(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
質量%で、C:0.03%以上0.20%以下、Si:0.005%以上2.0%以下、Mn:2.1%以上4.0%以下、P:0.0004%以上0.1%以下、S:0.0029%以下、sol.Al:0.0002%以上2.0%以下、N:0.0080%以下、Ti:0.03%超0.30%以下およびB:0.0005%以上0.0100%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる化学組成と、
面積%で、フェライトを5%超95%以下、ならびにマルテンサイト、残留オーステナイトおよびセメンタイトからなる超硬質相群から選択される1種または2種以上を合計で3.0%以上20%以下含有するとともに、前記フェライトの平均粒径が5.0μm以下、前記超硬質相群の平均粒径が2.0μm以下、前記超硬質相群の最近接距離の平均値である超硬質相平均間隔が2.0μm以下、および円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度が500個/mm2以下である鋼組織と、
鋼板の表面における深さ3μm以上のクラックの数密度が150個/mm以下である表面性状と、
引張強さ:780MPa以上、全伸び:10%以上、穴拡げ率:30%以上、および曲げ角度180°の曲げ試験において割れが発生しない内側半径の最小値:板厚の3.5倍以下である機械特性と、
を有することを特徴とする冷延鋼板。
前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、Nb:1.0%以下、V:1.0%以下、W:1.0%以下、Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Cu:1.0%以下およびNi:1.0%からなる群から選択される1種または2種以上を含有する請求項1または請求項2に記載の冷延鋼板。
前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、REM:0.1%以下、Mg:0.05%以下、Ca:0.05%以下およびZr:0.05%以下からなる群から選択される1種または2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冷延鋼板。
質量%で、Ti:0.16%以上0.30%以下、かつ、B:0.0021%以上0.0100%以下を含有する請求項1から請求項4までのいずれかに記載の冷延鋼板。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明についてより詳しく説明する。以下の説明において、鋼の化学組成についての「%」は「質量%」の意味であり、鋼の化学組成の残部はFeおよび不純物である。
【0020】
1.化学組成
[C:0.03%以上0.20%以下]
Cは、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、残留オーステナイトなどの硬質相を生成させ、鋼板の強度を向上させる作用を有する。C含有量が0.03%未満では780MPa以上の引張強度を確保することが困難である。したがって、C含有量は0.03%以上とする。980MPa以上の引張強度を得るには、C含有量を0.04%以上とすることが望ましい。一方、C含有量が0.20%超では溶接性の低下が著しくなる。したがって、C含有量は0.20%以下とする。
【0021】
[Si:0.005%以上2.0%以下]
Siは、固溶強化によって鋼板の強度を高める作用を有する。Si含有量が0.005%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Si含有量は0.005%以上とする。一方、Si含有量が2.0%超では、化成処理性が悪化して、塗装前に一般に実施される化成処理の後の耐食性の劣化が著しくなる。したがって、Siの含有量は2.0%以下とする。化成処理性をさらに向上させるにはSi含有量を1.0%以下とするのが望ましい。
【0022】
[Mn:2.1%以上4.0%以下]
Mnは、鋼の焼入性を高めることにより鋼板の強度を高める作用を有する。Mn含有量が2.1%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Mn含有量は2.1%以上とする。好ましくは2.3%以上である。一方、Mn含有量が4.0%超では、焼入性が過剰に高まって、マルテンサイトの面積率が過大となり、曲げ性の低下が著しくなる。したがって、Mn含有量は4.0%以下とする。好ましくは3.0%以下である。
【0023】
[P:0.0004%以上0.1%以下]
Pは、固溶強化により鋼板の強度を高める作用を有する。P含有量が0.004%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、P含有量は0.0004%以上とする。一方、Pは偏析し易い元素であるため、Pを多量に含有すると溶接性の低下を招く。P含有量が0.1%超では偏析による溶接性の低下が著しくなる。したがって、P含有量は0.1%以下とする。
【0024】
[S:0.0029%以下]
Sは、不純物として含有され、鋼中に硫化物を形成して曲げ性を低下させる作用を有する。S含有量が0.0029%超では穴拡げ性や曲げ性の低下が著しくなる。したがって、S含有量は0.0029%以下とする。好ましくは0.0020%以下である。S含有量は低ければ低いほど好ましいので、S含有量の下限は規定する必要はないが、製鋼コストの観点からは0.0002%以上とすることが好ましい。
【0025】
[sol.Al:0.0002%以上2.0%以下]
Alは、鋼を脱酸して鋼板を健全化する作用を有する。sol.Al含有量が0.0002%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、sol.Al含有量は0.0002%以上とする。一方、sol.Al含有量が2.0%超では、粗大なアルミナ系介在物が増加して、曲げ性および耐疲労特性の低下が著しくなる。したがって、sol.Al含有量は2.0%以下とする。
【0026】
[N:0.0080%以下]
Nは、不純物として含有され、鋼中に窒化物を形成して曲げ性を低下させる作用を有する。N含有量が0.0080%超では曲げ性の低下が著しくなる。したがって、N含有量は0.0080%以下とする。N含有量は低ければ低いほど好ましいので、N含有量の下限は規定する必要はないが、製鋼コストの観点からは0.0002%以上とすることが好ましい。
【0027】
[Ti:0.03%超0.30%以下]
Tiは本発明で重要な元素である。TiCによる析出強化に加えて、フェライト粒径を微細化させる作用を有し、これにより効果的に高強度化を図ることができる。加えて、マルテンサイト、残留オーステナイト、ベイナイト、パーライトおよびセメンタイト等の硬質相を微細に分散させ、穴拡げ性や曲げ性を向上させる作用を有する。Ti含有量が0.03%以下では上記作用による効果を十分に得ることができない場合がある。したがって、Ti含有量は0.03%超とする。好ましくは0.10%以上である。Ti含有量を0.16%以上とすれば上記作用による効果が一層顕著となるため、Ti含有量は0.16%以上とすることがより好ましい。一方、Ti含有量が0.30%超では、粗大な晶出系TiN粒子が多く形成されてしまうため、却って曲げ性が劣化する場合がある。したがって、Ti含有量は0.30%以下とする。好ましくは0.25%以下である。
【0028】
[B:0.0005%以上0.0100%以下]
Bは、Tiと同様に本発明で重要な元素である。少量の含有によりフェライトの成長を抑えることができ、フェライトの微細化による高強度化が図ることができる。B含有量が0.0005%未満では、上記作用による効果を十分にえることができない場合がある。したがって、Bの含有量は0.0005%以上とする。B含有量を0.0021%以上とすれば上記作用による効果が一層顕著となるため、B含有量は0.0021%以上とすることが好ましい。一方、B含有量が0.0100%超では粗大なB析出物が多く形成されてしまい、却って、穴拡げ性や曲げ性が劣化する。したがって、B含有量は0.0100%以下とする。
【0029】
以下に説明する元素は、本発明に係る冷延鋼板の化学組成に所望により含有させてもよい任意元素である。
【0030】
[Bi:0.5%以下]
Biは、凝固の接種核となり、凝固時のデンドライトアーム間隔を小さくし、凝固組織を細かくする作用を有する。その結果、MnやTi等の偏析が生じ易い元素の偏析を抑制し、鋼板の局所的な強度差を低減し、穴拡げ性や曲げ性を向上させる作用を有する。したがって、Biを含有させることが好ましい。しかし、Biは曲げ加工時の割れの起点となる酸化物を鋼中に形成するため、Biの含有量が0.5%を超えると、穴拡げ性や曲げ性が却って劣化する。したがって、Bi含有量は0.5%以下とする。好ましくは0.03%以下である。上記作用による効果をより確実に得るにはBi含有量を0.0002%以上とすることが好ましい。
【0031】
[Nb:1.0%以下、V:1.0%以下、W:1.0%以下、Cr:1.0%以下、Mo:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Ni:1.0%からなる群から選択される1種または2種以上]
Nb、V、W、Cr、Mo、CuおよびNiは、Mnと同様に鋼の焼入性を高めることによって鋼板の強度を高める作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかし、Nb、V、W、Cr、Mo、CuおよびNiについてそれぞれ含有量が1.0%を超えると、焼入性が過剰に高まって、マルテンサイトの面積率が過大となり、穴拡げ性や曲げ性の低下が著しくなる。したがって、Nb、V、W、Cr、Mo、Cu、Niの含有量はそれぞれ上記のとおりとする。上記作用による効果をより確実に得るには、Nb、V、W、Cr、Mo、CuおよびNiのいずれかの元素を0.005%以上とすることが好ましい。
【0032】
[REM:0.1%以下、Mg:0.05%以下、Ca:0.05%以下およびZr:0.05%以下からなる群から選択される1種または2種以上]
REM(希土類元素)、Mg、CaおよびZrは、鋼中に形成される酸化物や硫化物を微細に球状化させて曲げ性を向上させる作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかし、REMについては含有量が0.1%超えると、Mg、CaおよびZrについてはそれぞれ含有量が0.05%を超えると、鋼中に形成される酸化物や硫化物の数が過剰となり、却って曲げ性を劣化させる。したがって、REM(希土類元素)、Mg、CaおよびZrの含有量はそれぞれ上記のとおりとする。上記作用による効果をより確実に得るには、REM、Mg、CaおよびZrのいずれかの含有量を0.0002%以上とすることが好ましい。
【0033】
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、上記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。
【0034】
2.鋼組織
本発明に係る冷延鋼板は、面積%で、フェライトを5%超95%以下、ならびにマルテンサイト、残留オーステナイトおよびセメンタイトからなる超硬質相群から選択される1種または2種以上を合計で3.0%以上20%以下含有するとともに、前記フェライトの平均粒径が5.0μm以下、前記超硬質相群の平均粒径が2.0μm以下、前記超硬質相群の最近接距離の平均値である超硬質相平均間隔が2.0μm以下、および円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度が500個/mm
2以下である鋼組織を有する。
【0035】
[フェライト面積率:5%超95%以下]
フェライト面積率が5%以下では、10%以上の全伸びを確保することが困難となる。したがって、フェライト面積率は5%超とする。フェライト面積率は、好ましくは10%以上である。一方、フェライト面積率が95%超では、780MPa以上の引張強度を確保することが困難となる。したがって、フェライト面積率は95%以下とする。フェライト面積率は好ましくは75%以下である。
【0036】
[超硬質相群面積率:3.0%以上20%以下]
マルテンサイト、残留オーステナイトおよびセメンタイトからなる超硬質相群の合計面積率が3.0%未満では、780MPa以上の引張強度を確保することが困難となる。したがって、超硬質相群の合計面積率は3.0%以上とする。一方、超硬質相群の合計面積率が20%超では、超硬質相の量が過剰となり、フェライトと超硬質相の界面から発生した亀裂が早期に連結してしまう。その結果、穴拡げ性や曲げ性が低下し、穴拡げ率を30%以上とし、曲げ角度180°の曲げ試験において割れが発生しない内側半径の最小値を板厚の3.5倍以下とすることが困難となる。したがって、超硬質相の合計面積率は20%以下とする。
【0037】
[フェライト平均粒径:5.0μm以下]
フェライト平均粒径が5.0μm超では、穴拡げ加工時や曲げ加工時におけるフェライトへの歪の集中が著しくなるため、フェライトと超硬質相との界面から亀裂が早期に発生してしまう。その結果、穴拡げ性や曲げ性が低下し、穴拡げ率を30%以上とし、曲げ角度180°の曲げ試験において割れが発生しない内側半径の最小値を板厚の3.5倍以下とすることが困難となる。したがって、フェライト平均粒径は5.0μm以下とする。好ましくは2.5μm以下である。フェライト平均粒径の下限は特に規定しないが、フェライトの平均粒径が0.3μm以下になると、YPが極度に高くなり、部材加工時の形状凍結性が悪くなる。したがって、フェライト平均粒径は0.3μm以上とすることが好ましい。
【0038】
[超硬質相群平均粒径:2.0μm以下]
超硬質相群(マルテンサイト、残留オーステナイトおよびセメンタイト)の平均粒径が2.0μm超では、超硬質相が過大であるため、フェライトと超硬質相との界面から亀裂が早期に発生してしまい、穴拡げ性や曲げ性が低下し、穴拡げ率を30%以上とし、曲げ角度180°の曲げ試験において割れが発生しない内側半径の最小値を板厚の3.5倍以下とすることが困難となる。したがって、超硬質相群の平均粒径は2.0μm以下とする。好ましくは1.5μm以下、より好ましくは1.0μm以下である。
【0039】
[超硬質相平均間隔:2.0μm以下]
超硬質相群(マルテンサイト、残留オーステナイトおよびセメンタイト)の最近接距離の平均値である超硬質相平均間隔が2.0μm超では、穴拡げ加工時や曲げ加工時において、超硬質相間に存在するフェライトへの歪の集中が著しくなるため、フェライトと超硬質相との界面から亀裂が早期に発生してしまい、穴拡げ性や曲げ性を低下させ、穴拡げ率を30%以上とし、曲げ角度180°の曲げ試験において割れが発生しない内側半径の最小値を板厚の3.5倍以下とすることが困難となる。したがって、超硬質相平均間隔は2.0μm以下とする。
【0040】
残部組織は特に規定しないが、ベイナイトやパーライトなどの鋼組織の面積率を調整することで、所望する強度の鋼板を得ることができる。
【0041】
[円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度:500個/mm
2以下]
引張強さ:780MPa以上、全伸び:10%以上、穴拡げ率:30%以上、曲げ角度180°の曲げ試験において割れが発生しない内側半径の最小値:板厚の3.5倍以下である機械特性を具備させるために、本発明においては、析出強化と鋼組織の細粒化強化とを積極的に利用する。このため、0.03%超のTiとともに0.0005%以上のBを含有させる。
【0042】
しかし、このようにTiおよびBの含有量を高めると、加工時の割れの起点となる粗大なTiB
2やTiBといったTi−B系析出物が鋼組織内に形成されやすくなり、穴拡げ性や曲げ性を劣化させる。
【0043】
具体的には、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度が500個/mm
2超となると、穴拡げ性や曲げ性の劣化が顕著となり、上記機械特性を得ることが困難となる。したがって、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度は500個/mm
2以下とする。
【0044】
円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度は50個/mm
2以下とすることが好ましく、これは上述したようにBiを含有させることにより容易に達成することが可能となり、このようにすることで、穴拡げ率:60%以上、曲げ角度180°の曲げ試験において割れが発生しない内側半径の最小値:板厚の1.0倍以下という、さらに優れた穴拡げ性と曲げ性とを得ることが可能となる。
【0045】
なお、円相当直径1μm未満の微細なTi−B系の析出物は、粒径が小さすぎるため割れの起点となりにくく、穴拡げ性や曲げ性への影響が小さいため、Ti−B系の析出物の規定は円相当直径が1μm以上であるものを対象とする。
【0046】
3.表面性状
本発明に係る冷延鋼板は、鋼板表面における深さ3μm以上のクラックの数密度が150個/mm以下である表面性状を有する。
【0047】
鋼板表面における深さが3μm以上のクラックの数密度(以下、「クラック数密度」ともいう。)を150個/mm以下とすることにより、曲げ性を向上させることができる。
【0048】
クラック数密度が150個/mm超では、曲げ加工時にクラック同士の連結が生じて大きなクラックに発展しやすいため、曲げ性が劣化する。したがって、クラック数密度は150個/mm以下とする。
【0049】
ここで、クラック数密度の測定は、次のようにして行えばよい。すなわち、鋼板表面近傍の断面観察を行い、深さが3μm以上であるクラックを特定する。観察視野において特定されたこれらのクラックの本数を計数する。観察像で線状に観察される鋼板の表面を直線近似し、その直線の観察視野における長さで求められたクラック本数を除して、クラック数密度とする。
【0050】
深さが3μm未満のクラックは、曲げ加工時においてクラックに生じる応力集中が少なく、曲げ性を劣化させることが無いため、深さが3μm以上であるクラックを規定の対象とする。
【0051】
4.製造方法
本発明の冷延鋼板は、順に、(a)鋳造工程、(b)熱間圧延工程、(c)酸洗工程、(d)冷間圧延工程;および(e)連続焼鈍工程を有する方法により製造される。
【0052】
[鋳造工程]
上述した化学組成を有する溶鋼を、溶鋼の液相線温度から固相線温度までの温度範囲における鋼塊の鋳込み方向に垂直な断面の平均冷却速度を0.2℃/秒以上として鋳造し、鋳片を得る。
【0053】
上記平均冷却速度はTiの偏析に大きく影響する。上記平均冷却速度が0.2℃/秒未満では、凝固速度が遅すぎるため、鋳片におけるデンドライト2次アーム間隔内でのTiの偏析が大きくなり、粗大なTi−B系の析出物が析出し易くなる。その結果、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度を500個/mm
2以下とすることが困難となる。したがって、上記平均冷却速度は0.2℃/秒以上とする。上記凝固速度の上限は、Ti−B系析出物の数密度の観点からは特に規定する必要はないが、冷却速度が速すぎると鋳片が割れてしまう場合があるので、2.0℃/秒以下とすることが好ましい。
【0054】
また、上述したように、Biを含有させると、Biによる凝固組織を細かくする作用により、Tiの偏析がさらに低減され、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度を50個/mm
2以内に減少させることが可能となる。
【0055】
[熱間圧延工程]
上記鋳造工程で得られた鋳片を、1150℃以上の温度域に2.0時間以上加熱して熱間圧延を施し、熱間圧延完了後、2℃/秒以上の平均冷却速度で冷却して、前記加熱の終了から10分間以内に750℃以下の温度域で巻取り、その後、2℃/時以上の冷却速度で150℃以下の温度域まで冷却して熱延鋼板とする。
【0056】
熱間圧延前に、鋳片内のTiを極力均一化させるため、1150℃以上の温度域に2.0時間以上加熱する。加熱温度が1150℃未満であったり、加熱時間が2.0時間未満であったりすると、いずれも加熱不足により、Tiが鋳片内に極端に偏析した状態となり、粗大なTi−B系の析出物が析出し易くなる。その結果、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度を500個/mm
2以下とすることが困難となる。したがって、加熱温度は1150℃以上、加熱時間は2.0時間以上とする。加熱温度の上限や加熱時間の上限は特に規定しないが、エネルギーコストの観点からは、加熱温度は1350℃以下、加熱時間は48時間以下とすることが好ましい。
【0057】
熱間圧延完了温度は、特に規定しないが、800℃以上1100℃以下とすることが好ましい。熱間圧延完了温度を800℃以上とすることにより、オーステナイトとフェライトとが共存する2相域温度域における圧延を回避することが容易となり、圧延トラブルを防ぎやすくなる。また、熱間圧延完了温度を1100℃以下とすることにより、スケールの成長が抑制され、スケール等の押し込みによる表面品質劣化を防ぐことが容易になる。
【0058】
熱間圧延完了後は、Ti−B系析出物の粗大化を抑制するために、2℃/秒以上の平均冷却速度で冷却して、前記加熱の終了から10分間以内に750℃以下の温度域で巻取り、巻取ったコイルを2℃/時以上の冷却速度で150℃以下の温度域まで冷却して熱延鋼板とする。
【0059】
圧延完了〜巻取りまでの平均冷却速度が2℃/秒未満であったり、巻取温度が750℃超であったりすると、鋼板の冷却速度が遅すぎるため、Ti−B系の析出物が粗大化してしまい、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度を500個/mm
2以下とすることが困難となる。したがって、上記平均冷却速度は2℃/秒以上とし、巻取り温度は750℃以下とする。
【0060】
また、加熱の終了から巻取りまでの時間が10分間超では、Ti−B系の析出物が粗大化してしまい、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度を500個/mm
2以下とすることが困難となる。したがって、加熱の終了から巻取りまでの時間は10分間以内とする。加熱の終了から巻き取りまでの時間の下限は特に規定しないが、設備コストの観点からは1分間以上とすることが好ましい。
【0061】
上記平均冷却速度の上限は特に規定しないが、200℃/秒以下とすることが望ましい。上記平均冷却速度を200℃/秒以下とすることにより、熱延鋼板の幅方向ならびに長手方向における冷却ムラが抑制され、良好な平坦を確保することが容易になる。巻取り温度の下限も特に規定しないが、設備コストの観点からは室温までとすることが好ましく、より好ましくは200℃以上である。
【0062】
巻取り後の冷却速度が2℃/時未満では、巻取り後の冷却速度が遅いため、Ti−B系の析出物が粗大化してしまい、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度を500個/mm
2以下とすることが困難となる。したがって、巻取り後の冷却速度は2℃/時以上とする。巻取り後の冷却速度の上限は特に規定する必要はない。巻取った後に水浸漬による冷却等によって急冷してもよい。
【0063】
[酸洗工程]
上記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板に下記式(i)を満足する条件下で酸洗処理を施して酸洗鋼板とする:
酸濃度(質量%)×酸温度(℃)×酸浸漬時間(秒)≦1800000 ・・・ (i)
鋼板表面のクラックは、酸洗処理によって鋼組織の粒界部が選択酸化されることにより形成される。酸濃度(質量%)×酸温度(℃)×酸浸漬時間(秒)の値が1800000超となる酸洗条件では、鋼組織の粒界部の選択酸化の進行が著しくなり、クラック数密度を安定的に150個/mm以下とすることが困難となる。したがって、酸洗条件は上記式(i)を満足するものとする。酸洗に用いる酸の種類は特に限定されるものでなく、塩酸や硫酸が例示される。
【0064】
[冷間圧延工程]
上記酸洗工程にで得られた酸洗鋼板に30%以上の圧下率の冷間圧延を施して冷延鋼板とする。
【0065】
冷間圧延における圧下率を高めることにより、鋼板への歪みの蓄積を高めることができ、後述する連続焼鈍工程における焼鈍により、フェライトの細粒化を図ることができる。圧下率が30%未満の圧下率では、鋼板への歪の蓄積が少ないため、フェライト平均粒径を5.0μm以下とすることが困難である。したがって、冷間圧延の圧下率は30%以上とする。冷間圧延の圧下率の上限は特に規定しないが、設備の圧延能力の観点から90%以下とすることが好ましい。
【0066】
[連続焼鈍工程]
前記冷間圧延工程で得られた冷延鋼板に、750℃以上1000℃以下の温度域に5秒間以上1000秒間以下保持したのち、2℃/秒以上100℃/秒以下の平均冷却速度で580℃以下200℃以上の温度域まで冷却する連続焼鈍を施す。
【0067】
焼鈍温度が750℃未満であったり、焼鈍時間が5秒間未満であったりすると、熱間圧延時に生成したパーライトやベイナイトやセメンタイトがオーステナイト化せず、超硬質相群の平均粒径を2.0μm以下とし、超硬質相群の最近接距離の平均値である超硬質相平均間隔を2.0μm以下とすることが困難である。したがって、焼鈍温度は750℃以上、焼鈍時間は5秒間以上とする。一方、焼鈍温度が1000℃超であったり、焼鈍時間が1000秒間超であったりすると、オーステナイトの粒成長が著しく進行してしまい、フェライトの析出核であるオーステナイト粒界が少なくなるため、フェライト平均粒径を5.0μm以下とすることが困難となる。したがって、焼鈍温度は1000℃以下、焼鈍時間は1000秒間以下とする。
【0068】
焼鈍後580℃以下200℃以上の温度域までの平均冷却速度が2℃/秒未満では、フェライトの生成が過剰となり、フェライト面積率が95%超となる場合がある。したがって、上記平均冷却速度は2℃/秒以上とする。一方、上記平均冷却速度が100℃/秒超では、フェライトの生成が不十分となり、フェライト面積率が5%以下となる場合がある。したがって、上記平均冷却速度は100℃/秒以下とする。
【0069】
冷却停止温度が580℃超では、高温のためパーライトが過剰に生成してしまい、超硬質相群の合計面積率が3.0%未満となる場合がある。したがって、冷却停止温度は580℃以下とする。一方、冷却停止温度が200℃未満では、低温すぎるためマルテンサイト等が過剰に生成してしまい、超硬質相群の合計面積率が20%超となる場合がある。したがって、冷却停止温度は200℃以上とする。
【0070】
6.その他
本発明に係る冷延鋼板は、耐食性を付与するためにめっきを施し、めっき鋼板として使用することもできる。めっき種およびめっき方法は特に制限されないが、典型的にはめっき種が亜鉛または亜鉛合金である亜鉛系めっきであり、めっき方法は電気めっきまたは溶融めっきである。また、めっき後に化成処理(例、シリケート系のノンクロム化成処理)を施してもよい。
【0071】
一般的なめっき鋼板としては、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板が挙げられる。めっき付着量は一般的な範囲内でよい。
【実施例】
【0072】
表1に示す化学組成を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造試験機を用いて連続鋳造を実施し、幅1000mmで250mm厚のスラブとした。溶鋼の冷却速度の変更は、鋳型ならびに連続鋳造機内の冷却水量を変更することによって行った。
【0073】
得られたスラブを加熱し、熱間圧延試験機により熱間圧延を施して熱延鋼板とし、その後、塩酸による酸洗処理を施して酸洗鋼板とした。その後、試験冷間圧延機にて冷間圧延を施して冷延鋼板とした。得られた冷延鋼板に対して、連続焼鈍試験機を用いて連続焼鈍を施した。
【0074】
以上の製造条件を表2にまとめて示す。表2において、鋳造工程の平均冷却速度
1)は、溶鋼の液相線温度から固相線温度までの温度範囲における鋼塊の鋳込み方向に垂直な断面の平均冷却速度である。熱間圧延工程における平均冷却速度
2)は熱間圧延完了から巻取りまでの平均冷却速度である。また、巻取り後100℃以下まで冷却し、熱延鋼板とした。
【0075】
鋳造工程における溶鋼の液相線温度から固相線温度までの温度範囲における鋼塊の鋳込み方向に垂直な断面の平均冷却速度は、得られたスラブの断面をピクリン酸にてエッチングし、スラブ表面から深さ方向に10mmピッチでデンドライト2次アーム間隔λ(μm)を24点測定し、次式に基づいて、その値から溶鋼の液相線温度から固相線温度までの温度範囲における冷却速度A(℃/秒)を算出し、各々の冷却速度の算術計算での平均値とした。
【0076】
λ=710×A−0.39
【0077】
【表1】
【0078】
【表2】
【0079】
こうして得られた冷延鋼板の供試材について、下記のようにしてその性状(鋼組織、Ti−Nb系析出物の数密度、クラック数密度、超硬質相平均間隔)および機械特性を次に述べるようにして調査した。試験結果を表3にまとめて示す。
【0080】
1)フェライトおよび超硬質相群の評価
供試材冷延鋼板の圧延方向に平行な板厚断面について、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、フェライト、マルテンサイト、残留オーステナイトおよびセメンタイトの面積率を、画像処理により求めた。超硬質相群を構成するマルテンサイト、残留オーステナイトおよびセメンタイトの面積率の総和を超硬質相面積率とした。また、JIS G 0552に準拠してフェライト平均粒径を測定した。超硬質相群の粒子の平均粒径および平均間隔も画像処理により求めた。超硬質相平均間隔は、個々の超硬質相について最近接距離を測定し、その算術計算の平均値とした。
【0081】
2)Ti―B系析出物の円相当直径と数密度
Ti―B系析出物の円相当直径および数密度は、得られた冷延鋼板の圧延方向に平行な板厚断面を走査型電子顕微鏡にて、5000倍の倍率で、200視野を撮影し、その画像処理にて円相当直径1μm以上のTi―B系析出物を特定して計数し、その数密度を算出した。Ti―B系析出物は析出物についてEDXまたはEPMA等を用い、その成分素性を調査し、B値が母材成分値よりも多く検出されることで特定することができる。
【0082】
3)クラック数密度
鋼板の表面のクラック数密度は、鋼板の圧延方向に平行な断面について、走査型電子顕微鏡を用いて2000倍の倍率で表面近傍を100視野観察し、単位長さ当たりの個数に換算して求めた。具体的には、鋼板の断面観察を行い、深さが3μm以上であるクラックを特定した。観察視野において特定されたこれらのクラックの本数を計数した。観察像で線状に観察される鋼板の表面を直線近似し、その直線の観察視野における長さで計数されたクラック本数を除して、クラック数密度とした。
【0083】
4)機械特性
得られた供試材の冷延鋼板に対して、引張試験、穴拡げ性、限界曲げ試験を実施した。
【0084】
4−1)引張試験
各鋼板の圧延直角方向からJIS 5号引張試験を採取した。試験方法はJIS Z2241に準じた。降伏点(YP)、引張強さ(TS)、全伸び(El)を測定した。
【0085】
4−2)穴拡げ試験
穴拡げ試験は、日本鉄鋼連盟規格JFS T 1001−1996に準拠して、穴径10mm、クリアランス12%で打ち抜きを行った試験片について、頂点角60°のポンチにて穴を押し上げ、亀裂が板厚を貫通したところの穴径d1から
穴拡げ率(%)=(d1−10)/10×100
にて穴拡げ率を求めた。
【0086】
4−3)限界曲げ試験
各鋼板から、圧延直角方向を長手方向とする幅40mm長さ200mmの試験片を採取した。試験形状ならびに試験方法はJIS Z2248に準じた。曲げ内側半径は、密着から板厚の0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、5.0倍にて実施し、その割れが発生しない板厚に対する内側半径を限界曲げ半径とした。
【0087】
【表3】
【0088】
表3からわかるように、本発明に従った供試材No.1〜26は、強度が780MPa以上であり、伸びが13%以上、穴拡げ率が37%以上、限界曲げ半径が0.5t〜3.5tであり、延性、穴拡げ性および曲げ性に優れていた。
【0089】
中でも、Ti:0.16%以上0.30%以下、かつ、B:0.0021%以上0.0100%以下を含有する供試材No.2〜11、15、18〜24については、フェライトの平均粒径が2.5μm以下となり、穴拡げ率が51%以上、限界曲げ半径が2.0t以下であり、穴拡げ性および曲げ性に優れていた。
【0090】
また、Biを含有する供試材No.16〜26は、円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度が48個/mm
2以下であるため、穴拡げ率が64%以上で限界曲げ半径が1.0t以下であり、更に優れていた。
【0091】
中でも、Ti:0.16%以上0.30%以下、かつ、B:0.0021%以上0.0100%以下を含有し、かつBiを含有する供試材No18〜24は、穴拡げ率が72%以上で限界曲げ半径が0.5t以下であり、最も優れていた。
【0092】
一方、比較例である供試材No.27〜44についてみると、供試材No.27は、鋳造工程における液相線温度〜固相線温度の平均冷却速度が0.1℃/秒と本発明外のため、供試材No.28は、熱間圧延工程における加熱温度が1120℃と本発明外のため、供試材No.29は、熱間圧延工程における加熱時間が1.7時間と本発明外のため、供試材No.30は、熱間圧延工程における仕上げ熱間圧延後の冷却速度が1℃/秒と本発明外のため、供試材No.31は、熱間圧延工程における加熱終了からの巻き取り時間が12分と本発明外のため、供試材No.32は、熱間圧延工程における巻き取り温度が760℃と本発明外のため、また供試材No.33は、熱間圧延工程における巻き取り後のコイル冷却速度が1℃/時間と本発明外のため、いずれも円相当直径1μm以上のTi−B系析出物の数密度が500個/mm
2を超えて本発明外になった。そのため、穴拡げ性と曲げ加工性が悪化した。
【0093】
供試材No.34は、酸洗処理工程における酸濃度(質量%)×酸温度(℃)×酸浸漬時間(秒)の値が1800000超となった。そのため、鋼板の表面における深さ3μm以上のクラックの数密度が150個/mm超と発明外となり、曲げ加工性が悪化した。
【0094】
供試材No.35は、冷間圧延工程における冷間圧延時の冷圧率が28%と本発明外のため、フェライトの平均粒径が5.0μmを超えて本発明外となった。そのため、穴拡げ性と曲げ加工性が悪化した。
【0095】
供試材No.36は、連続焼鈍工程における焼鈍温度が740℃と本発明外のため、超硬質相群の平均粒径が2.0μm超となり、ならびに超硬質相平均間隔が2.0μmを超えて本発明外となった。そのため、穴拡げ性と曲げ加工性が悪化した。
【0096】
供試材No.37は、連続焼鈍工程における焼鈍温度が1020℃と本発明外のため、フェライトの平均粒径が5.0μmを超えて本発明外となった。そのため、穴拡げ性と曲げ加工性が悪化した。
【0097】
供試材No.38は、連続焼鈍工程における焼鈍時間が3秒と本発明外のため、超硬質相の平均粒径が2.0μm超となり、さらに超硬質相の平均間隔が2.0μmを超えて本発明外となった。そのため、穴拡げ性と曲げ加工性が悪化した。
【0098】
供試材No.39は、連続焼鈍工程における焼鈍時間が1010秒と本発明外のため、フェライトの平均粒径が5.0μmを超えて本発明外となった。そのため、穴拡げ性と曲げ加工性が悪化した。
【0099】
供試材No.40は、連続焼鈍工程における焼鈍後の冷却速度が1℃/秒と本発明外であった。そのため、フェライトの面積率が95%を超えて本発明外となった。引張強度が低くなった。
【0100】
供試材No.41は、連続焼鈍工程における焼鈍後の冷却速度が105℃/秒と本発明外であった。そのため、フェライトの面積率が5%以下となり本発明外となり、延性が低下した。
【0101】
供試材No.42は、連続焼鈍工程における焼鈍後の冷却停止温度が590℃と本発明外であった。そのため、超硬質相群の面積率が3.0%未満となり本発明外となり、引張強度が低くなった。
【0102】
供試材No.43は、連続焼鈍工程における焼鈍後の冷却停止温度が180℃と本発明外であった。そのため、超硬質相群の面積率が20%を超えて本発明外となり、穴拡げ性と曲げ加工性が悪化した。
【0103】
供試材No.44は、B:0.0120%であり、化学組成が本発明外であった。フェライト面積率が3.0%となり本発明外であり、延性が低下した。