CN112805395B - 热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本热轧钢板具有规定的化学组成，在将厚度设为t时，距离表面为t/4的位置处的金属组织含有体积率合计为90％以上的回火马氏体及下部贝氏体中的任一者或两者，抗拉强度为980MPa以上，上述表面中的平均Ni浓度为7.0％以上。

Description

热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及热轧钢板及其制造方法。
本申请基于2018年10月19日在日本申请的特愿2018-197935号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
近年来，为了抑制来自汽车的二氧化碳(CO2)的排放量，一直在使用高强度钢板来开展汽车车体的轻量化。另外，为了确保乘客的安全性，在汽车车体中除了大量使用软钢板以外还大量使用高强度钢板。
进而，最近，由于燃料消耗量限制、NOX等环境限制的进一步严格化，预料到插电式混合动力车、电动汽车的增加。在这些下一代汽车中，需要搭载大容量蓄电池，变得需要更进一步的车体轻量化。
为了更进一步推进车体的轻量化，由钢板向铝合金、树脂、CFRP等轻量原材料的置换或钢板的进一步高强度化可能成为选择项，但从原材料成本、加工成本的观点出发，在除高级车以外的以大量生产作为前提的大众车中，采用超高强度钢板是现实的。
关于汽车车体的轻量化，例如，以往作为骨架部件的中柱使用了780MPa级的高强度钢板，但近年来，为了将车体更加轻量化，采用了板厚较薄的1180MPa级的超高强度钢板。另外，在作为行走部件的下臂中以往使用了590MPa级的高强度热轧钢板，但一直要求例如专利文献1中记载的那样的980MPa级以上的超高强度热轧钢板。
另一方面，最近，LCA(Life Cycle Assessment，生命周期评估)变得受到瞩目，不仅在汽车的行驶时，而且关于制造时的环境负荷也倾入关心。
例如，在汽车部件的涂装中，迄今为止，作为基底处理，实施了作为化学转化处理的一种的磷酸锌处理。磷酸锌处理为低成本，并且，涂膜密合性、耐蚀性优异。然而，磷酸锌处理液以磷酸作为主要成分且包含锌盐/镍盐/锰盐等金属成分。因此，因使用后废弃的废液的磷及金属类而引起的环境负荷令人担忧。另外，化学转化处理槽中沉淀的以磷酸铁作为主要成分的大量的淤泥作为产业废弃物而成为大的环境负荷。
于是，最近，作为可降低环境负荷的化学转化处理液，使用了锆系化学转化处理液。锆系化学转化处理液不含磷酸盐，没有必要添加金属盐。因此，淤泥产生量极小。例如，在专利文献2及3中记载了使用锆化学转化处理液在金属表面形成化学转化处理皮膜的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2014/132968号小册子
专利文献2：日本特开2004-218074号公报
专利文献3：日本特开2008-202149号公报
发明内容
发明所要解决的课题
即使使用锆系化学转化处理液，对于以往的甚至780MPa级的强度等级的高强度钢板，也可获得与磷酸锌化学转化处理相匹敌的耐蚀性及涂膜密合性。然而，对于抗拉强度为980MPa以上的超高强度钢板，由于所含有的合金元素量多，因此锆系化学转化结晶在钢板表面的附着变得不充分，得不到良好的耐蚀性和涂膜密合性。
本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的是提供一种热轧钢板及可稳定地制造该热轧钢板的制造方法，所述热轧钢板是具有980MPa以上的抗拉强度和充分的低温韧性的超高强度钢板，即使是使用锆系化学转化处理液的情况下，也具有与使用磷酸锌化学转化处理液的情况同等以上的化学转化处理性和涂膜密合性。
用于解决课题的手段
本发明人们为了解决上述课题而进行了深入研究，如下文所述的那样，发现钢板的表层的氧化物对化学转化处理性、涂膜密合性产生较大影响。
本发明是基于这些认识而进行的，其主旨如下所述。
(1)本发明的一方案的热轧钢板的用板厚方向整体的平均值所表示的化学组成以质量％计含有C：0.050％以上且0.200％以下、Si：0.05％以上且3.00％以下、Mn：1.00％以上且4.00％以下、Al：0.001％以上且2.000％以下、N：0.0005％以上且0.1000％以下、Ni：0.02％以上且2.00％以下、Nb：0％以上且0.300％以下、Ti：0％以上且0.300％以下、Cu：0％以上且2.00％以下、Mo：0％以上且1.000％以下、V：0％以上且0.300％以下、Cr：0％以上且2.00％以下、Mg：0％以上且0.0100％以下、Ca：0％以上且0.0100％以下、REM：0％以上且0.1000％以下、B：0％以上且0.0100％以下、Zr、Co、Zn及W中的1种或2种以上：合计0～1.000％、Sn：0～0.050％、P：0.100％以下、S：0.0300％以下、O：0.0100％以下，剩余部分包含Fe及杂质，并且，满足下述式(i)；下述(ii)所示的PCM为0.20以上，并且，下述(iii)所示的Ms为400℃以上；在将厚度设为t时，距离表面为t/4的位置处的金属组织含有体积率合计为90％以上的回火马氏体及下部贝氏体中的任一者或两者；抗拉强度为980MPa以上；上述表面中的平均Ni浓度为7.0％以上。
0.05％≤Si+Al≤2.50％ 式(i)
PCM＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Mo/15+Cr/20+V/10+5×B 式(ii)
Ms＝561-474×C-33×Mn-17×Ni-17×Cr-21×Mo 式(iii)
上述式中所示的元素为上述热轧钢板中含有的元素的质量％。
(2)根据上述(1)所述的热轧钢板，其中，上述化学组成也可以以质量％计含有Ni：0.02％以上且0.05％以下。
(3)根据上述(1)或(2)所述的热轧钢板，其中，在上述回火马氏体及上述下部贝氏体中存在的铁系碳化物的平均个数密度也可以为1.0×106个/mm2以上。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的热轧钢板，其中，也可以在上述热轧钢板中存在内部氧化层，上述内部氧化层的平均深度距离上述热轧钢板的上述表面为5.0μm以上且20.0μm以下。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的热轧钢板，其中，上述热轧钢板的上述表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差也可以为10.0μm以上且50.0μm以下。
(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的热轧钢板，其中，上述化学组成也可以以质量％计含有B：0.0001％以上且0.0100％以下、Ti：0.015％以上且0.300％以下中的1种或2种。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的热轧钢板，其中，上述化学组成也可以以质量％计含有Nb：0.005％以上且0.300％以下、Cu：0.01％以上且2.00％以下、Mo：0.010％以上且1.000％以下、V：0.010％以上且0.300％以下、Cr：0.01％以上且2.00％以下中的1种或2种以上。
(8)根据上述(1)～(7)中任一项所述的热轧钢板，其中，上述化学组成也可以以质量％计含有Mg：0.0005％以上且0.0100％以下、Ca：0.0005％以上且0.0100％以下、REM：0.0005％以上且0.1000％以下中的1种或2种以上。
(9)本发明的另一方案的热轧钢板的制造方法具有以下工序：将具有上述(1)所述的化学组成的钢液进行铸造而得到钢坯的铸造工序；将上述钢坯用至少具有预加热区、加热区及均热区且具备蓄热式燃烧器的加热炉进行加热的加热工序；对加热后的上述钢坯按照精轧温度成为850℃以上的方式进行热轧而得到热轧钢板的热轧工序；按照从上述精轧温度至由下述式(iv)计算的Ms点温度为止的平均冷却速度成为50℃/秒以上的方式，将上述热轧钢板进行一次冷却至上述Ms点温度以下的温度域为止的一次冷却工序；和将上述热轧钢板以低于350℃的温度卷取的卷取工序，在上述加热工序中，将上述预加热区中的空气比设定为1.1以上且1.9以下。
Ms＝561-474×C-33×Mn-17×Ni-17×Cr-21×Mo 式(iv)
(10)根据上述(9)所述的热轧钢板的制造方法，其中，也可以将上述一次冷却在低于上述Ms点温度且350℃以上的温度下停止，将上述一次冷却后的上述热轧钢板按照最大冷却速度低于50℃/秒的方式冷却至低于350℃。
(11)根据上述(9)或(10)所述的热轧钢板的制造方法，其中，在上述加热工序中，将上述加热区中的空气比设定为0.9以上且1.3以下。
(12)根据上述(9)～(11)中任一项所述的热轧钢板的制造方法，其中，在上述加热工序中，也可以将上述均热区中的空气比设定为0.9以上且1.9以下。
(13)根据上述(11)或(12)所述的热轧钢板的制造方法，其中，上述预加热区中的空气比也可以大于上述加热区中的空气比。
(14)根据上述(9)～(13)中任一项所述的热轧钢板的制造方法，其中，也可以具备使用20～95℃的温度的1～10wt％的盐酸溶液以30秒以上且低于60秒的酸洗时间的条件，对上述卷取工序后的上述热轧钢板进行酸洗的酸洗工序。
发明效果
根据本发明的上述方案，能够获得一种热轧钢板，其是具有980MPa以上的抗拉强度和良好的低温韧性的超高强度钢板，即使是使用锆系化学转化处理液的情况下，也具有与使用磷酸锌化学转化处理液的情况同等以上的化学转化处理性和涂膜密合性。本发明的钢板由于化学转化处理性和涂膜密合性优异，因此涂装后耐蚀性优异。因此，本发明的钢板适于需要高强度及涂装后耐蚀性的汽车用部件。
附图说明
图1是本实施方式的热轧钢板及比较热轧钢板的表面的EPMA测定结果的一个例子。(测定条件：加速电压：15kV、照射电流：6×10-8A、照射时间：30ms、光束直径：1μm)
图2是表示在表面浓化的Ni成为锆系化学转化结晶的析出核的机理的图。
图3是表示热轧钢板的表面的粗糙度发生变化的机理的图。
具体实施方式
本发明人们对对于980MPa以上的抗拉强度的超高强度钢板通过使用了锆系化学转化处理液的化学转化处理而稳定地获得良好的化学转化处理性和涂膜密合性的条件反复进行了深入研究。研究的结果获知：钢板的表层的氧化物对化学转化处理性、涂膜密合性产生较大影响。具体而言，如下所述。
钢板通常在进行化学转化处理之前被酸洗。然而获知：即使进行通常的酸洗，也会在超高强度钢板的表面形成Si、Al等的氧化物，其会使锆系化学转化处理中的化学转化处理性、涂膜密合性劣化。本发明人们进一步进行了研究，结果发现：为了提高化学转化处理性及涂膜密合性，抑制Si、Al等的氧化物的形成，并且形成在钢板的表面附近具有Ni浓化部作为锆系化学转化结晶的析出核的层(有时称为Ni浓化层)是有效的。
另外，本发明人们发现：在一般的制造热轧钢板的工序中以廉价并且大量生产作为前提的情况下，通过限定微量的Ni含有和在热轧之前的加热工序中的加热条件，能够在酸洗后(化学转化处理前)的钢板的表面附近形成Ni的浓化层。
以下，对本实施方式的热轧钢板进行详细说明。
[钢板的成分]
首先，对本实施方式的热轧钢板的化学成分的限定理由进行说明。只要没有特别说明，则关于成分的含量的％表示质量％。
另外，本说明书中的各式中使用的元素名的表述表示该元素在钢板中的含量(质量％)，不含有的情况下代入0。
C：0.050％以上且0.200％以下
C是在本实施方式的热轧钢板中重要的元素之一。C是有助于钢板的强度上升、淬透性的提高的元素。C含量低于0.050％时，无法获得由低温相变生成相的组织强化带来的强度提高的效果。因此，C含量设定为0.050％以上。优选为0.070％以上。
另一方面，C会生成在贝氏体、马氏体被回火时析出的渗碳体(Fe3C)等铁系碳化物。若C含量超过0.200％，则成为冲裁加工时的二次剪切面的开裂起点的渗碳体(Fe3C)等铁系碳化物增加，扩孔性等成形性劣化。因此，C含量设定为0.200％以下。优选为0.180％以下。
Si：0.05％以上且3.00％以下
Si是在本实施方式的热轧钢板中重要的元素之一。Si是通过提高回火软化阻力而有助于母材的强度上升的元素，是作为钢液的脱氧材也有效的元素。另外，Si是对于抑制鳞状缺陷、纺锤氧化皮之类的氧化皮系缺陷的产生也有效的元素。为了获得这些效果，Si含量设定为0.05％以上。另外，伴随着Si含量的增加，材料组织中的渗碳体等铁系碳化物的析出得以抑制，强度和扩孔性提高。因此，优选将Si含量设定为0.10％以上。
另一方面，即使Si含量超过3.00％，有助于强度上升的效果也饱和。因此，Si含量设定为3.00％以下。优选为2.50％以下。
Mn：1.00％以上且4.00％以下
Mn是有助于固溶强化的元素。另外，Mn是提高淬透性的元素，为了将钢板组织制成回火马氏体或下部贝氏体主相而含有。Mn含量低于1.00％时，无法充分发挥冷却中的铁素体相变、贝氏体相变的抑制效果，无法将钢板组织制成下部贝氏体和/或马氏体主相。因此，将Mn含量设定为1.00％以上。
另一方面，即使Mn含量超过4.00％，其效果也饱和。因此，将Mn含量设定为4.00％以下。另外，若Mn含量变得超过3.00％则在铸造时变得容易产生板坯开裂。因此，优选Mn含量为3.00％以下。
Al：0.001％以上且2.000％以下
Al是在本实施方式的热轧钢板中重要的元素之一。Al是在贝氏体、马氏体被回火时抑制粗大的渗碳体的形成、提高扩孔性的元素。另外，也可以作为脱氧材有效利用。为了获得该效果，将Al含量设定为0.001％以上。
另一方面，Al的过量的含有使Al系的粗大夹杂物的个数增大，成为扩孔性的劣化、表面缺陷的原因。由此，将Al含量设定为2.000％以下。另外，由于若Al含量多，则在铸造时中间包喷嘴变得容易闭塞，因此Al含量优选为1.500％以下。
N：0.0005％以上且0.1000％以下
若N含有多，则在钢中固溶N残留而延展性降低。另外，在含有Ti的情况下，粗大的TiN析出而扩孔性降低。因此，N含量越少越优选。由于若N含量超过0.1000％，则特别是延展性、扩孔性的降低变得显著，因此将N含量设定为0.1000％以下。优选为0.0100％以下。
另一方面，将N含量设定为低于0.0005％在经济上不优选。因此，将N含量设定为0.0005％以上。
Ni：0.02％以上且2.00％以下
Ni是在本实施方式的热轧钢板中重要的元素之一。Ni主要在热轧工序的加热工序中在特定的条件下在钢板表面与氧化皮的界面附近的钢板表面附近浓化。该Ni在对钢板表面进行锆系化学转化处理时，成为锆系化学转化处理皮膜的析出核，促进没有未覆盖部(也可以称为露底，日文原文为：スケ)且密合性良好的皮膜的形成。由于Ni含量低于0.02％时，没有该效果，因此将Ni含量设定为0.02％以上。上述密合性提高效果不仅对于锆系化学转化处理皮膜、而且对于以往的磷酸锌化学转化处理皮膜也同样可获得。另外，利用热浸镀锌处理的热浸镀锌层、进而镀覆后合金化处理后的合金化锌镀层与母材的密合性也提高。
进而，Ni是作为提高淬透性的元素来抑制冷却时的铁素体相变、为了将钢板组织制成回火马氏体或下部贝氏体组织有效的元素。
另一方面，即使Ni含量超过2.00％，也不仅其效果饱和，而且合金成本上升。因此，将Ni含量设定为2.00％以下。优选为0.50％以下，更优选为0.05％以下。
以上是本实施方式的热轧钢板的基本的化学成分，本实施方式的热轧钢板也可以含有上述的元素，剩余部分包含Fe及杂质。然而，为了提高各种特性，可以进一步含有下述那样的成分。以下的元素由于未必一定含有，因此含量的下限为0％。
Nb：0％以上且0.300％以下
Nb是通过形成碳氮化物或固溶Nb使热轧时的晶粒生长延迟而经由热轧钢板的粒径的微细化有助于低温韧性的提高的元素。在获得该效果的情况下，Nb含量优选设定为0.005％以上。
另一方面，即使Nb含量超过0.300％，上述效果也饱和，经济性降低。因此，即使是根据需要含有Nb的情况下，Nb含量也设定为0.300％以下。
Ti：0％以上且0.300％以下
Ti是通过形成碳氮化物或固溶Ti使热轧时的晶粒生长延迟而经由热轧钢板的粒径的微细化有助于低温韧性的提高的元素。在获得该效果的情况下，优选将Ti含量设定为0.005％以上。另外，为了含有B而表现出其淬透性提高效果，需要尽量减少作为BN而析出的B。如果将Ti含量设定为0.015％以上，则与BN相比在高温下稳定的TiN析出，可期待由充分的固溶B带来的淬透性的提高。因此，在同时含有B的情况下，优选将Ti含量设定为0.015％以上。
另一方面，即使Ti含量超过0.300％，上述效果也饱和，经济性降低。因此，即使是根据需要含有Ti的情况下，Ti含量也设定为0.300％以下。
Cu：0％以上且2.00％以下
Mo：0％以上且1.000％以下
V：0％以上且0.300％以下
Cr：0％以上且2.00％以下
Cu、Mo、V、Cr作为提高淬透性的元素，抑制冷却时的铁素体相变，为了将钢板组织制成回火马氏体或下部贝氏体组织，也可以含有任一种或两种以上。另外，这些元素是具有通过析出强化或固溶强化而提高热轧钢板的强度的效果的元素，为了获得该效果，也可以含有一种或两种以上。在获得上述效果的情况下，优选将Mo、V各自的含量设定为0.010％以上，将Cu、Cr的含量设定为0.01％以上。
另一方面，即使Cu含量超过2.00％、Mo含量超过1.000％、V含量超过0.300％、Cr含量超过2.00％，上述效果也饱和，而且经济性降低。因此，即使是根据需要含有Cu、Mo、V、Cr的情况下，Cu含量也设定为2.00％以下，Mo含量设定为1.000％以下，V含量设定为0.300％以下，Cr含量设定为2.00％以下。
Mg：0％以上且0.0100％以下
Ca：0％以上且0.0100％以下
REM：0％以上且0.1000％以下
Mg、Ca及REM(稀土类元素)是控制成为断裂的起点而成为使钢板的加工性劣化的原因的非金属夹杂物的形态、使钢板的加工性提高的元素。因此，也可以含有它们中的任一种或两种以上。在获得该效果的情况下，Ca、REM及Mg的含量分别优选设定为0.0005％以上。
另一方面，即使将Mg的含量设定为超过0.0100％、将Ca的含量设定为超过0.0100％、将REM的含量设定为超过0.1000％，上述效果也饱和，而且经济性降低。因此，即使是含有的情况下，Mg含量也优选为0.0100％以下，Ca含量优选为0.0100％以下，REM含量优选为0.1000％以下。
这里，REM是指包含Sc、Y及镧系元素的合计17种元素，上述REM的含量是指这些元素的合计含量。在镧系元素的情况下，在工业上以混合稀土金属的形态添加。
B：0％以上且0.0100％以下
B是作为提高淬透性的元素、为了通过使冷却时的铁素体相变延迟而将钢板组织制成回火马氏体或下部贝氏体组织有效的元素，为了获得该效果也可以含有。在获得该效果的情况下，优选将B含量设定为0.0001％以上。更优选为0.0005％以上，进一步优选为0.0007％以上。
另一方面，若B含量超过0.0100％，则不仅其效果饱和，而且经济性降低。因此，即使是含有的情况下，也将B含量设定为0.0100％以下。优选为0.0050％以下，更优选为0.0030％以下。
Zr、Co、Zn及W中的1种或2种以上：合计为0～1.000％
Sn：0.050％以下
关于其他的元素，即使含有合计1.000％以下的Zr、Co、Zn、W，也不会损害本实施方式的热轧钢板的效果。因此，也可以含有合计1.0000％以下的这些元素。
另外，即使含有少量Sn，也不会损害本实施方式的热轧钢板的效果。然而，由于若Sn含量超过0.050％则有可能在热轧时产生缺陷，因此优选将Sn含量设定为0.050％以下。
P：0.100％以下
P是铁液中所含的杂质，是在钢板的晶界中偏析、伴随着含量的增加而使低温韧性降低的元素。因此，P含量越低越优选。由于若P含量超过0.100％则对加工性、焊接性的不良影响显著，因此将P含量设定为0.100％以下。特别是在考虑焊接性的情况下，P含量优选为0.030％以下。
另一方面，P优选较少，但必要以上地降低会给炼钢工序造成巨大的负荷。因此，也可以将P含量设定为0.001％以上。
S：0.0300％以下
S是铁液中所含的杂质，是若含量过多则引起热轧时的开裂的元素。另外，S是生成使扩孔性劣化的MnS等夹杂物的元素。因此，S含量应该尽力降低。然而，由于如果S含量为0.0300％以下则为可容许的范围，因此将S含量设定为0.0300％以下。但是，从扩孔性的观点出发，优选将S含量设定为0.0100％以下，更优选设定为0.0050％以下。
另一方面，S含量优选较少，但必要以上地降低会给炼钢工序造成巨大的负荷。因此，也可以将S含量设定为0.0001％以上。
O：0.0100％以下
O是若含量过多则在钢中形成成为断裂的起点的粗大的氧化物、引起脆性断裂、氢致开裂的元素。因此，将O含量设定为0.0100％以下。从现场焊接性的观点出发，优选将O含量设定为0.0030％以下。
另一方面，O是在钢液的脱氧时使多数微细的氧化物分散的元素。因此，也可以将O含量设定为0.0005％以上。
如上所述，本实施方式的热轧钢板包含基本元素，根据需要包含任选元素，剩余部分包含Fe及杂质。所谓杂质是指在钢板的制造过程中从原料或从其他的制造工序中非有意图地含有的成分。
0.05％≤Si+Al≤2.50％
在本实施方式的热轧钢板中，需要在将各元素的含量控制为上述的范围的基础上，按照Si+Al满足下述式(1)的方式进行控制。
0.05％≤Si+Al≤2.50％ 式(1)
若Si+Al低于0.05％，则产生鳞状缺陷、纺锤氧化皮之类的氧化皮系缺陷。
另一方面，若Si+Al超过2.50％，则即使含有Ni而使Ni在表层中充分地浓化，也得不到成为化学转化处理结晶的核的效果，变得得不到改善化学转化处理性、涂膜密合性的效果。
PCM≥0.20
Ms≥400(℃)
另外，在本实施方式的热轧钢板中，需要在将各元素的含量控制为上述的范围的基础上，将由下述式(2)求出的PCM设定为0.20以上。
PCM＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Mo/15+Cr/20+V/10+5×B 式(2)
若PCM低于0.20，则淬透性不足，变得得不到将主相制成回火马氏体和/或下部贝氏体的显微组织。
另外，在本实施方式的热轧钢板中，需要将下述式(3)所表示的Ms设定为400(℃)以上。
若Ms低于400(℃)，则冷却中的自动回火(auto-tempering)变得不充分，拉伸凸缘性劣化。
Ms＝561-474×C-33×Mn-17×Ni-17×Cr-21×Mo 式(3)
上述的热轧钢板中的各元素的含量是依据JISG1201：2014通过利用截粉的ICP发射光谱分析求出的全板厚的平均含量。
[金属组织]
对本实施方式的热轧钢板的显微组织(金属组织)进行说明。只要没有特别说明，则关于显微组织的％表示以体积率计的％。
距离钢板的表面为t/4(t：板厚)的位置处的金属组织为回火马氏体及下部贝氏体中的任一者或两者：体积率合计为90％以上
在本实施方式的热轧钢板中，将主相制成回火马氏体和/或下部贝氏体，将其合计体积率设定为90％以上。
回火马氏体与下部贝氏体的合计体积率低于90％时，无法确保980MPa以上的抗拉强度。因此，回火马氏体与下部贝氏体的合计体积率的下限为90％。即使将其体积率设定为100％，也可得到高强度及优异的低温韧性。
在本实施方式的热轧钢板中，回火马氏体是为了具备高强度及优异的低温韧性而言最重要的显微组织。回火马氏体是板条状的晶粒的集合，是在内部包含长径为5nm以上的铁系碳化物、进而其碳化物属于多个变体、即沿不同方向伸长的多个铁系碳化物群的组织。
回火马氏体通过使Ms点(马氏体相变开始温度)以下的冷却时的冷却速度降低的情况或暂且制成马氏体组织后在100～600℃下进行回火，能够获得其组织。在本实施方式的热轧钢板中通过低于400℃的冷却控制来控制析出。
下部贝氏体也与回火马氏体同样地是板条状的晶粒的集合，在内部包含长径为5nm以上的铁系碳化物。在下部贝氏体中，其碳化物属于单一的变体、即沿同一方向伸长的铁系碳化物群。通过对碳化物的伸长方向进行观察，可以判别回火马氏体与下部贝氏体。这里，所谓沿同一方向伸长的铁系碳化物群是指铁系碳化物群的伸长方向的差异为5°以内的碳化物。然而，在本实施方式的热轧钢板中，从材质的观点出发，没有必要将回火马氏体与下部贝氏体明确地区别。
在显微组织中，作为回火马氏体、下部贝氏体以外的组织，也可以含有合计体积率10％以下的铁素体、新鲜马氏体、上部贝氏体、珠光体、残余奥氏体中的1种或2种以上。
在本实施方式中，所谓新鲜马氏体是在内部不含碳化物的马氏体。因此，回火马氏体与新鲜马氏体从碳化物的观点考虑可以容易地判别。即，可以使用FE-SEM对板条状晶粒内部进行观察，通过其铁系碳化物的有无来判别。新鲜马氏体虽然为高强度，但低温韧性差。因此，其体积率需要限制为10％以下。
残余奥氏体是在加热时生成的奥氏体直至常温也未相变而残存的组织，但通过在压制成形时钢材发生塑性变形或在碰撞时汽车构件发生塑性变形而相变为新鲜马氏体。因此，造成与上述叙述的新鲜马氏体同样的不良影响。因此，需要将体积率限制为10％以下。另外，由于残余奥氏体的晶体结构为FCC，其他的显微组织为BCC，互不相同，因此通过X射线衍射法可以容易地求出其体积率。
上部贝氏体是在板条间包含碳化物的板条状的晶粒的集合体。在上部贝氏体中，在该板条界面中析出碳化物，与下部贝氏体在板条内部析出碳化物的情况明确不同。因此可以容易地判别。即，可以使用FE-SEM对板条状晶粒的界面进行观察，通过其铁系碳化物的有无来判别。由于板条间所含的碳化物成为断裂的起点，因此若上部贝氏体的体积率多，则低温韧性降低。另外，上部贝氏体与下部贝氏体相比，由于在高温下形成，因此为低强度，过量的形成难以确保980MPa以上的抗拉强度。由于若上部贝氏体的体积率变得超过10％则该不良影响变得显著，因此需要将体积率限制为10％以下。
铁素体为块状的晶粒，是在内部不含板条等下部组织的组织。铁素体是最软质的组织，为了确保980MPa以上的抗拉强度，需要限制为10％以下。另外，由于与作为主相的回火马氏体或下部贝氏体相比，极其软质，因此变形集中于铁素体与回火马氏体或下部贝氏体的界面，容易成为断裂的起点。由于若体积率变得超过10％则该不良影响变得显著，因此需要将其体积率限制为10％以下。
珠光体是渗碳体在铁素体彼此之间以层状析出的层状的金属组织，与铁素体同样地，由于成为强度降低、低温韧性的劣化的原因，因此需要将其体积率限制为10％以下。
以上那样的构成本实施方式的热轧钢板的显微组织的回火马氏体、新鲜马氏体、上部贝氏体、下部贝氏体、铁素体、珠光体、残余奥氏体及剩余部分组织的鉴定、存在位置的确认及体积率的测定可以通过使用硝酸乙醇试剂及日本特开昭59-219473号公报中公开的试剂，对钢板轧制方向截面或轧制方向直角方向截面进行腐蚀，用1000～100000倍的扫描型及透射型电子显微镜进行观察来实现。
另外，也可以由使用了FESEM-EBSP法的晶体取向解析、显微维氏硬度测定等微小区域的硬度测定来进行组织的判别。
例如，如上所述，回火马氏体、上部贝氏体及下部贝氏体由于碳化物的形成位点、晶体取向关系(伸长方向)不同，因此通过使用FE-SEM对板条状晶粒内部的铁系碳化物进行观察，调查其伸长方向，可以将下部贝氏体与回火马氏体容易地进行区别。但是，在本实施方式的热轧钢板中，由于只要控制回火马氏体与下部贝氏体的合计体积率即可，因此也可以不一定对这些组织进行区别。
在本实施方式的热轧钢板中，铁素体、珠光体、上部贝氏体、下部贝氏体、回火马氏体的体积率通过下述获得：在将钢板的厚度设为t时，从在钢板的厚度方向上距离钢板表面为t/4的位置包含在内的部分(大概t/8～3t/8)采集试样，并对钢板的轧制方向截面(所谓的L方向截面)进行观察。
具体而言，首先，将试样进行硝酸乙醇腐蚀，通过对在腐蚀后使用光学显微镜在300μm×300μm的视野中得到的组织照片进行图像解析，获得铁素体及珠光体各自的面积率及贝氏体、马氏体、残余奥氏体的合计面积率。接着，将经硝酸乙醇腐蚀的部分进行LePera腐蚀，通过对使用光学显微镜在300μm×300μm的视野中得到的组织照片进行图像解析，算出残余奥氏体与马氏体的合计面积率。进一步使用从轧制面法线方向端面切削至板厚的1/4深度的试样，通过后述的X射线衍射测定求出残余奥氏体面积率。通过该方法，可获得铁素体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、珠光体各自的面积率。
如上所述，贝氏体是板条状的晶粒的集合。对于贝氏体，有在板条间包含碳化物的板条的集合体即上部贝氏体、和在内部包含长径为5nm以上的铁系碳化物的下部贝氏体。在下部贝氏体中析出的铁系碳化物属于单一的变体、即沿同一方向伸长的铁系碳化物群。回火马氏体是板条状的晶粒的集合，在内部包含长径为5nm以上的铁系碳化物。回火马氏体内的铁系碳化物属于多个变体、即沿不同的方向伸长的多个铁系碳化物群。另外，在本实施方式中，不为回火马氏体的马氏体定义为在板条间和板条内未析出直径为5nm以上的碳化物的金属组织。因此，在距离钢板表面为板厚的1/4深度位置处，使用扫描型电子显微镜以倍率1000～100000倍对40μm×30μm的区域进行至少3个区域观察，基于是否包含上述的特征，求出贝氏体中的下部贝氏体及上部贝氏体的比例、马氏体中的回火马氏体及新鲜马氏体的比例，算出各相的面积率。面积率设定为与体积率相等，将其设定为体积率。
残余奥氏体的体积率可以通过X射线衍射而求出。奥氏体由于晶体结构与铁素体不同，因此在结晶学上可以容易地识别。例如是使用Mo的Kα射线根据奥氏体与铁素体的反射面强度的不同使用下式简便地求出其体积率的方法。
Vγ＝(2/3){100/(0.7×α(211)/γ(220)+1)}+(1/3){100/(0.78×α(211)/γ(311)+1)}
其中，α(211)、γ(220)及γ(311)分别为铁素体(α)、奥氏体(γ)的X射线反射面强度。
在本实施方式的热轧钢板中，优选在显微组织中所含的回火马氏体及下部贝氏体中，以平均个数密度计含有1.0×106(个/mm2)以上的铁系碳化物。
淬火状态的马氏体(新鲜马氏体)虽然强度优异，但韧性不足。与此相对，就渗碳体等铁系碳化物析出的回火马氏体而言，可取得优异的强度与低温韧性的平衡。
本发明人们对低温韧性与铁系碳化物的个数密度的关系进行了调查，结果明确：通过将回火马氏体及下部贝氏体中的碳化物的个数密度设定为1.0×106(个/mm2)以上，可确保更优异的低温韧性。因此，优选将回火马氏体及下部贝氏体中所含的铁系碳化物的平均个数密度设定为1.0×106(个/mm2)以上。更优选为5.0×106(个/mm2)以上，进一步优选为1.0×107(个/mm2)以上。
通过后述的方法得到的本实施方式的热轧钢板中析出的碳化物的尺寸小至300nm以下，大部分在马氏体、贝氏体的板条内析出。因此，推定不会使低温韧性劣化。
在测定碳化物的个数密度时，通过以与钢板的轧制方向平行的板厚截面作为观察面采集试样，将观察面进行研磨，进行硝酸乙醇腐蚀，对以板厚的1/4(t/4)的位置为中心的1/8～3/8厚的范围用场发射型扫描型电子显微镜(FE-SEM：Field Emission ScanningElectron Microscope)进行观察来进行。以200000倍进行各10个视野观察，测定观察视野中的回火马氏体及下部贝氏体中所含的铁系碳化物的个数密度，将各视野中的个数密度平均而设定为平均个数密度。
为了谋求进一步的低温韧性提高，优选除了将主相制成回火马氏体、下部贝氏体以外，将平均有效结晶粒径设定为10μm以下。更优选为8μm以下。这里叙述的有效结晶粒径是指由下述方法中叙述的晶体取向差为15°以上的晶界所围成的区域，就马氏体、贝氏体而言相当于块粒径。
关于有效结晶粒径，使用EBSP-OIMTM(Electron BackScatter DiffractionPattern-Orientation Image Microscopy)，由将晶粒的取向差定义为一般被认识为结晶晶界的大角度晶界的阈值即15°进行映射而得到的图像将晶粒可视化而求出。EBSP-OIMTM法由在扫描型电子显微镜(SEM)内对高倾斜的试样照射电子射线，用高感度照相机拍摄进行背散射而形成的菊池图案，通过进行电脑图像处理而在短待间内测定照射点的晶体取向的装置及软件构成。通过EBSP法可进行块试样表面的微细结构以及晶体取向的定量解析，分析区域是可通过SEM观察的区域，虽然也因SEM的分辨率而异，但最小能够以20nm的分辨率分析。
回火马氏体、贝氏体的有效晶粒(这里，是指由15°以上的晶界所围成的区域)的长宽比优选设定为2.0以下。沿特定方向扁平的晶粒由于各向异性大，在夏比试验时龟裂沿着晶界传播，因此大多情况下成为韧性值的降低的原因。因此，有效晶粒优选尽可能设定为等轴的晶粒。在本实施方式的热轧钢板中，对热轧钢板的轧制方向截面进行观察，将有效晶粒的轧制方向的长度(L)与板厚方向的长度(T)之比(＝L/T)定义为长宽比。
表面中的平均Ni浓度：7.0％以上
为了在酸洗后(化学转化处理前)的超高强度钢板的表面也获得优异的锆系化学转化处理皮膜的化学转化处理性及涂膜密合性，酸洗板表面的Si、Al等的氧化物优选降低至无害的水平。为了仅通过控制Si、Al等的氧化物来获得上述效果，为了在热轧的加热工序中尽力抑制板坯表面的氧化，需要在加热炉的预加热区中设定为使用了Ar、He、N2等不活泼气体的实质的无氧化气氛或设定为空气比低于0.9的不完全燃烧。然而，在一般的制造热轧钢板的工序中以廉价并且大量生产为前提的情况下，无法在热轧的加热工序中设定为使用了不活泼气体的实质的无氧化气氛。另外，即使为了控制Si、Al等的氧化物将空气比设定为低于0.9，也会产生因不完全燃烧而引起的热损耗显著增大、加热炉其本身的热效率降低而生产成本增加等问题。
本发明人们以应用廉价并且可大量生产的制造工序为前提，在具有上述的化学成分、组织及980MPa以上的抗拉强度及韧性的超高强度钢板中，对使用了锆系化学转化处理液的化学转化处理后的涂膜密合性进行了研究。通常，由于热轧钢板在酸洗后进行化学转化处理，因此在本实施方式中，也对酸洗后的钢板进行了评价。使用20～95℃的温度的1～10wt％(重量％)的盐酸溶液以30秒以上且低于60秒的酸洗时间的条件进行酸洗。在表面未形成氧化皮的情况下，也可以不进行酸洗地进行评价。
研究的结果获知：在使用了FE-EPMA的测定中，如果表面中的平均Ni浓度以质量％计为7.0％以上，则即使在酸洗板表面残留Si、Al等的氧化物，在全部样品中通过后述的方法评价的涂装剥离宽度也成为作为基准的4.0mm以内，涂膜密合性优异。另外，这种情况下，在化学转化处理皮膜中，未观察到未覆盖部。另一方面，在表面中的平均Ni浓度低于7.0％的全部样品中涂装剥离宽度超过4.0mm。
认为这是由于：如图2中所示的那样，通过在钢板的表面形成Ni浓化部3，在表面局部浓化的Ni与基底金属1之间产生电位差，另外，该Ni成为锆系化学转化结晶4的析出核，因此锆系化学转化结晶4的生成被促进。需要说明的是，所谓基底金属1是指除氧化皮2以外的钢板部分。
因此，在本实施方式的热轧钢板中，表面(酸洗后、化学转化处理前的表面)中的平均Ni浓度为7.0％以上。如果表面中的平均Ni浓度为7.0％以上，则即使在表面残留Si、Al等的氧化物，对于成为锆系化学转化结晶的析出核而言也是充分的。为了将表面中的平均Ni浓度设定为7.0％以上，需要在热轧的加热工序中，通过在钢板表面中使Fe一定程度选择性氧化，使比Fe难以被氧化的Ni在氧化皮与基底金属的界面的基底金属侧浓化。
钢板表面的平均Ni浓度的测定使用JXA-8530F场发射电子探针显微分析仪(FE-EPMA)来实施。测定条件为：加速电压：15kV、照射电流：6×10-8A、照射时间：30ms、光束直径：1μm。测定从与钢板的表面垂直的方向对测定面积900μm2以上进行，将测定范围内的Ni浓度进行平均(将全部测定点处的Ni浓度进行平均)。
图1中示出表面的EPMA测定结果的例子。
Ni主要在氧化皮与基底金属的界面的基底金属侧浓化。另外，在进行化学转化处理之前通常进行酸洗。因此，作为对象的钢板在表面形成有氧化皮的情况下，在进行了与供于化学转化处理的情况同样的酸洗后进行测定。
对于上述的酸洗板的涂膜密合性，按照以下的步骤进行评价。首先，将所制造的钢板进行酸洗后，实施使锆系化学转化处理皮膜附着的化学转化处理。进一步对其上表面进行25μm厚的电沉积涂装，进行170℃×20分钟的涂装烧结处理后，用前端尖的小刀对电沉积涂膜划刻长度为130mm的切口直至达到基底金属为止。然后，以JIS Z 2371：2015中所示的盐水喷雾条件，持续实施700小时35℃的温度下的5％盐水喷雾后，在切口部上与切口部平行地以130mm长度粘贴宽度为24mm的胶带(NICHIBAN 405A-24JIS Z 1522：2009)，测定将其剥离时的最大涂膜剥离宽度。
在热轧钢板中存在内部氧化层(在基底金属内部生成有氧化物的区域)，内部氧化层的距离热轧钢板的表面的平均深度为5.0μm以上且20.0μm以下
即使在表面存在Ni浓化部，若在热轧钢板表面中Si、Al等的氧化物的被覆比例过大则也变得容易产生锆系化学转化处理皮膜未附着的“未覆盖部”。为了对其进行抑制，优选将Si、Al等的氧化设定为：并非与基底金属相比在外部形成氧化物的外部氧化，而是在内部形成氧化物的内部氧化。
本发明人们仅对表面中的平均Ni浓度为7.0％以上的样品进行截面的光学显微镜观察，调查了涂装剥离宽度与内部氧化层的距离钢板表面的平均深度(内部氧化层的下端的位置的平均)的关系。其结果是，内部氧化层的平均深度为5.0μm以上的全部样品的涂装剥离宽度为3.5mm以内，与此相对，在内部氧化层的平均深度低于5.0μm的全部样品的涂装剥离宽度为超过3.5mm且4.0mm以下。
因此，在获得更优异的涂膜密合性的情况下，优选将内部氧化层的距离热轧钢板的表面的平均深度设定为5.0μm以上且20.0μm以下。
该Si、Al等的内部氧化层的平均深度低于5.0μm时，内部氧化不充分，抑制锆系化学转化处理皮膜未附着的“未覆盖部”的效果小。另一方面，平均深度超过20.0μm时不仅抑制锆系化学转化处理皮膜未附着的“未覆盖部”的效果饱和，而且有可能由于与内部氧化同时引起的脱碳层的生成使表层的硬度降低而疲劳耐久性劣化。
关于内部氧化层的平均深度，在酸洗板的板宽方向1/4或3/4的位置处切取与轧制方向及板厚方向平行的面作为埋入用样品，在埋入树脂试样中之后实施镜面研磨，未腐蚀地用光学显微镜以195μm×240μm的视野(相当于倍率400倍)进行12个视野以上观察。在沿板厚方向画直线的情况下将与钢板表面相交的位置设定为表面，对每1个视野在5点测定以该表面作为基准的各视野的内部氧化层的深度(下端的位置)并进行平均，以除去各视野的平均值中的最大值和最小值的值算出平均值，将其设定为内部氧化层的平均深度。
规定条件下的酸洗后的热轧钢板的表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差：10.0μm以上且50.0μm以下
就锆系化学转化处理皮膜而言，与膜厚为几μm的以往的磷酸锌皮膜相比膜厚非常薄，为几十nm左右。该膜厚的不同起因于锆系化学转化处理结晶非常微细。若化学转化处理结晶微细，则由于该化学转化处理表面非常平滑，因此难以获得起因于在磷酸锌处理皮膜中见到的那样的锚固效应的牢固的与涂装膜的密合性。
然而，本发明人们的研究的结果获知：如果在钢板表面形成凹凸，则能够提高化学转化处理皮膜与涂装膜的密合性。
本发明人们基于这样的认识，对于平均Ni浓度为7.0％以上并且内部氧化层的平均深度为5.0μm以上的样品，调查了锆系化学转化处理前的酸洗板的表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差与涂膜密合性的关系。其结果是，酸洗板的表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差为10.0μm以上且50.0μm以下的全部样品的涂装剥离宽度为3.0mm以内，与此相对，在酸洗板的表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差低于10.0μm或超过50.0μm的全部样品的涂装剥离宽度超过3.0mm且3.5mm以内。
因此，酸洗后的钢板表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差优选为10.0μm以上且50.0μm以下。
钢板表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差低于10.0μm时得不到充分的锚固效应。另一方面，酸洗后的钢板表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差超过50.0μm时，不仅锚固效应饱和，而且在酸洗后的钢板表面的凹凸的谷或山部的侧面难以附着锆系化学转化处理结晶而变得容易产生“未覆盖部”。
钢板的表面的粗糙度根据酸洗条件发生较大变化，但在本实施方式的热轧钢板中，使用20～95℃的温度的1～10wt％的盐酸溶液以30秒以上且低于60秒的酸洗时间的条件进行酸洗后的热轧钢板的表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差优选为10.0μm以上且50.0μm以下。
算术平均粗糙度Ra的标准偏差采用通过JIS B 0601：2013中记载的测定方法测定酸洗板的表面粗糙度而得到的值。在分别测定12个样品以上的表背的算术平均粗糙度Ra后，算出各样品的算术平均粗糙度Ra的标准偏差，以除去该标准偏差中的最大值和最小值的值算出平均值。
对于具有上述的化学组成及金属组织的本实施方式的热轧钢板，也可以出于提高耐蚀性等目的在表面具备镀层而制成表面处理钢板。镀层可以是电镀层，也可以是热浸镀层。作为电镀层，可例示出电镀锌层、电镀Zn-Ni合金层等。作为热浸镀层，可例示出热浸镀锌层、合金化热浸镀锌层、热浸镀铝层、热浸镀Zn-Al合金层、热浸镀Zn-Al-Mg合金层、热浸镀Zn-Al-Mg-Si合金层等。镀覆附着量没有特别限制，设定为与以往同样即可。另外，也可以在镀覆后实施适当的化学转化处理(例如硅酸盐系的无铬化学转化处理液的涂布和干燥)，进一步提高耐蚀性。
[钢板的制造方法]
本实施方式的热轧钢板不依赖于制造方法，只要具有上述的特征，就可获得效果。然而，根据以下所示的制造方法，由于可稳定地制造，因此优选。
[板坯制造工序(铸造工序)]
在热轧之前进行的铸造等板坯制造工序没有特别限定。即，紧接着利用高炉或电炉等的熔炼，进行各种二次精炼，按照成为上述的成分的方式进行调整，接着，除了通常的连续铸造、利用铸锭法的铸造以外，通过薄板坯铸造等方法进行铸造即可。
在连续铸造的情况下，可以一度冷却至低温后再次进行加热后供于热轧，也可以将铸锭在不冷却至室温的情况下供于热轧，或者也可以将铸造板坯连续地供于热轧。对于原料也可以使用废铁。
[加热工序]
[热轧工序]
在制造本实施方式的热轧钢板时，优选将具有规定的化学成分的铸造板坯(钢坯)使用具有预加热区、加热区、均热区这3个区的加热炉加热至1100℃以上，进行热轧，在850℃以上完成热轧。
热轧的板坯加热温度设定为1100℃以上。若板坯加热温度低于1100℃，则在接下来的热轧中轧制排斥力增加，不能进行充分的热轧，不仅得不到目标制品厚，而且有可能由于板形状恶化而变得无法卷取。另外，奥氏体粒径变小，有可能淬透性降低而变得得不到目标显微组织。在包含Ti等在钢中形成碳氮化物的元素的情况下，优选加热至该奥氏体的熔体化温度以上。
另一方面，板坯加热温度的上限没有特别规定，虽然可得到效果，但将加热温度过度设定为高温在经济上不优选。因此，板坯加热温度的上限优选设定为低于1300℃。
精轧温度优选设定为850℃以上。本实施方式的热轧钢板在低于850℃的温度域中的精轧中，淬透性降低而变得得不到作为目标的含有体积率合计为90％以上的回火马氏体及下部贝氏体中的任一者或两者的显微组织。因此，精轧温度为850℃以上。
为了获得优异的涂膜密合性，控制板坯加热中的加热炉的各区的空气比是重要的。为了控制各区的空气比，加热炉的燃烧器设备优选设定为蓄热式燃烧器。这是由于：在使用搭载有内置蓄热体的燃烧器的“再生燃烧器(也可称为蓄热式燃烧器)”使其“交替燃烧”的情况下，与不从排气进行热回收的以往型的燃烧器相比，蓄热式燃烧器炉内温度的均热性高，各区的控制性高，特别是各区中的空气比的控制可严格进行，从而可实现后述的加热炉的控制。
对优选的各区的空气比进行说明。
<预加热区中的空气比：1.1以上且1.9以下>
通过将预加热区的空气比设定为1.1以上，能够使Ni在热轧钢板表面浓化，将酸洗后的热轧钢板表面中的平均Ni浓度设定为7.0％以上。
加热炉内的板坯表面的氧化皮生长行为若以生成氧化皮厚度进行评价，则根据其空气比(氧分压)，分类为板坯表面的从气氛的氧供给速率控制即直线法则和氧化皮中的铁离子的扩散速率控制即抛物线法则。为了在加热炉内的有限的在炉时间内以一定程度促进板坯的氧化皮的生长而在表层形成充分的Ni的浓化层，氧化皮厚度的生长需要按照抛物线法则。
若预加热区的空气比低于1.1则氧化皮的生长不成为抛物线法则，无法在加热炉内的有限的在炉时间内在板坯的表层形成充分的Ni的浓化层。这种情况下，酸洗后的热轧钢板表面中的平均Ni浓度不成为7.0％以上，其结果是，得不到良好的涂膜密合性。
另一方面，若预加热区的空气比超过1.9则不仅氧化皮脱落(scale off)量增加而成品率恶化，而且因排放气体的增加而引起的热损耗变大，热效率恶化而生产成本增加。
加热炉内的氧化皮的生成量受刚插入加热炉后的预加热区的气氛左右，即使之后接下来的区的气氛发生变化，其氧化皮厚度也基本不受影响。因此，预加热区中的氧化皮生长行为的控制非常重要。
<加热区中的空气比：0.9以上且1.3以下>
对于内部氧化层的形成，需要控制加热炉工序中的加热区中的空气比，通过将加热区中的空气比设定为0.9以上且1.3以下，能够将内部氧化层的平均深度设定为5.0～20.0μm。
若加热区中的空气比低于0.9则内部氧化层的平均深度达不到5.0μm以上。另一方面，若加热区中的空气比超过1.3，则不仅内部氧化层的平均深度变得超过20.0μm，而且有可能因脱碳层的生成使表层的硬度降低且而疲劳耐久性劣化。
<均热区中的空气比：0.9以上且1.9以下>
为了控制酸洗后的钢板表面的凹凸，控制加热炉工序的刚抽出前的区即均热区中的空气比是有效的。在预加热区中比Fe难以被氧化的Ni在氧化皮与基底金属的界面的基底金属侧浓化。通过具有该Ni浓化部的Ni浓化层，使得在表层中氧化被抑制，但在接下来的加热区中抑制外部氧化，促进内部氧化。之后，通过在均热区中控制空气比，例如如图3中所示的那样，由于氧化皮2侵蚀至扩散容易的结晶晶界5等，或者由于因Ni的浓化度的不同等而产生的基底金属1表面的Ni浓度的不同，氧化皮2与基底金属1的界面的被氧化的程度变得不均匀，从而氧化皮2与基底金属1的界面的凹凸变大。另外，虽然在图3中未图示，但通过内部氧化物6的周围的Ni浓化部3抑制由氧化皮2引起的晶界的侵蚀，也会产生凹凸。若将该钢板进行酸洗则氧化皮2被除去，热轧钢板的表面变得具有规定的粗糙度。
通过将均热区中的空气比设定为0.9以上且1.9以下，在热轧后，可以将使用例如20～95℃的温度的1～10wt％的盐酸溶液以30秒以上且低于60秒的酸洗时间的条件进行了酸洗后的热轧钢板的表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差设定为10.0μm以上且50.0μm以下。
若均热区的空气比低于0.9，则达不到在扩散容易的结晶晶界中仅选择性生成氧化物的核的氧势。因此，酸洗后的钢板表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差达不到10.0μm以上。另一方面，均热区的空气比超过1.9时，选择性被氧化的结晶晶界的板厚方向的深度变得过深，酸洗后的钢板表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差变得超过50.0μm。
预加热区的空气比>加热区的空气比
预加热区中的空气比的控制对于为了控制酸洗后的热轧钢板表面的Ni浓度而言是重要的。另一方面，加热区中的空气比的控制对于为了控制内部氧化层的形成程度而言是重要的。因此，需要在预加热区中在有限的在炉时间内以一定程度促进板坯的氧化皮的生长而在表层形成充分的Ni的浓化层。因此，氧化皮厚度的生长需要按照抛物线法则的比较高的空气比。另一方面，为了将内部氧化层的平均深度控制为优选的范围，需要在加热区中抑制为比较低的空气比，抑制急剧的内部氧化层的生长。另外，若在加热区中空气比高，则有可能脱碳层生成、生长而表层的硬度降低，疲劳耐久性劣化。因此，预加热区的空气比优选设定为比加热区的空气比高。
[冷却工序]
精轧温度至Ms点温度的平均冷却速度：50℃/秒以上、低于Ms点温度时的最大冷却速度：低于50℃/秒
在冷却工序中，按照从精轧温度至Ms点温度为止的平均冷却速度成为50℃/秒以上的方式，冷却至Ms点温度以下的温度域(一次冷却)。至Ms点温度为止的平均冷却速度低于50℃/秒时，在冷却途中形成铁素体、上部贝氏体，难以将作为主相的回火马氏体、下部贝氏体的体积率合计设定为90％以上。但是，如果在冷却过程中不形成铁素体，则也可以在途中的温度域中进行空气冷却。在冷却工序中进行空气冷却的情况下，优选将该温度域设定为低于下部贝氏体生成温度。若实施空气冷却的温度为下部贝氏体生成温度以上则生成上部贝氏体。另外，优选将至空气冷却温度域为止的冷却速度设定为50℃/秒以上。这是为了避免上部贝氏体的形成。若Bs点温度～下部贝氏体的生成温度间的冷却速度低于50℃/秒，则形成上部贝氏体，并且在贝氏体的板条间形成新鲜马氏体或存在残余奥氏体(在加工时变成位错密度高的马氏体)，有时低温韧性降低。Bs点温度是因成分而定的上部贝氏体的生成开始温度，为了方便起见为550℃。另外，下部贝氏体的生成温度也因成分而定，但为了方便起见为400℃。即，优选在精轧温度至400℃间，特别是将550～400℃间的冷却速度设定为50℃/秒以上，将精轧温度至400℃间的平均冷却速度设定为50℃/秒以上。
在低于Ms点温度且350℃以上的温度域中停止上述一次冷却后，优选将从一次冷却停止温度至低于350℃的温度域为止的最大冷却速度设定为低于50℃/秒而进行冷却(二次冷却)。这是为了将回火马氏体或下部贝氏体中的铁系碳化物的平均个数密度控制为优选的范围。该温度域中的最大冷却速度为50℃/秒以上时，难以将铁系碳化物设定为优选的范围。因此，优选将最大冷却速度设定为低于50℃/秒。
这里，低于Ms点温度至低于350℃的温度域中的最大冷却速度低于50℃/秒的冷却例如可通过空气冷却来实现。另外，并非是指仅冷却，也包含等温保持等。进而，该温度域中的冷却速度控制由于目的是控制钢板组织中的铁系碳化物的个数密度，因此也可以暂且冷却至通过以下的式(5)求出的马氏体相变结束温度(Mf点)以下后，提高温度进行再加热。
Mf＝0.285×Ms-460×C+232 (5)
[卷取工序]
卷取温度：低于350℃
一般而言，为了获得马氏体需要抑制铁素体相变，需要50℃/秒以上的冷却。此外，在低温下从被称为膜沸腾区域的热传导系数比较低且难以冷却的温度域转变成被称为核沸腾温度域的热传导系数大且容易冷却的温度域。在将低于400℃的温度域设定为冷却停止温度的情况下，卷取温度容易变动，伴随于此材质也发生变动。因此，通常的卷取温度大多情况下设定为超过400℃或室温卷取中的任一者。
其结果是，推定通过低于400℃的卷取、冷却速度降低，能够同时确保980MPa以上的抗拉强度和优异的低温韧性是在以往难以被发现的。
在本实施方式的热轧钢板中，通过如上所述进行冷却，即使在低于350℃下进行卷取，也能够同时确保980MPa以上的抗拉强度和优异的低温韧性。
在卷取后，根据需要也可以实施利用表皮光轧的形状矫正、低于400℃的解除应力热处理。
[酸洗工序]
[表皮光轧工序]
出于通过钢板形状的矫正或可动位错导入来谋求延展性的提高的目的，也可以实施压下率为0.1％以上且2.0％以下的表皮光轧。另外，出于除去所得到的热轧钢板的表面所附着的氧化皮的目的，根据需要也可以对所得到的热轧钢板实施酸洗。在进行酸洗的情况下，优选使用20～95℃的温度的1～10wt％的盐酸溶液以30秒以上且低于60秒的酸洗时间的条件进行酸洗。
进而，在进行酸洗之后，也可以对所得到的热轧钢板以在线或离线实施压下率为10％以下的表皮光轧或冷轧。
本实施方式的热轧钢板经由通常的热轧工序即连续铸造、粗轧、精轧、冷却、卷取、酸洗等而制造，但即使省略其一部分而进行制造，也可确保980MPa以上的抗拉强度和优异的低温韧性。另外，暂且制造热轧钢板后，以碳化物的析出为目的，即使以在线或离线在100～600℃的温度范围内进行热处理，也可确保低温韧性、980MPa以上的抗拉强度。
在本实施方式中，所谓抗拉强度980MPa以上的钢板是指使用相对于热轧的轧制方向沿垂直方向切取的JIS5号试验片，由依据JIS Z 2241：2011进行的拉伸试验得到的抗拉强度为980MPa以上的钢板。
在本实施方式中，所谓低温下的韧性优异的钢板是指依据JIS Z 2242：2005进行的夏比试验的断口转变临界温度(vTrs)为-40℃以下的钢板。作为对象的钢板主要被用于汽车用途的情况下，板厚为0.8～8.0mm左右，但大多情况下成为3.0mm左右的板厚。于是，在本实施方式中，将热轧钢板表面进行磨削，将钢板加工成2.5mm亚尺寸试验片而进行。
根据上述的制造方法，可得到本实施方式的热轧钢板。根据本实施方式的热轧钢板，其是具有980MPa以上的抗拉强度的超高强度钢板，即使是使用锆系化学转化处理液的情况下，也可获得与使用磷酸锌化学转化处理液的情况同等以上的化学转化处理性和涂膜密合性。因此，本实施方式的热轧钢板适于需要高强度及涂装后耐蚀性的汽车用部件。
实施例
以下，通过实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。
将表1A、表1B(表1B为表1A的续表)的具有钢No.A～V中所示的化学组成的钢进行熔炼，通过连续铸造而制造厚度为240～300mm的板坯。将所得到的板坯使用蓄热式燃烧器加热至表2A、表2B中所示的温度。此时，将预加热区(预加热带)、加热区(加热带)、均热区(均热带)中的空气比如表2A、表2B那样进行控制。
将加热后的板坯以表2A、表2B中所示那样的精轧温度进行热轧。热轧后，以表2A、表2B中所示的冷却条件进行冷却，冷却后，进行卷取。
对于所得到的制造No.1～35的热轧钢板，进行显微组织的观察，求出各相的体积率及平均有效结晶粒径等。
各相的体积率通过以下的方法而求出。
首先，将试样进行硝酸乙醇腐蚀，通过对在腐蚀后使用光学显微镜在300μm×300μm的视野中得到的组织照片进行图像解析，得到铁素体及珠光体各自的面积率及贝氏体、马氏体、残余奥氏体的合计面积率。接着，将经硝酸乙醇腐蚀的部分进行LePera腐蚀，通过对使用光学显微镜在300μm×300μm的视野中得到的组织照片进行图像解析，算出残余奥氏体与马氏体的合计面积率。进一步使用从轧制面法线方向端面切削至板厚的1/4深度为止的试样，通过X射线衍射测定求出残余奥氏体面积率，得到铁素体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体、珠光体各自的面积率。之后，在距离钢板表面为板厚的1/4深度位置处，使用扫描型电子显微镜以倍率1000～100000倍对40μm×30μm的区域进行至少3个区域观察，基于是否包含上述的特征，求出贝氏体中的下部贝氏体及上部贝氏体的比例、马氏体中的回火马氏体及新鲜马氏体的比例。由它们算出各相的面积率，将其设定为体积率。
关于平均有效结晶粒径，在距离钢板表面为板厚的1/4深度位置处，使用EBSP-OIMTM(Electron Back Scatter Diffraction Pattern-Orientation Image Microscopy)，由将晶粒的取向差定义为一般被认识为结晶晶界的大角度晶界的阈值即15°而映射的图像将晶粒可视化而求出。另外，还一并测定长宽比。
表面中的Ni浓度通过以下的方法而求出。
将作为对象的热轧钢板使用JXA-8530F场发射电子探针显微分析仪(FE-EPMA)，从与钢板的表面垂直的方向对于测定面积900μm2以上进行Ni浓度的分析，将测定范围内的Ni浓度进行平均。此时，测定条件设定为：加速电压：15kV、照射电流：6×10-8A、照射时间：30ms、光束直径：1μm。
铁系碳化物的个数密度通过以下的方法而求出。
以与钢板的轧制方向平行的截面作为观察面而采集试样，将观察面进行研磨，进行硝酸乙醇腐蚀，对以距离钢板表面为板厚的1/4深度位置作为中心的板厚1/8～3/8的范围使用场发射型扫描型电子显微镜(FE-SEM：Field Emission Scanning ElectronMicroscope)以倍率200000倍进行10个视野观察，测定铁系碳化物的个数密度。
内部氧化层的平均深度通过以下的方法而求出。
在酸洗板的板宽方向1/4或3/4的位置处切取与轧制方向及板厚方向平行的面作为埋入用样品，在埋入树脂试样中之后实施镜面研磨，未腐蚀地用光学显微镜以195μm×240μm的视野(相当于倍率400倍)进行12个视野观察。在沿板厚方向画直线的情况下将与钢板表面相交的位置设定为表面，对每1个视野在5点测定以该表面作为基准的各视野的内部氧化层的深度(下端的位置)并进行平均，以除去各视野的平均值中的最大值和最小值的值算出平均值，将其设定为内部氧化层的平均深度。
表面的算术平均粗糙度的标准偏差通过以下的方法而求出。
对于酸洗板的表面粗糙度，通过JIS B 0601：2013中记载的测定方法，分别测定12个样品的表背的算术平均粗糙度Ra后，算出各样品的算术平均粗糙度Ra的标准偏差，以除去该标准偏差中的最大值和最小值的值算出平均值而求出。
另外，对于所得到的制造No.1～35的钢板，作为机械特性，求出抗拉强度、韧性(vTrs)。
抗拉强度使用相对于热轧的轧制方向沿垂直方向切取的JIS5号试验片，进行依据JIS Z 2241进行的拉伸试验而求出。
如果抗拉强度为980MPa以上则判断为获得优选的特性。
关于韧性，将热轧钢板表面进行磨削，将钢板加工成2.5mm亚尺寸试验片，进行依据JIS Z 2242进行的夏比试验求出断口转变临界温度(vTrs)。
如果vTrs为-40℃以下，则判断为获得优选的特性。
化学转化处理性通过以下的方法进行评价。
通过对化学转化处理后的钢板表面用场发射型扫描型电子显微镜(FE-SEM：FieldEmission Scanning Electron Microscope)进行观察而进行。具体而言，以倍率10000倍进行10个视野观察，观察有无未附着化学转化处理结晶的“未覆盖部”。在观察时，以加速电压5kV、探针径：30mm、倾斜角度45°及60°进行了观察。为了对试样赋予导电性，进行了150秒钨涂敷(ESC-101，ELIONIX)。
在全部的视野中未观察到未覆盖部的情况下，判断为化学转化处理性优异(表中“OK”)。
涂膜密合性通过以下的方法进行评价。
对化学转化处理后的热轧钢板的上表面进行25μm厚的电沉积涂装，进行170℃×20分钟的涂装烧结处理后，用前端尖的小刀对电沉积涂膜划刻长度为130mm的切口直至达到基底金属为止。然后，以JIS Z 2371中所示的盐水喷雾条件，持续实施700小时35℃的温度下的5％盐水喷雾后，在切口部上与切口部平行地粘贴130mm长的宽度为24mm的胶带(NICHIBAN 405A-24JIS Z 1522)，测定将其剥离时的最大涂膜剥离宽度。
如果最大涂膜剥离宽度为4.0mm以下，则判断为涂膜密合性优异。
将结果示于表3A、表3B中。
如由表3A、表3B获知的那样，就作为本发明例的制造No.1～3、7～10、14、17～28而言，即使抗拉强度为980MPa，也具有优异的韧性，即使进行使用了锆系化学转化处理液的化学转化处理，化学转化处理性也良好，得到涂膜密合性优异的化学转化处理性皮膜。
与此相对，就成分、金属组织或表面中的Ni浓度不在本发明范围内的制造No.4～6、11～13、15、16、29～35而言，机械特性不充分，或化学转化处理性和/或涂膜密合性差。
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产业上的可利用性
根据本发明，能够获得一种热轧钢板，其是具有980MPa以上的抗拉强度的超高强度钢板，即使是使用锆系化学转化处理液的情况下，也具有与使用磷酸锌化学转化处理液的情况同等以上的化学转化处理性和涂膜密合性。本发明的钢板由于化学转化处理性和涂膜密合性优异，因此涂装后耐蚀性优异。因此，本发明适于需要高强度及涂装后耐蚀性的汽车用部件。
符号说明
1 基底金属(钢板)
2 氧化皮
3 Ni浓化部
4 锆系化学转化结晶
5 结晶晶界
6 内部氧化物

Claims (15)

1.一种热轧钢板，其特征在于，用板厚方向整体的平均值所表示的化学组成以质量％计含有：
C：0.050％以上且0.200％以下、
Si：0.05％以上且3.00％以下、
Mn：1.00％以上且4.00％以下、
Al：0.001％以上且2.000％以下、
N：0.0005％以上且0.1000％以下、
Ni：0.02％以上且2.00％以下、
Nb：0％以上且0.300％以下、
Ti：0％以上且0.300％以下、
Cu：0％以上且2.00％以下、
Mo：0％以上且1.000％以下、
V：0％以上且0.300％以下、
Cr：0％以上且2.00％以下、
Mg：0％以上且0.0100％以下、
Ca：0％以上且0.0100％以下、
REM：0％以上且0.1000％以下、
B：0％以上且0.0100％以下、
Zr、Co、Zn及W中的1种或2种以上：合计0～1.000％、
Sn：0～0.050％、
P：0.100％以下、
S：0.0300％以下、
O：0.0100％以下，
剩余部分包含Fe及杂质，并且，满足下述式(1)；
下述(2)所示的PCM为0.20以上，并且，下述(3)所示的Ms为400℃以上；
在将厚度设为t时，距离表面为t/4的位置处的金属组织含有体积率合计为90％以上的回火马氏体及下部贝氏体中的任一者或两者；
抗拉强度为980MPa以上；
所述表面中的平均Ni浓度为7.0％以上，
0.05％≤Si+Al≤2.50％ 式(1)
PCM＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Mo/15+Cr/20+V/10+5×B 式(2)
Ms＝561-474×C-33×Mn-17×Ni-17×Cr-21×Mo 式(3)
所述式中所示的元素为所述热轧钢板中含有的元素的质量％。
2.根据权利要求1所述的热轧钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有Ni：0.02％以上且0.05％以下。
3.根据权利要求1或2所述的热轧钢板，其特征在于，所述回火马氏体及所述下部贝氏体中存在的铁系碳化物的平均个数密度为1.0×106个/mm2以上。
4.根据权利要求1或2所述的热轧钢板，其特征在于，在所述热轧钢板中存在内部氧化层，所述内部氧化层的平均深度距离所述热轧钢板的所述表面为5.0μm以上且20.0μm以下。
5.根据权利要求1或2所述的热轧钢板，其特征在于，所述热轧钢板的所述表面的算术平均粗糙度Ra的标准偏差为10.0μm以上且50.0μm以下。
6.根据权利要求1或2所述的热轧钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有：
B：0.0001％以上且0.0100％以下、
Ti：0.015％以上且0.300％以下中的1种或2种。
7.根据权利要求1或2所述的热轧钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有：
Nb：0.005％以上且0.300％以下、
Cu：0.010％以上且2.00％以下、
Mo：0.010％以上且1.000％以下、
V：0.010％以上且0.300％以下、
Cr：0.01％以上且2.00％以下中的1种或2种以上。
8.根据权利要求1或2所述的热轧钢板，其特征在于，所述化学组成以质量％计含有：
Mg：0.0005％以上且0.0100％以下、
Ca：0.0005％以上且0.0100％以下、
REM：0.0005％以上且0.1000％以下中的1种或2种以上。
9.一种热轧钢板的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
将具有权利要求1所述的化学组成的钢液进行铸造而得到钢坯的铸造工序；
将所述钢坯用至少具有预加热区、加热区及均热区且具备蓄热式燃烧器的加热炉进行加热的加热工序；
对加热后的所述钢坯按照精轧温度成为850℃以上的方式进行热轧而得到热轧钢板的热轧工序；
按照从所述精轧温度至通过下述式(4)计算的Ms点温度为止的平均冷却速度成为50℃/秒以上的方式，将所述热轧钢板进行一次冷却至所述Ms点温度以下的温度域为止的一次冷却工序；和
将所述热轧钢板以低于350℃的温度卷取的卷取工序，
在所述加热工序中，将所述预加热区中的空气比设定为1.1以上且1.9以下，
Ms＝561-474×C-33×Mn-17×Ni-17×Cr-21×Mo 式(4)。
10.根据权利要求9所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，将所述一次冷却在低于所述Ms点温度且350℃以上的温度下停止，将所述一次冷却后的所述热轧钢板按照最大冷却速度低于50℃/秒的方式冷却至低于350℃。
11.根据权利要求9或10所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述加热工序中，将所述加热区中的空气比设定为0.9以上且1.3以下。
12.根据权利要求9或10所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，在所述加热工序中，将所述均热区中的空气比设定为0.9以上且1.9以下。
13.根据权利要求11所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述预加热区中的空气比大于所述加热区中的空气比。
14.根据权利要求12所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，所述预加热区中的空气比大于所述加热区中的空气比。
15.根据权利要求9或10所述的热轧钢板的制造方法，其特征在于，具备使用20～95℃的温度的1～10wt％的盐酸溶液以30秒以上且低于60秒的酸洗时间的条件，对所述卷取工序后的所述热轧钢板进行酸洗的酸洗工序。
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