JP4515370B2 - 高強度鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は冷間曲げ加工性に優れた高強度鋼板に関する。

建築用や橋梁用で一般に使用されている引張強さ４９０ＭＰａ級の鋼板は厳しい曲げ加工を受ける場合がある。例えば鉄骨用角型冷間コラムの場合、曲げ半径が板厚の３．５倍（表面部の歪みが１４％程度）になる冷間曲げ加工が行われている。しかし高強度鋼板では、表面が硬すぎ延性が低下しており、表面から割れる危険性がある。高強度鋼板で、４９０ＭＰａ級鋼板のような厳しい冷間曲げを行うのは難しい。

例えば、従来の一般的な引張強さ７００ＭＰａ以上の高強度鋼板は、Ｃ量が０．１０質量％超の成分鋼を焼入れ焼戻しすることによって製造されており、金属組織は高Ｃのマルテンサイト組織や下部ベイナイト組織を主体とするものになっている。このような硬質組織が形成されてしまうと、曲げ加工性は著しく劣化する。さらにこのような高強度鋼板は、一般に、表面部が板厚中心部よりもかなり硬くなっている（例えば、Ｈｖ５０超）。特に板厚が厚くなるほど硬度差が大きくなり、表面硬さが増す結果、曲げ加工がさらに困難になる。

近年、厳しい冷間曲げ加工を行っても割れが生じないような高強度鋼板が開発されつつある。例えば鋼板をフェライト−オーステナイト二相域温度に加熱した後、焼入れ処理すると、硬質相であるベイナイトやマルテンサイト主体の組織中に軟質相であるポリゴナルフェライト組織を板厚方向に分布させることができ、低降伏比化を達成できる結果、曲げ加工性が高まることが知られている。そしてこの技術を応用した曲げ加工性に優れた高強度鋼板が開発されている（特許文献１〜２）。特許文献１には、所定の化学組成の鋼片を熱間圧延した後、焼入れし、次いでＡｃ₁点以上Ａｃ₃点未満の二相域温度に加熱して焼きならしすることによってマルテンサイトやベイナイトなどの硬質組織にポリゴナルフェライトからなる軟質組織を導入している。特許文献２では、オンラインで圧延・冷却・復熱をコントロールすることにより、内部組織をベイナイトやマルテンサイト主体とする一方、表層をポリゴナルフェライト組織にして降伏比を下げ、曲げ加工性を高めている。

しかし特許文献１〜２などのように降伏比（ＹＲ）を下げる技術では、曲げ加工性を高めることはできても、ポリゴナルフェライトを利用している為に高強度化には限界がある。実際、特許文献１〜２で降伏比（ＹＲ＝ＹＳ／ＴＳ）が下がっているのは、引張強さ（ＴＳ）が高まった為ではなく、降伏強さ（ＹＳ）が下がった為である。例えば特許文献１のＹＳは、４９１〜５９２ＭＰａ程度である。また特許文献２の降伏強さも最大で５１７ＭＰａ程度である。建築や橋梁では、降伏強さを基準にして強度設計がなされるため、降伏強さを下げて降伏比を下げても、建築や橋梁の高強度化に貢献することはできない。

さらに言及すると、特許文献１の方法は、熱処理を利用する技術であるため、熱処理による材質バラツキが出にくい比較的薄い板厚の鋼板（実施例では２５ｍｍ以下）にしか適用できない。また、従来と同様の溶接性を確保しつつ降伏強度を向上させるのも困難である。

また特許文献２の方法は鋼板表面にポリゴナルフェライトを７０％以上導入している。この組織は４９０ＭＰａ級鋼板の組織に対応するため、鋼板全体として５７０ＭＰａ級の引張強さは確保できても７００ＭＰａ以上にすることは困難である。
特開平５−１５６３４９号公報（特許請求の範囲、段落０００３〜０００４） 特開２００３−３２１７２７号公報（特許請求の範囲、段落０００５、００１５、００２６）

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、引張強さ７００ＭＰａ以上、降伏強さ６５０ＭＰａ以上の高強度を維持しながら、冷間曲げ加工性も向上できる技術を確立することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、
１）先行文献などが教示するようにしてポリゴナルフェライトを活用するのではなく、むしろポリゴナルフェライトの生成を抑えることが引張強さ７００ＭＰａ以上、降伏強さ６５０ＭＰａ以上の高強度鋼板では曲げ加工性の向上につながること、すなわち複合組織ではなく低Ｃのベイナイト主体（９０面積％以上）の組織にして組織（材質）バラツキを軽減することが曲げ加工性向上の点で極めて重要であること、
２）ただしこの場合、Ｃ量が低減されており確実に引張強さを７００ＭＰａ以上、降伏強さ６５０ＭＰａ以上にするためにはさらなる工夫が必要であること、そしてＣｒ、Ｍｎ、Ｂを添加し、かつＴｉ析出物を粗大化を防止しながら利用すると、曲げ加工性に悪影響を与えることなく所定の引張強さ及び降伏強さを確保できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明に係る冷間曲げ加工性に優れた引張強さ７００ＭＰａ以上、降伏強さ６５０ＭＰａ以上の高強度鋼板は、Ｃ：０．０１〜０．１０％（元素量について使用する「％」は質量％を意味する。以下、同じ）、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．４〜２％、Ｔｉ：０．０４〜０．１５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％、Ａｌ：０．１％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼板であって、
Ｎ：０．００６％以下、Ｔｉ−３．４Ｎ：０．０２％以上を満足し、ベイナイト組織の面積率が９０％以上であり、
鋼板を厚さ方向に切断し、この切断面において２ｍｍ×２ｍｍであって鋼板表面に接する視野を設定し、この視野内における円相当径３０μｍ以上の介在物の個数が１個未満であり、
鋼板の表側表面から深さ１ｍｍの箇所の硬さと、裏側表面から深さ１ｍｍの箇所の硬さがいずれもＨｖ３００以下である点に要旨を有する。

前記高強度鋼板は、さらにＣｕ：２質量％以下、Ｎｉ：２．５質量％以下、Ｍｏ：１質量％以下、Ｎｂ：０．０５質量％以下、Ｖ：０．１質量％以下、Ｃａ：０．００５質量％以下、ＲＥＭ：０．０５質量％以下などを含有していてもよい。また前記高強度鋼板では、鋼板の表面から深さ１ｍｍの箇所、深さ１／４ｔ（ｔは板厚；以下、同じ）の箇所、及び深さ３／４ｔの箇所、並びに裏側表面から深さ１ｍｍの箇所の合計４箇所間での硬さの差の最大値が、通常、４０Ｈｖ以下であり、鋼板の先端又は後端の切断面から１００ｍｍ以内の箇所における引張強さＴＳ₁と、鋼板中央部の引張強さＴＳ₂との差（ＴＳ₁−ＴＳ₂）の最大値が、通常、５０ＭＰａ以下である。さらに前記高強度鋼板では、マルテンサイト組織とポリゴナルフェライト組織の合計の面積率が１０％以下になっている。

本発明の高強度鋼板は、前記成分組成を有する鋼片を加熱して鋼片内の最高表面温度を１０００℃以上、鋼片表面の板面内の最大温度差を８０℃以下にした後、圧延し、その後１〜５０℃／秒の速度で冷却することによって製造できる。冷却の後、必要に応じてさらに５００℃以上Ａｃ₁点以下に再加熱し、次いで冷却してもよい。

本発明によれば、低Ｃのベイナイト組織化した鋼板において、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂを添加し、かつ粗大化を防止しながらＴｉ析出物を有効に利用しているため、極めて高い強度（鋼板の長手方向中央部で測定した引張強さが７００ＭＰａ以上、降伏強さが６５０ＭＰａ以上）と、極めて優れた冷間曲げ加工性（例えば曲げ半径が板厚の３．５倍以下になる加工を行っても割れが発生しない）とを両立することができる。

本発明の鋼板は、ベイナイト組織を主体とする。組織をベイナイト主体とすることで、鋼板を均質化することができ、鋼板中心部と鋼板表面との間の硬さの差を小さくすることができ、鋼板強度を高めてもその表面の過度な高硬度化を防止できる。また板厚方向の硬さ分布を均一にすることで、曲げ加工時の内表面の硬さを抑えて圧縮変形を容易にすることができる為、外表面部の引張変形を緩和することができ、外表面からの割れをさらに高度に防止できる。

特に本発明は、Ｃ量を０．１０％以下に低減し、ベイナイト組織の面積率を９０％以上にしている。このようにすれば、板厚方向の硬さの差［例えば、板の表側表面から深さ１ｍｍの箇所、深さ１／４ｔの箇所、及び深さ３／４ｔの箇所、並びに裏側表面から深さ１ｍｍの箇所の合計４箇所間での硬さの差の最大値（絶対値）］を、例えば、４０Ｈｖ以下、好ましくは３０Ｈｖ以下にまで低減することができ、冷間加工時の表面の割れを防止することができる。

ベイナイト組織の面積率は高いほど、板厚方向の硬さの差を小さくするのに有効である。従って好ましいベイナイト組織の面積率は、例えば、９２％以上、特に９５％以上である。面積率の上限は、通常、１００％（例えば９９％）程度である。また本発明の鋼板において、マルテンサイト組織とポリゴナルフェライト組織の合計の面積率は、１０％以下（例えば８％以下、好ましくは５％以下）、０％以上（例えば１％以上）程度である。マルテンサイト組織は破壊や割れの起点となり、ポリゴナルフェライトは強度低下の原因になるためである。

なお本発明でベイナイト組織とは、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織のみならず、ベイニティックフェライト組織、グラニュラーベイニティックフェライト組織を含み、明らかなフェライト組織、ポリゴナルフェライト組織は除外される。また本発明のマルテンサイト組織には島状マルテンサイト（ＭＡ：martensite-austenite constituent）も含まれる。

Ｃ量も低減したのは、マルテンサイトなどの様な延性の低い硬質組織の生成を抑え、硬さの低い低Ｃのベイナイト組織（ベイニティックフェライト組織など）を形成するためであり、このことによって板厚方向の硬さの差を小さくでき、また鋼板表面の硬さを小さくできる為である。Ｃ量は、好ましくは０．０８％以下、さらに好ましくは０．０７％以下、特に０．０６％以下である。ただしＣ量が少なすぎると、鋼板の強度が過度に低下する。従ってＣ量は、０．０１％以上、好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上である。

ところで高Ｃのマルテンサイト組織化を避け、上述のように低Ｃのベイナイト組織（ベイニティックフェライト組織など）にすると、鋼板の強度が低下し易くなる。そこで本発明では、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂを所定量以上添加し、さらにはＴｉを添加すると共に鋼中のＮ量を制御することにした。このようにすれば、曲げ加工性に悪影響を与えることなく、引張強さ及び降伏強さを高めることができる。

Ｃｒは、特に強度向上とベイナイト単一組織化に有効である。Ｃｒを添加すれば、冷却時の変態温度を下げることができ、強度と靭性の良い均一なベイナイト組織にできる。Ｃｒ量は、０．４％以上、好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは０．６％以上である。一方、Ｃｒが過剰になると溶接性が劣化する。従ってＣｒは、２％以下、好ましくは１．５％以下、さらに好ましくは１．０％以下にする。

Ｍｎもまた強度と靭性を向上させるのに有効である。Ｍｎ量は、０．５％以上、好ましくは１．０％以上、さらに好ましくは１．２％以上である。一方、Ｍｎが過剰になると溶接性が劣化する。従ってＭｎは、２．５％以下、好ましくは２．３％以下、さらに好ましくは２．０％以下である。

Ｂは、焼入れ性を向上させ、ベイナイト均一組織を生成させ、強度を確保するのに有効である。Ｂ量は、０．０００５％以上、好ましくは０．０００７％以上、さらに好ましくは０．００１０％以上である。一方、Ｂを過剰にすると焼入性が高くなりすぎ、溶接性が劣化する。従ってＢは、０．００５％以下、好ましくは０．００４％以下、さらに好ましくは０．００３５％以下である。

また鋼板中のＴｉ量及びＮ量は、下記（１）、（２）、及び（３）を満足する。

Ｔｉ：０．０４〜０．１５％ …（１）
Ｎ ：０．００６％以下 …（２）
Ｔｉ−３．４Ｎ：０．０２％以上 …（３）
Ｔｉは、ＴｉＣやＴｉＣＮを析出し、強度を大きく向上させるのに有効である。またＴｉはフリーＮを固定し、Ｂの焼入性確保に極めて有効である。これらの観点からＴｉ量は、０．０４％以上、好ましくは０．０５％以上、特に０．０６％以上とした。なおＴｉ量が多くなると、粗大なＴｉ析出物が析出し易くなる。従ってＴｉ量は、例えば、０．１５％以下、好ましくは０．１２％以下、さらに好ましくは０．１０％以下である。

Ｎを０．００６％以下にしたのは、粗大化し易いＴｉＮの形成を低減するためである。粗大なＴｉＮは、冷間曲げ加工部の歪時効による靭性劣化を引き起こす。好ましいＮ量は、０．００５％以下、特に０．００４％以下である。なおＮ量は冷間曲げ加工性の観点からは少ない方が好ましいが、コスト高につながる。従ってＮ量の下限は、例えば０．００１％、好ましくは０．００２％、さらに好ましくは０．００３％程度である。

Ｔｉ−３．４Ｎは、全Ｔｉ量からＴｉＮ化合物に使われるＴｉ量を差し引いたものであり、ＴｉＣを析出させるための有効Ｔｉ量に相当する。なお３．４ＮはフリーＮと結合するＴｉ量を意味し、ＴｉとＮの原子量の比（化学量論比）に基づいて規定したものである。Ｔｉ−３．４Ｎを大きくすることによって、粗大化し易いＴｉＮの形成を極力防止しながら、微細なＴｉＣやＴｉＣＮを十分に析出させることができる。Ｔｉ−３．４Ｎは、０．０２％以上、好ましくは０．０３％以上、特に０．０４％以上である。

粗大介在物（円相当径３０μｍ以上の介在物。特にＴｉＮなどのＴｉ介在物）の量は、冷間曲げ加工に悪影響を与え易い鋼板表面でカウントするのが合理的である。本発明の鋼板では、鋼板を厚さ方向に切断し、この切断面において２ｍｍ×２ｍｍであって鋼板表面に接する視野を設定し、この視野内における円相当径（投影面積円相当径）３０μｍ以上の介在物の個数をカウントしたとき、円相当径３０μｍ以上の介在物の数が、１個未満、好ましくは０．８個以下、さらに好ましくは０．５個以下になっている。なお前記介在物の個数は、１視野当たりの平均の数を意味し、視野数は、通常、３〜５程度である。

本発明の鋼板は、前記Ｃ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｎ以外に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｐ、Ｓなども含有している。その量及び理由は以下の通りである。
Ｓｉ：０．５％以下
Ａｌ：０．１％以下

Ｓｉ及びＡｌは、これら元素を添加して脱酸した場合に鋼中に残存する。鋼板中のＳｉ残存量及びＡｌ残存量は脱酸時のこれら元素の添加量によるが、Ｓｉ脱酸した場合のＳｉ残存量は０．０５％以上（好ましくは０．０８％以上、さらに好ましくは０．１０％以上）であり、Ａｌ脱酸した場合のＡｌ残存量は０．０１％以上（好ましくは０．０１５％以上、さらに好ましくは０．０２０％以上）である。なおＳｉ及びＡｌは、一方だけ添加してもよく、両方を添加してもよい。しかしＳｉが過剰に残存すると溶接性が劣化し、Ａｌが過剰に残存すると靭性が劣化する。従ってＳｉ残存量は、０．５％以下（好ましくは０．４５％以下、さらに好ましくは０．４０％以下）にする必要があり、Ａｌ残存量は０．１％以下（好ましくは０．０７％以下、さらに好ましくは０．０５％以下）にする必要がある。
Ｐ：０．０５％以下
Ｓ：０．０１％以下

これらは不純物であり、極力低減するのが望ましい。Ｐは靭性を劣化させる。Ｓは板厚方向の性能を劣化させる他、板厚中心部にＭｎＳ系介在物を生成し、曲げ加工時にその界面が割れの起点になる。好ましいＰ量は、０．０３％以下、特に０．０２％以下である。また好ましいＳ量は、０．００７％以下、特に０．００５％以下である。なおＰやＳを０％にするのは困難であり、通常、０％超である。

本発明の鋼板は、必要に応じて他の元素（例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃａ、ＲＥＭから選択される１種以上）を添加してもよく、残部はＦｅ及び不可避不純物であってもよい。前記他の元素の好ましい添加量及び添加理由は以下の通りである。

（１）Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏについて
Ｃｕ：２％以下
Ｎｉ：２．５％以下
Ｍｏ：１％以下
これらＣｕ、Ｎｉ、及びＭｏは、いずれも強度確保に有用な元素である。特にＣｕは、固溶強化および析出強化によって強度［引張強さ（ＴＳ）と降伏強さ（ＹＳ）］を高めるために有効に作用する。Ｃｕは０％超であればよいが、前記作用効果を明瞭に発揮させるには、０．０５％以上、特に０．１０％以上含有させることが望ましい。しかし過剰に含有させると、熱間加工性を阻害させるため２％以下、好ましくは１．５％以下、さらに好ましくは１．０％以下にする。

Ｎｉは、鋼板の強度と靭性を同時に向上させる元素である。Ｎｉは０％超であればよいが、前記作用効果を明瞭に発揮させるには、０．０５％以上、特に０．１０％以上含有させることが好ましい。しかし過剰にすると、コストアップにつながるため２．５％以下、好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．５％以下にする。

Ｍｏは、焼入れ性を高めて、鋼板の強度（ＴＳとＹＳ）を確保するのに有用な元素である。またＢと併せて含有させることにより、圧延後の冷却時における焼入れ性が制御されて強度（ＴＳ）と靭性のバランスを最適化できる。Ｍｏは０％超であればよいが、前記作用効果を明瞭に発揮させるには０．０５％以上、特に０．１０％以上含有させることが好ましい。しかし過剰に含有させると、靭性を劣化させるため、１％以下、好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．４％以下にする。

前記Ｃｕ、Ｎｉ、及びＭｏは１種以上を単独で又は適宜組み合わせて添加してもよい。

（２）Ｎｂ、Ｖについて
Ｎｂ：０．０５％以下
Ｖ ：０．１％以下
これらＮｂ及びＶは、析出強化及び組織微細化効果があり、高強度化に有用な元素である。ＮｂやＶは０％超であればよいが、この様な作用を明瞭に発揮させる為には、Ｎｂ：０．０１％以上（より好ましくは０．０２％以上）、Ｖ：０．０１％以上（より好ましくは０．０２％以上）にすることが推奨される。但し、これら元素を過剰に添加しても上記効果が飽和してしまい、経済的に無駄である。従ってＮｂ：０．０５％以下（好ましくは０．０３％以下）、Ｖ：０．１％以下（好ましくは０．０５％以下）にする。

Ｎｂ及びＶは１種以上を単独で又は適宜組み合わせて添加してもよい。

（３）Ｃａ、ＲＥＭについて
Ｃａ：０．００５％以下
ＲＥＭ：０．０５％以下
Ｃａは、ＳをＣａＳとして固定すると共に、粒状の非金属介在物として形態を制御することにより、靭性を向上させて、偏析部からの破壊を防止するのに有効である。Ｃａは０％超であればよいが、この様な効果を十分に発揮させるには、Ｃａを０．０００５％以上（より好ましくは０．００１０％以上）含有させることが好ましい。一方、Ｃａを過剰に含有させても、これらの効果は飽和するばかりか靭性が却って劣化する。よってＣａ含有量は、０．００５％以下、好ましくは０．００４％以下にする。

ＲＥＭも、上記Ｃａと同様に硫化物としてＳを固定し、偏析部の靭性を向上させるのに有効に作用する。ＲＥＭは０％超であればよいが、前記効果を十分に発揮させるには、ＲＥＭを０．００５％以上（より好ましくは０．０１０％以上）含有させることが好ましい。しかし過剰に含有させると、過剰な非金属介在物の存在により、靭性を却って劣化させることになる。よって、ＲＥＭ量は０．０５％以下、好ましくは０．０３％以下にする。

前記のようにして組織、化学組成、及び介在物を制御することによって、鋼板中央部［板の前後方向（長手方向）の中央部］の引張強さを７００ＭＰａ以上（例えば７００〜９００ＭＰａ程度）にし、降伏強さを６５０ＭＰａ以上（例えば６５０〜８００ＭＰａ程度）に高めても、鋼板表面の硬さの向上を低減でき、冷間曲げ加工性に優れた鋼板を得ることができる。

鋼板表面には、冷間曲げのときに最も歪みが掛かり、例えば曲げ半径が３．５ｔ（ｔは板厚）の厳しい曲げで表層部には１４％の歪みが発生し、曲げ半径が２．５ｔの曲げで表層部に２０％もの歪みが発生する。このような激しい歪みがかかる場合であっても、本発明では上述のようにして組織、化学組成、及び介在物を制御し、鋼板表面の硬さを抑制し、冷間曲げ加工性を高めているため、割れの発生を防止できる。

なお鋼板の表側表面から深さ１ｍｍの箇所の硬さと、裏側表面から深さ１ｍｍの箇所の硬さは、いずれもＨｖ３００以下程度、好ましくはＨｖ２９０以下程度、さらに好ましくはＨｖ２８０以下程度である。硬さの下限は特に限定されないが、通常、Ｈｖ２００程度である。

本発明の鋼板は、例えば、以下のようにすれば製造できる。すなわち所定範囲に化学組成が制御された鋼片を、鋼片内の最高表面温度が１０００℃以上（例えば１０５０〜１３００℃程度）になるように加熱し、鋼片表面の板面内の最大温度差が８０℃以下（例えば４０〜７０℃程度）になるように均熱した後、圧延し、その後１〜５０℃／秒（好ましくは３〜２０秒／秒程度）の速度で冷却することによって製造できる。なお冷却後は、５００℃以上Ａｃ₁点以下の温度に加熱し、焼戻ししてもよい。

前記均熱処理は、鋼板中央部の引張強さ（ＴＳ）や降伏強さ（ＹＳ）を高めるのに有効であり、またベイナイト組織分率などを所定の範囲まで高めるのに有効である。また均熱処理は、鋼板の板面方向の材質ばらつき（引張強さなど）を低減するのに有効であり、曲げ加工部位（長さ５〜１５ｍ程度）の変形ばらつきを抑えることができ、曲げ加工精度を均一にできる。板面方向に引張強さのばらつきがあると、その引張強さに応じて型押しによる曲げ加工後の曲率半径に差異が生じ、狙いの曲率半径に均一に曲げるのが難しくなる。また円形鋼管を制作するときには真円度が悪くなる。

前記均熱処理によって得られた鋼板では、鋼板の先端又後端の切断面から１００ｍｍ以内の箇所における引張強さＴＳ₁と、鋼板中央部（長手方向中央部）の引張強さＴＳ₂との差（ＴＳ₁−ＴＳ₂）の最大値が、例えば５０ＭＰａ以下（好ましくは４０ＭＰａ以下、特に３０ＭＰａ以下）に低減されている。引張強さの差（ＴＳ₁−ＴＳ₂）が大きくなると、曲げ加工後の曲率の差が大きくなる。

本発明の鋼板の板厚は、例えば、１０ｍｍ以上（好ましくは２０ｍｍ以上、さらに好ましくは３０ｍｍ以上、特に４０ｍｍ以上）、１００ｍｍ以下（例えば８０ｍｍ以下）程度である。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

実験例１
表１に示す化学組成の鋼片（厚さ２５０ｍｍ）を温度（鋼片内の最高表面温度）１１００℃に加熱し、鋼片表面の板面内の最大温度差（温度偏差）が６０℃になるように均熱処理した後、板厚５０ｍｍまで圧延（圧延終了温度８５０℃）し、冷却速度１０℃／秒で室温まで冷却した。次いでテンパー温度（再加熱温度）６００℃で焼戻しした。

得られた鋼板の特性を以下のようにして評価した。

［組織分率］
鋼板を厚さ（深さ）方向に切断し、鋼板の長手方向中央付近の切断面において、深さ１／４ｔ部（ｔは板厚）をナイタールで腐食し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：倍率２０００倍）観察により組織を同定した後、ベイナイト組織（上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、ベイニティックフェライト組織、グラニュラーベイニティックフェライト組織）、マルテンサイト組織（島状マルテンサイトを含む）、及びポリゴナルフェライト組織の面積率を求めた。

［介在物個数］
鋼板を厚さ方向に切断し、この切断面のうち鋼板の長手方向中央付近において、２ｍｍ×２ｍｍであって鋼板表面に接する視野を５つ設定し、各視野について光学顕微鏡（倍率１００倍）で観察した。円相当径が３０μｍ以上になる介在物の個数を求め、視野数で除して平均個数を求めた。

なお本実験例で円相当径が３０μｍ以上になる介在物は、ＴｉＮ系介在物であった。介在物中の元素の特定及びその量は、特性Ｘ線の波長分散分光の強さを測定し検量線法を利用することによって決定できる。

［硬さ］
鋼板を厚さ方向に切断し、鋼板の長手方向中央付近の切断面において、鋼板の表側表面から深さ１ｍｍの箇所、深さ１／４ｔ（ｔは板厚）の箇所、深さ３／４ｔの箇所、並びに裏側表面から深さ１ｍｍの箇所の合計４箇所のビッカース硬さ（ＪＩＳ Ｚ ２２４４）を測定した。またこれら４点のうち最も硬い部分と最も柔らかい部分の硬さの差を求めた。

［引張強さ、降伏強さ］
鋼板の長手方向中央（かつ１／４ｔ部）から４号試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１）を採取し、引張強さ（ＴＳ₂）と降伏強さ（ＹＳ）を測定した。また鋼板を長手方向先端から１ｍの箇所で切断し、また後端から１ｍの箇所でも切断し、これら先後の切断面から１００ｍｍ以内の箇所（かつ１／４ｔ部）からも４号試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１）を採取し、引張強さ（ＴＳ₁)を測定した。先端側の引張強さと後端側の引張強さのうち大きい方を鋼板端部の引張強さ（ＴＳ₁）として採用し、ＴＳ₁−ＴＳ₂の値（最大値）を求めた。

［衝撃値］
鋼板の長手方向中央に相当し、かつ１／４ｔ部に相当する箇所からＶノッチ試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０２）を採取し、温度−４０℃でシャルピー衝撃試験（ＪＩＳ Ｚ ２２４２）を行った。

［曲げ試験］
鋼板の長手方向中央から曲げ試験片（３００ｍｍ幅×４５０ｍｍ長さ×５０ｍｍ厚）を採取し、曲げ半径１７５ｍｍ（板厚５０ｍｍの３．５倍に相当）で角度９０°の冷間曲げ加工を行った。割れの発生の有無を目視で確認した。

結果を表２に示す。

鋼Ｎｏ．３〜４、７〜８、及び１３〜１４は、冷間曲げ加工性に劣る。鋼Ｎｏ．３〜４はＣ含有量が高いためベイナイト組織分率が低く、裏側及び表側の表面が硬くなっているためであり、鋼Ｎｏ．７〜８及び１３〜１４はＮが多く粗大介在物が析出しているためである。

また鋼Ｎｏ．４〜８は、引張強さ及び降伏強さに劣る。鋼Ｎｏ．４はＴｉが少なくＴｉ−３．４Ｎの値が低いためであり、鋼Ｎｏ．５はＢが少ないためであり、鋼Ｎｏ．６はＣｒ及びＴｉが少なくＴｉ−３．４Ｎの値が小さいためであり、鋼Ｎｏ．７はＣｒが少ないためであり、鋼Ｎｏ．８はＮが多くＴｉ−３．４Ｎの値が小さいためである。

これらに対して鋼Ｎｏ．１〜２及び９〜１２は、化学組成、組織、介在物、鋼板表面硬さなどが適切であり、優れた引張強さ及び降伏強さと、高い冷間曲げ加工性とを両立できている。

実験例２
表３に示す化学組成の鋼片を用い、表３に示す条件で圧延、冷却、再加熱を行う以外は実験例１と同様にした。

結果を表４に示す。

鋼Ｎｏ．１６、１８、２０は、加熱時の温度偏差（鋼片表面の板面内の最大温度差）が大きいため、鋼板中央部における引張強さ及び降伏強さが不十分であった。また鋼板前後端部と中央部の引張強さの差（ＴＳ₁−ＴＳ₂）も大きくなっており、ベイナイト組織分率も小さくなっていた。

これらに対して鋼Ｎｏ．１５、１７、１９は、加熱時の温度偏差が小さく、鋼板中央部において十分な引張強さ及び降伏強さを達成できた。

Claims (9)

1. Ｃ：０．０１〜０．１０質量％、Ｓｉ：０．５質量％以下、Ｍｎ：０．５〜２．５質量％、Ｐ：０．０５質量％以下、Ｓ：０．０１質量％以下、Ｃｒ：０．４〜２質量％、Ｔｉ：０．０４〜０．１５質量％、Ｂ：０．０００５〜０．００５質量％、Ａｌ：０．１質量％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼板であって、
   Ｎ：０．００６質量％以下、Ｔｉ−３．４Ｎ：０．０２質量％以上を満足し、ベイナイト組織の面積率が９０％以上であり、
   鋼板を厚さ方向に切断し、この切断面において２ｍｍ×２ｍｍであって鋼板表面に接する視野を設定し、この視野内における円相当径３０μｍ以上の介在物の個数が１個未満であり、
   鋼板の表側表面から深さ１ｍｍの箇所の硬さと、裏側表面から深さ１ｍｍの箇所の硬さがいずれもＨｖ３００以下であることを特徴とする冷間曲げ加工性に優れた引張強さ７００ＭＰａ以上、降伏強さ６５０ＭＰａ以上、板厚１０ｍｍ以上の高強度鋼板。
2. さらにＣｕ：２質量％以下、Ｎｉ：２．５質量％以下、及びＭｏ：１質量％以下から選択される少なくとも１種を含有する請求項１に記載の高強度鋼板。
3. さらにＮｂ：０．０５質量％以下、及びＶ：０．１質量％以下から選択される少なくとも１種を含有する請求項１又は２に記載の高強度鋼板。
4. さらにＣａ：０．００５質量％以下、及びＲＥＭ：０．０５質量％以下から選択される少なくとも１種を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の高強度鋼板。
5. マルテンサイト組織とポリゴナルフェライト組織の合計の面積率が１０％以下である請求項１〜４のいずれかに記載の高強度鋼板。
6. 鋼板の表側表面から深さ１ｍｍの箇所、深さ１／４ｔ（ｔは板厚）の箇所、及び深さ３／４ｔの箇所、並びに裏側表面から深さ１ｍｍの箇所の合計４箇所間での硬さの差の最大値が４０Ｈｖ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の高強度鋼板。
7. 鋼板の先端又は後端の切断面から１００ｍｍ以内の箇所における引張強さＴＳ₁と、鋼板中央部の引張強さＴＳ₂との差（ＴＳ₁−ＴＳ₂）の最大値が、５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高強度鋼板。
8. 請求項１〜４のいずれかに記載の成分組成を有する鋼片を加熱して鋼片内の最高表面温度を１０００℃以上、鋼片表面の板面内の最大温度差を８０℃以下にした後、圧延し、その後１〜５０℃／秒の速度で室温まで冷却することを特徴とする高強度鋼板の製造方法。
9. 前記冷却の後、さらに５００℃以上Ａｃ₁点以下に再加熱し、次いで冷却する請求項８に記載の高強度鋼板の製造方法。