特許 5739669 延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5739669

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 9/46 20060101AFI20150604BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20150604BHJP

   C22C 38/06 20060101ALI20150604BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   C21D9/46 F

   C22C38/00 301U

   C22C38/06

   C22C38/58

【請求項の数】7

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2011-662(P2011-662)

(22)【出願日】2011年1月5日

(65)【公開番号】特開2011-241474(P2011-241474A)

(43)【公開日】2011年12月1日

【審査請求日】2013年9月2日

(31)【優先権主張番号】特願2010-97032(P2010-97032)

(32)【優先日】2010年4月20日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100131750

【弁理士】

【氏名又は名称】竹中 芳通

(74)【代理人】

【識別番号】100146112

【弁理士】

【氏名又は名称】亀岡 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100167335

【弁理士】

【氏名又は名称】武仲 宏典

(74)【代理人】

【識別番号】100164998

【弁理士】

【氏名又は名称】坂谷 亨

(74)【代理人】

【識別番号】100089196

【弁理士】

【氏名又は名称】梶 良之

(74)【代理人】

【識別番号】100104226

【弁理士】

【氏名又は名称】須原 誠

(72)【発明者】

【氏名】村上 俊夫

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼知 琢哉

(72)【発明者】

【氏名】畠 英雄

(72)【発明者】

【氏名】内海 幸博

【審査官】 鈴木 葉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１０４５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００１５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８３０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

Ｃ２１Ｄ ９／４６− ９／４８

Ｃ２１Ｄ ８／００− ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．２０〜３．０％、
Ａｌ：０．０１〜２．８％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：１．０〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ａｃ１点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却し、引き続き２０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
２℃／秒以上の平均冷却速度で２０〜１００℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
２００〜６００℃の温度Ｔ（℃）で下記式１および式２で定義されるＰｔ１秒以上Ｐｔ２秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法。

【数1】

【請求項2】

質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．２０〜３．０％、
Ａｌ：０．０１〜２．８％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：１．０〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
１０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
２℃／秒以上の平均冷却速度で２０〜１００℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
２００〜６００℃の温度Ｔ（℃）で下記式１および式２で定義されるＰｔ１秒以上Ｐｔ２秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法。

【数2】

【請求項3】

質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．２０〜３．０％、
Ａｌ：０．０１〜２．８％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：１．０〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、第１焼鈍工程、第２焼鈍工程および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記第１焼鈍工程は、
Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度で１０秒以上加熱保持する工程；
１００℃／秒以上の平均冷却速度で２００℃以下の温度まで冷却する工程を包含し、
前記第２焼鈍工程は、
Ａｃ１点以上Ａｃ３点以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却し、引き続き２０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
２℃／秒以上の平均冷却速度で２０〜１００℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
２００〜６００℃の温度Ｔ（℃）で下記式１および式２で定義されるＰｔ１秒以上Ｐｔ２秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法。

【数3】

【請求項4】

成分組成が、更に、質量ｐｐｍで、
Ｂ：１〜３０ｐｐｍ
を含むものである請求項２に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。

【請求項5】

成分組成が、更に、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、
Ｎｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｏ：０．０１〜５．０％、
Ｃｒ：０．０１〜５．０％の１種または２種以上
を含むものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。

【請求項6】

成分組成が、更に、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
を含むものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。

【請求項7】

成分組成が、更に、
Ｔｉ：０．０１〜１．０％
を含むものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車部品等に用いられる加工性に優れた高強度鋼板の製造方法に関し、詳細には、延性に優れた高強度鋼板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車の骨格部品などに使用される鋼板には、衝突安全性や車体軽量化による燃費軽減などを目的として９８０ＭＰａ以上の高強度が求められるとともに、形状の複雑な骨格部品に加工するために優れた成形加工性も要求される。

【0003】

このようなニーズに応える鋼板としてＴＲＩＰ（ＴＲａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ；変態誘起塑性）鋼を使用した鋼板が注目されている。

【0004】

ＴＲＩＰ鋼は、オーステナイト組織が残留しており、加工変形させると、応力によって残留オーステナイト（以下、「残留γ」と略称することあり。）がマルテンサイトに誘起変態して大きな伸びが得られる鋼板である。その種類として幾つか挙げられ、例えば、ポリゴナルフェライトを母相とし、残留オーステナイトを含むＴＲＩＰ型複合組織鋼（ＴＰＦ鋼）；焼戻マルテンサイトを母相とし、残留オーステナイトを含むＴＲＩＰ型焼戻マルテンサイト鋼（ＴＡＭ鋼）；ベイニティックフェライトを母相とし、残留オーステナイトを含むＴＲＩＰ型ベイナイト鋼（ＴＢＦ鋼）等が知られている（例えば、非特許文献１、特許文献１〜３参照）。

【0005】

これらのＴＲＩＰ鋼は高強度を確保しつつ延性（伸び）に優れるものであるが、近年の加工性の要望レベルの高度化に伴い、延性（伸び）がより改善された鋼板の提供が要請されている。

【0006】

ここで、上記各種のＴＲＩＰ鋼を使用した鋼板は、冷延後の熱処理工程において、Ａｃ１点以上の温度に加熱保持して組織の少なくとも一部をオーステナイト化した後、ベイナイト変態が進行する温度域で保持して未変態オーステナイトへ炭素を濃化させること（オーステンパ処理）で、室温まで冷却した際にオーステナイトが残存するようにして製造される。

【0007】

炭素鋼に対して上記のような熱処理を施すと、ベイナイト変態が進行する温度域で長時間保持しても、Ｔ０線と呼ばれる、オーステナイトとフェライトの自由エネルギが一致する炭素量からさらにベイナイト変態に必要なエネルギ分だけ低下したＴ０’線の炭素量までしかオーステナイトへの炭素濃化が起こらない（図１参照）。

【0008】

そして、このオーステナイトは室温まで冷却すると一部がマルテンサイトに変態し、残りが残留オーステナイトとして残存する。この残留オーステナイトが伸びの上昇に寄与することとなる。

【0009】

一方、室温まで冷却された時に形成されるマルテンサイトは硬質なため、強度向上には有効であるものの、変形した際に破壊の起点となり伸びフランジ性を低下させるとともに、該マルテンサイト中に存在する炭素は伸びに寄与せず、有効に活用できていない。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】NISSHIN STEEL TECHNICAL REPORT（日新製鋼技報）、No.43、Dec.1980、p.1〜10

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００２−３０９３３４号公報

【特許文献2】特開２００４−３３２０９９号公報

【特許文献3】特開２００７−１９７８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

そこで本発明の目的は、上記マルテンサイト中に残存する炭素を有効活用することにより、従来のＴＲＩＰ鋼よりさらに延性に優れた、より成形性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

請求項１に記載の発明（第１発明法）は、
質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．２０〜３．０％、
Ａｌ：０．０１〜２．８％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：１．０〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ａｃ１点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却し、引き続き２０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
２℃／秒以上の平均冷却速度で２０〜１００℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
２００〜６００℃の温度Ｔ（℃）で下記式１および式２で定義されるＰｔ１秒以上Ｐｔ２秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法である。

【数1】

【0014】

請求項２に記載の発明（第２発明法）は、
質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．２０〜３．０％、
Ａｌ：０．０１〜２．８％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：１．０〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記焼鈍工程は、
Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
１０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
２℃／秒以上の平均冷却速度で２０〜１００℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
２００〜６００℃の温度Ｔ（℃）で下記式１および式２で定義されるＰｔ１秒以上Ｐｔ２秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法である。

【数2】

【0015】

請求項３に記載の発明（第３発明法）は、
質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０５〜０．４０％、
Ｓｉ：０．２０〜３．０％、
Ａｌ：０．０１〜２．８％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：１．０〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）、
残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼材を、
熱延工程、冷延工程、第１焼鈍工程、第２焼鈍工程および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造する方法であって、
前記第１焼鈍工程は、
Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度で１０秒以上加熱保持する工程；
１００℃／秒以上の平均冷却速度で２００℃以下の温度まで冷却する工程を包含し、
前記第２焼鈍工程は、
Ａｃ１点以上Ａｃ３点以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却し、引き続き２０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
２℃／秒以上の平均冷却速度で２０〜１００℃まで冷却する工程
を包含し、
前記焼戻し工程は、
２００〜６００℃の温度Ｔ（℃）で下記式１および式２で定義されるＰｔ１秒以上Ｐｔ２秒以下加熱保持する工程
を包含することを特徴とする延性に優れた高強度鋼板の製造方法である。

【数3】

【0016】

請求項４に記載の発明は、
成分組成が、更に、質量ｐｐｍで、
Ｂ：１〜３０ｐｐｍ
を含むものである請求項２に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。

【0017】

請求項５に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、
Ｎｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｏ：０．０１〜５．０％、
Ｃｒ：０．０１〜５．０％の１種または２種以上
を含むものである請求項１〜４のいずれか1項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。

【0018】

請求項６に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
を含むものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。

【0019】

請求項７に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｔｉ：０．０１〜１．０％
を含むものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の延性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法である。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、オーステンパ処理を施した後に、さらに焼戻し処理を施して再度加熱することにより、マルテンサイト中に残存する炭素を残留オーステナイト中に流入させて炭素を濃化することで、該残留オーステナイトの変態誘起塑性をさらに高めるとともに、該マルテンサイト自体の変形能も改善して局部延性を高めることで、全体伸びがさらに改善され、より成形性に優れた高強度鋼板を提供できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】ベイナイト変態における、保持温度と炭素量との関係を説明するためのＦｅ−セメンタイト系状態図である。

【図2】第１発明法の熱処理パターンを説明する図である。

【図3】第２発明法の熱処理パターンを説明する図である。

【図4】第３発明法の熱処理パターンを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明者らは、上記ＴＲＩＰ鋼を使用した高強度鋼板の延性をさらに改善すべく、鋭意検討を行ってきたが、そのためには、オーステンパ後にさらに焼戻しを行えばよいことを見出した。

【0023】

すなわち、強度を確保するために適量のマルテンサイトを形成させつつも、オーステンパ後にマルテンサイト中に残存するマルテンサイト中の炭素を伸びに有効に寄与するようにするとともに、マルテンサイト自体の変形能を改善させて局部延性を高めるためには、形成されたマルテンサイト中の炭素を残留γ中に流入させればよい。

【0024】

そして、マルテンサイト中の炭素を残留γ中に流入させるためには、オーステンパ後に再度オーステンパ温度と同等の温度域に加熱して所定時間保持（つまり、焼戻し）することで、残留γ中の炭素量は焼戻し前にはＴ０’線の炭素量であったものが、そこにマルテンサイトから炭素が流入するため、残留γ中の炭素量はＴ０’線の炭素量を超えてＴＯ線の炭素量に近づくことができるようになることがわかった。

【0025】

該知見に基づき、さらに検討を進めた結果、本発明法を完成するに至った。

【0026】

以下、まず本発明法に用いる鋼材の成分組成（本発明の製造方法により得られた鋼板の成分組成に同じ。）について説明する。以下、化学成分の単位の％はすべて質量％であり、ｐｐｍはすべて質量ｐｐｍである。

【0027】

〔鋼材の成分組成〕
Ｃ：０．０５〜０．４０％
Ｃは、残留γの面積率や該残留γ中の炭素量を高める効果を有し、強度と伸びのバランスを向上させるのに有用な元素である。またＣは、オーステンパ処理直前の熱処理段階でのマルテンサイトの面積率を高める効果も有し、これにより、オーステンパ処理後の焼戻し時にマルテンサイトから残留γにＣが流入することで、残留γ中の炭素量がさらに高められ、伸びが改善する。０．０５％未満では上記効果が十分に発揮されない。一方、０．４０％超では溶接性が劣化する。

【0028】

Ｃ含有量の範囲は、好ましくは０．０７〜０．３０％、さらに好ましくは０．１０〜０．２５％である。

【0029】

Ｓｉ：０．２０〜３．０％、
Ａｌ：０．０１〜２．８％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．５〜３．０％
ＳｉとＡｌは、オーステンパ処理における加熱中およびオーステンパ処理後の焼戻し処理における加熱・保持中にセメンタイトが形成されることを抑制することで、残留γを残存させ、強度と伸びのバランスを改善するのに寄与する。上記各下限値未満では上記効果が十分に発揮されない。一方、上記各上限値超とすると、ＳｉとＡｌはともに強力なフェライト形成元素であるため、強度が確保できなくなる。

【0030】

Ｓｉ＋Ａｌ合計含有量の範囲は、好ましくは０．８〜２．７％、さらに好ましくは１．０〜２．４％である。

【0031】

Ｍｎ：１．０〜５．０％
Ｍｎは、焼入れ性を高めて、フェライトやパーライトといった拡散変態を抑制し、強度や残留γの面積率の確保に寄与することで、強度と伸びのバランスを改善する有用な元素である。１．０％未満では上記効果が十分に発揮されない。一方、５．０％超とすると逆変態温度が低くなりすぎ、再結晶ができなくなるため、強度と伸びのバランスが確保できなくなる。Ｍｎ含有量の範囲は、好ましくは１．２〜４．０％、さらに好ましくは１．６〜２．８％である。

【0032】

Ｐ：０．１％以下（０％を含む）
Ｐは不純物元素として不可避的に存在し、固溶強化により強度の上昇に寄与するが、旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界を脆化させることで伸びフランジ性を劣化させるので、０．１％以下とする。好ましくは０．０５％以下、さらに好ましくは０．０３％以下である。

【0033】

Ｓ：０．００５％以下（０％を含む）
Ｓも不純物元素として不可避的に存在し、ＭｎＳ介在物を形成し、穴拡げ時に亀裂の起点となることで伸びフランジ性を低下させるので、０．００５％以下とする。より好ましくは０．００３％以下である。

【0034】

Ｎ：０．０１％以下（０％を含む）
Ｎも不純物元素として不可避的に存在し、歪時効により伸びと伸びフランジ性を低下させるので、低い方が好ましく、０．０１％以下とする。

【0035】

本発明法に用いる鋼材（本発明法で製造された鋼板）は上記成分を基本的に含有し、残部が実質的に鉄及び不純物であるが、その他、本発明法の作用を損なわない範囲で、以下の許容成分を添加することができる。

【0036】

Ｃｕ：０．０１〜５．０％、
Ｎｉ：０．０１〜５．０％、
Ｍｏ：０．０１〜５．０％、
Ｃｒ：０．０１〜５．０％の１種または２種以上
これらの元素は、上記Ｍｎと同様、焼入れ性を高めて、フェライトやパーライトといった拡散変態を抑制し、強度の確保、残留γの確保に寄与することで強度と伸びのバランスを改善するのに有用な元素である。各元素とも０．０１％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも５．０％を超える添加ではコストが高くなりすぎる。

【0037】

Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
これらの元素は、介在物を微細化し、破壊の起点を減少させることで、伸びフランジ性を向上させるのに有用な元素である。各元素とも０．０００５％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも０．０１％を超える添加では逆に介在物が粗大化し、伸びフランジ性が低下する。

【0038】

Ｂ：１〜３０ｐｐｍ
Ｂは、オーステンパ処理直前の熱処理温度をＡｃ３点以上とする製造方法（第３発明法）において、フェライトの形成を抑制し、強度と伸びのバランスを改善するのに有用な元素である。１ｐｐｍ未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、３０ｐｐｍを超える添加では加工性が劣化する。

【0039】

Ｔｉ：０．０１〜１．０％
Ｔｉは、析出強化により強度を高めたり、Ｎを固定することで上記Ｂの作用を高めるのに有用な元素である。０．０１％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、１．０％を超える添加ではコストが高くなりすぎる。

【0040】

次に、本発明法を構成する工程について、第１発明法、第２発明法および第３発明法の順に以下に説明する。

【0041】

〔第１発明法〕
第１発明法は、上記成分組成を有する鋼材を、下記のような、熱延工程、冷延工程、焼鈍工程、および焼戻し工程を施すことにより、高強度冷延鋼板を製造するものである（図２に示す熱処理パターンを参照）。

【0042】

［熱延工程］
まず、上記成分組成を有する鋼を溶製し、造塊または連続鋳造によりスラブ（鋼材）としてから熱延を行う。本熱延工程における熱延条件としては、仕上げ圧延の終了温度をＡｒ_３点以上に設定し、適宜冷却を行った後、４５０〜７００℃の範囲で巻き取る。

【0043】

［冷延工程］
熱間圧延終了後は酸洗してから冷間圧延を行うが、冷間圧延率は３０％程度以上とするのがよい。

【0044】

［焼鈍工程］
そして、上記冷間圧延後、引き続き、焼鈍を行う。本焼鈍工程は、下記（１）〜（４）の工程を包含するものとする。

【0045】

（１）Ａｃ１点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
（２）２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却し、引き続き２℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
（３）２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
（４）２℃／秒以上の平均冷却速度で１００℃以下まで冷却する工程

【0046】

＜（１）Ａｃ１点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程＞
当該温度域に加熱することにより、一部（Ａｃ１点以上Ａｃ３点未満の温度での加熱の場合；ＴＲＩＰ鋼に相当）または全体（Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度での加熱の場合；ＴＢＦ鋼に相当）をオーステナイトに変態させることで、組織の面積率を調整して、強度を制御するとともに、その後の熱処理を経た後に残留γが残存できるようにする。なお、加熱温度が高すぎると結晶粒の粗大化や表面酸化の促進に加え、設備コストやエネルギコストの増大を招くため、上限を１０００℃とした。また、この温度での保持時間は、１０秒未満では焼戻しが不足し、一方３００秒を超えると生産性の低下を招く。

【0047】

（Ａｃ１＋２０）℃以上９８０℃以下の温度で３０〜２７０秒加熱保持することが好ましく、（Ａｃ１＋５０）℃以上９４０℃以下の温度で５０〜２４０秒加熱保持することがさらに好ましい。

【0048】

＜（２）２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却し、引き続き２℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；＞
２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却することで、冷却中にフェライトを形成させ、または増加させて、強度と伸びのバランスを調整する。冷却速度が小さすぎる、または、冷却終了温度が低すぎるとフェライトが形成されすぎたり、パーライト変態が起こったりすることで、強度の不足を招いたり、焼戻しによる伸び改善が見られなくなったりする。そして、引き続き２℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却することで、フェライト変態が起こりすぎないように、また、パーライト変態が起こらないように急速冷却する。また、冷却終了温度を制御することで、その後の保持中にベイナイト変態に伴う未変態γへの炭素濃化が促進される。

【0049】

＜（３）２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程＞
オーステンパ処理により、ベイナイト変態を進行させ、未変態γに十分に炭素を濃化させ、その後の冷却後に十分な残留γ量を確保することで、焼戻し後の伸びを改善させる。

【0050】

本温度保持工程は、２００〜６００℃の温度域内で温度制御される限り、必ずしも上記冷却終了温度で一定に維持する必要はなく、該冷却終了温度より高い温度で一定に保持してもよく、さらに、該冷却終了温度から昇温状態ないし降温状態としてもよい。

【0051】

なお、保持時間の上限は特に限定されないが、オーステナイトがベイナイトに変態する時間を考慮すると、１８００秒以下に制御することが推奨される。２０〜１２００秒とするのが好ましく、３０〜６００秒とするのがさらに好ましい。

【0052】

＜（４）２℃／秒以上の平均冷却速度で１００℃以下まで冷却する工程＞
オーステンパ処理後、低温まで一旦冷却することで、未変態γの一部をマルテンサイトにし、後段の焼戻し時にマルテンサイトから残留オーステナイトへ炭素を流入させることで残留γ中の炭素濃度を高めて伸びを改善させる。平均冷却速度が低すぎる、または、冷却終了温度が高すぎると未変態γがマルテンサイト化せず、上記作用が得られない。一方、冷却終了温度が低すぎると、未変態オーステナイトが全てマルテンサイトに変態し、焼戻ししても延性が改善されないので−１００℃以上に制御することが推奨される。より好ましい範囲は−５０℃以上、さらに好ましい範囲は−２０℃以上である。

【0053】

［焼戻し工程］
そして、上記焼鈍工程ののち、さらに焼戻し工程を行う。本焼戻し工程は、２００〜６００℃の温度Ｔ（℃）で下記に再掲する式１および式２で定義されるＰｔ１秒以上Ｐｔ２秒以下加熱保持する工程を包含するものとする。

【数4】

【0054】

前段の焼鈍工程における熱処理で残留γとマルテンサイトを混在させた組織を、再度加熱することで、マルテンサイト中の固溶炭素が残留γ中に流入し、残留γ中の炭素濃度を向上させることができる。

【0055】

２００℃未満ではＣが十分に移動するために必要な時間が長くなりすぎ、 生産性を大きく阻害するため好ましくない。一方、６００℃超ではフェライトとセメンタイトへの分解が瞬時に起こるため好ましくない。

【0056】

ここで、上記Ｐｔ１を定義した式１は、フェライト中の炭素の拡散係数からＣが濃化に必要な距離を移動するのに必要な時間を導出した式であり（日本鉄鋼協会編，「鉄鋼便覧」，第３版，丸善株式会社，５６年６月２０日，ｐ．５９３参照）、Ｐｔ１未満では炭素が残留γへ十分に流入できない。また、上記Ｐｔ２を定義した式２は、セメンタイトの成長速度からセメンタイトの析出挙動を表現する式を作成し、これに残留γの量の減少が顕著になるほどセメンタイトが形成されやすくなることを考慮してセメンタイトへの分解の基準となる時間を導出した式であり（杉本孝一ら，「材料組織学」，朝倉書店，１９９１年４月１５日，ｐ．１０５−１０７参照）、Ｐｔ２より保持時間が長いと保持中にセメンタイトが形成されて残留γが分解され、焼戻し処理により伸びが低下する。

【0057】

好ましい保持時間は、（０．９×Ｐｔ１＋０．１×Ｐｔ２）秒以上（０．１×Ｐｔ１＋０．９×Ｐｔ２）秒以下である。

【0058】

〔第２発明法〕
第２発明法は、上記第１発明法の焼鈍工程において加熱温度をＡｃ３点以上１０００℃以下とする場合には、上記（１）および（２）の工程を、下記の（１’）および（２’）の工程に示すような条件とすることを推奨するものである。ただし、熱延工程、冷延工程、焼鈍工程における（３）および（４）の工程、ならびに焼戻し工程では条件変更の必要がない（図３に示す熱処理パターンを参照）。なお、本第２発明法で製造される鋼板はＴＢＦ鋼に相当する。

【0059】

（１’）Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
（２’）１０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程

【0060】

＜（１’）Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程＞
当該温度域に加熱することにより、一部ではなく全体をオーステナイトに変態させたうえで、以後の冷却条件等で組織の面積率を調整して、強度を制御するとともに、その後の熱処理を経た後に残留γが残存できるようにする。

【0061】

＜（２’）１０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程＞
上記（２）の工程と同様に、パーライト変態を避けながらフェライトを生成させつつ、ベイナイト変態が起る温度まで冷却する。

【0062】

上記（２）の工程に比べてより高温寄りのＡｃ３点以上の温度からの冷却であるので、フェライトが形成されすぎないように、上記（２）の工程での１段目の冷却速度（２℃／秒以上１０℃／秒未満）より速い１０℃／秒以上の冷却速度とするが、上記（２）の工程のように２段階の冷却を行う必要がない。

【0063】

（Ａｃ３＋２０）℃以上９８０℃以下の温度で３０〜２７０秒加熱保持することが好ましく、（Ａｃ３＋５０）℃以上９４０℃以下の温度で５０〜２４０秒加熱保持することがさらに好ましい。

【0064】

〔第３発明法〕
上記第１発明法および第２発明法では、焼鈍工程において１回のみ焼鈍処理を行う場合を示したが、本第３発明法では、下記のように第１焼鈍工程＋第２焼鈍工程という２段の焼鈍処理を行うものである。ただし、熱延工程、冷延工程および焼戻し工程では条件変更の必要がない（図４に示す熱処理パターンを参照）なお、本第３発明法で製造される鋼板はＴＡＭ鋼に相当する。

【0065】

［第１焼鈍工程］
（１−１）Ａｃ３点以上１０００℃以下の温度で１０秒以上加熱保持する工程；
（１−２）１００℃／秒以上の平均冷却速度で２００℃以下の温度まで冷却する工程

【0066】

本工程により、フェライト変態やパーライト変態を避けながら、焼入れベイナイトを得る。

【0067】

［第２焼鈍工程］
（２−１）Ａｃ１点以上Ａｃ３点以下の温度で１０〜３００秒加熱保持する工程；
（２−２）２℃／秒以上１０℃／秒未満の平均冷却速度で５００℃超の温度まで冷却し、引き続き２０℃／秒以上の平均冷却速度で２００〜５００℃まで冷却する工程；
（２−３）２００〜６００℃の温度域で１０秒以上保持する工程；および
（２−４）２℃／秒以上の平均冷却速度で１００℃以下まで冷却する工程

【0068】

本第２焼鈍工程は、上記第１発明法の焼鈍工程に相当し、上記第１焼鈍工程で生成した焼入れベイナイトを焼戻して所望の焼戻しベイナイトを得るとともに、残留γを生成させる。

【実施例】

【0069】

下記表１に示す成分の鋼を溶製し、厚さ１２０ｍｍのインゴットを作成した。
これを熱間圧延で厚さ２５ｍｍにした後、再度、熱間圧延で厚さ３．２ｍｍとした。これを酸洗した後、厚さ１．６ｍｍに冷間圧延して供試材とし、表２〜５に示す条件にて熱処理を施した。

【0070】

なお、表１中のＡｃ１およびＡｃ３は下記式３および４を用いて求め、Ａ_Ｃ＝０は下記式４において［Ｃ］＝０として求めた（幸田成康監訳，「レスリー鉄鋼材料学」，丸善株式会社，１９８５年，ｐ．２７３参照）。

【0071】

式３：Ａｃ１（℃）＝７２３＋２９．１［Ｓｉ］−１０．７［Ｍｎ］＋１６．９［Ｃｒ］−１６．９［Ｎｉ］
式４：Ａｃ３（℃）＝９１０−２０３√［Ｃ］＋４４．７［Ｓｉ］−３０［Ｍｎ］＋７００［Ｐ］＋４００［Ａｌ］＋４００［Ｔｉ］＋１０４［Ｖ］−１１［Ｃｒ］＋３１．５［Ｍｏ］−２０［Ｃｕ］−１５．２［Ｎｉ］
ただし、［ ］は、各元素の含有量（質量％）を示す。

【0072】

ここで、表２の熱処理条件は上記第１発明法の熱処理工程（焼鈍工程＋焼戻し工程）を、表３および４の熱処理条件は上記第２発明法の熱処理工程（焼鈍工程＋焼戻し工程）を、表５の熱処理条件は上記第３発明法の熱処理工程（第１焼鈍工程＋第２焼鈍工程＋焼戻し工程）を、それぞれシミュレートしたものである。

【0073】

【表1】

【0074】

【表2】

【0075】

【表3】

【0076】

【表4】

【0077】

【表5】

【0078】

上記表２〜５の条件で熱処理された各鋼板について、焼鈍工程後（表５のものについては第２焼鈍工程後）で焼戻し工程前の鋼板と焼戻し工程後の鋼板のそれぞれに対して、引張強度ＴＳおよび伸びＥＬを測定した。なお、引張強度ＴＳおよび伸びＥＬの測定は、圧延方向と直角方向に長軸をとってＪＩＳ Ｚ ２２０１に記載の５号試験片を作成し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に従って行った。

【0079】

測定結果を表６〜８に示す。なお、これらの表中におけるΔＴＳおよびΔＥＬは、焼戻し工程を経たことによるＴＳおよびＥＬの変化量を示すものである。

【0080】

これらの表に示すように、本発明法の規定（鋼の成分および熱処理条件）のいずれかを充足しない条件で製造された鋼板は、いずれも機械的特性の判定基準を満足していない（判定が×）のに対し、本発明法の規定（鋼の成分および熱処理条件）をすべて充足する条件で製造された鋼板は、いずれも機械的特性の判定基準を満足している（判定が◎または○）。

【0081】

このことから、本発明法で製造された鋼板は、オーステンパ処理後の焼戻しを行わない従来法で熱処理された鋼板に比べ、強度を維持しつつ伸びがさらに改善されていることが明らかである。

【0082】

【表6】

【0083】

【表7】

【0084】

【表8】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】