Hv≥0.3×TS(MPa)+10的等轴铁素体，马氏体为5体积％以下，剩余部分由等轴以外的铁素体、贝氏体、渗碳体、珠光体的1种或2种以上构成。
另外，作为弯曲性和剪切加工性优异的高强度钢板，例如，专利文献2中公开了下述热轧钢板的制造技术，其以质量％计含有C：0.01％～0.2％、Si：0.01％～2.5％、Mn：0.5％～3.0％、P：0.02％以下、S：0.005％以下、Sol.Al：0.02％～0.5％、Ti：0.02％～0.25％、N：0.010％以下、Nb：0～0.1％、V：0～0.4％、Mo：0～0.4％、W：0～0.4％、Cr：0～0.4％、以及总含量为0～0.01％的Ca、Mg、REM，以面积率计具有89％以上的铁素体和贝氏体、5％以下的珠光体、3％以下的马氏体、3％以下的残余奥氏体，板厚中心位置的维氏硬度HvC和表层100μm位置的维氏硬度HvS满足HvS/HvC≤0.80。
此外，作为弯曲性和冲切部的疲劳特性优异的高强度钢板，例如，专利文献3中公开了下述热轧钢板的制造技术，其以质量％计含有C：0.05％～0.15％、Si：0～0.2％、Al：0.5％～3.0％、Mn：1.2％～2.5％、P：0.1％以下、S：0.01％以下、N：0.007％以下、Ti：0.03％～0.10％、Nb：0.008％～0.06％、V：0～0.12％、Si+Al：0.8×(Mn－1)％以上、Ti+Nb：0.04％～0.14％，马氏体和残余奥氏体的面积率合计为3％～20％，铁素体为50％～95％，珠光体为3％以下，在表层部存在网眼状氧化物的区域的板厚方向的厚度小于0.5μm。
但是，在专利文献1中记载的技术中，存在冲切材料的弯曲性低的问题。另外，专利文献2中记载的技术存在下述问题：虽然剪切加工性得到改善，但对于剪切后的弯曲加工未确认到显著的效果。专利文献3中记载的技术存在下述问题：虽然能够改善冲切部的疲劳特性，但与冲切后的弯曲加工相比应力负荷水平大幅不同，因此无法提高冲切材料的弯曲加工性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-161111号公报
专利文献2：日本特开2015-98629号公报
专利文献3：日本专利第5574070号公报
发明内容
发明所要解决的课题
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种弯曲性优异的高强度钢板及其制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决课题而进行了反复深入的研究。其结果，得到下述技术思想。首先，以延展性、弯曲性优异的铁素体为主相。并且，使Fe析出物作为渗碳体析出，使渗碳体作为冲切时的龟裂的起点产生作用，由此使冲切时的端面平滑化。另外，通过减小钢板的表面粗糙度，抑制弯曲变形时从端面附近产生龟裂。此外，将钢板的表层组织细粒化，使粒径小于20nm的微细析出物析出，由此抑制龟裂的传播。由此，发现能够大幅提高弯曲性。
即，本发明的特征在于，在对控制了C、Si、Mn、P、S、Al、N和Ti、Nb、V量的钢坯进行热轧时，对去氧化皮压力和轧制温度、以及累积压下率进行控制，同时在热轧后的冷却中，对冲击压力、冷却速度、缓慢冷却温度和时间、卷取温度进行控制，由此来控制铁素体分数、粒径小于20nm的微细析出物、Fe析出物的量、钢板表层附近的粒径以及钢板表面粗糙度。通过控制铁素体分数、小于20nm的微细析出物、析出Fe量、钢板表层附近的粒径以及钢板表面粗糙度，能够格外地提高高强度钢板的弯曲性。
本发明是基于上述技术思想而进行的，其要点如下。
[1]一种高强度钢板，其中，成分组成以质量％计含有C：0.04％～0.20％、Si：0.6％～1.5％、Mn：1.0％～3.0％、P：0.10％以下、S：0.030％以下、Al：0.10％以下、N：0.010％以下；含有分别为0.01％～1.0％的Ti、Nb、V的1种或2种以上，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，组织以面积率计铁素体为50％以上，从钢板表面起在板厚深度方向上50μm的位置处的平均粒径为3000×[拉伸强度TS(MPa)]-0.85μm以下，在钢中析出的粒径小于20nm的析出物中的C量为0.010质量％以上，析出Fe量为0.03质量％～1.0质量％，算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下。
其中，上述析出Fe量是指作为渗碳体析出的Fe量。
[2]如上述[1]所述的高强度钢板，其中，除了上述成分组成以外，以质量％计还含有分别为0.005％～0.50％的Mo、Ta、W的1种或2种以上。
[3]如上述[1]或[2]所述的高强度钢板，其中，除了上述成分组成以外，以质量％计还含有分别为0.01％～1.0％的Cr、Ni、Cu的1种或2种以上。
[4]如上述[1]～[3]中任一项所述的高强度钢板，其中，除了上述成分组成以外，以质量％计还含有分别为0.0005％～0.01％的Ca、REM的1种或2种。
[5]如上述[1]～[4]中任一项所述的高强度钢板，其中，除了上述成分组成以外，以质量％计还含有Sb：0.005％～0.050％。
[6]如上述[1]～[5]中任一项所述的高强度钢板，其中，除了上述成分组成以外，以质量％计还含有B：0.0005％～0.0030％。
[7]如上述[1]～[6]中任一项所述的高强度钢板，其中，在钢板表面具有镀覆层。
[8]一种高强度钢板的制造方法，其中，对于具有上述[1]～[6]中任一项所述的成分组成的钢坯，在铸造后直接轧制或再加热到1200℃以上，接下来，在粗轧后、精轧前，进行冲击压力为3MPa以上的去氧化皮，进行950℃以下的累积压下率为0.7以上、终轧温度为800℃以上的热轧，接下来，在精轧结束后至缓慢冷却开始为止，利用冷却水进行冷却水的最大冲击压力为5kPa以上、平均冷却速度为30℃/s以上的骤冷，接下来，从缓慢冷却开始温度550℃～750℃起，以小于10℃/s的平均冷却速度、1s～10s的缓慢冷却时间进行缓慢冷却，接下来，以350℃以上至小于530℃的卷取温度、10℃/s以上的平均冷却速度进行冷却，以350℃以上且小于530℃的卷取温度进行卷取。
[9]如上述[8]所述的高强度钢板的制造方法，其中，在上述卷取后，进一步进行酸洗。
[10]如上述[9]所述的高强度钢板的制造方法，其中，在上述酸洗后，进一步进行均热温度为750℃以下的退火，接下来进行熔融镀覆处理。
[11]如上述[10]所述的高强度钢板的制造方法，其中，在熔融镀覆处理后，以460℃～600℃的合金化处理温度、1s以上的保持时间进一步进行合金化处理。
[12]如上述[9]所述的高强度钢板的制造方法，其中，在上述酸洗后，进一步进行电镀处理。
[13]如上述[8]～[12]中任一项所述的高强度钢板的制造方法，其中，在上述卷取、上述酸洗、上述熔融镀覆处理、上述合金化处理、上述电镀处理中的任一处理后，实施板厚减少率为0.1％～3.0％的加工。
[14]一种高强度钢板的制造方法，其中，对于上述[1]～[6]中任一项所述的高强度钢板进行镀覆处理。
需要说明的是，本发明中，高强度钢板是指拉伸强度(TS)为780MPa以上的钢板，包括热轧钢板、对热轧钢板实施了熔融镀锌处理、合金化熔融镀锌处理和电镀锌处理等表面处理的钢板。此外，还包括在热轧钢板和实施了表面处理的钢板上进一步通过化学转化处理等而具有覆膜的钢板。另外，本发明中，弯曲性优异是指冲切时、成型时的弯曲加工性优异。
发明的效果
根据本发明，得到弯曲性优异的高强度钢板。本发明的高强度钢板具有780MPa以上的拉伸强度，并且作为冲切构件的弯曲性优异，因此可以适合用于汽车的结构构件等用途中，可带来工业上有益的效果。
附图说明
图1是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于小于20nm的析出C量的关系的图。
图2是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于析出Fe量的关系的图。
图3是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于铁素体分数的关系的图。
图4是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于将表层50μm处的平均粒径除以3000×TS-0.85而得到的值的关系的图。
图5是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于算术平均粗糙度的关系的图。
具体实施方式
下面，详细说明本发明。需要说明的是，只要不特别声明，则以下的％是指质量％。
首先，对本发明的高强度钢板的成分组成的限定理由进行说明。
C：0.04％～0.20％
C与Ti、Nb、V形成微细碳化物，有助于钢板的高强度化、以及冲切性、弯曲性的提高。另外，与Fe形成渗碳体，还有助于冲切性的提高。为了得到这样的效果，需要使C含量为0.04％以上。在需要更高的强度的情况下，优选为0.06％以上、更优选为0.08％以上。另一方面，大量的C会抑制铁素体相变，同时碳化物发生粗大化，还会抑制与Ti、Nb、V形成微细碳化物。另外，过量的C会使焊接性降低，并且引起大量渗碳体的生成，使韧性、成型性大幅降低。因此，需要使C含量为0.20％以下。优选为0.15％以下、更优选为0.12％以下。
Si：0.6％～1.5％
Si在热轧后的缓慢冷却过程中促进铁素体相变，并且促进与相变同时析出的Ti、Nb、V的微细碳化物形成。此外，作为固溶强化元素不会使成型性大幅降低，还有助于钢板的高强度化。为了得到这样的效果，需要使Si含量为0.6％以上。另一方面，若大量含有Si，则会产生被称为红锈(Red Scale)的表面花纹，钢板表面的粗糙度增大。另外，热轧后、缓慢冷却前的骤冷过程中的铁素体相变被促进，Ti、Nb、V的碳化物粗大地析出。此外，韧性降低。另外，在表面容易生成Si的氧化物，因此在热轧钢板中容易发生化学转化处理不良，在镀覆钢板中容易发生不镀覆等不良。因此，Si含量需要为1.5％以下。由此，使Si含量为0.6％以上1.5％以下、优选为0.8％以上1.2％以下。
Mn：1.0％～3.0％
Mn在热轧后的冷却中会延迟铁素体相变开始的时间，因此，对钢板的组织的细粒化有效。此外，Mn还可以通过固溶强化有助于钢板的高强度化。另外，还具有使有害的钢中S以MnS的形式无害化的作用。为了得到这样的效果，需要使Mn含量为1.0％以上。优选为1.3％以上。更优选为1.5％以上。另一方面，大量的Mn会引起扁钢坯裂纹并抑制铁素体相变的进行，其结果，抑制C与Ti、Nb、V引起的微细碳化物的形成。由此，需要使Mn含量为3.0％以下。优选为2.3％以下、更优选为1.6％以下。
P：0.10％以下
P具有降低焊接性的作用，同时在晶界偏析而使钢板的延展性、弯曲性和韧性劣化。此外，若大量含有P，热轧后、缓慢冷却前的骤冷过程中的铁素体相变被促进，Ti、Nb、V的碳化物粗大地析出。由此，需要使P含量为0.10％以下。优选为0.05％以下、更优选为0.03％以下、进一步优选为0.01％以下。其中，以所需程度以上降低P会招致制造成本的增大，因而P的下限值优选为0.001％。
S：0.030％以下
S具有降低焊接性的作用，同时会显著降低热轧中的延展性，因而引发热裂纹，使表面性状显著劣化。另外，S基本上不会有助于钢板强度的提高。此外，作为杂质元素形成粗大的硫化物，从而使钢板的延展性、弯曲性和延伸凸缘性降低。这些问题在S含量超过0.030％时变得显著，因此希望极力降低S含量。因此，需要使S含量为0.030％以下。优选为0.010％以下、更优选为0.003％以下、进一步优选为0.001％以下。其中，以所需程度以上降低S会招致制造成本的增大，因而S的下限值优选为0.0001％。
Al：0.10％以下
若大量含有Al，则钢板的韧性和焊接性会大幅降低。此外，在表面容易生成Al的氧化物，因此在热轧钢板中容易发生化学转化处理不良，在镀覆钢板中容易发生不镀覆等不良。因此，需要使Al含量为0.10％以下。优选为0.06％以下。下限没有特别规定。作为Al镇静钢含有0.01％以上也没有问题。
N：0.010％以下
N与Ti、Nb、V在高温下会形成粗大的氮化物。但是，这些粗大的氮化物不太会有助于钢板强度的提高，因而不仅会减小由添加Ti、Nb、V所产生的钢板的高强度化的效果，而且还会招致韧性的降低。此外，若大量含有N，则在热轧中会产生扁钢坯裂纹，有可能形成表面损伤。因此，需要使N含量为0.010％以下。优选为0.005％以下、更优选为0.003％以下、进一步优选为0.002％以下。其中，以所需程度以上降低N会直接导致制造成本的增大，因而N的下限值优选为0.0001％。
分别为0.01％～1.0％的Ti、Nb、V中1种或2种以上
Ti、Nb、V与C形成微细的碳化物，有助于钢板的高强度化，同时还有助于弯曲性的改善。为了得到这样的作用，需要含有分别为0.01％以上的Ti、Nb、V的1种或2种以上。另一方面，分别以超过1.0％的量而大量含有Ti、Nb、V时，高强度化的效果达到饱和，而且微细析出物大量析出，韧性下降，因此需要使Ti、V、Nb的含量分别为1.0％以下。
剩余部分为铁和不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，可以举出Sn、Mg、Co、As、Pb、Zn、O等，合计为0.5％以下是可允许的。
通过上述必要添加元素，本发明的钢板可获得目标特性，但除了上述必要添加元素外，还可以根据需要添加下述元素。
分别为0.005％～0.50％的Mo、Ta、W中的1种或2种以上
Mo、Ta、W通过形成微细析出物而有助于钢板的高强度化、弯曲性改善。为了得到这样的效果，在含有Mo、Ta、W的情况下，使Mo、Ta、W中的1种或2种以上的含量分别为0.005％以上。另一方面，即使大量含有Mo、Ta、W，不仅效果达到饱和，而且微细析出物大量析出，钢板的韧性、冲切性会降低，因而优选使Mo、Ta、W中的1种或2种以上的含量分别为0.50％以下。优选使Mo、Ta、W的1种或2种以上的总量为0.50％以下。
分别为0.01％～1.0％的Cr、Ni、Cu中的1种或2种以上
Cr、Ni、Cu使钢板的组织细粒化，同时作为固溶强化元素发挥作用，由此有助于钢板的高强度化和弯曲性的提高。为了得到这样的效果，在含有Cr、Ni、Cu的情况下，使Cr、Ni、Cu中的1种或2种以上的含量分别为0.01％以上。另一方面，即使大量含有Cr、Ni、Cu，不仅效果达到饱和，而且会招致制造成本的上升，因而优选使Cr、Ni、Cu中的1种或2种以上的含量分别为1.0％以下。
分别为0.0005％～0.01％的Ca、REM中的1种或2种
Ca、REM通过控制硫化物的形态，从而能够提高钢板的延展性、韧性、弯曲性和延伸凸缘性。为了得到这样的效果，在含有Ca、REM的情况下，使Ca、REM的1种或2种的含量分别为0.0005％以上。另一方面，即使大量含有，不仅效果达到饱和，而且成本上升，因而在含有Ca、REM的情况下，优选使Ca、REM的1种或2种的含量分别为0.01％以下。
Sb：0.005％～0.050％
Sb在热轧时在表面发生偏析，因而防止氮进入扁钢坯，能够抑制粗大的氮化物的形成。为了得到这样的效果，在含有Sb的情况下使含量为0.005％以上。另一方面，若大量含有Sb，则制造成本上升，因而在含有Sb的情况下使含量为0.050％以下。
B：0.0005％～0.0030％
B通过使钢板的组织细粒化而能够有助于钢板的高强度化和弯曲性的提高。为了得到这样的效果，在含有B的情况下使其为0.0005％以上。优选为0.0010％以上。另一方面，大量的B会使热轧时的轧制负荷升高，因而在含有B的情况下使其为0.0030％以下。优选为0.0020％以下。
接下来，对作为本发明钢板的重要条件的组织等进行说明。
铁素体：面积率为50％以上
铁素体的延展性、弯曲性优异，因而，本发明中通过使铁素体以面积率计为50％以上，可得到具有优异的延展性、弯曲性的钢板。铁素体的面积率优选为70％以上、更优选为80％以上、进一步优选为90％以上。铁素体以外的组织可以为珠光体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体等。需要说明的是，铁素体的面积率可以利用后述实施例中记载的方法进行测定。另外，通过对制造条件、特别是缓慢冷却时的冷却速度进行控制，能够使铁素体的面积率为50％以上。
从钢板表面起在板厚深度方向上50μm的位置处的平均粒径：3000×[拉伸强度TS(MPa)]-0.85μm以下
通过减小钢板的表面附近的粒径，能够抑制弯曲成型时的裂纹的发展。此外，由于钢板的强度越高则裂纹越容易发展，因而需要进一步减小粒径。关于这种钢板表面附近的粒径，与在钢板最表面进行评价相比，从除去了氧化皮后的表面起在板厚深度方向上进入50μm内侧的位置能够更准确地进行评价。由此，本发明中，对从钢板表面起在板厚深度方向上50μm的位置处的平均粒径进行规定。需要说明的是，本发明中，从钢板表面起在板厚深度方向上50μm的位置是指，从除去了氧化皮后的钢板表面起在板厚方向上进入50μm内侧的位置，有时也称为“表层50μm位置”。
通过使表层50μm位置处的平均粒径为3000×[拉伸强度TS(MPa)]-0.85μm以下，能够抑制弯曲成型时的裂纹的发展，能够得到优异的弯曲性。表层50μm位置处的平均粒径优选为2500×[TS(MPa)]-0.85μm以下、更优选为2000×[TS(MPa)]-0.85μm以下、进一步优选为1500×[TS(MPa)]-0.85μm以下。下限没有特别规定，为0.5μm左右即可。需要说明的是，表层50μm位置处的平均粒径可以利用后述实施例中记载的方法进行测定。另外，表层50μm位置处的平均粒径可以通过制造条件、特别是热轧时的累积压下率或终轧温度等进行控制。
在钢中析出的粒径小于20nm的析出物中的C量为0.010％以上
在钢中析出的析出物中，粒径小于20nm的析出物能够有助于钢板的强度和弯曲性的提高。对于这样的微细析出物来说，碳化物是主体。由此，为了得到这样的效果，粒径小于20nm的析出物中的C量(下文中有时也简称为析出C量)需要为0.010％以上。优选为0.015％以上。另一方面，即使钢中以所需以上的量大量存在粒径小于20nm的析出物，强度上升的效果也会饱和，因而析出C量优选为0.15％以下、更优选为0.10％以下、进一步优选为0.08％以下。需要说明的是，析出C量可以利用后述实施例中记载的方法进行测定。另外，通过控制制造条件，可以使析出C量为0.010％以上。
析出Fe量为0.03％～1.0％
渗碳体具有下述效果：在对构件进行冲切加工时，使构件的冲切端面平滑。为了得到这样的效果，渗碳体需要为一定量以上。作为渗碳体量的指标，使用作为渗碳体析出的Fe量(下文中有时也称为析出Fe量)，本发明中对析出Fe量进行规定。为了得到使构件的冲切端面平滑的效果，使析出Fe量为0.03％以上。优选为0.05％以上、更优选为0.10％以上。另一方面，若析出Fe量增多，则渗碳体成为脆性断裂的起点，弯曲性劣化。由此，使析出Fe量为1.0％以下。优选为0.50％以下、更优选为0.30％以下。需要说明的是，析出Fe量可以利用后述实施例中记载的方法进行测定。另外，通过控制制造条件、特别是卷取温度，能够使析出Fe量为0.03％～1.0％。
算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下
通过减小高强度钢板表面的算术平均粗糙度，能够抑制对冲切构件进行弯曲成型时的裂纹起点的产生。由此，需要使算术平均粗糙度(Ra)为3.0μm以下。优选为2.0μm以下、更优选为1.5μm以下、进一步优选为1.0μm以下。下限没有特别规定，优选为0.5μm左右。需要说明的是，算术平均粗糙度Ra可以利用后述实施例中记载的方法进行测定。
接下来，对本发明的高强度钢板的制造方法进行说明。
本发明的高强度钢板通过下述方式获得：对于具有上述成分组成的钢坯，在铸造后直接轧制或再加热到1200℃以上，接下来，在粗轧后、精轧前，进行冲击压力为3MPa以上的去氧化皮，进行950℃以下的累积压下率为0.7以上、终轧温度为800℃以上的热轧，接下来，在精轧结束后至缓慢冷却开始为止，利用冷却水进行冷却水的最大冲击压力为5kPa以上、平均冷却速度为30℃/s以上的骤冷，接下来，从缓慢冷却开始温度550℃～750℃起，以小于10℃/s的平均冷却速度、1s～10s的缓慢冷却时间进行缓慢冷却，接下来，以10℃/s以上的平均冷却速度进行冷却直至350℃以上且小于530℃的卷取温度，以350℃以上且小于530℃的卷取温度进行卷取，由此得到本发明的高强度钢板。此外，可以在酸洗后进行均热温度为750℃以下的退火，接下来进行熔融镀覆处理或电镀处理。在熔融镀覆处理后，可以以460℃～600℃的合金化处理温度、1s以上的保持时间进行合金化处理。另外，对于通过上述方式得到的高强度钢板，可以实施板厚减少率为0.1％～3.0％的加工。
下面，详细说明。
本发明中，钢的熔炼方法没有特别限定，可以采用转炉、电炉等公知的熔炼方法。另外，也可以利用真空脱气炉进行2次精炼。之后，由于生产率或品质上的问题，利用连续铸造法制成扁钢坯(钢原料)。也可以利用铸锭-开坯轧制法、薄钢坯连铸法等公知的铸造方法制成扁钢坯。
铸造后扁钢坯：对铸造后的扁钢坯进行直接轧制，或者将成为温片或冷片后的扁钢坯再加热到1200℃以上
为了使Ti、Nb、V微细地析出，需要在热轧开始前使这些元素固溶于钢中。因此，铸造后的扁钢坯优选以高温的状态传送到热轧机的入口侧，进行热轧(直接轧制)。但是，一旦铸造后的扁钢坯成为温片或冷片，Ti、Nb、V作为析出物析出的情况下，为了使Ti、Nb、V再固溶，需要将扁钢坯再加热到1200℃以上后再开始粗轧。若扁钢坯加热温度低，则Ti、V、Nb的再固溶受到抑制，以粗大的碳化物状态残留，因此微细碳化物的生成受到抑制。1200℃以上的保持时间没有特别规定，优选为10分钟以上、更优选为30分钟以上。从操作负荷的的方面考虑，上限优选为180分钟以下。另外，再加热温度优选为1220℃以上、更优选为1250℃以上。从操作负荷的方面考虑，上限优选为1300℃以下。
热轧：在粗轧后、精轧前，进行冲击压力为3MPa以上的去氧化皮，使精轧中的950℃以下的累积压下率为0.7以上，终轧温度为800℃以上。
本发明中，在粗轧后、精轧前，在精轧机的入口侧进行使用高压水的去氧化皮。此时，使高压水的冲击压力为3MPa以上。若冲击压力小，则氧化皮会未完全除去而残留于表面。若以该状态进行精轧，则残留的氧化皮被压入钢板表面，钢板的表面粗糙度增大。因此，需要使精轧机入口侧的高压水的冲击压力为3MPa以上。优选为5MPa以上、更优选为8MPa以上、进一步优选为10MPa以上。上限没有特别规定，优选为15MPa。时间没有特别限定，为了不使精轧中的钢板温度过低，优选为0.1s～5s。需要说明的是，上文中，冲击压力是指高压水冲击钢材表面的单位面积的力。
精轧中的950℃以下的累积压下率：0.7以上
在精轧中，若增大低温下的压下率，则能够减小铁素体粒径。因此，使950℃以下的压下率累积为0.7以上。优选为1.0以上、更优选为1.3以上、进一步优选为1.6以上。上限没有特别规定，优选为2.0。需要说明的是，累积压下率是指，在精轧中，将各轧制机中的压下率设为入口侧与出口侧的板厚比时，对950℃以下的各轧制机中的压下率分别相加、合计而成的值。
终轧温度：800℃以上
若终轧温度降低，热轧后、缓慢冷却前的骤冷过程中的铁素体相变在高温区域发生，Ti、Nb、V的碳化物粗大地析出。此外，若精轧的结束温度为铁素体区域，则铁素体粒径增大，同时由于应变诱导析出而使Ti、Nb、V的碳化物粗大地析出。因此，终轧温度为800℃以上。优选为820℃以上、更优选为850℃以上。终轧温度的上限没有特别规定，优选为920℃。
精轧结束后至缓慢冷却开始为止冷却水的最大冲击压力为5kPa以上、平均冷却速度为30℃/s以上的冷却(缓慢冷却前的骤冷)
从精轧结束至缓慢冷却开始为止的冷却水的最大冲击压力：5kPa以上
从精轧结束至缓慢冷却开始为止的期间，利用冷却水对钢板进行骤冷。此时，若增大冷却水的最大冲击压力，则能够减小钢板表层部的铁素体粒径。因此，使从精轧结束至缓慢冷却开始为止的冷却水的最大冲击压力为5kPa以上。优选为10kPa以上、更优选为15kPa以上。最大冲击压力的上限没有特别规定，优选为200kPa。需要说明的是，上文中，最大冲击压力是指高压水冲击钢材表面的每单位面积的最大力。
从精轧结束至缓慢冷却开始为止的平均冷却速度：30℃/s以上
在从精轧结束至缓慢冷却开始为止的骤冷中，若冷却速度小，则铁素体相变在高温发生，粒径增大，进而Ti、Nb、V的碳化物粗大地析出。因此，将从精轧结束至缓慢冷却开始为止的平均冷却速度设为30℃/s以上。优选为50℃/s以上、进一步优选为80℃/s以上。上限没有特别规定，从温度控制的方面出发，优选为200℃/s。
从缓慢冷却开始温度550℃～750℃起，以小于10℃/s的平均冷却速度、1s～10s的缓慢冷却时间进行缓慢冷却
缓慢冷却开始温度：550℃～750℃
若缓慢冷却开始温度高，则铁素体相变在高温发生，晶粒粗大化，进而Ti、Nb、V的碳化物粗大地析出。因此，需要使缓慢冷却开始温度为750℃以下。另一方面，若缓慢冷却开始温度低，则Ti、Nb、V的碳化物无法充分析出。因此，需要使缓慢冷却开始温度为550℃以上。
缓慢冷却时的平均冷却速度：小于10℃/s
若缓慢冷却时的冷却速度大，则铁素体相变未充分发生，因此铁素体的面积率减小。另外，Ti、Nb、V的微细碳化物的析出量也减少。因此，使缓慢冷却时的平均冷却速度小于10℃/s。优选小于6℃/s。下限没有特别规定，优选为空气冷却程度的4℃/s。
缓慢冷却时间：1s(秒)～10s(秒)
若缓慢冷却时间短，则铁素体相变未充分发生。另外，Ti、Nb、V的微细碳化物的析出量减少。因此，使缓慢冷却时间为1s以上。优选为2s以上、更优选为3s以上。另一方面，若缓慢冷却时间长，则Ti、Nb、V的碳化物粗大化，进而晶粒粗大化。因此，需要使缓慢冷却时间为10s以下。优选为6s以下。
需要说明的是，缓慢冷却结束温度由缓慢冷却开始温度和冷却速度、缓慢冷却时间而适当决定。
以10℃/s以上的平均冷却速度进行冷却直至350℃以上至小于530℃的卷取温度
若从缓慢冷却结束至卷取温度为止的冷却速度慢，则Ti、Nb、V的碳化物粗大化。另外，铁素体晶粒粗大化。因此，使从缓慢冷却结束至卷取为止的平均冷却速度为10℃/s以上。优选为30℃/s以上、更优选为50℃/s以上。上限没有特别规定，从温度控制的方面出发，优选为100℃/s。
卷取温度：350℃以上且小于530℃
若卷取温度高，则Ti、Nb、V的碳化物粗大化。另外，铁素体粒粗大化。因此，需要使卷取温度小于530℃，优选小于480℃。另一方面，若卷取温度低，则作为Fe与C的析出物的渗碳体的生成受到抑制。因此，使卷取温度为350℃以上。
通过上述方式来制造本发明的高强度钢板。需要说明的是，上文中，终轧温度、卷取温度为钢板表面的温度。精轧结束后至缓慢冷却开始为止的平均冷却速度、缓慢冷却时的平均冷却速度、从缓慢冷却结束至卷取温度为止的平均冷却速度基于钢板表面的温度进行规定。
卷取后、酸洗(适宜条件)
对于通过上述方式得到的高强度钢板，可以进行酸洗。酸洗的方法没有特别限定。可以举出盐酸酸洗、硫酸酸洗。通过进行酸洗，钢板表面的氧化皮被除去，化学转化处理性、涂布密合性变好。另外，进行后续的熔融镀覆处理、电镀处理时的镀覆密合性变得良好。
另外，本发明的高强度钢板的材质不会受到镀覆处理、镀覆浴的组成所产生的影响，因此，作为镀覆处理可以实施熔融镀锌处理、合金化熔融镀锌处理、电镀处理等。
酸洗后，进行均热温度为750℃以下的退火，接下来，进行熔融镀覆处理(适宜条件)
酸洗后，进行均热温度为750℃以下的退火。通过使均热温度为750℃以下，能够抑制Ti、Nb、V的碳化物的粗大化和晶粒的粗大化。接下来，浸渍于镀覆浴中进行熔融镀覆处理。例如，在熔融镀锌处理的情况下，镀覆浴优选为420℃～500℃。镀覆浴小于420℃时，锌不熔融。另一方面，超过500℃时，镀层的合金化过度地进行。
在熔融镀覆处理后，以460℃～600℃的合金化处理温度、1s以上的保持时间进行合金化处理(适宜条件)
熔融镀覆处理后，从460℃至600℃进行再加热，以再加热温度保持1s以上，由此能够制成合金化熔融镀锌钢板。再加热温度小于460℃时，合金化不充分。另一方面，超过600℃时，合金化过度地进行。另外，保持时间小于1s时，合金化不充分。需要说明的是，再加热温度是指钢板表面的温度。
酸洗后、电镀处理
通过在酸洗后进行电镀处理，能够在钢板表面形成锌镀层、锌与Al的复合镀层、锌与Ni的复合镀层、Al镀层、Al与Si的复合镀层。
板厚减少率为0.1％～3.0％的加工
对于通过上述方式得到的高强度钢板进行轻加工，由此可以增加可动位错、提高冲切性。为了得到该效果，优选以0.1％以上的板厚减少率进行轻加工。更优选板厚减少率为0.3％以上。另一方面，若板厚减少率增大，则由于位错的相互作用而使位错难以移动，冲切性降低，因而在进行轻加工的情况下优选使板厚减少率为3.0％以下、更优选为2.0％以下、进一步优选为1.0％以下。此处，作为轻加工，可以利用轧辊对钢板施加压下，也可以通过赋予张力的拉伸来对钢板进行加工。此外，还可以为轧制与拉伸的复合加工。
实施例1
利用通常公知的方法，对由表1所示的成分组成构成的钢液进行熔炼、连续铸造，制作出钢坯。对于这些扁钢坯，以表2所示的制造条件进行热轧、冷却、卷取，制成热轧钢板。另外，对于一部分进行酸洗(盐酸浓度：以质量％计为10％、温度：80℃)，以表2所示的条件进行镀覆处理。
由通过上述方式得到的高强度钢板分别采集试验片，进行以下的试验、评价。需要说明的是，在镀覆钢板的情况下，利用镀覆处理后的钢板进行试验、评价。
铁素体面积率
对轧制方向-板厚方向截面进行嵌入研磨，在硝酸乙醇腐蚀后，利用扫描型电子显微镜(SEM)以板厚1/4部为中心、以1000倍的倍率拍摄3张100μm×100μm区域的照片，对该SEM照片进行图像处理，由此求出。
表层50μm的位置处的平均粒径
对轧制方向-板厚方向截面进行嵌入研磨，在硝酸乙醇腐蚀后，以测定步长0.1μm进行EBSD测定，将方位差15°以上作为晶界而求出。除去氧化皮后的表层50μm位置处的测定长度为500μm，对于位于表层50μm位置处的全部晶粒，对其各自的面积进行圆换算而求出直径，将这些直径的平均值作为平均粒径。
析出C量
首先，如日本专利第4737278号公报所示，将由钢板采集的试验片作为阳极，在10％AA系电解液(10体积％乙酰丙酮-1质量％四甲基氯化铵-甲醇电解液)中进行恒流电解，溶解一定量的该试验片后，使用孔径20nm的过滤器对电解液进行过滤，接着利用ICP发射光谱分析法分析所得到的滤液中的Ti、Nb和V量、以及Mo、Ta和W量而求出。设定Ti、Nb和V、以及Mo、Ta和W全部为碳化物，由测定结果进行换算，求出析出C量。
析出Fe量
最初，将由钢板采集的试验片作为阳极，在10％AA系电解液中通过恒流电解溶解一定量，之后，利用孔径0.2μm的过滤器对由电解得到的提取残渣进行过滤，回收Fe析出物，接着将所回收的Fe析出物用混酸溶解后，利用ICP发射光谱分析法对Fe进行定量，由其测定值计算出Fe析出物中的Fe量。需要说明的是，Fe析出物发生了凝聚，因此利用孔径0.2μm的过滤器进行过滤，由此还能够回收粒径小于0.2μm的Fe析出物。
算术平均粗糙度Ra
依照JIS B0601求出Ra。在轧制直角方向测定5次，将其平均值作为Ra。对于镀覆钢板，求出镀覆处理后的钢板的Ra，对于热轧钢板，求出酸洗后的钢板的Ra。
机械特性
将轧制直角方向作为长度方向，切割出JIS5号拉伸试验片，依照JIS Z2241进行拉伸试验，求出屈服强度(YP)、拉伸强度(TS)、总伸长率(El)。试验进行2个，将各自的平均值作为该钢板的机械特性值。
弯曲试验
将轧制直角方向作为长度方向，以15％的间隙对35mm×100mm的板进行冲切，之后将毛刺作为弯曲的内侧，进行90°的V形弯曲。压入时的负荷为5吨～10吨，压入速度为50mm/min。然后，求出在冲切面附近的V形弯曲顶点部不产生裂纹的V形弯曲冲头前端的最小半径。目视确定板面顶点部，由此进行裂纹的判定。进行3次试验，将3次均未确认到裂纹的情况作为无裂纹，将未产生裂纹(无裂纹)的最小半径作为临界弯曲半径。另外，若(临界弯曲半径/板厚)的值为3.0以下，则判断弯曲加工性优异。
将如上得到的结果示于表3。
[表1]
[表2]
[表3]
由表3可知，本发明例中，得到了弯曲性优异的高强度钢板。
图1～图5基于表3所示的结果进行了整理，图1是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于析出C量的关系的图，图2是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于析出Fe量的关系的图，图3是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于铁素体分数的关系的图，图4是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于将表层50μm处的平均粒径除以3000×TS-0.85而得到的值的关系的图，图5是示出临界弯曲半径与板厚之比相对于算术平均粗糙度的关系的图。
由图1可知，通过使析出C量为本发明的范围内，能够使(临界弯曲半径/板厚)的值为3.0以下。
由图2可知，通过使析出Fe量为本发明的范围内，能够使(临界弯曲半径/板厚)的值为3.0以下。
由图3可知，通过使铁素体分数为本发明的范围内，能够使(临界弯曲半径/板厚)的值为3.0以下。
由图4可知，通过使表层50μm处的平均粒径为本发明的范围内，能够使(临界弯曲半径/板厚)的值为3.0以下。
由图5可知，通过使算术平均粗糙度为本发明的范围内，能够使(临界弯曲半径/板厚)的值为3.0以下。

Claims (14)

1.一种高强度钢板，其中，成分组成以质量％计含有
C：0.04％～0.20％、
Si：0.6％～1.5％、
Mn：1.0％～3.0％、
P：0.10％以下、
S：0.030％以下、
Al：0.10％以下、
N：0.010％以下；
含有分别为0.01％～1.0％的Ti、Nb、V的1种或2种以上，剩余部分由铁和不可避免的杂质构成，
组织以面积率计铁素体为50％以上，
从钢板表面起在板厚深度方向上50μm的位置处的平均粒径为3000×[拉伸强度TS(MPa)]-0.85μm以下，
在钢中析出的粒径小于20nm的析出物中的C量为0.010质量％以上，
析出Fe量为0.03质量％～1.0质量％，
算术平均粗糙度Ra为3.0μm以下，
其中，所述析出Fe量是指作为渗碳体析出的Fe量。
2.如权利要求1所述的高强度钢板，其中，除了所述成分组成以外，以质量％计还含有分别为0.005％～0.50％的Mo、Ta、W的1种或2种以上。
3.如权利要求1或2所述的高强度钢板，其中，除了所述成分组成以外，以质量％计还含有分别为0.01％～1.0％的Cr、Ni、Cu的1种或2种以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的高强度钢板，其中，除了所述成分组成以外，以质量％计还含有分别为0.0005％～0.01％的Ca、REM的1种或2种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的高强度钢板，其中，除了所述成分组成以外，以质量％计还含有Sb：0.005％～0.050％。
6.如权利要求1～5中任一项所述的高强度钢板，其中，除了所述成分组成以外，以质量％计还含有B：0.0005％～0.0030％。
7.如权利要求1～6中任一项所述的高强度钢板，其中，在钢板表面具有镀覆层。
8.一种高强度钢板的制造方法，其中，对于具有权利要求1～6中任一项所述的成分组成的钢坯，在铸造后直接轧制或再加热到1200℃以上，
接下来，在粗轧后、精轧前，进行冲击压力为3MPa以上的去氧化皮，进行950℃以下的累积压下率为0.7以上、终轧温度为800℃以上的热轧，
接下来，在精轧结束后至缓慢冷却开始为止，利用冷却水进行冷却水的最大冲击压力为5kPa以上、平均冷却速度为30℃/s以上的骤冷，
接下来，从缓慢冷却开始温度550℃～750℃起，以小于10℃/s的平均冷却速度、1s～10s的缓慢冷却时间进行缓慢冷却，
接下来，以350℃以上至小于530℃的卷取温度、10℃/s以上的平均冷却速度进行冷却，
以350℃以上且小于530℃的卷取温度进行卷取。
9.如权利要求8所述的高强度钢板的制造方法，其中，在所述卷取后，进一步进行酸洗。
10.如权利要求9所述的高强度钢板的制造方法，其中，在所述酸洗后，进一步进行均热温度为750℃以下的退火，接下来进行熔融镀覆处理。
11.如权利要求10所述的高强度钢板的制造方法，其中，在熔融镀覆处理后，以460℃～600℃的合金化处理温度、1s以上的保持时间进一步进行合金化处理。
12.如权利要求9所述的高强度钢板的制造方法，其中，在所述酸洗后，进一步进行电镀处理。
13.如权利要求8～12中任一项所述的高强度钢板的制造方法，其中，在所述卷取、所述酸洗、所述熔融镀覆处理、所述合金化处理、所述电镀处理中的任一处理后，实施板厚减少率为0.1％～3.0％的加工。
14.一种高强度钢板的制造方法，其中，对于权利要求1～6中任一项所述的高强度钢板进行镀覆处理。
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