JP2003342643A - 深絞り性と強度伸びバランスに優れた複合組織型高張力冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 深絞り性と強度伸びバランスに優れた複合組
織型高張力冷延鋼板の製造方法を提案することにある。 【解決手段】 質量％で、Ｃ:0.01〜0.05％、Si：0.7〜
1.5％、Mn:1.0〜3.0％、Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以
下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2
％およびNb：0.005〜0.2％を含有し、かつ、ＶおよびNb
とＣとの含有量（質量％）が、0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋N
b/93）≦２×Ｃ/12なる関係を満たすとともに、Ｃ、S
i、MnおよびＰの含有量（質量％）が、２≦10×Ｃ−Si
＋2.5×Mn−８×Ｐ≦６なる関係を満たす組成になる鋼
スラブを、熱間圧延し、引き続き酸洗した後、冷間圧延
を施し、その後、780〜950℃の温度域に加熱した後、平
均冷却速度５℃／ｓ以上で400℃以下まで冷却する再結
晶焼鈍を施すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用鋼板等の
使途に有用な深絞り性と強度伸びバランスに優れた、引
張強さが440MPa以上の複合組織型高張力冷延鋼板の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境の保全という観点から、
自動車の燃費改善が要求されている。加えて、車両衝突
時に乗員を保護する観点から、自動車車体の安全性向上
も要求されている。このようなことから、自動車車体の
軽量化と強化の双方を図るための検討が積極的に進めら
れている。自動車車体の軽量化と強化を同時に満足させ
るには、部品素材を高強度化することが効果的であると
言われており、最近では高張力鋼板が自動車部品に積極
的に使用されている。

【０００３】鋼板を素材とする自動車部品の多くがプレ
ス加工によって成形されるため、自動車用鋼板には優れ
たプレス成形性を具備していることが必要とされる。し
かし、−般に、鋼板を高強度化すると、ランクフォード
値（ｒ値）および延性（El）が低下し、プレス成形性が
劣化するとともに、降伏応力が上昇して形状凍結性が劣
化する傾向がある。特に引張強さ（TS）と延性（El）と
の積TS×Elで表される、いわゆる強度伸びバランスの値
が大きいほどプレス成形性には有利であり、従来から鋼
板の高強度化と共に高延性化が図られてきた。高強度と
高延性を兼ね備えた鋼板については、歪み誘起塑性現象
を利用した残留オーステナイト鋼（残留γ鋼）をはじめ
としてポリゴナルフェライトとマルテンサイトの２相を
有するDual‐Phase鋼（ＤＰ鋼）など、いわゆる複合組
織鋼についての開発研究が進められている。

【０００４】プレス成形性の良好な高張力鋼板の代表例
としては、フェライト相とマルテンサイト相の複合組織
からなる複合組織鋼板が挙げられ、特に連続焼鈍後ガス
ジェット冷却で製造される複合組織鋼板は、降伏応力
（YS）が低く、さらに高延性（El）と優れた焼付け硬化
性とを兼ね備えている。しかしながら、上記複合組織鋼
板は、加工性については概ね良好であるものの、ランク
フォード値（ｒ値）が低く、深絞り成形性に劣るととも
に、穴拡げ率（λ）が低く、深絞り成形性に劣るという
欠点があった。

【０００５】そのため、複合組織鋼板のランクフォード
値（ｒ値）を上昇させて深絞り性を改善する試みがなさ
れている。例えば特公昭55−10650号公報では、冷間圧延
後、再結晶温度〜Ａ_c3変態点の温度で箱焼鈍を行い、そ
の後、複合組織とするため700〜800℃に加熱した後、焼
入れ焼戻しを行う技術が開示されている。しかしなが
ら、この方法では、連続焼鈍時に焼入れ焼戻しを行うた
め降伏応力YSが高く、低い降伏比YRが得られない。な
お、ここで降伏比YRは引張強さTSに対する降伏応力YSの
比であり、YR＝YS/TSである。この高降伏応力の鋼板は
プレス時、プレス部品の形状凍結性が悪いという欠点が
ある。

【０００６】この高降伏応力YSを改善するための方法と
しては、特開昭55−100934号公報に開示されている。こ
の方法は、高いランクフォード値（r値）を得るために
まず箱焼鈍を行うが、箱焼鈍時の温度をフェライト
（α）−オーステナイト（γ）の２相域とし、均熱時に
α相からγ相にMnを濃化させる。このMn濃化相は連続焼
鈍時に優先的にγ相となり、ガスジェット程度の冷却速
度でも混合組織が得られ、さらに降伏応力YSも低く、前
記したようなプレス部品の形状凍結性も悪くない。しか
し、この方法では、Mn濃化のためα−γの２相域という
比較的高温で長時間の箱焼鈍が必要であり、そのため鋼
板間の密着の多発、テンパーカラーの発生および炉体イ
ンナーカバーの寿命低下など製造工程上、多くの問題が
ある。従来、このように高いランクフォード値（ｒ値）
と低い降伏応力YSを兼ね備えた高張力鋼板を工業的に安
定して製造することは困難であった。

【０００７】加えて、特公平1-35900号公報では、0.012
質量％Ｃ-0.32質量％Si-0.53質量％Mn-0.03質量％Ｐ−
0.051質量％Tiの組成の鋼を冷間圧延後、α-γの２相域
である870℃に加熱後、100℃／ｓの平均冷却速度にて冷
却することにより、r＝1.61、YS＝224MPa、TS=482MPaの非
常に高いランクフォード値（ｒ値）と低降伏応力を有す
る複合組織型冷延鋼板が製造可能となる技術が開示され
ている。しかしながら、100℃／ｓという高い冷却速度
は、通常のガスジェット冷却では達成できないため、水
焼入れ設備が必要となる他、水焼入れした冷延鋼板は、
表面処理性の問題も顕在化するため、製造設備上および
材質上の問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を材質面でも製造面でも有利に解決したもので、鋼組成
として特にＣとＶおよびNbの含有量を適正範囲に規制す
るとともに、Si含有量との関係でＣ、Si、MnおよびＰの
含有量を適正範囲に規制し、加えて、製造条件として特
に焼鈍温度と冷却速度を規制することにより、高いラン
クフォード値を有し深絞り性に優れ、かつ強度伸びバラ
ンスにも優れる複合組織型高張力冷延鋼板を安定して製
造できる技術を提案することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するため、冷延鋼板のミクロ組織および再結
晶集合組織におよぼす合金元素、および焼鈍温度条件の
影響について鋭意研究を重ねた。その結果、Ｃ含有量を
0.01〜0.05質量％とし、適正範囲のＶ、Nb量を含有する
ことにより、再結晶焼鈍前には、固溶Ｃを極力低減させ
て{111}再結晶集合組織を発達させることにより、高い
ランクフォード値（ｒ値）が得られること、また、再結
晶焼鈍時に、780〜950℃の温度域に加熱することによっ
て、ＶおよびNb系炭化物を溶解させて、固溶Ｃを大量に
生成できることで、オーステナイト中にＣを濃化させ、
その後、平均冷却速度５℃／ｓ以上で400℃以下まで冷
却することにより、フェライト相を主相とするととも
に、第2相としてマルテンサイト相を生成させ、ランク
フォード値が高く、深絞り成形性が良好な複合組織型高
張力冷延鋼板が製造可能であること、また、これにSi含
有量との関係で、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有量を適正範
囲に規制することによって、高強度にもかかわらず延性
に優れ、強度伸びバランスが良好な複合組織型高張力冷
延鋼板が製造可能であることを見出した。

【００１０】ここで、本発明鋼である複合組織型冷延鋼
板とは、主相がフェライト相であり、さらに面積率で１
％以上のマルテンサイト相を含む第２相との複合組織鋼
板である。

【００１１】まず、本発明者らが行った基礎的な実験結
果について説明する。質量％で、Ｃ：0.02％、Si：0.9
％、Mn：2.0％、Ｐ：0.08％、Ｓ：0.005％、Al：0.03
％、Ｎ：0.002％を基本組成とし、これにＶ:0.01〜0.15
質量％の範囲およびNb：0.001〜0.16質量％の範囲で添
加することによって、異なるＶおよびNb含有量を有する
種々の鋼素材について、1250℃に加熱しこの温度で均熱
保持した後、仕上圧延終了温度が880℃となるように３
パス圧延を行って板厚4.0ｍｍとした。なお、仕上圧延終
了後、コイル巻取り相当処理として650℃×３ｈの保温
処理を施した。引き続き、圧下率70％の冷間圧延を施し
て板厚1.2ｍｍとした。ついで、これらの冷延板に、830
℃で加熱した後、400℃まで平均冷却速度15℃／ｓで冷
却し、室温まで冷却した。

【００１２】得られた冷延鋼板について、引張試験を実
施し引張特性を調査した。引張試験は、JIS5号引張試験
片を用いて行った。引張強さTSおよび延性Elは、圧延方
向に対して垂直方向に引張試験を行ったときの値であ
る。r値は、圧延方向（ｒ_L）、圧延方向に45度方向（ｒ
_D）および圧延方向に垂直（90度）方向（ｒ_c）の平均ｒ
値{＝(ｒ_L ＋ｒ_c ＋２×ｒ_D)／４}として求めた。

【００１３】図1は、ＶとNbの含有量がＣとの関係でr値
と強度伸びバランス（TS×El）に及ぼす影響を示した図
であり、横軸はＶおよびNbの含有量とＣ含有量の原子比
（（Ｖ/51＋Nb/93）／（Ｃ/12））であり、縦軸はr値と
強度伸びバランス（TS×El）を上下に分けて示す。

【００１４】図１から、鋼中のＶおよびNbの含有量をＣ
との原子比にして0.5〜2.0の範囲に制限することによ
り、高いｒ値と高い強度伸びバランスが得られ、高ｒ値
と高い延性Elを有する複合組織型冷延鋼板が製造可能と
なることが明らかになった。

【００１５】つぎに、異なるＣ、Si、Mn、Ｐの含有量を
有し、かつ、（Ｖ/51＋Nb/93）／（Ｃ/12）＝1.1の鋼素
材について、1250℃に加熱・均熱後、仕上圧延終了温度
が880℃となるように３パス圧延を行って板厚4.0ｍｍの
熱延鋼帯（熱延板）とした。なお、仕上圧延終了後、コ
イル巻取相当処理として650℃×３ｈの保温処理を施し
た。引き続き、圧下率70％の冷間圧延を施して板厚1.2
ｍｍの冷延鋼帯（冷延板）とした。ついで、これらの冷
延板に、830℃で再結晶焼鈍を施した後、400℃まで平均
冷却速度15℃／ｓで冷却し、室温まで冷却した。

【００１６】得られた冷延鋼板について、上述したのと
同様な方法を用いて引張試験を実施し引張特性を調査し
た。

【００１７】図２は、Si含有量と、式10×Ｃ−Si＋2.5
×Mn−８×Ｐに、Ｃ、Si、Mn、Ｐの含有量を代入して求
められる数値とが、強度伸びバランス（TS×El）とｒ値
に及ぼす影響を示した図である。なお、上に記述した式
は、変態点に影響を及ぼす元素として、Ｃ、Si、Mn、Ｐ
について、変態点と特性の関係を調査し、得たものであ
る。図2の結果から、Si含有量を0.7〜1.5質量％とし、
さらに10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐの数値を２〜６の
範囲に規制することにより、ｒ値が良好でありかつ延性
が向上して強度伸びバランスが飛躍的に優れた複合組織
型冷延鋼板が製造可能となることが明らかになった。

【００１８】本発明の冷延鋼板では、焼鈍過程において
は、再結晶焼鈍前にはＶおよびNb系炭化物の析出で固溶
ＣおよびＮが少ないため、{111}再結晶集合組織が強く
発達し、高いランクフォード値が得られるとともに、再
結晶後にＶおよびNb系炭化物が溶解し、固溶Ｃがオース
テナイト相に多量に濃化することにより、その後の冷却
過程においてオーステナイト相がマルテンサイト相に変
態し、高いランクフォード値を有するフェライト相とマ
ルテンサイト相の複合組織が得られる。この時、適正範
囲のSiを含有するとともに、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有
量を適正範囲内とすることで、このような組織を有する
複合組織鋼板における、主相のフェライト相を従来鋼の
それに比べ延性に優れるようにでき、すなわち軟化する
ことができるため、延性が向上して強度伸びバランスを
良好とすることができるものと考えられるが、詳細は明
らかではない。なお、主相のフェライト相は、転位密度
の低いポリゴナルフェライト相、またはオーステナイト
相から変態した転位密度の高いベイニチックフェライト
相、またはそれらの混合相であってよい。

【００１９】本発明は、上記した知見に基づき、さらに
検討して完成されたものであり、本発明の要旨は下記の
とおりである。 （１）質量％で Ｃ:0.01〜0.05％、Si：0.7〜1.5％、Mn:1.0〜3.0％、
Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：
0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％およびNb：0.005〜0.2％を
含有し、かつ、ＶおよびNbとＣとの含有量（質量％）
が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たすとともに、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有
量（質量％）が、 ２≦10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐ≦６ なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、780〜9
50℃の温度域に加熱した後、平均冷却速度５℃／ｓ以上
で400℃以下まで冷却する再結晶焼鈍を施すことを特徴
とする、深絞り性と強度伸びバランスに優れた複合組織
型高張力冷延鋼板の製造方法。

【００２０】（２）質量％で Ｃ:0.01〜0.05％、Si：0.7〜1.5％、Mn:1.0〜3.0％、
Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：
0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％、Nb：0.005〜0.2％および
Ti：0.001〜0.3％を含有し、かつ、Ｖ、NbおよびTiとＣ
との含有量（質量％）が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たすとともに、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有
量（質量％）が、 ２≦10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐ≦６ なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、780〜9
50℃の温度域に加熱した後、平均冷却速度５℃／ｓ以上
で400℃以下まで冷却する再結晶焼鈍を施すことを特徴
とする、深絞り性と強度伸びバランスに優れた複合組織
型高張力冷延鋼板の製造方法。

【００２１】（３）鋼スラブは、上記組成に加えてさら
にMo：0.01〜0.5質量％を含有することを特徴とする、
上記（１）または（２）に記載の深絞り性と強度伸びバ
ランスに優れた複合組織型高張力冷延鋼板の製造方法。

【００２２】

【発明の実施の形態】まず、本発明の冷延鋼板の製造方
法に用いた鋼スラブの組成を限定した理由について説明
する。なお、質量％は単に％と記す。 Ｃ：0.01〜0.05％ Ｃは、鋼板の強度を増加し、さらに主相であるフェライ
ト相とマルテンサイト相の複合組織の形成を促進する元
素であり、本発明では複合組織形成の観点から0.01％以
上含有する必要がある。一方、0.05％を超える含有は、
{111}再結晶集合組織の発達を阻害し、深絞り成形性を
低下させる。このため、本発明では、Ｃ含有量は0.01〜
0.05％に限定した。

【００２３】Si：0.7〜1.5％ Siは、鋼板を高強度化するとともに、延性を顕著に向上
させる、すなわち強度伸びバランスを飛躍的に向上させ
ることができる有用な強化元素であり、この効果を得る
ためには、Si含有量は0.7％以上とする必要がある。し
かしながら、Si含有量が1.5％を超えると、深絞り性の
劣化を招く。このため、Si含有量は0.7〜1.5％に限定し
た。

【００２４】Mn：1.0〜3.0％ Mnは、鋼を強化する作用があり、さらに主相であるフェ
ライト相と、第２相であるマルテンサイト相との複合組
織が得られる臨界冷却速度を低くし、主相であるフェラ
イト相と、第２相であるマルテンサイト相の複合組織の
形成を促進する作用を有しており、焼鈍後の冷却速度に
応じ含有するのが好ましい。臨界冷却速度未満での緩慢
な冷却速度ではマルテンサイト相は生成されず、代わり
にベイナイト相あるいはパーライト相が生成されるが、
第２相にマルテンサイト相が存在しない場合、強度伸び
バランスが低下する傾向にある。したがって、マルテン
サイト相の生成を容易にするため、すなわち臨界冷却速
度を低くするためには、Mnの添加が有効となる。また、
Mnは、Ｓによる熱間割れを防止する有効な元素であり、
含有するＳ量に応じて含有するのが好ましい。このよう
な効果は、Mnを1.0％以上含有させることで顕著とな
る。一方、Mn含有量が3.0％を超えると、深絞り性およ
び溶接性が劣化する。このため、本発明ではMn含有量は
1.0〜3.0％の範囲に限定した。

【００２５】Ｐ：0.10％以下 Ｐは鋼を強化する作用があり、所望の強度に応じて適宜
含有させることができるが、Ｐ含有量が0.10％を超える
と、強度伸びバランスが低下するとともに深絞り性が劣
化する。このため、Ｐ含有量は0.10％以下に限定した。
なお、より優れたプレス成形性が要求される場合には、
Ｐ含有量は0.08％以下とするのが好ましい。なお、上記
効果を得るため、Ｐは0.005％以上含有することが好ま
しい。

【００２６】Ｓ：0.02％以下 Ｓは、鋼板中では介在物として存在し、鋼板の延性、成
形性、とくに伸びフランジ成形性の劣化をもたらす元素
であるため、できるだけ低減するのが好ましく、0.02％
以下に低減すると、さほど悪影響を及ぼさなくなること
から、本発明ではＳ含有量は0.02％を上限とした。な
お、より優れた成形性が要求される場合には、Ｓ含有量
は0.01％以下とするのが好ましく、より好ましくは0.00
5％以下である。

【００２７】Al：0.005〜0.1％ Alは、鋼の脱酸元素として添加され、鋼の清浄度を向上
させるのに有用な元素であるが、0.005％未満では添加
の効果がなく、一方、0.1％を超えて含有してもより一
層の脱酸効果は得られず、逆に深絞り性が劣化する．こ
のため、Al含有量は0.005〜0.1％に限定した。なお、本
発明では、Al脱酸以外の脱酸方法による溶製方法を排除
するものではなく、たとえばTi脱酸やSi脱酸を行っても
よく、これらの脱酸法による鋼板も本発明の範囲に含ま
れる。その際、CaやREM等を溶鋼に添加しても、本発明
鋼板の特徴はなんら阻害されず、CaやREM等を含む鋼板
も本発明範囲に含まれるのは勿論である。

【００２８】Ｎ：0.02％以下 Ｎは、固溶強化や歪時効硬化で鋼板の強度を増加させる
元素であるが、0.02％を超えて含有すると、鋼板中に窒
化物が増加し、それにより鋼板の深絞り性が顕著に劣化
する。このため、Ｎは0.02％以下に限定した。なお、よ
りプレス成形性の向上が要求される場合にはＮは低減さ
せることが好ましく、0.004％以下とするのが好適であ
る。

【００２９】Ｖ：0.01〜0.2％ 、Nb：0.005〜0.2％でか
つ0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12の関係を
満たすこと ＶおよびNbは、本発明において最も重要な元素であり、
再結晶前には固溶ＣをＶおよびNb系炭化物として析出固
定することにより、{111}再結晶集合組織を発達させて
高いランクフォード値を得ることができる。さらに、再
結晶焼鈍時にはＶおよびNb系炭化物を溶解させて固溶Ｃ
を多量にオーステナイト相に濃化させ、その後の冷却過
程においてマルテンサイト変態させることにより、主相
であるフェライト相と、第２相であるマルテンサイト相
との複合組織鋼板を得る。このような効果を奏するに
は、ＶおよびNbの含有量がそれぞれ0.01％以上および0.
005％以上でかつ、Ｃ、Ｖ、Nbの含有量（質量％）が0.5
×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）の関係を満足することが必
要である。一方、ＶおよびNbの少なくとも一方の含有量
が0.2％を超えるか、あるいは、Ｃ、Ｖ、Nbの含有量
（質量％）が（Ｖ/51＋Nb/93）＞２×Ｃ/12であると、
焼鈍時にＶおよびNb系炭化物の溶解が起こりにくくなる
ため、主相であるフェライト相と、第２相であるマルテ
ンサイト相との複合組織が得られない。したがって、本
発明では、Ｖ：0.01〜0.2％ 、Nb：0.005〜0.2％でかつ
0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12の関係を満
たすことに限定した。

【００３０】２≦10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐ≦６な
る関係を満たすこと また、本発明では、優れた深絞り性と高い強度伸びバラ
ンスを両立させるためには、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有
量（質量％）を、２≦10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐ≦
６の範囲に規制する必要である。すなわち、ＣおよびMn
は変態点を下げる元素であり、一方、SiおよびＰは変態
点を上昇させる元素である。発明者らは、｛１１１｝再
結晶集合組織形成および複合組織化に変態点が関与する
ことを見出し、再結晶焼鈍時の変態点に大きく影響す
る、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有量を２≦10×Ｃ−Si＋2.
5×Mn−８×Ｐ≦６の範囲にするとともに、後述する焼
鈍温度の範囲とすることにより、高いｒ値と優れた強度
伸びバランスを両立することができることを見出した。
ここで、２＞10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐでは、変態
点が高温側に移行し、複合組織化することが困難とな
り、強度伸びバランスが低下する。また、６＜10×Ｃ−
Si＋2.5×Mn−８×Ｐでは、変態点が低温側に移行し、
｛１１１｝集合組織が発達しにくくなり、ランクフォー
ド値が低下する。なお、これら元素が熱間圧延および再
結晶焼鈍時にいかなる影響を及ぼしているかという点に
関しては、詳細は明らかではない。

【００３１】なお、本発明では、上記した組成に加え
て、質量％で、Ti：0.001〜0.3％を含有することが好ま
しく、この場合には、上記Ｃ、Ｖ、Nbの含有量（質量
％）の関係式である0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２
×Ｃ/12に代えて、上記Ｃ、Ｖ、Nb、Tiの含有量（質量
％）の関係式、すなわち0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋
Ti/48）≦２×Ｃ/12なる関係式を満たすことが必要であ
る。Tiは炭化物形成元素であり、再結晶前には固溶Ｃを
Ｖ、NbおよびTi系炭化物として析出固定することによ
り、{111}再結晶集合組織を発達させて高いランクフォ
ード値を得る。さらに、再結晶焼鈍時には、Ｖ、Nbおよ
びTi系炭化物を溶解させて固溶Ｃを多量にオーステナイ
ト相に濃化させ、その後の冷却過程においてマルテンサ
イト変態させることにより、主相であるフェライト相
と、第２相であるマルテンサイト相との複合組織鋼板を
得る。このような効果を奏するには、Ti含有量が0.001
％以上でかつ0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）の
関係を満足することが必要である。一方、Ti含有量が0.
3％を超えるか、あるいは、（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）＞
２×Ｃ/12であると、焼鈍中の炭化物の溶解が起こりに
くくなるため、主相であるフェライト相と、第２相であ
るマルテンサイト相との複合組織が得られない。したが
って、Tiを含有する場合には、Ti：0.001〜0.3％であっ
て0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）≦２×Ｃ/12な
る関係を満たすことに限定した。

【００３２】また、本発明では、上記した組成に加えて
さらにMo：0.01〜0.5％を含有することが好ましい。 Mo:0.01〜0.5％ MoはMnと同様に、主相であるフェライト相と、第２相で
あるマルテンサイト相との複合組織が得られる臨界冷却
速度を低くし、フェライト相とマルテンサイト相の複合
組織の形成を促進する作用を有しており、必要に応じて
含有できる。その効果は、0.01％以上のMoの含有により
発揮される。しかしながら、Mo含有量が0.5％を超える
と、深絞り性が低下するため、Mo含有量は0.01〜0.5％
に限定した。

【００３３】なお、本発明では、上記した成分以外の残
部は実質的にFeおよび不可避的不純物の組成とすること
が好ましいが、Ｂ、Ca、REM等を通常の鋼組成の範囲内
であれば含有させてもなんら問題はない。

【００３４】Ｂは、鋼の焼入性を向上する作用を有する
元素であり、必要に応じ含有できる。しかし、Ｂ含有量
が0.003％を超えると、効果が飽和するため、Ｂは0.003
％以下が好ましい。なお、より望ましい範囲は0.0001〜
0.002％である。CaおよびREMは、硫化物系介在物の形態
を制御する作用を有し、これにより鋼板の伸びフランジ
性を向上させる効果を有する。このような効果は、Caお
よびREMのうちから選ばれた１種または２種の含有量が
合計で、0.01％を超えると飽和する。このため、Caおよ
びREMのうちの１種または２種の含有量は、合計で0.01
％以下とするのが好ましい。なお、より好ましい範囲は
0.001〜0.005％である。

【００３５】また、その他の不可避的不純物としては、
例えばSb、Sn、Zn、Co等が挙げられ、これらの含有量の
許容範囲としては、Sb:0.01％以下、Sn：0.1％以下、Z
n：0.01％以下、Co：0.1％以下の範囲である。

【００３６】次に、本発明において、製造条件を限定し
た理由について説明する。本発明は、上記した範囲内の
組成を有する鋼スラブを素材とし、該素材に熱間圧延を
施し熱延板とする熱延工程と、該熱延板を酸洗する酸洗
工程と、該熱延板に冷間圧延を施し冷延板とする冷延工
程と、該冷延板に再結晶焼鈍を施す再結晶焼鈍工程とを
順次施すことにより冷延鋼板を製造する方法である。

【００３７】使用する鋼スラブは、成分のマクロ偏析を
防止するために連続鋳造法で製造するのが好ましいが、
造塊法、薄スラブ鋳造法で製造してもよい。また、鋼ス
ラブを製造したのち、いったん室温まで冷却し、その
後、再度加熱する従来法に加え、冷却しないで、温片の
ままで加熱炉に挿入する方法や、わずかの保熱を行った
後に直ちに圧延する直送圧延・直接圧延する方法などの
省エネルギープロセスも問題なく適用できる。

【００３８】上記した素材（鋼スラブ）を加熱し、熱間
圧延を施し熱延板とする熱延工程を施す。熱延工程は所
望の板厚の熱延板が製造できる条件であればよく、通常
の圧延条件を用いても特に問題はない。なお、参考のた
め、好適な熱延条件を以下に示しておく。

【００３９】スラブ加熱温度：900℃以上 スラブ加熱温度は、析出物を粗大化させることにより、
{111}再結晶集合組織を発達させ、深絞り性を改善する
ため、低い方が望ましい。しかし、加熱温度が900℃未
満では、圧延荷重が増大し、熱間圧延時におけるトラブ
ル発生の危険性が増大する。このため、スラブ加熱温度
は900℃以上にすることが好ましい。また、酸化重量の
増加に伴うスケールロスの増大などから、スラブ加熱温
度の上限は1300℃とすることがより好適である。なお、
スラブ加熱温度を低くし、かつ熱間圧延時のトラブルを
防止するといった観点から、シートバーを加熱する、い
わゆるシートバーヒーターを活用することは、有効な方
法であることは言うまでもない。

【００４０】仕上圧延終了温度：700℃以上 仕上圧延終了温度（FDT）は、冷間圧延および再結晶焼
鈍後に優れた深絞り性が得られる均一な熱延母板組織を
得るため、700℃以上にすることが好ましい。すなわ
ち、仕上圧延終了温度が700℃未満では、熱延母板組織
が不均一となるとともに、熱間圧延時の圧延負荷が高く
なり、熱間圧延時におけるトラブル発生の危険性が増大
するからである。

【００４１】巻取温度：800℃以下 巻取温度は、800℃以下とするのが好ましい。すなわ
ち、巻取温度が800℃を超えると、スケールが増加しス
ケールロスにより歩留りが低下する傾向があるからであ
る。なお、巻取温度は200℃未満となると、鋼板形状が顕
著に乱れ、実際の使用にあたり不具合を生じる危険性が
増大するため、巻取温度の下限を200℃とすることがよ
り好適である。

【００４２】このように、本発明の熱延工程では、鋼ス
ラブを900℃以上に加熱した後、仕上圧延終了温度：700
℃以上とする熱間圧延を施し、800℃以下好ましくは200
℃以上の巻取温度で巻き取り熱延板とするのが好まし
い。なお、本発明における熱間圧延工程では、熱間圧延
時の圧延荷重を低滅するため、仕上圧延の一部または全
部のパス間で潤滑圧延としてもよい。加えて、潤滑圧延
を行うことは、鋼板形状の均一化や材質の均一化の観点
からも有効である。なお、潤滑圧延の際の摩擦係数は0.
10〜0.25の範囲とすることが好ましい。

【００４３】また、相前後するシートバー同士を接合
し、連続的に仕上圧延する連続圧延プロセスとすること
が好ましい。連続圧延プロセスを適用することは、熱間
圧延の操業安定性の観点からも望ましい。

【００４４】ついで、熱延板を酸洗後、冷間圧延を施し
冷延板とする。酸洗は通常の条件にて行えばよい。冷間
圧延条件は、所望の寸法形状の冷延板とすることができ
ればよく、特に限定されないが、冷間圧延時の圧下率は
40％以上とすることが好ましい。圧下率が40％未満で
は、｛111｝再結晶集合組織が発達せず、優れた深絞り
性を得ることが困難となるからである。

【００４５】引き続き、上記冷延鋼板に再結晶焼鈍を行
い冷延焼鈍板とする再結晶焼鈍工程を施す。再結晶焼鈍
は、連続焼鈍ラインで行う。再結晶焼鈍の焼鈍温度は、
780〜950℃の温度域で行う必要がある。焼鈍温度が780
℃未満では、第２相のマルテンサイト相が充分形成でき
るほど炭化物の溶解が起こらず、結果として充分な強度
伸びバランスが得られない。一方、950℃を超える高温
では、第2相のマルテンサイト相が過剰に生成されるた
め、強度伸びバランス特性が著しく劣化するとともに、
結晶粒が粗大化し、｛１１１｝再結晶集合組織が発達せ
ずに深絞り性が著しく劣化するからである。

【００４６】なお、再結晶焼鈍時の冷却は、マルテンサ
イト形成の観点から、焼鈍温度から平均冷却速度５℃／
ｓ以上で400℃以下まで冷却することが必要である。平
均冷却速度が５℃／ｓ未満だと、マルテンサイト相が形
成されにくくフェライト単相組織となり、強度伸びバラ
ンスが低下するからである。したがって、本発明におい
ては、マルテンサイト相を含む第２相の存在が必須であ
ることから、そのためには、平均冷却速度が臨界冷却速
度以上である５℃／ｓ以上とすることが必要である。

【００４７】上述したように適正化を図った鋼スラブの
組成および製造条件を具備する本発明の製造方法によっ
て製造された冷延鋼板は、引張強さTSが440MPa以上、強
度伸びバランス（TS×El）が19500MPa・％以上、および
ランクフォード値が1.2以上である、深絞り性と強度伸
びバランスに優れた複合組織型高張力冷延鋼板である。

【００４８】また、本発明の方法によって製造される鋼
板の組織について説明する。本発明の冷延鋼板の組織
は、主相のフェライト相と、マルテンサイト相を含む第
２相との複合組織を有する。また、主相であるフェライ
ト相は｛111｝集合組織が発達しており、高いランクフ
ォード値を有する。

【００４９】低い降伏応力（YS）と高い強度伸びバラン
ス（TS×El）を有し、優れた深絞り性を有する冷延鋼板
とするために、本発明では冷延鋼板の組織を、主相であ
るフェライト相と、マルテンサイト相を含む第２相との
複合組織とする必要がある。主相であるフェライト相
は、組織全体に対する面積率で80％以上含まれているこ
とが好ましい。フェライト相が、面積率で80％未満で
は、高い強度伸びバランスを確保することが困難とな
り、プレス成形性が低下する傾向があるからである。な
お、複合組織の利点を利用するため、フェライト相は99
％以下とするのが好ましい。また、主相であるフェライ
ト相は、オーステナイト相から変態した転位密度の高い
ベイニチックフェライト相を含んでもよい。

【００５０】また、第２相として、本発明では、マルテ
ンサイト相が存在することが必要であり、マルテンサイ
ト相を組織全体に対する面積率で１％以上含有するよう
な複合組織鋼である。マルテンサイト相が面積率で１％
未満では、低い降伏比（YR）と高い強度伸びバランス
（TS×El）を同時に満足させることが難しい。なお、第
２相は、面積率で１％以上のマルテンサイト相単独とし
ても、あるいは面積率で１％以上のマルテンサイト相
と、副相としてそれ以外のパーライト相、ベイナイト
相、残留オーステナイト相のいずれかとの混合としても
よい。

【００５１】

【実施例】表１に示す組成の溶鋼を転炉で溶製し、連続
鋳造法でスラブとした。ついで、これら鋼スラブを1250
℃に加熱したのち、仕上圧延終了温度：880℃、巻取温
度：650℃とする熱間圧延を施す熱延工程により、板厚
4.0ｍｍの熱延鋼帯（熱延板）とした。引き続き、これ
ら熱延鋼帯(熱延板)に酸洗、冷間圧延を施す冷延工程に
より、板厚1.2ｍｍの冷延鋼帯（冷延板）とした。つい
で、これら冷延鋼帯(冷延板)に、連続焼鈍ラインで表２
に示す焼鈍温度に加熱後、同じく表２に示す速度で400
℃以下まで冷却する再結晶焼鈍を行った。なお、表２に
示す再結晶焼鈍時の冷却速度は、焼鈍温度から400℃ま
での平均冷却速度とした。得られた鋼帯（冷延鋼板）
に、さらに伸び率：0.5％の調質圧延を施した。

【００５２】得られた鋼帯から試験片を採取し、圧延方
向に平行な断面（Ｌ断面）について、光学顕微鏡あるい
は走査型電子顕微鏡を用いて微視組織を撮像し、画像解
析装置を用いて主相であるフェライト相の組織分率およ
び第２相の種類と組織分率を求めた。また、得られた鋼
帯から、前述の基礎的な実験結果を得たときと同様にJI
S５号引張試験片を採取して、JIS Z 2241の規定に準
拠して引張試験を行い、降伏応力（YS）、引張強さ（T
S）、伸び（El）、降伏比（YR）を求めた。またｒ値は、
得られた鋼帯から採取したJIS 5号引張試験片を用い
て、JIS Z 2254の規定に準拠して平均ｒ値(平均塑性
ひずみ比)を求め、これをｒ値とした。これらの結果を表
２に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】表２に示す結果から、本発明例は、いずれ
も、目標とする、低い降伏比（YR≦70％）、高い伸び
（El≧25％）およびランクフォード値（ｒ値≧1.2）を
有し、深絞り成形性に優れた鋼板となっている。特に本
発明例では、本発明範囲の成分を含有し、再結晶焼鈍温
度を、本発明の範囲である780〜950℃の温度域とするこ
とによって、大きな強度伸びバランス（TS×El≧1950
0）を有している。これに対し、本発明の範囲を外れる
条件で製造した比較例では、降伏比（YR）が高いか、伸
び（El）またはランクフォード値（ｒ値）が低下した鋼
板となっている。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、強度伸びバランスに優
れるとともに、深絞り成形性にも優れた冷延鋼板を安定
して製造することが可能となり、産業上格段の効果を奏
する。本発明の冷延鋼板を自動車部品に適用した場合、
プレス成形が容易で、自動車車体の軽量化に十分に寄与
できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＶとNbの含有量とＣとの関係を表す比（Ｖ/5
1＋Nb/93）／（Ｃ/12）がランクフォード値（r値）と強
度伸びバランス（TS×El）に及ぼす影響を示した図であ
る。

【図２】 Si含有量と、式10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×
Ｐの数値とが、強度伸びバランス（TS×El）とｒ値に及
ぼす影響を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 敬 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA05 EA15 EA16 EA17 EA18 EA19 EA23 EA25 EA27 EA28 EA31 EA32 EB01 EB02 EB05 EB08 EB09 EB11 FH01 FJ05 FJ06 FK02 FK03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％で Ｃ:0.01〜0.05％、Si：0.7〜1.5％、Mn:1.0〜3.0％、
   Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：
   0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％およびNb：0.005〜0.2％を
   含有し、かつ、ＶおよびNbとＣとの含有量（質量％）
   が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たすとともに、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有
   量（質量％）が、 ２≦10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐ≦６ なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
   引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、780〜9
   50℃の温度域に加熱した後、平均冷却速度５℃／ｓ以上
   で400℃以下まで冷却する再結晶焼鈍を施すことを特徴
   とする、深絞り性と強度伸びバランスに優れた複合組織
   型高張力冷延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 質量％で Ｃ:0.01〜0.05％、Si：0.7〜1.5％、Mn:1.0〜3.0％、
   Ｐ:0.10%以下、Ｓ:0.02％以下、Al:0.005〜0.1％、Ｎ：
   0.02％以下、Ｖ:0.01〜0.2％、Nb：0.005〜0.2％および
   Ti：0.001〜0.3％を含有し、かつ、Ｖ、NbおよびTiとＣ
   との含有量（質量％）が、 0.5×Ｃ/12≦（Ｖ/51＋Nb/93＋Ti/48）≦２×Ｃ/12 なる関係を満たすとともに、Ｃ、Si、MnおよびＰの含有
   量（質量％）が、 ２≦10×Ｃ−Si＋2.5×Mn−８×Ｐ≦６ なる関係を満たす組成になる鋼スラブを、熱間圧延し、
   引き続き酸洗した後、冷間圧延を施し、その後、780〜9
   50℃の温度域に加熱した後、平均冷却速度５℃／ｓ以上
   で400℃以下まで冷却する再結晶焼鈍を施すことを特徴
   とする、深絞り性と強度伸びバランスに優れた複合組織
   型高張力冷延鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 鋼スラブは、上記組成に加えてさらにM
   o：0.01〜0.5質量％を含有することを特徴とする、請求
   項１または２に記載の深絞り性と強度伸びバランスに優
   れた複合組織型高張力冷延鋼板の製造方法。