JP2014189860A - 疲労強度に優れる鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】厳しい繰返し負荷応力のかかる部位に安心して使用できる疲労特性に優れた鋼板及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】特定の化学成分組成を有し、以下の条件（ａ）〜（ｅ）をすべて満足する特定複合酸化物系介在物の個数が、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上である。（ａ）構成酸化物として、ＳｉＯ2及びＭｎＯを含み、かつ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ及びＣａＯのうち少なくとも一種を含む、（ｂ）上記構成酸化物の合計含有量を質量比で１００％としたときに、３０％≦ＳｉＯ2≦６０％、かつ、１０％≦ＭｎＯ≦５０％、かつ、１０％≦Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ≦５０％、（ｃ）当該複合酸化物系介在物の円相当径が１０μｍ以下、（ｄ）当該複合酸化物系介在物の長径／短径が２以下、（ｅ）当該複合酸化物系介在物の周囲に存在する他の酸化物系介在物との距離が１０μｍ以上
【選択図】図２
【解決手段】特定の化学成分組成を有し、以下の条件（ａ）〜（ｅ）をすべて満足する特定複合酸化物系介在物の個数が、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上である。（ａ）構成酸化物として、ＳｉＯ2及びＭｎＯを含み、かつ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ及びＣａＯのうち少なくとも一種を含む、（ｂ）上記構成酸化物の合計含有量を質量比で１００％としたときに、３０％≦ＳｉＯ2≦６０％、かつ、１０％≦ＭｎＯ≦５０％、かつ、１０％≦Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ≦５０％、（ｃ）当該複合酸化物系介在物の円相当径が１０μｍ以下、（ｄ）当該複合酸化物系介在物の長径／短径が２以下、（ｅ）当該複合酸化物系介在物の周囲に存在する他の酸化物系介在物との距離が１０μｍ以上
【選択図】図２
Description
本発明は、疲労強度に優れる鋼板及びその製造方法に関する。
例えば、板形状の部品のうち、板ばね等の板形状の一部の部品のように、厳しい繰返し応力が負荷される部位に用いられる部品がある。このような部品に適用される鋼板には、高い疲労強度の確保が要求される。疲労強度に関しては、鋼中における介在物の大きさが小さく、かつ圧延方向に伸びた介在物よりも球状もしくは塊状の介在物が多い状態の方が疲労特性が改善するということが知られている。
しかし、それぞれの用途に適した材料をどのように製造すればよいかは、試行錯誤で行われており、全ての場合について最適手段が公知になっているわけではない。例えば、介在物の存在状態を制御して疲労特性を高める従来技術として特許文献１及び２に記載の技術がある。
特許文献１には、長径／短径が５以上の延伸介在物の個数割合の上限を限定した鋼が記載されている。また、特許文献２には、介在物の個数割合で、５０％以上が少なくとも球状、紡錘状の介在物である鋼が示されている。いずれも、低炭素鋼板におけるフランジ性等の板成形性改善を重視したものである。
しかしながら、鋼板は、自動車の車体用鋼板等のようにフランジ性等の板成形性が重視される用途に用いられる場合が多く、この場合には疲労特性があまり重視されていない。また、足回り部品に適用され高強度化が要求される鋼板も一部あるが、この高強度化は厳しい繰り返し応力に耐えうる疲労特性を得るというよりも強度を高めることにより板を薄くして軽量化を図ることを目的としたものである。その一方で、板ばねのような厳しい応力が繰返し負荷される部品に用いられる鋼板を対象にして疲労特性改善を試みた例はほとんどみあたらない。
また、一般に、高い応力が繰り返し負荷される部品において、疲労特性を改善するには、硬質な介在物は少なく、かつ小さくすることが良いとされている。そのため、真空再溶解を施したり（特許文献３）、脱ガス設備による精錬を採用することにより（特許文献４）、介在物の低減、微細化が図られている。しかしながら前者は生産性悪化等による製造費用の増加が問題となる場合があり、後者は高負荷応力下で用いられる用途においては脱酸処理による組成制御だけによる改善では十分でない場合がある。
以上のように、板部品に関して硬質かつ粗大な介在物を微細化する取り組みは従来より数多くなされている。しかし、これらの取り組みは、部材の成形性向上を目的としたものや、強度部材以外の用途のものに対するものが多い。また、強度部材に対するものであっても、介在物形状の微細化と書かれている以上の言及がない場合が殆どである。そして、強度部材に対する介在物微細化の取り組みは殆ど無いと言える。
昨今の軽量化・高出力化の流れから、部材の更なる高強度化が要求されつつある。特に自動車における駆動力の伝達や、車重をささえる重要部品等は、厳しい応力が繰り返し負荷され続ける部位であり、高強度と高疲労特性の両方が求められている。このような部位に安心して使用できる鋼板の開発が強く望まれている。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、厳しい繰返し負荷応力のかかる部位に安心して使用できる高強度で疲労特性に優れた鋼板及びその製造方法を提供しようとするものであり、より具体的には、通常最も強度の関係が大きいと考えられている成分や熱処理条件を大幅には変更せずに、介在物の組成及び形態の最適化により疲労特性を大幅に改善しようとするものである。
本発明の一態様は、質量％で、Ｃ：０．３０％〜０．８０％、Ｓｉ：０．２０％〜１．５０％、Ｍｎ：０．２０％〜１．５０％、Ａｌ：０．００１％〜０．０５０％、Ｔｉ：０．０３０％以下を含有すると共に残部がＦｅおよび不可避不純物からなる化学成分組成を有し、
鋼中に含まれる酸化物系介在物のうち、以下の条件（ａ）〜（ｅ）をすべて満足する特定複合酸化物系介在物の個数が、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上であることを特徴とする疲労強度に優れる鋼板にある（請求項１）。
（ａ） 構成酸化物として、ＳｉＯ2及びＭｎＯを含み、かつ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ及びＣａＯのうち少なくとも一種を含む
（ｂ） 当該複合酸化物系介在物中に含有される上記構成酸化物の合計含有量を質量比で１００％としたときに、３０％≦ＳｉＯ2≦６０％、かつ、１０％≦ＭｎＯ≦５０％、かつ、１０％≦Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ≦５０％
（ｃ） 当該複合酸化物系介在物の円相当径が１０μｍ以下
（ｄ） 当該複合酸化物系介在物の長径／短径が２以下
（ｅ） 当該複合酸化物系介在物の周囲に存在する他の酸化物系介在物との距離が１０μｍ以上
鋼中に含まれる酸化物系介在物のうち、以下の条件（ａ）〜（ｅ）をすべて満足する特定複合酸化物系介在物の個数が、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上であることを特徴とする疲労強度に優れる鋼板にある（請求項１）。
（ａ） 構成酸化物として、ＳｉＯ2及びＭｎＯを含み、かつ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ及びＣａＯのうち少なくとも一種を含む
（ｂ） 当該複合酸化物系介在物中に含有される上記構成酸化物の合計含有量を質量比で１００％としたときに、３０％≦ＳｉＯ2≦６０％、かつ、１０％≦ＭｎＯ≦５０％、かつ、１０％≦Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ≦５０％
（ｃ） 当該複合酸化物系介在物の円相当径が１０μｍ以下
（ｄ） 当該複合酸化物系介在物の長径／短径が２以下
（ｅ） 当該複合酸化物系介在物の周囲に存在する他の酸化物系介在物との距離が１０μｍ以上
本発明の他の態様は、上記鋼板を製造する方法であって、
脱酸処理を施した溶鋼上に塩基度０．５〜１．５となるように調整したスラグを形成させて該溶鋼を撹拌することにより、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上が上記条件（ｂ）を満足する複合酸化物系介在物となるよう調整する精錬工程と、
該精錬工程により作製された上記溶鋼を鋳造して鋼塊を得る鋳造工程と、
上記鋼塊を熱間加工することにより、上記複合酸化物系介在物の幅寸法を縮小させるとともに長さを延伸させた状態とした熱延板を得る熱間加工工程と、
上記熱延板を冷間圧延することにより、上記熱間加工工程により延伸させた上記複合酸化物系介在物を複数に破砕分断させた状態とした冷延板を得る冷間圧延工程とを有することを特徴とする疲労強度に優れる鋼板の製造方法にある（請求項３）。
脱酸処理を施した溶鋼上に塩基度０．５〜１．５となるように調整したスラグを形成させて該溶鋼を撹拌することにより、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上が上記条件（ｂ）を満足する複合酸化物系介在物となるよう調整する精錬工程と、
該精錬工程により作製された上記溶鋼を鋳造して鋼塊を得る鋳造工程と、
上記鋼塊を熱間加工することにより、上記複合酸化物系介在物の幅寸法を縮小させるとともに長さを延伸させた状態とした熱延板を得る熱間加工工程と、
上記熱延板を冷間圧延することにより、上記熱間加工工程により延伸させた上記複合酸化物系介在物を複数に破砕分断させた状態とした冷延板を得る冷間圧延工程とを有することを特徴とする疲労強度に優れる鋼板の製造方法にある（請求項３）。
上記鋼板は、上記特定の化学成分組成を具備していると共に、上記（ａ）〜（ｅ）の条件をすべて満足する特定複合酸化物系介在物の個数が鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上である。このような要件を満たすことにより、上記鋼板は、同一成分で同一熱処理がされているが上記（ａ）〜（ｅ）のような条件で介在物形態制御を行っていない鋼板と比べた場合に、厳しい繰返し負荷応力のかかる部位に安心して適用することができる。
また、上記製造方法を適用することにより、上記の優れた鋼板を容易に製造することができる。
また、上記製造方法を適用することにより、上記の優れた鋼板を容易に製造することができる。
上記疲労強度に優れる鋼板において、鋼中における上記特定複合酸化物系介在物の個数は、上記のごとく、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上である。なお、ここでいう鋼中の酸化物系介在物とは、必ずしもすべてが酸化物組成である必要はなく、硫化物組成が一部含まれるような介在物も含まれる。そして、ここで、鋼中の全酸化物系介在物の組成及び個数の確認は、鋼板の圧延方向に平行に切断した断面を観察して行う。鋼板の切断位置は幅方向中央とし、観察範囲は厚み方向中央近傍とする。また、その観察は、例えば所定の面積（面積４０ｍｍ2以上）を観察し、その結果が鋼板全体を代表するものとして判断する。
上記特定複合酸化物系介在物は、上述したごとく、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて満足する酸化物系介在物である。以下に各条件について補足説明する。
条件（ａ）は、「構成酸化物として、ＳｉＯ2及びＭｎＯを含み、かつ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ及びＣａＯのうち少なくとも一種を含む」というものである。この条件を満たしていれば、列挙した酸化物以外の酸化物が含有されていてもよい。但し、後述の通り、Ｓｉ−Ｍｎ脱酸後に形成されたスラグの塩基度を所定範囲に制御することにより、介在物組成の大半は、ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯからなる組成となる。
条件（ｂ）は、「当該複合酸化物系介在物中に含有される上記構成酸化物の合計含有量を質量比で１００％としたときに、３０％≦ＳｉＯ2≦６０％、かつ、１０％≦ＭｎＯ≦５０％、かつ、１０％≦Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ≦５０％」というものである。このような組成を有することによって、生成された複合酸化物は比較的低融点となり、熱間加工時に延伸しやすくなるとともに、冷間圧延時に粉砕分断して他の形態的要件を具備しやすくなる。一方、上記範囲の上限、下限を外れた組成となった場合には介在物の融点が高くなって、熱間加工時に延伸しにくくなるとともに冷間圧延時に粉砕分断しにくくなる。そのため、上記特定の範囲に上記特定複合酸化物系介在物の組成を制御することとした。
条件（ｃ）は、「当該複合酸化物系介在物の円相当径が１０μｍ以下」というものである。円相当径は、ＳＥＭ観察により得られた画像から各介在物の面積を求めて算出することができる。
条件（ｄ）は、「当該複合酸化物系介在物の長径／短径が２以下」というものである。この値も、ＳＥＭ観察により得られた画像から長径及び短径をそれぞれ求めて算出することができる。
条件（ｅ）は、「当該複合酸化物系介在物の周囲に存在する他の酸化物系介在物との距離が１０μｍ以上」というものである。この距離は、ＳＥＭ観察により得られた画像から求めることができる。そして、周囲のすべての酸化物系介在物との距離が１０μｍ以上の場合にその複合酸化物系介在物が条件（ｅ）を満たすこととなる。
次に、上記疲労強度に優れる鋼板における化学成分組成の限定理由を説明する。
Ｃ：０．３０％〜０．８０％、
Ｃ（炭素）は、鋼板の強度を確保するために０．３０％以上含有させる。好ましくはＣ含有率を０．４５％以上とするのがよい。一方、Ｃは、過剰に添加すると加工性が低下するだけでなく、鋼中に粗大な炭化物を形成して疲労強度低下を招くため、Ｃ含有率の上限は０．８０％とする。好ましくはＣ含有率を０．５５％以下とするのがよい。
Ｃ：０．３０％〜０．８０％、
Ｃ（炭素）は、鋼板の強度を確保するために０．３０％以上含有させる。好ましくはＣ含有率を０．４５％以上とするのがよい。一方、Ｃは、過剰に添加すると加工性が低下するだけでなく、鋼中に粗大な炭化物を形成して疲労強度低下を招くため、Ｃ含有率の上限は０．８０％とする。好ましくはＣ含有率を０．５５％以下とするのがよい。
Ｓｉ：０．２０％〜１．５０％、
Ｓｉ（ケイ素）は、脱酸と鋼の強化のために有効な元素であると共に、脱酸により上記特定複合酸化物系介在物を構成するＳｉＯ2を生成するために必要な元素である。この効果を発揮するためには０．２０％以上のＳｉ添加が必要である。好ましくはＳｉ含有率を０．６０％以上がよい。ただしＳｉを過剰に添加すると複合酸化物組成のうちＳｉＯ2の含有率が高くなりすぎ、冷間圧延性の著しい低下を招くとともに、所定の介在物形態を得ることが難しくなるので、Ｓｉ含有率の上限は１．５０％とする。好ましくはＳｉ含有率を１．２０％以下とするのがよい。
Ｓｉ（ケイ素）は、脱酸と鋼の強化のために有効な元素であると共に、脱酸により上記特定複合酸化物系介在物を構成するＳｉＯ2を生成するために必要な元素である。この効果を発揮するためには０．２０％以上のＳｉ添加が必要である。好ましくはＳｉ含有率を０．６０％以上がよい。ただしＳｉを過剰に添加すると複合酸化物組成のうちＳｉＯ2の含有率が高くなりすぎ、冷間圧延性の著しい低下を招くとともに、所定の介在物形態を得ることが難しくなるので、Ｓｉ含有率の上限は１．５０％とする。好ましくはＳｉ含有率を１．２０％以下とするのがよい。
Ｍｎ：０．２０％〜１．５０％、
Ｍｎ（マンガン）は、脱酸と鋼の強化のために有効な元素であると共に、脱酸により上記特定複合酸化物系介在物を構成するＭｎＯを生成するために必要な元素である。この効果を発揮するためには０．２０％以上のＭｎ添加が必要である。好ましくはＭｎ含有率を０．６０％以上がよい。ただしＭｎを過剰に添加すると鋼の製造性が悪化するとともにコストアップを招く。また、Ｍｎ含有率を高くしすぎると、複合酸化物組成のうちＭｎＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることが難しくなるので、Ｍｎ含有率の上限は１．５０％とする。好ましくはＭｎ含有率を１．２０％以下とするのがよい。
Ｍｎ（マンガン）は、脱酸と鋼の強化のために有効な元素であると共に、脱酸により上記特定複合酸化物系介在物を構成するＭｎＯを生成するために必要な元素である。この効果を発揮するためには０．２０％以上のＭｎ添加が必要である。好ましくはＭｎ含有率を０．６０％以上がよい。ただしＭｎを過剰に添加すると鋼の製造性が悪化するとともにコストアップを招く。また、Ｍｎ含有率を高くしすぎると、複合酸化物組成のうちＭｎＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることが難しくなるので、Ｍｎ含有率の上限は１．５０％とする。好ましくはＭｎ含有率を１．２０％以下とするのがよい。
Ａｌ：０．００１％〜０．０５０％、
Ａｌ（アルミニウム）は、上記特定複合酸化物系介在物を構成するＡｌ2Ｏ3を生成しうるために必要な元素である。鋼中にＡｌ2Ｏ3を含むためには少なくとも０．００１％のＡｌ添加が必要である。ただしＡｌを過剰に添加しようとすると精錬工程において、Ａｌによる脱酸の影響が大きくなって複合酸化物中のＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることができなくなるため、Ａｌ含有率の上限は０．０５０％とする。好ましくはＡｌ含有率を０．０１０％以下とするのがよい。
Ａｌ（アルミニウム）は、上記特定複合酸化物系介在物を構成するＡｌ2Ｏ3を生成しうるために必要な元素である。鋼中にＡｌ2Ｏ3を含むためには少なくとも０．００１％のＡｌ添加が必要である。ただしＡｌを過剰に添加しようとすると精錬工程において、Ａｌによる脱酸の影響が大きくなって複合酸化物中のＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることができなくなるため、Ａｌ含有率の上限は０．０５０％とする。好ましくはＡｌ含有率を０．０１０％以下とするのがよい。
Ｔｉ：０．０３０％以下、
Ｔｉ（チタン）の含有率は、疲労特性低下の原因となるＴｉＮなどの硬質介在物の生成を抑制するため含有率を低減する必要があり、０．０３０％を上限とする。Ｔｉ含有率を０．０３０％以下とすることにより、Ｎの含有率が高めになった場合でもＴｉＮの生成を抑制することがでる。
Ｔｉ（チタン）の含有率は、疲労特性低下の原因となるＴｉＮなどの硬質介在物の生成を抑制するため含有率を低減する必要があり、０．０３０％を上限とする。Ｔｉ含有率を０．０３０％以下とすることにより、Ｎの含有率が高めになった場合でもＴｉＮの生成を抑制することがでる。
次に、上記疲労強度に優れる鋼板においては、上記必須成分以外に、以下成分を任意添加することで、使用する用途に合わせた成分調整が可能となる。すなわち、上記化学成分組成は、さらに、Ｃａ：０．００１％〜０．０５０％、Ｍｇ：０．００１％〜０．００５％、Ｃｒ：４．００％以下、Ｖ：１．２０％以下及びＭｏ：２．００％以下のうち１種または２種以上を含有することができる（請求項２）。
Ｃａ：０．００１％〜０．０５０％、
Ｃａ（カルシウム）は、Ａｌの酸化物がクラスター状の凝集した酸化物となるのを抑制し、また複合酸化物系介在物を低融点化させる効果がある。この効果を得るためには０．００１％以上のＣａを添加することが好ましい。ただしＣａを過剰に添加しても効果が飽和するだけでなく、Ａｌの含有率によっては、複合酸化物中のＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることができなくなるため、Ｃａ含有率の上限は０．０５０％とする。好ましくはＣａ含有率は０．０１０％以下とするのがよい。
Ｃａ（カルシウム）は、Ａｌの酸化物がクラスター状の凝集した酸化物となるのを抑制し、また複合酸化物系介在物を低融点化させる効果がある。この効果を得るためには０．００１％以上のＣａを添加することが好ましい。ただしＣａを過剰に添加しても効果が飽和するだけでなく、Ａｌの含有率によっては、複合酸化物中のＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることができなくなるため、Ｃａ含有率の上限は０．０５０％とする。好ましくはＣａ含有率は０．０１０％以下とするのがよい。
Ｍｇ：０．００１％〜０．０５０％、
Ｍｇ（マグネシウム）は、Ａｌの酸化物がクラスター状の凝集した酸化物となるのを抑制し、また複合酸化物系介在物を低融点化させる効果がある。この効果を得るために、０．００１％以上のＭｇを添加することが好ましい。ただしＭｇを過剰に添加しても効果が飽和するだけでなく、Ａｌの含有率によっては、複合酸化物中のＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることができなくなるため、Ｍｇ含有率の上限値は０．０５０％とする。より好ましくは、Ｍｇ含有率を０．０２０％以下とするのがよい。
Ｍｇ（マグネシウム）は、Ａｌの酸化物がクラスター状の凝集した酸化物となるのを抑制し、また複合酸化物系介在物を低融点化させる効果がある。この効果を得るために、０．００１％以上のＭｇを添加することが好ましい。ただしＭｇを過剰に添加しても効果が飽和するだけでなく、Ａｌの含有率によっては、複合酸化物中のＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率が高くなりすぎ、所定の介在物形態を得ることができなくなるため、Ｍｇ含有率の上限値は０．０５０％とする。より好ましくは、Ｍｇ含有率を０．０２０％以下とするのがよい。
Ｃｒ：４．００％以下、
Ｃｒ（クロム）は、含有することにより強度向上だけでなく、表面処理（例えば浸炭、窒化）による高強度化も可能となる。好ましくはＣｒ含有率を１．００％以上とするのがよい。ただしＣｒを過剰に添加してもその効果は飽和するだけでなくコストアップを招くためＣｒ含有率の上限は４．００％とする。より好ましくはＣｒ含有率を３．５０％以下とするのがよい。
Ｃｒ（クロム）は、含有することにより強度向上だけでなく、表面処理（例えば浸炭、窒化）による高強度化も可能となる。好ましくはＣｒ含有率を１．００％以上とするのがよい。ただしＣｒを過剰に添加してもその効果は飽和するだけでなくコストアップを招くためＣｒ含有率の上限は４．００％とする。より好ましくはＣｒ含有率を３．５０％以下とするのがよい。
Ｖ：１．２０％以下、
Ｖ（バナジウム）を含有することにより強度向上だけでなく、表面処理（例えば浸炭、窒化）による高強度化も可能となる。好ましくはＶ含有率を０．２０％以上とするのがよい。ただしＶを過剰に添加してもその効果は飽和するだけでなくコストアップを招くためＶ含有率の上限は１．２０％とする。より好ましくはＶ含有率を０．４０％以下とするのがよい。
Ｖ（バナジウム）を含有することにより強度向上だけでなく、表面処理（例えば浸炭、窒化）による高強度化も可能となる。好ましくはＶ含有率を０．２０％以上とするのがよい。ただしＶを過剰に添加してもその効果は飽和するだけでなくコストアップを招くためＶ含有率の上限は１．２０％とする。より好ましくはＶ含有率を０．４０％以下とするのがよい。
Ｍｏ：２．００％以下、
Ｍｏ（モリブデン）は、含有することにより強度向上だけでなく、表面処理（例えば浸炭）による高強度化も可能となる。好ましくはＭｏ含有率を０．８０％以上とするのがよい。ただしＭｏを過剰に添加してもその効果は飽和するだけでなくコストアップを招くためＭｏ含有率の上限を２．００％とする。より好ましくはＭｏ含有率を１．２０％以下とするのがよい。
Ｍｏ（モリブデン）は、含有することにより強度向上だけでなく、表面処理（例えば浸炭）による高強度化も可能となる。好ましくはＭｏ含有率を０．８０％以上とするのがよい。ただしＭｏを過剰に添加してもその効果は飽和するだけでなくコストアップを招くためＭｏ含有率の上限を２．００％とする。より好ましくはＭｏ含有率を１．２０％以下とするのがよい。
次に、上記製造方法について補足説明する。
上記製造方法は、少なくとも、上記精錬工程と、鋳造工程と、熱間加工工程と、冷間圧延工程とを有する。上記精錬工程では、脱酸処理を施した溶鋼上に塩基度０．５〜１．５となるように調整したスラグを形成させて該溶鋼を撹拌する。溶鋼の撹拌は、対流による撹拌もしくは不活性ガスを吹き込むことによる強制的な撹拌等により行うことが可能である。また、スラグの塩基度を上記範囲に調整するには、いわゆるＳｉ脱酸処理もしくはＳｉ−Ｍｎ脱酸処理により行うことができる。
上記製造方法は、少なくとも、上記精錬工程と、鋳造工程と、熱間加工工程と、冷間圧延工程とを有する。上記精錬工程では、脱酸処理を施した溶鋼上に塩基度０．５〜１．５となるように調整したスラグを形成させて該溶鋼を撹拌する。溶鋼の撹拌は、対流による撹拌もしくは不活性ガスを吹き込むことによる強制的な撹拌等により行うことが可能である。また、スラグの塩基度を上記範囲に調整するには、いわゆるＳｉ脱酸処理もしくはＳｉ−Ｍｎ脱酸処理により行うことができる。
スラグの塩基度を上記範囲に調整した状態で溶鋼を撹拌することによって、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上が上記条件（ａ）及び（ｂ）を満足するように調整することができる。なお、上記溶鋼の化学成分組成は、上述した範囲に規制しておく必要がある。一方、上記スラグの塩基度が上記範囲から外れる場合には、酸化物系介在物の組成を所望の状態に調整することが困難となる。
また、上記鋳造工程では、精錬工程により複合酸化物系介在物の成分が狙いの範囲内に調整された状態の溶鋼を連続鋳造または鋳型内で凝固させることにより鋼塊を製造する。ここで、鋼塊とは、連続鋳造により作製された鋳片をも含む概念である。
また、上記熱間加工工程では、上記複合酸化物系介在物の幅寸法を、冷間圧延後の最終寸法に相当する寸法まで縮小させるとともに長さを延伸させた状態とした熱延板を得る。上記鋼塊中の酸化物系介在物は、その径が１０μｍを超えるものがほとんどであり、通常はおよそ２０〜４０μｍの幅寸法（径）を有しているものが多い。熱間加工工程は、このような大きさの介在物を幅寸法（延伸させる方向（圧延方向等）に対して直交する方向の寸法）が小さくなるよう延伸する。
この工程では、最終形状を板形状とするために、熱間圧延により行うことが好ましいが、熱間加工工程の初期段階において熱間鍛伸などを採用してもよい。熱間圧延を行う場合には、鋼塊を圧延するに当たって、圧下方向を２方向またはそれ以上とし、適宜、圧下方向を変更しながら圧延することが好ましい。具体的には、例えば断面形状が矩形の鋼塊を用いた場合、平行な面が２組存在することとなるが、その２組の面をいずれも圧延する面として利用し、適宜圧延面を変えながら圧延することにより、介在物の幅寸法を縮小することができる。すなわち、広幅の薄板を製造する場合等のように圧下方向を変更せずに圧延すると、圧下される方向の幅寸法は縮小されるが、圧下方向と直交する方向の幅寸法は縮小されない。これでは本願において狙いとする複合酸化物系介在物形状を得ることはできないので注意を要する。
そして、上記複合酸化物系介在物の幅寸法が縮小するように圧延し、かつ、適度な圧下率を採用することによって、最終状態の熱延板では、複合酸化物系介在物の幅寸法が後述の冷間圧延後の円相当径（最終寸法）にほぼ等しい寸法であって圧延方向に長く延伸した状態となる（後述の図１参照）。
また、上記冷間圧延工程では、上記熱延板を冷間圧延することにより、上記熱間加工工程により延伸させた上記複合酸化物系介在物を複数に破砕分断させた状態とした冷延板を得る。すなわち、冷間圧延を施すことにより、上記複合酸化物系介在物はほとんど延伸することなく、破砕分断される。そして、適度な減面率で冷間圧延することにより、上述した条件（ｃ）〜（ｅ）を満足させることができる。
また、上記熱間加工工程は、熱間加工開始から終了までの表面温度Ｔが以下の条件（ｆ）及び（ｇ）を満足するように行うことが好ましい（請求項４）。
（ｆ） Ｔ（℃）≧−６．２９×ＭｎＯ（％）＋１２６８、（ＭｎＯ（％）は、鋼中の上記複合酸化物系介在物における平均値）
（ｇ） Ｔ（℃）≧８．００×Ａｌ2Ｏ3（％）＋ＭｇＯ（％）＋ＣａＯ（％））＋７８３、Ａｌ2Ｏ3（％）、ＭｇＯ（％）、ＣａＯ（％）は、鋼中の上記複合酸化物系介在物における平均値）
（ｆ） Ｔ（℃）≧−６．２９×ＭｎＯ（％）＋１２６８、（ＭｎＯ（％）は、鋼中の上記複合酸化物系介在物における平均値）
（ｇ） Ｔ（℃）≧８．００×Ａｌ2Ｏ3（％）＋ＭｇＯ（％）＋ＣａＯ（％））＋７８３、Ａｌ2Ｏ3（％）、ＭｇＯ（％）、ＣａＯ（％）は、鋼中の上記複合酸化物系介在物における平均値）
条件（ｆ）は、「Ｔ（℃）≧−６．２９×ＭｎＯ（％）＋１２６８」というものである。ＭｎＯの含有率は、鋼塊あるいは鋼板中に含有される複合酸化物系介在物における平均値を用いることができる。化学成分組成が同じで、かつ脱酸スラグの塩基度調整及び撹拌方法等の精錬の操業条件が同じ場合には、鋼塊及び最終製品の鋼板に含まれる複合酸化物系介在物の組成は、それほど大きくないばらつき範囲で制御することができる。従って、予め塩基度の調整、撹拌方法等の操業条件と生成される複合酸化物系介在物の組成との関係を測定しておくことによって、実際の操業時においては，溶解、鋳造後熱間加工する前に毎回複合酸化物系介在物の組成を確認しなくても、上記条件（ｆ）を決めることができる。これにより、実操業時のように他の多くの鋼種の鋼塊と同時に加熱した後圧延する場合のような、自由に加熱温度を調整することが難しい場合であっても、事前に加熱条件を決めて操業できるので、問題なく製造することができる。なお、ＭｎＯ含有率の平均値は、少なくとも５０個の複合酸化物系介在物におけるＭｎＯ含有率から求めればよい。
条件（ｇ）は、「Ｔ（℃）≧８．００×Ａｌ2Ｏ3（％）＋ＭｇＯ（％）＋ＣａＯ（％））＋７８３」というものである。Ａｌ2Ｏ3（％）、ＭｇＯ（％）、ＣａＯ（％）の含有率も、鋼塊あるいは鋼板中に含有される複合酸化物系介在物における平均値を用いることができる。そして、上記条件（ｆ）と同様に、予め塩基度の調整、撹拌方法等の操業条件と生成される複合酸化物系介在物の組成との関係を測定しておくことにより、条件（ｇ）を決めることができる。なお、各酸化物含有率の平均値は、少なくとも５０個の複合酸化物系介在物における含有率から求めればよい。
これらの条件（ｆ）及び（ｇ）を具備する温度条件を採用することによって、鋼塊中の複合酸化物系介在物の熱間加工時における変形しやすさを最適化することができ、熱間加工により複合酸化物系介在物の長さを十分に延伸させることができ、その後の冷間圧延において狙いとする形態に制御することが容易となる。
また、上記熱間加工工程は、熱間加工による減面率が９９．０％以上の条件で行うことが好ましい（請求項５）。上記熱間加工による減面率をこの条件とすることにより、上記複合酸化物系介在物の幅寸法をより確実に冷間圧延後の最終狙い寸法以下とすることが可能となる。
また、上記冷間圧延工程は、冷間圧延による減面率が７０％以上の条件で行うことが好ましい（請求項６）。上記冷間圧延による減面率をこの条件とすることにより、上記複合酸化物系介在物の破砕分断をより確実に行うことが可能となる。
なお、上記熱間加工による減面率及び上記冷間加工による減面率の条件は、必須要件ではなく、好ましい条件に過ぎない。上記条件（ｃ）〜（ｅ）すべてを具備する複合酸化物系介在物を得ることができれば、減面率を低くしてもよい。たとえば、熱間加工においては、複合酸化物系介在物の融点が比較的低くかつ加工温度が高めであれば、より低い減面率であっても、十分に複合酸化物系介在物の幅縮小及び長さの延伸を図ることが可能である。
なお、上記条件（ａ）及び（ｂ）を具備する複合酸化物系介在物組成のうち、融点が平均的な融点（１３００℃程度）となるよう組成を制御した場合には、熱間加工による減面率を９９．０％以上とすることにより、確実に目的とする寸法まで複合酸化物系介在物を延伸させることができる。また、冷間圧延については、熱間圧延後の延伸状態により、複合酸化物系介在物を破砕分断できる減面率が多少変化するが、減面率を７０％以上とすることにより、ほぼ確実に所望の破砕分断を行うことができる。
上記疲労強度に優れる鋼板に係る実施例につき、比較例と共に説明する。本例では、表１に示すごとく、化学成分組成が異なる複数種類（試料１〜４７）の鋼材を準備して、後述する製造方法によって鋼板を作製し、各種の評価を実施した。
＜精錬工程及び鋳造工程＞
電気炉により原料を溶解して成分調整した後、溶鋼中にＳｉＯ2とＣａＯを所定の塩基度となるような割合で混合した粉末を投入してスラグ形成し、溶鋼を十分に撹拌し、生成したスラグとの反応促進を図った後、溶鋼を凝固させて鋼塊を製造した。また、凝固させる直前にサンプル採取し、カントバック分析および化学分析にて材料成分の分析を行った。
電気炉により原料を溶解して成分調整した後、溶鋼中にＳｉＯ2とＣａＯを所定の塩基度となるような割合で混合した粉末を投入してスラグ形成し、溶鋼を十分に撹拌し、生成したスラグとの反応促進を図った後、溶鋼を凝固させて鋼塊を製造した。また、凝固させる直前にサンプル採取し、カントバック分析および化学分析にて材料成分の分析を行った。
＜熱間加工工程＞
上記鋼塊を熱間鍛伸により中間サイズの断面矩形の素材を製造し、表面の酸化スケール層を機械加工により除去した後、ロール径φ２００ｍｍの２段圧延機により圧延面を適宜変更しながら所定の断面形状まで熱間圧延した。熱間鍛伸、熱間圧延ともに素材が後述の表２に記載の温度以上となるように加熱処理を行った。具体的には、鍛伸と圧延中に表面温度が後述の表２記載の温度を下回らず、かつ温度変動ができるだけ小さ＜なるよう必要に応じて再加熱処理を行いつつ熱間加工した（温度変動は５０℃程度）。熱間加工の減面率は、鋼塊の断面積と熱間加工後の熱延板の断面積から算出（酸化スケール層の除去分を考慮して算出）した。ここで、鋼塊から任意に採取したサンプルの断面を鏡面研磨して得た観察面においてＳＥＭのＥＤＳ分析を行って介在物組成を把握した。また、熱間加工温度条件も複数通り行い、狙いとする介在物形態制御を行うために最適な条件を調査した。
上記鋼塊を熱間鍛伸により中間サイズの断面矩形の素材を製造し、表面の酸化スケール層を機械加工により除去した後、ロール径φ２００ｍｍの２段圧延機により圧延面を適宜変更しながら所定の断面形状まで熱間圧延した。熱間鍛伸、熱間圧延ともに素材が後述の表２に記載の温度以上となるように加熱処理を行った。具体的には、鍛伸と圧延中に表面温度が後述の表２記載の温度を下回らず、かつ温度変動ができるだけ小さ＜なるよう必要に応じて再加熱処理を行いつつ熱間加工した（温度変動は５０℃程度）。熱間加工の減面率は、鋼塊の断面積と熱間加工後の熱延板の断面積から算出（酸化スケール層の除去分を考慮して算出）した。ここで、鋼塊から任意に採取したサンプルの断面を鏡面研磨して得た観察面においてＳＥＭのＥＤＳ分析を行って介在物組成を把握した。また、熱間加工温度条件も複数通り行い、狙いとする介在物形態制御を行うために最適な条件を調査した。
＜冷間圧延工程＞
上記熱間加工後の熱延板表面の酸化スケール層を機械加工により除去し、ロール径φ１５０ｍｍの２段圧延機により冷間圧延し、板厚１．０ｍｍの鋼板を製造した。但し、一部の試験材については、冷間圧延減面率の違いによる影響を調査するため、板厚を２．０ｍｍとなるように圧延した。
上記熱間加工後の熱延板表面の酸化スケール層を機械加工により除去し、ロール径φ１５０ｍｍの２段圧延機により冷間圧延し、板厚１．０ｍｍの鋼板を製造した。但し、一部の試験材については、冷間圧延減面率の違いによる影響を調査するため、板厚を２．０ｍｍとなるように圧延した。
＜酸化物系介在物の評価＞
上記製造方法により得られた鋼板よりなる供試材を圧延方向に対し平行に切断し、得られた断面を研磨して観察面とし、ＳＥＭにて観察・分析を行って酸化物系介在物の組成を定量化した。この際、ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯの合計を１００％と仮定して、表２に示した。なお、介在物の分析は、各々の介在物毎に行ったが、後述の表３には、得られた複数データ（ｎ＝２０〜３０）の平均値を示した。また、個々の分析結果を基に、条件（ｂ）を具備する複合酸化物の個数の割合を満足率として示した。
上記製造方法により得られた鋼板よりなる供試材を圧延方向に対し平行に切断し、得られた断面を研磨して観察面とし、ＳＥＭにて観察・分析を行って酸化物系介在物の組成を定量化した。この際、ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯの合計を１００％と仮定して、表２に示した。なお、介在物の分析は、各々の介在物毎に行ったが、後述の表３には、得られた複数データ（ｎ＝２０〜３０）の平均値を示した。また、個々の分析結果を基に、条件（ｂ）を具備する複合酸化物の個数の割合を満足率として示した。
さらに、複合酸化物系介在物の形態（条件（ｃ）〜（ｅ））について個々に測定し、得られた複数データ（ｎ＝２０〜３０）の平均値を表３に示した。そして、全条件（ａ）〜（ｅ）を満足する特定複合酸化物系介在物の個数の割合を求め、９０％以上の場合を良好（○）、９０％未満の場合を不良（×）として表３に示した。
各評価項目の分析方法等は、次の通りである。
・化学成分組成：ＥＤＳ分析
・円相当径 ：ＳＥＭ像を画像解析して算出
・長径／短径 ：ＳＥＭ像にてそれぞれ測定して算出
・介在物間隔 ：ＳＥＭ像にて測定
・化学成分組成：ＥＤＳ分析
・円相当径 ：ＳＥＭ像を画像解析して算出
・長径／短径 ：ＳＥＭ像にてそれぞれ測定して算出
・介在物間隔 ：ＳＥＭ像にて測定
＜疲労特性評価＞
冷間圧延により得られた鋼板を用い、板状試験片（ＪＩＳ Ｚ２２４１のＪＩＳ１３Ｂ号引張試験片）を準備し、油圧サーボ試験機にて、片振りの１軸引張試験（引張−引張応力下）にて疲労試験を行った。応力振幅の値は一定とし、平均応力値を変化させ試験を行い、繰り返し数が１０7回以上となる平均応力を疲労限として取り扱った。Ａｌ脱酸により製造したほぼ同じ成分からなる基準鋼（熱処理条件、狙い硬さも同じ）と比較して、基準鋼の疲労特性を１．０として、これに対する割合で評価した。
冷間圧延により得られた鋼板を用い、板状試験片（ＪＩＳ Ｚ２２４１のＪＩＳ１３Ｂ号引張試験片）を準備し、油圧サーボ試験機にて、片振りの１軸引張試験（引張−引張応力下）にて疲労試験を行った。応力振幅の値は一定とし、平均応力値を変化させ試験を行い、繰り返し数が１０7回以上となる平均応力を疲労限として取り扱った。Ａｌ脱酸により製造したほぼ同じ成分からなる基準鋼（熱処理条件、狙い硬さも同じ）と比較して、基準鋼の疲労特性を１．０として、これに対する割合で評価した。
＜評価結果＞
（試料１〜試料１２）
試料１〜試料１２は、鋼の化学成分組成がほぼ同じものである。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料１２を基準（１．０）として評価した。
試料１〜４は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、基本的化学成分、熱処理条件、狙い硬さ等がすべて同一であるにもかかわらず、比較基準としたＡｌ脱酸の試料９と比較して２０％を超える疲労強度の改善効果が得られ、一部は３０％近い改善効果が得られた。基本成分、熱処理条件、狙い硬さが全く同じという条件で、３０％近い疲労強度の向上を達成することは、従来の常識からは容易ではない。このことから、本発明の疲労特性改善効果は極めて大きいと判断することができる。
（試料１〜試料１２）
試料１〜試料１２は、鋼の化学成分組成がほぼ同じものである。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料１２を基準（１．０）として評価した。
試料１〜４は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、基本的化学成分、熱処理条件、狙い硬さ等がすべて同一であるにもかかわらず、比較基準としたＡｌ脱酸の試料９と比較して２０％を超える疲労強度の改善効果が得られ、一部は３０％近い改善効果が得られた。基本成分、熱処理条件、狙い硬さが全く同じという条件で、３０％近い疲労強度の向上を達成することは、従来の常識からは容易ではない。このことから、本発明の疲労特性改善効果は極めて大きいと判断することができる。
試料５は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工温度が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料６は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料６は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料７は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、冷間圧延の減面率が低く、破砕分断された複合酸化物系介在物の間の間隔が十分にあかなかったためと考えられる。
試料８は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料８は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料９は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度が低すぎたためであると考えられる。
試料１０は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料１０は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料１１は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度低すぎたためであると考えられる。
試料１２は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
試料１２は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
（試料１３〜試料２１）
試料１３〜試料２１は、鋼の化学成分組成がほぼ同じもの（ＳＫＴ４相当鋼）である。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料２１を基準（１．０）として評価した。
試料１３は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、比較基準としたＡｌ脱酸の試料２１と比較して２０％を超える疲労強度改善効果が得られた。
試料１３〜試料２１は、鋼の化学成分組成がほぼ同じもの（ＳＫＴ４相当鋼）である。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料２１を基準（１．０）として評価した。
試料１３は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、比較基準としたＡｌ脱酸の試料２１と比較して２０％を超える疲労強度改善効果が得られた。
試料１４は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工温度が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料１５は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料１５は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料１６は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、冷間圧延の減面率が低く、破砕分断された複合酸化物系介在物の間の間隔が十分にあかなかったためと考えられる。
試料１７は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料１７は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料１８は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度が低すぎたためであると考えられる。
試料１９は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料１９は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料２０は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度低すぎたためであると考えられる。
試料２１は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
試料２１は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
（試料２２〜試料３０）
試料２２〜試料３０は、鋼の化学成分組成がほぼ同じもの（ＳＣＭ４４０相当）である。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料３０を基準（１．０）として評価した。
試料２２は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、比較基準としたＡｌ脱酸の試料３０と比較して２０％を超える疲労強度改善効果が得られた。
試料２２〜試料３０は、鋼の化学成分組成がほぼ同じもの（ＳＣＭ４４０相当）である。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料３０を基準（１．０）として評価した。
試料２２は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、比較基準としたＡｌ脱酸の試料３０と比較して２０％を超える疲労強度改善効果が得られた。
試料２３は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工温度が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料２４は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料２４は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料２５は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、冷間圧延の減面率が低く、破砕分断された複合酸化物系介在物の間の間隔が十分にあかなかったためと考えられる。
試料２６は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料２６は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料２７は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度が低すぎたためであると考えられる。
試料２８は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料２８は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料２９は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度低すぎたためであると考えられる。
試料３０は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
試料３０は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
（試料３１〜試料３９）
試料３１〜試料３９は、鋼の化学成分組成がほぼ同じもの（ＳＵＰ６相当鋼）である。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料３９を基準（１．０）として評価した。
試料３１は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、比較基準としたＡｌ脱酸の試料３９と比較して２０％を超える疲労強度改善効果が得られた。
試料３１〜試料３９は、鋼の化学成分組成がほぼ同じもの（ＳＵＰ６相当鋼）である。疲労特性評価は、精錬工程においてＡｌ脱酸を採用した試料３９を基準（１．０）として評価した。
試料３１は、条件（ａ）〜（ｅ）をすべて具備する特定複合酸化物系介在物の個数割合が９０％以上で本発明の条件をすべて満足する実施例であり、比較基準としたＡｌ脱酸の試料３９と比較して２０％を超える疲労強度改善効果が得られた。
試料３２は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工温度が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料３３は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料３３は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、熱間加工の減面率が低く、熱間加工工程で複合酸化物系介在物が十分に延伸しない状態で冷間加工に送られ、冷間圧延で破砕されたためであると考えられる。
試料３４は、複合酸化物系介在物の化学成分組成は問題ないが、形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、冷間圧延の減面率が低く、破砕分断された複合酸化物系介在物の間の間隔が十分にあかなかったためと考えられる。
試料３５は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料３５は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料３６は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が低く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度が低すぎたためであると考えられる。
試料３７は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料３７は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったためであると考えられる。
試料３８は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態に問題があり、疲労特性の向上が少なかった。これは、鋳造工程でのスラグ塩基度が高く介在物組成制御が不完全であったため及び熱間加工温度低すぎたためであると考えられる。
試料３９は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
試料３９は、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
（試料４０〜試料４７）
試料４０〜試料４７は、試料１の成分を基準にいずれかの成分の含有範囲を本発明範囲外とした例である。前記と同様に疲労試験を行ったが、成分の違いの影響が避けられないため、その影響が小さいと考えられるＡｌ含有率が高い試料４５のみ、試料１２を基本として疲労特性比を求め、他の試料については疲労破壊の起点が介在物であったかどうかの確認のみを行った。
試料４０〜試料４７は、試料１の成分を基準にいずれかの成分の含有範囲を本発明範囲外とした例である。前記と同様に疲労試験を行ったが、成分の違いの影響が避けられないため、その影響が小さいと考えられるＡｌ含有率が高い試料４５のみ、試料１２を基本として疲労特性比を求め、他の試料については疲労破壊の起点が介在物であったかどうかの確認のみを行った。
試料４０は、複合酸化物系介在物の化学成分組成及び形態には問題が無いが、Ｔｉ含有率が高すぎることにより、ＴｉＮ介在物起点で破損し、疲労強度が大きく低下した。
試料４１は、Ｓｉ含有率が低いため、狙いの介在物組成ができなかった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４２は、Ｓｉ含有率が高いため、狙いの介在物組成ができなかった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４１は、Ｓｉ含有率が低いため、狙いの介在物組成ができなかった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４２は、Ｓｉ含有率が高いため、狙いの介在物組成ができなかった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４３は、Ｍｎ含有率が高いため、狙いの介在物組成できなかった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４４は、Ｍｎ含有率が低いため、狙いの介在物組成できなかった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４４は、Ｍｎ含有率が低いため、狙いの介在物組成できなかった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４５は、Ａｌ含有率が高く、かつ、鋳造工程における脱酸処理がＡｌ脱酸であったため、アルミナ主体の介在物を基点とした破壊が生じた。
試料４６は、Ｃ含有率が低いため、強度が著しく低くなった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４７は、Ｃ含有率が高いため、冷間圧延時に割れが発生した。疲労試験は未実施である。
試料４６は、Ｃ含有率が低いため、強度が著しく低くなった。疲労強度の比較は未実施である。
試料４７は、Ｃ含有率が高いため、冷間圧延時に割れが発生した。疲労試験は未実施である。
＜複合酸化物系介在物の形態観察＞
試料１について、熱間加工後の熱延板における１個の複合酸化物系介在物の形態、及び冷間圧延後の鋼板における破砕分断された複合酸化物系介在物形態を観察した。その結果を、図１及び図２の写真に示す。
試料１について、熱間加工後の熱延板における１個の複合酸化物系介在物の形態、及び冷間圧延後の鋼板における破砕分断された複合酸化物系介在物形態を観察した。その結果を、図１及び図２の写真に示す。
図１から知られるように、適切な条件で熱間加工を行うことにより、複合酸化物系介在物１が十分に延伸された状態となることがわかる。また、図２から知られるように、適切な条件で冷間圧延を行うことにより、複合酸化物系介在物１が破砕分断されて十分な間隔を明けて配置された状態となることがわかる。
＜ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯと熱間加工温度について＞
次に、上記評価とは別に、Ｆｅ−０．３５％Ｃ−０．３％Ｓｉ−０．３％Ｍｎ−３.１％Ｃｒ−０．３％Ｖ鋼を用いて、複合酸化物系介在物中のＭｎＯ含有率またはＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率と熱間加工温度との関係を調べる実験を行った。
なお、ＳｉＯ2については、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯに比べ、温度による熱間加工性への影響が小さく、条件（ｂ）に示したＳｉＯ2が３０〜６０％の範囲内では、大きな温度依存性が認められないため、図として示していない。
次に、上記評価とは別に、Ｆｅ−０．３５％Ｃ−０．３％Ｓｉ−０．３％Ｍｎ−３.１％Ｃｒ−０．３％Ｖ鋼を用いて、複合酸化物系介在物中のＭｎＯ含有率またはＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率と熱間加工温度との関係を調べる実験を行った。
なお、ＳｉＯ2については、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯに比べ、温度による熱間加工性への影響が小さく、条件（ｂ）に示したＳｉＯ2が３０〜６０％の範囲内では、大きな温度依存性が認められないため、図として示していない。
具体的には、上記鋼を用い、脱酸条件とスラグ生成時の塩基度の条件を変化させて、生成される介在物組成を変化させるとともに、熱間加工温度の条件を変化（温度以外の他の圧延条件は試料Ｎｏ．１と同じとした）させて板厚１ｍｍの鋼板を製造した。得られた鋼板の断面を観察し、上記と同様に酸化物系介在物の成分分析と形態の調査を行った。そして、複合酸化物中のＭｎＯとＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率及び熱間加工時の最低温度と介在物形態の関係について調査した結果を図３及び図４に示した。図３は、横軸に熱間加工温度（℃）をとり、縦軸にＭｎＯ（％）を取ったものである。図４は、横軸に熱間加工温度（℃）をとり、縦軸にＡｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ（％）を取ったものである。同図中には、複合酸化物系介在物が形態の条件（ｃ）〜（ｅ）を満足する場合を○、満足しない場合を×の符号で表示した。
鋼中で生成させる複合酸化物系介在物は、その組成により融点が変化する。融点が低くなり、熱間加工時の温度が融点に近い温度になると、介在物自体の変形抵抗が低下し、熱間加工時に圧延方向に延伸するとともに幅寸法が小さくなる。図３及び図４は、ＭｎＯ、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯの含有率が変化したときの熱間加工時の延伸しやすさの変化を示ししている。これらの図から、複合酸化物系介在物の組成を制御した場合の各組成において圧延後に狙いとする介在物形態を得るために適した熱間加工温度条件を知ることができる。
１ 複合酸化物系介在物
Claims (6)
- 質量％で、Ｃ：０．３０％〜０．８０％、Ｓｉ：０．２０％〜１．５０％、Ｍｎ：０．２０％〜１．５０％、Ａｌ：０．００１％〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１％〜０．０５０％、Ｔｉ：０．０３０％以下を含有すると共に残部がＦｅおよび不可避不純物からなる化学成分組成を有し、
鋼中に含まれる酸化物系介在物のうち、以下の条件（ａ）〜（ｅ）をすべて満足する特定複合酸化物系介在物の個数が、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上であることを特徴とする疲労強度に優れる鋼板。
（ａ） 構成酸化物として、ＳｉＯ2及びＭｎＯを含み、かつ、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ及びＣａＯのうち少なくとも一種を含む
（ｂ） 当該複合酸化物系介在物中に含有される上記構成酸化物の合計含有量を質量比で１００％としたときに、３０％≦ＳｉＯ2≦６０％、かつ、１０％≦ＭｎＯ≦５０％、かつ、１０％≦Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ≦５０％
（ｃ） 当該複合酸化物系介在物の円相当径が１０μｍ以下
（ｄ） 当該複合酸化物系介在物の長径／短径が２以下
（ｅ） 当該複合酸化物系介在物の周囲に存在する他の酸化物系介在物との距離が１０μｍ以上 - 請求項１に記載の鋼板における上記化学成分組成は、上記残部の一部に代えて、さらに、Ｃａ：０．００１％〜０．０５０％、Ｍｇ：０．００１％〜０．０５０％、Ｃｒ：４．００％以下、Ｖ：１．２０％以下及びＭｏ：２．００％以下のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする疲労強度に優れる鋼板。
- 請求項１又は２に記載の疲労強度に優れる鋼板を製造する方法であって、
脱酸処理を施した溶鋼上に塩基度０．５〜１．５となるように調整したスラグを形成させて該溶鋼を撹拌することにより、鋼中の全酸化物系介在物の個数の９０％以上が上記条件（ｂ）を満足する複合酸化物系介在物となるよう調整する精錬工程と、
該精錬工程により作製された上記溶鋼を鋳造して鋼塊を得る鋳造工程と、
上記鋼塊を熱間加工することにより、上記複合酸化物系介在物の幅寸法を縮小させるとともに長さを延伸させた状態とした熱延板を得る熱間加工工程と、
上記熱延板を冷間圧延することにより、上記熱間加工工程により延伸させた上記複合酸化物系介在物を複数に破砕分断させた状態とした冷延板を得る冷間圧延工程とを有することを特徴とする疲労強度に優れる鋼板の製造方法。 - 請求項３に記載の製造方法において、上記熱間加工工程は、熱間加工開始から終了までの表面温度Ｔが以下の条件（ｆ）及び（ｇ）を満足するように行うことを特徴とする疲労強度に優れる鋼板の製造方法。
（ｆ） Ｔ（℃）≧−６．２９×ＭｎＯ（％）＋１２６８、（ＭｎＯ（％）は、鋼中の上記複合酸化物系介在物における平均値）
（ｇ） Ｔ（℃）≧８．００×Ａｌ2Ｏ3（％）＋ＭｇＯ（％）＋ＣａＯ（％））＋７８３、Ａｌ2Ｏ3（％）、ＭｇＯ（％）、ＣａＯ（％）は、鋼中の上記複合酸化物系介在物における平均値） - 請求項３又は４に記載の製造方法において、上記熱間加工工程は、熱間加工による減面率が９９．０％以上の条件で行うことを特徴とする疲労強度に優れる鋼板の製造方法。
- 請求項３〜５のいずれか１項に記載の製造方法において、上記冷間圧延工程は、冷間圧延による減面率が７０％以上の条件で行うことを特徴とする疲労強度に優れる鋼板の製造方法。
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