JPWO2018051402A1 - 鋼板 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様に係る鋼板は、化学成分が所定の範囲内であり、板厚１／４部の金属組織が、単位面積％で、フェライト：１０％以上５０％未満、グラニュラーベイナイト：５％以上５０％未満、及びマルテンサイト：２０％以上６０％未満を含み、板厚１／４部の前記金属組織において、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイト及びパーライトの合計が、単位面積％で０％以上１５％未満であり、前記板厚１／４部において前記マルテンサイトの面積率Ｖｍと前記マルテンサイトの平均硬さＨｖとの積が１２０００〜３４０００であり、引張強度が９８０ＭＰａ以上である。

Description

本発明は、鋼板に関する。特に本発明は、自動車部品等の材料として好適である、引張強度が９８０ＭＰａ以上であって全伸び及び穴広げ性に優れた高強度冷延鋼板に関する。

自動車からの炭酸ガスの排出量を抑えるために、高強度鋼板を使用して、自動車車体の軽量化が進められている。また、搭乗者の安全性確保のためにも、自動車車体には軟鋼板の他に高強度鋼板が多く使用されるようになってきている。今後、更に自動車車体の軽量化を進めていくためには、従来以上に高強度鋼板の強度を高めなければならない。

高強度鋼板を成型して自動車用部材を得るためには、高強度鋼板には良好な成型性も求められる。例えば、骨格系部品の製造のために高強度鋼板を用いる場合、高強度鋼板の伸びと穴広げ性とを改善する必要がある。しかしながら、一般的に鋼板を高強度化すれば、伸び及び穴広げ性等の成型性は低下する。

高強度薄鋼板において、この課題を解決するためにいくつかの手段が提案されている。例えば、特許文献１では、鋼板の金属組織を、軟質組織であるフェライトと硬質組織であるマルテンサイトとを含む複合組織とすることで、強度と伸びとの両方を高めている。しかしながら、特許文献１に開示された複合組織は軟質組織と硬質組織との組み合わせである。互いの硬度差が大きい組織から構成される複合組織は、穴広げ性に劣る。

特許文献２では、鋼板の金属組織を、フェライトおよびマルテンサイトの中間の硬さを持つ、上部ベイナイトまたは下部ベイナイトの単一組織とすることで、組織間の硬度差を低減し、強度および穴広げ性を向上させている。しかしながら、上部ベイナイト及び下部ベイナイトは、転位を多く含むベイニティックフェライトと硬質なセメンタイトとから構成されるので、伸びに劣る。

また、特許文献３では、残留オーステナイトを活用した成形性改善を行っているが、４５〜６５ｋｇｆ/ｍｍ^２を対象としているため、９８０ＭＰａ以上の高強度と十分な成形性とを両立する事が難しい。

日本国特開平７−１１３８３号公報 日本国特許第２６１６３５０号公報 日本国特開平７−２０７４１３号公報

前述したように、自動車車体の軽量化のためには、高強度鋼板の強度を高めなければならない。また、自動車車体の材料、例えば骨格系部品の材料として高強度鋼板を用いるためには、高強度鋼板の穴広げ性を劣化させずに、全伸びを向上させなければならない。引張強度が９８０ＭＰａ以上である高強度鋼板は、自動車の骨格系部材として用いた場合に優れた衝撃安全性を車体に付与することができる。引張強度と全伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）が１００００ＭＰａ・％以上であり、かつ引張強度と穴広げ性との積（ＴＳ×λ）が２００００ＭＰａ・％以上である高強度鋼板には、骨格系部材を得るための成型を適用することができる。しかしながら、従来技術によれば、優れた強度、優れた伸び、および優れた穴広げ性の全てを有する高強度鋼板の製造は極めて難しい。

本発明は、従来技術の現状に鑑み、引張強度が９８０ＭＰａ以上であり、伸び（特に全伸び）及び穴広げ性に優れた高強度鋼板を提供することを目的とする。

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、化学成分が、単位質量％で、Ｃ：０．０６〜０．１５％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０．００６０％以下、ＳｉおよびＡｌの合計：０．２０〜２．５０％、ＭｎおよびＣｒの合計：１．５０〜３．００％、Ｍｏ：０〜１．００％、Ｎｉ：０〜１．００％、Ｃｕ：０〜１．００％、Ｎｂ：０〜０．３０％、Ｔｉ：０〜０．３０％、Ｖ：０〜０．５０％、Ｂ：０〜０．０１００％、Ｃａ：０〜０．０４００％、Ｍｇ：０〜０．０４００％、及び、ＲＥＭ：０〜０．０４００％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、板厚１／４部の金属組織が、単位面積％で、フェライト：１０％以上５０％未満、グラニュラーベイナイト：５％以上５０％未満、およびマルテンサイト：２０％以上６０％未満を含み、板厚１／４部の前記金属組織において、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイト及びパーライトの合計が、単位面積％で０％以上１５％未満であり、前記板厚１／４部において前記マルテンサイトの面積率Ｖｍと前記マルテンサイトの平均硬さＨｖとの積が１２０００〜３４０００であり、引張強度が９８０ＭＰａ以上である。
（２）上記（１）に記載の鋼板では、前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、Ｍｏ：０．０１〜１．００％、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、及び、Ｃｕ：０．０５〜１．００％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の鋼板では、前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．３０％、Ｔｉ：０．００５〜０．３０％、及び、Ｖ：０．００５〜０．５０％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鋼板では、前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１％を含有してもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の鋼板では、前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．０４％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０４％、及び、ＲＥＭ：０．０００５〜０．０４％の１種又は２種以上を含有してもよい。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の鋼板は、表面に溶融亜鉛めっき層を有してもよい。
（７）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の鋼板は、表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有してもよい。

本発明によれば、自動車等の構造部材として好適な、引張強度が９８０ＭＰａ以上であり、伸び（特に全伸び）及び穴広げ性に優れた高強度冷延鋼板を提供することができる。

自動車車体の骨格系部品の材料として高強度鋼板を用いるためには、高強度鋼板の穴広げ性を劣化させずに伸びを向上させ、これにより高強度鋼板の成型性を確保しなければならない。自動車車体の骨格系部品として用いられた際に自動車の衝突安全性を十分に確保するためには、高強度鋼板が９８０ＭＰａ以上の引張強度を有することが必要である。また、この条件を満たしながら、高強度鋼板を骨格系部品に成型可能にするためには、高強度鋼板が１００００ＭＰａ・％以上の引張強度と伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）、および２００００ＭＰａ・％以上の引張強度と穴広げ性との積（ＴＳ×λ）を有する必要がある。強度（ＴＳ）および伸び（Ｅｌ）は互いに反比例する傾向にあるが、ＴＳ×Ｅｌが大きい場合、強度および伸びの両方が高い。同様に、強度（ＴＳ）および穴広げ性（λ）は互いに反比例する傾向にあるが、ＴＳ×λが大きい場合、強度および穴広げ性の両方が高い。

しかしながら、高強度自動車用鋼板において、ＴＳ×ＥｌおよびＴＳ×λを高めること（即ち、強度、伸び、および穴広げ性の全てを向上させること）は極めて難しい。前述した従来技術では、鋼板において、強度と穴広げ性とを劣化させずに伸びを改善するために、転位を多く含むベイニティックフェライトと硬質なセメンタイトとから構成される上部ベイナイトまたは下部ベイナイトが用いられていた。しかしながら、本発明者らが知見したところでは、上部ベイナイトまたは下部ベイナイトを用いて、強度と穴広げ性とを確保しつつ、伸びを向上させることは困難であった。

本発明者らは、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板の金属組織に含まれるグラニュラーベイナイトの面積率が好適に制御された場合に、この高強度鋼板の強度と穴広げ性とを確保しつつ、伸びを向上させられることを知見した。すなわち、本発明者らは、鋼板の板厚１／４部の金属組織が、単位面積％で、１０％以上５０％未満のフェライト、５％以上５０％未満のグラニュラーベイナイト、および２０％以上６０％未満のマルテンサイトを含み、板厚１／４部の金属組織中の上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトおよびパーライトを合計１５％未満に制限し、且つ板厚１／４部のマルテンサイトの面積率Ｖｍと板厚１／４部のマルテンサイトの平均硬さＨｖとの積が（式１）を満たす場合に、高強度鋼板の強度と穴広げ性とを確保しながら、伸びを向上させられることを見出した。

１２０００≦Ｖｍ×Ｈｖ≦３４０００ （式１）

以下に、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においては、鋼板の板厚１／４部の金属組織を制御する。鋼板の板厚ｔを鋼板の圧延面同士の間の距離と定義した場合、鋼板の板厚１／４部とは、鋼板の、圧延面から板厚ｔの１／８の深さの面付近と、圧延面から板厚ｔの３／８の深さの面付近の領域を指す。鋼板の板厚１／４部は、鋼板の圧延面と鋼板の中心面との中間に位置する箇所であるので、鋼板の典型的な組織を有している。鋼板の板厚１／４部の金属組織が好ましく制御されていれば、鋼板全体の金属組織が好ましく制御されていると判断される。以下、特に断りが無い限り、「面積率」とは「鋼板の板厚１／４部の金属組織における面積率」を意味する。

（鋼板の板厚１／４部の金属組織中のフェライトの面積率：１０％以上５０％未満）
鋼板の金属組織に含まれるフェライトは、軟質な組織であるので変形しやすく、従って鋼板の伸びを向上させるとともに、グラニュラーベイナイトの生成を促進させる。これは、オーステナイトとオーステナイトとの間の粒界よりも、オーステナイトとフェライトとの間の粒界の方が、グラニュラーベイナイトの核が形成され易い事に起因する。本発明者らは、製造中の鋼板においてオーステナイトからグラニュラーベイナイトへの変態が促進されるようにフェライトを生成させた場合、最終的に得られる鋼板には１０％以上のフェライトが含まれることを見出した。そのため、フェライトの面積率の下限値を１０％とする。一方、フェライトの面積率が５０％以上である場合、鋼板の引張強度が著しく劣化するので、フェライトの面積率は５０％未満とする必要がある。フェライトの面積率の上限値は好ましくは４０％、更に好ましくは３５％である。フェライトの面積率の下限値は好ましくは１５％、更に好ましくは２０％である。

（鋼板の板厚１／４部の金属組織中のグラニュラーベイナイトの面積率：５％以上５０％未満）
グラニュラーベイナイトとは、粒形状を有するベイナイトであり、針状の形状を有する通常のベイナイトとは区別される。通常のベイナイトは、主に硬質なセメンタイトと針状のベイニティックフェライトとから構成される組織であるが、グラニュラーベイナイトは、硬質なセメンタイトをほとんど含まず、なおかつ転位密度が低いベイニティックフェライトから構成される。この構成に起因して、グラニュラーベイナイトの硬度は、フェライトの硬度よりも大きく、通常のベイナイトの硬度よりも小さいので、フェライトとマルテンサイトとの間の硬度差を低減させる。このため、グラニュラーベイナイトを含む鋼板は、伸びと穴広げ性のバランスに優れた鋼板となる。上述のように、本実施形態に係る鋼板は、グラニュラーベイナイトの生成を促進させるために、フェライトを含有する必要がある。また、後述するように、本実施形態に係る鋼板は、強度を向上させるためにマルテンサイトを含有する必要がある。しかしながら、フェライトとマルテンサイトとの硬度差が大きいので、鋼板に穴広げ加工を行う場合、フェライトとマルテンサイトとの界面でボイドが発生し、このボイドが加工不良を生じさせる場合がある。さらに、本実施形態に係る鋼板に含まれるグラニュラーベイナイトは、フェライトよりも硬いがマルテンサイトよりもやわらかいので、穴広げ加工時には、フェライトとマルテンサイトとの界面からボイドが発生することを抑制することができる。これら理由により、グラニュラーベイナイトの面積率の下限値は５％とする。一方、グラニュラーベイナイトが過度に生成すると、マルテンサイトが不足して鋼板の強度が損なわれるので、グラニュラーベイナイトの面積率の上限値を５０％とする必要がある。グラニュラーベイナイトの面積率の上限値は好ましくは４５％、更に好ましくは３５％である。グラニュラーベイナイトの面積率の下限値は好ましくは１０％、更に好ましくは２０％である。

（鋼板の板厚１／４部の金属組織中のマルテンサイトの面積率：２０％以上６０％未満）
本実施形態に係る鋼板は、２０％以上６０％未満のマルテンサイトを含む。本明細書において、用語「マルテンサイト」とは、焼き戻されていないマルテンサイトであるフレッシュマルテンサイト、及び焼き戻しマルテンサイトの両方を含むものである。穴広げ性の改善のためには、マルテンサイトと、フェライトおよびグラニュラーベイナイトとの硬度差を小さくする事が重要となる。従って、強度が大幅に減少しない程度に鋼板を焼き戻し、フレッシュマルテンサイトを焼き戻しマルテンサイトとしても構わない。焼き戻しは、連続焼鈍ラインや連続亜鉛めっきライン上で、鋼板を室温まで冷却する途中で行っても良いし、鋼板を室温まで冷却してから行っても構わない。また、箱焼鈍等で別途焼き戻しを行っても同じ効果が得られる。

鋼板の金属組織に含まれるマルテンサイトは、転位密度が高く硬質な組織であるので、鋼板の引張強度を向上させる。９８０ＭＰａ以上の引張強度を確保するために、マルテンサイトの面積率の下限値は２０％とする。一方、マルテンサイトの面積率が６０％以上である場合、伸びと穴広げ性とが著しく劣化するので、マルテンサイトの面積率は６０％未満に制御する必要がある。マルテンサイトの面積率の上限値は好ましくは４５％、更に好ましくは４０％である。

（Ｖｍ×Ｈｖ：１２０００〜３４０００）
鋼板の金属組織に含まれるマルテンサイトは、転位密度が高く硬質な組織であるので、引張強度を向上させる。９８０ＭＰａ以上の引張強度を確保するために、板厚１／４部のマルテンサイトの面積率Ｖｍと、板厚１／４部のマルテンサイトの平均硬さＨｖとの積（Ｖｍ×Ｈｖ）は（式１）を満たす必要がある。Ｖｍ×Ｈｖが１２０００未満である場合、９８０ＭＰａ以上の引張強度を確保することができないので、Ｖｍ×Ｈｖの下限値を１２０００とする。一方、Ｖｍ×Ｈｖが３４０００を超える場合、ミクロ組織中のマルテンサイト面積率が高い状況、及び／又はマルテンサイトの平均硬さが上昇している状況となる。この場合、鋼板の引張強度と伸びとの積（ＴＳ×Ｅｌ）が１００００ＭＰａ・％を下回り、及び／又は鋼板の引張強度と穴広げ性との積（ＴＳ×λ）が２００００ＭＰａ・％を下回る。これらの条件を満たせない鋼板は、自動車車体の骨格系部材を製造可能とするための穴広げ性、または衝突時の安全性を確保するための強度を十分に有しない。そのため、Ｖｍ×Ｈｖの上限を３４０００とする。ここで、Ｖｍの単位は面積％であり、平均硬さＨｖの単位はビッカース硬さである。
１２０００≦Ｖｍ×Ｈｖ≦３４０００ （式１）

（鋼板の板厚１／４部の金属組織中の、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトおよびパーライトの合計面積率：１５％未満）
上部ベイナイト、及び下部ベイナイトは、ミクロ組織中の転位密度が高く、さらにミクロ組織中のマルテンサイト分率を減少させるので、鋼板強度を劣化させる。また、セメンタイト（ベイナイトや焼き戻しマルテンサイト等に含まれる）も過度に析出すると著しく鋼板の伸びを低下させる。また、残留オーステナイトおよびパーライトは、鋼板の穴広げ性を著しく劣化させる。残留オーステナイトは、鋼板の変形中に加工誘起変態により硬質なマルテンサイトへと変態するので、鋼板の穴広げ性を著しく劣化させる。パーライトは硬質なセメンタイトを含む金属組織であるので、穴広げ時にボイドの発生の起点となる。

本実施形態に係る鋼板において、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトおよびパーライトは含まれないほうが良い。従って、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトおよびパーライトの合計面積率の下限値は０％である。一方、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトあるいはパーライトの合計が１５％以上となると、伸びと穴広げ性が著しく劣化する。しかし、本実施形態に係る鋼板において、合計面積率が１５％未満の上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトおよびパーライトは許容される。上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトおよびパーライトの合計面積率の上限値は好ましくは１０％である。

フェライト、グラニュラーベイナイト、及びマルテンサイト、並びに上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイト、及びパーライトの面積率の算出方法の一例は、以下の通りである。

フェライトの面積率は、走査型電子顕微鏡を用いて得られる、板厚１／４部の断面の電子チャンネリングコントラスト像を観察することにより、算出することができる。電子チャンネリングコントラスト像は、結晶粒内の結晶方位差を像のコントラストの差として表示する像であり、当該像における、均一なコントラストを有する部分がフェライトである。

残留オーステナイトの面積率は、レペラ液でエッチングした板厚１／４部の断面を、ＦＥ−ＳＥＭにより観察することにより算出できる。また、残留オーステナイトの面積率は、Ｘ線回折装置を用いた測定によっても算出することができる。Ｘ線回折装置を用いた測定では、まず試料の板面（圧延面）から板厚ｔの１／４の深さの面までの領域を機械研磨および化学研磨により除去し、次に板厚ｔの１／４の深さの面において、特性Ｘ線としてＭｏＫα線を用いて、ｂｃｃ相の（２００）、（２１１）およびｆｃｃ相の（２００）、（２２０）、（３１１）の回折ピークの積分強度比を求め、これら積分強度比に基づいて残留オーステナイトの体積率を算出することが可能である。この残留オーステナイトの体積率を、残留オーステナイトの面積率とみなすことができる。

マルテンサイトの面積率は、ＦＥ−ＳＥＭを用いて得られる、レペラ液でエッチングした板厚１／４部の断面の像を観察することにより算出可能である。ＦＥ−ＳＥＭ像の、腐食されていない領域は、マルテンサイトと残留オーステナイトとを含むので、腐食されていない領域の面積率から、Ｘ線回折装置を用いて測定した残留オーステナイトの面積率を差し引くことにより、算出できる。または、走査型電子顕微鏡を用いて得られる電子チャンネリングコントラスト像において、マルテンサイトと他の金属組織とを区別することが可能である。電子チャンネリングコントラスト像において、転位密度が高く、なおかつ粒内にブロック及びパケット等の下部組織を持つ領域がマルテンサイトである。

上部ベイナイト、下部ベイナイト、及び焼き戻しマルテンサイトの同定は、ナイタール試薬により腐食させた板厚１／４部の断面における、組織の内部に含まれるセメンタイトの位置とバリアントとを、ＦＥ−ＳＥＭを用いて観察することにより行うことができる。上部ベイナイトは、ラス状のベイニティックフェライトと、この界面に生成したセメンタイトまたは残留オーステナイトとから構成される。一方、下部ベイナイトは、ラス状のベイニティックフェライトと、この内部に生成したセメンタイトから構成される。従って、セメンタイトの位置に基づいて上部ベイナイトと下部ベイナイトとを区別できる。ベイニティックフェライト及びセメンタイトの結晶方位関係が１種類であるので、上部ベイナイト及び下部ベイナイトを構成するセメンタイトは同一のバリアントを持つ。一方、焼き戻しマルテンサイトは、マルテンサイトラスと、この内部に生成したセメンタイトとから構成され、マルテンサイトラス及びセメンタイトの結晶方位が２種類以上あるので、焼き戻しマルテンサイトを構成するセメンタイトは複数のバリアントを持つ。従って、上部ベイナイト及び下部ベイナイトと焼き戻しマルテンサイトとは、セメンタイトのバリアントに基づいて区別できる。このように、セメンタイトの特徴を検出することにより、各組織を同定し、各組織の面積率を算出することができる。

パーライトの同定は、ナイタール試薬により腐食させた板厚１／４部の断面を、光学顕微鏡を用いて観察することにより行うことができる。光学顕微鏡像における、暗いコントラストを有する領域がパーライトである。

グラニュラーベイナイトは、転位密度が低いベイニティックフェライトから構成され、硬質なセメンタイトをほとんど含まない。そのため、従来の腐食法、及び走査型電子顕微鏡を用いた２次電子像観察等では、グラニュラーベイナイトとフェライトとを区別することができない。発明者らが鋭意検討した結果、グラニュラーベイナイトは、ベイニティックフェライトの集合体で構成されるので、その内部に、方位差が微小な粒界を持つことが見出された。本実施形態に係る鋼板において、「方位差が微小な粒界」とは、方位差が２度以下である２つの結晶または亜結晶の界面である。フェライトは、方位差が微小な粒界をその内部にほとんど有しない。従って、方位差が微小な粒界の有無に基づいて、グラニュラーベイナイトとフェライトとの識別が可能である。この知見に基づいて本発明者らが想到した、グラニュラーベイナイトの面積率の測定方法は以下の通りである。まず、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて、板厚１／４部を、０．２μｍの間隔で分析し、測定データからＧｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎの値を計算する。Ｇｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎとは、方位差が５°以上の粒界に囲まれた領域において、隣り合う測定点間の方位差を計算し、それを結晶粒内の測定点すべてについて平均化した値である。測定点の間隔は、例えば０．２μｍとすることができる。この手法により、ベイニティックフェライトが持つ方位差が微小な粒界を検出することが可能である。Ｇｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎの値が０．５°未満となる領域は、フェライトであると見なすことができる。Ｇｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎの値が０．５°以上となる領域の面積率から、上部ベイナイト、下部ベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、パーライト、およびマルテンサイトの面積率を差し引いた値を、グラニュラーベイナイトの面積率とすることができる。

板厚１／４部におけるマルテンサイトの平均硬さは、板厚１／４部のマルテンサイトの硬さをビッカース硬度計を用いて測定することにより求められる。ビッカース硬度測定において作成される圧痕が、一つのマルテンサイトの結晶粒内に含まれるように、硬度測定を行う。５０個のマルテンサイト粒の硬度を測定し、これら硬度の平均値を、板厚１／４部におけるマルテンサイトの平均硬さＨｖとすることができる。

次に、本実施形態に係る鋼板の化学組成について説明する。なお、特に断りが無い限り、各元素の含有量の単位「％」は「質量％」を意味する。

（Ｃ：０．０６〜０．１５％）
Ｃは、２０面積％以上のマルテンサイトを確保し、鋼板の強度を向上させる元素である。Ｃ含有量が０．０６％未満である場合、２０面積％以上のマルテンサイトを得ることが難しく、引張強度９８０ＭＰａ以上の鋼板を得ることができない。一方、Ｃ含有量が０．１５％を超える場合、フェライトの生成が抑制されるので、鋼板の伸びが劣化する。そのため、Ｃ含有量は０．０６〜０．１５％とする。Ｃ含有量の上限値は好ましくは０．１３％、更に好ましくは０．１１％である。Ｃ含有量の下限値は好ましくは０．０７％、更に好ましくは０．０７５％である。

（Ｐ：０．０４０％以下）
Ｐは、不純物元素であり、鋼板の板厚中央部に偏析して靭性を阻害し、また、溶接部を脆化させる元素である。Ｐ含有量が０．０４０％を超える場合、靱性低下によって、鋼板の穴広げ性が顕著に劣化する。従って、Ｐ含有量を０．０４０％以下とする必要がある。Ｐ含有量は、好ましくは０．０１０％以下である。Ｐは、少ないほど好ましいので、Ｐ含有量の下限値は特に限定されない。しかしながら、鋼板のＰ含有量を０．０００１％未満とすることは、経済的に不利であるので、０．０００１％をＰ含有量の実質的な下限値としてもよい。

（Ｓ：０．０１００％以下）
Ｓは、不純物元素であり、溶接性を阻害し、また、鋳造時および熱延時の製造性を阻害する元素である。また、Ｓは、粗大なＭｎＳを形成して、鋼板の穴広げ性を阻害する元素である。Ｓ含有量が０．０１００％を超える場合、溶接性の低下、製造性の低下、及び、穴広げ性の顕著な低下が生じる。従って、Ｓ含有量を０．０１００％以下とする必要がある。Ｓ含有量は、好ましくは０．００５０％以下である。Ｓは、少ないほど好ましいので、Ｓ含有量の下限値は特に限定されない。しかしながら、鋼板のＳ含有量を０．０００１％未満とすることは、経済的に不利であるので、０．０００１％をＳ含有量の実質的な下限値としてもよい。

（Ｎ：０．０１００％以下）
Ｎは、粗大な窒化物を形成し、曲げ性および穴広げ性を阻害する。また、Ｎは、溶接時のブローホールの発生原因となる元素である。Ｎ含有量が０．０１００％を超える場合、穴広げ性の低下、及びブローホールの発生が顕著となる。従って、Ｎ含有量を０．０１００％以下にする必要がある。Ｎは、少ないほど好ましいので、Ｎ含有量の下限値は特に限定されない。しかしながら、鋼板のＮ含有量を０．０００５％未満とすることは、製造コストの大幅な増加を招くので、０．０００５％をＮ含有量の実質的な下限値としてもよい。

（Ｏ：０．００６０％以下）
Ｏは、粗大な酸化物を形成し、曲げ性及び穴広げ性を阻害する。また、Ｏは、溶接時のブローホールの発生原因となる元素である。Ｏ含有量が０．００６０％を超える場合、穴広げ性の低下、及びブローホールの発生が顕著となるので、０．００６０％以下が好ましい。Ｏは、少ないほど好ましいので、Ｏ含有量の下限値は特に限定されない。しかしながら、鋼板のＯ含有量を０．０００５％未満とすることは、製造コストの大幅な増加を招くので、０．０００５％をＯ含有量の実質的な下限値としてもよい。

（Ｓｉ及びＡｌ：合計０．２０〜２．５０％）
Ｓｉ及びＡｌは、５面積％以上のグラニュラーベイナイトを得るために必須の元素である。グラニュラーベイナイトは、ベイニティックフェライトの界面に存在する転位が熱により回復し、複数のベイニティックフェライトが一つの塊状のベイニティックフェライトとなって生じた金属組織である。そのため、鋼板の製造過程で、グラニュラーベイナイトの生成前にベイニティックフェライトの界面にセメンタイトが生成すると、このセメンタイトがベイニティックフェライト同士の結合を妨げるので、グラニュラーベイナイトを得ることができない。Ｓｉ及びＡｌは、セメンタイトの生成を抑制する元素である。発明者らが鋭意検討した結果、５面積％以上のグラニュラーベイナイトを得るためには、Ｓｉ及びＡｌを合計で０．２０％以上含有させる必要があることが分かった。そのため、Ｓｉ及びＡｌの含有量の合計は０．２０％以上とする。一方、フェライト生成元素でもあるＳｉおよびＡｌの含有量が過剰である場合、フェライトの面積分率が上限を超えるだけでなく、鋼板の靭性を劣化させるので、Ｓｉ及びＡｌの含有量の合計の上限値は２．５０％である。Ｓｉ及びＡｌの含有量の合計の下限値は、好ましくは０．３０％、更に好ましくは０．４０％である。Ｓｉ及びＡｌの含有量の合計の上限値は、好ましくは２．００％、更に好ましくは１．６０％である。なお、本実施形態に係る鋼板においてＳｉおよびＡｌの働きは類似しているので、鋼板のＳｉおよびＡｌのうち一方の含有量が０％であっても、他方の含有量が０．２０〜２．５０％であれば、上述した効果が得られる。

（Ｍｎ及びＣｒ：合計１．５０〜３．００％）
Ｍｎ及びＣｒは、鋼板の強度を向上させる元素である。また、Ｍｎ及びＣｒは、焼鈍設備又は溶融亜鉛めっき設備での熱処理時に鋼板に生じるフェライト変態を抑制する元素である。Ｍｎ及びＣｒの含有量の合計が１．５０％未満である場合、５０面積％以上のフェライトが生成し、９８０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼板を得ることができない。従って、Ｍｎ及びＣｒの含有量の合計は１．５０％以上とする必要がある。一方、Ｍｎ及びＣｒの含有量の合計が３．００％を超える場合、フェライト変態が過度に抑制され、１０面積％以上のフェライトを確保することができず、鋼板の伸びを劣化させる。そのため、Ｍｎ及びＣｒの含有量の合計は３．００％以下とする必要がある。Ｍｎ及びＣｒの含有量の合計の下限値は、好ましくは１．８０％、更に好ましくは２．００％である。Ｍｎ及びＣｒの含有量の合計の上限値は、好ましくは２．８０％、更に好ましくは２．６０％である。なお、本実施形態に係る鋼板においてＭｎおよびＣｒの働きは類似しているので、鋼板のＭｎおよびＣｒのうち一方の含有量が０％であっても、他方の含有量が１．５０〜３．００％であれば、上述した効果が得られる。

（Ｍｏ：０〜１．００％）
本実施形態に係る鋼板はＭｏを含む必要が無いので、Ｍｏ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｍｏは、鋼板の強度の向上に有効な元素である。また、Ｍｏは、焼鈍設備又は溶融亜鉛めっき設備での熱処理時に鋼板に生じるフェライト変態を抑制し、過度なフェライト変態を抑制することによりマルテンサイト面積率を確保し、鋼板の強度を高める元素である。この効果を得るために、０．０１％以上のＭｏが含有されてもよい。一方、Ｍｏ含有量が１．００％を超える場合、フェライト変態の抑制効果が飽和するので、実質上１．００％を超えてＭｏを含有させる必要性がない。従って、Ｍｏ含有量の上限値は１．００％である。

（Ｎｉ：０〜１．００％）
本実施形態に係る鋼板はＮｉを含む必要が無いので、Ｎｉ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｎｉは、強度の向上に有効な元素である。Ｎｉは、連続焼鈍設備又は連続溶融亜鉛めっき設備での熱処理時に生じるフェライト変態を抑制してマルテンサイト量を増大させ、鋼板の強度を高める元素である。この効果を得るために、０．０５％以上のＮｉが含有されてもよい。一方、Ｎｉ含有量が１．００％を超える場合、フェライト変態の抑制効果が飽和するので、実質上１．００％を超えてＮｉを含有させる必要性がない。従って、Ｎｉ含有量の上限値は１．００％である。

（Ｃｕ：０〜１．００％）
本実施形態に係る鋼板はＣｕを含む必要が無いので、Ｃｕ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｃｕは、強度の向上に有効な元素である。Ｃｕは、固溶強化またはフェライト中での析出による析出強化により鋼板の強度を向上させる。この効果を得るために、０．０１％以上のＣｕが含有されても良い。一方、Ｃｕ含有量が１．００％を超える場合、熱間圧延時に結晶粒界でＣｕが液相化し、鋼板を脆化させる現象が知られている。この脆化を回避するために、Ｃｕを含有させる場合には、Ｎｉも含有させることが好ましい。ただし、Ｃｕ添加量の上限値は１．００％である。

（Ｎｂ：０〜０．３０％）
本実施形態に係る鋼板はＮｂを含む必要が無いので、Ｎｂ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｎｂは、熱処理工程においてオーステナイトを細粒化することにより、鋼板の強度を向上させる元素である。オーステナイトの細粒化効果を得るために、０．００５％以上のＮｂが含有されても良い。一方、Ｎｂ含有量が０．３０％を超える場合、Ｎｂを含有する合金炭化物が結晶粒界に過度に析出し、鋼板が脆化するので、Ｎｂ含有量の上限値を０．３０％とする。

（Ｔｉ：０〜０．３０％）
本実施形態に係る鋼板はＴｉを含む必要が無いので、Ｔｉ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｔｉは、熱処理工程においてオーステナイトを細粒化することにより、オーステナイトの粒界面積を増加させ、フェライト変態を促進させる元素である。オーステナイトの細粒化効果を得るために、０．００５％以上のＴｉが含有されても良い。一方、Ｔｉ含有量が０．３０％を超える場合、Ｔｉを含有する炭化物が結晶粒界に過度に析出し、鋼板が脆化するので、Ｔｉ含有量の上限値を０．３０％とする。

（Ｖ：０〜０．５０％）
本実施形態に係る鋼板はＶを含む必要が無いので、Ｖ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｖは、熱処理工程においてオーステナイトを細粒化することにより、オーステナイトの粒界面積を増加させ、フェライト変態を促進させる元素である。オーステナイトの細粒化効果を得るために、０．００５％以上のＶを含有させても良い。一方、Ｖ含有量が０．５０％を超える場合、Ｖを含有する炭化物が結晶粒界に過度に析出し、鋼板が脆化するので、Ｖ含有量の上限値を０．５０％とする。

（Ｂ：０〜０．０１００％）
本実施形態に係る鋼板はＢを含む必要が無いので、Ｂ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｂは、熱処理工程においてオーステナイトの粒界に偏析することにより、フェライト変態を抑制し、これにより鋼板の強度を高める元素である。この効果を得るために、０．０００１％以上のＢが含有されてもよい。一方、Ｂ含有量が０．０１００％を超える場合、フェライト変態抑制効果が飽和するだけでなく、結晶粒界にホウ化物が生成し、鋼板が脆化するので、Ｂ含有量の上限値を０．０１００％とする。

（Ｃａ：０〜０．０４００％）
（Ｍｇ：０〜０．０４００％）
（ＲＥＭ：０〜０．０４００％）
本実施形態に係る鋼板はＣａ、Ｍｇ、及びＲＥＭを含む必要が無いので、Ｃａ、Ｍｇ、及びＲＥＭ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｃａ、Ｍｇ、及びＲＥＭは、酸化物及び硫化物の形態を制御し、穴広げ性を向上させる元素である。この効果を得るために、０．０００５％以上のＣａ、０．０００５％以上のＭｇ、および０．０００５％以上のＲＥＭからなる群から選択される１種以上が含有されても良い。より好ましくは、Ｃａ、Ｍｇ、及びＲＥＭそれぞれの含有量は０．００１０％以上である。一方、Ｃａ、Ｍｇ、及びＲＥＭそれぞれの含有量が０．０４００％を超える場合、粗大な酸化物が形成されて鋼板の穴広げ性が劣化する。従って、Ｃａ、Ｍｇ、及びＲＥＭそれぞれの含有量の上限値は０．０４００％である。より好ましくは、Ｃａ、Ｍｇ、及びＲＥＭそれぞれの含有量の上限値は０．０１００％である。

「ＲＥＭ」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドからなる合計１７元素であり、「ＲＥＭの含有量」とは、これらの１７元素の合計含有量である。ＲＥＭは、ミッシュメタルの形で添加される場合が多い。ＬａおよびＣｅの他にランタノイド系列の元素を添加する場合がある。この場合も、本実施形態に係る鋼板は、その効果を発揮する。また、金属Ｌａ及び金属Ｃｅなどの金属ＲＥＭを添加しても、本実施形態に係る鋼板は、その効果を発揮する。

本実施形態に係る鋼板の化学成分は、残部が鉄（Ｆｅ）及び不純物を含む。不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料、又は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である。

本実施形態に係る鋼板は、Ｆｅが７質量％未満であり、残部がＺｎ、Ａｌ、及び不純物を含む、鋼板の表面に形成された溶融亜鉛めっき層をさらに備える溶融亜鉛めっき鋼板であってもよい。又は、本実施形態に係る鋼板は、Ｆｅが７〜１５質量％であり、残部がＺｎ、Ａｌ、及び不純物を含む、鋼板の表面に形成された溶融亜鉛めっき層をさらに備える合金化溶融亜鉛めっき鋼板であってもよい。

次に、本実施形態に係る鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法の一例について説明する。

本実施形態に係る鋼板の製造方法では、本実施形態に係る鋼板と同じ組成を有する鋳造スラブを、直接（即ち、冷却及び再加熱することなく）熱間圧延に供し、又は、一旦冷却した後１１００℃以上に再加熱して、熱間圧延に供し、８５０℃以上の温度域で熱間圧延を完了して、７５０℃以下の温度域で巻き取り、酸洗し、圧下率３０〜８０％以下の冷間圧延に供し、次いで、焼鈍し、冷却する。

本実施形態に係る鋼板の製造方法において熱間圧延に供する鋳造スラブは、本実施形態に係る鋼板と同じ組成を有する限り、特定の鋳造スラブに限定されない。例えば鋳造スラブは、連続鋳造スラブ、及び薄スラブキャスターで製造したスラブ等であればよい。

（熱間圧延前の鋳造スラブの加熱温度：１１００℃以上）
鋳造スラブは、直接（即ち、１１００℃未満まで冷却することなく）熱間圧延に供するか、又は、一旦冷却した後再加熱して、熱間圧延に供する。鋳造スラブを一旦冷却し、次いで再加熱する場合、加熱温度は、１１００℃以上とする。本実施形態に係る鋼板は、合金元素を多量に含む場合がある。熱間圧延前の鋳造スラブ中に合金元素を固溶させる必要があるので、熱間圧延前に鋳造スラブを高温で加熱する必要がある。加熱温度が１１００℃未満である場合、粗大な合金炭化物が残り、この合金炭化物がスラブ割れを引き起こす。ここで加熱温度は、１１８０℃以上である事が好ましく、更に好ましくは１２００℃以上である。

（熱間圧延の仕上げ温度：８５０℃以上）
熱間圧延は、圧延中の変形抵抗を考慮し、仕上圧延温度を８５０℃以上のオーステナイト単相域として完了する事が望ましい。仕上圧延温度が８５０℃以下である場合、圧延スタンドへの負荷が高くなるだけでなく、熱延中にフェライト変態が開始した場合、変形抵抗が急激に変化し、安定した圧延が困難になる。なお、一般的に熱間圧延においては幅方向に温度偏差を持つ為、ここでの仕上圧延温度は幅方向中心部の温度を指す。

なお、熱間圧延時、粗圧延板同士を接合して連続的に熱間圧延を行ってもよい。

（巻取温度：７５０℃以下）
巻取温度は、７５０℃以下であればよく、下限は特に限定されない。しかしながら、室温以下の温度で熱延鋼板を巻き取ることは技術的に困難であるので、室温が巻取温度の実質的な下限値となる。巻取温度が７５０℃を超える場合、熱延後の鋼板表面で酸化スケールの厚みが大きくなり、その後の酸洗工程が困難になる。従って、７５０℃程度を巻取温度の上限とする事が好ましい。また、一般に巻き取り温度が低い程、熱延鋼板のミクロ組織が均一となり、連続焼鈍後の製品の成型性が改善する。従って、冷間圧延能力の許容範囲において、巻取温度は可能な限り低温で有る事が望ましい。また、巻き取り温度の低温化は、鋼板の酸洗性の改善にも寄与する。

（酸洗）
巻き取った熱延鋼板を巻き戻し、酸洗を施し、冷間圧延に供する。酸洗で、熱延鋼板の表面の酸化物を除去して、冷延鋼板の化成処理性及びめっき性等を向上させる。酸洗は、一回でもよいし、複数回に分けて行ってもよい。

（冷間圧延の累積圧下率：３０〜８０％）
酸洗した熱延鋼板を、累積圧下率３０〜８０％で冷間圧延する。冷間圧延の累積圧下率が３０％未満である場合、冷延鋼板の形状を平坦に保つことが難しく、また、最終的に得られる鋼板の延性が低下する。従って、冷間圧延の累積圧下率は３０％以上とする。好ましくは、冷間圧延の累積圧下率は５０％以上である。一方、冷間圧延の累積圧下率が８０％を超える場合、圧延荷重が過大になり、冷間圧延の実施が困難となるため、通常の製造設備では困難となる。ただし、冷間圧延の累積圧下率が８０％を超えても構わない。従って、冷間圧延の累積圧下率は８０％以下とする。好ましくは、冷間圧延の累積圧下率は７０％以下である。

（焼鈍）
冷間圧延後の鋼板は焼鈍される。焼鈍温度（焼鈍時の最高加熱温度）が低すぎる場合、所定の面積率のグラニュラーベイナイトとマルテンサイトとを得ることができない。これは、焼鈍温度が低すぎる場合、十分な量のオーステナイトが生成しないからである。これらグラニュラーベイナイト及びマルテンサイトは、焼鈍中に生成したオーステナイトが冷却された際に、オーステナイトからの相変態により得られる組織である。従って、焼鈍温度が低く、グラニュラーベイナイト及びマルテンサイトに変態するオーステナイトの生成量が減少した場合、グラニュラーベイナイト及びマルテンサイトの面積率が不足する。焼鈍温度が低すぎる場合、焼鈍後に得られるマルテンサイト面積率が不足し、板厚１／４部のマルテンサイトの面積率Ｖｍと板厚１／４部のマルテンサイトの平均硬さＨｖとの積が１２０００未満となる。

一方、焼鈍温度が高すぎる場合、焼鈍後のフェライト量が不足して、鋼板の延性が低下するばかりか、グラニュラーベイナイトの生成も遅延する。このため、焼鈍温度が高すぎる場合、十分なフェライトおよびグラニュラーベイナイトの面積率が得られなくなる。この焼鈍温度の高温化によるフェライト面積率の減少は、オーステナイトの粒成長が促進されることにより、その後の冷却により生成するフェライト面積率が減少するために生じる。さらに、焼鈍温度が高すぎる場合、板厚１／４部のマルテンサイトの面積率Ｖｍと板厚１／４部のマルテンサイトの平均硬さＨｖとの積が３４０００超となる。これは、焼鈍温度が高すぎる場合、マルテンサイトの平均硬度は低下するが、マルテンサイトの面積率が大幅に増加するからである。

所定量のフェライト、グラニュラーベイナイト、及びマルテンサイトが確保され、かつＶｍ×Ｈｖが所定の範囲内に制御された鋼板を得るために必要な焼鈍温度は、鋼板の合金成分に応じて異なる。特に、焼き入れ性向上元素であるＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＢ等の含有量を、焼鈍温度を定める際に考慮する必要がある。さらに、焼鈍後の冷却条件も、焼鈍温度を定める際に考慮する必要がある。

焼き入れ性向上元素の含有量が多い鋼板では、焼鈍温度をオーステナイト単相温度とした場合、焼鈍後の冷却の間にフェライト変態が起こらないので、十分なフェライト分率を確保することが難しい。従って、焼き入れ性向上元素の含有量が多い鋼板では、焼鈍温度を比較的低くしてオーステナイトとフェライトとの２相域領域とすることが必要とされることが多い。一方、これらの焼き入れ性向上元素が少ない鋼板や、ＳｉやＡｌ等のフェライト生成元素の添加量が多い鋼板では、オーステナイト単相温度で焼鈍しても、焼鈍後の冷却の間にフェライト変態が進行するので、十分なフェライト分率を確保しやすい。

また、後述するように、焼鈍後の冷却条件もフェライト分率に影響する。フェライト量を増大させるように緩冷却を実施する場合、焼鈍温度がオーステナイト単相域であっても所定量のフェライトを確保しやすい。

所定量のフェライト、グラニュラーベイナイト、及びマルテンサイトが確保され、かつＶｍ×Ｈｖが所定の範囲内に制御された鋼板が得られる限り、焼鈍温度の温度域は、オーステナイトとフェライトとの２相域でも構わないし、オーステナイト単相域でも構わない。本発明者らの知見によれば、上述された本実施形態に係る鋼板の化学成分の範囲内で焼入れ性向上元素の量を変化させた場合、上述の条件が満たされる焼鈍温度は７８０〜８４０℃の範囲内となることが多い。

焼鈍時の雰囲気は特に限定されない。焼鈍は、還元雰囲気で行っても良いし、酸化還元雰囲気で行っても良い。

（冷却）
焼鈍後の鋼板は冷却される。焼鈍での最高加熱温度から６２０〜８２０℃の温度範囲までの間、フェライト変態を生じさせるために、０．５〜１５℃／ｓの冷却速度で鋼板に緩冷却を行っても構わない。即ち、焼鈍によって得られたオーステナイトを変態させて、所定のフェライト面積率を得るために、冷却速度の遅い緩冷却を行い、これによりフェライト分率を調整しても構わない。一方、最高加熱温度をオーステナイトとフェライトとの２相域温度として焼鈍を行い、所定量のフェライト面積率が得られている場合は、上記緩冷却が無くても何ら問題は無い。なお、緩冷却は、鋼板をブローすること等の任意の冷却手段により行われ、緩冷却速度とは緩冷却開始から終了までの温度変化量を、緩冷却開始から終了までの時間で割って得られる値であり、緩冷却停止温度とは緩冷却を中止したときの鋼板温度である。

上記緩冷却の終了温度から、または焼鈍での最高加熱温度から４５０〜６５０℃の温度域まで鋼板を冷却する。この冷却中に、フェライト変態によりフェライト面積率が増加しても構わないが、フェライト面積率が所定の面積率を超えないように冷却速度を調整する。この時の冷却速度は、実質的には１〜２００℃／ｓの範囲となる。冷却速度が１℃／ｓよりも遅い場合、フェライト変態を抑制するために過度な合金添加が必要になったり、連続焼鈍ラインの冷却設備長を長くしたり、もしくは通板の際のライン速度を過度に遅くしたりする必要がある。従って、冷却速度の実質的な下限は１℃／ｓである。２００℃／ｓを超える冷却速度を得る事は設備上困難であるので、冷却速度の実質的な上限は２００℃／ｓとなる。なお、冷却は、鋼板をブローするか、又は鋼板に冷却水を注水する等の任意の冷却手段により行われ、冷却速度とは冷却開始から終了までの温度変化量を、冷却開始から終了までの時間で割って得られる値であり、冷却停止温度とは冷却を中止したときの鋼板温度である。

（冷却停止および鋼板温度の低下の制限）
上記冷却によって鋼板の温度が４５０〜６５０℃の温度域になったら、鋼板の冷却を停止し、１０〜６００秒の間、鋼板温度の低下速度を１．０℃／ｓｅｃ未満に制限する。これにより、グラニュラーベイナイトを鋼板に生成させる。以降、鋼板温度の低下速度を１．０℃／ｓｅｃ未満に制限することを、「鋼板温度の保持」と称する場合がある。

グラニュラーベイナイトとは、複数のベイニティックフェライトが、それらの界面に存在する転位が回復することにより一つの塊になって、生成した組織である。このような転位の回復及びベイニティックフェライトの生成を、４５０〜６５０℃の温度域で顕著に生じさせることができる。本実施形態による鋼板の製造方法では、この温度域において１０秒以上、鋼板温度の低下速度を１．０℃／ｓｅｃ未満に制限したり、鋼板温度を等温保持したりすることで、十分なグラニュラーベイナイトの面積率を確保する事ができる。好ましくは、鋼板の温度が４８０〜５８０℃の範囲で、１０秒以上停留させることで、グラニュラーベイナイトの生成が進む。また、パーライト変態及びセメンタイトの析出を防ぐために、鋼板温度の保持時間の上限を６００秒とすることが好ましい。すなわち、鋼板温度の保持時間は、１０〜６００秒が実質的な範囲となる。

冷延鋼板を製造する場合、連続焼鈍設備に付帯している過時効帯で、ベイナイトおよびマルテンサイトの面積率を調整する事ができる。本実施形態に係る鋼板の製造方法では、過時効帯での熱処理条件を限定する必要はないが、過時効帯での熱処理は、２００〜３５０℃の温度範囲で鋼板温度が３０秒以上２０００秒未満保持されるように行われるのが一般的である。この過時効帯での保持温度が過度に高くなると、セメンタイト及びパーライト等が生成し、鋼板の強度低下および穴広げ性が劣化するおそれがあるので、３５０℃を過時効帯での保持温度の上限とすることが通常である。過時効帯での保持温度が低すぎると、過時効を行わずそのまま冷却した場合と差がほとんど無くなるので、実質的な過時効効果を得るためには、過時効帯での保持温度を２００℃以上にする事が望ましい。また、保持時間が短い場合も同様に、過時効を行わずそのまま冷却した場合と差がほとんど無くなるので、実質的な過時効効果を得るためには、過時効帯での温度保持時間を３０秒以上にする事が望ましい。更に、温度保持時間が必要以上に長い場合、保持している温度にも寄るが、セメンタイト及びパーライト等の生成が起こるが生成し、鋼板の強度低下および穴広げ性が劣化するおそれがある。さらに、連続焼鈍ラインのライン長をも考慮すると、２０００秒が温度保持時間の実質的な上限となる。

鋼板に亜鉛めっきを施す場合、鋼板温度を保持した後、鋼板を、溶融亜鉛めっきを施すために、亜鉛ポット温度である４５０〜４８０℃付近まで冷却する。この冷却では、特に冷却速度を制限するものではないが、１〜１００℃／秒の範囲とする事が現実的である。一方、亜鉛めっきを施さない鋼板の場合、前記４５０〜６５０℃で所定のグラニュラーベイナイト面積率を確保したのち、室温まで冷却すれば良い。この場合も、特に冷却速度を制限するものではないが、１〜１００℃／秒の範囲とする事が現実的である。なお、鋼板温度の低下速度を１．０℃／ｓｅｃ未満に制限することは、鋼板を冷却することなく放置すること、または鋼板を等温保持用の炉に装入すること等の任意の温度保持手段によって行われ、鋼板温度の保持時間とは、鋼板温度の低下速度が１．０℃／ｓｅｃ未満に制限されている状態の長さである。

（溶融亜鉛めっき）
本実施形態に係る鋼板の製造方法において、めっき工程は必須ではないが、冷却後の鋼板に、必要に応じて溶融亜鉛めっきを施してもよい。溶融亜鉛めっき前の鋼板が溶融亜鉛めっき浴温度より４０℃以上低い温度まで冷却されている場合、（溶融亜鉛めっき浴温度−４０）℃〜（溶融亜鉛めっき浴温度＋５０）℃まで鋼板を加熱してから溶融亜鉛めっきを行うことができる。溶融亜鉛めっきを施しても、鋼板の組織は維持され、鋼板の伸びが十分に維持される。

（合金化処理）
溶融亜鉛めっきを施した鋼板に、必要に応じて、４６０℃以上かつ６００℃以下の温度範囲内で合金化処理を行ってもよい。合金化処理を４６０℃以下で行った場合、めっき層が十分に合金化されない。また、６００℃以上の温度で合金化処理を行うと、めっき層の合金化が進行しすぎて、めっき層の耐食性が劣化する。

（マルテンサイトの焼き戻し）
上述のように、焼鈍設備において鋼板に焼鈍、任意の緩冷却、冷却、温度低下速度の制限、並びに任意の亜鉛めっき及び合金化をした後、最終的に室温付近まで冷却する事により、鋼板にマルテンサイト変態が起こり、所定の面積分率のマルテンサイトを含む鋼板を得る事ができる。ここで、得られたマルテンサイトを任意に焼き戻すことにより、穴広げ性がさらに改善する。マルテンサイトが焼戻されることにより、硬質なマルテンサイトと、フェライトやグラニュラーベイナイト等のマルテンサイトよりも軟質な相との硬度差が減少するからである。焼戻しは、鋼板を完全に室温付近まで冷却した後で行っても良いし、鋼板をマルテンサイト変態開始温度であるＭｓ以下の温度まで冷却し、ある程度のマルテンサイト面積率が得られた後に、鋼板温度が室温付近まで低下する前に再加熱を行っても良い。

焼き戻しは、鋼板を１５０℃以上４００℃以下の温度域に２秒以上保持することにより行う。焼戻しは、焼き戻しマルテンサイトを得るために重要な工程である。保持温度（焼戻し温度）が１５０℃未満、または、保持時間（焼戻し時間）が２秒未満である場合、マルテンサイトが十分に焼き戻さないので、焼戻しを実施する意義が失われる。一方、保持温度が４００℃を超えると、焼き戻しマルテンサイト中の転位密度が低下してしまい、９８０ＭＰa以上の引張強度を得ることができない。そのため、焼き戻しは、１５０℃以上、４００℃以下の温度域で２秒以上行うこととする。

なお、得られた鋼板に、例えば電気めっき及び蒸着めっき等、並びにこれらめっき後の合金化処理、有機皮膜形成、フィルムラミネート、有機塩類処理、無機塩類処理、並びにノンクロ処理等の表面処理を適用することができる。これら表面処理を行っても、均一変形能と局部変形能とを十分に維持することができる。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

上述した焼鈍条件を適切に組み合わせることにより、板厚１／４部の金属組織が、面積率で、フェライト：１０％以上５０％未満、グラニュラーベイナイト：５％以上５０％未満、マルテンサイト：２０％以上６０％未満、および上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイトまたはパーライトの合計：１５％未満を含み、前記板厚１／４部の前記マルテンサイトの面積率Ｖｍと前記板厚１／４部の前記マルテンサイトの平均硬さＨｖとの積が１２０００〜３４０００である鋼板が得られる。

本発明者らは、以下に説明する実験を行った。まず、表１に示す化学組成を有するスラブを溶製し、その後、１２２０℃の抽出温度までスラブを再加熱し、仕上げ温度８９０〜９２０℃の範囲で、２．５ｍｍの厚さまで仕上げ熱延を行って熱延鋼板を得た。これら熱延鋼板を、５５０〜６００℃の温度範囲で巻き取り、室温付近まで放冷した。その後、酸洗にて熱延鋼板の表層スケールを除去し、次いで熱延鋼板に１．２ｍｍの厚みまでの冷間圧延を施して、冷延鋼板を得た。表２に示す焼鈍条件、緩冷却条件、および冷却条件、再加熱条件にて、これら冷延鋼板は連続焼鈍ライン、および連続溶融亜鉛めっきラインを通板した。それぞれのラインの最終工程にはスキンパス圧延設備が有り、伸び率０．３〜０．５％の範囲で冷延鋼板にスキンパスを行い、形状の矯正と降伏点（ＹＰ）の調整とを行った。得られた鋼板のミクロ組織解析および機械特性の調査を行った結果を、表３に示す。

表１に示される化学組成の残部は鉄及び不純物であった。表１において、本発明の規定範囲外の数値には下線を付した。表１において、記号「−」は、その記号に係る元素の含有量がその記号に係る鋼において不純物と見なされる水準以下であったことを示す。表２−１において、緩冷却が行われなかった試料については「緩冷却速度」及び「緩冷却停止温度」を「−」と記載した。表２−１において、記号「ａ」が付された鋼板の種類は冷延鋼板であり、記号「ｂ」が付された鋼板の種類は溶融亜鉛めっき鋼板であり、記号「ｃ」が付された鋼板の種類は合金化溶融亜鉛めっき鋼板であった。表２−２において、亜鉛めっき及び合金化が行われなかった試料については「めっき浴侵入板温」及び「合金化温度」を「−」と記載した。

板厚１／４部におけるフェライトの面積率は、走査型電子顕微鏡を用いて得られる、板厚１／４部の断面の電子チャンネリングコントラスト像を観察することにより算出した。

板厚１／４部におけるマルテンサイトの面積率Ｖｍは、焼き戻されていないフレッシュマルテンサイトと焼戻しマルテンサイトの面積率の合計値である。フレッシュマルテンサイトの面積率は、ＦＥ−ＳＥＭを用いて得られる、レペラ液でエッチングした板厚１／４部の断面の像を観察することにより算出した。焼き戻しマルテンサイトの面積率は、ナイタール試薬により腐食させた板厚１／４部の断面の像をＦＥ−ＳＥＭを用いて観察することにより算出した。

板厚１／４部におけるグラニュラーベイナイトの面積率は、板厚１／４部におけるＧｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎの値が０．５°以上となる領域の面積率から、上部ベイナイト、下部ベイナイト、焼き戻しマルテンサイト、パーライト、およびマルテンサイトの面積率を差し引くことにより求めた。Ｇｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎの値が０．５°以上となる領域は、ＥＢＳＤ装置を用いて、板厚１／４部を、０．２μｍの間隔で測定し、測定データからＧｒａｉｎ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎの値を計算することにより特定された。なお、上部ベイナイト、下部ベイナイト、及びパーライトの面積率は、ナイタール試薬により腐食させた板厚１／４部の断面の像をＦＥ−ＳＥＭを用いて観察することにより算出した。

板厚１／４部における残部の面積率は、フェライト、グラニュラーベイナイト、及びマルテンサイト以外の領域の面積率とした。板厚１／４部における残部の面積率は、実質的に、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイト及びパーライトの合計面積率とみなすことができる。

板厚１／４部におけるマルテンサイトの平均硬さ（マルテンサイトの平均硬さ）は、板厚１／４部のマルテンサイトの硬さをビッカース硬度計を用いて測定することにより求めた。ビッカース硬度測定において作成される圧痕が、一つのマルテンサイトの結晶粒内に含まれるように、硬度測定を行った。５０個のマルテンサイト粒の硬度を測定し、これら硬度の平均値を、板厚１／４部におけるマルテンサイトの平均硬さＨｖとした。

引張強度（ＴＳ）及び全伸び（Ｅｌ）については、試験片の長手方向が鋼板の圧延方向に直角になるようにＪＩＳ５号試験片を採取し、これにＪＩＳＺ２２４２に準拠して引張試験を行うことにより測定した。

穴広げ性（λ）については、日本工業規格ＪＩＳＺ２２５６記載の穴広げ試験方法に従って評価した。

化学成分が本発明の範囲内であり、製造方法が適切であった実施例１〜３、６〜８、１１、１２、１５〜２８は、金属組織及び引張強さが本発明の範囲内に制御され、全伸び及び穴広げ性に優れた。

焼鈍温度が低すぎた比較例４は、フェライトの面積率が過剰となり、板厚１／４部におけるマルテンサイトの面積率Ｖｍとマルテンサイトの平均硬さＨｖとの積（Ｈｖ×Ｖｍ）が不足し、引張強さが不足した。これは、焼鈍温度が低すぎたので、焼鈍時に生じたフェライトが残存したからであると考えられる。

冷却停止温度が低すぎ、且つ温度保持時間が長すぎた比較例５は、残部の面積率が過剰となり、マルテンサイトの面積率が不足し、Ｈｖ×Ｖｍが不足し、且つ引張強さが不足した。これは、最もベイナイト変態が進みやすい温度域で冷却停止および温度保持が行われたので、ベイナイト量が過剰となったからであると考えられる。

温度保持時間が短すぎた比較例９は、フェライト及びグラニュラーベイナイトの面積率が不足し、マルテンサイト面積率が過剰となり、これにより発明鋼と比較してＴＳ×Ｅｌが不足した。これは、本来フェライトとマルテンサイトとが所定の面積率となる事で良好な機械特性の得られる発明鋼に対し、比較例９はほぼマルテンサイトから構成されるミクロ組織を呈したので、延性が大きく不足したからであると考えられる。

冷却停止温度が低すぎ、且つ温度保持時間が短すぎた比較例１０は、残部の面積率が過剰となり、グラニュラーベイナイト及びマルテンサイトの面積率が不足し、Ｈｖ×Ｖｍが不足し、且つ引張強さが不足した。これは、冷却停止温度が低すぎると、ベイナイト変態が急激に進み、比較例１０において残部組織であるベイナイトの面積率が大幅に増加し、引張強さが減少したからであると考えられる。

焼鈍温度が高すぎた比較例１３は、フェライトの面積率が不足し、マルテンサイト面積率が過剰となり、これによりＴＳ×Ｅｌが不足した。これは、焼鈍温度が高すぎたので、焼鈍後の冷却中にフェライト変態が進まなかったからであると考えられる。

冷却停止温度が低すぎた比較例１４は、残部の面積率が過剰となり、マルテンサイトの面積率が不足し、Ｈｖ×Ｖｍが不足し、且つ引張強さが不足した。これは、最もベイナイト変態が進みやすい温度域で冷却停止および温度保持が行われたので、ベイナイト量が過剰となったからであると考えられる。

マルテンサイトの面積率を確保するために必要な元素であるＣの含有量が不足した比較例２９は、マルテンサイト面積率が不足し、フェライト面積率が過剰となり、Ｈｖ×Ｖｍが不足し、引張強さが不足した。

Ｃ含有量が過剰となった比較例３０は、フェライトの面積率が不足し、これによりＴＳ×λが不足した。これは、過剰量のＣがフェライト生成を阻害したからであると考えられる。

グラニュラーベイナイトを得るために必須の元素であるＳｉ及びＡｌの合計含有量が不足した比較例３１は、グラニュラーベイナイトの面積率が不足した。これは、グラニュラーベイナイトの生成のためには、ＳｉおよびＡｌによるセメンタイト析出の抑制が重要となるのだが、比較例３１ではＳｉおよびＡｌ量が不十分となりセメンタイトが析出したからである。このため、比較例３１では残部組織であるベイナイトの面積分率が増加し、マルテンサイトの面積率が低下したので、Ｈｖ×Ｖｍが不足し、引張強さが不足した。

フェライト生成元素でもあるＳｉ及びＡｌの合計含有量が過剰となった比較例３２は、フェライト面積率が過剰となり、Ｈｖ×Ｖｍが不足し、引張強さ及びＴＳ×λが不足した。

フェライト変態を抑制する元素であるＭｎ及びＣｒの合計含有量が不足した比較例３３は、マルテンサイト面積率が不足し、フェライト及び残部の面積率が過剰となり、Ｈｖ×Ｖｍが不足し、引張強さが不足した。

Ｍｎ及びＣｒの合計含有量が過剰となった比較例３４は、フェライト変態が過度に抑制されたので、フェライトの面積率が不足し、マルテンサイトの面積率が過剰となり、これによりＴＳ×Ｅｌが不足した。

冷却停止温度の高い比較例３５では、グラニュラーベイナイトの生成温度域である６５０℃以下での温度保持が行われなかったので、ミクロ組織の大部分がマルテンサイトとなった。このため、比較例３５では引張強さが大幅に上昇し、延性を担うフェライトやグラニュラーベイナイトといった軟質相が不足したので、ＴＳ×Ｅｌが不足した。

冷却停止後の温度保持時間の長い比較例３６では、長時間の温度保持によりベイナイトおよびパーライトが過剰に生成し、マルテンサイトの面積率が不足したので、ＴＳが不足した。

Claims (7)

1. 化学成分が、単位質量％で、
   Ｃ：０．０６〜０．１５％、
   Ｐ：０．０４０％以下、
   Ｓ：０．０１００％以下、
   Ｎ：０．０１００％以下、
   Ｏ：０．００６０％以下、
   ＳｉおよびＡｌの合計：０．２０〜２．５０％、
   ＭｎおよびＣｒの合計：１．５０〜３．００％、
   Ｍｏ：０〜１．００％、
   Ｎｉ：０〜１．００％、
   Ｃｕ：０〜１．００％、
   Ｎｂ：０〜０．３０％、
   Ｔｉ：０〜０．３０％、
   Ｖ：０〜０．５０％、
   Ｂ：０〜０．０１００％、
   Ｃａ：０〜０．０４００％、
   Ｍｇ：０〜０．０４００％、及び、
   ＲＥＭ：０〜０．０４００％、
   を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
   板厚１／４部の金属組織が、単位面積％で、
   フェライト：１０％以上５０％未満、
   グラニュラーベイナイト：５％以上５０％未満、および
   マルテンサイト：２０％以上６０％未満、
   を含み、
   板厚１／４部の前記金属組織において、上部ベイナイト、下部ベイナイト、残留オーステナイト及びパーライトの合計が、単位面積％で０％以上１５％未満であり
   前記板厚１／４部において前記マルテンサイトの面積率Ｖｍと前記マルテンサイトの平均硬さＨｖとの積が１２０００〜３４０００であり、
   引張強度が９８０ＭＰａ以上である
   ことを特徴とする鋼板。
2. 前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、
   Ｍｏ：０．０１〜１．００％、
   Ｎｉ：０．０５〜１．００％、及び、
   Ｃｕ：０．０５〜１．００％の１種又は２種以上を含有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
3. 前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、
   Ｎｂ：０．００５〜０．３０％、
   Ｔｉ：０．００５〜０．３０％、及び、
   Ｖ：０．００５〜０．５０％の１種又は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。
4. 前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、
   Ｂ：０．０００１〜０．０１％を含有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼板。
5. 前記鋼板の前記化学成分が、単位質量％で、
   Ｃａ：０．０００５〜０．０４％、
   Ｍｇ：０．０００５〜０．０４％、及び、
   ＲＥＭ：０．０００５〜０．０４％の１種又は２種以上を含有する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鋼板。
6. 表面に溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼板。
7. 表面に合金化溶融亜鉛めっき層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼板。