JP7364963B2 - 鋼板およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、鋼板およびその製造方法に関する。
一般に、鋼板を高強度化すると、伸びが低下し、鋼板の成形性が低減しうる。したがって、自動車の車体用部品として高強度鋼板を使用するためには、相反する特性である強度と成形性との両方を高める必要があり、すなわちより優れた強度－延性バランスが求められている。また、車体部品用として使用される高強度鋼板には、優れた曲げ性および衝撃特性が要求される。そのため、鋼板の機械的特性として、高い強度および優れた成形性を有しながら、さらに、優れた曲げ性および衝撃特性を有することが求められている。
成形性に影響する伸びを向上させるため、これまでに、Ｍｎを積極的に添加し、約５質量％のＭｎを鋼板に含有させて、残留オーステナイトを鋼中に生成させ、その変態誘起塑性を利用した、いわゆる中Ｍｎ鋼が提案されている（例えば、非特許文献１）。
また、特許文献１には、２．６％以上４．２％以下のＭｎを含有させた鋼が提案されている。上記鋼も一般的な高強度鋼よりも多くのＭｎを含有するので、残留オーステナイトが生成されやすく、伸びが高く、さらに優れた曲げ性を示す。
国際公開第２０１７／１８３３４８号
古川敬、松村理、熱処理、日本国、日本熱処理協会、平成９年、第３７号巻、第４号、ｐ．２０４
しかしながら、非特許文献１に開示された鋼板はＭｎ含有量が高いため、製造コストが高くなる。そのため、より少ないＭｎ含有量で、強度と伸びとを両立し、さらに衝撃特性も兼ね備えた省合金化鋼板が望まれる。
本発明は上記の課題を解決し、高い強度を有し、かつ強度－延性バランス、曲げ性および衝撃特性に優れる鋼板を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記の鋼板およびその製造方法を要旨とする。
（１）鋼板の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１８％を超えて０．３０％未満、
Ｓｉ：０．０１％以上２．００％未満、
Ｍｎ：２．５０％を超えて４．００％以下、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上３．００％未満、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｎ：０．０５０％未満、
Ｏ：０．０２０％未満、
Ｃｒ：０％以上２．００％未満、
Ｍｏ：０～２．００％、
Ｗ：０～２．００％、
Ｃｕ：０～２．００％、
Ｎｉ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～０．３００％、
Ｎｂ：０～０．３００％、
Ｖ：０～０．３００％、
Ｂ：０～０．０１０％、
Ｃａ：０～０．０１０％、
Ｍｇ：０～０．０１０％、
Ｚｒ：０～０．０１０％、
ＲＥＭ：０～０．０１０％、
Ｓｂ：０～０．０５０％、
Ｓｎ：０～０．０５０％、
Ｂｉ：０～０．０５０％、および
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
前記鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面において、表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織が、面積％で、
焼戻しマルテンサイト：２５～９０％、
フェライト：５％以下、
残留オーステナイト：１０～５０％、および
ベイナイト：５％以下であり、
前記鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面の表面から板厚の１／４深さ位置において、面積が１μｍ２以上であり、かつ粒円形度が０．１以上である残留オーステナイト結晶粒の合計面積の割合が、前記残留オーステナイトの全体の面積に対して５０％未満であり、
表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織中のＭｎ濃度が、下記（ｉ）式を満足する、
鋼板。
ＣＭｎγ／ＣＭｎα≧１．２ ・・・（ｉ）
但し、上記（ｉ）式中の記号の意味は以下のとおりである。
ＣＭｎγ：残留オーステナイト中の平均Ｍｎ濃度（質量％）
ＣＭｎα：フェライトおよび焼戻しマルテンサイト中の平均Ｍｎ濃度（質量％）
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｓｉ：０．１０％以上２．００％未満であり、
前記鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面において、表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織中のＳｉ濃度が、下記（ii）式を満足する、
上記（１）に記載の鋼板。
ＣＳｉα／ＣＳｉγ≧１．１ ・・・（ii）
但し、上記（ii）式中の記号の意味は以下のとおりである。
ＣＳｉα：焼戻しマルテンサイトおよびフェライト中の平均Ｓｉ濃度（質量％）
ＣＳｉγ：残留オーステナイト中の平均Ｓｉ濃度（質量％）
（３）前記化学組成が、質量％で、
Ｃｒ：０．０１％以上２．００％未満、
Ｍｏ：０．０１～２．００％、
Ｗ：０．０１～２．００％、
Ｃｕ：０．０１～２．００％、および
Ｎｉ：０．０１～２．００％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）または（２）に記載の鋼板。
（４）前記化学組成が、質量％で、
Ｔｉ：０．００５～０．３００％、
Ｎｂ：０．００５～０．３００％、および
Ｖ：０．００５～０．３００％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の鋼板。
（５）前記化学組成が、質量％で、
Ｂ：０．０００１～０．０１０％、
Ｃａ：０．０００１～０．０１０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０１０％、
Ｚｒ：０．０００１～０．０１０％、および
ＲＥＭ：０．０００１～０．０１０％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の鋼板。
（６）前記化学組成が、質量％で、
Ｓｂ：０．０００５～０．０５０％、
Ｓｎ：０．０００５～０．０５０％、および
Ｂｉ：０．０００５～０．０５０％、
から選択される１種以上を含有する、
上記（１）から（５）までのいずれかに記載の鋼板。
（７）前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を有する、
上記（１）から（６）までのいずれかに記載の鋼板。
（８）前記鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有する、
上記（１）から（６）までのいずれかに記載の鋼板。
（９）２０℃におけるシャルピー衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ２以上である、
上記（１）から（８）までのいずれかに記載の鋼板。
（１０）上記（１）または（３）から（６）までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼に対して、熱間圧延工程、冷間圧延工程、一次焼鈍工程および二次焼鈍工程を順に行う鋼板の製造方法であって、
前記熱間圧延工程は、４つ以上の複数のスタンドを有する圧延機を用いて仕上熱間圧延する工程を含み、
前記仕上熱間圧延する工程において、
前記複数のスタンドのうち最後の４つのスタンドの前後における板厚減少が、下記（iii）式を満足し、
前記最後の４つのスタンドの最終スタンドにおけるひずみ速度と前記最終スタンドにおける圧延出側温度とが、下記の（iv）式を満足し、
前記最終スタンドにおける圧延後１．０ｓ以内に１００℃／ｓ以上の平均冷却速度で７５０℃まで冷却し、７５０℃から３００℃までの温度範囲を１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却し、
前記一次焼鈍工程において、７５０℃を超えかつＡｃ３点以上の温度域で１０～１０００ｓ保持した後、３００℃までの平均冷却速度が１０～２０００℃／ｓとなる条件で３００℃以下の温度域まで冷却し、その後、１００℃未満の温度域まで冷却し、
前記二次焼鈍工程において、１～４０℃／ｓの平均昇温速度で６５０℃以上Ａｃ３点未満の温度域に加熱し、３００ｓ以上保持する、
鋼板の製造方法。
１．２≦ｌｎ（ｔ０／ｔ）≦２．８ ・・・（iii）
１１．０≦ｌｏｇ（ｖ・ｅｘｐ（３３０００／（２７３＋Ｔ）））≦１５．０ ・・・（iv）
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
ｔ０：最後の４つのスタンドに入る直前の板厚（ｍｍ）
ｔ：最後の４つのスタンドから出た直後の板厚（ｍｍ）
ｖ：最終スタンドにおけるひずみ速度（／ｓ）
Ｔ：最終スタンドにおける圧延出側温度（℃）
（１１）前記一次焼鈍工程において、７５０℃を超えかつＡｃ３点以上の温度域で１０ｓ以上保持した後、３００℃以下の温度域まで１０～２０００℃／ｓの平均冷却速度で冷却し、１００～３００℃の温度域で１０～１０００ｓ保持し、その後、１００℃未満の温度域まで冷却する、
上記（１０）に記載の鋼板の製造方法。
（１２）前記二次焼鈍工程の後、冷却し、溶融亜鉛めっき処理を施す、
上記（１０）または（１１）に記載の鋼板の製造方法。
（１３）前記溶融亜鉛めっき処理を施した後、４５０～６２０℃の温度域で溶融亜鉛めっきの合金化処理を施す、
上記（１２）に記載の鋼板の製造方法。
本発明によれば、高い強度を有し、かつ強度－延性バランス、曲げ性および衝撃特性に優れる鋼板を得ることができる。
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。
（Ａ）化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
Ｃ：０．１８％超０．３０％未満
Ｃは、鋼の強度を高め、残留オーステナイトを確保するために必要な元素である。一方、Ｃを過剰に含有させた場合、鋼板の溶接性を維持することが難しくなる。したがって、Ｃ含有量は０．１８％超０．３０％未満とする。Ｃ含有量は０．２０％以上であるのが好ましい。また、Ｃ含有量は０．２８％以下であるのが好ましく、０．２５％以下であるのがより好ましい。
Ｓｉ：０．０１％以上２．００％未満
Ｓｉは、焼戻しマルテンサイトを強化し、組織を均一化し、強度－延性バランスの改善に有効な元素である。また、Ｓｉは、セメンタイトの析出を抑制し、残留オーステナイトの生成を促進する作用も有する。一方、Ｓｉを過剰に含有させた場合、鋼板のめっき性および化成処理性を維持することが難しくなる。したがって、Ｓｉ含有量は０．０１％以上２．００％未満とする。上記（ii）式を満たし、鋼板の衝撃特性をさらに向上させるためには、Ｓｉ含有量は０．１０％以上であるのが好ましく、０．２０％以上であるのがより好ましく、０．４０％以上であるのがさらに好ましく、０．７０％以上であるのが一層好ましい。また、Ｓｉ含有量は１．８０％以下であるのが好ましく、１．６０％以下であるのがより好ましい。
Ｍｎ：２．５０％超４．００％以下
Ｍｎは、オーステナイトを安定化させる元素である。また、本発明においては、Ｍｎをオーステナイト中に分配させ、オーステナイトをより安定化させる。Ｍｎ含有量を４．００％以下とすることで、凝固偏析によるＭｎ含有量の不均一性を軽減することができる。さらに、残留オーステナイト中にＭｎが濃化しても、鋼板が著しく硬化することなく、ミクロ組織中の強度の不均一性も軽減されることから、曲げ性を向上することができる。加えて、Ｍｎ含有量を低減することで、鋼板の製造コストを抑えることが可能となる。したがって、Ｍｎ含有量は２．５０％超４．００％以下とする。Ｍｎ含有量は３．００％超であるのが好ましく、３．２０％超であるのがより好ましい。また、Ｍｎ含有量は３．８５％未満であるのが好ましく、３．７０％未満であるのがより好ましい。
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上３．００％未満
Ａｌは、脱酸剤であり、焼鈍時の二相域の温度範囲を広げ、材質安定性を高める作用も有する。Ａｌ含有量が多いほどその効果は大きくなるが、Ａｌを過剰に含有させた場合、表面性状、塗装性、および溶接性を維持することが難しくなる。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１％以上３．００％未満とする。ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００５％以上であるのが好ましく、０．０１０％以上であるのがより好ましく、０．０２０％以上であるのがさらに好ましい。また、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は２．５０％以下であるのが好ましく、１．８０％以下であるのがより好ましい。なお、本明細書にいう「ｓｏｌ．Ａｌ」は、「酸可溶性Ａｌ」を意味する。
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは不純物であり、鋼材の溶接性を低下させる。したがって、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。Ｐ含有量は０．０５０％以下であるのが好ましく、０．０３０％以下であるのがより好ましく、０．０２０％以下であるのがさらに好ましい。Ｐ含有量の下限は特に規定する必要はないが、精錬コストの上昇を抑制する観点からは、０．００１％以上としてもよいが、Ｐ含有量は少ないほど好ましい。
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは不純物であり、熱間圧延によって、伸長したＭｎＳが生成し、曲げ性および穴拡げ性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。Ｓ含有量は０．００７％以下であるのが好ましく、０．００３％以下であるのがより好ましい。Ｓ含有量の下限は特に規定する必要はないが、精錬コストの上昇を抑制する観点からは、０．００１％以上としてもよいが、Ｓ含有量は少ないほど好ましい。
Ｎ：０．０５０％未満
Ｎは不純物であり、鋼板が０．０５０％以上のＮを含有すると低温靱性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．０５０％未満とする。Ｎ含有量は０．０１０％以下であるのが好ましく、０．００６％以下であるのがより好ましい。Ｎ含有量の下限は特に規定する必要はないが、精錬コストの上昇を抑制する観点からは、０．００３％以上としてもよいが、Ｎ含有量は少ないほど好ましい。
Ｏ：０．０２０％未満
Ｏは不純物であり、鋼板が０．０２０％以上のＯを含有すると伸びが低下する。したがって、Ｏ含有量は０．０２０％未満とする。Ｏ含有量は０．０１０％以下であるのが好ましく、０．００５％以下であるのがより好ましく、０．００３％以下であるのがさらに好ましい。Ｏ含有量の下限は特に規定する必要はないが、精錬コストの上昇を抑制する観点からは、０．００１％以上とすることが好ましい。
本発明の鋼板には、上記の元素に加えてさらに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭ、Ｓｂ、ＳｎおよびＢｉから選択される１種以上の元素を含有させてもよい。
Ｃｒ：０％以上２．００％未満
Ｍｏ：０～２．００％
Ｗ：０～２．００％
Ｃｕ：０～２．００％
Ｎｉ：０～２．００％
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、およびＮｉは、鋼板の強度を向上させる元素であるため、これらの元素から選択される１種以上を含有させてもよい。一方、これらの元素を過剰に含有させた場合、熱延時の表面疵が生成しやすくなり、さらには、熱延鋼板の強度が高くなりすぎて、冷間圧延性が低下する場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は２．００％未満、Ｍｏ含有量は２．００％以下、Ｗ含有量は２．００％以下、Ｃｕ含有量は２．００％以下、Ｎｉ含有量は２．００％以下とする。
Ｃｒ含有量は１．５０％以下、１．００％以下、０．６０％以下、または０．３０％未満であるのが好ましい。Ｍｏ含有量は１．５０％以下、１．００％以下、０．５０％以下、または０．１０％以下であるのが好ましい。Ｗ含有量は１．５０％以下、１．００％以下、０．５０％以下、または０．１０％以下であるのが好ましい。Ｃｕ含有量は１．５０％以下、１．００％以下、０．６０％以下、または０．２０％以下であるのが好ましい。Ｎｉ含有量は１．５０％以下、１．００％以下、または０．５０％以下であるのが好ましい。これらの元素の上記作用による効果をより確実に得るには、上記元素の少なくともいずれかを０．０１％以上含有させることが好ましい。
Ｔｉ：０～０．３００％
Ｎｂ：０～０．３００％
Ｖ：０～０．３００％
Ｔｉ、Ｎｂ、およびＶは、微細な炭化物、窒化物または炭窒化物を生成し、鋼板の強度向上に有効である。したがって、これらの元素から選択される１種以上を含有させてもよい。一方、これらの元素を過剰に含有させた場合、熱延鋼板の強度が上昇しすぎて、冷間圧延性が低下する場合がある。したがって、Ｔｉ含有量は０．３００％以下、Ｎｂ含有量は０．３００％以下、Ｖ含有量は０．３００％以下とする。Ｔｉ、Ｎｂ、およびＶの含有量は、いずれも０．２００％以下、０．１００％以下、０．０６０％以下、または０．０３０％以下であるのが好ましい。これらの元素の上記作用による効果をより確実に得るには、上記元素の少なくともいずれかを０．００５％以上含有させることが好ましい。
Ｂ：０～０．０１０％
Ｃａ：０～０．０１０％
Ｍｇ：０～０．０１０％
Ｚｒ：０～０．０１０％
ＲＥＭ：０～０．０１０％
Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、およびＲＥＭ（希土類金属）は、鋼板の局部延性および穴拡げ性を向上させる。したがって、これらの元素から選択される１種以上を含有させてもよい。一方、これらの元素を過剰に含有させた場合、鋼板の加工性を低下させる場合がある。したがって、Ｂ含有量は０．０１０％以下、Ｃａ含有量は０．０１０％以下、Ｍｇ含有量は０．０１０％以下、Ｚｒ含有量は０．０１０％以下、ＲＥＭ含有量は０．０１０％以下とする。
Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、およびＲＥＭの含有量は、いずれも０．００８％以下、０．００６％以下、または０．００３％以下であるのが好ましい。また、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、およびＲＥＭから選択される１種以上の元素の含有量の合計は０．０５０％以下であればよいが、０．０３０％以下とすることが好ましい。これらの元素の上記作用による効果をより確実に得るには、上記元素の少なくともいずれかを０．０００１％以上含有させることが好ましく、０．００１％以上含有させることがより好ましい。
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、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。
Ｓｂ：０～０．０５０％
Ｓｎ：０～０．０５０％
Ｂｉ：０～０．０５０％
Ｓｂ、Ｓｎ、およびＢｉは、鋼板中のＭｎ、Ｓｉ、および／またはＡｌ等の易酸化性元素が鋼板表面に拡散し、酸化物を形成することを抑え、鋼板の表面性状およびめっき性を高める。したがって、これらの元素から選択される１種以上を含有させてもよい。しかし、これらの元素を過剰に含有させても、上記作用による効果が飽和する。したがって、Ｓｂ含有量は０．０５０％以下、Ｓｎ含有量は０．０５０％以下、Ｂｉ含有量は０．０５０％以下とする。Ｓｂ、Ｓｎ、およびＢｉの含有量は、いずれも０．０３０％以下、０．０１０％以下、０．００６％以下、または０．００３％以下であるのが好ましい。これらの元素の上記作用による効果をより確実に得るには、上記元素の少なくともいずれかを０．０００５％以上含有させることが好ましく、０．００１％以上含有させることがより好ましい。
本発明の鋼板の化学組成において、残部はＦｅおよび不純物である。なお、「不純物」とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
（Ｂ）鋼板の金属組織
本発明に係る鋼板の金属組織について、以下に説明する。なお、以下の説明において面積率についての「％」は、「面積％」を意味する。
本発明に係る鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面（「Ｌ断面」ともいう。）において、表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織は、２５～９０％の焼戻しマルテンサイト、５％以下のフェライト、１０～５０％の残留オーステナイト、および５％以下のベイナイトを含む。各組織の分率は、焼鈍の条件によって変化し、鋼板の強度、伸び、および衝撃特性に影響を与える。各組織の限定理由について詳しく説明する。
焼戻しマルテンサイト：２５～９０％
焼戻しマルテンサイトは、鋼板の強度を高め、強度－延性バランスおよび衝撃特性を向上させる組織である。目的とする強度レベルの範囲内で、鋼板の強度、伸び、および衝撃特性を好ましく保つため、焼戻しマルテンサイトの面積率を２５～９０％とする。焼戻しマルテンサイトの面積率は２８％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。
また、焼戻しマルテンサイトの面積率は、水素脆性の観点から、８０％以下であるのが好ましく、７５％以下であるのがより好ましく、７０％以下であるのがさらに好ましい。さらに、焼戻しマルテンサイトの含有量を面積率で３５～７５％に制御することによって、伸びおよび強度をより高いレベルで両立した高強度の鋼板を得ることが可能になる。
フェライト：５％以下
本発明に係る鋼板においては、フェライトの面積率が低いことが重要である。フェライトの面積率が高くなると強度が低下し、未再結晶フェライトが残存すると強度－延性バランスが低下する。したがって、フェライトの面積率は５％以下とする。フェライトの面積率は３％以下であるのが好ましく、０％であるのがより好ましい。
残留オーステナイト：１０～５０％
残留オーステナイトは、変態誘起塑性によって鋼板の強度－延性バランスを高める組織である。また、残留オーステナイトは、引張変形を伴う加工等によってマルテンサイトに変態し得るので、鋼板の強度の向上にも寄与する。さらに、鋼板の衝撃特性も向上させる。残留オーステナイトの面積率は高いほど好ましい。しかしながら、上述した化学組成を有する鋼板では、残留オーステナイトの面積率は５０％が上限である。したがって、残留オーステナイトの面積率は１０～５０％とする。残留オーステナイトの面積率は１８％以上であるのが好ましく、２０％以上であるのがより好ましい。
ベイナイト：５％以下
本発明に係る鋼板においては、ベイナイトの面積率が低いことが重要である。ベイナイト中に硬質な組織であるＭＡ（Martensite-Austenite constituent）が内在し、強度－延性バランスが低下する。そのため、ベイナイトの面積率は５％以下とする。ベイナイトの面積率は０％であるのが好ましい。ベイナイトには、焼戻しベイナイトも含まれ得るが、本願明細書においては区別しない。
本発明に係る鋼板における、焼戻しマルテンサイト、フェライト、残留オーステナイト、およびベイナイト以外の残部組織としては、フレッシュマルテンサイト（すなわち、焼戻しされていないマルテンサイト）であることが望ましい。また、パーライトについては、含まれてもよいが、含まれる可能性は低く、好ましくは１％未満であり、より好ましくは０％である。
フレッシュマルテンサイトは硬質の組織であり、鋼板の強度の確保に有効である。強度を重視する場合には、フレッシュマルテンサイトの面積率は、０％超であるのが好ましく、１％以上であるのがより好ましく、３％以上であるのがさらに好ましい。ただし、フレッシュマルテンサイトの面積率が低いほど、鋼板の曲げ性が高くなる。したがって、曲げ性の点からは、フレッシュマルテンサイトの面積率は、５５％以下であるのが好ましく、４５％以下であるのがより好ましく、２０％以下であるのがさらに好ましい。特に曲げ性を重視する場合は、フレッシュマルテンサイトの面積率は１０％以下であることが好ましい。
本発明に係る鋼板のＬ断面の表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織において、面積が１μｍ２以上であり、かつ粒円形度が０．１以上である残留オーステナイト結晶粒の合計面積が、残留オーステナイトの全体の面積に対して５０％未満である。
結晶粒の面積が１μｍ２以上かつ結晶粒の粒円形度が０．１以上の残留オーステナイト組織が、残留オーステナイトの組織全体に占める面積率が、５０％未満であることによって、強度－延性バランス、衝撃特性、および曲げ性に優れた鋼板を得ることができる。結晶粒の面積が大きくかつ粒円形度が大きい残留オーステナイトが、残留オーステナイトの組織全体の５０％以上を占めると、鋼板の強度－延性バランス、衝撃特性、および曲げ性が低下する。
結晶粒の面積が１μｍ２未満、すなわち結晶の粒径が小さい残留オーステナイトは、フェライト－オーステナイト二相域での焼鈍時に短い時間でＭｎが均一に濃縮し易く安定性が高いので、高歪側まで変態が遅延する。そのため、強度－延性バランスおよび衝撃特性に優れた鋼板を得ることができる。
残留オーステナイトにおいて、結晶粒の面積が１μｍ２以上、すなわち結晶の粒径が大きい残留オーステナイトでも、粒円形度が０．１未満である場合は、結晶粒の多くがマルテンサイト間または焼戻しマルテンサイトラス間に存在するので、周囲からの空間拘束により、高歪域側まで変態が遅延する。そのため、強度－延性バランスおよび衝撃特性に優れた鋼板を得ることができる。
なお、粒円形度（Grain Shape Circularity）は、下記（ｖ）式で表される。また、結晶粒の粒円形度および面積は、ＴＳＬ社製ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒｓｉｏｎ ７の標準機能（MapおよびGrain Shape Circularity）を用いて、後方散乱電子回折（ＥＢＳＰ：Electron Back Scatter Diffraction Patterns）分析を行うことによって、測定することができる。
粒円形度＝４πＡ／Ｐ２ ・・・（ｖ）
但し、上記（ｖ）式中の記号の意味は以下のとおりである。
Ａ：結晶粒の面積
Ｐ：結晶粒の周囲長さ
本発明の鋼材において、Ｌ断面の表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織中のＭｎ濃度が、下記（ｉ）式を満足する。
ＣＭｎγ／ＣＭｎα≧１．２ ・・・（ｉ）
但し、上記（ｉ）式中の記号の意味は以下のとおりである。
ＣＭｎγ：残留オーステナイト中の平均Ｍｎ濃度（質量％）
ＣＭｎα：フェライトおよび焼戻しマルテンサイト中の平均Ｍｎ濃度（質量％）
残留オーステナイト中にＭｎを濃化させることによって、残留オーステナイトを安定化させ、変態誘起塑性により鋼板の強度－延性バランスおよび衝撃特性を向上させることができる。そのため、ＣＭｎγ／ＣＭｎαの値は高いほど好ましく、ＣＭｎγ／ＣＭｎαの値は１．２以上、好ましくは１．４以上である。なお、ＣＭｎγ／ＣＭｎαの値に上限を設ける必要はないが、熱処理時間が長時間になるため、生産性の観点から、８．０以下であるのが好ましく、６．０以下、４．０以下または２．０以下であるのがより好ましい。
本発明の鋼材において、Ｌ断面の表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織中のＳｉ濃度が、下記（ii）式を満足することが好ましい。
ＣＳｉα／ＣＳｉγ≧１．１ ・・・（ii）
但し、上記（ii）式中の記号の意味は以下のとおりである。
ＣＳｉα：焼戻しマルテンサイトおよびフェライト中の平均Ｓｉ濃度（質量％）
ＣＳｉγ：残留オーステナイト中の平均Ｓｉ濃度（質量％）
焼戻しマルテンサイトおよびフェライト中にＳｉを濃化させることによって、焼戻しマルテンサイトおよびフェライトを強化し、鋼板の強度および衝撃特性を向上させることができる。焼戻しマルテンサイトおよびフェライトを強化し、衝撃特性向上の効果を得るためにはＣＳｉα／ＣＳｉγの値は１．１以上であり、好ましくは１．２以上である。
ＣＳｉα／ＣＳｉγの値を１．１以上にするためには、Ｓｉ含有量が０．１％以上である必要がある。Ｓｉ含有量が０．１質量％未満では、ＣＳｉα／ＣＳｉγの値は１．１未満となる。また、ＣＳｉα／ＣＳｉγの値を１．２以上にするためには、Ｓｉ含有量は０．７％以上とする。なお、ＣＳｉα／ＣＳｉγの値に上限を設ける必要はないが、熱処理時間が長時間になるため、生産性の観点から、１．８以下であるのが好ましい。
金属組織の同定および面積率の算出方法について以下に説明する。
＜残留オーステナイトの面積率の測定方法＞
残留オーステナイトの面積率はＸ線回折法により測定される。まず、鋼板の主面中央部から幅２５ｍｍ（圧延方向の長さ）、長さ２５ｍｍ（圧延直角方向の長さ）、および焼鈍した試料の厚さままの板厚方向の厚さを有する試験片を切り出す。そして、この試験片に化学研磨を施して板厚１／４分を減厚し、化学研磨された表面を有する試験片を得る。試験片の表面に対して、Ｃｏ管球を用い、Ｘ線回折分析を３回実施する。
ｆｃｃ相に関しては、（１１１）、（２００）、（２２０）の各ピークの積分強度を求め、ｂｃｃ相に関しては、（１１０）、（２００）、（２１１）の各ピークの積分強度を求める。それらの積分強度を解析し、３回のＸ線回折分析結果を平均することで、残留オーステナイトの体積率を求め、その値を残留オーステナイトの面積率とする。
＜焼戻しマルテンサイト、フェライト、ベイナイト、およびフレッシュマルテンサイトの面積率の測定方法＞
焼戻しマルテンサイト、フェライト、ベイナイト、およびフレッシュマルテンサイトの面積率は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による組織観察から算出される。鋼板のＬ断面を鏡面研磨した後に、３％ナイタール（３％硝酸－エタノール溶液）によりミクロ組織を現出させる。そして、ＳＥＭにより倍率５０００倍で、鋼板の表面から板厚の１／４深さ位置における縦１００μｍｍｍ（板厚方向の長さ）×横３００μｍ（圧延方向の長さ）の範囲のミクロ組織を観察し、それぞれの組織の面積率を測定することができる。
焼戻しマルテンサイトは、ＳＥＭによる観察において認識された白色の組織のうち、結晶粒内に下部組織が確認されたものを焼戻しマルテンサイトと判断することにより面積率を算出する。フェライトは灰色の下地組織として判別して面積率を算出する。ベイナイトは、ＳＥＭによる観察において、ラス状の結晶粒の集合であり、ラス内に炭化物が同一方向に延びた組織として判別し、面積率を算出する。
フレッシュマルテンサイトは、ＳＥＭによる観察において残留オーステナイトと同様に白色の組織として認識される。そのため、ＳＥＭによる観察では残留オーステナイトとフレッシュマルテンサイトとの区別が難しいが、ＳＥＭによる観察で得られた残留オーステナイトとフレッシュマルテンサイトとの合計面積率から、Ｘ線回折法より測定された残留オーステナイトの面積率を差し引くことによって、フレッシュマルテンサイトの面積率を算出する。
＜ＣＭｎγ／ＣＭｎαおよびＣＳｉα／ＣＳｉγの算出方法＞
ＣＭｎγ、ＣＭｎα、ＣＳｉα、およびＣＳｉγは、ＥＢＳＰ、ＳＥＭ、および電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により測定することができる。すなわち、ＥＢＳＰおよびＳＥＭを用いて、５０μｍ×５０μｍの領域を倍率５００倍で観察して、測定間隔０．１μｍでＥＢＳＰデータを測定し、５つの領域について、残留オーステナイト、フェライト、および焼戻しマルテンサイトを特定した。次いで、特定した残留オーステナイト、および焼戻しマルテンサイトについて、ＥＰＭＡ測定による点分析を５点、５つの領域でそれぞれ行い、測定値を平均して、ＣＭｎγ、ＣＭｎα、ＣＳｉα、およびＣＳｉγを算出し、ＣＭｎγ／ＣＭｎαおよびＣＳｉα／ＣＳｉγを求めた。
（Ｃ）機械的特性
次に、本発明に係る鋼板の機械的特性について説明する。
本発明に係る鋼板の引張強さ（ＴＳ）は、７８０ＭＰａ以上であるのが好ましく、９８０ＭＰａ以上であるのがより好ましく、１１８０ＭＰａ以上であるのがさらに好ましい。これは、鋼板を自動車の素材として使用する際、高強度化によって板厚を減少させ、軽量化に寄与するためである。また、本発明に係る鋼板をプレス成形に供するため、破断伸び（ｔＥＬ）も優れることが望ましい。本発明に係る鋼板のＴＳ×ｔＥＬは、２２０００ＭＰａ・％以上であるのが好ましく、２５０００ＭＰａ・％以上であるのがより好ましい。
また、本発明に係る鋼板は、優れた衝撃特性を有し、２０℃におけるシャルピー試験の衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
（Ｄ）製造方法
次に、本発明の一実施形態に係る鋼板は、例えば以下に示す工程を含む製造方法によって得ることができる。
＜鋳造工程＞
本発明に係る鋼板は、上述の化学組成を有する鋼を常法で溶製し、鋳造して鋼材（以下、「スラブ」ともいう。）を作製する。本発明に係る鋼板が上述の化学組成を有する限り、溶鋼は、通常の高炉法で溶製されたものであってもよく、電炉法で作成された鋼のように、原材料がスクラップを多量に含むものでもよい。スラブは、通常の連続鋳造プロセスで製造されたものでもよいし、薄スラブ鋳造で製造されたものでもよい。
＜熱間圧延工程＞
熱間圧延は、通常の連続熱間圧延ラインを用いて行うことができる。熱間圧延工程は、粗圧延工程および仕上圧延工程を含む。
スラブ加熱温度：１１００～１３００℃
熱間圧延工程に供するスラブは、熱間圧延の前に加熱される。熱間圧延に供するスラブの温度を１１００℃以上にすることにより、熱間圧延時の変形抵抗をより小さくすることができる。一方、熱間圧延に供するスラブの温度を１３００℃以下にすることにより、スケールロス増加による歩留まりの低下を抑制することができる。したがって、熱間圧延に供するスラブの温度は、１１００～１３００℃とすることが好ましい。なお、本願明細書において、「温度」とは、スラブ、熱延鋼板、または冷延鋼板の表面温度を意味する。
上記スラブ加熱温度域における保持時間は特に制限されないが、材質の安定性を向上させるためには、３０ｍｉｎ以上とすることが好ましく、１ｈ以上にすることがより好ましい。また、過度のスケールロスを抑制するためには、１０ｈ以下とすることが好ましく、５ｈ以下とすることがより好ましい。直送圧延または直接圧延を行う場合は、スラブに加熱処理を施さずにそのまま熱間圧延に供してもよい。
仕上熱間圧延：
仕上熱間圧延工程では、４つ以上の複数のスタンドを有する圧延機を用いて連続的に鋼板を圧延するタンデム圧延において、前記複数のスタンドのうち、前記４つのスタンドで圧延する累積ひずみ（板厚減少）と、最終スタンドにおける圧延温度およびひずみ速度とを制御することが重要である。圧延機はタンデム圧延となるため、後端の４つの連続する圧延スタンドでのひずみが適正範囲であればひずみは累積される。また、最終スタンドでは、ひずみ速度と圧延温度とを適正化することによって、累積されたひずみによってオーステナイトで再結晶させることができる。通常、熱間圧延の仕上げスタンドは６段または７段が主流である。もちろん、この段数には限らないが、本発明に係る鋼板の製造方法では、その複数のスタンドの内、最後の４段の圧延を制御してひずみ量およびひずみ速度を適正範囲にする。
鋼板は連結されたタンデム圧延されるため、前記４つ以上のスタンドのうち最終スタンドにおけるひずみ速度が適正化されていれば、最後の４つのスタンドの間のパス間時間（３つ）を、ひずみを累積できる圧延速度と圧下率に調整することができる。すなわち、最終スタンド出側の圧延速度および圧下率が決まれば、その前のスタンドの圧延速度が決まる。例えば、最終１つ前のスタンドの圧延速度＝最終スタンドの圧延速度×（１－最終スタンドの圧下率）である。また、パス間時間＝パス間距離／最終１つ前のスタンドの圧延速度である。したがって、パス間距離と累積する真ひずみ（板厚減）とから、すべてのスタンドのパス間時間とひずみ速度を求めることができる。
最後の４つのスタンドでは、下記（iii）式を満足する条件でひずみを付与する。
１．２≦ｌｎ（ｔ０／ｔ）≦２．８ ・・・（iii）
ここで、ｌｎ（ｔ０／ｔ）は板厚減を累積する真ひずみ（対数ひずみ）を表し、ｔ０は最後の４つのスタンドに入る直前の板厚（ｍｍ）、ｔは最後の４つのスタンドから出た直後の板厚（ｍｍ）である。
ｌｎ（ｔ０／ｔ）の値が１．２未満では、最終スタンドで再結晶に必要なひずみが付与されず、旧オーステナイト粒のアスペクト比が大きくなる。ｌｎ（ｔ０／ｔ）の値が２．８超では、板厚減が大きすぎてパス間時間が長くなってしまうため、最終スタンドで十分なひずみが付与されず、再結晶することができなくなり、旧オーステナイト粒のアスペクト比が大きくなる。このように、ｌｎ（ｔ０／ｔ）の値が１．２未満または２．８超では、熱延鋼板における旧オーステナイト粒が扁平となるので、オーステナイト核生成が不均一となり、二次焼鈍後の最終組織において塊状のオーステナイトが形成されやすくなる。
最後の４つのスタンドの最終スタンドでは、ひずみ速度と圧延出側温度とが下記（iv）式を満足する条件で圧延を行う。
１１．０≦ｌｏｇ（ｖ・ｅｘｐ（３３０００／（２７３＋Ｔ）））≦１５．０ ・・・（iv）
ここで、ｖは最終スタンドにおけるひずみ速度（ｓ－１）であり、Ｔは最終スタンドにおける圧延出側温度（℃）である。（iv）式は、ひずみ速度と温度との関数であるＺｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ因子（Ｚ因子）：
Ｚ＝ε・ｅｘｐ（Ｑ／（Ｒ（Ｔ＋２７３）））
（ε：ひずみ速度、Ｔ：最終スタンドにおける圧延出側温度、Ｑ：見かけの活性化エネルギー、Ｒ：気体定数）
に基づいて導出した。
ｌｏｇ（ｖ・ｅｘｐ（３３０００／（２７３＋Ｔ）））の値が１１．０未満では、ひずみ速度が遅いか、圧延温度が高いか、またはその両方のため、得られる旧オーステナイト粒の平均粒径が粗大化し、粗大な塊状オーステナイトが二次焼鈍後の最終組織において形成されやすくなる。
ｌｏｇ（ｖ・ｅｘｐ（３３０００／（２７３＋Ｔ）））の値が１５．０超では、ひずみ速度が速いか、圧延温度が低いか、またはその両方のため、オーステナイトが再結晶できず、熱延鋼板における旧オーステナイト粒径が扁平となり、オーステナイト核生成が不均一となり、二次焼鈍後の最終組織において塊状のオーステナイトが形成されやすくなる。
ひずみ速度ｖについては、（iv）式を満足していれば、制約はない。
圧延出側温度Ｔに関しては、等軸な旧オーステナイト粒径を得るため、オーステナイト単相で再結晶させる必要がある。フェライトが圧延中に発生すると、フェライトによりオーステナイトの再結晶が抑制され、熱延後の旧オーステナイトの結晶粒径が扁平になる。そのため、圧延出側温度を７８０℃以上とすることで、オーステナイト単相で、かつ再結晶を促進させ、等軸マルテンサイトが得られやすくなる。
仕上圧延後の冷却：
圧延によって作り込んだ再結晶オーステナイト組織を微細に保つため、最終スタンドにおける圧延終了後１．０ｓ以内に冷却を開始し、１００℃／ｓ以上の平均冷却速度で７５０℃まで冷却する。
圧延後の冷却を開始するまでの時間が１．０ｓを超えると、再結晶が発現してから冷却開始まで時間がかかるため、オストワルド成長により細粒領域が粗大粒に吸収されて旧オーステナイト粒が粗大となり、オーステナイト核生成が不均一となり、二次焼鈍後の最終組織において塊状のオーステナイトが形成されやすくなる。
冷却速度が１００℃／ｓ未満では、冷却中にもオーステナイトの粒成長が起こり、旧オーステナイト粒が粗大となり、二次焼鈍後の最終組織において粗大な塊状のオーステナイトが形成されやすくなる。
冷却速度の上限は、特に限定されないが、設備制約等を考慮し、また、板厚方向の組織分布をより均一にするため、６００℃／ｓ以下であることが好ましい。
冷却終了後、粒成長して旧オーステナイト粒が粗大化することを防ぐため、７５０℃まで１００℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却する。その後、７５０℃から３００℃の温度範囲を１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却する。熱延後組織を均一にするためには、平均冷却速度は１０℃／ｓ以上である。なお、３００℃から後述する巻取温度までの冷却速度については特に制限はされないが、生産性の観点から、７５０℃から３００℃までの冷却速度で、そのまま巻取温度まで冷却してもよい。
巻取温度：３００℃未満
冷却後の巻取温度を３００℃未満とすることが好ましい。巻取温度を３００℃未満とすることによって、熱延後の組織を均一にすることができる。巻取温度は、２５０℃以下であるのがより好ましい。冷間圧延時の破断を抑制するため、室温まで冷却された後、冷間圧延前の酸洗の前または後に、３００～６００℃の温度範囲で熱延鋼板を焼戻してもよい。
＜冷間圧延工程＞
熱延鋼板は、常法により酸洗を施された後に、冷間圧延が行われ、冷延鋼板とされる。焼鈍後の鋼板の組織を微細化する観点から、冷間圧延の圧下率は２０％以上とすることが好ましい。冷間圧延中の破断を抑制する観点から、冷間圧延の圧下率は７０％以下とすることが好ましい。
冷間圧延の前であって酸洗の前または後に０％超～５％程度の軽度の圧延を行って形状を修正すると、平坦確保の点で有利となるので好ましい。また、酸洗前に軽度の圧延を行うことより酸洗性が向上し、表面濃化元素の除去が促進され、化成処理性およびめっき処理性を向上させる効果がある。
＜一次焼鈍工程＞
上述した冷延鋼板をオーステナイト単相の温度域で焼鈍を行う。この焼鈍を本発明では「一次焼鈍」と呼ぶ。一次焼鈍によって、マルテンサイト主体の初期組織を形成し、その後のフェライトとオーステナイトとの二相域の温度域における二次焼鈍において、本願の残留オーステナイト組織を形成することができる。また、最終組織中におけるベイナイトおよびフェライトの生成を低減する。この一次焼鈍条件は以下の範囲を満足することが好ましい。
焼鈍は、焼鈍炉および連続焼鈍ラインのどちらで行ってもよいが、一次焼鈍および後述する二次焼鈍はいずれも、連続焼鈍ラインを用いて行うことが好ましい。連続焼鈍ラインを用いることにより、生産性を向上することができる。焼鈍は、還元雰囲気で行われることが好ましく、例えば窒素９８％および水素２％の還元雰囲気で行ってもよい。さらに、冷延圧延後の鋼板に、スキンパス圧延を行ってもよい。
平均昇温温度：５～３０℃／ｓ
加熱開始温度（室温）から一次焼鈍温度までの平均昇温速度は、５～３０℃／ｓであるのが好ましい。一次焼鈍工程における昇温速度をこの範囲にすることにより、生産性を向上することができる。
一次焼鈍温度：７５０℃超えかつＡｃ３点以上
一次焼鈍温度を７５０℃超えとすることにより、二次焼鈍後の鋼板中のフェライトの分布をより均一にすることができ、強度－延性バランスおよび強度を向上することができる。二次焼鈍後組織中のフェライト含有量を５％以下にするためには、一次焼鈍温度はＡｃ３点以上である。また、焼鈍炉の損傷を抑制し、生産性を向上させるためには、一次焼鈍温度は９５０℃以下であることが好ましい。
ここで、Ａｃ３点は以下の手法で算出する。Ｃ：０．１８％超０．３０％未満、Ｓｉ：０．０１％以上２．００％未満、Ｍｎ：２．５０％超４．００％以下、およびｓоｌ．Ａｌ：０．００１％以上３．００％未満を含有する複数種類の冷延鋼板について、加熱速度０．５～５０℃／ｓでＡｃ３点を計測し検討した結果、Ａｃ３点として下記（vii）式を得た。この式を用いてＡｃ３点を算出することができる。
Ａｃ３＝９１０－２００√Ｃ＋４４Ｓi－２５Ｍｎ＋４４Ａｌ ・・・（vii）
但し、式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量（質量％）を表す。
一次焼鈍時間：１０～１０００ｓ
二次焼鈍後組織において未再結晶を完全に除去し、良好な強度－延性バランスを安定して確保するため、一次焼鈍温度にて１０ｓ以上保持する。一方、一次焼鈍時間が１０００ｓを超えると、一次焼鈍後の組織が粗大化し、二次焼鈍時のオーステナイトの核生成サイトが不均一になることで、残留オーステナイトが粗大化し、面積が１μｍ２以上であり、かつ粒円形度が０．１以上である残留オーステナイト結晶粒の合計面積を、残留オーステナイトの全体の面積に対して５０％未満とするのが困難となる。
７５０℃超えかつＡｃ３点以上の温度域で保持した温度から、３００℃までの平均冷却速度が１０～２０００℃／ｓとなる条件で３００℃以下の温度域まで冷却する。１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却することによって、一次焼鈍後組織におけるフェライトの形成をより抑制することができる。一方、平均冷却速度を２０００℃／ｓ以下とすることにより、冷却停止した後の鋼板温度分布が均一になるので、鋼板の平坦性を向上させることができる。設備制約などを考慮し、より好ましくは、６００℃／ｓ以下である。
一次焼鈍後の冷却における冷却停止温度を１００℃以上とすることが好ましい。冷却停止温度を１００℃以上にすることにより、マルテンサイト変態に伴うひずみ発生を抑制でき、鋼板の平坦性を向上させることができる。
３００℃以下まで１０～２０００℃／ｓの平均冷却速度で冷却した後、好ましくは、１００～３００℃の温度域で１０～１０００ｓ保持する。１００～３００℃の温度域における保持時間を１０ｓ以上とすることにより、オーステナイトへのＣ分配が十分に進行して、二次焼鈍前の組織にオーステナイトを生成させることができ、その結果、二次焼鈍後の組織に塊状のオーステナイトが生成することをより抑制し、強度特性の変動をより小さくすることができる。一方、上記保持時間が１０００ｓ超であっても、上記作用による効果は飽和して、生産性が低下するだけであるため、１００～３００℃の温度域における保持時間は、好ましくは１０００ｓ以下、より好ましくは３００ｓ以下である。
上記保持温度を１００℃以上にすることにより、連続焼鈍ラインの効率を向上することができる。一方、保持温度を３００℃以下にすることにより、フェライトの形成をより抑制することができる。
最終冷却温度：１００℃未満
上記の冷却後、１００℃未満まで冷却する。最終冷却温度を１００℃未満にすることにより、一次焼鈍後組織をラスマルテンサイト組織にすることができる。鋼板の搬送時の安全確保の観点から、室温（５０℃以下）まで冷却することが好ましい。
＜二次焼鈍工程＞
上述した一次焼鈍工程で得られた焼鈍鋼板に対して、フェライトとオーステナイトとの二相域の温度域でさらに焼鈍する。この焼鈍を本発明では「二次焼鈍」と呼ぶ。二次焼鈍を行うことによって、Ｍｎ濃化した残留オーステナイトおよびＳｉ濃化した焼戻しマルテンサイトを得ることが容易となる。この二次焼鈍条件は、以下の範囲を満足することが好ましい。
平均昇温速度：１～４０℃／ｓ
平均昇温温度は、フェライトの面積率を５％以下とするため、１℃／ｓ以上とするのが好ましい。一方、昇温速度が速すぎると、オーステナイトの生成駆動力が大きくなり、マルテンサイトラスではなく旧オーステナイト粒界からオーステナイトが生成するため、二次焼鈍後組織に粗大な塊状オーステナイトが生成する。そのため、平均昇温温度は１～４０℃／ｓとするのが好ましい。平均昇温温度は、２℃／ｓ以上であるのがより好ましく、３℃／ｓ以上であるのがさらに好ましい。また、平均昇温温度は、２０℃／ｓ未満であるのがより好ましく、１０℃／ｓ未満であるのがさらに好ましい。
このような平均昇温速度で昇温することにより、粗大な塊状オーステナイト、すなわち、面積が１μｍ２以上かつ粒円形度が０．１以上の残留オーステナイトの生成を抑制して、残留オーステナイトの全体の面積に対する粗大な塊状オーステナイトの面積率を５０％未満にすることができる。
二次焼鈍温度：６５０℃以上Ａｃ３点未満
二次焼鈍温度を６５０℃以上Ａｃ３点未満にすることにより、残留オーステナイトおよび焼戻マルテンサイトを二次焼鈍後組織に生成させ、強度－延性バランスおよび衝撃特性を向上することができる。また、Ｍｎを残留オーステナイト中へ濃化させ、かつＳｉを焼戻しマルテンサイト中へ濃化させることができる。
二次焼鈍保持時間：３００ｓ以上
上述の製法により、均一な金属組織とすると、Ｍｎも均一に分配される。そのため、二次焼鈍温度にて、３００ｓ以上保持することにより、フェライトおよび焼戻しマルテンサイトから残留オーステナイトへＭｎが濃化され、衝撃特性および強度－延性バランスの向上に寄与する。また、セメンタイトを溶解させ、残留オーステナイトを生成させることで、変態誘起塑性による強度－延性バランスを向上させる。さらに、残留オーステナイトから焼戻しマルテンサイトへＳｉが濃化され、良好な強度および衝撃特性を安定して確保することができる。
なお、一般的には保持時間が長いと残留オーステナイト粒の粗大化が生じる。しかし、本発明においては、上述のように、仕上熱間圧延において（iii）式および（iv）式を満足するように制御しているため、二次焼鈍時に均一に微細なオーステナイトが生成されることで保持時間が３００ｓ以上であっても残留オーステナイト粒の粗大化を抑制することができる。
二次焼鈍工程後の冷却は、軟質なフェライトおよびベイナイトが過度に生成し、熱処理後の鋼材において強度を十分に確保することが困難となるため、焼鈍温度から５０℃以下まで平均冷却速度５℃／ｓ以上で冷却することが好ましい。鋼板の焼割れを抑制する観点から、焼鈍温度から５０℃以下までの平均冷却速度の上限値は５００℃／ｓ以下が好ましい。
＜めっき工程＞
鋼板にめっきする場合には、以下のようにして製造する。
鋼板の表面に溶融亜鉛めっきを施して溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、上記２回目の焼鈍後の冷却を４３０～５００℃の温度範囲で停止し、次いで冷延鋼板を溶融亜鉛のめっき浴に浸漬して溶融亜鉛めっき処理を行う。めっき浴の条件は通常の範囲内とすればよい。めっき処理後は室温まで冷却すればよい。
鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっきを施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、鋼板に溶融亜鉛めっき処理を施した後、鋼板を室温まで冷却する前に、４５０～６２０℃の温度で溶融亜鉛めっきの合金化処理を行う。合金化処理条件は、通常の範囲内とすればよい。
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
１．評価用鋼板の製造
表１に示す化学組成を有する鋼を真空溶解炉によって溶製し、鋼片を得た。
Figure 0007364963000001
得られた鋼片を、１２５０℃で１ｈ加熱した後、表２に示す条件にて熱間圧延を行い、熱延鋼板を得た。なお、仕上圧延出側温度はいずれの場合もオーステナイト単相域であった。また、３００℃から巻取温度までの冷却速度は、７５０℃から３００℃までの冷却速度と同じとした。巻き取りについては、その模擬として、巻取温度に相当する所定の温度で３０ｍｉｎ保持した後、１０℃／ｈで室温まで炉冷した。１００℃未満の巻取条件については、仕上圧延後の所定の冷却条件で、室温まで冷却したことを意味する。得られた熱延鋼板に酸洗後、表２に示す焼戻し温度で焼戻しを施し、続いて冷間圧延率で冷間圧延を施して、冷延鋼板を得た。冷間圧延前の焼戻し時間は、１ｈとした。
Figure 0007364963000002
得られた冷延鋼板について、表３に示す条件で、一次焼鈍および二次焼鈍を施して焼鈍冷延鋼板を作製した。冷延鋼板の２回の焼鈍は、窒素９８％および水素２％の還元雰囲気で行った。一次焼鈍における加熱開始温度（室温）から一次焼鈍温度までの平均昇温速度は、１５℃／ｓとした。また、二次焼鈍において、二次焼鈍温度から５０℃／ｓの平均冷却速度で室温（５０℃以下）まで冷却した。
Figure 0007364963000003
一部の焼鈍冷延鋼板については、２回目の焼鈍後の冷却を４６０℃で停止し、冷延鋼板を４６０℃の溶融亜鉛のめっき浴に２ｓ浸漬して、溶融亜鉛めっき処理を行った。めっき浴の条件は従来のものと同じであった。後述する合金化処理を施さない場合、４６０℃の保持後に、平均冷却速度１０℃／ｓで室温まで冷却した。
一部の焼鈍冷延鋼板例については、溶融亜鉛めっき処理を行った後に、室温に冷却せずに、続いて合金化処理を施した。５２０℃まで加熱し、５２０℃で５ｓ保持して合金化処理を行い、その後、平均冷却速度１０℃／ｓで室温まで冷却した。
このようにして得られた焼鈍冷延鋼板を伸び率０．１％で調質圧延し、各種評価用鋼板を準備した。
２．評価方法
各例で得られた焼鈍冷延鋼板について、ミクロ組織観察、引張試験、衝撃特性試験、および曲げ試験を実施して、焼戻しマルテンサイト、フェライト、残留オーステナイト、ベイナイト、およびフレッシュマルテンサイトの面積率、引張強さ（ＴＳ）、破断伸び（ｔＥＬ）、衝撃特性、および曲げ性を評価した。各評価の方法は次のとおりである。
焼戻しマルテンサイト、フェライト、残留オーステナイト、ベイナイト、およびフレッシュマルテンサイトの面積率は、ＳＥＭによる組織観察およびＸ線回折測定から算出した。鋼板のＬ断面について、鏡面研磨を行い、次いで３％ナイタールによりミクロ組織を現出させて、ＳＥＭにより倍率５０００倍で、表面から１／４位置におけるミクロ組織を観察し、１００μｍ×３００μｍの範囲について画像解析（Photoshop（登録商標））により、焼戻しマルテンサイト、フェライト、およびベイナイトの面積率、ならびに残留オーステナイトとフレッシュマルテンサイトとの合計の面積率を算出した。
また、得られた鋼板から幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍの試験片を切り出し、この試験片に化学研磨を施して板厚１／４分を減厚し、化学研磨後の試験片の表面に対して、Ｃｏ管球を用いたＸ線回折分析を３回実施し、得られたプロファイルを解析し、それぞれを平均して残留オーステナイトの面積率を算出した。ＳＥＭ観察により得られた残留オーステナイトとフレッシュマルテンサイトとの合計の面積率から残留オーステナイトの面積率を差し引いて、フレッシュマルテンサイトの面積率を算出した。
（残留オーステナイト結晶粒の粒円形度および面積）
結晶粒の粒円形度および面積は、ＴＳＬ社製ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒｓｉｏｎ ７の標準機能（MapおよびGrain Shape Circularity）を用いて、ＥＢＳＰ分析を行うことによって、測定した。
ＥＢＳＰデータ測定条件は、以下の通りである。鋼板のＬ断面の表面から板厚の１／４深さ位置において、ＯＩＭ（Orientation Imaging Microscopy）検出器を備えたＳＥＭで、５０μｍ×５０μｍの領域を倍率５００倍で観察して、測定間隔０．１μｍでＥＢＳＰデータを測定した。５つの領域について前記方法でＥＢＳＰデータを測定し、その平均値を算出した。
（ＣＭｎγ／ＣＭｎαおよびＣＳｉα／ＣＳｉγ）
ＣＭｎγ／ＣＭｎαおよびＣＳｉα／ＣＳｉγは、ＥＢＳＰ、ＳＥＭ、およびＥＰＭＡにより測定した。ＥＢＳＰおよびＳＥＭを用いて、５０μｍ×５０μｍの領域を倍率５００倍で観察して、測定間隔０．１μｍでＥＢＳＰデータを測定し、５つの領域について残留オーステナイト、フェライト、および焼戻しマルテンサイトを特定した。次いで、特定した残留オーステナイトと、フェライトおよび焼戻しマルテンサイトとについて、ＥＰＭＡ測定による点分析を５点、５つの領域でそれぞれ行い、測定値を平均してＣＭｎγ、ＣＭｎα、ＣＳｉα、およびＣＳｉγを算出し、ＣＭｎγ／ＣＭｎαおよびＣＳｉα／ＣＳｉγを求めた。
（引張試験方法）
鋼板の圧延方向に直角方向からＪＩＳ５号引張試験片を採取し、引張強さ（ＴＳ）および破断伸び（ｔＥＬ）を測定し、ＴＳ×ｔＥＬを算出した。引張試験は、平行部の長さが６０ｍｍで、歪を測定する基準となる標点距離が５０ｍｍのＪＩＳ５号引張試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に規定される方法で行った。
（衝撃特性の評価方法）
熱処理後の各鋼材からＶノッチ試験片を作製した。その試験片の厚みが４．８ｍｍ以上である場合には、そのまま使用し、４．８ｍｍ未満である場合には、４．８ｍｍ以上となる最小の枚数を積層してねじ止めした後、ＪＩＳ Ｚ２２４２：２００５に準じてシャルピー衝撃試験に供した。衝撃特性は、２０℃でのシャルピー衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ２以上の場合を、良好とし、２０Ｊ／ｃｍ２未満である場合を、不良とした。
（曲げ性の評価方法）
焼鈍後の各鋼板から幅２０ｍｍ（曲げ稜線となる方向）、長さ５０ｍｍ（圧延直角の方向）の曲げ試験片を曲げ稜線が圧延方向になるように作製した。曲げ試験片の幅方向が曲げ軸と平行になる。曲げ試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６のＶブロック法に準じて行った。このとき、先端角度９０度のＶ型ポンチを用いて、ポンチ半径Ｒ（ｍｍ）を試料の板厚ｔ（ｍｍ）で除したＲ／ｔの値がＲ／ｔ＝２．０および３．０で曲げ試験を行い、Ｒ／ｔの値が３．０および２．０で割れが認められる場合は曲げ性を不良とし、Ｒ／ｔが２．０の条件でのみ割れが認められる場合を良好、Ｒ／ｔが２．０および３．０両方の条件で割れが認められない場合は、さらに良好とした。
３．評価結果
上記の評価の結果を表４に示す。本実施例においては、７８０ＭＰａ以上のＴＳ、２２０００ＭＰａ・％以上のＴＳ×ｔＥＬ、良好な衝撃特性、および良好な曲げ性が得られた例を、高い強度を有し、かつ強度－延性バランス、曲げ性および衝撃特性に優れる鋼板として評価した。
Figure 0007364963000004
本発明によれば、高い強度を有し、かつ強度－延性バランス、曲げ性および衝撃特性に優れる鋼板を得ることができる。そのため、本発明の鋼板は、ピラー等の自動車の構造部品用途に最適である。

Claims (13)

  1. 鋼板の化学組成が、質量％で、
    Ｃ：０．１８％を超えて０．３０％未満、
    Ｓｉ：０．０１％以上２．００％未満、
    Ｍｎ：２．５０％を超えて４．００％以下、
    ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上３．００％未満、
    Ｐ：０．１００％以下、
    Ｓ：０．０１０％以下、
    Ｎ：０．０５０％未満、
    Ｏ：０．０２０％未満、
    Ｃｒ：０％以上２．００％未満、
    Ｍｏ：０～２．００％、
    Ｗ：０～２．００％、
    Ｃｕ：０～２．００％、
    Ｎｉ：０～２．００％、
    Ｔｉ：０～０．３００％、
    Ｎｂ：０～０．３００％、
    Ｖ：０～０．３００％、
    Ｂ：０～０．０１０％、
    Ｃａ：０～０．０１０％、
    Ｍｇ：０～０．０１０％、
    Ｚｒ：０～０．０１０％、
    ＲＥＭ：０～０．０１０％、
    Ｓｂ：０～０．０５０％、
    Ｓｎ：０～０．０５０％、
    Ｂｉ：０～０．０５０％、および
    残部：Ｆｅおよび不純物であり、
    前記鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面において、表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織が、面積％で、
    焼戻しマルテンサイト：６４～９０％、
    フェライト：５％以下、
    残留オーステナイト：１０～２２％、
    ベイナイト：５％以下、
    パーライト：１％未満、
    残部：フレッシュマルテンサイトであり、
    前記鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面の表面から板厚の１／４深さ位置において、面積が１μｍ２以上であり、かつ粒円形度が０．１以上である残留オーステナイト結晶粒の合計面積の割合が、前記残留オーステナイトの全体の面積に対して５０％未満であり、
    表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織中のＭｎ濃度が、下記（ｉ）式を満足する、
    鋼板。
    ＣＭｎγ／ＣＭｎα≧１．２ ・・・（ｉ）
    但し、上記（ｉ）式中の記号の意味は以下のとおりである。
    ＣＭｎγ：残留オーステナイト中の平均Ｍｎ濃度（質量％）
    ＣＭｎα：フェライトおよび焼戻しマルテンサイト中の平均Ｍｎ濃度（質量％）
  2. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｓｉ：０．１０％以上２．００％未満であり、
    前記鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面の表面から板厚の１／４深さ位置における金属組織中のＳｉ濃度が、下記（ii）式を満足する、
    請求項１に記載の鋼板。
    ＣＳｉα／ＣＳｉγ≧１．１ ・・・（ii）
    但し、上記（ii）式中の記号の意味は以下のとおりである。
    ＣＳｉα：焼戻しマルテンサイトおよびフェライト中の平均Ｓｉ濃度（質量％）
    ＣＳｉγ：残留オーステナイト中の平均Ｓｉ濃度（質量％）
  3. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｃｒ：０．０１％以上２．００％未満、
    Ｍｏ：０．０１～２．００％、
    Ｗ：０．０１～２．００％、
    Ｃｕ：０．０１～２．００％、および
    Ｎｉ：０．０１～２．００％、
    から選択される１種以上を含有する、
    請求項１または請求項２に記載の鋼板。
  4. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｔｉ：０．００５～０．３００％、
    Ｎｂ：０．００５～０．３００％、および
    Ｖ：０．００５～０．３００％、
    から選択される１種以上を含有する、
    請求項１から請求項３までのいずれかに記載の鋼板。
  5. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｂ：０．０００１～０．０１０％、
    Ｃａ：０．０００１～０．０１０％、
    Ｍｇ：０．０００１～０．０１０％、
    Ｚｒ：０．０００１～０．０１０％、および
    ＲＥＭ：０．０００１～０．０１０％、
    から選択される１種以上を含有する、
    請求項１から請求項４までのいずれかに記載の鋼板。
  6. 前記化学組成が、質量％で、
    Ｓｂ：０．０００５～０．０５０％、
    Ｓｎ：０．０００５～０．０５０％、および
    Ｂｉ：０．０００５～０．０５０％、
    から選択される１種以上を含有する、
    請求項１から請求項５までのいずれかに記載の鋼板。
  7. 前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を有する、
    請求項１から請求項６までのいずれかに記載の鋼板。
  8. 前記鋼板の表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有する、
    請求項１から請求項６までのいずれかに記載の鋼板。
  9. ２０℃におけるシャルピー衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ２以上である、
    請求項１から請求項８までのいずれかに記載の鋼板。
  10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載の鋼板の製造方法であって、
    請求項１または請求項３から請求項６までのいずれかに記載の化学組成を有する鋼に対して、熱間圧延工程、冷間圧延工程、一次焼鈍工程および二次焼鈍工程を順に行う鋼板の製造方法であって、
    前記熱間圧延工程は、４つ以上の複数のスタンドを有する圧延機を用いて仕上熱間圧延する工程を含み、
    前記仕上熱間圧延する工程において、
    前記複数のスタンドのうち最後の４つのスタンドの前後における板厚減少が、下記（iii）式を満足し、
    前記最後の４つのスタンドの最終スタンドにおけるひずみ速度と前記最終スタンドにおける圧延出側温度とが、下記の（iv）式を満足し、
    前記最終スタンドにおける圧延後１．０ｓ以内に１００℃／ｓ以上の平均冷却速度で７５０℃まで冷却し、７５０℃から３００℃までの温度範囲を１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却し、
    前記一次焼鈍工程において、７５０℃を超えかつＡｃ３点以上の温度域で１０～１０００ｓ保持した後、３００℃までの平均冷却速度が１０～２０００℃／ｓとなる条件で３００℃以下の温度域まで冷却し、その後、１００℃未満の温度域まで冷却し、
    前記二次焼鈍工程において、１～４０℃／ｓの平均昇温速度で６５０℃以上Ａｃ３点未満の温度域に加熱し、３００ｓ以上保持する、
    鋼板の製造方法。
    １．２≦ｌｎ（ｔ０／ｔ）≦２．８ ・・・（iii）
    １１．０≦ｌｏｇ（ｖ・ｅｘｐ（３３０００／（２７３＋Ｔ）））≦１５．０ ・・・（iv）
    但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
    ｔ０：最後の４つのスタンドに入る直前の板厚（ｍｍ）
    ｔ：最後の４つのスタンドから出た直後の板厚（ｍｍ）
    ｖ：最終スタンドにおけるひずみ速度（／ｓ）
    Ｔ：最終スタンドにおける圧延出側温度（℃）
  11. 前記一次焼鈍工程において、７５０℃を超えかつＡｃ３点以上の温度域で１０ｓ以上保持した後、３００℃以下の温度域まで１０～２０００℃／ｓの平均冷却速度で冷却し、１００～３００℃の温度域で１０～１０００ｓ保持し、その後、１００℃未満の温度域まで冷却する、
    請求項１０に記載の鋼板の製造方法。
  12. 前記二次焼鈍工程の後、冷却し、溶融亜鉛めっき処理を施す、
    請求項１０または請求項１１に記載の鋼板の製造方法。
  13. 前記溶融亜鉛めっき処理を施した後、４５０～６２０℃の温度域で溶融亜鉛めっきの合金化処理を施す、
    請求項１２に記載の鋼板の製造方法。
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