JP2014037594A

JP2014037594A - 熱延鋼板

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Publication number: JP2014037594A
Application number: JP2012181621A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Yoshida; 充吉田; Toshiro Tomita; 俊郎富田
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2032-08-20
Also published as: JP5888181B2

Abstract

【課題】熱延鋼板の延性および穴広げ性の改善。
【解決手段】Ｃ：0.005〜0.3％、Si：0.02〜3.0％、Mn：0.7〜4.0％、Ｐ：0.20％以下、Ｓ：0.010％以下、sol.Al：0.001〜1.0％、Ｎ：0.01％以下を含有する化学組成と、鋼板表面から板厚の1/4深さ位置で40面積％以上のフェライトと第二相とからなり、Ｄ≦7.0および1.0≦Ｄ≦8／(100×Ｃ×Mn)^0.22 (Ｄ：フェライトの平均粒径（μm）、ＣとMnはＣとMnの質量％)を満足する鋼組織を有し、かつ板厚中心位置において、Ｉ{111}≧1.2およびＩ{111}−Ｉ{100}−Ｉ{211}≧−3.2 (Ｉ{111}、Ｉ{100}、Ｉ{211}はそれぞれ{111}、{100}、{211}方位のランダム試料に対する回折Ｘ線強度比)を満足するとともに、{211}<011>〜{100}<011>方位群のランダム試料に対する回折Ｘ線強度比の値の最大値が8.0以下である集合組織を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱延鋼板に関する。より詳しくは、本発明は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用などの用途に用いられる素材として好適な、加工性に優れた高強度熱延鋼板に関する。

自動車をはじめとする輸送用機械や各種産業機械の構造用部材等の素材として供される鋼板には、強度、伸びや穴広げ性などの加工性、靱性、またそれら特性の均一性、など多様な特性が要求される。
自動車の骨格部材であるメンバ（サブフレーム）やリンフォース（補強部材）に適用される高強度鋼板では、延性のみならず、優れた穴広げ性が要求される。また、プレス成形においては種々の変形モードにおける加工性が要求されるため、機械特性の面内異方性の低減も求められる。

鋼板の機械特性を総合的に高めるには、鋼板の組織を微細化することが有効であることが知られている。組織微細化法としては、ＴｉやＮｂを添加する方法が良く知られる。しかし、この方法では機械特性の面内異方性が大きくなるという問題がある。下記特許文献１には、Ｎｂを添加してフェライト粒径を微細化するとともに、熱延温度と圧下率を高めて集合組織を弱めることにより面内異方性を向上させる方法が提案されている。しかし、この方法ではＭｎを０.５％以下に制限しているため、高強度の鋼板を得難いという問題がある。

一方、残留オーステナイトやマルテンサイトを有する複合組織を用いることで加工性に富む高強度熱延鋼板を得ようとする検討も広く行われている。

例えば、下記特許文献２には、フェライト、ベイナイト、残留オーステナイトおよびマルテンサイト組織からなる複合組織鋼板であって、極低Ｐ鋼化、ミクロ組織や介在物の最大長さ等の制御、ミクロ組織の硬さ制御等によって、穴拡げ性を向上させる方法が提案されている。

下記特許文献３には、引張強度が７８０ＭＰａ以上で、伸びおよび穴拡げ加工性に優れるとされる高強度熱延鋼板とその製造方法が提案されている。この鋼板は、Ｃ：０.０５〜０.１５％、Ｓｉ：１.５０％以下、Ｍｎ：０.５〜２.５％、Ｐ：０.０３５％以下、Ｓ：０.０１％以下、Ａｌ：０.０２〜０.１５％、Ｔｉ：０.０５〜０.２％をそれぞれ含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、金属組織が６０〜９５面積％のベイナイトの他、固溶強化または析出強化したフェライトまたはフェライトとマルテンサイトを含む組織である。

特開２０００−１１９８０４号公報特表２００４−５３６９６５号公報特開２００６−２７４３１８号公報

井上博史，稲数直次「反復級数展開法による不完全極点図からの結晶方位分布関数の決定」日本金属学会誌，社団法人日本金属学会，１９９４年８月，第５８巻，第８号，ｐ．８９２−８９８

上述したように、従来から、残留オーステナイトやマルテンサイトを含有する複合組織を利用して加工性に富む高強度熱延鋼板を得ようとする検討が行なわれている。

しかし、近年では、高強度熱延鋼板に対して、さらに優れた延性および穴広げ性が求められるようになってきている。

そこで、本発明者らは、フェライトを主体とする微細複合組織を有する熱延鋼板の延性および穴拡げ性に関して、フェライト粒径および集合組織に着目して、その影響を詳細に調査した。

その結果、フェライト粒径を微細化し、板厚中心の集合組織を制御することにより、高い強度を有しながら優れた延性および穴拡げ性を有する熱延鋼板を得ることができることを新たに知見した。

上記新知見に基づく本発明は、
質量％で、Ｃ：０.００５％以上０.３％以下、Ｓｉ：０.０２％以上３.０％以下、Ｍｎ：０.７％以上４.０％以下、Ｐ：０.２０％以下、Ｓ：０.０１０％以下、ｓｏｌ.Ａｌ：０.００１％以上１.０％以下、Ｎ：０.０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
鋼板表面から板厚の１／４の深さ位置において、４０面積％以上のフェライトと第二相とからなるとともに、下記式（１）および（２）を満足する鋼組織を有し、かつ
板厚中心位置において、下記式（３）および（４）を満足するとともに、｛２１１｝＜０１１＞〜｛１００｝＜０１１＞方位群の回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値の最大値が８.０以下である集合組織を有する、
ことを特徴とする熱延鋼板である：
Ｄ≦７.０（１）
１.０≦Ｄ≦８／(１００×Ｃ×Ｍｎ)^0.22 （２）
Ｉ｛１１１｝≧１.２（３）
Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝≧−３.２（４）
ここで、各記号の意味は次の通りである：
Ｄ：前記フェライトの平均粒径（μｍ）
Ｃ：前記化学組成におけるＣ含有量（質量％）、
Ｍｎ：前記化学組成におけるＭｎ含有量（質量％）、
Ｉ｛１１１｝：{１１１}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値、
Ｉ｛１００｝：{１００}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値、
Ｉ｛２１１｝：{２１１}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値。

前記化学組成は、前記Ｆｅの一部に代えて、下記の群から選択された１種又は２種以上の元素（％はいずれも質量％）をさらに含有しうる：
（１）Ｔｉ：０.１％以下、Ｎｂ：０.１％以下、Ｖ：０.５％以下、Ｍｏ：０.５％以下およびＢ：０.００５％以下からなる群から選択される１種または２種以上；
（２）Ｃｒ：２.０質量％以下、
（３）Ｃａ：０.０１％以下、Ｍｇ：０.０１％以下およびＲＥＭ：０.０１％以下からなる群から選択される１種または２種以上。

本発明により、フェライトを主体とし、硬質の第二相を含む微細な複合組織を有し、かつ板厚中心位置での方位（異方性）が制御された集合組織を有する熱延鋼板が提供される。この熱延鋼板は、高強度を有しながら延性および穴拡げ性にも優れている（すなわち、強度と加工性が両立している）ので、自動車のサブフレームや補強部材の製造に有用である。

本発明の熱延鋼板について以下により詳しく説明する。以下の説明において、鋼の化学組成に関する％はいずれも質量％である。

＜化学組成＞
Ｃ：０.００５％以上０.３％以下
Ｃは、硬質な第二相を生成させて鋼の強度を高める作用を有する。Ｃ含有量が０.００５％未満では上記作用による効果を十分に得ることが困難である。したがって、Ｃ含有量は０.００５％以上とする。好ましくは０.００７％以上である。一方、Ｃ含有量が０.３％超では、熱間圧延後のフェライト変態が著しく遅延し、第二相の面積率が過大となり、穴拡げ性や延性の低下が著しくなる。さらに、溶接性の劣化が顕著となる。したがって、Ｃ含有量は０.３％以下とする。好ましくは０.２５％以下、さらに好ましくは、０.２０％以下である。

Ｓｉ：０.０２％以上３.０％以下
Ｓｉは、フェライト変態を促進するとともに、セメンタイト析出を抑制する作用を有するので、熱間圧延後の冷却過程において未変態オーステナイトへのＣ濃縮を促進し、冷却後の鋼組織における第二相の硬度を高め、鋼の強度を効率的に高めることを可能にする元素である。Ｓｉ含有量が０.０２％未満では、上記作用による効果を得ることが困難となる。したがって、Ｓｉ含有量は０.０２％以上とする。好ましくは０.０４％以上である。一方、Ｓｉ含有量が３.０％超では、熱間圧延工程における表面酸化により表面性状の劣化が著しくなる場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は３.０％以下とする。好ましくは２.５％以下、さらに好ましくは２.０％以下、特に好ましくは１.５％以下である。

Ｍｎ：０.７％以上４.０％以下
Ｍｎは、焼入れ性を高める作用を有するので、冷却後の鋼組織における第二相の硬度を高め、鋼の強度を効率的に高めることを可能にする重要な元素である。また、固溶強化により鋼の強度を高める作用も有する。Ｍｎ含有量が０.７％未満では、上記作用による効果を得ることが困難となる。したがって、Ｍｎ含有量は０.７％以上とする。好ましくは０.９％以上である。一方、Ｍｎ含有量が４.０％超では、熱間圧延後の冷却過程におけるフェライト変態が過度に遅延してしまい、第二相の面積率が過大となる場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は４.０％以下とする。好ましくは、３.５％以下、さらに好ましくは３.０％以下である。

Ｐ：０.２０％以下
Ｐは、不純物として含有される元素であり、鋼板の加工性を低下させる作用を有する。このため、Ｐ含有量は０.２０％以下とする。好ましくは、０.０６％以下、さらに好ましくは０.０３％以下、特に好ましくは０.０１５％以下である。

Ｓ：０.０１０％以下
Ｓは、不純物として含有される元素であり、鋼板の加工性を低下させる作用を有する。このため、Ｓ含有量は０.０１０％以下とする。好ましくは、０.００５％以下、さらに好ましくは０.００３％以下、特に好ましくは０.００１％以下である。

ｓｏｌ.Ａｌ：０.００１％以上１.０％以下
Ａｌは、脱酸により鋼を健全化する作用を有する。ｓｏｌ.Ａｌ含有量が０.００１％未満では、上記作用による効果を得ることが困難となる。したがって、ｓｏｌ.Ａｌ含有量は０.００１％以上とする。好ましくは０.０１％以上、さらに好ましくは０.０２％以上である。一方、ｓｏｌ.Ａｌ含有量を１.０％超としても、上記作用による効果は飽和してしまい、いたずらにコスト上昇を招く。したがって、ｓｏｌ.Ａｌ含有量は１.０％以下とする、好ましくは０.８％以下、さらに好ましくは０.６％以下である。

Ｎ：０.０１％以下
Ｎは、不純物として含有される元素であり、鋼板の加工性を低下させる作用を有する。このため、Ｎ含有量は０.０１％以下とする。好ましくは０.００６％以下である。

以下の元素は、本発明の熱延鋼板に必要に応じて含有させることができる任意元素である。

Ｔｉ：０.１％以下、Ｎｂ：０.１％以下、Ｖ：０.５％以下、Ｍｏ：０.５％以下およびＢ：０.００５％以下からなる群から選択される１種または２種以上
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、ＭｏおよびＢは、炭化物または窒化物として鋼中に析出して鋼の強度を高める作用を有する。同時に、フェライトの粗大化を抑制して鋼組織を微細化する作用も有する。ＴｉおよびＮｂについては、さらに、オーステナイトの粗大化を抑制して鋼組織をより一層微細化する作用を有する。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかし、過剰に含有させると、粗大な炭化物または窒化物により加工性が劣化する。ＴｉおよびＮｂについては、さらに、再結晶温度の過度な高温化を招き、目的とする集合組織を得ることが困難となる。したがって、ＴｉおよびＮｂの含有量はそれぞれ０.１％以下とする。それぞれ好ましくは０.０６％以下、さらに好ましくは０.０３％以下、特に好ましくは０.０２％以下、最も好ましくは０.０１％以下である。また、ＶおよびＭｏの含有量はそれぞれ０.５％以下とする。それぞれ好ましくは０.３％以下、さらに好ましくは０.１％以下、特に好ましくは０.０５％以下、最も好ましくは０.０１％以下である。また、Ｂの含有量は０.００５％以下とする。好ましくは０.００３％以下、さらに好ましくは０.００１％以下、特に好ましくは０.０００５％以下である。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｔｉ：０.００１％以上、Ｎｂ：０.００１％以上、Ｖ：０.０１％以上、Ｍｏ：０.００１％以上、およびＢ：０.０００１％以上のいずれかを満足させることが好ましい。

Ｃｒ：２.０％以下
Ｃｒは、焼入性を高めることによりマルテンサイトを含有する第二相の生成を促進する作用を有する。したがって、Ｃｒを含有させてもよい。しかし、過剰に含有させると、熱間圧延後の冷却過程におけるフェライト変態が過度に遅延してしまい、第二相の面積率が過大となる場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は２.０％以下とする。好ましくは１.５％以下、さらに好ましくは１.０％以下、特に好ましくは０.５％以下である。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、Ｃｒ含有量を０.０２％以上とすることが好ましい。

Ｃａ：０.０１％以下、Ｍｇ：０.０１％以下およびＲＥＭ：０.０１％以下からなる群から選択される１種または２種以上
Ｃａ、ＭｇおよびＲＥＭは、溶鋼が凝固する過程において生成する酸化物や窒化物を微細化してスラブの健全性を保つ作用を有する。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させてもよい。しかし、過剰に含有させても上記作用による効果は飽和してしまい、これらの元素が高価であることからいたずらにコストの増加を招く。したがって、これらの元素の含有量はそれぞれ０.０１％以下とする。これら元素の含有量は合計で０.００５％以下とすることが好ましい。なお、上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を０.０００２％以上含有させることが好ましい。

ここで、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドの合計１７元素を指し、上記ＲＥＭの含有量は、これらの元素の合計含有量を指す。ランタノイドの場合、工業的にはミッシュメタルの形で添加される。

＜鋼組織＞
本発明に係る熱延鋼板は、鋼板表面から板厚の１／４の深さ位置において、４０面積％以上のフェライトと第二相とからなるとともに、下記式（１）および（２）を満足する鋼組織を有する。

Ｄ≦７.０（１）
１.０≦Ｄ≦８／(１００×Ｃ×Ｍｎ)^0.22 （２）
ここで、各記号の意味は次の通りである：
Ｄ：前記フェライトの平均粒径（μｍ）、
Ｃ：前記化学組成におけるＣ含有量（質量％）
Ｍｎ：前記化学組成におけるＭｎ含有量（質量％）

上記フェライトは、ポリゴナルフェライトの他に、ベイニティックフェライト、アシキュラーフェライト、グラニュラーベイニティックフェライトおよび擬ポリゴナルフェライトを含み、パーライト組織やベイナイト組織を構成しているフェライトは含まない。

また、第二相とは、主相を構成する上記フェライト以外の相および組織を意味し、セメンタイト、ベイナイト、マルテンサイトおよび残留オーステナイトなどからなる群から選択される１種からなるものでも、これらの２種以上を含有する混合組織であってもよい。

ここで、鋼板表面から板厚の１／４の深さ位置の鋼組織を規定するのは、当該位置における鋼組織が鋼板の鋼組織を代表するからである。

・フェライト面積率：４０％以上
フェライト相は良好な延性を得るために必要である。したがって、フェライト相の面積率は４０％以上とする。好ましくは４５％以上、さらに好ましくは５０％以上である。一方、フェライト単相組織の場合には加工硬化率が低下する場合がある。したがって、フェライト相の面積率は９７％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは９５％以下である。

・上記式（１）および（２）を満足すること
本発明においてフェライト粒の微細化は重要である。これにより、き裂の発生、進展および連結を抑制して、局部変形能を向上させる。さらに、第二相を微細分散させることにより、加工時の変形を一様化し、加工硬化率を向上させ、延性および穴拡げ性を向上させる。一方、過度の微細化は加工硬化率を低下させて延性を低下させる場合がある。このため、上記式（１）および（２）を満足するものとする。上記式（１）または（２）を満足しないと、良好な延性と穴拡げ性とを得ることが困難となる。なお、下記式（２−１）を満足することがさらに好ましい：
１.０≦Ｄ≦７／(１００×Ｃ×Ｍｎ)^0.22 （２−１）

＜集合組織＞
本発明に係る熱延鋼板の鋼組織は、板厚中心位置において、下記式（３）および（４）を満足するとともに、｛２１１｝＜０１１＞〜｛１００｝＜０１１＞方位群の回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値の最大値が８.０以下である集合組織を有する。

Ｉ｛１１１｝≧１.２（３）
Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝≧−３.２（４）
ここで、各記号の意味は次の通りである：
Ｉ｛１１１｝：{１１１}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値、
Ｉ｛１００｝：{１００}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値、
Ｉ｛２１１｝：{２１１}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値。

・｛２１１｝＜０１１＞〜｛１００｝＜０１１＞方位群の回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値の最大値：８.０以下
板厚中心位置において｛２１１｝＜０１１＞〜｛１００｝＜０１１＞方位の集合組織が発達すると、特に穴広げ性を低下させる。このため、これらの方位を低減させることにより、穴広げ性を向上させることができる。したがって、これらの方位のＸ線ランダム強度比の最大値を８.０以下とする。好ましくは７.５以下、さらに好ましくは７.０以下である。低ければ低いほど良いので下限は設けない。

なお、｛ｈｋｌ｝は圧延面に平行な結晶面、＜ｕｖｗ＞は圧延方向に平行な結晶方向を表す。すなわち、｛ｈｋｌ｝＜ｕｖｗ＞とは板面法線方向に｛ｈｋｌ｝、圧延方向に＜ｕｖｗ＞が向いている結晶を示す。

｛２１１｝＜０１１＞〜｛１００｝＜０１１＞方位群の回折Ｘ線強度とは、Ｘ線回折により(１１０)、(２００)、(２１１)不完全極点図を求めたのち、前掲非特許文献１に記載された反復級数展開法によりＯＤＦ解析を行ない、Bunge法におけるφ１＝０°、φ２＝４５°、Φ＝０〜３５°の回折Ｘ線強度である。その中でランダム試料に対する強度比で最も高い値が８.０以下であればよい。なお、不完全極点図とは、反射法のみで得られる極点図のことである。また、ランダム試料とは、結晶方位の配向を持たずに不規則な分布を有する試料のことである。

・上記式（３）および（４）を満足すること
板面方向の｛１１１｝が発達すると穴拡げ性が向上し、｛１００｝および｛２１１｝が発達すると穴拡げ性が低下する。このため、｛１１１｝の発達を促進させ、｛１００｝および｛２１１｝の発達を抑制することにより、穴拡げ性を向上させることができる。したがって、上記式（３）および（４）を満足するものとする。上記式（３）に関しては、下記式（３−１）を満足することが好ましく、下記式（３−２）を満足することがさらに好ましい。なお、Ｉ｛１１１｝は高ければ高いほど好ましいので、Ｉ｛１１１｝の上限は特に規定しない。また、上記式（４）に関しては、下記式（４−１）を満足することが好ましく、下記式（４−２）を満足することがさらに好ましく、下記式（４−３）を満足することが特に好ましい。なお、「Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝」の値は高ければ高いほど好ましいので、「Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝」の値の上限は特に規定しない。

Ｉ｛１１１｝≧１.４（３−１）
Ｉ｛１１１｝≧１.６（３−２）
Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝≧−３.０（４−１）
Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝≧−２.８（４−２）
Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝≧−２.６（４−３）
従来の制御冷却制御圧延法やＴｉ、Ｎｂなどを添加して組織の微細化を図る方法では、｛１００｝や｛２１１｝が発達してしまい、一方で｛１１１｝の発達は抑制されていた。

本発明では、後述する製造方法を採用することにより、組織微細化とともに｛１１１｝を発達させ、同時に｛１００｝および｛２１１｝の発達を抑制することにより、優れた延性および穴拡げ性を有する熱延鋼板を得ることができる。

＜機械的性質＞
本発明の熱延鋼板は、鋼組織および集合組織の制御により、優れた延性と穴広げ性を有する。しかし、鋼板の引張強度が小さいと、車体軽量化や剛性向上などの効果が小さい。そのため、鋼板の引張強度（ＴＳ）は３７０ＭＰａ以上であることが好ましい。ＴＳはさらに好ましくは４９０ＭＰａ以上、特に好ましくは５４０ＭＰａである。

本発明の熱延鋼板の延性および穴広げ性については、それらと強度とのバランスの指標となる、それぞれＴＳ×ＥＬ（ＥＬ：全伸び）およびＴＳ^1.7×ＨＥＲ（ＨＥＲ：日本鉄鋼連盟規格ＪＦＳ−Ｔ１００１−１９９６に規定の穴拡げ率）により評価することが適切である。延性はＴＳ×ＥＬの値が１４０００ＭＰａ・％以上であることが好ましく、１５０００ＭＰａ・％以上であることがより好ましく、１６０００ＭＰａ・％以上であることが特に好ましい。穴広げ性はＴＳ^1.7×ＨＥＲの値が４.０×１０⁶ＭＰａ^1.7・％以上であることが好ましく、４.５×１０⁶ＭＰａ^1.7・％以上であることがより好ましく、５.０×１０⁶ＭＰａ^1.7・％以上であることが特に好ましい。

＜製造方法＞
上記鋼組織および上記集合組織を有する熱延鋼板の製造方法は特に規定しない。例えば、次に説明する方法を採用することができるが、上述した鋼組織および集合組織を有する熱延鋼板を製造できれば、他の方法により製造してもよい。

まず、上記化学組成を有する熱間圧延用鋼材を用意する。熱間圧延に供する鋼材は、連続鋳造や鋳造・分塊圧延により得たスラブでよいが、それらに熱間加工または冷間加工を加えたものであってもよい。また、熱間圧延に供する鋼材は再加熱したものであってもよいし、連続鋳造後や分塊圧延後の高温状態にあるものをそのまま用いてもよい。後述する熱間圧延完了温度を確保できれば特に制限はない。熱間圧延に供する鋼材の温度は一般的に９００〜１３５０℃である。熱間圧延はレバースミルまたはタンデムミルを用いて多パスで行う。工業的生産性の観点からは、少なくとも最終の数段はタンデムミルを用いることが好ましい。

上記鋼材の熱間圧延において、最終圧延パスの１つ前の圧延パスと２つ前の圧延パスではいずれも圧下率を３０％以上、圧延温度をＡｒ₃点以上かつ８５０℃以上とし、最終圧延パスでは圧下率を２５％以上、圧延温度をＡｒ₃点以上かつ８５０℃以上とし、さらに下記式（５）を満足する多パス熱間圧延を施し、熱間圧延完了後１.０秒間以内に６００℃以上７５０℃以下の温度域まで冷却し、上記温度域で２秒間以上保持し、さらに、６００℃以下の温度域まで冷却することにより熱延鋼板とすることが好ましい。

０.００２／ｅｘｐ(−６０８０／(Ｔ＋２７３))≦ｔ≦２.０（５）
ここで、各記号の意味は次の通りである：
ｔ：最終圧延パスの１つ前の圧延パスの圧延完了から最終圧延パスの圧延開始までのパス間時間（秒）、
Ｔ：最終圧延パスの１つ前の圧延パスの圧延完了温度（℃）

上記製造方法を採用することにより、上記鋼組織および上記集合組織を有する熱延鋼板を製造することが容易になる。

すなわち、最終圧延パスの１つ前および２つ前の圧延パスの圧下率を上記のように高めることによって、主に再結晶オーステナイト粒の微細化を図られ、さらに、最終圧延パスの圧下率を上記のように高めることによって、後述する熱間圧延後の冷却条件と相俟って、導入される歪みを変態駆動力および変態核生成サイトとして効果的に活用することが可能となり、上述した微細な鋼組織および集合組織を得ることが容易になる。

したがって、最終圧延パスの１つ前および２つ前の圧延パスの圧下率を３０％以上とすることが好ましい。また、最終圧延パスの圧下率は２５％以上とすることが好ましい。最終圧延パスの圧下率は３０％以上とすることがさらに好ましい。

一方、鋼板について良好な平坦性を確保し、好ましくない集合組織の発達を抑制する観点からは、最終圧延パスの１つ前および２つ前の圧延パスならびに最終圧延パスの圧下率は６０％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは５０％以下、特に好ましくは４５％以下である。

また、圧延温度を上記のようにすることによって、圧延中におけるフェライト変態が防止されるとともに、圧延のパス間においてはオーステナイトの再結晶を適度に促して主に再結晶オーステナイト粒の微細化が図られ、熱間圧延後においては、後述する熱間圧延後の冷却条件と相俟って、導入される歪みを変態駆動力および変態核生成サイトとして効果的に活用することが可能となり、上述した微細な鋼組織および集合組織を得ることが容易になる。

したがって、最終圧延パスの１つ前および２つ前の圧延パスならびに最終圧延パスの圧延温度は、Ａｒ₃点以上かつ８５０℃以上とすることが好ましい。８７０℃以上とすることがさらに好ましい。一方、オーステナイトの粒成長を抑制して、目的とする微細な鋼組織を得ることを容易にする観点からは、１１００℃以下とすることが好ましい。１０５０℃以下とすることがさらに好ましい。なお、これらの温度は鋼材の表面温度であり、放射温度計等により測定することができる。

また、上記式（５）を満足させることにより、最終圧延パスの１つ前の圧延パスの圧延完了から最終圧延パスの圧延開始までのパス間において、オーステナイトの再結晶が促進されるとともに、オーステナイトの粒成長が抑制されるため、圧延中の再結晶オーステナイト粒の微細化が図られ、これにより、上述した微細な鋼組織および集合組織を得ることが容易になる。

熱間圧延完了後は、オーステナイトに導入された加工歪の解放を抑制しつつ、オーステナイトからフェライトへの変態が活発となる温度域まで冷却し、当該温度域において一旦保持することにより、上記加工歪を駆動力としてオーステナイトからフェライトへ一気に変態させる。これにより、フェライト変態の核生成の密度が飛躍的に高まり、微細な鋼組織を得ることが容易になる。

このため、熱間圧延完了後１.０秒間以内に６００℃以上７５０℃以下の温度域まで冷却し、上記温度域で２秒間以上保持することが好ましい。熱間圧延完了後１.０秒間以内に６００℃以上７５０℃以下の温度域まで冷却することにより、オーステナイトからフェライトへの変態が活発となる温度域まで冷却する過程において、オーステナイトに導入された加工歪の解放を効果的に抑制できる。熱間圧延完了後６００℃以上７５０℃以下の温度域まで冷却時間は０.８秒間以内とすることがさらに好ましい。熱間圧延完了後６００℃以上７５０℃以下の温度域まで冷却は、水冷を用いるのが望ましく、その冷却速度は、空冷期間を除外した強制冷却を行っている期間の平均冷却速度で４００℃／秒以上とすることが好ましい。

また、６００℃以上７５０℃以下の温度域に達すると、オーステナイトからフェライトへの変態が活発となるので、上記温度域で２秒間以上保持することにより、加工歪を駆動力としたオーステナイトからフェライトへの変態が一気に進行し、これにより、フェライト変態の核生成の密度が飛躍的に高まり、微細な鋼組織を得ることが容易になる。上記温度域における保持時間の上限は特に規定する必要はないが、生産性の観点から２０秒間以内とすることが好ましい。

上記温度域に保持した後は、未変態オーステナイトをパーライト、ベイナイト、マルテンサイトなどの硬質な第二相とするために、６００℃以下の温度域まで冷却する。この際の平均冷却速度は３０℃／秒以上とすることが好ましい。

６００℃以下の温度域に冷却した後は、一般には巻取りを行う。
こうして製造されうる本発明に係る熱延鋼板は、めっきを施してめっき鋼板としてもよい。めっきは電気めっきおよび溶融めっきのいずれでもよく、めっき種も特に制限はないが、一般的には亜鉛めっきと亜鉛合金めっきとを含む亜鉛系めっきである。めっき鋼板の例としては、電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板などが例示される。めっき付着量は一般的な量でよい。

表１に示す化学組成を有する鋼を溶製して鋳造した後、熱間鍛造によって３０ｍｍ厚さの鋼片とした。得られた鋼片を１２５０℃に加熱し、試験用小型タンデムミルにて表２に示す条件で熱間圧延を施して、２ｍｍの板厚に仕上げた。

表２において、熱間圧延最終３パス圧延条件のパス１、２、３はそれぞれ最終パスの２つ前、同１つ前、最終パスを意味する。最終圧延パス間時間は、最終圧延パスの１つ前の圧延パスの圧延完了から最終圧延パスの圧延開始までのパス間時間のことである。

得られた熱延鋼板について、走査型電子顕微鏡を用いて鋼板板厚の断面を観察し、第二相の組織を調査するとともに、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置におけるフェライトの平均粒径Ｄを切片法で求め、その面積率を点算法で測定した。

また、Ｘ線回折試験により、板厚中心位置における(２００)、(１１０)、(２１１)のランダム試料に対する回折Ｘ線強度比を測定し、さらに(２００)、(１１０)、(２１１)不完全極点図を求めて、先に説明したようにＯＤＦ解析を行なって、各方位の回折Ｘ線強度を求めた。

熱延鋼板の機械特性を評価するため、ＪＩＳ５号引張試験片にて引張試験を行って、引張強度ＴＳ、全伸びＥＬを求めた。また、日本鉄鋼連盟規格ＪＦＳ−Ｔ１００１−１９９６に準拠して穴拡げ試験を行い、ＨＥＲ（穴拡げ率）を測定した。全伸びＥLおよび穴拡げ率ＨＥＲについては、強度とのバランスを示すＴＳ×ＥｌおよびＴＳ^1.7×ＨＥＲの値を求めた。

表３に鋼組織、集合組織および機械特性の調査結果を示す。第二相の種類の欄において、Ｍはマルテンサイト、Ｂはベイナイト、Ｐはパーライト、θは粒界セメンタイトをそれぞれ意味する。

表３に示すように、本発明に従った発明例では、優れたＴＳ−ＥＬバランスおよびＴＳ−ＨＥＲバランスを有する、延性と穴広げ性に優れた高強度熱延鋼板が得られている。

これに対し、化学組成、フェライト平均粒径、フェライト面積率または集合組織が本発明の範囲外である比較例は、ＴＳ−ＥＬバランスおよび／またはＴＳ−ＨＥＲバランスに劣っている。

Claims

質量％で、Ｃ：０.００５％以上０.３％以下、Ｓｉ：０.０２％以上３.０％以下、Ｍｎ：０.７％以上４.０％以下、Ｐ：０.２０％以下、Ｓ：０.０１０％以下、ｓｏｌ.Ａｌ：０.００１％以上１.０％以下、Ｎ：０.０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
鋼板表面から板厚の１／４の深さ位置において、４０面積％以上のフェライトと第二相とからなるとともに、下記式（１）および（２）を満足する鋼組織を有し、かつ
板厚中心位置において、下記式（３）および（４）を満足するとともに、｛２１１｝＜０１１＞〜｛１００｝＜０１１＞方位群の回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値の最大値が８.０以下である集合組織を有する、
ことを特徴とする熱延鋼板。
Ｄ≦７.０（１）
１.０≦Ｄ≦８／(１００×Ｃ×Ｍｎ)^0.22 （２）
Ｉ｛１１１｝≧１.２（３）
Ｉ｛１１１｝−Ｉ｛１００｝−Ｉ｛２１１｝≧−３.２（４）
ここで、各記号の意味は次の通りである：
Ｄ：前記フェライトの平均粒径（μｍ）
Ｃ：前記化学組成におけるＣ含有量（質量％）、
Ｍｎ：前記化学組成におけるＭｎ含有量（質量％）、
Ｉ｛１１１｝：{１１１}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値、
Ｉ｛１００｝：{１００}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値、
Ｉ｛２１１｝：{２１１}回折Ｘ線強度のランダム試料の回折Ｘ線強度に対する比の値。
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ：０.１％以下、Ｎｂ：０.１％以下、Ｖ：０.５％以下、Ｍｏ：０.５％以下およびＢ：０.００５％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有する、請求項１に記載の熱延鋼板。
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、Ｃｒ：２.０質量％以下を含有する、請求項１または請求項２に記載の熱延鋼板。
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃａ：０.０１％以下、Ｍｇ：０.０１％以下およびＲＥＭ：０.０１％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有する、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱延鋼板。