JP7239071B1 - 高強度熱延鋼板及び高強度熱延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の高強度熱延鋼板は、特定の成分組成を有し、鋼組織は、合計面積率で８０～１００％のマルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率が２～２０％であり、ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトにおける結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイトの面積率が、全マルテンサイトに対して５０％超えであり、隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する該結晶粒の平均アスペクト比が２以下である。
Description
本発明は、自動車用部品の素材として好適な、高強度熱延鋼板及び高強度熱延鋼板の製造方法に関するものである。
自動車の衝突安全性改善と燃費向上の観点から、自動車用部品に用いられる鋼板には、高強度化が求められている。一方で、高強度化した鋼板では、プレス時に加工性不足に起因した割れ発生が顕著となるため、プレス工法や鋼板の加工性の改善が必要とされる。ＴＳ９８０ＭＰａ超級の熱延鋼板では、ロアアーム等の複雑な形状の部品への適用のために、特に高い延性が求められる。加えて、複数工程を介して複雑な形状の部品に成形されることが多く、一様でない変形履歴での成形性が必要とされる。曲げ曲げ戻し加工は、特に多用される加工様式であり、優れた曲げ曲げ戻し性が求められている。
このようなニーズに対し、例えば特許文献１～特許文献３のような、様々な熱延鋼板が開発されてきた。
特許文献１には、鋼板表面に、Ａｌ：５０～６０質量％、残部実質的にＺｎからなるめっき層と、そのめっき層より上層に塗膜を有する塗装鋼板において、母材の断面硬さＨＭ（ＨＶ）と、めっき層の断面硬さＨＰ（ＨＶ）がＨＭ＞ＨＰおよびＨＰ≧９０を満たすことにより、耐曲げ戻し性を改善したＺｎ－Ａｌ系めっき塗装鋼板に関する技術が開示されている。
特許文献２には、フェライトを主相とし、第２相として残留オーステナイトを含む組織を有する熱延鋼板であって、残留オーステナイトを平均で５体積％以上含み、かつ鋼板表面から０．１ｍｍと鋼板裏面から０．１ｍｍの間の板厚方向各位置における残留オーステナイトの最大含有量Ｖｍａｘと最小含有量Ｖｍｉｎの差（Ｖｍａｘ－Ｖｍｉｎ）が３．０体積％以下であり、かつ板厚２ｍｍ相当の全伸びが３４％以上である熱延鋼板について記載されている。特許文献２には、フェライトを主相として残留オーステナイトを含む組織とすることで全伸びが高く、かつ曲げ曲げ戻し性を改善した熱延鋼板に関する技術が開示されている。
特許文献３には、特定の化学組成とし、隣接する結晶粒の粒界の方位差を１５°以上とした結晶粒であって、結晶粒内の方位差の平均が０～０．５°である結晶粒を面積率で５０％以上含み、さらにマルテンサイトと焼き戻しマルテンサイトと残留オーステナイトの合計が面積分率で２％以上１０％以下であり、さらに特定の式で表わされるＴｉｅｆの４０％以上の質量％のＴｉがＴｉ炭化物として存在し、当該Ｔｉ炭化物の円相当粒径が７ｎｍ以上２０ｎｍ以下であるものの質量が、全Ｔｉ炭化物の質量の５０％以上である熱延鋼板について記載されている。特許文献３には、結晶粒内の方位差を制御することにより、延性を改善した熱延鋼板に関する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１の技術は、めっき起点の曲げ戻し割れについてのみを検討するにとどまり、めっき層を有さない熱延鋼板で生じる曲げ戻し割れについては検討されていない。特許文献２は、９００ＭＰａ以下の強度における知見にとどまっており、より厳しい要求となる９８０ＭＰａ超級での延性や曲げ曲げ戻し性の改善に関する知見や示唆はない。特許文献３の技術は、延性を改善できる一方で、曲げ曲げ戻し性については何ら検討されておらず、改善の余地がある。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、自動車用部品の素材として好適な、優れた延性と優れた曲げ曲げ戻し性を備えた高強度熱延鋼板及び高強度熱延鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
ここで、本発明において「高強度」とは、ＴＳ（引張強度）が９８０ＭＰａ以上であることを指す。本発明において「優れた延性」とは、引張試験の一様伸びが５．０％以上であることを指す。本発明において「優れた曲げ曲げ戻し性」とは、後述する曲げ曲げ戻し試験において、曲げ半径が５ｍｍのポンチで９０゜Ｖ曲げ加工した後、平底ポンチで曲げ角度１０゜以下に曲げ戻し加工をした際に、試験片の稜線上に亀裂を生じないことを指す。
なお、本発明では、上記したＴＳと一様伸びを測定する引張試験、および上記した曲げ曲げ戻し試験は、後述する実施例に記載の方法で行うことができる。
なお、本発明では、上記したＴＳと一様伸びを測定する引張試験、および上記した曲げ曲げ戻し試験は、後述する実施例に記載の方法で行うことができる。
本発明者らは、上記課題を解決するため、硬質相に着目し、その分率を制御することでの加工硬化の促進により一様伸びを高めることを想到した。
さらに、硬質相の結晶方位、および、隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表層の該結晶粒のアスペクト比を制御することで、曲げ曲げ戻し性を向上させることを想到した。
その結果、熱延鋼板の化学成分を特定の範囲に調整したうえで、マルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、ベイナイト中にマルテンサイトを分散させ、さらに鋼板表層の結晶粒のアスペクト比を低めつつ、かつベイナイト中のマルテンサイトの結晶方位と該マルテンサイトの周りのベイナイト（該マルテンサイトに隣接するベイナイト）の結晶方位とを異なるように制御する。これにより、９８０ＭＰａ超級の熱延鋼板であっても、延性および曲げ曲げ戻し性が共に高められることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下を要旨とする。
［１］ 質量％で、
Ｃ：０．０４～０．１８％、
Ｓｉ：０．１～３．０％、
Ｍｎ：０．５～３．５％、
Ｐ：０％超０．１００％以下、
Ｓ：０％超０．０２０％以下、
Ａｌ：０％超１．５％以下を含み、
さらに、Ｃｒ：０．００５～２．０％、Ｔｉ：０．００５～０．２０％、Ｎｂ：０．００５～０．２０％、Ｍｏ：０．００５～２．０％、Ｖ：０．００５～１．０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含み、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼組織は、合計面積率で８０～１００％のマルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、
ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率が２～２０％であり、
ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトの結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイトの面積率が、全マルテンサイトに対して５０％超えであり、
隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する該結晶粒の平均アスペクト比が２．０以下である高強度熱延鋼板。
［２］ 前記成分組成に加えて、質量％で、
Ｃｕ：０．０５～４．０％、
Ｎｉ：０．００５～２．０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
ＲＥＭ：０．０００１～０．００５０％、
Ｓｂ：０．００１０～０．１０％、
Ｓｎ：０．００１０～０．５０％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含む上記［１］に記載の高強度熱延鋼板。
［３］ 上記［１］または［２］に記載の高強度熱延鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有するスラブを加熱し、
次いで、熱間圧延を施すに際し、
粗圧延し、１０００℃以上での合計パス数が３回以上、１０００℃以下での合計圧下率が５０％未満かつ最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率が３５％以下となる条件で仕上げ圧延した後、１．０ｓ未満で冷却を開始し、冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度が５０℃／ｓ以上となる条件で冷却し、その後、（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃の巻取り温度で巻き取る高強度熱延鋼板の製造方法。
［１］ 質量％で、
Ｃ：０．０４～０．１８％、
Ｓｉ：０．１～３．０％、
Ｍｎ：０．５～３．５％、
Ｐ：０％超０．１００％以下、
Ｓ：０％超０．０２０％以下、
Ａｌ：０％超１．５％以下を含み、
さらに、Ｃｒ：０．００５～２．０％、Ｔｉ：０．００５～０．２０％、Ｎｂ：０．００５～０．２０％、Ｍｏ：０．００５～２．０％、Ｖ：０．００５～１．０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含み、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼組織は、合計面積率で８０～１００％のマルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、
ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率が２～２０％であり、
ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトの結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイトの面積率が、全マルテンサイトに対して５０％超えであり、
隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する該結晶粒の平均アスペクト比が２．０以下である高強度熱延鋼板。
［２］ 前記成分組成に加えて、質量％で、
Ｃｕ：０．０５～４．０％、
Ｎｉ：０．００５～２．０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
ＲＥＭ：０．０００１～０．００５０％、
Ｓｂ：０．００１０～０．１０％、
Ｓｎ：０．００１０～０．５０％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含む上記［１］に記載の高強度熱延鋼板。
［３］ 上記［１］または［２］に記載の高強度熱延鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有するスラブを加熱し、
次いで、熱間圧延を施すに際し、
粗圧延し、１０００℃以上での合計パス数が３回以上、１０００℃以下での合計圧下率が５０％未満かつ最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率が３５％以下となる条件で仕上げ圧延した後、１．０ｓ未満で冷却を開始し、冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度が５０℃／ｓ以上となる条件で冷却し、その後、（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃の巻取り温度で巻き取る高強度熱延鋼板の製造方法。
本発明によれば、自動車用部品の素材として好適な、延性および曲げ曲げ戻し性に優れた高強度熱延鋼板及び高強度熱延鋼板の製造方法を提供することができる。本発明の高強度熱延鋼板を自動車用部品の素材に用いれば、複雑形状の高強度自動車部品等の製品を得ることができる。
以下に、本発明の高強度熱延鋼板及び高強度熱延鋼板の製造方法について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
＜高強度熱延鋼板＞
本発明の高強度熱延鋼板は、熱間圧延ままの黒皮または、熱間圧延後さらに酸洗する白皮と称される熱延鋼板である。また、本発明が目的とする高強度熱延鋼板は、板厚が０．６ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが好ましく、自動車用部品の素材として用いる場合には１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、板幅は、５００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下であることが好ましく、７００ｍｍ以上１４００ｍｍ以下であることがより好ましい。
本発明の高強度熱延鋼板は、熱間圧延ままの黒皮または、熱間圧延後さらに酸洗する白皮と称される熱延鋼板である。また、本発明が目的とする高強度熱延鋼板は、板厚が０．６ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが好ましく、自動車用部品の素材として用いる場合には１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、板幅は、５００ｍｍ以上１８００ｍｍ以下であることが好ましく、７００ｍｍ以上１４００ｍｍ以下であることがより好ましい。
本発明の高強度熱延鋼板は、特定の成分組成と、特定の鋼組織とを有する。ここでは、成分組成、鋼組織の順に説明する。
まず、本発明の高強度熱延鋼板の成分組成について説明する。なお、成分組成の含有量を表す「％」は「質量％」を意味するものとする。
本発明の高強度熱延鋼板の成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０４～０．１８％、Ｓｉ：０．１～３．０％、Ｍｎ：０．５～３．５％、Ｐ：０％超０．１００％以下、Ｓ：０％超０．０２０％以下、Ａｌ：０％超１．５％以下を含み、さらに、Ｃｒ：０．００５～２．０％、Ｔｉ：０．００５～０．２０％、Ｎｂ：０．００５～０．２０％、Ｍｏ：０．００５～２．０％、Ｖ：０．００５～１．０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。
Ｃ：０．０４～０．１８％
Ｃは、ベイナイトやマルテンサイトを生成および強化させてＴＳを上昇させるのに有効な元素である。Ｃ含有量が０．０４％未満では、このような効果が十分得られず、９８０ＭＰａ以上のＴＳが得られない。一方、Ｃ含有量が０．１８％を超えると、マルテンサイトの硬化が顕著になって、本発明の曲げ曲げ戻し性が得られない。したがって、Ｃ含有量は０．０４～０．１８％とする。Ｃ含有量は、９８０ＭＰａ以上のＴＳをより安定的に得る観点から、好ましくは０．０５％以上とする。Ｃ含有量は、曲げ曲げ戻し性の向上の観点から、好ましくは０．１６％以下とし、より好ましくは０．１０％以下とする。
Ｃは、ベイナイトやマルテンサイトを生成および強化させてＴＳを上昇させるのに有効な元素である。Ｃ含有量が０．０４％未満では、このような効果が十分得られず、９８０ＭＰａ以上のＴＳが得られない。一方、Ｃ含有量が０．１８％を超えると、マルテンサイトの硬化が顕著になって、本発明の曲げ曲げ戻し性が得られない。したがって、Ｃ含有量は０．０４～０．１８％とする。Ｃ含有量は、９８０ＭＰａ以上のＴＳをより安定的に得る観点から、好ましくは０．０５％以上とする。Ｃ含有量は、曲げ曲げ戻し性の向上の観点から、好ましくは０．１６％以下とし、より好ましくは０．１０％以下とする。
Ｓｉ：０．１～３．０％
Ｓｉは、鋼を固溶強化したり、マルテンサイトの焼き戻し軟化を抑制することでＴＳを上昇させるのに有効な元素である。また、セメンタイトを抑制して、ベイナイト中にマルテンサイトを分散させた組織を得るのに有効な元素である。このような効果を得るには、Ｓｉ含有量を０．１％以上とする必要がある。一方、Ｓｉ含有量が３．０％を超えると、ポリゴナルフェライトが過剰に生成して本発明の鋼組織が得られなくなる。したがって、Ｓｉ含有量は０．１～３．０％とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２％以上とする。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは２．０％以下とし、より好ましくは１．５％以下とする。
Ｓｉは、鋼を固溶強化したり、マルテンサイトの焼き戻し軟化を抑制することでＴＳを上昇させるのに有効な元素である。また、セメンタイトを抑制して、ベイナイト中にマルテンサイトを分散させた組織を得るのに有効な元素である。このような効果を得るには、Ｓｉ含有量を０．１％以上とする必要がある。一方、Ｓｉ含有量が３．０％を超えると、ポリゴナルフェライトが過剰に生成して本発明の鋼組織が得られなくなる。したがって、Ｓｉ含有量は０．１～３．０％とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２％以上とする。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは２．０％以下とし、より好ましくは１．５％以下とする。
Ｍｎ：０．５～３．５％
Ｍｎは、マルテンサイトやベイナイトを生成させてＴＳを上昇させるのに有効な元素である。Ｍｎ含有量が０．５％未満では、こうした効果が十分得られず、ポリゴナルフェライト等が生成し、本発明の鋼組織が得られなくなる。一方、Ｍｎ含有量が３．５％を超えると、ベイナイトが抑制されて本発明の鋼組織が得られなくなる。したがって、Ｍｎ含有量は０．５～３．５％とする。Ｍｎ含有量は、９８０ＭＰａ以上のＴＳをより安定的に得る観点から、好ましくは１．０％以上とする。Ｍｎ含有量は、ベイナイトを安定的に得る観点から、好ましくは３．０％以下とし、より好ましくは２．３％以下とする。
Ｍｎは、マルテンサイトやベイナイトを生成させてＴＳを上昇させるのに有効な元素である。Ｍｎ含有量が０．５％未満では、こうした効果が十分得られず、ポリゴナルフェライト等が生成し、本発明の鋼組織が得られなくなる。一方、Ｍｎ含有量が３．５％を超えると、ベイナイトが抑制されて本発明の鋼組織が得られなくなる。したがって、Ｍｎ含有量は０．５～３．５％とする。Ｍｎ含有量は、９８０ＭＰａ以上のＴＳをより安定的に得る観点から、好ましくは１．０％以上とする。Ｍｎ含有量は、ベイナイトを安定的に得る観点から、好ましくは３．０％以下とし、より好ましくは２．３％以下とする。
Ｐ：０％超０．１００％以下
Ｐは、曲げ曲げ戻し性を低下させるため、その量は極力低減することが望ましい。本発明では、Ｐ含有量が０．１００％まで許容できる。したがって、Ｐ含有量は０．１００％以下とし、好ましくは０．０３０％以下とする。Ｐ含有量は０％超とし、Ｐ含有量が０．００１％未満では生産能率の低下を招くため、０．００１％以上が好ましい。
Ｐは、曲げ曲げ戻し性を低下させるため、その量は極力低減することが望ましい。本発明では、Ｐ含有量が０．１００％まで許容できる。したがって、Ｐ含有量は０．１００％以下とし、好ましくは０．０３０％以下とする。Ｐ含有量は０％超とし、Ｐ含有量が０．００１％未満では生産能率の低下を招くため、０．００１％以上が好ましい。
Ｓ：０％超０．０２０％以下
Ｓは、曲げ曲げ戻し性を低下させるため、その量は極力低減することが好ましいが、本発明ではＳ含有量が０．０２０％まで許容できる。したがって、Ｓ含有量は０．０２０％以下とし、好ましくは０．００５０％以下、より好ましくは０．００２０％以下とする。Ｓ含有量は０％超とし、Ｓ含有量が０．０００２％未満では生産能率の低下を招くため、０．０００２％以上が好ましい。
Ｓは、曲げ曲げ戻し性を低下させるため、その量は極力低減することが好ましいが、本発明ではＳ含有量が０．０２０％まで許容できる。したがって、Ｓ含有量は０．０２０％以下とし、好ましくは０．００５０％以下、より好ましくは０．００２０％以下とする。Ｓ含有量は０％超とし、Ｓ含有量が０．０００２％未満では生産能率の低下を招くため、０．０００２％以上が好ましい。
Ａｌ：０％超１．５％以下
Ａｌは、脱酸剤として作用し、脱酸工程で添加することが好ましい。Ａｌ含有量の下限値は０％超とし、脱酸剤として用いる観点からは、Ａｌ含有量は０．０１％以上が好ましい。多量にＡｌを含有するとポリゴナルフェライトが多量に生成して本発明の鋼組織が得られなくなる。本発明では、Ａｌ含有量が１．５％まで許容される。したがって、Ａｌ含有量は１．５％以下とする。好ましくは０．５０％以下とする。
Ａｌは、脱酸剤として作用し、脱酸工程で添加することが好ましい。Ａｌ含有量の下限値は０％超とし、脱酸剤として用いる観点からは、Ａｌ含有量は０．０１％以上が好ましい。多量にＡｌを含有するとポリゴナルフェライトが多量に生成して本発明の鋼組織が得られなくなる。本発明では、Ａｌ含有量が１．５％まで許容される。したがって、Ａｌ含有量は１．５％以下とする。好ましくは０．５０％以下とする。
Ｃｒ：０．００５～２．０％、Ｔｉ：０．００５～０．２０％、Ｎｂ：０．００５～０．２０％、Ｍｏ：０．００５～２．０％、Ｖ：０．００５～１．０％のうちから選ばれる１種または２種以上
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶは、ベイナイト中にマルテンサイトが分散した組織を得るのに有効な元素である。こうした効果を得るには、上記元素のうちから選ばれる１種または２種以上の元素の含有量が、それぞれの下限値以上である必要がある。一方、上記元素のうちから選ばれる１種または２種以上の元素の含有量が、それぞれの上限値を超えるとこのような効果が得られなくなり、本発明の鋼組織が得られない。したがって、Ｃｒ：０．００５～２．０％、Ｔｉ：０．００５～０．２０％、Ｎｂ：０．００５～０．２０％、Ｍｏ：０．００５～２．０％、Ｖ：０．００５～１．０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することとする。上記元素を含有する場合は、好ましくは、それぞれＣｒ：０．１％以上、Ｔｉ：０．０１０％以上、Ｎｂ：０．０１０％以上、Ｍｏ：０．１０％以上、Ｖ：０．１０％以上とする。上記元素を含有する場合の上限は、好ましくは、それぞれＣｒ：１．０％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．５％以下とする。
Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶは、ベイナイト中にマルテンサイトが分散した組織を得るのに有効な元素である。こうした効果を得るには、上記元素のうちから選ばれる１種または２種以上の元素の含有量が、それぞれの下限値以上である必要がある。一方、上記元素のうちから選ばれる１種または２種以上の元素の含有量が、それぞれの上限値を超えるとこのような効果が得られなくなり、本発明の鋼組織が得られない。したがって、Ｃｒ：０．００５～２．０％、Ｔｉ：０．００５～０．２０％、Ｎｂ：０．００５～０．２０％、Ｍｏ：０．００５～２．０％、Ｖ：０．００５～１．０％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することとする。上記元素を含有する場合は、好ましくは、それぞれＣｒ：０．１％以上、Ｔｉ：０．０１０％以上、Ｎｂ：０．０１０％以上、Ｍｏ：０．１０％以上、Ｖ：０．１０％以上とする。上記元素を含有する場合の上限は、好ましくは、それぞれＣｒ：１．０％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｂ：０．１０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．５％以下とする。
残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。不可避的不純物元素としては、例えばＮが挙げられ、この元素の許容上限は好ましくは０．０１０％である。
上記成分が本発明の高強度熱延鋼板の基本の成分組成である。本発明では、必要に応じて、さらに以下の元素を含有することができる。
Ｃｕ：０．０５～４．０％、Ｎｉ：０．００５～２．０％、Ｂ：０．０００２～０．００５０％、Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、ＲＥＭ：０．０００１～０．００５０％、Ｓｂ：０．００１０～０．１０％、Ｓｎ：０．００１０～０．５０％のうちから選ばれる１種または２種以上
Ｃｕ、Ｎｉは、マルテンサイトを生成させ、高強度化に寄与する有効な元素である。このような効果を得るため、Ｃｕ、Ｎｉを含有する場合には、それぞれの含有量を上記下限値以上とすることが好ましい。Ｃｕ、Ｎｉのそれぞれの含有量が上記上限値を超えると、ベイナイトが抑制されて本発明の鋼組織が得られなくなる場合がある。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．１０％以上とし、より好ましくは０．６％以下とする。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．１％以上とし、より好ましくは０．６％以下とする。
Ｃｕ、Ｎｉは、マルテンサイトを生成させ、高強度化に寄与する有効な元素である。このような効果を得るため、Ｃｕ、Ｎｉを含有する場合には、それぞれの含有量を上記下限値以上とすることが好ましい。Ｃｕ、Ｎｉのそれぞれの含有量が上記上限値を超えると、ベイナイトが抑制されて本発明の鋼組織が得られなくなる場合がある。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．１０％以上とし、より好ましくは０．６％以下とする。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．１％以上とし、より好ましくは０．６％以下とする。
Ｂは、鋼板の焼入れ性を高め、マルテンサイトを生成させ、高強度化に寄与する有効な元素である。このような効果を得るため、Ｂを含有する場合には、Ｂ含有量を０．０００２％以上とすることが好ましい。一方、Ｂ含有量が０．００５０％を超えるとＢ系化合物が増加して、焼入れ性が低下し、本発明の鋼組織が得られなくなる場合がある。したがって、Ｂを含有する場合には、含有量を０．０００２～０．００５０％とすることが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．０００５％以上とし、より好ましくは０．００４０％以下とする。
Ｃａ、ＲＥＭ（希土類金属）は、介在物の形態制御により加工性の向上に有効な元素である。このような効果を得るため、Ｃａ、ＲＥＭを含有する場合には、それぞれ含有量をＣａ：０．０００１～０．００５０％、ＲＥＭ：０．０００１～０．００５０％にすることが好ましい。Ｃａ、ＲＥＭの含有量が上記上限値を超えると、介在物量が増加して加工性が劣化する場合がある。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．０００５％以上とし、より好ましくは０．００３０％以下とする。ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．０００５％以上とし、より好ましくは０．００３０％以下とする。
Ｓｂは、脱窒、脱硼等を抑制して、鋼の強度低下抑制に有効な元素である。このような効果を得るため、Ｓｂを含有する場合には、Ｓｂ含有量を０．００１０～０．１０％にすることが好ましい。Ｓｂ含有量が上記上限値を超えると、鋼板の脆化を招く場合がある。Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．００５０％以上とし、より好ましくは０．０５０％以下とする。
Ｓｎは、パーライト生成を抑制して、鋼の強度低下抑制に有効な元素である。このような効果を得るため、Ｓｎを含有する場合には、Ｓｎ含有量を０．００１０～０．５０％にすることが好ましい。Ｓｎの含有量が上記上限値を超えると、鋼板の脆化を招く場合がある。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．００５０％以上とし、より好ましくは０．０５０％以下とする。
なお、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂ、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｓｂ、Ｓｎの含有量が、上記の下限値未満であっても、本発明の効果を害さない。したがって、これらの成分の含有量が上記下限値未満の場合は、これらの元素を不可避的不純物として含むものとして扱う。
続いて、本発明の高強度熱延鋼板の鋼組織について説明する。
本発明の高強度熱延鋼板の鋼組織は、合計面積率で８０～１００％のマルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率が２～２０％であり、ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトの結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイトの面積率が、全マルテンサイトに対して５０％超えであり、隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する結晶粒の平均アスペクト比が２．０以下である。
本発明の高強度熱延鋼板の鋼組織は、合計面積率で８０～１００％のマルテンサイトおよびベイナイトを主相とし、ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率が２～２０％であり、ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトの結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイトの面積率が、全マルテンサイトに対して５０％超えであり、隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する結晶粒の平均アスペクト比が２．０以下である。
マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率：８０～１００％
本発明では、高ＴＳと優れた曲げ曲げ戻し性を備えるため、主にマルテンサイトおよびベイナイトを有する（マルテンサイトおよびベイナイトを主相とする）鋼組織とする。
鋼板組織全体に対し、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が８０％未満では、高ＴＳおよび曲げ曲げ戻し性のいずれかが得られなくなる。したがって、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率は、８０～１００％とする。好ましくは９０～１００％とし、より好ましくは９４～１００％とする。
本発明では、高ＴＳと優れた曲げ曲げ戻し性を備えるため、主にマルテンサイトおよびベイナイトを有する（マルテンサイトおよびベイナイトを主相とする）鋼組織とする。
鋼板組織全体に対し、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率が８０％未満では、高ＴＳおよび曲げ曲げ戻し性のいずれかが得られなくなる。したがって、マルテンサイトおよびベイナイトの合計面積率は、８０～１００％とする。好ましくは９０～１００％とし、より好ましくは９４～１００％とする。
ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率：２～２０％
マルテンサイトは、ＴＳを高めるのに有効な鋼組織であり、さらにベイナイト中に分散することで一様伸びを高めるのに有効な鋼組織である。このような効果を得るには、ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率を、２％以上とする必要がある。一方、上記マルテンサイトの全面積率が２０％を超えると、一様伸びや曲げ曲げ戻し性の低下を招く。したがって、上記マルテンサイトの全面積率は、２～２０％とする。上記マルテンサイトの全面積率は、好ましくは３％以上とし、より好ましくは４％以上とする。上記マルテンサイトの全面積率は、好ましくは１５％以下とし、より好ましくは１２％以下とする。
マルテンサイトは、ＴＳを高めるのに有効な鋼組織であり、さらにベイナイト中に分散することで一様伸びを高めるのに有効な鋼組織である。このような効果を得るには、ベイナイト中のマルテンサイトの全面積率を、２％以上とする必要がある。一方、上記マルテンサイトの全面積率が２０％を超えると、一様伸びや曲げ曲げ戻し性の低下を招く。したがって、上記マルテンサイトの全面積率は、２～２０％とする。上記マルテンサイトの全面積率は、好ましくは３％以上とし、より好ましくは４％以上とする。上記マルテンサイトの全面積率は、好ましくは１５％以下とし、より好ましくは１２％以下とする。
ベイナイト中のマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトの結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイトの面積率：全マルテンサイトに対して５０％超
ベイナイト中のマルテンサイトにおいて、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトにおける結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイト（以下、「マルテンサイト分散相」と称する場合もある。）の面積率を、全マルテンサイトの面積に対して５０％超えとすることで、本発明の曲げ曲げ戻し性が得られる。
ここで、上記の「該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトにおける結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイト」とは、例えば、複数の結晶方位のベイナイトに囲まれたマルテンサイトがあったときに、複数の結晶方位のベイナイトのうち一つ以上のベイナイトと、該マルテンサイトとの方位差が１５゜以上であればよいことを意味する。
ベイナイト中のマルテンサイトにおいて、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトにおける結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイト（以下、「マルテンサイト分散相」と称する場合もある。）の面積率を、全マルテンサイトの面積に対して５０％超えとすることで、本発明の曲げ曲げ戻し性が得られる。
ここで、上記の「該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトにおける結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイト」とは、例えば、複数の結晶方位のベイナイトに囲まれたマルテンサイトがあったときに、複数の結晶方位のベイナイトのうち一つ以上のベイナイトと、該マルテンサイトとの方位差が１５゜以上であればよいことを意味する。
詳細な理由は明らかではないが、ベイナイト中のマルテンサイトが、該マルテンサイトの周りのベイナイト（該マルテンサイトに隣接するベイナイト）との結晶方位差が大きい場合には、曲げ曲げ戻しでの亀裂伸展の障害となりやすいためと推測される。
このような理由から、本発明では、上記のマルテンサイト分散相の面積率を５０％超えとする。亀裂伸展の障害となるマルテンサイトが増加するほど、曲げ曲げ戻しでの割れ伸展は抑制される。本発明の曲げ曲げ戻し性は、その面積率を５０％超とすることで達成できる。
したがって、ベイナイト中のマルテンサイトにおいて、上記のマルテンサイト分散相の面積率を、全マルテンサイトに対して５０％超とする。好ましくは６０％以上とし、より好ましくは７０％以上とする。上記のマルテンサイト分散相の面積率の上限は特に規定しない。実質的に１００％とすることは困難なため、１００％未満が好ましい。
ここで、上記した「マルテンサイト分散相」は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。具体的には、後方電子散乱回折法（ＥＢＳＤ）によりベイナイトおよびマルテンサイトの結晶方位を求め、１５゜以上の方位差の境界を表示する。そして、ベイナイト中に分散されたマルテンサイトのうち、該マルテンサイトと、該マルテンサイトに隣接するベイナイト（隣接ベイナイト）のうち少なくとも１つのベイナイトとの結晶方位差が１５゜以上となるマルテンサイトの面積率を求める。
本発明の鋼組織は、上記したマルテンサイトおよびベイナイト以外のその他の組織として、フェライト、パーライト、残留オーステナイトを有する場合がある。マルテンサイトおよびベイナイト以外のその他の組織の合計面積率は２０％未満とする（０％を含む）。合計面積率が２０％未満であれば、本発明の特性を達成できる。
鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する結晶粒の平均アスペクト比：２．０以下
鋼板表層の結晶粒は曲げ曲げ戻しでの割れの起点となり、アスペクト比の大きい結晶粒ほど亀裂を生じやすい。本発明で目的とする曲げ曲げ戻し性を得るためには、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する結晶粒の平均アスペクト比を２．０以下とする必要がある。結晶粒の平均アスペクト比は、好ましくは１．７以下とし、より好ましくは１．５以下とする。
鋼板表層の結晶粒は曲げ曲げ戻しでの割れの起点となり、アスペクト比の大きい結晶粒ほど亀裂を生じやすい。本発明で目的とする曲げ曲げ戻し性を得るためには、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する結晶粒の平均アスペクト比を２．０以下とする必要がある。結晶粒の平均アスペクト比は、好ましくは１．７以下とし、より好ましくは１．５以下とする。
ここで、図１に示すように、上記した「結晶粒」とは、隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を指す。上記した「アスペクト比」とは、該結晶粒の圧延方向の最大長さをＲＬとし、該結晶粒の板厚方向の最大長さをＴＬとしたとき、圧延方向の最大長さＲＬと板厚方向の最大長さＴＬの比（圧延方向の最大長さＲＬ／板厚方向の最大長さＴＬ）で求められる。上記した「結晶粒の平均アスペクト比」は、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する上記結晶粒の各アスペクト比の平均である。
なお、本発明では、上記した各組織の面積率、結晶方位、およびアスペクト比は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
＜高強度熱延鋼板の製造方法＞
本発明の高強度熱延鋼板は、上記成分組成を有するスラブを加熱し、次いで、熱間圧延を施すことにより製造される。上記熱間圧延では、加熱したスラブを、粗圧延し、１０００℃以上の合計パス数が３回以上、１０００℃以下での合計圧下率が５０％未満、かつ最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率が３５％以下となる条件で仕上げ圧延した後、１．０ｓ未満で冷却を開始し、冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度が５０℃／ｓ以上となる条件で冷却し、その後、（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃の巻取り温度で巻き取り、室温まで冷却する。
本発明の高強度熱延鋼板は、上記成分組成を有するスラブを加熱し、次いで、熱間圧延を施すことにより製造される。上記熱間圧延では、加熱したスラブを、粗圧延し、１０００℃以上の合計パス数が３回以上、１０００℃以下での合計圧下率が５０％未満、かつ最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率が３５％以下となる条件で仕上げ圧延した後、１．０ｓ未満で冷却を開始し、冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度が５０℃／ｓ以上となる条件で冷却し、その後、（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃の巻取り温度で巻き取り、室温まで冷却する。
以下、製造方法について詳しく説明する。なお、上記した温度は、スラブや鋼板の幅中央部の温度（表面温度）であり、上記した平均冷却速度は、鋼板の幅中央部の平均冷却速度である。これらの温度は、放射温度計等で測定することができる。
１０００℃以上での合計パス数：３回以上
熱間圧延の仕上げ圧延では、１０００℃以上での圧下を３回以上行うことで、オーステナイトの再結晶を促し、鋼板表層にアスペクト比の小さい粒を生成させることができる。したがって、１０００℃以上での合計パス数は３回以上とする。好ましくは、４回以上とする。１０００℃以上での合計パス数の上限は、特に規定しない。生産能率等の観点からは、２０回以下とすることが好ましい。
熱間圧延の仕上げ圧延では、１０００℃以上での圧下を３回以上行うことで、オーステナイトの再結晶を促し、鋼板表層にアスペクト比の小さい粒を生成させることができる。したがって、１０００℃以上での合計パス数は３回以上とする。好ましくは、４回以上とする。１０００℃以上での合計パス数の上限は、特に規定しない。生産能率等の観点からは、２０回以下とすることが好ましい。
１０００℃以下での合計圧下率：５０％未満
熱間圧延の仕上げ圧延における、１０００℃以下での合計圧下率が５０％以上になると、鋼板表層にアスペクト比の大きい粒が生成し、また隣接ベイナイトと結晶方位の近いマルテンサイトが生成しやすくなり、本発明の鋼組織が得られなくなる。したがって、１０００℃以下での合計圧下率は５０％未満とする。好ましくは４０％未満とし、より好ましくは３０％未満とする。１０００℃以下での合計圧下率の下限は特に規定しない。軽圧下となると異常粒が生じる場合があるため、好ましくは１０％以上とする。
ここで、合計圧下率とは、上記温度域における最初のパス前の入口板厚と、この温度域における最終パス後の出口板厚との差を、該最初のパス前の入口板厚で除した値の百分率である。
すなわち、（上記温度域における最初のパス前の入口板厚－上記温度域における最終パス後の出口板厚）／（上記温度域における最初のパス前の入口板厚）×１００（％）により求められる。
熱間圧延の仕上げ圧延における、１０００℃以下での合計圧下率が５０％以上になると、鋼板表層にアスペクト比の大きい粒が生成し、また隣接ベイナイトと結晶方位の近いマルテンサイトが生成しやすくなり、本発明の鋼組織が得られなくなる。したがって、１０００℃以下での合計圧下率は５０％未満とする。好ましくは４０％未満とし、より好ましくは３０％未満とする。１０００℃以下での合計圧下率の下限は特に規定しない。軽圧下となると異常粒が生じる場合があるため、好ましくは１０％以上とする。
ここで、合計圧下率とは、上記温度域における最初のパス前の入口板厚と、この温度域における最終パス後の出口板厚との差を、該最初のパス前の入口板厚で除した値の百分率である。
すなわち、（上記温度域における最初のパス前の入口板厚－上記温度域における最終パス後の出口板厚）／（上記温度域における最初のパス前の入口板厚）×１００（％）により求められる。
最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率：３５％以下
最終パス温度（以下、ＦＴとも記載する。）近傍で圧下率が３５％を超えると表層近傍に展伸粒が生じ、本発明の鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する結晶粒の平均アスペクト比が得られなくなる。また、オーステナイト中に導入されるひずみ量が過大となって本発明の結晶方位関係を有するマルテンサイトが得られなくなる。したがって、最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率は３５％以下、好ましくは３０％以下とする。下限は特に規定しないが、該圧下率が低すぎると表面不良等を招く場合があるため５％以上とすることが好ましく、より好ましくは１０％以上とする。
最終パス温度（以下、ＦＴとも記載する。）近傍で圧下率が３５％を超えると表層近傍に展伸粒が生じ、本発明の鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する結晶粒の平均アスペクト比が得られなくなる。また、オーステナイト中に導入されるひずみ量が過大となって本発明の結晶方位関係を有するマルテンサイトが得られなくなる。したがって、最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率は３５％以下、好ましくは３０％以下とする。下限は特に規定しないが、該圧下率が低すぎると表面不良等を招く場合があるため５％以上とすることが好ましく、より好ましくは１０％以上とする。
仕上げ圧延後の放冷時間：１．０ｓ未満
仕上げ圧延した後、１．０ｓ（秒）未満に冷却を開始する。仕上げ圧延後の放冷時間が１．０ｓ以上では、本発明の結晶方位のマルテンサイト分散相が得られない。この理由は明らかではないが、放冷時間を減少させることによって、仕上げ圧延で導入された転位の回復が抑制されて、続くベイナイト変態やマルテンサイト変態時の方位選択に影響しているものと考えられる。したがって、仕上げ圧延後の放冷時間は、１．０ｓ未満とする。好ましくは０．７ｓ以下とする。
上記放冷時間の下限は特に規定しない。設備構造の制約等により圧延直後に冷却を開始することは困難なため、上記放冷時間は０．０１ｓ以上とすることが好ましい。
仕上げ圧延した後、１．０ｓ（秒）未満に冷却を開始する。仕上げ圧延後の放冷時間が１．０ｓ以上では、本発明の結晶方位のマルテンサイト分散相が得られない。この理由は明らかではないが、放冷時間を減少させることによって、仕上げ圧延で導入された転位の回復が抑制されて、続くベイナイト変態やマルテンサイト変態時の方位選択に影響しているものと考えられる。したがって、仕上げ圧延後の放冷時間は、１．０ｓ未満とする。好ましくは０．７ｓ以下とする。
上記放冷時間の下限は特に規定しない。設備構造の制約等により圧延直後に冷却を開始することは困難なため、上記放冷時間は０．０１ｓ以上とすることが好ましい。
冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度：５０℃／ｓ以上
冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度が５０℃／ｓ未満では、フェライトやパーライトが生成して本発明の鋼組織が得られない。したがって、冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度は、５０℃／ｓ以上とする。好ましくは８０℃／ｓ以上とする。上記平均冷却速度の上限は特に規定しないが、鋼板の形状安定性等の観点からは、上記平均冷却速度は１０００℃／ｓ以下とすることが好ましい。
冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度が５０℃／ｓ未満では、フェライトやパーライトが生成して本発明の鋼組織が得られない。したがって、冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度は、５０℃／ｓ以上とする。好ましくは８０℃／ｓ以上とする。上記平均冷却速度の上限は特に規定しないが、鋼板の形状安定性等の観点からは、上記平均冷却速度は１０００℃／ｓ以下とすることが好ましい。
巻取り温度：（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃
巻取り温度が（Ｍｓ点－５０）℃未満では、マルテンサイトが増加して、本発明の鋼組織が得られない。一方、５５０℃を超えると、フェライトやパーライトが生成して、本発明の鋼組織が得られない。したがって、巻取り温度は、（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃とする。好ましくは（Ｍｓ点－３０）℃以上であり、好ましくは５２０℃と以下とする。
巻取り温度が（Ｍｓ点－５０）℃未満では、マルテンサイトが増加して、本発明の鋼組織が得られない。一方、５５０℃を超えると、フェライトやパーライトが生成して、本発明の鋼組織が得られない。したがって、巻取り温度は、（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃とする。好ましくは（Ｍｓ点－３０）℃以上であり、好ましくは５２０℃と以下とする。
ここで、Ｍｓ点とはマルテンサイト変態開始温度であり、フォーマスタ試験などによる冷却時の熱膨張測定や電気抵抗測定による実測により決定することができる。
なお、上記した製造方法の条件以外は特に限定しないが、以下のように適宜条件を調整して製造することが好ましい。
例えば、スラブ加熱温度は、偏析除去や析出物固溶等の観点からは１１００℃以上が好ましく、エネルギー効率等の観点からは１３００℃以下が好ましい。
また、仕上げ圧延は、加工性の低下を招く粗粒低減等の観点から、４パス以上とすることが好ましい。なお、この仕上げ圧延のパス数とは、仕上げ圧延における全パス数を指し、上記の「１０００℃以下での合計パス数」を含めるものとする。
また、仕上げ圧延は、加工性の低下を招く粗粒低減等の観点から、４パス以上とすることが好ましい。なお、この仕上げ圧延のパス数とは、仕上げ圧延における全パス数を指し、上記の「１０００℃以下での合計パス数」を含めるものとする。
以下、実施例に基づき、さらに本発明について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
表１に示す成分組成の鋼を真空溶解炉により溶製しスラブを製造した。その後、これらのスラブを、１２００℃に加熱し、表２に示す条件で熱間圧延を行い、熱延鋼板を得た。熱間圧延では、仕上げ圧延の全パス数を７パスとした。なお、表１の空欄は、意図的に元素を添加しないことを表しており、含有しない（０％）場合だけでなく、不可避的に含有する場合も含む。また、Ｎは不可避的不純物である。
得られた熱延鋼板を用いて、以下の試験方法に従い、組織観察、引張特性および曲げ曲げ戻し性の評価を行った。
＜組織観察＞
（各組織の面積率）
マルテンサイト、ベイナイトの面積率とは、観察面積に占める各組織の面積の割合のことである。
（各組織の面積率）
マルテンサイト、ベイナイトの面積率とは、観察面積に占める各組織の面積の割合のことである。
マルテンサイトの面積率は、次のようにして求める。
得られた熱延鋼板よりサンプルを切り出し、圧延方向に平行な板厚断面を研磨後、３％ナイタールで腐食し、板厚１／４位置をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により１５００倍の倍率でそれぞれ３視野撮影する。得られた２次電子像の画像データからＭｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製のＩｍａｇｅ－Ｐｒｏを用いて各組織の面積率を求め、視野の平均面積率を各組織の面積率とする。
得られた熱延鋼板よりサンプルを切り出し、圧延方向に平行な板厚断面を研磨後、３％ナイタールで腐食し、板厚１／４位置をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により１５００倍の倍率でそれぞれ３視野撮影する。得られた２次電子像の画像データからＭｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製のＩｍａｇｅ－Ｐｒｏを用いて各組織の面積率を求め、視野の平均面積率を各組織の面積率とする。
画像データにおいて、上部ベイナイトは、炭化物または直線的な界面を有するマルテンサイト、あるいは残留オーステナイトを含む黒色または暗灰色として区別される。下部ベイナイトは、方位のそろった炭化物を含む黒色、暗灰色、灰色、または明灰色として区別される。マルテンサイトは、複数の方位の炭化物を含む黒色、暗灰色、灰色、または明灰色、あるいは炭化物を含まない白色または明灰色として区別される。残留オーステナイトは、炭化物を含まない白色または明灰色として区別される。
マルテンサイトと残留オーステナイトは区別できない場合があるため、ＳＥＭ像から求めたマルテンサイトと残留オーステナイトの合計面積率から、後述する方法で求めた残留オーステナイトの面積率を除して、マルテンサイトの面積率を求めた。
なお、本発明において、マルテンサイトは、フレッシュマルテンサイトやオートテンパードマルテンサイトや焼戻しマルテンサイト等のいずれのマルテンサイトであっても構わない。また、ベイナイトは、上部ベイナイト、下部ベイナイト、焼戻しベイナイト等のいずれのベイナイトであっても構わない。
焼戻しの程度が強い組織ほど、素地は黒が強いコントラストの像となるため、上記素地の色は目安であり、本発明では炭化物の量や組織形態等を総合して判断し、後述の組織を含め、特徴が近いいずれかの組織に分類した。炭化物は、白色の点状または線状である。
また、本発明では、基本的には含有しないが、フェライトは黒色、または暗灰色で内部に炭化物を有さないあるいはわずかに有し、かつ主として曲線的な境界によって囲まれる組織として区別できる。パーライトは、黒色と白色の層状または部分的に途切れた層状に近い組織として区別できる。
残留オーステナイトの面積率を求めるため、焼鈍後の鋼板を板厚の１／４＋０．１ｍｍの位置まで研削後、化学研磨によりさらに０．１ｍｍ研磨した面について、Ｘ線回折装置でＭｏのＫα１線を用い、ｆｃｃ鉄（オーステナイト）の（２００）面、（２２０）面、（３１１）面と、ｂｃｃ鉄（フェライト）の（２００）面、（２１１）面、（２２０）面の積分反射強度の測定をした。ｂｃｃ鉄の各面からの積分反射強度に対するｆｃｃ鉄の各面からの積分反射強度の強度比から体積率を求め、これを残留オーステナイトの面積率とする。
得られた各組織の面積率を用いて、ベイナイトおよびマルテンサイトの合計面積率、その他の組織の合計面積率を求め、その合計面積率を表３に示す。なお、表３中の「Ｖ（Ｍ）」はマルテンサイトの面積率（％）を意味し、「Ｖ（Ｂ＋Ｍ）」はベイナイトおよびマルテンサイトの合計面積率（％）を意味し、「Ｖ（Ｏ）」はその他の組織の合計面積率（％）を意味する。
（結晶方位）
上記組織観察に用いた同サンプルの同視野について、後方電子散乱回折法（ＥＢＳＤ）によりベイナイトおよびマルテンサイトの結晶方位を求め、１５゜以上の方位差の境界を表示することで、ベイナイト中に分散されたマルテンサイトのうち、該マルテンサイトと、該マルテンサイトに隣接するベイナイト（隣接ベイナイト）のうち少なくとも１つのベイナイトとの結晶方位差が１５゜以上となるマルテンサイトの面積率を求めた。そして、該マルテンサイトの面積が全マルテンサイトの面積に占める割合を求めた。なお、ＥＢＳＤの測定は、加速電圧３０ｋＶ、ステップサイズ０．０５μｍで１００μｍ×１００μｍの領域について行った。
得られた上記割合を表３に示す。なお、表３中の「隣接Ｂとの方位差が１５°以上のＭの割合（％）」は上記割合（％）を意味する。
上記組織観察に用いた同サンプルの同視野について、後方電子散乱回折法（ＥＢＳＤ）によりベイナイトおよびマルテンサイトの結晶方位を求め、１５゜以上の方位差の境界を表示することで、ベイナイト中に分散されたマルテンサイトのうち、該マルテンサイトと、該マルテンサイトに隣接するベイナイト（隣接ベイナイト）のうち少なくとも１つのベイナイトとの結晶方位差が１５゜以上となるマルテンサイトの面積率を求めた。そして、該マルテンサイトの面積が全マルテンサイトの面積に占める割合を求めた。なお、ＥＢＳＤの測定は、加速電圧３０ｋＶ、ステップサイズ０．０５μｍで１００μｍ×１００μｍの領域について行った。
得られた上記割合を表３に示す。なお、表３中の「隣接Ｂとの方位差が１５°以上のＭの割合（％）」は上記割合（％）を意味する。
（結晶粒のアスペクト比）
上記組織観察に用いた同サンプルの表層部について、ＥＢＳＤにより結晶方位を求め、隣り合う結晶における１５゜以上の方位差の境界を表示し、これら境界に囲まれる領域を結晶粒とする。該結晶粒の内、鋼板表面から深さ方向（板厚方向）で５μｍまでの領域に存在する各結晶粒について、圧延方向の最大長さＲＬおよび板厚方向の最大長さＴＬをそれぞれ求める（図１を参照）。これらの結晶粒における圧延方向の最大長さＲＬと板厚方向の最大長さＴＬの比（ＲＬ／ＴＬ）から各結晶粒のアスペクト比を算出し、算出した値の平均を結晶粒の平均アスペクト比とする。アスペクト比の最小値が１．０となるように上記した圧延方向の最大長さＲＬと板厚方向の最大長さＴＬの比を求めるものとする。
上記組織観察に用いた同サンプルの表層部について、ＥＢＳＤにより結晶方位を求め、隣り合う結晶における１５゜以上の方位差の境界を表示し、これら境界に囲まれる領域を結晶粒とする。該結晶粒の内、鋼板表面から深さ方向（板厚方向）で５μｍまでの領域に存在する各結晶粒について、圧延方向の最大長さＲＬおよび板厚方向の最大長さＴＬをそれぞれ求める（図１を参照）。これらの結晶粒における圧延方向の最大長さＲＬと板厚方向の最大長さＴＬの比（ＲＬ／ＴＬ）から各結晶粒のアスペクト比を算出し、算出した値の平均を結晶粒の平均アスペクト比とする。アスペクト比の最小値が１．０となるように上記した圧延方向の最大長さＲＬと板厚方向の最大長さＴＬの比を求めるものとする。
なお、鋼板表面から深さ方向で５μｍ位置をまたぐ結晶粒については、鋼板表面から深さ方向で５μｍまでの領域内の結晶粒としてカウントする。
ＥＢＳＤの測定は、加速電圧３０ｋＶ、ステップサイズ０．１０μｍで１００μｍ×１００μｍの領域について行い、結晶粒のアスペクト比の測定は該領域（１００μｍ×１００μｍの領域）内の該当する全ての結晶粒について行う。
＜引張試験＞
引張特性の評価は、引張試験により行った。得られた熱延鋼板より、圧延方向に対して平行方向にＪＩＳ５号引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１）を採取し、歪速度が１０－３／ｓとするＪＩＳ Ｚ ２２４１の規定に準拠した引張試験を行い、ＴＳおよび一様伸びを求めた。
なお、本発明では、ＴＳは９８０ＭＰａ以上を、一様伸びは５．０％以上を、それぞれ合格と評価した。
引張特性の評価は、引張試験により行った。得られた熱延鋼板より、圧延方向に対して平行方向にＪＩＳ５号引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１）を採取し、歪速度が１０－３／ｓとするＪＩＳ Ｚ ２２４１の規定に準拠した引張試験を行い、ＴＳおよび一様伸びを求めた。
なお、本発明では、ＴＳは９８０ＭＰａ以上を、一様伸びは５．０％以上を、それぞれ合格と評価した。
＜曲げ曲げ戻し試験＞
曲げ曲げ戻し特性の評価は、曲げ曲げ戻し試験により行った。得られた熱延鋼板より、長手方向が圧延方向に対して平行方向となるように幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を採取した。試験片を用いて、ストローク速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ、曲げ半径が５ｍｍ、最大押しつけ荷重が１０トンとなる条件で、９０゜Ｖ曲げ加工を行う。次いで、試験片を反転させて、ストローク速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で平底ポンチを押しつけて、曲げ角度が１０゜以下となるストロークで停止し、除荷した後、サンプルを取出す。その後、サンプルの曲げ稜線部を目視観察する。
なお、本発明では、初めの曲げ（Ｖ曲げ加工）の際の曲げ内側にあたる面に亀裂を生じていないものを、曲げ曲げ戻し性が合格と評価した。表３中の「曲げ曲げ戻し割れ」の「無」は、合格を意味する。
曲げ曲げ戻し特性の評価は、曲げ曲げ戻し試験により行った。得られた熱延鋼板より、長手方向が圧延方向に対して平行方向となるように幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を採取した。試験片を用いて、ストローク速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ、曲げ半径が５ｍｍ、最大押しつけ荷重が１０トンとなる条件で、９０゜Ｖ曲げ加工を行う。次いで、試験片を反転させて、ストローク速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で平底ポンチを押しつけて、曲げ角度が１０゜以下となるストロークで停止し、除荷した後、サンプルを取出す。その後、サンプルの曲げ稜線部を目視観察する。
なお、本発明では、初めの曲げ（Ｖ曲げ加工）の際の曲げ内側にあたる面に亀裂を生じていないものを、曲げ曲げ戻し性が合格と評価した。表３中の「曲げ曲げ戻し割れ」の「無」は、合格を意味する。
表３に各種評価結果を示す。
表３より、本発明例は、いずれも優れた一様伸びおよび優れた曲げ曲げ戻し性を有する高強度熱延鋼板である。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、所望の強度、一様伸びおよび曲げ曲げ戻し性のいずれか一つ以上が得られていない。
本発明によれば、ＴＳが９８０ＭＰａ以上で、優れた延性および優れた曲げ曲げ戻し性を有する高強度熱延鋼板を得ることができる。本発明の高強度熱延鋼板を自動車部品用途に使用することで、自動車の衝突安全性改善と燃費向上に大きく寄与することができる。
Claims (3)
- 質量％で、
Ｃ：０．０４～０．１８％、
Ｓｉ：０．１～１．５％、
Ｍｎ：０．５～３．５％、
Ｐ：０％超０．１００％以下、
Ｓ：０％超０．０２０％以下、
Ａｌ：０％超０．５０％以下を含み、
さらに、Ｃｒ：０．１～１．０％、Ｔｉ：０．０１０～０．１５％、Ｎｂ：０．０１０～０．１０％、Ｍｏ：０．１０～１．０％、Ｖ：０．１０～０．５％のうちから選ばれる１種または２種以上を含み、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼組織は、合計面積率で９０～１００％のマルテンサイトおよびベイナイトを有し、かつベイナイトの全面積率が７７％以上であり、
ベイナイト中に分散するマルテンサイトの全面積率が２～２０％であり、
ベイナイト中に分散するマルテンサイトのうち、該マルテンサイトの結晶方位と、該マルテンサイトに隣接するベイナイトのうち少なくとも１つのベイナイトの結晶方位との方位差が１５°以上であるマルテンサイトの面積率が、ベイナイト中に分散する全マルテンサイトに対して６０％以上であり、
隣り合う結晶の方位差が１５°以上の境界で囲まれた領域を結晶粒としたとき、鋼板表面から深さ５μｍまでの領域に存在する該結晶粒の平均アスペクト比が２．０以下である高強度熱延鋼板。 - 前記成分組成に加えて、質量％で、
Ｃｕ：０．０５～０．６％、
Ｎｉ：０．００５～０．６％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
ＲＥＭ：０．０００１～０．００５０％、
Ｓｂ：０．００１０～０．０５０％、
Ｓｎ：０．００１０～０．０５０％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含む請求項１に記載の高強度熱延鋼板。 - 請求項１または２に記載の高強度熱延鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有するスラブを加熱し、
次いで、熱間圧延を施すに際し、
粗圧延し、１０００℃以上での合計パス数が３回以上、１０００℃以下での合計圧下率が５０％未満かつ最終パス圧延温度～最終パス圧延温度＋５０℃での合計圧下率が３５％以下となる条件で仕上げ圧延した後、１．０ｓ未満で冷却を開始し、冷却開始温度から５５０℃までの平均冷却速度が５０℃／ｓ以上となる条件で冷却し、その後、（Ｍｓ点－５０）℃～５５０℃の巻取り温度で巻き取る高強度熱延鋼板の製造方法。
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