JP7513937B2 - 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。
本願は、２０２１年２月２６日に、日本に出願された特願２０２１－０３０３４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２１年２月２６日に、日本に出願された特願２０２１－０３０３４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、自動車および機械部品の軽量化が進められている。部品形状を最適な形状に設計することで剛性を確保することにより、自動車および機械部品の軽量化が可能である。さらに、プレス成形部品等のブランク成形部品では、部品材料の板厚を減少させることで軽量化が可能となる。しかしながら、板厚を減少させながら静破壊強度および降伏強度などの部品の強度特性を確保しようとした場合、高強度材料を用いることが必要となる。特に、ロアアーム、トレールリンクおよびナックルなどの自動車足回り部品では、７８０ＭＰａ級超の鋼板の適用が検討され始めている。これらの自動車足回り部品は、鋼板にバーリング、伸びフランジおよび曲げ成形等を施すことで製造される。そのため、これらの自動車足回り部品に適用される鋼板は成形性、特に穴広げ性に優れることが要求される。
例えば、特許文献１には、熱間圧延工程において、仕上げ圧延温度および圧下率を所定の範囲内とすることで、旧オーステナイトの結晶粒径およびアスペクト比を制御し、異方性を低減した熱延鋼板が開示されている。
特許文献２には、熱間圧延工程において、所定の仕上げ圧延温度範囲において、圧延率および平均ひずみ速度を適正範囲内とすることで、靱性を向上させた冷延鋼板が開示されている。
自動車および機械部品等の更なる軽量化のために、冷延鋼板を前提とした板厚の鋼板が自動車足回り部品に適用される見込みもある。特許文献１および特許文献２に記載の技術は高強度鋼板を適用した自動車足回り部品を製造するにあたり、有効なものである。特に、これらの技術は、複雑な形状を有する自動車の足回り部品の成形性および衝撃性に関わる効果を得るために重要な知見である。
しかし、自動車足回り部品は、常時、自重による振動、旋回、および乗り上げ等による繰返し荷重を受ける。そのため、部品としての耐久性が重要な特性である。前述のように、自動車の足回り部品は様々な成形を受ける。曲げあるいは曲げ曲げ戻し成形を受けたＲ部の内側近傍の平面部では、金型の接触が弱い箇所が多く存在する。このようなＲ部の内側近傍の平面部では、成形により表層の凹凸が発達し、且つ、弱い荷重での金型接触を受けるため、比較的鋭い凹部が周期的に形成した表面性状となる（以後、このような表面性状の変化を成形損傷と記す）。成形損傷した部分（成形損傷部）を含む部品は、応力およびひずみの集中が生じやすく、部品強度が低下する。そのため、成形されて自動車足回り部品に適用される鋼板は、成形損傷の発生を抑制できることが要求される。
上記実情に鑑み、本発明は、高い強度および優れた穴広げ性を有し、且つ成形損傷の発生を抑制できる鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、創意検討の結果、成形損傷の発生は、鋼板の表層の集合組織と相関があることを知見した。本発明者らは、鋼板の表層の集合組織において、極密度が高く、且つ対称性が低い場合に成形損傷が発生しやすいことを知見した。特に、析出強化を活用した１０３０ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板では、仕上げ圧延時に再結晶が生じにくいため、集合組織において極密度が高く、且つ対称性が低い。本発明者らは、鋼板の表層の集合組織において、所望の範囲における極密度の比と合計とを好ましく制御することで、成形損傷の発生を抑制できることを知見した。
また、本発明者らは、鋼板の表層の集合組織を好ましく制御するためには、仕上げ圧延前のスラブに対し、スラブの幅方向に所望のひずみを付与すること、且つ所望の条件で仕上げ圧延を行うことが効果的であることを知見した。
上記知見に基づいてなされた本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０３０～０．１８０％、
Ｓｉ：０．０３０～１．４００％、
Ｍｎ：１．６０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．７００％、
Ｐ ：０．０８００％以下、
Ｓ ：０．０１００％以下、
Ｎ ：０．００５０％以下、
Ｔｉ：０．０２０～０．１８０％、
Ｎｂ：０．０１０～０．０５０％、
Ｍｏ：０～０．６００％、
Ｖ ：０～０．３００％、
Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶの合計：０．１００～１．１３０％、
Ｂ ：０～０．００３０％、並びに
Ｃｒ：０～０．５００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
金属組織が、面積率で、
ベイナイト：８０．０％以上、
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの合計：２０．０％以下、並びに、
パーライト、フェライトおよびオーステナイトの合計：２０．０％以下であり、
板厚１／４位置の集合組織の結晶方位分布関数において、
φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ａと、
前記φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ｂとの比であるＡ／Ｂが１．５０以下であり、
前記最大値Ａと前記最大値Ｂとの合計が６．００以下であり、
引張強さが１０３０ＭＰａ以上である。
（２）上記（１）に記載の鋼板は、前記フレッシュマルテンサイトおよび前記焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、前記焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合が８０．０％以上であってもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量％で、
Ｍｏ：０．００１～０．６００％、
Ｖ ：０．０１０～０．３００％、
Ｂ ：０．０００１～０．００３０％、および
Ｃｒ：０．００１～０．５００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有してもよい。
（４）本発明の別の態様に係る鋼板の製造方法は、上記（１）に記載の鋼板の製造方法であって、
上記（１）に記載の化学組成を有するスラブを１２００℃以上の温度域で３０分以上保持する工程と、
前記保持後の前記スラブに対して、幅方向に３～１５％のひずみを付与する工程と、
前記ひずみを付与した前記スラブに対し、最終圧下率が２４～６０％、且つ仕上げ圧延温度が９６０～１０６０℃の温度域となるように仕上げ圧延を行う工程と、
前記仕上げ圧延後の鋼板を、９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度が３０℃／秒以上となるように冷却し、４００～５８０℃の温度域で巻取りを行う工程と、を備える。
（５）上記（４）に記載の鋼板の製造方法は、前記巻取り後の前記鋼板を、６００～７５０℃の温度域で６０～３０１０秒保持する工程と、を備えてもよい。
（１）本発明の一態様に係る鋼板は、化学組成が、質量％で、
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ベイナイト：８０．０％以上、
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引張強さが１０３０ＭＰａ以上である。
（２）上記（１）に記載の鋼板は、前記フレッシュマルテンサイトおよび前記焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、前記焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合が８０．０％以上であってもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の鋼板は、前記化学組成が、質量％で、
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からなる群のうち１種または２種以上を含有してもよい。
（４）本発明の別の態様に係る鋼板の製造方法は、上記（１）に記載の鋼板の製造方法であって、
上記（１）に記載の化学組成を有するスラブを１２００℃以上の温度域で３０分以上保持する工程と、
前記保持後の前記スラブに対して、幅方向に３～１５％のひずみを付与する工程と、
前記ひずみを付与した前記スラブに対し、最終圧下率が２４～６０％、且つ仕上げ圧延温度が９６０～１０６０℃の温度域となるように仕上げ圧延を行う工程と、
前記仕上げ圧延後の鋼板を、９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度が３０℃／秒以上となるように冷却し、４００～５８０℃の温度域で巻取りを行う工程と、を備える。
（５）上記（４）に記載の鋼板の製造方法は、前記巻取り後の前記鋼板を、６００～７５０℃の温度域で６０～３０１０秒保持する工程と、を備えてもよい。
本発明に係る上記態様によれば、高い強度および優れた穴広げ性を有し、且つ成形損傷の発生を抑制できる鋼板およびその製造方法を提供することができる。また、本発明に係る好ましい態様によれば、より優れた穴広げ性を有する鋼板およびその製造方法を提供することができる。
以下、本実施形態に係る鋼板について、詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態に開示の構成のみに制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
なお、以下に記載する「～」を挟んで記載される数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての「％」は全て「質量％」のことを指す。
なお、以下に記載する「～」を挟んで記載される数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての「％」は全て「質量％」のことを指す。
本実施形態に係る鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３０～０．１８０％、Ｓｉ：０．０３０～１．４００％、Ｍｎ：１．６０～３．００％、Ａｌ：０．０１０～０．７００％、Ｐ：０．０８００％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ｎ：０．００５０％以下、Ｔｉ：０．０２０～０．１８０％、Ｎｂ：０．０１０～０．０５０％、Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶの合計：０．１００～１．１３０％、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物含む。以下、各元素について詳細に説明する。
Ｃ：０．０３０～０．１８０％
Ｃは、鋼板の所望の引張強さを得るために必要な元素である。Ｃ含有量が０．０３０％未満であると、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｃ含有量は０．０３０％以上とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．０６０％以上であり、より好ましくは０．０８０％以上であり、より一層好ましくは０．０８５％以上、０．０９０％以上、０．０９５％以上または０．１００％以上である。
一方、Ｃ含有量が０．１８０％超では、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計が過剰となり、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｃ含有量は０．１８０％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．１７０％以下であり、より好ましくは０．１５０％以下である。
Ｃは、鋼板の所望の引張強さを得るために必要な元素である。Ｃ含有量が０．０３０％未満であると、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｃ含有量は０．０３０％以上とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．０６０％以上であり、より好ましくは０．０８０％以上であり、より一層好ましくは０．０８５％以上、０．０９０％以上、０．０９５％以上または０．１００％以上である。
一方、Ｃ含有量が０．１８０％超では、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計が過剰となり、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｃ含有量は０．１８０％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．１７０％以下であり、より好ましくは０．１５０％以下である。
Ｓｉ：０．０３０～１．４００％
Ｓｉは、固溶強化によって鋼板の引張強さを向上する元素である。Ｓｉ含有量が０．０３０％未満では、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｓｉ含有量は０．０３０％以上とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０４０％以上であり、より好ましくは０．０５０％以上である。
一方、Ｓｉ含有量が１．４００％超であると、残留オーステナイトの面積率が多くなり、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｓｉ含有量は１．４００％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは１．１００％以下であり、より好ましくは１．０００％以下である。
Ｓｉは、固溶強化によって鋼板の引張強さを向上する元素である。Ｓｉ含有量が０．０３０％未満では、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｓｉ含有量は０．０３０％以上とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０４０％以上であり、より好ましくは０．０５０％以上である。
一方、Ｓｉ含有量が１．４００％超であると、残留オーステナイトの面積率が多くなり、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｓｉ含有量は１．４００％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは１．１００％以下であり、より好ましくは１．０００％以下である。
Ｍｎ：１．６０～３．００％
Ｍｎは、鋼板の強度を向上させるために必要な元素である。Ｍｎ含有量が、１．６０％未満であると、フェライトの面積率が高くなりすぎ、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｍｎ含有量は１．６０％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．８０％以上であり、より好ましくは２．００％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が３．００％超であると、鋳造スラブの靱性が劣化し、熱間圧延することができない。そのため、Ｍｎ含有量は３．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは２．７０％以下であり、より好ましくは２．５０％以下である。
Ｍｎは、鋼板の強度を向上させるために必要な元素である。Ｍｎ含有量が、１．６０％未満であると、フェライトの面積率が高くなりすぎ、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｍｎ含有量は１．６０％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．８０％以上であり、より好ましくは２．００％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が３．００％超であると、鋳造スラブの靱性が劣化し、熱間圧延することができない。そのため、Ｍｎ含有量は３．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは２．７０％以下であり、より好ましくは２．５０％以下である。
Ａｌ：０．０１０～０．７００％
Ａｌは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させる元素である。Ａｌ含有量が０．０１０％未満であると、十分な脱酸効果が得られず、鋼板中に多量の介在物（酸化物）が形成される。このような介在物は、鋼板の加工性を劣化させる。そのため、Ａｌ含有量は０．０１０％以上とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０２０％以上であり、より好ましくは０．０３０％以上である。
一方、Ａｌ含有量が０．７００％超では、鋳造が困難となる。そのため、Ａｌ含有量は、０．７００％以下とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．６００％以下であり、より好ましくは０．１００％以下である。
Ａｌは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させる元素である。Ａｌ含有量が０．０１０％未満であると、十分な脱酸効果が得られず、鋼板中に多量の介在物（酸化物）が形成される。このような介在物は、鋼板の加工性を劣化させる。そのため、Ａｌ含有量は０．０１０％以上とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０２０％以上であり、より好ましくは０．０３０％以上である。
一方、Ａｌ含有量が０．７００％超では、鋳造が困難となる。そのため、Ａｌ含有量は、０．７００％以下とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．６００％以下であり、より好ましくは０．１００％以下である。
Ｐ：０．０８００％以下
Ｐは、鋼板の板厚中央部に偏析する元素である。またＰは、溶接部を脆化させる元素でもある。Ｐ含有量が０．０８００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｐ含有量は０．０８００％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０２００％以下であり、より好ましくは０．０１００％以下である。
Ｐ含有量は低い程好ましく、０％であることが好ましいが、Ｐ含有量を過剰に低減すると脱Ｐコストが著しく増加する。そのため、Ｐ含有量は０．０００５％以上としてもよい。
Ｐは、鋼板の板厚中央部に偏析する元素である。またＰは、溶接部を脆化させる元素でもある。Ｐ含有量が０．０８００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｐ含有量は０．０８００％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０２００％以下であり、より好ましくは０．０１００％以下である。
Ｐ含有量は低い程好ましく、０％であることが好ましいが、Ｐ含有量を過剰に低減すると脱Ｐコストが著しく増加する。そのため、Ｐ含有量は０．０００５％以上としてもよい。
Ｓ：０．０１００％以下
Ｓは、硫化物として存在することで、スラブを脆化させる元素である。またＳは、鋼板の加工性を劣化させる元素でもある。Ｓ含有量が０．０１００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｓ含有量は０．０１００％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００８０％以下であり、より好ましくは０．００５０％以下である。
Ｓ含有量は低い程好ましく、０％であることが好ましいが、Ｓ含有量を過剰に低減すると脱Ｓコストが著しく増加する。そのため、Ｓ含有量は０．０００５％以上としてもよい。
Ｓは、硫化物として存在することで、スラブを脆化させる元素である。またＳは、鋼板の加工性を劣化させる元素でもある。Ｓ含有量が０．０１００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｓ含有量は０．０１００％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００８０％以下であり、より好ましくは０．００５０％以下である。
Ｓ含有量は低い程好ましく、０％であることが好ましいが、Ｓ含有量を過剰に低減すると脱Ｓコストが著しく増加する。そのため、Ｓ含有量は０．０００５％以上としてもよい。
Ｎ：０．００５０％以下
Ｎは、鋼中に粗大な窒化物を形成し、鋼板の曲げ加工性および伸びを劣化させる元素である。Ｎ含有量が０．００５０％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｎ含有量は０．００５０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．００４０％以下であり、より好ましくは０．００３５％以下である。
Ｎ含有量は低い程好ましく、０％であることが好ましいが、Ｎ含有量を過剰に低減すると脱Ｎコストが著しく増加する。そのため、Ｎ含有量は０．０００５％以上としてもよい。
Ｎは、鋼中に粗大な窒化物を形成し、鋼板の曲げ加工性および伸びを劣化させる元素である。Ｎ含有量が０．００５０％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｎ含有量は０．００５０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．００４０％以下であり、より好ましくは０．００３５％以下である。
Ｎ含有量は低い程好ましく、０％であることが好ましいが、Ｎ含有量を過剰に低減すると脱Ｎコストが著しく増加する。そのため、Ｎ含有量は０．０００５％以上としてもよい。
Ｔｉ：０．０２０～０．１８０％
Ｔｉは、鋼中に微細な窒化物を形成することで、鋼板の強度を高める元素である。Ｔｉ含有量が０．０２０％未満であると、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｔｉ含有量は０．０２０％以上とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０５０％以上であり、より好ましくは０．０８０％以上である。
一方、Ｔｉ含有量が０．１８０％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｔｉ含有量は、０．１８０％以下とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．１６０％以下であり、より好ましくは０．１５０％以下である。
Ｔｉは、鋼中に微細な窒化物を形成することで、鋼板の強度を高める元素である。Ｔｉ含有量が０．０２０％未満であると、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｔｉ含有量は０．０２０％以上とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０５０％以上であり、より好ましくは０．０８０％以上である。
一方、Ｔｉ含有量が０．１８０％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｔｉ含有量は、０．１８０％以下とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．１６０％以下であり、より好ましくは０．１５０％以下である。
Ｎｂ：０．０１０～０．０５０％
Ｎｂは、熱間圧延でのオーステナイト粒の異常な粒成長を抑制する元素である。またＮｂは、微細な炭化物を形成することで鋼板の強度を高める元素でもある。Ｎｂ含有量が０．０１０％未満であると、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｎｂ含有量は０．０１０％以上とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０１３％以上であり、より好ましくは０．０１５％以上である。
一方、Ｎｂ含有量が０．０５０％超であると、鋳造スラブの靱性が劣化し、熱間圧延することができない。そのため、Ｎｂ含有量は０．０５０％以下とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０４０％以下であり、より好ましくは０．０３５％以下である。
Ｎｂは、熱間圧延でのオーステナイト粒の異常な粒成長を抑制する元素である。またＮｂは、微細な炭化物を形成することで鋼板の強度を高める元素でもある。Ｎｂ含有量が０．０１０％未満であると、所望の引張強さを得ることができない。そのため、Ｎｂ含有量は０．０１０％以上とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０１３％以上であり、より好ましくは０．０１５％以上である。
一方、Ｎｂ含有量が０．０５０％超であると、鋳造スラブの靱性が劣化し、熱間圧延することができない。そのため、Ｎｂ含有量は０．０５０％以下とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０４０％以下であり、より好ましくは０．０３５％以下である。
Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶの合計：０．１００～１．１３０％
本実施形態では、上述したＴｉおよびＮｂ、並びに後述するＭｏおよびＶの含有量の合計を制御する。これらの元素の含有量の合計が０．１００％未満であると、微細な炭化物を形成して鋼板の強度を高める効果が十分に得られず、所望の引張強さを得ることができない。そのため、これらの元素の含有量の合計を０．１００％以上とする。なお、Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶの全てを含む必要は無く、いずれか１種でもその含有量が０．１００％以上であれば上記効果を得ることができる。これらの元素の含有量の合計は、好ましくは０．１５０％以上であり、より好ましくは０．２００％以上であり、より一層好ましくは０．２３０％以上である。
一方、これらの元素の含有量の合計が１．１３０％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、これらの元素の含有量の合計は１．１３０％以下とする。これらの元素の含有量の合計は、好ましくは１．０００％以下であり、より好ましくは０．５００％以下である。
本実施形態では、上述したＴｉおよびＮｂ、並びに後述するＭｏおよびＶの含有量の合計を制御する。これらの元素の含有量の合計が０．１００％未満であると、微細な炭化物を形成して鋼板の強度を高める効果が十分に得られず、所望の引張強さを得ることができない。そのため、これらの元素の含有量の合計を０．１００％以上とする。なお、Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶの全てを含む必要は無く、いずれか１種でもその含有量が０．１００％以上であれば上記効果を得ることができる。これらの元素の含有量の合計は、好ましくは０．１５０％以上であり、より好ましくは０．２００％以上であり、より一層好ましくは０．２３０％以上である。
一方、これらの元素の含有量の合計が１．１３０％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、これらの元素の含有量の合計は１．１３０％以下とする。これらの元素の含有量の合計は、好ましくは１．０００％以下であり、より好ましくは０．５００％以下である。
本実施形態に係る鋼板の化学組成の残部は、Ｆｅおよび不純物であってもよい。本実施形態において、不純物とは、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境等から混入されるもの、あるいは、本実施形態に係る鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
本実施形態に係る鋼板は、Ｆｅの一部に代えて、以下の任意元素を含んでもよい。任意元素を含有させない場合の含有量の下限は０％である。以下、各任意元素について説明する。
Ｍｏ：０．００１～０．６００％
Ｍｏは、鋼中に微細な炭化物を形成することで鋼板の強度を高める元素である。この効果を確実に得るためには、Ｍｏ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｍｏ含有量が０．６００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｍｏ含有量は０．６００％以下とする。
Ｍｏは、鋼中に微細な炭化物を形成することで鋼板の強度を高める元素である。この効果を確実に得るためには、Ｍｏ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
一方、Ｍｏ含有量が０．６００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｍｏ含有量は０．６００％以下とする。
Ｖ：０．０１０～０．３００％
Ｖは、鋼中に微細な炭化物を形成することで鋼板の強度を高める元素である。この効果を確実に得るためには、Ｖ含有量は０．０１０％以上とすることが好ましい。
一方、Ｖ含有量が０．３００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｖ含有量は０．３００％以下とする。
Ｖは、鋼中に微細な炭化物を形成することで鋼板の強度を高める元素である。この効果を確実に得るためには、Ｖ含有量は０．０１０％以上とすることが好ましい。
一方、Ｖ含有量が０．３００％超であると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、Ｖ含有量は０．３００％以下とする。
Ｂ：０．０００１～０．００３０％
Ｂは、冷却工程でのフェライトの生成を抑制し、鋼板の強度を高める元素である。この効果を確実に得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
一方、０．００３０％を超えてＢを含有させても上記効果は飽和する。そのため、Ｂ含有量は０．００３０％以下とする。
Ｂは、冷却工程でのフェライトの生成を抑制し、鋼板の強度を高める元素である。この効果を確実に得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
一方、０．００３０％を超えてＢを含有させても上記効果は飽和する。そのため、Ｂ含有量は０．００３０％以下とする。
Ｃｒ：０．００１～０．５００％
Ｃｒは、Ｍｎと類似した効果を発現する元素である。Ｃｒ含有による鋼板の強度を高める効果を確実に得るためには、Ｃｒ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
一方、０．５００％を超えてＣｒを含有させても、上記効果は飽和する。そのため、Ｃｒ含有量は０．５００％以下とする。
Ｃｒは、Ｍｎと類似した効果を発現する元素である。Ｃｒ含有による鋼板の強度を高める効果を確実に得るためには、Ｃｒ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
一方、０．５００％を超えてＣｒを含有させても、上記効果は飽和する。そのため、Ｃｒ含有量は０．５００％以下とする。
上述した鋼板の化学組成は、スパーク放電発光分光分析装置などを用いて、分析すればよい。なお、ＣおよびＳはガス成分分析装置などを用いて、酸素気流中で燃焼させ、赤外線吸収法によって測定することで同定された値を採用する。また、Ｎは、鋼板から採取した試験片をヘリウム気流中で融解させ、熱伝導度法によって測定することで同定された値を採用する。
次に、本実施形態に係る鋼板の金属組織について説明する。
本実施形態に係る鋼板は、金属組織が、面積率で、ベイナイト：８０．０％以上、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの合計：２０．０％以下、並びに、パーライト、フェライトおよびオーステナイトの合計：２０．０％以下であり、板厚１／４位置の集合組織の結晶方位分布関数において、φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ａと、前記φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ｂとの比であるＡ／Ｂが１．５０以下であり、前記最大値Ａと前記最大値Ｂとの合計が６．００以下である。
以下、各規定について説明する。なお、以下に記載する金属組織についての％は全て面積％である。
本実施形態に係る鋼板は、金属組織が、面積率で、ベイナイト：８０．０％以上、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの合計：２０．０％以下、並びに、パーライト、フェライトおよびオーステナイトの合計：２０．０％以下であり、板厚１／４位置の集合組織の結晶方位分布関数において、φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ａと、前記φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ｂとの比であるＡ／Ｂが１．５０以下であり、前記最大値Ａと前記最大値Ｂとの合計が６．００以下である。
以下、各規定について説明する。なお、以下に記載する金属組織についての％は全て面積％である。
ベイナイトの面積率：８０．０％以上
ベイナイトは所定の強度を有しながら、延性および穴広げ性のバランスに優れた組織である。ベイナイトの面積率が８０．０％未満であると、所望の引張強さおよび／または穴広げ性を得ることができない。そのため、ベイナイトの面積率は８０．０％以上とする。ベイナイトの面積率は、好ましくは８１．０％以上であり、より好ましくは８２．０％以上であり、より一層好ましくは８３．０％以上である。
ベイナイトの面積率の上限は特に限定しないが、１００．０％以下、９５．０％以下または９０．０％以下としてもよい。
ベイナイトは所定の強度を有しながら、延性および穴広げ性のバランスに優れた組織である。ベイナイトの面積率が８０．０％未満であると、所望の引張強さおよび／または穴広げ性を得ることができない。そのため、ベイナイトの面積率は８０．０％以上とする。ベイナイトの面積率は、好ましくは８１．０％以上であり、より好ましくは８２．０％以上であり、より一層好ましくは８３．０％以上である。
ベイナイトの面積率の上限は特に限定しないが、１００．０％以下、９５．０％以下または９０．０％以下としてもよい。
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計：２０．０％以下
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトは鋼板の強度を高める効果があるが、局部変形能が低く、面積率が高まることで鋼板の穴広げ性が劣化する。フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計が２０．０％を超えると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計は２０．０％以下とする。フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計は、好ましくは１５．０％以下であり、より好ましくは１０．０％以下であり、より一層好ましくは５．０％以下である。
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計の下限は特に限定しないが、０．０％以上、０．５％以上または１．０％以上としてもよい。
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトは鋼板の強度を高める効果があるが、局部変形能が低く、面積率が高まることで鋼板の穴広げ性が劣化する。フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計が２０．０％を超えると、鋼板の穴広げ性が劣化する。そのため、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計は２０．０％以下とする。フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計は、好ましくは１５．０％以下であり、より好ましくは１０．０％以下であり、より一層好ましくは５．０％以下である。
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計の下限は特に限定しないが、０．０％以上、０．５％以上または１．０％以上としてもよい。
焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合：フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち８０．０％以上
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合を高めることで、鋼板の穴広げ性をより高めることができる。そのため、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合を８０．０％以上としてもよい。フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合は高い程好ましく、より好ましくは９０．０％以上であり、１００．０％としてもよい。
なお、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合は、｛焼き戻しマルテンサイトの面積率／（フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計）｝×１００で求めることができる。
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合を高めることで、鋼板の穴広げ性をより高めることができる。そのため、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合を８０．０％以上としてもよい。フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合は高い程好ましく、より好ましくは９０．０％以上であり、１００．０％としてもよい。
なお、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合は、｛焼き戻しマルテンサイトの面積率／（フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計）｝×１００で求めることができる。
パーライト、フェライトおよびオーステナイトの面積率の合計：２０．０％以下
フェライトおよびオーステナイトは鋼板の強度を劣化させる組織である。パーライトは鋼板の穴広げ性を劣化させる組織である。これらの組織の面積率の合計が２０．０％超であると、所望の引張強さおよび／または穴広げ性を得ることができない。そのため、これらの組織の面積率の合計は２０．０％以下とする。これらの組織の面積率の合計は、好ましくは１７．０％以下であり、より好ましくは１５．０％以下である。
パーライト、フェライトおよびオーステナイトの面積率の合計の下限は特に限定しないが、０．０％以上、５．０％以上または１０．０％以上としてもよい。
フェライトおよびオーステナイトは鋼板の強度を劣化させる組織である。パーライトは鋼板の穴広げ性を劣化させる組織である。これらの組織の面積率の合計が２０．０％超であると、所望の引張強さおよび／または穴広げ性を得ることができない。そのため、これらの組織の面積率の合計は２０．０％以下とする。これらの組織の面積率の合計は、好ましくは１７．０％以下であり、より好ましくは１５．０％以下である。
パーライト、フェライトおよびオーステナイトの面積率の合計の下限は特に限定しないが、０．０％以上、５．０％以上または１０．０％以上としてもよい。
以下に、各組織の面積率の測定方法を説明する。
鋼板から、圧延方向に平行な断面で、表面から板厚の１／４深さ（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）且つ板幅方向中央位置における金属組織が観察できるように試験片を採取する。
鋼板から、圧延方向に平行な断面で、表面から板厚の１／４深さ（表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域）且つ板幅方向中央位置における金属組織が観察できるように試験片を採取する。
上記試験片の断面を＃６００から＃１５００の炭化珪素ペーパーを使用して研磨した後、粒度１～６μｍのダイヤモンドパウダーをアルコール等の希釈液や純水に分散させた液体を使用して鏡面に仕上げる。次に、室温においてアルカリ性溶液を含まないコロイダルシリカを用いて研磨し、サンプルの表層に導入されたひずみを除去する。サンプル断面の長手方向の任意の位置において、表面から板厚の１／４深さ位置を観察できるように、長さ５０μｍ、表面から板厚の１／８深さ～表面から板厚の３／８深さの領域を、０．１μｍの測定間隔で電子後方散乱回折法により測定して結晶方位情報を得る。
測定には、サーマル電界放射型走査電子顕微鏡（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ－７００１Ｆ）とＥＢＳＤ検出器（ＴＳＬ製ＤＶＣ５型検出器）とで構成されたＥＢＳＤ装置を用いる。この際、ＥＢＳＤ装置内の真空度は９．６×１０－５Ｐａ以下、加速電圧は１５ｋＶ、照射電流レベルは１３、電子線の照射レベルは６２とする。得られた結晶方位情報から、ＥＢＳＤ解析装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｐｈａｓｅ Ｍａｐ」機能を用いて、オーステナイトの面積率を算出する。これにより、オーステナイトの面積率を得る。なお、結晶構造がｆｃｃであるものをオーステナイトと判断する。
次に、結晶構造がｂｃｃであるものをベイナイト、フェライト、パーライト、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトと判断する。これらの領域について、ＥＢＳＤ解析装置に付属のソフトウェア「ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）」に搭載された「Ｇｒａｉｎ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｐｒｅａｄ」機能を用いて、１５°粒界を結晶粒界の定義とした条件下で、「Ｇｒａｉｎ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｐｒｅａｄ」が１°以下の領域をフェライトとして抽出する。抽出したフェライトの面積率を算出することで、フェライトの面積率を得る。
続いて、残部領域（「Ｇｒａｉｎ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｐｒｅａｄ」が１°超の領域）の内、５°粒界を結晶粒界の定義とした条件下で、フェライト領域の「Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ ＩＱ」の最大値をＩαとしたとき、Ｉα／２超となる領域をベイナイト、Ｉα／２以下となる領域を「パーライト、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイト」として抽出する。抽出したベイナイトの面積率を算出することで、ベイナイトの面積率を得る。
抽出した「パーライト、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイト」について、下記方法によってパーライト、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトを区別する。
ＥＢＳＤ測定領域と同領域をＳＥＭで観察するために、観察位置近傍にビッカース圧痕を打刻する。その後、観察面の組織を残して、表層のコンタミを研磨除去し、ナイタールエッチングする。次に、ＥＢＳＤ観察面と同一視野をＳＥＭにより倍率３０００倍で観察する。ＥＢＳＤ測定において、「パーライト、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイト」と判別された領域の内、粒内に下部組織を有し、かつ、セメンタイトが複数のバリアントを持って析出している領域を焼き戻しマルテンサイトと判断する。セメンタイトがラメラ状に析出している領域をパーライトと判断する。輝度が大きく、かつ下部組織がエッチングにより現出されていない領域をフレッシュマルテンサイトと判断する。それぞれの面積率を算出することで、焼き戻しマルテンサイト、パーライト、およびフレッシュマルテンサイトの面積率を得る。
なお、観察面表層のコンタミ除去については、粒子径０．１μｍ以下のアルミナ粒子を用いたバフ研磨、あるいはＡｒイオンスパッタリング等の手法を用いればよい。
板厚１／４位置の集合組織：Ａ／Ｂが１．５０以下、Ａ＋Ｂが６．００以下
板厚１／４位置の集合組織の結晶方位分布関数において、φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ａと、前記φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ｂとの比であるＡ／Ｂが１．５０超であると、あるいは前記最大値Ａと前記最大値Ｂとの合計（Ａ＋Ｂ）が６．００超であると、所望の穴広げ性を得ることができない、および／または成形損傷の発生を抑制することができない。そのため、Ａ／Ｂを１．５０以下、且つＡ＋Ｂを６．００以下とする。
板厚１／４位置の集合組織の結晶方位分布関数において、φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ａと、前記φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ｂとの比であるＡ／Ｂが１．５０超であると、あるいは前記最大値Ａと前記最大値Ｂとの合計（Ａ＋Ｂ）が６．００超であると、所望の穴広げ性を得ることができない、および／または成形損傷の発生を抑制することができない。そのため、Ａ／Ｂを１．５０以下、且つＡ＋Ｂを６．００以下とする。
Ａ／Ｂは、好ましくは１．４０以下であり、より好ましくは１．３０以下であり、より一層好ましくは１．２０以下である。Ａ／Ｂの下限は特に限定しないが、１．００以上としてもよい。
Ａ＋Ｂは、好ましくは５．５０以下であり、より好ましくは５．００以下であり、より一層好ましくは４．５０以下である。Ａ＋Ｂの下限は特に限定しないが、２．００以上または３．００以上としてもよい。
Ａ＋Ｂは、好ましくは５．５０以下であり、より好ましくは５．００以下であり、より一層好ましくは４．５０以下である。Ａ＋Ｂの下限は特に限定しないが、２．００以上または３．００以上としてもよい。
上記最大値Ａおよび上記最大値Ｂは以下の方法により測定する。
鋼板から、圧延方向に平行な断面が観察できるように試料を採取する。板面に垂直な断面を機械研磨した後、化学研磨や電解研磨により歪みを除去する。測定には、走査電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置およびＴＳＬ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いる。上記試料についてＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法による解析を行う。得られた方位データから、結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を算出する。なお、測定範囲は、板厚１／４位置（表面から板厚１／８深さ～表面から板厚３／８深さの領域）とする。
鋼板から、圧延方向に平行な断面が観察できるように試料を採取する。板面に垂直な断面を機械研磨した後、化学研磨や電解研磨により歪みを除去する。測定には、走査電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置およびＴＳＬ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いる。上記試料についてＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法による解析を行う。得られた方位データから、結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を算出する。なお、測定範囲は、板厚１／４位置（表面から板厚１／８深さ～表面から板厚３／８深さの領域）とする。
得られた結晶方位分布関数から、φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値を求めることで、最大値Ａを得る。また、φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値を求めることで、最大値Ｂを得る。
引張強さ：１０３０ＭＰａ以上
本実施形態に係る鋼板は、引張強さが１０３０ＭＰａ以上である。引張強さが１０３０ＭＰａ未満であると、様々な自動車足回り部品に好適に適用することができない。引張強さは、１０５０ＭＰａ以上、または１１５０ＭＰａ以上としてもよい。
引張強さは高い程好ましいが、１４５０ＭＰａ以下としてもよい。
本実施形態に係る鋼板は、引張強さが１０３０ＭＰａ以上である。引張強さが１０３０ＭＰａ未満であると、様々な自動車足回り部品に好適に適用することができない。引張強さは、１０５０ＭＰａ以上、または１１５０ＭＰａ以上としてもよい。
引張強さは高い程好ましいが、１４５０ＭＰａ以下としてもよい。
引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１の５号試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して引張試験を行うことで、測定する。引張試験片の採取位置は、板幅方向中央位置とし、圧延方向に垂直な方向を長手方向とする。
穴広げ率：３５％以上
本実施形態に係る鋼板は、穴広げ率を３５％以上としてもよい。穴広げ率を３５％以上とすることで、円筒バーリング部端部で成形破断が生じることを抑制できる。そのため、自動車足回り部品に好適に適用することができる。円筒バーリング部の成形高さをより高めるために、穴広げ率は、４０％以上、４５％以上または５０％以上としてもよい。
穴広げ率は、ＪＩＳ Ｚ ２２５６：２０２０に準拠して穴広げ試験を行うことで、測定する。
本実施形態に係る鋼板は、穴広げ率を３５％以上としてもよい。穴広げ率を３５％以上とすることで、円筒バーリング部端部で成形破断が生じることを抑制できる。そのため、自動車足回り部品に好適に適用することができる。円筒バーリング部の成形高さをより高めるために、穴広げ率は、４０％以上、４５％以上または５０％以上としてもよい。
穴広げ率は、ＪＩＳ Ｚ ２２５６：２０２０に準拠して穴広げ試験を行うことで、測定する。
本実施形態に係る鋼板は、表面に耐食性の向上等を目的としてめっき層を備えさせて表面処理鋼板としてもよい。めっき層は電気めっき層であってもよく溶融めっき層であってもよい。電気めっき層としては、電気亜鉛めっき、電気Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき等が例示される。溶融めっき層としては、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、溶融アルミニウムめっき、溶融Ｚｎ－Ａｌ合金めっき、溶融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金めっき、溶融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金めっき等が例示される。めっき付着量は特に制限されず、従来と同様としてよい。また、めっき後に適当な化成処理（例えば、シリケート系のクロムフリー化成処理液の塗布と乾燥）を施して、耐食性をさらに高めることも可能である。
次に、本実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法について説明する。
本実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法は、
上述した化学組成を有するスラブを１２００℃以上の温度域で３０分以上保持する工程と、
前記保持後の前記スラブに対して、幅方向に３～１５％のひずみを付与する工程と、
前記ひずみを付与した前記スラブに対し、最終圧下率が２４～６０％、且つ仕上げ圧延温度が９６０～１０６０℃の温度域となるように仕上げ圧延を行う工程と、
前記仕上げ圧延後の鋼板を、９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度が３０℃／秒以上となるように冷却し、４００～５８０℃の温度域で巻取りを行う工程と、備える。
本実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法は、
上述した化学組成を有するスラブを１２００℃以上の温度域で３０分以上保持する工程と、
前記保持後の前記スラブに対して、幅方向に３～１５％のひずみを付与する工程と、
前記ひずみを付与した前記スラブに対し、最終圧下率が２４～６０％、且つ仕上げ圧延温度が９６０～１０６０℃の温度域となるように仕上げ圧延を行う工程と、
前記仕上げ圧延後の鋼板を、９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度が３０℃／秒以上となるように冷却し、４００～５８０℃の温度域で巻取りを行う工程と、備える。
また、上述した工程に加えて更に、
前記巻取り後の前記鋼板を６００～７５０℃の温度域で６０～３０１０秒保持する工程と、を備えてもよい。
以下、各工程について説明する。
前記巻取り後の前記鋼板を６００～７５０℃の温度域で６０～３０１０秒保持する工程と、を備えてもよい。
以下、各工程について説明する。
スラブの加熱温度は１２００℃以上とする。また、１２００℃以上の温度域での保持時間は３０分以上とする。スラブの加熱温度が１２００℃未満であると、または１２００℃以上の温度域での保持時間が３０分未満であると、粗大な析出物を十分に溶解することができず、結果として所望の引張強さを有する鋼板を得ることができない。加熱温度の上限および１２００℃以上の温度域での保持時間の上限は特に限定しないが、それぞれ１３００℃以下、３００分以下としてもよい。
なお、加熱するスラブについては、上述した化学組成を有する点以外については特に限定されない。例えば、転炉又は電気炉等を用いて上記化学組成の溶鋼を溶製し、連続鋳造法により製造したスラブを用いることができる。連続鋳造法に代えて、造塊法、薄スラブ鋳造法等を採用してもよい。
仕上げ圧延前、スラブに対し、幅方向（圧延直交方向）に３～１５％のひずみを付与する。幅方向に付与するひずみが３％未満または１５％超であると、最大値Ａと最大値Ｂとの比であるＡ／Ｂを好ましく制御することができない。その結果、所望の穴広げ性を得ることができない、および／または成形損傷の発生を抑制することができない。そのため、幅方向に付与するひずみは３～１５％とする。幅方向に付与するひずみは、好ましくは５％以上であり、より好ましくは７％以上である。また、幅方向に付与するひずみは、好ましくは１３％以下であり、より好ましくは１１％以下である。
なお、スラブの幅方向に付与するひずみは、ひずみ付与前のスラブの幅方向長さをｗ０とし、ひずみ付与後のスラブの幅方向長さをｗ１としたとき、（１－ｗ１／ｗ０）×１００（％）により表すことができる。スラブの幅方向にひずみを付与する方法としては、例えば、スラブの板面に対して回転軸が垂直になるように設置されたロールを用いて、ひずみを付与する方法が挙げられる。
なお、スラブの幅方向に付与するひずみは、ひずみ付与前のスラブの幅方向長さをｗ０とし、ひずみ付与後のスラブの幅方向長さをｗ１としたとき、（１－ｗ１／ｗ０）×１００（％）により表すことができる。スラブの幅方向にひずみを付与する方法としては、例えば、スラブの板面に対して回転軸が垂直になるように設置されたロールを用いて、ひずみを付与する方法が挙げられる。
なお、加熱後のスラブについては通常の方法で粗圧延を行ってもよい。粗圧延を行う場合は、粗圧延前、粗圧延の途中、または粗圧延後に上述した条件で幅方向にひずみを付与すればよい。
幅方向にひずみを付与した後は、仕上げ圧延を行う。仕上げ圧延は、最終圧下率が２４～６０％、且つ仕上げ圧延温度が９６０～１０６０℃の温度域となるように行う。
仕上げ圧延の最終圧下率が２４％未満であると、再結晶が促進されず、最大値Ａと最大値Ｂとの合計であるＡ＋Ｂを好ましく制御することができない。その結果、所望の穴広げ性を得ることができない、および／または成形損傷の発生を抑制することができない。仕上げ圧延の最終圧下率は、好ましくは３０％以上である。仕上げ圧延の最終圧下率の上限は、設備負荷増大を抑制する観点から６０％以下とする。
仕上げ圧延の最終圧下率は、仕上げ圧延の最終パス後の板厚をｔ、最終パス前の板厚をｔ０としたとき、（１－ｔ／ｔ０）×１００（％）で表すことができる。
仕上げ圧延の最終圧下率は、仕上げ圧延の最終パス後の板厚をｔ、最終パス前の板厚をｔ０としたとき、（１－ｔ／ｔ０）×１００（％）で表すことができる。
仕上げ圧延温度（仕上げ圧延の最終パス出側の鋼板の表面温度）が９６０℃未満であると、再結晶が促進されず、最大値Ａと最大値Ｂとの合計であるＡ＋Ｂを好ましく制御することができない。その結果、所望の穴広げ性を得ることができない、および／または成形損傷の発生を抑制することができない。仕上げ圧延温度は、好ましくは９８０℃以上である。仕上げ圧延温度の上限は、粒径が粗大になることを抑制する観点、および鋼板の靭性劣化を抑制する観点から、１０６０℃以下とする。
仕上げ圧延後は、９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度が３０℃／秒以上となるように冷却する。９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度が３０℃／秒未満であると、フェライトおよびパーライトが多量に生成し、所望の引張強さを得ることができない。９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度は、好ましくは５０℃／秒以上であり、より好ましくは８０℃／秒以上である。
９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度の上限は特に限定しないが、３００℃／秒以下または２００℃／秒以下としてもよい。
９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度の上限は特に限定しないが、３００℃／秒以下または２００℃／秒以下としてもよい。
なお、ここでいう平均冷却速度とは、設定する範囲の始点と終点との温度差を、始点から終点までの経過時間で除した値である。９００～６５０℃の温度域を上記平均冷却速度で冷却した後、巻取りまでの冷却については特に限定されない。
上述の冷却を行った後、４００～５８０℃の温度域で鋼板を巻取る。これにより、本実施形態に係る鋼板を得ることができる。巻取り温度が４００℃未満であると、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトが過剰に生成し、鋼板の穴広げ性が劣化する。巻取り温度は、好ましくは４５０℃以上である。
また、巻取り温度が５８０℃超であると、フェライト量が増加して所望の引張強さを得ることができない。巻取り温度は、好ましくは５６０℃以下である。
また、巻取り温度が５８０℃超であると、フェライト量が増加して所望の引張強さを得ることができない。巻取り温度は、好ましくは５６０℃以下である。
以上の方法で製造された鋼板は、室温になるまで放冷されても、コイル状に巻取られた後に水冷されてもよい。
巻取り後の鋼板は、コイルを巻き開いて酸洗を施し、その後軽圧下を行ってもよい。なお、酸洗および軽圧下を行わずに、後述の熱処理を行ってもよい。軽圧下の累積圧下率が高すぎると、転位密度が高まり、鋼板の穴広げ性が劣化する場合がある。そのため、軽圧下を行う場合、軽圧下の累積圧下率は１５％以下とすることが好ましい。
軽圧下の累積圧下率は、軽圧下後の板厚をｔ、軽圧下前の板厚をｔ０としたとき、（１－ｔ／ｔ０）×１００（％）で表すことができる。
軽圧下の累積圧下率は、軽圧下後の板厚をｔ、軽圧下前の板厚をｔ０としたとき、（１－ｔ／ｔ０）×１００（％）で表すことができる。
巻取り後または軽圧下後は、熱処理を行ってもよい。熱処理を行う場合は、６００～７５０℃の温度域で６０～３０１０秒保持することが好ましい。熱処理時の加熱温度および保持時間を上述の範囲とすることで、微細な析出物量を増加させる効果、および転位密度を低下させる効果を十分に得ることができる。結果として、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトのうち、焼き戻しマルテンサイトの割合を高めることができ、鋼板の穴広げ性をより高めることができる。
以上説明した工程を備える製造方法によって、本実施形態に係る鋼板を製造することができる。また、上述した好ましい工程を更に備えることによって、焼き戻しマルテンサイトの割合を高めることができ、鋼板の穴広げ性をより向上することができる。
表１に示す化学組成を有するスラブを連続鋳造により製造した。得られたスラブを用いて、表２および表３に示す条件により、板厚３．０ｍｍの鋼板を製造した。必要に応じて、表２および表３に示す条件で、軽圧下および／または熱処理を施した。なお、軽圧下を施した例については、軽圧下を施す前に酸洗を行った。
表１中の空欄は、当該元素を意図的に含有させていないことを示す。また、表３中の試験Ｎｏ．２９は、スラブに対して、１１８９℃で４６分間の保持を行った。また、表３中の試験Ｎｏ．１０は、熱処理を行わなかった。
表１中の空欄は、当該元素を意図的に含有させていないことを示す。また、表３中の試験Ｎｏ．２９は、スラブに対して、１１８９℃で４６分間の保持を行った。また、表３中の試験Ｎｏ．１０は、熱処理を行わなかった。
得られた鋼板について、上述の方法により各組織の面積分率、最大値Ａおよび最大値Ｂ、引張強さ、並びに、穴広げ率を求めた。得られた結果を表４および表５に示す。
なお、表４および表５において、「Ａ／Ｂ」は、板厚１／４位置の集合組織の結晶方位分布関数における、φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ａと、φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ｂとの比を示し、「Ａ＋Ｂ」は最大値Ａと最大値Ｂとの合計を示す。
「Ｂ」はベイナイトを示し、「α＋Ｐ＋γ」はフェライト、パーライトおよびオーステナイトを示し、「ＦＭ＋ＴＭ」はフレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトを示す。「ＴＭの割合」は、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合を示す。
得られた鋼板から、図１に示すハット部品を製造した。
図１におけるハット部品の面Ｓの中央位置に、１０ｍｍ／秒の荷重を付与した。最大荷重までにＡ、Ａ’、ＢおよびＢ’部分の破断に起因する荷重低下が無かった場合、十分な部品強度を有し、成形損傷の発生を抑制できた鋼板であるとして合格と判定し、表中の荷重低下の欄に「ＯＫ」と記載した。一方、最大荷重までにＡ、Ａ’、ＢおよびＢ’部分の破断に起因する荷重低下が発生した場合、十分な部品強度を有さず、成形損傷の発生を抑制できなかった鋼板であるとして不合格と判定し、表中の荷重低下の欄に「ＮＧ」と記載した。
図１におけるハット部品の面Ｓの中央位置に、１０ｍｍ／秒の荷重を付与した。最大荷重までにＡ、Ａ’、ＢおよびＢ’部分の破断に起因する荷重低下が無かった場合、十分な部品強度を有し、成形損傷の発生を抑制できた鋼板であるとして合格と判定し、表中の荷重低下の欄に「ＯＫ」と記載した。一方、最大荷重までにＡ、Ａ’、ＢおよびＢ’部分の破断に起因する荷重低下が発生した場合、十分な部品強度を有さず、成形損傷の発生を抑制できなかった鋼板であるとして不合格と判定し、表中の荷重低下の欄に「ＮＧ」と記載した。
引張強さが１０３０ＭＰａ以上であった場合、高い強度を有するとして合格と判定し、引張強さが１０３０ＭＰａ未満であった場合、高い強度を有さないとして不合格と判定した。
また、穴広げ率が３５％以上であった場合、穴広げ性に優れるとして合格と判定し、穴広げ率が３５％未満であった場合、穴広げ性に劣るとして不合格と判定した。特に、穴広げ率が４５％以上であった例は、穴広げ性により優れると判断した。
また、穴広げ率が３５％以上であった場合、穴広げ性に優れるとして合格と判定し、穴広げ率が３５％未満であった場合、穴広げ性に劣るとして不合格と判定した。特に、穴広げ率が４５％以上であった例は、穴広げ性により優れると判断した。
表４および表５を見ると、本発明例に係る鋼板は、高い強度および優れた穴広げ性を有し、且つ成形損傷の発生を抑制できたことが分かる。本発明例の中でも、フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合が８０．０％以上である鋼板は、穴広げ性により優れることが分かる。
一方、比較例に係る鋼板は、特性のいずれか一つ以上が劣ることが分かる。
一方、比較例に係る鋼板は、特性のいずれか一つ以上が劣ることが分かる。
本発明に係る上記態様によれば、高い強度および優れた穴広げ性を有し、且つ成形損傷の発生を抑制できる鋼板およびその製造方法を提供することができる。また、本発明に係る好ましい態様によれば、より優れた穴広げ性を有する鋼板およびその製造方法を提供することができる。
Claims (5)
- 化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．０３０～０．１８０％、
Ｓｉ：０．０３０～１．４００％、
Ｍｎ：１．６０～３．００％、
Ａｌ：０．０１０～０．７００％、
Ｐ ：０．０８００％以下、
Ｓ ：０．０１００％以下、
Ｎ ：０．００５０％以下、
Ｔｉ：０．０２０～０．１８０％、
Ｎｂ：０．０１０～０．０５０％、
Ｍｏ：０～０．６００％、
Ｖ ：０～０．３００％、
Ｔｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＶの合計：０．１００～１．１３０％、
Ｂ ：０～０．００３０％、並びに
Ｃｒ：０～０．５００％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
金属組織が、面積率で、
ベイナイト：８０．０％以上、
フレッシュマルテンサイトおよび焼き戻しマルテンサイトの合計：２０．０％以下、並びに、
パーライト、フェライトおよびオーステナイトの合計：２０．０％以下であり、
板厚１／４位置の集合組織の結晶方位分布関数において、
φ２＝４５°断面におけるΦ＝２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ａと、
前記φ２＝４５°断面におけるΦ＝１２０～６０°、φ１＝３０～９０°の極密度の最大値Ｂとの比であるＡ／Ｂが１．５０以下であり、
前記最大値Ａと前記最大値Ｂとの合計が６．００以下であり、
引張強さが１０３０ＭＰａ以上である
ことを特徴とする鋼板。 - 前記フレッシュマルテンサイトおよび前記焼き戻しマルテンサイトの面積率の合計のうち、前記焼き戻しマルテンサイトの面積率の割合が８０．０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
- 前記化学組成が、質量％で、
Ｍｏ：０．００１～０．６００％、
Ｖ ：０．０１０～０．３００％、
Ｂ ：０．０００１～０．００３０％、および
Ｃｒ：０．００１～０．５００％
からなる群のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板。 - 請求項１に記載の鋼板の製造方法であって、
請求項１に記載の化学組成を有するスラブを１２００℃以上の温度域で３０分以上保持する工程と、
前記保持後の前記スラブに対して、幅方向に３～１５％のひずみを付与する工程と、
前記ひずみを付与した前記スラブに対し、最終圧下率が２４～６０％、且つ仕上げ圧延温度が９６０～１０６０℃の温度域となるように仕上げ圧延を行う工程と、
前記仕上げ圧延後の鋼板を、９００～６５０℃の温度域の平均冷却速度が３０℃／秒以上となるように冷却し、４００～５８０℃の温度域で巻取りを行う工程と、
を備えることを特徴とする鋼板の製造方法。 - 前記巻取り後の前記鋼板を６００～７５０℃の温度域で６０～３０１０秒保持する工程と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の鋼板の製造方法。
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| JP2021030349 | 2021-02-26 | ||
| JP2021030349 | 2021-02-26 | ||
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| WO2012141265A1 (ja) | 2011-04-13 | 2012-10-18 | 新日本製鐵株式会社 | 局部変形能に優れた高強度熱延鋼板とその製造方法 |
| WO2020110843A1 (ja) | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 日本製鉄株式会社 | 熱延鋼板 |
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