JP6947328B2 - 鋼板、部材及びそれらの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車部品等に好適に用いられる鋼板、部材及びそれらの製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、高強度であり、形状均一性及び形状凍結性に優れた鋼板、部材及びそれらの製造方法に関する。
近年、地球環境保全の観点から、ＣＯ２排出量の規制を目的として自動車業界全体で自動車の燃費改善が指向されている。自動車の燃費改善には、使用部品の薄肉化による自動車の軽量化が最も有効であるため、近年、自動車部品用素材としての高強度鋼板の使用量が増加しつつある。
鋼板強度を得るために硬質相であるマルテンサイトを活用した鋼板は多い。一方で、マルテンサイトを生成させる際、変態ひずみによって板形状の均一性が悪化する。板形状の均一性が悪化すると成形時の寸法精度に悪影響をもたらすため、所望の寸法精度が得られるよう板をレベラー加工やスキンパス圧延（調質圧延）によって矯正されてきた。一方で、これらのレベラー加工やスキンパス圧延によってひずみが導入されると、形状凍結性が劣化するため、成形時の寸法精度が悪くなり、所望の寸法精度が得られなくなる。形状凍結性を悪化させないためにはマルテンサイト変態時の板形状の均一性の劣化を抑制する必要があるのに対し、これまでにも様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献１では、降伏比及びｒ値を低下することで形状凍結性を改善する。具体的には、ミクロ組織が、フェライト又はベイナイトを体積分率最大の相とし、体積分率で１％以上２５％以下のマルテンサイトを含む複合組織鋼において、結晶方位を制御し、圧延方向のｒ値及び圧延方向と直角方向のｒ値のうち少なくとも１つを０．７以下、降伏比を７０％以下とすることで形状凍結性が良好な超高強度鋼板を提供している。
また、特許文献２は、成分組成が、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．５〜３．０％、Ｍｎ：１．５〜４．０％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．０１０〜０．５％を満たす鋼からなり、面積率で０〜５％のポリゴナルフェライト、５％以上のベイニティックフェライト、５〜２０％のマルテンサイト、３０〜６０％の焼き戻しマルテンサイトと、５〜２０％の残留オーステナイトを含み、かつ旧オーステナイトの平均粒径が１５μｍ以下とすることで形状凍結性に優れた高強度鋼板を提供している。
また、特許文献３は、水中で鋼板をロールにより拘束することで、水焼入れ時に生じるマルテンサイト変態による鋼板形状劣化を抑制する技術が提供されている。
特開２００５−２７２９８８号公報 特開２０１２−２２９４６６号公報 特許第６０９４７２２号公報
自動車車体に使用される鋼板はプレス加工されて使用されるため、形状均一性及び形状凍結性は必要な特性である。さらに最近の自動車部品用素材には高強度鋼板の使用量が増加しつつある。そこで、高強度でかつ形状凍結性に優れる必要がある。
特許文献１で開示された技術では、結晶方位及びｒ値の制御により形状凍結性の優れる技術は提供されているものの、成形時にはあらゆる方向に成形されるため、成形の方向によっては形状凍結性の優れない方向があると思われる。また、マルテンサイト分率は小さく、強度レベルは小さい。
特許文献２で開示された技術では、本発明と同等の強度で、低降伏比とすることで形状凍結性に優れる鋼板を提供しているものの、幅方向の金属相の転位密度差を抑制していないことから、形状凍結性は劣ると考えられ、形状の記載はない。
特許文献３で開示された技術では、形状均一性を良好にする技術は提供されているものの、幅方向の金属相の転位密度差を抑制していないことから、形状凍結性は劣ると考えられる。
本発明は、高強度かつ形状均一性及び形状凍結性に優れた鋼板、部材及びそれらの製造方法を提供することを目的とする。
なお、ここで、高強度とは、ＪＩＳＺ２２４１（２０１１）に準拠し、引張速度：１０ｍｍ／分で行った引張試験による引張強度ＴＳが７５０ＭＰａ以上であることを指す。
また、優れた形状均一性とは、圧延方向に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量が１５ｍｍ以下であることを指す。
また、優れた形状凍結性とは、ＪＩＳＺ２２４１（２０１１）に準拠し、引張速度：１０ｍｍ／分で行った引張試験による降伏比ＹＲに関し、板幅中央のＹＲと板幅端のＹＲの差であるΔＹＲが−３％以上３％以下であることを指す。
本発明者らは、上記課題を解決するために、引張強度７５０ＭＰａ以上であり、かつ鋼板の形状均一性及び形状凍結性を良好とする鋼板の要件について鋭意研究を重ねた。その結果、優れた形状凍結性を得るためには、鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下であり、かつ板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下とすることが必要であることを知見した。また、本発明者らは、急速冷却によりマルテンサイト分率を２０％以上とすることで、高強度となることを知見した。一方、水冷中のマルテンサイト変態は急速かつ不均一に生じるため、変態ひずみにより鋼板形状の均一性を悪化させる。変態ひずみによる悪影響の軽減について調査した結果、マルテンサイト変態中に板表裏面から拘束力を加えることによって板形状の均一性が改善することに想到した。そして、拘束条件制御による幅方向における金属相の転位密度変動の低減により、幅方向での降伏強度（ＹＲ）変動が低減し形状凍結性が良好となることが判明した。
以上の通り、本発明者らは、上記の課題を解決するために様々な検討をおこなった結果、高強度であり、形状均一性及び形状凍結性に優れた鋼板が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は以下の通りである。
［１］面積率で、マルテンサイト：２０％以上１００％以下、フェライト：０％以上８０％以下、その他の金属相：５％以下であり、
鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下であり、かつ
板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下である鋼組織を有し、
圧延方向に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量が１５ｍｍ以下である鋼板。
［２］質量％で、
Ｃ：０．０５％以上０．６０％以下、
Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下、
Ｍｎ：０．１％以上３．２％以下、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．００５０％以下、
Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、及び
Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有する［１］に記載の鋼板。
［３］前記成分組成は、さらに、質量％で、
Ｃｒ：０．２０％以下、
Ｍｏ：０．１５％未満、及び
Ｖ：０．０５％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する［２］に記載の鋼板。
［４］前記成分組成は、さらに、質量％で、
Ｎｂ：０．０２０％以下及び
Ｔｉ：０．０２０％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する［２］又は［３］に記載の鋼板。
［５］前記成分組成は、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．２０％以下及び
Ｎｉ：０．１０％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する［２］〜［４］のいずれか一つに記載の鋼板。
［６］前記成分組成は、さらに、質量％で、
Ｂ：０．００２０％未満を含有する［２］〜［５］のいずれか一つに記載の鋼板。
［７］前記成分組成は、さらに、質量％で、
Ｓｂ：０．１％以下及び
Ｓｎ：０．１％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する［２］〜［６］のいずれか一つに記載の鋼板。
［８］［１］〜［７］のいずれか一つに記載の鋼板が、成形加工及び溶接の少なくとも一方をされてなる部材。
［９］［２］〜［７］のいずれか一つに記載の成分組成を有する鋼スラブを加熱した後、熱間圧延する、熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板を、焼鈍温度：ＡＣ１点以上で３０秒以上保持し、その後、Ｍｓ点以上で水焼入れ開始し、１００℃以下まで水冷後、１００℃以上３００℃以下で再度加熱する焼鈍工程と、を有し、
前記焼鈍工程における前記水焼入の水冷中、鋼板の表面温度が（Ｍｓ点＋１５０℃）以下の領域において、鋼板を挟んで設置された２つのロールで下記条件（１）〜（３）を満たすように鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束する、鋼板の製造方法。
（１）鋼板の板厚をｔとしたとき、前記２つのロールのそれぞれの押し込み量が０ｍｍ超ｔｍｍ以下である。
（２）前記２つのロールのロール径をそれぞれＲｎ及びｒｎであるとしたとき、Ｒｎ及びｒｎは、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。
（３）前記２つのロールのロール間距離が、０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下である。
［１０］［２］〜［７］のいずれか一つに記載の成分組成を有する鋼スラブを加熱した後、熱間圧延する、熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程で得られた冷延鋼板を、焼鈍温度：ＡＣ１点以上で３０秒以上保持し、その後、Ｍｓ点以上で水焼入れ開始し、１００℃以下まで水冷後、１００℃以上３００℃以下で再度加熱する焼鈍工程と、を有し、
前記焼鈍工程における前記水焼入の水冷中、鋼板の表面温度が（Ｍｓ点＋１５０℃）以下の領域において、鋼板を挟んで設置された２つのロールで下記条件（１）〜（３）を満たすように鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束する、鋼板の製造方法。
（１）鋼板の板厚をｔとしたとき、前記２つのロールのそれぞれの押し込み量が０ｍｍ超ｔｍｍ以下である。
（２）前記２つのロールのロール径をそれぞれＲｎ及びｒｎであるとしたとき、Ｒｎ及びｒｎは、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。
（３）前記２つのロールのロール間距離が、０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下である。
［１１］［９］又は［１０］に記載の鋼板の製造方法によって製造された鋼板を、成形加工及び溶接の少なくとも一方を行う工程を有する、部材の製造方法。
本発明によれば、高強度であり、形状均一性及び形状凍結性に優れた鋼板、部材及びそれらの製造方法を提供することができる。本発明の鋼板を自動車構造部材に適用することにより、自動車用鋼板の高強度化と形状凍結性向上との両立が可能となる。即ち、本発明により、自動車車体が高性能化する。
焼鈍工程における水冷中に、鋼板の表面及び裏面から鋼板を２つのロールで拘束した一例の概略図である。 図１の２つのロール付近を示す拡大図である。 ロールの押し込み量を説明するための概略図である。 ２つのロールのロール間距離を説明するための概略図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
本発明の鋼板は、面積率で、マルテンサイト：２０％以上１００％以下、フェライト：０％以上８０％以下、その他の金属相：５％以下であり、鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下であり、かつ板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下である鋼組織を有し、圧延方向に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量が１５ｍｍ以下である。これらの条件を満たす鋼板であれば、本発明の効果が得られるので鋼板の成分組成は特に限られない。
まず、本発明の鋼板の鋼組織について説明する。なお、以下の鋼組織の説明における、マルテンサイト、フェライト、及びその他の金属相の「％」は、「鋼板全体の鋼組織に対する面積率（％）」を意味する。
マルテンサイト：２０％以上１００％以下
ＴＳ≧７５０ＭＰａの高強度を得るため、マルテンサイトの組織全体に対する面積率は２０％以上とする。マルテンサイトの面積率が２０％未満であると、フェライト、残留オーステナイト、パーライト、ベイナイトのいずれかが多くなり、強度が低下する。なお、マルテンサイトの組織全体に対する面積率は合計で１００％であってもよい。マルテンサイトは焼入れままのフレッシュマルテンサイトと焼戻した焼戻しマルテンサイトの合計とする。本発明において、マルテンサイトとは、マルテンサイト変態点（単にＭｓ点ともいう。）以下でオーステナイトから生成した硬質な組織を指し、焼戻しマルテンサイトはマルテンサイトを再加熱した時に焼戻される組織を指す。
フェライト：０％以上８０％以下
鋼板の強度を確保する観点から、鋼板全体の鋼組織に対するフェライトの面積率は８０％以下である。当該面積率は、０％であってもよい。本発明において、フェライトとは比較的高温でのオーステナイトからの変態により生成し、ＢＣＣ格子の結晶粒からなる組織である。
その他の金属相：５％以下
本発明の鋼板の鋼組織は、マルテンサイト及びフェライト以外のその他の金属相として、不可避的に含む金属相を含んでいてもよい。その他の金属相の面積率は、５％以下であれば許容される。その他の金属相は、残留オーステナイト、パーライト、ベイナイトなどである。その他の金属相の面積率は、０％であってもよい。残留オーステナイトとはマルテンサイト変態せずに室温まで残ったオーステナイトを指す。パーライトとはフェライトと針状セメンタイトからなる組織である。ベイナイトとは比較的低温（マルテンサイト変態点以上）でオーステナイトから生成し、針状又は板状のフェライト中に微細な炭化物が分散した硬質な組織を指す。
ここで、鋼組織における各組織の面積率の値は、実施例に記載の方法で測定して得られた値を採用する。
具体的には、まず、各鋼板の圧延方向及び圧延方向に対して垂直方向から試験片を採取し、圧延方向に平行な板厚Ｌ断面を鏡面研磨し、ナイタール液で組織現出する。組織現出したサンプルを、走査電子顕微鏡を用いて観察し、倍率１５００倍のＳＥＭ像上の、実長さ８２μｍ×５７μｍの領域上に４．８μｍ間隔の１６×１５の格子をおき、各相上にある点数を数えるポイントカウンティング法により、マルテンサイトの面積率を調査する。面積率は、倍率１５００倍の別々のＳＥＭ像から求めた３つの面積率の平均値とする。測定場所は板厚１／４とする。マルテンサイトは白色の組織を呈しており、焼戻しマルテンサイトは内部に微細な炭化物が析出している。フェライトは黒色の組織を呈している。また、ブロック粒の面方位とエッチングの程度によっては、内部の炭化物が現出しにくい場合もあるので、その場合はエッチングを十分に行い確認する必要がある。
また、フェライト及びマルテンサイト以外のその他の金属相の面積率を、１００％からフェライト及びマルテンサイトの合計面積率を引いて算出する。
鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下であり、かつ、板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下
優れた形状凍結性を得るためには、鋼板幅方向のＹＲ変動を小さくする必要があり、そのためにはＹＲと相関がある金属相の転位密度変動を小さくする必要がある。板厚位置において、表面は金属相の転位密度が最も小さく、中央は最も大きくなる傾向があるため、表面と中央で鋼板幅方向における金属相の転位密度変動が小さいと、どの板厚位置でも鋼板幅方向における金属相の転位密度変動が小さくなっていると推定される。優れた形状凍結性を得るためには、鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合（板幅端の金属相の転位密度／板幅中央の金属相の転位密度）が１４０％以下である必要がある。また、板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合（板幅端の金属相の転位密度／板幅中央の金属相の転位密度）が１４０％以下である必要がある。鋼板表面及び板厚中央のそれぞれにおける、当該割合は、好ましくは１３５％以下、より好ましくは１３０％以下である。一方、板幅端では焼鈍保持後、焼入れ温度までの冷却時に抜熱されやすいため、マルテンサイト以外の組織が出やすくなる。するとＹＲが低下するため、鋼板幅方向のＹＲ変動が大きくなる。このＹＲ変動を抑制するために、水焼入れ時の拘束条件を適正化することで板幅端の金属相の転位密度を板幅中央部と同等にする、又は板幅中央部よりも高くする必要がある。したがって、鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上であり、かつ、板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上とする必要がある。鋼板表面及び板厚中央のそれぞれにおける、当該割合は、好ましくは１１０％以上、より好ましくは１２０％以上である。
なお、本発明において、転位密度を規定する際の鋼板表面とは、鋼板の表面及び裏面（一方の面及び対向する他方の面）の双方のことを指す。
板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合は、実施例に記載の方法で得られた値を採用する。
具体的には、まず、各鋼板の板幅中央部及び板幅端部（鋼板最エッジ部）から、それぞれ幅１０ｍｍ×搬送方向長さ１０ｍｍのサンプルを採取し、鋼板表面を研磨してスケールを除去し、鋼板表面のＸ線回折測定を行う。ここで、スケール除去のために研磨する量は１μｍ未満とする。線源はＣｏとする。Ｃｏの分析深さは２０μｍ程度であるため、鋼板表面の金属相の転位密度は鋼板表面から０〜２０μｍの範囲内の金属相の転位密度のことである。金属相の転位密度はＸ線回折測定の半価幅βから求める歪みから換算する手法を用いる。歪みの抽出には、以下に示すＷｉｌｌｉａｍｓｏｎ−Ｈａｌｌ法を用いる。半価幅の広がりは結晶子のサイズＤとひずみεが影響し、両因子の和として次式を用いて計算できる。
β＝β１＋β２＝（０．９λ／（Ｄ×ｃｏｓθ））＋２ε×ｔａｎθ
この式を変形すると、βｃｏｓθ／λ＝０．９λ／Ｄ＋２ε×ｓｉｎθ／λとなる。ｓｉｎθ／λに対してβｃｏｓθ／λをプロットすることにより、直線の傾きからひずみεが算出される。なお、算出に用いる回折線は（１１０）、（２１１）、及び（２２０）とする。ひずみεから金属相の転位密度の換算はρ＝１４．４ε2／ｂ2を用いる。なお、θはＸ線回折のθ‐２θ法より算出されるピーク角度を意味し、λはＸ線回折で使用するＸ線の波長を意味する。ｂはＦｅ（α）のバーガース・ベクトルで、本発明においては、０．２５ｎｍとする。そして、鋼板表面における板幅中央の表面の金属相の転位密度に対する板幅端の表面の金属相の転位密度の割合を求める。
次に、板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合を算出した方法を説明する。
各鋼板の板幅中央部及び板幅端部から、それぞれ幅２０ｍｍ×搬送方向長さ２０ｍｍのサンプルを採取し、鋼板表面を研磨してスケールを除去する。ここで、スケール除去のために研磨する量は１μｍ未満とする。次に、それぞれのサンプルを、表面研削により板厚中央まで研削した後に、上記の鋼板表面の測定と同様の方法で、Ｘ線回折測定を行う。なお、Ｃｏの分析深さは２０μｍ程度であるため、板厚中央の金属相の転位密度は鋼板中央から０〜２０μｍの範囲内の金属相の転位密度のことである。測定結果に基づいて、板厚中央における表面の金属相の転位密度に対する板幅端の表面の金属相の転位密度の割合を求める。
板厚方向で板厚中央部は金属相の転位密度が最も大きく、表面は最も小さくなる傾向がある。そこで本発明では、表面及び板厚中央部での金属相の転位密度を測定することで、全板厚位置における幅方向の金属相の転位密度比を規定する。
次いで、本発明の鋼板の特性について説明する。
本発明の鋼板は形状均一性が良好である。具体的には、鋼板の圧延方向（長手方向）に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量が１５ｍｍ以下である。最大反り量は、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは８ｍｍ以下である。最大反り量の下限は限定せず、０ｍｍが最も好ましい。
本発明でいう「鋼板長手方向に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量」とは、鋼板を鋼板長手方向（圧延方向）に鋼板の元幅にて長さ１ｍでせん断した後、せん断後の鋼板を水平な台に置き、水平な台から鋼板の下部までの隙間が最大になっている箇所における水平な台から鋼板までの距離をいう。なお、ここでの距離は、水平な台の水平面と垂直な方向（鉛直方向）における距離である。また、鋼板の一方の面を上側にして反り量を測定した後、鋼板の他方の面を上側にして反り量を測定し、測定した反り量のうち最大である値を最大反り量とする。また、せん断後の鋼板は、鋼板の角部と水平な台がより多くの接触点（２点以上）が存在するように水平な台の上に置いている。反り量は、鋼板よりも上の位置から水平な板を鋼板に接触するまで降ろしていき、鋼板に接触した位置において、水平な台と水平な板との間の距離から、鋼板の板厚を引いて求める。なお、鋼板の長手方向の切断をする際のせん断機の刃のクリアランスは４％（管理範囲の上限は１０％）で行う。
本発明の鋼板は強度が高い。具体的には、実施例に記載のように、ＪＩＳＺ２２４１（２０１１）に準拠し、引張速度：１０ｍｍ／分で行った引張試験による引張強度が７５０ＭＰａ以上である。引張強度は、好ましくは９５０ＭＰａ以上、より好ましくは１１５０ＭＰａ以上、さらに好ましくは１３００ＭＰａ以上である。なお、引張強度の上限は特に限定されないが、他の特性とのバランスの取りやすさの観点から２５００ＭＰａ以下が好ましい。
本発明の鋼板は形状凍結性に優れる。金属相の転位密度と相関のある降伏強度（ＹＲ）の幅方向変動を低減することで形状凍結性は良好となる。具体的には、実施例に記載のように、ＪＩＳＺ２２４１（２０１１）に準拠し、引張速度：１０ｍｍ／分で行った引張試験による降伏比ＹＲに関し、板幅中央のＹＲと板幅端のＹＲの差である方法で測定した降伏比変動（ΔＹＲ）が−３％以上３％以下である。降伏比変動（ΔＹＲ）は、好ましくは−２％以上２％以下、より好ましくは−１％以上１％以下である。
本発明の鋼板の板厚は、本発明の効果を有効に得る観点から、０．２ｍｍ以上３．２ｍｍ以下であることが好ましい。
次いで、本発明の鋼板とするための好ましい成分組成について説明する。下記の成分組成の説明において成分の含有量の単位である「％」は「質量％」を意味する。
Ｃ：０．０５％以上０．６０％以下
Ｃは、焼入れ性を向上させる元素であり、Ｃを含有させることにより、所定のマルテンサイトの面積率を確保しやすくなる。また、Ｃを含有させることにより、マルテンサイトの強度を上昇させ、強度を確保しやすくなる。優れた形状凍結性を維持して所定の強度を得る観点から、Ｃ含有量が０．０５％以上であることが好ましい。なお、ＴＳ≧９５０ＭＰａを得る観点からは、Ｃ含有量は０．１１％以上とすることがより好ましい。また、ＴＳ≧１１５０ＭＰａを得る観点からは、Ｃ含有量は０．１２５％以上とすることがさらに好ましい。一方、Ｃ含有量が０．６０％を超えると、強度が過剰になるのみならず、マルテンサイト変態による変態膨張を抑制しにくくなる傾向がある。そのため、形状均一性が劣化する傾向がある。したがって、Ｃ含有量は０．６０％以下であることが好ましい。Ｃ含有量は、より好ましくは０．５０％以下、さらに好ましくは０．４０％以下である。
Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下
Ｓｉは固溶強化による強化元素である。このような効果を十分に得るには、Ｓｉ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上である。一方、Ｓｉ含有量が多くなりすぎると、板幅中央部に粗大なＭｎＳが生成しやすくなり、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する傾向がある。したがって、Ｓｉ含有量は好ましくは２．０％以下、より好ましくは１．７％以下、さらに好ましくは１．５％以下である。
Ｍｎ：０．１％以上３．２％以下
Ｍｎは、鋼の焼入れ性を向上させ、所定のマルテンサイトの面積率を確保するために含有させる。Ｍｎ含有量が０．１％未満では、鋼板表層部にフェライトが生成することで強度が低下する傾向がある。したがって、Ｍｎ含有量は好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上、さらに好ましくは０．３％以上である。一方、Ｍｎは、ＭｎＳの生成・粗大化を特に助長する元素であり、Ｍｎ含有量が３．２％を超えると、粗大な介在物の増加により、板幅中央部に粗大なＭｎＳが生成しやすくなり、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する傾向がある。したがって、Ｍｎ含有量は好ましくは３．２％以下、より好ましくは３．０％以下、さらに好ましくは２．８％以下である。
Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、鋼を強化する元素であるが、その含有量が多いと亀裂発生を促進させ、板幅中央部の粒界に偏析しやすくなり、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する傾向がある。したがって、Ｐ含有量は好ましくは０．０５０％以下、より好ましくは０．０３０％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下である。なお、Ｐ含有量の下限は特に限定されるものではないが、現在、工業的に実施可能な下限は０．００３％程度である。
Ｓ：０．００５０％以下
Ｓは、ＭｎＳ、ＴｉＳ、Ｔｉ（Ｃ、Ｓ）等の形成を通じて板幅中央部に粗大な介在物が生成しやすくなり、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する傾向がある。この介在物による弊害を軽減するために、Ｓ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。Ｓ含有量はより好ましくは０．００２０％以下、さらに好ましくは０．００１０％以下、特に好ましくは０．０００５％以下である。なお、Ｓ含有量の下限は特に限定されるものではないが、現在、工業的に実施可能な下限は０．０００２％程度である。
Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下
Ａｌは十分な脱酸を行い、鋼中の粗大な介在物を低減するために添加される。その効果を十分に得る観点から、Ａｌ含有量は０．００５％以上であることが好ましい。Ａｌ含有量はより好ましくは０．０１０％以上である。一方、Ａｌ含有量が０．１０％超となると、熱間圧延後の巻取り時に生成したセメンタイトなどのＦｅを主成分とする炭化物が焼鈍工程で固溶しにくくなり、粗大な介在物や炭化物が生成する傾向にある。そのため、強度を低下させるのみならず、特に板幅中央部で粗大化しやすくなり、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する傾向がある。したがって、Ａｌ含有量は好ましくは０．１０％以下、より好ましくは０．０８％以下、さらに好ましくは０．０６％以下である。
Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは、鋼中でＴｉＮ、（Ｎｂ、Ｔｉ）（Ｃ、Ｎ）、ＡｌＮ等の窒化物、炭窒化物系の粗大な介在物を形成する元素であり、これらの生成を通じて板幅中央部に粗大な介在物が生成しやすくなり、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する傾向がある。形状凍結性の劣化を防止するため、Ｎ含有量は０．０１０％以下とすることが好ましい。Ｎ含有量はより好ましくは０．００７％以下、さらに好ましくは０．００５％以下である。なお、Ｎ含有量の下限は特に限定されるものではないが、現在、工業的に実施可能な下限は０．０００６％程度である。
本発明の鋼板は、上記成分を含有し、上記成分以外の残部はＦｅ（鉄）および不可避的不純物を含む成分組成を有する。ここで、本発明の鋼板は、上記成分を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有することが好ましい。本発明の鋼板には、本発明の作用を損なわない範囲で以下の許容成分（任意元素）を含有させることができる。
Ｃｒ：０．２０％以下、Ｍｏ：０．１５％未満、及びＶ：０．０５％以下のうちから選ばれた少なくとも１種
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖは、鋼の焼入れ性の向上効果を得る目的で、含有させることができる。しかしながら、いずれの元素も多くなりすぎると炭化物の粗大化により、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する。そのためＣｒ含有量は好ましくは０．２０％以下、より好ましくは０．１５％以下である。Ｍｏ含有量は好ましくは０．１５％未満、より好ましくは０．１０％以下である。Ｖ含有量は好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０４％以下、さらに好ましくは０．０３％以下である。Ｃｒ含有量及びＭｏ含有量の下限は特に限られないが、焼入れ性の向上効果をより有効に得る観点からは、Ｃｒ含有量及びＭｏ含有量は、それぞれ、０．０１％以上にすることが好ましい。Ｃｒ含有量及びＭｏ含有量は、それぞれ、より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上である。Ｖ含有量の下限は特に限られないが、焼入れ性の向上効果をより有効に得る観点からは、Ｖ含有量は０．００１％以上にすることが好ましい。Ｖ含有量はより好ましくは０．００２％以上、さらに好ましくは０．００３％以上である。
Ｎｂ：０．０２０％以下及びＴｉ：０．０２０％以下のうちから選ばれた少なくとも１種
ＮｂやＴｉは、旧γ粒の微細化を通じて、高強度化に寄与する。しかしながら、ＮｂやＴｉを多量に含有させると、熱間圧延工程のスラブ加熱時に未固溶で残存するＮｂＮ、Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）、（Ｎｂ、Ｔｉ）（Ｃ、Ｎ）等のＮｂ系の粗大な析出物、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、Ｔｉ（Ｃ、Ｓ）、ＴｉＳ等のＴｉ系の粗大な析出物が増加し、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する。このため、Ｎｂ含有量及びＴｉ含有量は、それぞれ、好ましくは０．０２０％以下、より好ましくは０．０１５％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下である。Ｎｂ含有量及びＴｉ含有量の下限は特に限られないが、高強度化の効果をより有効に得る観点からは、Ｎｂ及びＴｉの少なくとも１種を０．００１％以上で含有することが好ましい。いずれの元素の含有量でも、より好ましくは０．００２％以上、さらに好ましくは０．００３％以上である。
Ｃｕ：０．２０％以下及びＮｉ：０．１０％以下のうちから選ばれた少なくとも１種
ＣｕやＮｉは、自動車の使用環境での耐食性を向上させ、かつ腐食生成物が鋼板表面を被覆して鋼板への水素侵入を抑制する効果がある。しかしながら、Ｃｕ含有量やＮｉ含有量が多くなりすぎると表面欠陥の発生を招来し、自動車用鋼板に必要なめっき性や化成処理性を劣化させるので、Ｃｕ含有量は好ましくは０．２０％以下、より好ましくは０．１５％以下、さらに好ましくは０．１０％以下である。Ｎｉ含有量は好ましくは０．１０％以下、より好ましくは０．０８％以下、さらに好ましくは０．０６％以下である。Ｃｕ含有量及びＮｉ含有量の下限は特に限られないが、耐食性の向上及び水素侵入を抑制の効果をより有効に得る観点からは、Ｃｕ、Ｎｉの少なくとも１種を０．００１％以上含有することが好ましく、０．００２％以上含有することがより好ましい。
Ｂ：０．００２０％未満
Ｂは、鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、Ｂ含有により、Ｍｎ含有量が少ない場合であっても、所定の面積率のマルテンサイトを生成させる効果が得られる。しかしながら、Ｂ含有量が０．００２０％以上になると、焼鈍時のセメンタイトの固溶速度を遅延させ、未固溶のセメンタイトなどのＦｅを主成分とする炭化物が残存することとなる。これにより、粗大な介在物や炭化物が生成するため、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する傾向がある。したがって、Ｂ含有量は好ましくは０．００２０％未満、より好ましくは０．００１５％以下、さらに好ましくは０．００１０％以下である。Ｂ含有量の下限は特に限られないが、鋼の焼入れ性を向上の効果をより有効に得る観点からは、Ｂ含有量は好ましくは０．０００１％以上、より好ましくは０．０００２％以上、さらに好ましくは０．０００３％以上である。また、Ｎを固定する観点から、０．０００５％以上の含有量のＴｉと複合添加することが好ましい。
Ｓｂ：０．１％以下及びＳｎ：０．１％以下のうちから選ばれた少なくとも１種
ＳｂやＳｎは、鋼板表層部の酸化や窒化を抑制し、鋼板表層部の酸化や窒化によるＣやＢの低減を抑制する。また、ＣやＢの低減が抑制されることで、鋼板表層部のフェライト生成を抑制し、高強度化に寄与する。しかしながら、Ｓｂ含有量、Ｓｎ含有量のいずれの場合でも０．１％を超えて含有すると、旧γ粒界にＳｂやＳｎが偏析して板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する。このため、Ｓｂ含有量及びＳｎ含有量のいずれの場合でも０．１％以下とすることが好ましい。Ｓｂ含有量及びＳｎ含有量は、それぞれ、より好ましくは０．０８％以下、さらに好ましくは０．０６％以下である。Ｓｂ含有量及びＳｎ含有量の下限は特に限られないが、高強度化の効果をより有効に得る観点からは、Ｓｂ含有量及びＳｎ含有量のいずれの場合でも０．００２％以上であることが好ましい。Ｓｂ含有量及びＳｎ含有量は、それぞれ、より好ましくは０．００３％以上、さらに好ましくは０．００４％以上である。
なお、本発明の鋼板には、他の元素としてＴａ、Ｗ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭを本発明の効果を損なわない範囲で含有してもよく、これらの元素の含有量は、それぞれ、０．１％以下であれば許容される。
次いで、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
本発明の鋼板の製造方法は、熱間圧延工程、必要に応じて行う冷間圧延工程、焼鈍工程を有する。本発明の鋼板の製造方法の一実施形態は、上記成分組成を有する鋼スラブを加熱した後、熱間圧延する熱間圧延工程と、必要に応じて行う冷間圧延工程と、前記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板又は前記冷間圧延工程で得られた冷延鋼板を、焼鈍温度：ＡＣ１点以上で３０秒以上保持し、その後、Ｍｓ点以上で水焼入れ開始し、１００℃以下まで水冷後、１００℃以上３００℃以下で再度加熱する焼鈍工程と、を有し、前記焼鈍工程における前記水焼入の水冷中、鋼板の表面温度が（Ｍｓ点＋１５０℃）以下の領域において、鋼板を挟んで設置された２つのロールで下記条件（１）〜（３）を満たすように鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束する。
（１）鋼板の板厚をｔとしたとき、前記２つのロールのそれぞれの押し込み量が０ｍｍ超ｔｍｍ以下である。
（２）前記２つのロールのロール径をそれぞれＲｎ及びｒｎであるとしたとき、Ｒｎ及びｒｎは、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。
（３）前記２つのロールのロール間距離が、０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下である。
以下、各工程について説明する。なお、以下に示す鋼スラブ、鋼板等を加熱又は冷却する際の温度は、特に説明がない限り、鋼スラブ、鋼板等の表面温度を意味する。
熱間圧延工程
熱間圧延工程とは、上記成分組成を有する鋼スラブを加熱した後、熱間圧延する工程である。
前述した成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延に供する。スラブ加熱温度は特に限定されないが、１２００℃以上とすることで、硫化物の固溶促進とＭｎ偏析の軽減が図られ、上記した粗大な介在物量及び炭化物量の低減が図られ、形状凍結性が向上する。このため、スラブ加熱温度は１２００℃以上が好ましい。スラブ加熱温度はより好ましくは１２３０℃以上、さらに好ましくは１２５０℃以上である。スラブ加熱温度の上限は特に限定されないが、１４００℃以下が好ましい。また、スラブ加熱時の加熱速度は特に限定されないが、５〜１５℃／分とすることが好ましい。また、スラブ加熱時のスラブ均熱時間は特に限定されないが、３０〜１００分とすることが好ましい。
仕上げ圧延温度は８４０℃以上が好ましい。仕上げ圧延温度が８４０℃未満では、温度の低下までに時間がかかり、介在物及び粗大炭化物が生成することで形状凍結性を劣化させるのみならず、鋼板の内部の品質も低下する可能性がある。したがって、仕上げ圧延温度は８４０℃以上が好ましい。仕上げ圧延温度はより好ましくは８６０℃以上である。一方、上限は特に限定しないが、後の巻き取り温度までの冷却が困難になるため、仕上げ圧延温度は９５０℃以下が好ましい。仕上げ圧延温度はより好ましくは９２０℃以下である。
巻取温度まで冷却された熱延鋼板を６３０℃以下の温度で巻き取るのが好ましい。巻取温度が６３０℃超では、地鉄表面が脱炭するおそれがあり、鋼板内部と表面で組織差が生じ合金濃度ムラの原因となる可能性がある。また脱炭により表層にフェライトが生成し、引張強度を低下させる可能性がある。したがって、巻取温度は６３０℃以下が好ましい。巻取温度はより好ましくは６００℃以下である。巻取温度の下限は特に限定されないが、冷間圧延性の低下を防ぐために５００℃以上が好ましい。
巻取後の熱延鋼板を酸洗してもよい。酸洗条件は特に限定されない。
冷間圧延工程
冷間圧延工程とは、熱間圧延工程で得られた熱延鋼板を冷間圧延する工程である。冷間圧延の圧下率及び上限は特に限定されないが、圧下率が２０％未満の場合、組織が不均一となりやすいため、圧下率は２０％以上とするのが好ましい。また、圧下率が９０％超の場合、過剰に導入されたひずみが焼鈍時に再結晶を過剰に促進させるため、旧γ粒径が粗大化し、強度を劣化させる可能性がある。したがって、圧下率は９０％以下が好ましい。なお、冷間圧延工程は必須の工程ではなく、鋼組織や機械的特性が本発明を満たせば、冷間圧延工程は省略しても構わない。
焼鈍工程
焼鈍工程とは、冷延鋼板又は熱延鋼板を、焼鈍温度：ＡＣ１点以上で３０秒以上保持し、その後、Ｍｓ点以上で水焼入れ開始し、１００℃以下まで水冷後、１００℃以上３００℃以下で再度加熱する工程である。また、前記水焼入の水冷中、鋼板の表面温度が（Ｍｓ点＋１５０℃）以下の領域において、鋼板を挟んで設置された２つのロールで下記条件（１）〜（３）を満たすように鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束する。
（１）鋼板の板厚をｔとしたとき、前記２つのロールのそれぞれの押し込み量が０ｍｍ超ｔｍｍ以下である。
（２）前記２つのロールのロール径をそれぞれＲｎ及びｒｎであるとしたとき、Ｒｎ及びｒｎは、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。
（３）前記２つのロールのロール間距離が、０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下である。
図１には、焼鈍工程における水冷中に、上記条件（１）〜（３）を満たすように、鋼板１０の表面及び裏面から鋼板を２つのロールで拘束した一例の概略図を示す。２つのロールは、冷却水１２中で、鋼板１０の表面側と裏面側に１つずつ配置されている。鋼板１０は、一方のロール１１ａと他方のロール１１ｂによって、表面側と裏面側から拘束されている。なお、図１では、鋼板の搬送方向に符号Ｄ１を付して示している。
ＡＣ１点以上の焼鈍温度に加熱
焼鈍温度がＡＣ１点未満では、オーステナイトが生成しないため、２０％以上のマルテンサイトを有する鋼板を得ることが難しくなり、所望の強度が得られなくなる。したがって、焼鈍温度はＡＣ１点以上である。焼鈍温度は、好ましくは（ＡＣ１点＋１０℃）以上である。焼鈍温度の上限は特に限定されないが、水焼入れ時の温度を適正化し、形状均一性の劣化を防ぐ観点から、焼鈍温度は９００℃以下が好ましい。
なお、ここで言うＡＣ１点（ＡＣ１変態点）は以下の式により算出する。また、下記式において（％元素記号）は各元素の含有量（質量％）を意味する。
ＡＣ１（℃）＝７２３＋２２（％Ｓｉ）−１８（％Ｍｎ）＋１７（％Ｃｒ）＋４．５（％Ｍｏ）＋１６（％Ｖ）
焼鈍温度での保持時間は３０秒以上
焼鈍温度での保持時間が３０秒未満となると、炭化物の溶解とオーステナイト変態が十分に進行しないため、以降の熱処理時に、残った炭化物が粗大化し、板幅端に対して板幅中央の金属相の転位密度が減少し形状凍結性が劣化する。また所望のマルテンサイト分率が得られなくなり、所望の強度が得られなくなる。したがって、焼鈍温度での保持時間は３０秒以上、好ましくは３５秒以上である。焼鈍温度での保持時間の上限は特に限定されないが、オーステナイト粒径の粗大化を抑制し、形状凍結性の劣化を防ぐ観点から、焼鈍温度での保持時間は９００秒以下とするのが好ましい。
水焼入れ開始温度はＭｓ点以上
焼入れ開始温度は強度の支配因子であるマルテンサイト分率を決めるために重要な因子である。焼入れ開始温度がＭｓ点未満となると、焼入れ前にマルテンサイト変態するため、焼入れ前にマルテンサイトの自己焼戻しが生じ、形状均一性が悪くなるのみならず、焼入れまでにフェライト、パーライト、ベイナイト変態が生じるためマルテンサイト分率が小さくなり、所望の強度を得るのが困難となる。したがって、水焼入れ開始温度はＭｓ点以上とする。水焼入れ開始温度は好ましくは（Ｍｓ点＋５０℃）以上である。水焼入れ開始温度の上限は特に限定せず、焼鈍温度でも構わない。
なお、ここで言うＭｓ点は以下の式により算出する。また、下記式において（％元素記号）は各元素の含有量（質量％）、（％ＶM）はマルテンサイト面積率（単位：％）を意味する。
Ｍｓ点（℃）＝５５０−３５０（（％Ｃ）／（％ＶM）×１００）−４０（％Ｍｎ）−１７（％Ｎｉ）−１７（％Ｃｒ）−２１（％Ｍｏ）
前記水焼入の水冷中、２つのロールで鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束することは形状矯正効果を得るために重要な因子であり、鋼板全幅で金属相の転位密度変動を抑制するためには、拘束条件の制御が重要な因子となる。水冷中の変態ひずみを拘束により矯正することで鋼板形状の均一性を改善し、ＹＲ変動を増加させ形状凍結性を劣化させるレベラー矯正やスキンパス圧延による矯正を不要としたことに本発明は特徴がある。形状悪化を矯正する際に施されるレベラー加工やスキンパス圧延が不要となるため、鋼板全幅で金属相の転位密度変動を抑制することが可能となる。
なお、本発明でいう表面及び裏面とは、鋼板の一方の面と対向する他方の面のことを指し、いずれの面を表面としてもよい。
２つのロールで鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束するときの鋼板の表面温度（拘束温度）が（Ｍｓ点＋１５０℃）以下
拘束温度が（Ｍｓ点＋１５０℃）超となると、拘束後にマルテンサイト変態するため、マルテンサイト変態の変態膨張による形状劣化を抑制することができず、形状均一性が悪くなる。したがって、拘束温度は（Ｍｓ点＋１５０℃）以下、好ましくは（Ｍｓ点＋１００℃）以下、より好ましくは（Ｍｓ点＋５０℃）以下である。拘束温度の下限は特に限定せず、水が凍らない０℃以上であればよい。
鋼板の板厚をｔとしたとき、２つのロールのそれぞれの押し込み量が０ｍｍ超ｔｍｍ以下
図２は、図１の２つのロール付近を示す拡大図である。また、図３は、ロールの押し込み量を説明するための概略図である。説明の都合上、図３には図２の鋼板１０のみを示している。
図２及び図３に示すように、鋼板１０は、２つのロールによって、表面側及び裏面側から押し込まれている。本発明でいうロールの押し込み量とは、鋼板が真っ直ぐの状態でロールが加圧なしに接触した状態を押し込み量０ｍｍとしたときに、そこから鋼板に向かってロールを移動させた量（距離）を指す。図３には、一方のロール１１ａによる押し込み量Ｂ１と、他方のロール１１ｂによる押し込み量Ｂ２にそれぞれ符号を付して示している。
本発明では、鋼板の板厚をｔとしたとき、２つのロールでの押し込み量が、それぞれ０ｍｍ超ｔｍｍ以下である。押し込み量が０ｍｍ未満ではロールと鋼板が接触していない状態である。また、押し込み量が０ｍｍではロールと鋼板が接触しているが、鋼板がロールによって押し込まれていない状態である。形状矯正効果を得るためには押し込み量は０ｍｍ超である必要がある。押し込み量は、好ましくは０．１ｍｍ以上である。一方、形状矯正効果を得るためには押し込み量を多くする必要があるが、押し込み量がｔｍｍ超となると鋼板に曲げの力が加わるため、鋼板、特に板幅中央部にひずみが入りやすくなり、板幅中央に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％未満となり、形状凍結性が劣化する。したがって、押し込み量はｔｍｍ以下とする。押し込み量は、好ましくは（ｔ−０．１ｍｍ）以下である。
なお、押し込み量が上記範囲内であれば、上述した２つのロールの胴長はそれぞれ特に限定されないが、当該２つのロールによって鋼板の裏面及び表面から鋼板を安定的に拘束するためには、当該２つのロールの胴長はそれぞれ鋼板の幅よりも長くすることが好ましい。
２つのロールのそれぞれのロール径をＲｎ及びｒｎであるとしたとき、Ｒｎ及びｒｎは、それぞれ、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下
ロール径により鋼板との接触面積が変わり、ロール径が大きいほど形状矯正能力が高くなる。形状矯正能力を高くし、所望の形状均一性とするためにはロール径を５０ｍｍ以上とする必要がある。ロール径は好ましくは７０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上である。一方、ロール付近には冷却ノズルが入らないため、ロール径が大きくなりすぎるとロール付近での冷却能力が低下し、形状均一性が悪化する。所望の形状均一性となる冷却能力を得るためにはロール径を１０００ｍｍ以下とする必要がある。ロール径は好ましくは７００ｍｍ以下、より好ましくは５００ｍｍ以下である。また、所望の形状均一性が得られれば、２つのロール径は異なっても構わない。
２つのロールのロール間距離を０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下
本発明でいう２つのロールのロール間距離とは、鋼板の搬送方向（圧延方向）における、２つのロールの中心間の距離のことをいう。図２に示すように、一方のロール１１ａの中心Ｃ１、他方のロール１１ｂの中心Ｃ２としたとき、鋼板の搬送方向Ｄ１における中心Ｃ１と中心Ｃ２の間の距離が、ロール間距離Ａ１である。
より詳細には、中心Ｃ１と中心Ｃ２との２点を最短距離で結んだ線分の距離Ａ０と搬送方向Ｄ１との角度をＸとしたとき、ロール間距離Ａ１は、Ａ０・ｃｏｓＸとして求められる。
図４で示すように、仮に、一方のロール１１ａの中心Ｃ１と、他方のロール１１ｂの中心Ｃ２が鋼板１０と垂直な位置となるように、２つのロールで鋼板１０を挟んで配置した場合は、ロール間距離が０ｍｍの場合である。
ロール間距離が大きくなると、形状矯正効果を得るために押し込み量を大きくする必要があり、そうすると鋼板に曲げの力が加わるため、鋼板、特に板幅中央部にひずみが入りやすくなり、板幅中央に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％未満となり、形状凍結性が劣化する。したがって、ロール間距離は（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下とする。ロール間距離は、好ましくは（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１８ｍｍ以下である。また、形状矯正効果を得るためには、ロール間距離は０ｍｍ超である必要がある。
なお、冷却能力が確保でき、所望の形状均一性及び形状凍結性を確保できれば、ロール数は３つ以上でも構わない。ロール数が３つ以上ある場合には、３つのロールのうち、鋼板の圧延方向（長手方向）に隣接する２つのロールのロール間距離が、０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下であればよい。
１００℃以下まで水冷
水冷後の温度が１００℃を超えると、形状均一性に悪影響をもたらすほどマルテンサイト変態が水冷後に進行する。そのため、水槽から出た後の鋼板温度は１００℃以下である必要がある。好ましくは８０℃以下である。
１００℃以上３００℃以下で再度加熱
水冷後は再加熱し、水冷時に生成したマルテンサイトを焼き戻すことでマルテンサイト中に入ったひずみを除去することが可能となる。そうすることで鋼板全幅でのひずみ量が一定となり金属相の転位密度変動を低減でき、形状凍結性を良好にすることができる。再加熱温度が１００℃未満では上記の効果が得られない。そこで、再加熱温度を１００℃以上とする。再加熱温度は好ましくは１３０℃以上である。一方、３００℃超で焼き戻すと焼戻しによる変態収縮により形状均一性を劣化させる。以上から、再加熱温度を３００℃以下とする。再加熱温度は好ましくは２６０℃以下である。
なお、熱間圧延工程後の熱延鋼板には、組織軟質化のための熱処理をおこなってもよく、焼鈍工程後は形状調整のための調質圧延を行ってもよい。また、鋼板表面にＺｎやＡｌなどのめっきが施されていても構わない。
次に、本発明の部材及びその製造方法について説明する。
本発明の部材は、本発明の鋼板が、成形加工及び溶接の少なくとも一方がされてなるものである。また、本発明の部材の製造方法は、本発明の鋼板の製造方法によって製造された鋼板を、成形加工及び溶接の少なくとも一方を行う工程を有する。
本発明の鋼板は、高強度であり、形状均一性及び形状凍結性に優れるため、本発明の鋼板を用いて得た部材は、高強度であり、かつ寸法精度が高い。そのため、本発明の部材は、高強度であり、かつ高い寸法精度を求められる部品等に好適に用いることができる。本発明の部材は、例えば、自動車部品に好適に用いることができる。
成形加工は、プレス加工等の一般的な加工方法を制限なく用いることができる。また、溶接は、スポット溶接、アーク溶接等の一般的な溶接を制限なく用いることができる。
本発明を、実施例を参照しながら具体的に説明する。
［実施例１］
表１に示す条件で冷間圧延して得た板厚１．４ｍｍの冷延鋼板に、表１に示す条件で焼鈍を行い、表２に記載の特性を有する鋼板を製造した。拘束ロール通過時の温度はロールに付随した接触式の温度計を用いて測定された。なお、２つのロールでのそれぞれの押し込み量は等しくなるように、２つのロールを配置した。
また、冷間圧延を行う前の熱間圧延においては、鋼スラブのスラブ加熱温度を１２５０℃とし、スラブ加熱時のスラブ均熱時間を６０分とし、仕上げ圧延温度を８８０℃とし、巻取温度を５５０℃とした。
また、用いた鋼板は、ＡＣ１点が７０６℃であり、Ｍｓ点は、４１０℃であった。
Figure 0006947328
２．評価方法
各種製造条件で得られた鋼板に対して、鋼組織を解析することで組織分率を調査し、引張試験を実施することで引張強度等の引張特性を評価した。また、鋼板の反りによって形状均一性を評価し、Ｘ線回折測定により金属相の転位密度を調査した。各評価の方法は次のとおりである。
（マルテンサイトの面積率）
各鋼板の圧延方向及び圧延方向に対して垂直方向から試験片を採取し、圧延方向に平行な板厚Ｌ断面を鏡面研磨し、ナイタール液で組織現出した。組織現出したサンプルを、走査電子顕微鏡を用いて観察し、倍率１５００倍のＳＥＭ像上の、実長さ８２μｍ×５７μｍの領域上に４．８μｍ間隔の１６×１５の格子をおき、各相上にある点数を数えるポイントカウンティング法により、マルテンサイトの面積率を調査した。面積率は、倍率１５００倍の別々のＳＥＭ像から求めた３つの面積率の平均値とした。測定場所は板厚１／４とした。マルテンサイトは白色の組織を呈しており、焼戻しマルテンサイトは内部に微細な炭化物が析出している。フェライトは黒色の組織を呈している。また、ブロック粒の面方位とエッチングの程度によっては、内部の炭化物が現出しにくい場合もあるので、その場合はエッチングを十分に行い確認する必要がある。
また、フェライト及びマルテンサイト以外のその他の金属相の面積率を、１００％からフェライト及びマルテンサイトの合計面積率を引いて算出した。
（引張試験）
各鋼板の板幅中央部の圧延方向から、標点間距離５０ｍｍ、標点間幅２５ｍｍのＪＩＳ５号試験片を鋼板全幅で採取し、ＪＩＳＺ２２４１（２０１１）に準拠し、引張速度が１０ｍｍ／分で引張試験を行い、引張強度（ＴＳ）、降伏強度（ＹＳ）及び降伏比変動（ΔＹＲ）を測定した。ＹＲは、ＹＳ／ＴＳ×１００により算出した。ＴＳ及びＹＳは、板幅中央のＴＳ及びＹＳである。ΔＹＲは板幅中央のＹＲと板幅端のＹＲの差である。
（鋼板の形状均一性の評価）
各鋼板を、鋼板長手方向（圧延方向）に鋼板の元幅にて長さ１ｍでせん断し、せん断後の鋼板を水平な台に置いた。なお、せん断後の鋼板は、鋼板の角部と水平な台がより多くの接触点（２点以上）が存在するように水平な台の上に置いた。反り量は、鋼板よりも上の位置から水平な板を鋼板に接触するまで降ろしていき、鋼板に接触した位置において、水平な台と水平な板との間の距離から、鋼板の板厚を引いて求めた。なお、ここでの距離は、水平な台の水平面と垂直な方向（鉛直方向）における距離である。また、鋼板の一方の面を上側にして反り量を測定した後、鋼板の他方の面を上側にして反り量を測定し、測定した反り量のうち最大である値を最大反り量とした。なお、鋼板の長手方向の切断をする際のせん断機の刃のクリアランスは４％（管理範囲の上限は１０％）で行った。
（金属相の転位密度測定）
各鋼板について、以下に示す方法で金属相の転位密度を測定し、鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合を算出した。また、板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合も算出した。
まず、鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合を算出した方法を説明する。
各鋼板の板幅中央部及び板幅端部（鋼板最エッジ部）から、それぞれ幅１０ｍｍ×搬送方向長さ１０ｍｍのサンプルを採取し、鋼板表面を研磨してスケールを除去し、鋼板表面のＸ線回折測定を行った。ここで、スケール除去のために研磨する量は１μｍ未満とした。線源はＣｏとした。Ｃｏの分析深さは２０μｍ程度であるため、鋼板表面の金属相の転位密度は鋼板表面から０〜２０μｍの範囲内の金属相の転位密度のことである。金属相の転位密度はＸ線回折測定の半価幅βから求める歪みから換算する手法を用いた。歪みの抽出には、以下に示すＷｉｌｌｉａｍｓｏｎ−Ｈａｌｌ法を用いた。半価幅の広がりは結晶子のサイズＤとひずみεが影響し、両因子の和として次式を用いて計算できる。
β＝β１＋β２＝（０．９λ／（Ｄ×ｃｏｓθ））＋２ε×ｔａｎθ
この式を変形すると、βｃｏｓθ／λ＝０．９λ／Ｄ＋２ε×ｓｉｎθ／λとなる。ｓｉｎθ／λに対してβｃｏｓθ／λをプロットすることにより、直線の傾きからひずみεが算出される。なお、算出に用いる回折線は（１１０）、（２１１）、及び（２２０）とする。ひずみεから金属相の転位密度の換算はρ＝１４．４ε2／ｂ2を用いた。なお、θはＸ線回折のθ‐２θ法より算出されるピーク角度を意味し、λはＸ線回折で使用するＸ線の波長を意味する。ｂはＦｅ（α）のバーガース・ベクトルで、本実施例においては、０．２５ｎｍとした。そして、鋼板表面における板幅中央の表面の金属相の転位密度に対する板幅端の表面の金属相の転位密度の割合を求めた。
次に、板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合を算出した方法を説明する。
各鋼板の板幅中央部及び板幅端部から、それぞれ幅２０ｍｍ×搬送方向長さ２０ｍｍのサンプルを採取し、鋼板表面を研磨してスケールを除去した。ここで、スケール除去のために研磨する量は１μｍ未満とした。次に、それぞれのサンプルを、表面研削により板厚中央まで研削した後に、上記の鋼板表面の測定と同様の方法で、Ｘ線回折測定を行った。なお、Ｃｏの分析深さは２０μｍ程度であるため、板厚中央の金属相の転位密度は鋼板中央から０〜２０μｍの範囲内の金属相の転位密度のことである。測定結果に基づいて、板厚中央における表面の金属相の転位密度に対する板幅端の表面の金属相の転位密度の割合を求めた。
板厚方向で板厚中央部は金属相の転位密度が最も大きく、表面は最も小さくなる傾向がある。そこで本実施例では、表面及び板厚中央部での金属相の転位密度を測定することで、全板厚位置における幅方向の金属相の転位密度比を規定した。
３．評価結果
上記評価結果を表２に示す。
Figure 0006947328
本実施例では、ＴＳが７５０ＭＰａ以上、ΔＹＲが−３％以上３％以下、かつ最大反り量が１５ｍｍ以下の鋼板を合格とし、表２に発明例として示した。一方、これらのうち少なくとも一つを満たさない鋼板を不合格とし、表２に比較例として示した。
［実施例２］
１．評価用鋼板の製造
表３に示す成分組成を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼を真空溶解炉にて溶製後、分塊圧延し２７ｍｍ厚の分塊圧延材を得た。得られた分塊圧延材を熱間圧延した。次いで、冷間圧延するサンプルは、熱延鋼板を研削加工した後、表４又は表５に示す圧下率で冷間圧延して、表４又は表５に記載の板厚となるように冷間圧延し、冷延鋼板を製造した。なお、一部のサンプルは、熱延鋼板を研削加工した後、冷間圧延しなかった。表中で圧下率「−」と記載したサンプルは、冷間圧延していないことを意味する。次いで、上記により得られた熱延鋼板及び冷延鋼板に、表４又は表５に示す条件で焼鈍を行い、鋼板を製造した。なお、表３の空欄は、意図的に添加していないことを表しており、含有しない（０質量％）場合だけでなく、不可避的に含有する場合も含む。拘束ロール通過時の温度はロールに付随した接触式の温度計を用いて測定された。なお、２つのロールでのそれぞれの押し込み量は等しくなるように、２つのロールを配置した。
また、冷間圧延を行う前の熱間圧延においては、鋼スラブのスラブ加熱温度を１２５０℃とし、スラブ加熱時のスラブ均熱時間を６０分とし、仕上げ圧延温度を８８０℃とし、巻取温度を５５０℃とした。
Figure 0006947328
Figure 0006947328
Figure 0006947328
２．評価方法
各種製造条件で得られた鋼板に対して、鋼組織を解析することで組織分率を調査し、引張試験を実施することで引張強度等の引張特性を評価した。また、鋼板の反りによって形状均一性を評価し、Ｘ線回折測定により金属相の転位密度を調査した。各評価の方法は、実施例１と同じである。
３．評価結果
上記評価結果を表６及び表７に示す。
Figure 0006947328
Figure 0006947328
本実施例では、ＴＳが７５０ＭＰａ以上、ΔＹＲが−３％以上３％以下、かつ最大反り量が１５ｍｍ以下の鋼板を合格とし、表６及び表７に発明例として示した。一方、これらのうち少なくとも一つを満たさない鋼板を不合格とし、表６及び表７に比較例として示した。
［実施例３］
実施例２の表６のＮｏ．１の鋼板を、プレス加工により成形加工して、本発明例の部材を製造した。さらに、実施例２の表６のＮｏ．１の鋼板と、実施例２の表６のＮｏ．２の鋼板とをスポット溶接により接合し、本発明例の部材を製造した。これらの本発明例の部材は、高強度であり、かつ寸法精度が高いため、自動車部品等に好適に用いることができることを確認できた。
１０ 鋼板
１１ａ ロール
１１ｂ ロール
１２ 冷却水
Ａ１ ２つのロールのロール間距離
Ｄ１ 鋼板の搬送方向

Claims (10)

  1. 質量％で、
    Ｃ：０．０５％以上０．６０％以下、
    Ｓｉ：０．０１％以上２．０％以下、
    Ｍｎ：０．１％以上３．２％以下、
    Ｐ：０．０５０％以下、
    Ｓ：０．００５０％以下、
    Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、及び
    Ｎ：０．０１０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、
    面積率で、マルテンサイト：２０％以上１００％以下、フェライト：０％以上８０％以下、その他の金属相：５％以下であり、
    鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下であり、かつ
    板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下である鋼組織を有し、
    圧延方向に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量が１５ｍｍ以下である鋼板。
  2. 前記成分組成は、さらに、質量％で、
    Ｃｒ：０．２０％以下、
    Ｍｏ：０．１５％未満、及び
    Ｖ：０．０５％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する請求項１に記載の鋼板。
  3. 前記成分組成は、さらに、質量％で、
    Ｎｂ：０．０２０％以下及び
    Ｔｉ：０．０２０％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する請求項１又は２に記載の鋼板。
  4. 前記成分組成は、さらに、質量％で、
    Ｃｕ：０．２０％以下及び
    Ｎｉ：０．１０％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼板。
  5. 前記成分組成は、さらに、質量％で、
    Ｂ：０．００２０％未満を含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋼板。
  6. 前記成分組成は、さらに、質量％で、
    Ｓｂ：０．１％以下及び
    Ｓｎ：０．１％以下のうちから選ばれた少なくとも１種を含有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼板。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋼板が、成形加工及び溶接の少なくとも一方をされてなる部材。
  8. 面積率で、マルテンサイト：２０％以上１００％以下、フェライト：０％以上８０％以下、その他の金属相：５％以下であり、
    鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下であり、かつ
    板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下である鋼組織を有し、
    圧延方向に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量が１５ｍｍ以下である鋼板の製造方法であって、
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の成分組成を有する鋼スラブを加熱した後、熱間圧延する、熱間圧延工程と、
    前記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板を、焼鈍温度：ＡＣ１点以上で３０秒以上保持し、その後、Ｍｓ点以上で水焼入れ開始し、１００℃以下まで水冷後、１００℃以上３００℃以下で再度加熱する焼鈍工程と、を有し、
    前記焼鈍工程における前記水焼入の水冷中、鋼板の表面温度が（Ｍｓ点＋１５０℃）以下の領域において、鋼板を挟んで設置された２つのロールで下記条件（１）〜（３）を満たすように鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束する、鋼板の製造方法。
    （１）鋼板の板厚をｔとしたとき、前記２つのロールのそれぞれの押し込み量が０ｍｍ超ｔｍｍ以下である。
    （２）前記２つのロールのロール径をそれぞれＲｎ及びｒｎであるとしたとき、Ｒｎ及びｒｎは、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。
    （３）前記２つのロールのロール間距離が、０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下である。
  9. 面積率で、マルテンサイト：２０％以上１００％以下、フェライト：０％以上８０％以下、その他の金属相：５％以下であり、
    鋼板表面における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下であり、かつ
    板厚中央における、板幅中央の金属相の転位密度に対する板幅端の金属相の転位密度の割合が１００％以上１４０％以下である鋼組織を有し、
    圧延方向に長さ１ｍでせん断した際の鋼板の最大反り量が１５ｍｍ以下である鋼板の製造方法であって、
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の成分組成を有する鋼スラブを加熱した後、熱間圧延する、熱間圧延工程と、
    前記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、
    前記冷間圧延工程で得られた冷延鋼板を、焼鈍温度：ＡＣ１点以上で３０秒以上保持し、その後、Ｍｓ点以上で水焼入れ開始し、１００℃以下まで水冷後、１００℃以上３００℃以下で再度加熱する焼鈍工程と、を有し、
    前記焼鈍工程における前記水焼入の水冷中、鋼板の表面温度が（Ｍｓ点＋１５０℃）以下の領域において、鋼板を挟んで設置された２つのロールで下記条件（１）〜（３）を満たすように鋼板の表面及び裏面から鋼板を拘束する、鋼板の製造方法。
    （１）鋼板の板厚をｔとしたとき、前記２つのロールのそれぞれの押し込み量が０ｍｍ超ｔｍｍ以下である。
    （２）前記２つのロールのロール径をそれぞれＲｎ及びｒｎであるとしたとき、Ｒｎ及びｒｎは、５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。
    （３）前記２つのロールのロール間距離が、０ｍｍ超（Ｒｎ＋ｒｎ＋ｔ）／１６ｍｍ以下である。
  10. 請求項８又は９に記載の鋼板の製造方法によって製造された鋼板を、成形加工及び溶接の少なくとも一方を行う工程を有する、部材の製造方法。
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