特許 6801716 冷延鋼板

(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】6801716

(24)【登録日】2020年11月30日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】冷延鋼板

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20201207BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20201207BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301R

   C22C38/58

   C21D9/46 E

【請求項の数】7

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2018-540533(P2018-540533)

(86)(22)【出願日】2016年9月21日

(86)【国際出願番号】JP2016077844

(87)【国際公開番号】WO2018055695

(87)【国際公開日】20180329

【審査請求日】2018年12月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】林 邦夫

(72)【発明者】

【氏名】東 昌史

【審査官】 浅野 裕之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１１８６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５０３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１８５４０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０３１４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５８９６０８６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００９−２０９４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０６０６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２３１２１５７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３１９４６６８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００〜３８／６０

Ｃ２１Ｄ ９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、
Ｃ：０．１５％〜０．４５％、
Ｓｉ：１．０％〜２．５％、
Ｍｎ：１．２％〜３．５％、
Ａｌ：０．００１％〜２．０％、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ｎ：０．００７％以下、
Ｏ：０．０１％以下、
Ｍｏ：０．０％〜１．０％、
Ｃｒ：０．０％〜２．０％、
Ｎｉ：０．０％〜０．４１％、
Ｃｕ：０．０％〜２．０％、
Ｎｂ：０．０％〜０．３％、
Ｔｉ：０．０％〜０．３％、
Ｖ：０．０％〜０．３％、
Ｂ：０．００％〜０．０１％、
Ｃａ：０．００％〜０．０１％、
Ｍｇ：０．００％〜０．０１％、
ＲＥＭ：０．００％〜０．０１％、かつ
残部：Ｆｅ及び不純物、
で表される化学組成を有し、
体積分率で、
焼戻しマルテンサイト及びベイナイト：合計で７０％以上９２％未満、
残留オーステナイト：８％以上３０％未満、
フェライト：１０％未満、
フレッシュマルテンサイト：１０％未満、かつ
パーライト：１０％未満、
で表される鋼組織を有し、
焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中の鉄基炭化物の個数密度が１．０×１０⁶（個／ｍｍ²）以上であり、
焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が５μｍ以下であることを特徴とする冷延鋼板。

【請求項2】

前記鋼組織において、体積分率で、
ベイナイト：２％以上、
を含有することを特徴とする請求項１に記載の冷延鋼板。

【請求項3】

更に質量％で、
Ｍｏ：０．０１％〜１．０％、
Ｃｒ：０．０５％〜２．０％、
Ｎｉ：０．０５％〜２．０％、及び
Ｃｕ：０．０５％〜２．０％、
からなる群から選ばれる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又は２に記載の冷延鋼板。

【請求項4】

更に質量％で、
Ｎｂ：０．００５％〜０．３％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．３％、及び
Ｖ：０．００５％〜０．３％、
からなる群から選ばれる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乃至３のいずれか１項に記載の冷延鋼板。

【請求項5】

更に質量％で、
Ｂ：０．０００１％〜０．０１％、
が成り立つことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷延鋼板。

【請求項6】

更に質量％で、
Ｃａ：０．０００５％〜０．０１％、
Ｍｇ：０．０００５％〜０．０１％、及び
ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０１％、
からなる群から選ばれる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乃至５のいずれか１項に記載の冷延鋼板。

【請求項7】

表面にめっき層を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷延鋼板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車、建材、家電製品等に好適な高強度鋼板に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の軽量化及び衝突安全性の向上のために、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板の自動車部材への適用が急速に拡大している。また、良好な延性が得られる高強度鋼板として、変態誘起塑性（transformation induced plasticity：ＴＲＩＰ）を利用するＴＲＩＰ鋼板が知られている。

【0003】

しかしながら、従来のＴＲＩＰ鋼板では、引張強度及び延性の他に、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性を両立することができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１―２９３３８３号公報

【特許文献2】特開平１―２３０７１５号公報

【特許文献3】特開平２―２１７４２５号公報

【特許文献4】特開２０１０−９０４７５号公報

【特許文献5】国際公開第２０１３／０５１２３８号

【特許文献6】特開２０１３−２２７６５３号公報

【特許文献7】国際公開第２０１２／１３３５６３号

【特許文献8】特開２０１４−３４７１６号公報

【特許文献9】国際公開第２０１２／１４４５６７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、引張強度、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性を両立することができる鋼板を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、ＴＲＩＰ鋼板において、主相を所定の有効結晶粒径を有する焼戻しマルテンサイト若しくはベイナイト又はこれらの両方とし、焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中に所定の個数密度の鉄基炭化物を含ませることで、引張強度、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性を両立することができることを知見した。

【0007】

本願発明者は、このような知見に基づいて更に鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

【0008】

（１）
質量％で、
Ｃ：０．１５％〜０．４５％、
Ｓｉ：１．０％〜２．５％、
Ｍｎ：１．２％〜３．５％、
Ａｌ：０．００１％〜２．０％、
Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下、
Ｎ：０．００７％以下、
Ｏ：０．０１％以下、
Ｍｏ：０．０％〜１．０％、
Ｃｒ：０．０％〜２．０％、
Ｎｉ：０．０％〜０．４１％、
Ｃｕ：０．０％〜２．０％、
Ｎｂ：０．０％〜０．３％、
Ｔｉ：０．０％〜０．３％、
Ｖ：０．０％〜０．３％、
Ｂ：０．００％〜０．０１％、
Ｃａ：０．００％〜０．０１％、
Ｍｇ：０．００％〜０．０１％、
ＲＥＭ：０．００％〜０．０１％、かつ
残部：Ｆｅ及び不純物、
で表される化学組成を有し、
体積分率で、
焼戻しマルテンサイト及びベイナイト：合計で７０％以上９２％未満、
残留オーステナイト：８％以上３０％未満、
フェライト：１０％未満、
フレッシュマルテンサイト：１０％未満、かつ
パーライト：１０％未満、
で表される鋼組織を有し、
焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中の鉄基炭化物の個数密度が１．０×１０⁶（個／ｍｍ²）以上であり、
焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が５μｍ以下であることを特徴とする冷延鋼板。
（２）
前記鋼組織において、体積分率で、
ベイナイト：２％以上、
を含有することを特徴とする（１）に記載の冷延鋼板。

【0009】

（３）
更に質量％で、
Ｍｏ：０．０１％〜１．０％、
Ｃｒ：０．０５％〜２．０％、
Ｎｉ：０．０５％〜２．０％、及び
Ｃｕ：０．０５％〜２．０％、
からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の冷延鋼板。

【0010】

（４）
更に質量％で、
Ｎｂ：０．００５％〜０．３％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．３％、及び
Ｖ：０．００５％〜０．３％、
からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の冷延鋼板。

【0011】

（５）
更に質量％で、
Ｂ：０．０００１％〜０．０１％、
が成り立つことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の冷延鋼板。

【0012】

（６）
更に質量％で、
Ｃａ：０．０００５％〜０．０１％、
Ｍｇ：０．０００５％〜０．０１％、及び
ＲＥＭ：０．０００５％〜０．０１％、
からなる群から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の冷延鋼板。
（７）
表面にめっき層を有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の冷延鋼板。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、鋼組織並びに焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径等が適切であるため、引張強度、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性を両立することができる。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について説明する。

【0015】

先ず、本発明の実施形態に係る鋼板の鋼組織について説明する。本実施形態に係る鋼板は、体積分率で、焼戻しマルテンサイト及びベイナイト：合計で７０％以上９２％未満、残留オーステナイト：８％以上３０％未満、フェライト：１０％未満、フレッシュマルテンサイト：１０％未満、かつパーライト：１０％未満、で表される鋼組織を有している。

【0016】

（焼戻しマルテンサイト及びベイナイト：合計で７０％以上９２％未満）
焼戻しマルテンサイト及びベイナイトは、鉄基炭化物を含む低温変態組織であり、穴広げ性及び耐水素脆化特性の両立に寄与する。焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率が合計で７０％未満では、穴広げ性及び耐水素脆化特性を十分に両立することが困難となる。従って、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率は合計で７０％以上とする。一方、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率が９２％以上では、後述の残留オーステナイトが不足する。従って、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率は９２％未満とする。

【0017】

焼戻しマルテンサイトは、ラス状の結晶粒の集合であり、内部に長径が５ｎｍ以上の鉄基炭化物を含む。焼戻しマルテンサイトに含まれる鉄基炭化物は複数のバリアントを有し、一つの結晶粒内に存在する鉄基炭化物は複数の方向に伸長している。

【0018】

ベイナイトには、上部ベイナイト及び下部ベイナイトが含まれる。下部ベイナイトは、ラス状の結晶粒の集合であり、内部に長径が５ｎｍ以上の鉄基炭化物を含む。但し、焼戻しマルテンサイトとは異なり、下部ベイナイトに含まれる鉄基炭化物は単一のバリアントを有し、一つの結晶粒内に存在する鉄基炭化物は実質的に単一の方向に伸長している。ここでいう「実質的に単一の方向」とは、角度差が５°以内の方向を意味する。上部ベイナイトは、内部に鉄基炭化物を含まないラス状の結晶粒の集合である。

【0019】

焼戻しマルテンサイトと下部ベイナイトとは、鉄基炭化物が伸長する方向が複数か単一かによって判別することができる。焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率が合計で７０％以上であれば、その内訳は限定されない。これは、詳細は後述するが、鉄基炭化物のバリアントは穴広げ性及び耐水素脆化特性の両立に影響を及ぼさないからである。ただし、ベイナイトの形成には、３００℃〜５００℃での比較的長時間の保持が必要とされるため、生産性の観点から、焼戻しマルテンサイトの割合が高い方が望ましい。

【0020】

（残留オーステナイト：８％以上３０％未満）
残留オーステナイトは、変態誘起塑性（transformation induced plasticity：ＴＲＩＰ）を通じて延性の向上に寄与する。残留オーステナイトの体積分率が８％未満では、十分な延性が得られない。従って、残留オーステナイトの体積分率は８％以上とし、望ましくは１０％以上とする。一方、残留オーステナイトの体積分率が３０％以上では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトが不足する。従って、残留オーステナイトの体積分率は３０％未満とする。

【0021】

（フェライト：１０％未満）
フェライトは、内部にラス等の下部組織を含まない軟質の組織であり、硬質組織である焼戻しマルテンサイト及びベイナイトとの界面で強度差に伴う割れが生じやすい。つまり、フェライトは靭性及び穴広げ性を劣化させやすい。また、フェライトは低温靱性の劣化をもたらす。従って、フェライトの体積分率は低ければ低いほどよい。特に、フェライトの体積分率が１０％以上で、靱性及び穴広げ性の低下が著しい。従って、フェライトの体積分率は１０％未満とする。

【0022】

（フレッシュマルテンサイト：１０％未満）
フレッシュマルテンサイトは、鉄基炭化物を含まない焼き入れままのマルテンサイトであり、強度の向上に寄与するものの、耐水素脆化特性を大幅に劣化させる。また、フレッシュマルテンサイトは、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトとの硬度差に伴う低温靱性の劣化をもたらす。従って、フレッシュマルテンサイトの体積分率は低ければ低いほどよい。特に、フレッシュマルテンサイトの体積分率が１０％以上で、耐水素脆化特性の劣化が著しい。従って、フレッシュマルテンサイトの体積分率は１０％未満とする。

【0023】

（パーライト：１０％未満）
パーライトは、フェライトと同様に、靭性及び穴広げ性を劣化させる。従って、パーライトの体積分率は低ければ低いほどよい。特に、パーライトの体積分率が１０％以上で、靱性及び穴広げ性の低下が著しい。従って、パーライトの体積分率は１０％未満とする。

【0024】

次に、焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中の鉄基炭化物について説明する。焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中の鉄基炭化物と母相との間には整合な界面が含まれ、整合な界面に整合歪が存在する。この整合歪が水素トラップ能を発揮し、耐水素脆化特性を向上させ、耐遅れ破壊特性を向上させる。このような鉄基炭化物の個数密度が１．０×１０^６（個／ｍｍ^２）未満では、十分な耐水素脆化特性が得られない。従って、焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中の鉄基炭化物の個数密度は１．０×１０^６（個／ｍｍ^２）以上とし、望ましくは２．０×１０^６（個／ｍｍ^２）以上とし、より望ましくは３．０×１０^６（個／ｍｍ^２）以上とする。

【0025】

鉄基炭化物とは、主にＦｅ及びＣよりなる炭化物の総称であり、例えば、結晶構造の異なるε炭化物、χ炭化物、セメンタイト（θ炭化物）が鉄基炭化物に属する。鉄基炭化物は、母相であるマルテンサイト及び下部ベイナイト中に特定の方位関係を持って存在する。鉄基炭化物に含まれるＦｅの一部がＭｎ、Ｓｉ及びＣｒの他の元素で置換されていてもよい。この場合でも、長軸の長さが５ｎｍ以上の鉄基炭化物の個数密度が１．０×１０^６（個／ｍｍ^２）以上であれば、優れた耐水素脆化特性が得られる。

【0026】

個数密度の計数対象は、長軸のサイズが５ｎｍ以上の鉄基炭化物とする。走査型電子顕微鏡及び透過型電子顕微鏡で観察可能な大きさには限界があるが、概ね長軸のサイズが５ｎｍ以上の鉄基炭化物は観察可能である。焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中に長軸のサイズが５ｎｍ未満の鉄基炭化物が含まれていてもよい。鉄基炭化物が微細であるほど優れた耐水素脆化特性が得られる。このため、鉄基炭化物は微細であることが望ましく、例えば、長軸の平均長さは望ましくは３５０ｎｍ以下であり、より望ましくは２５０ｎｍ以下であり、更に望ましくは２００ｎｍ以下である。

【0027】

これまで、鉄基炭化物が耐水素脆化特性の向上に寄与することが知見されていない。これは、一般に、残留オーステナイトの活用及びこれに伴う成形性の向上のためには、鉄基炭化物の析出の抑制が特に重要視され、鉄基炭化物の析出が抑制されてきたためであると考えられる。言い換えると、これまで、残留オーステナイト及び微細な鉄基炭化物を含む鋼板について検討されておらず、ＴＲＩＰ鋼における鉄基炭化物による耐水素脆化特性の向上という効果が見出されなかったと考えられる。

【0028】

次に、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径について説明する。焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径の測定方法については後述するが、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が５μｍ超では、十分な靱性が得られない。従って、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径は５μｍ以下とし、望ましくは３μｍ以下とする。

【0029】

次に、上記組織の体積分率を測定する方法の例について説明する。

【0030】

フェライト、パーライト、上部ベイナイト、下部ベイナイト及び焼戻しマルテンサイトの体積分率の測定では、鋼板から圧延方向に平行かつ厚さ方向に平行な断面を観察面として試料を採取する。次いで、観察面を研磨し、ナイタールエッチングし、鋼板の厚さをｔとしたときの鋼板表面からｔ／８の深さから３ｔ／８の深さまでの範囲を５０００倍の倍率で電解放射型走査型電子顕微鏡（field emission scanning electron microscope：ＦＥ−ＳＥＭ）で観察する。この方法により、フェライト、パーライト、ベイナイト及び焼戻しマルテンサイトを同定することができる。焼戻しマルテンサイト、上部ベイナイト及び下部ベイナイトは、ラス状の結晶粒内の鉄基炭化物の有無及び伸長方向により互いから区別することができる。このような観察を１０視野について行い、１０視野の平均値からフェライト、パーライト、上部ベイナイト、下部ベイナイト及び焼戻しマルテンサイトの各面積分率が得られる。面積分率は体積分率と等価であるため、そのまま体積分率とすることができる。この観察において、焼戻しマルテンサイト及び下部ベイナイト中の鉄基炭化物の個数密度も特定することができる。

【0031】

残留オーステナイトの体積分率の測定では、鋼板から試料を採取し、鋼板表面からのｔ／４の深さまでの部分を化学研磨し、圧延面に平行な鋼板表面からの深さがｔ／４の面におけるＸ線回折強度を測定する。例えば、残留オーステナイトの体積分率Ｖγは次の式で表される。
Ｖγ＝（Ｉ_２００ｆ＋Ｉ_２２０ｆ＋Ｉ_３１１ｆ）／（Ｉ_２００ｂ＋Ｉ_２１１ｂ）×１００
（Ｉ_２００ｆ、Ｉ_２２０ｆ、Ｉ_３１１ｆは、それぞれ面心立方格子（ｆｃｃ）相の（２００）、（２２０）、（３１１）の回折ピークの強度、Ｉ_２００ｂ、Ｉ_２１１ｂは、それぞれ体心立方格子（ｂｃｃ）相の（２００）、（２１１）の回折ピークの強度を示す。）

【0032】

フレッシュマルテンサイト及び残留オーステナイトは、ナイタールエッチングでは十分に腐食されないため、フェライト、パーライト、ベイナイト及び焼戻しマルテンサイトから区別できる。従って、ＦＥ−ＳＥＭ観察における残部の体積分率から残留オーステナイトの体積分率Ｖγを減じることでフレッシュマルテンサイトの体積分率を特定することができる。

【0033】

焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径の測定では、電子線後方散乱回折法（electron back-scatter diffraction：ＥＢＳＤ）による結晶方位解析を行う。この解析では、隣接する２つの測定点間の方位差を計算することが可能である。焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径に対する考え方は種々存在するが、本発明者らは、靭性を支配する亀裂伝播に対してブロック境界が有効な結晶単位であることを見出した。ブロック境界は、概ね方位差が１０°以上の境界に囲まれた領域で判断できるため、ＥＢＳＤで測定した結晶方位マップ上に、１０°以上の方位差を持つ境界を図示することで反映できる。このような１０°以上の方位差を持つ境界で囲まれた領域の円相当直径を有効結晶粒径とする。本発明者らによる検証によれば、方位差が１０°以上の測定点間に有効結晶粒界が存在するとみなした場合に、有効結晶粒界と靱性との間に有意な相関関係が確認されている。

【0034】

次に、本発明の実施形態に係る鋼板及びその製造に用いるスラブの化学組成について説明する。上述のように、本発明の実施形態に係る鋼板は、スラブの熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍及び焼戻し処理等を経て製造される。従って、鋼板及びスラブの化学組成は、鋼板の特性のみならず、これらの処理を考慮したものである。以下の説明において、鋼板及びスラブに含まれる各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味する。本実施形態に係る鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１５％〜０．４５％、Ｓｉ：１．０％〜２．５％、Ｍｎ：１．２％〜３．５％、Ａｌ：０．００１％〜２．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００７％以下、Ｏ：０．０１％以下、Ｍｏ：０．０％〜１．０％、Ｃｒ：０．０％〜２．０％、Ｎｉ：０．０％〜２．０％、Ｃｕ：０．０％〜２．０％、Ｎｂ：０．０％〜０．３％、Ｔｉ：０．０％〜０．３％、Ｖ：０．０％〜０．３％、Ｂ：０．００％〜０．０１％、Ｃａ：０．００％〜０．０１％、Ｍｇ：０．００％〜０．０１％、ＲＥＭ：０．００％〜０．０１％、かつ残部：Ｆｅ及び不純物、で表される化学組成を有している。不純物としては、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるもの、製造工程において含まれるもの、が例示される。

【0035】

（Ｃ：０．１５％〜０．４５％）
Ｃは、強度の向上に寄与したり、鉄基炭化物の生成を通じた耐水素脆化特性の向上に寄与したりする。Ｃ含有量が０．１５％未満では、十分な引張強度、例えば９８０ＭＰａ以上の引張強度が得られない。従って、Ｃ含有量は０．１５％以上とし、望ましくは０．１８％以上とする。一方、Ｃ含有量が０．４５％超では、マルテンサイト変態開始温度が極端に低くなり、十分な体積分率のマルテンサイトを確保できず、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率を７０％以上とすることができない。また、溶接部の強度が不足することもある。従って、Ｃ含有量は０．４５％以下とし、望ましくは０．３５％以下とする。

【0036】

（Ｓｉ：１．０％〜２．５％）
Ｓｉは、強度の向上に寄与したり、オーステナイト中での粗大な鉄基炭化物の析出を抑制して、室温で安定な残留オーステナイトの生成に寄与したりする。Ｓｉ含有量が１．０％未満では、粗大な鉄基炭化物の析出を十分に抑制できない。従って、Ｓｉ含有量は１．０％以上とし、望ましくは１．２％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が２．５％超では、鋼板の脆化により成形性が低下する。従って、Ｓｉ含有量は２．５％以下とし、望ましくは２．０％以下とする。

【0037】

（Ｍｎ：１．２％〜３．５％）
Ｍｎは、強度の向上に寄与したり、焼鈍後の冷却中のフェライト変態を抑制したりする。Ｍｎ含有量が１．２％未満では、フェライトが過剰に生成し、十分な引張強度、例えば９８０ＭＰａ以上の引張強度の確保が難しい。従って、Ｍｎ含有量は１．２％以上とし、望ましくは２．２％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が３．５％超では、スラブ及び熱延鋼板が過度に高強度化し、製造性が低下する。従って、Ｍｎ含有量は３．５％以下とし、望ましくは２．８％以下とする。製造性の観点から、Ｍｎは望ましくは３．００％以下とする。

【0038】

（Ａｌ：０．００１％〜２．０％）
Ａｌは、不可避的に鋼に含有されるが、オーステナイト中での粗大な鉄基炭化物の析出を抑制して、室温で安定な残留オーステナイトの生成に寄与する。Ａｌは脱酸剤としても機能する。従って、Ａｌが含有されていてもよい。一方、Ａｌ含有量が２．０％超では、製造性が低下する。従って、Ａｌは２．０％以下とし、望ましくは１．５％以下とする。Ａｌ含有量の低減にはコストがかかり、０．００１％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ａｌ含有量は０．００１％以上とする。

【0039】

（Ｐ：０．０２％以下）
Ｐは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Ｐは、鋼板の厚さ方向の中央部に偏析しやすく、溶接部を脆化させる。このため、Ｐ含有量は低ければ低いほどよい。特に、Ｐ含有量が０．０２％超で、溶接性の低下が著しい。従って、Ｐ含有量は０．０２％以下とし、望ましくは０．０１５％以下とする。Ｐ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００１％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｐ含有量は０．０００１％以上としてもよい。

【0040】

（Ｓ：０．０２％以下）
Ｓは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Ｓは、粗大なＭｎＳを形成して穴広げ性を低下させる。Ｓは、溶接性を低下させたり、鋳造及び熱間圧延の製造性を低下させたりすることもある。このため、Ｓ含有量は低ければ低いほどよい。特に、Ｓ含有量が０．０２％超で、穴広げ性の低下が著しい。従って、Ｓ含有量は０．０２％以下とし、望ましくは０．００５％以下とする。Ｓ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００１％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｓ含有量は０．０００１％以上としてもよい。

【0041】

（Ｎ：０．００７％以下）
Ｎは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Ｎは、粗大な窒化物を形成して、曲げ性及び穴広げ性を劣化させる。Ｎは、溶接時のブローホールの発生の原因にもなる。このため、Ｎ含有量は低ければ低いほどよい。特に、Ｎ含有量が０．００７％超で、曲げ性及び穴広げ性の低下が著しい。従って、Ｎ含有量は０．００７％以下とし、望ましくは０．００４％以下とする。Ｎ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００５％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｎ含有量は０．０００５％以上としてもよい。

【0042】

（Ｏ：０．０１％以下）
Ｏは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Ｏは、酸化物を形成して成形性を劣化させる。このため、Ｏ含有量は低ければ低いほどよい。特に、Ｏ含有量が０．０１％超で、成形性の低下が顕著となる。従って、Ｏ含有量は０．０１％以下とし、望ましくは０．００５％以下とする。Ｏ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００１％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｏ含有量は０．０００１％以上としてもよい。

【0043】

Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ及びＲＥＭは、必須元素ではなく、鋼板及びスラブに所定量を限度に適宜含有されていてもよい任意元素である。

【0044】

（Ｍｏ：０．０％〜１．０％、Ｃｒ：０．０％〜２．０％、Ｎｉ：０．０％〜２．０％、Ｃｕ：０．０％〜２．０％）
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＣｕは、強度の向上に寄与したり、焼鈍後の冷却中のフェライト変態を抑制したりする。従って、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ若しくはＣｕ又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ｍｏ含有量は０．０１％以上であることが好ましく、Ｃｒ含有量は０．０５％以上であることが好ましく、Ｎｉ含有量は０．０５％以上であることが好ましく、Ｃｕ含有量は０．０５％以上であることが好ましい。一方、Ｍｏ含有量が１．０％超であるか、Ｃｒ含有量が２．０％超であるか、Ｎｉ含有量が２．０％超であるか、又はＣｕ含有量が２．０％超であると、熱間圧延の製造性が低下する。従って、Ｍｏ含有量は１．０％以下とし、Ｃｒ含有量は２．０％以下とし、Ｎｉ含有量は２．０％以下とし、Ｃｕ含有量は２．０％以下とする。つまり、Ｍｏ：０．０１％〜１．０％、Ｃｒ：０．０５％〜２．０％、Ｎｉ：０．０５％〜２．０％、若しくはＣｕ：０．０５％〜２．０％、又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことが好ましい。

【0045】

（Ｎｂ：０．０％〜０．３％、Ｔｉ：０．０％〜０．３％、Ｖ：０．０％〜０．３％）
Ｎｂ、Ｔｉ及びＶは、合金炭窒化物を生成し、析出強化及び細粒化強化を通じて強度の向上に寄与する。従って、Ｎｂ、Ｔｉ若しくはＶ又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ｎｂ含有量は０．００５％以上であることが好ましく、Ｔｉ含有量は０．００５％以上であることが好ましく、Ｖ含有量は０．００５％以上であることが好ましい。一方、Ｎｂ含有量が０．３％超であるか、Ｔｉ含有量が０．３％超であるか、又はＶ含有量が０．３％超であると、合金炭窒化物が過剰に析出して成形性が劣化する。従って、Ｎｂ含有量は０．３％以下とし、Ｔｉ含有量は０．３％以下とし、Ｖ含有量は０．３％以下とする。つまり、Ｎｂ：０．００５％〜０．３％、Ｔｉ：０．００５％〜０．３％、若しくはＶ：０．００５％〜０．３％、又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことが好ましい。

【0046】

（Ｂ：０．００％〜０．０１％）
Ｂは、粒界を強化したり、焼鈍後の冷却中のフェライト変態を抑制したりする。従って、Ｂが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ｂ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方、Ｂ含有量が０．０１％超であると、熱間圧延の製造性が低下する。従って、Ｂ含有量は０．０１％以下とする。つまり、Ｂ：０．０００１％〜０．０１％が成り立つことが好ましい。

【0047】

（Ｃａ：０．００％〜０．０１％、Ｍｇ：０．００％〜０．０１％、ＲＥＭ：０．００％〜０．０１％）
Ｃａ、Ｍｇ及びＲＥＭは、酸化物や硫化物の形態を制御して穴広げ性の向上に寄与する。従って、Ｃａ、Ｍｇ若しくはＲＥＭ又はこれらの任意の組み合わせが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ｃａ含有量は０．０００５％以上であることが好ましく、Ｍｇ含有量は０．０００５％以上であることが好ましく、ＲＥＭ含有量は０．０００５％以上であることが好ましい。一方、Ｃａ含有量が０．０１％超であるか、Ｍｇ含有量が０．０１％超であるか、又はＲＥＭ含有量が０．０１％超であると、鋳造性等の製造性が劣化する。従って、Ｃａ含有量は０．０１％以下とし、Ｍｇ含有量は０．０１％以下とし、ＲＥＭ含有量は０．０１％以下とする。つまり、Ｃａ：０．０００５％〜０．０１％、Ｍｇ：０．０００５％〜０．０１％、若しくはＲＥＭ：０．０００５％〜０．０１％、又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことが好ましい。

【0048】

ＲＥＭ（希土類金属）はＳｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７種類の元素を指し、「ＲＥＭ含有量」はこれら１７種類の元素の合計の含有量を意味する。ＲＥＭは、例えばミッシュメタルにて添加され、ミッシュメタルはＬａ及びＣｅの他にランタノイドを含有することがある。ＲＥＭの添加に、金属Ｌａ、金属Ｃｅ等の金属単体を用いてもよい。

【0049】

本実施形態によれば、高い引張強度、例えば９８０ＭＰａ以上、好ましくは１１８０ＭＰａ以上の引張強度を得ながら、優れた延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性が得られる。

【0050】

次に、本発明の実施形態に係る鋼板の製造方法について説明する。本発明の実施形態に係る鋼板の製造方法では、上記の化学組成を有する鋼の熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍及び焼戻し処理等をこの順で行う。

【0051】

（熱間圧延）
熱間圧延では、粗圧延及び仕上げ圧延を行う。熱間圧延に供するスラブの製造方法は限定されず、連続鋳造スラブを用いてもよく、薄スラブキャスタ等で製造したものを用いてもよい。また、連続鋳造後に直ちに熱間圧延を行ってもよい。鋳造スラブは、鋳造後に、冷却することなく、又は一旦冷却した後に、１１５０℃以上に加熱する。加熱温度が１１５０℃未満では、仕上げ圧延温度が８５０℃未満となりやすく、圧延荷重が高くなる。コストの観点から、加熱温度は、望ましくは１３５０℃未満とする。

【0052】

粗圧延では、１０００℃以上１１５０℃以下で圧下率が４０％以上の圧延を少なくとも１回以上行い、仕上げ圧延前にオーステナイトを細粒化する。

【0053】

仕上げ圧延では、５ｍ程度の間隔で配置された５台〜７台の仕上げ圧延機を用いた連続圧延を行う。そして、最終３段の圧延を１０２０℃以下で行い、最終３段の圧延の合計圧下率を４０％以上とし、最終３段の圧延の通過時間を２．０秒以下とする。また、最終段の圧延から１．５秒以下の経過時間で水冷を開始する。ここで、最終３段の圧延とは、最後の３台の圧延機を用いた圧延を意味する。例えば、６台の圧延機で連続圧延を行う場合は、４台目から６台目の圧延機での圧延を意味し、最終３段の圧延の合計圧下率は、４台目の圧延機に入る際の板厚をｔ４、６台目の圧延機から出てきた際の板厚をｔ６としたとき、「（ｔ４−ｔ６）／ｔ４×１００（％）」で計算される。最終３段の圧延の通過時間は、４台目の圧延機から鋼板が出てきてから６台目の圧延機から出てくるまでの時間を意味し、最終段の圧延からの経過時間は、６台目の圧延機から鋼板が出てきてから水冷が開始されるまでの時間を意味する。最終段の圧延機と水冷設備との間に、温度及び厚さ等の鋼板の性状を測定するセクションが存在してもよい。

【0054】

仕上げ圧延後の組織の細粒化には、仕上げ圧延中の圧下率、温度及びパス間時間が重要である。

【0055】

最終３段の圧延中に鋼板の温度が１０２０℃超となると、オーステナイト粒を十分に細粒化することができない。従って、最終３段の圧延は１０２０℃以下で行う。６台の圧延機で連続圧延を行う場合、最終３段の圧延を１０２０℃以下で行うため、４台目の圧延機における入り側温度を１０２０℃以下とし、その後の圧延中の加工発熱によっても、鋼板の温度が１０２０℃超とならないようにする。

【0056】

最終３段の圧延の合計圧下率が４０％未満であると、累積圧延歪が不十分となり、オーステナイト粒を十分に細粒化することができない。従って、最終３段の圧延の合計圧下率は４０％以上とする。

【0057】

最終３段の圧延の通過時間はパス間時間に依存し、この通過時間が長いほどパス間時間が長く、連続する２つの圧延機の間でオーステナイト粒の再結晶及び粒成長が進行しやすい。そして、この通過時間が２．０秒超でオーステナイト粒の再結晶及び粒成長が顕著になりやすい。従って、最終３段の圧延の通過時間は２．０秒以下とする。オーステナイト粒の再結晶及び粒成長を抑制する観点から、最終段の圧延から水冷開始までの経過時間は短ければ短いほどよい。この経過時間が１．５秒超でオーステナイト粒の再結晶及び粒成長が顕著になりやすい。従って、最終段の圧延から水冷開始までの経過時間は１．５秒以下とする。最終段の圧延機と水冷設備との間に、温度及び厚さ等の鋼板の性状を測定するセクションが存在して、水冷を直ちに開始することができない場合でも、経過時間が１．５秒以下であれば、オーステナイト粒の再結晶及び粒成長を抑制することができる。

【0058】

仕上げ圧延の能力を阻害しない範囲で、仕上げ圧延の直後に水冷ノズル等で冷却し、オーステナイト粒を微細化しても構わない。粗圧延後に、粗圧延で得られた複数の粗圧延板を接合して、これらを連続的に仕上げ圧延に供してもよい。また、粗圧延板を一旦巻き取り、これを巻き解きながら仕上げ圧延に供してもよい。

【0059】

仕上げ圧延温度（仕上げ圧延の完了温度）は、８５０℃以上９５０℃以下とする。仕上げ圧延温度がオーステナイト及びフェライトの２相域であると、鋼板の組織が不均一となり、優れた成形性が得られない。また、仕上げ圧延温度が８５０℃未満では、圧延荷重が高くなる。オーステナイト粒の細粒化の観点から、仕上げ圧延温度は、望ましくは９３０℃以下とする。

【0060】

熱間圧延後の巻き取り温度は７３０℃以下とする。巻き取り温度が７３０℃超では、鋼板における焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径を５μｍ以下にできない。また、巻き取り温度が７３０℃超では、鋼板表面に厚い酸化物が形成されて、酸洗性が低下することもある。有効結晶粒径を微細にして靭性を改善し、残留オーステナイトを均一分散させ穴広げ性を向上させるという観点から、巻き取り温度は望ましくは６８０℃以下とする。巻取温度の下限は限定されないが、室温以下での巻き取りは技術的に難しいので、巻き取り温度は望ましくは室温より高くする。

【0061】

熱間圧延の後、熱間圧延により得た熱延鋼板の１回又は２回以上の酸洗を行う。酸洗により、熱間圧延中に生成した表面の酸化物が除去される。酸洗は、冷延鋼板の化成処理性の向上及びめっき鋼板のめっき性の向上にも寄与する。

【0062】

熱間圧延から冷間圧延までの間に、熱延鋼板を３００℃〜７３０℃に加熱してもよい。この熱処理（焼戻し処理）により、熱延鋼板が軟質化し、冷間圧延を行いやすくなる。加熱温度が７３０℃超では、加熱時のミクロ組織がフェライト及びオーステナイトの２相となるため、軟質化を目的とした焼戻し処理を行ったのにも関わらず、冷却後の熱延鋼板の強度が上昇する可能性がある。従って、この熱処理（焼戻し処理）の温度は７３０℃以下とし、好ましくは６５０℃以下とする。一方、加熱温度が３００℃未満では、焼戻し効果が不十分で熱延鋼板が十分に軟質化しない。従って、この熱処理（焼戻し処理）の温度は３００℃以上とし、好ましくは４００℃以上とする。なお、６００℃以上で長時間の熱処理を行った場合は、熱処理中に種々の合金炭化物が析出し、その後の連続焼鈍中にこれら合金炭化物の再溶解が困難となり、所望の機械特性が得られなくなる可能性がある。

【0063】

（冷間圧延）
酸洗後には、熱延鋼板の冷間圧延を行う。冷間圧延における圧下率は３０％〜９０％とする。圧下率が３０％未満では、焼鈍中にオーステナイト粒が粗大化し、鋼板における焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径を５μｍ以下にできない。従って、圧下率は３０％以上とし、望ましくは４０％以上とする。一方、圧下率が９０％超では、圧延荷重が高すぎて操業が困難となる。従って、圧下率は９０％以下とし、望ましくは７０％以下とする。圧延パスの回数及びパス毎の圧下率は限定されない。

【0064】

（連続焼鈍）
冷間圧延の後、冷間圧延により得た冷延鋼板の連続焼鈍を行う。連続焼鈍は、例えば、連続焼鈍ライン又は連続溶融亜鉛めっきラインにて行う。連続焼鈍での最高加熱温度は７６０℃〜９００℃とする。最高加熱温度が７６０℃未満では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率が合計で７０％未満となり、穴広げ性及び耐水素脆化特性を両立することができない。一方、最高加熱温度が９００℃超では、オーステナイト粒が粗大化し、鋼板における焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径を５μｍ以下にできなかったり、徒にコストを上昇させたりする。

【0065】

連続焼鈍では、７６０℃〜９００℃の温度域に２０秒以上保持する。保持時間が２０秒未満では、連続焼鈍中に鉄基炭化物を十分に溶解させることができず、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率を合計で７０％未満となり、穴広げ性及び耐水素脆化特性を両立することができないだけでなく、残留した炭化物が粗大である為、穴広げ性および靭性を劣化させる。コストの観点から、保持時間は望ましくは１０００秒以下とする。最高加熱温度で等温保持してもよく、傾斜加熱を行い、最高加熱温度に到達した後、直ちに、冷却を開始してもよい。

【0066】

連続焼鈍では、室温から最高加熱温度までの平均加熱速度を２℃／秒以上とする。平均加熱速度が２℃／秒未満では、冷間圧延により導入された歪が昇温中に解放され、オーステナイト粒が粗大化し、鋼板における焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径を５μｍ以下にできない。

【0067】

７６０℃〜９００℃の温度域に２０秒以上保持した後には、１５０℃〜３００℃まで冷却し、その際には、保持温度から３００℃までの平均冷却速度を５℃／秒以上とする。このときの冷却停止温度が３００℃超では、冷却停止温度がマルテンサイト変態開始温度より高かったり、冷却停止温度がマルテンサイト変態開始温度以下であったとしても、十分なマルテンサイトが生成されなかったりする。この結果、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率が合計で７０％未満となり、穴広げ性及び耐水素脆化特性を両立することができない。冷却停止温度が１５０℃未満では、マルテンサイトが過度に生成し、残留オーステナイトの体積分率が８％未満となる。保持温度から３００℃までの平均冷却速度が５℃／秒未満では、冷却中にフェライトが過剰に生成し、十分なマルテンサイトが生成されない。コストの観点から、平均冷却速度は望ましくは３００℃／秒以下とする。冷却方法は限定されず、例えば、水素ガス冷却、ロール冷却、空冷、若しくは水冷、又はこれらの任意の組み合わせを行うことができる。この冷却中に、後の焼戻しにおいて微細な鉄基炭化物を析出させるための核生成サイトがマルテンサイト中に導入される。この冷却では、冷却停止温度が重要であり、停止後の保持時間は限定されない。これは、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの体積分率が冷却停止温度に依存するものの、保持時間には依存しないからである。

【0068】

（焼戻し処理）
１５０℃〜３００℃までの冷却の後、３００℃〜５００℃に再加熱し、この温度域に１０秒以上保持する。連続焼鈍の冷却で生成した焼き入れままのマルテンサイトの耐水素脆化特性は低い。３００℃〜５００℃への再加熱により、マルテンサイトが焼き戻され、鉄基炭化物の個数密度が１．０×１０^６（個／ｍｍ^２）以上となる。また、この再加熱の際に、ベイナイトが生成したり、マルテンサイト及びベイナイトからオーステナイトヘＣが拡散したりするため、オーステナイトが安定になる。

【0069】

再加熱の温度（保持温度）が５００℃超では、マルテンサイトが過度に焼き戻され、十分な引張強度、例えば９８０ＭＰａ以上の引張強度が得られない。また、析出した鉄基炭化物が粗大化し、十分な耐水素脆化特性が得られないこともある。更に、Ｓｉが含まれていても、オーステナイト中に炭化物が生成し、オーステナイトが分解するため、残留オーステナイトの体積分率が８％未満となり、十分な成形性が得られない。残留オーステナイトの体積分率の減少に伴ってフレッシュマルテンサイトの体積分率が１０％以上になることもある。一方、再加熱の温度が３００℃未満では、焼戻しが不十分で、鉄基炭化物の個数密度が１．０×１０^６（個／ｍｍ^２）以上とならず、十分な耐水素脆化特性が得られない。保持時間が１０秒未満では、焼戻しが不十分で、鉄基炭化物の個数密度が１．０×１０^６（個／ｍｍ^２）以上とならず、十分な耐水素脆化特性が得られない。また、オーステナイトヘのＣの濃化が不十分で、残留オーステナイトの体積分率が８％未満となり、十分な成形性が得られないこともある。コストの観点から、保持時間は望ましくは１０００秒以下とする。３００℃〜５００℃の温度域で等温保持してもよく、この温度域内で冷却や加熱を行ってもよい。

【0070】

このようにして、本発明の実施形態に係る鋼板を製造することができる。

【0071】

焼戻し処理後に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、若しくはＦｅ又はこれらの任意の組み合わせのめっき処理を行ってもよい。このようなめっき処理を行うことにより、化成処理性及び塗装性を向上することができる。また、露点が−５０℃〜２０℃の雰囲気中で鋼板を加熱し、鋼板の表面に形成する酸化物の形態を制御して更なる化成性の向上を図ってもよい。炉内の露点を一旦上昇させ、化成処理性に悪影響を及ぼすＳｉ、Ｍｎ等を鋼板内部で酸化し、その後に還元処理を行うことで化成処理性を改善してもよい。また、鋼板に電気めっき処理を施してもよい。鋼板の引張強度、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靭性は電気めっき処理の影響を受けない。本実施形態に係る鋼板は、電気めっき用素材としても好適である。

【0072】

また、鋼板に溶融亜鉛めっき処理を行ってもよい。溶融亜鉛めっき処理を行う場合、上記の連続焼鈍及び焼戻し処理を連続溶融亜鉛めっきラインにて行い、引き続き、鋼板の温度を４００℃〜５００℃としてめっき浴に鋼板を浸漬させる。鋼板の温度が４００℃未満では、浸漬侵入時のめっき浴の抜熱が大きく、溶融亜鉛の一部が凝固し、めっきの外観が損なわれることがある。一方、鋼板の温度が５００℃超では、めっき浴の温度上昇に伴う操業トラブルが生じるおそれがある。焼戻し処理後の鋼板の温度が４００℃未満であれば、浸漬前に４００℃〜５００℃に加熱すればよい。めっき浴は、純亜鉛めっき浴であってもよく、亜鉛の他にＦｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、若しくはＣｒ又はこれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。

【0073】

このようにして、Ｚｎを主成分とするめっき層を有する溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層のＦｅ含有量は、概ね７％未満である。

【0074】

溶融亜鉛めっき鋼板に対して合金化処理を行ってもよい。合金化処理の温度は４５０℃〜５５０℃とする。合金化処理の温度が４５０℃未満では、合金化の進行が遅く、生産性が低い。合金化処理の温度が５５０℃超では、オーステナイトが分解して優れた成形性が得られなくなったり、焼戻しマルテンサイトが過度に軟化して十分な引張強度が得られなくなったりする。

【0075】

このようにして、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層のＦｅ含有量は、概ね７％以上である。合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層の融点は、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層の融点より高いため、合金化溶融亜鉛めっき鋼板はスポット溶接性に優れている。

【0076】

めっき処理に際しては、ゼンジマー法、全還元炉方式、フラックス法のいずれを採用してもよい。ゼンジマー法では、脱脂酸洗後、非酸化雰囲気にて加熱し、Ｈ_２及びＮ_２を含む還元雰囲気にて焼鈍後、めっき浴温度近傍まで冷却し、めっき浴に浸漬する。全還元炉方式では、焼鈍時の雰囲気を調節し、最初、鋼板表面を酸化させた後、その後還元することによりめっき前の清浄化を行った後にめっき浴に浸漬する。フラックス法では、鋼板を脱脂酸洗した後、塩化アンモニウムなどを用いてフラックス処理を行って、めっき浴に浸漬する。

【0077】

焼戻し処理後、めっき処理後又は合金化処理後に、スキンパス圧延を行ってもよい。スキンパス圧延の圧下率は１．０％以下とする。圧下率が１．０％超では、スキンパス圧延中に残留オーステナイトの体積分率が著しく低下する。圧下率が０．１％未満では、スキンパス圧延の効果が小さく、制御も困難である。スキンパス圧延は、連続焼鈍ラインにおいてインラインで行ってもよいし、連続焼鈍ラインでの連続焼鈍の完了後に、オフラインで行ってもよい。スキンパス圧延は、一回で行ってもよく、総圧下率が１．０％以下となるように、複数回に分けて行ってもよい。

【0078】

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【実施例】

【0079】

次に、本発明の実施例について説明する。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。

【0080】

表１に示す化学組成を有するスラブを１２３０℃に加熱し、表２及び表３に示す条件下で熱間圧延を行って厚さが２．５ｍｍの熱延鋼板を得た。熱間圧延では、粗圧延及び６台の圧延機を用いた仕上げ圧延の後に水冷を行い、その後に熱延鋼板を巻き取った。表２及び表３中の鋼種の「ＣＲ」は冷延鋼板を示し、「ＧＩ」は溶融亜鉛めっき鋼板を示し、「ＧＡ」は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を示す。表２及び表３中の「抽出温度」は粗圧延の前のスラブ加熱における加熱炉から抽出したときのスラブの温度である。「パス数」は１０００℃以上１１５０℃以下で圧下率が４０％以上の圧延のパス数である。「第１のパス間時間」は鋼板が４台目の圧延機から出てきてから５台目の圧延機に入るまでの時間であり、「第２のパス間時間」は鋼板が５台目の圧延機から出てきてから６台目の圧延機に入るまでの時間である。「経過時間」は、６台目の圧延機から鋼板が出てきてから水冷が開始されるまでの時間であり、「通過時間」は、４台目の圧延機から鋼板が出てきてから６台目の圧延機から出てくるまでの時間である。「合計圧下率」は、４台目の圧延機に入る際の板厚をｔ４、６台目の圧延機から出てきた際の板厚をｔ６としたとき、「（ｔ４−ｔ６）／ｔ４×１００（％）」で計算される。表１に示す化学組成の残部はＦｅ及び不純物である。表１中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。表２及び表３中の下線は、その数値が本発明に係る鋼板の製造に適した範囲から外れていることを示す。

【0081】

【表1】

【0082】

【表2】

【0083】

【表3】

【0084】

次いで、熱延鋼板を酸洗し、冷間圧延を行って厚さが１．２ｍｍの冷延鋼板を得た。その後、表４及び表５に示す条件下で冷延鋼板の連続焼鈍及び焼戻し処理を行い、圧下率が０．１％のスキンパス圧延を行った。連続焼鈍では、表４及び表５中の保持温度を最高加熱温度とした。冷却速度は保持温度から３００℃までの平均冷却速度である。一部の試料については、焼戻し処理とスキンパス圧延との間に溶融亜鉛めっき処理を行った。このときの目付け量は、両面とも約５０ｇ／ｍ ²とした。溶融亜鉛めっき処理を行った試料の一部については、溶融亜鉛めっき処理とスキンパス圧延との間に表４及び表５に示す条件下で合金化処理を行った。溶融亜鉛めっき処理には連続溶融亜鉛めっき設備を用い、連続焼鈍、焼戻し処理及び溶融亜鉛めっき処理を連続して行った。表４及び表５中の下線は、その数値が本発明に係る鋼板の製造に適した範囲から外れていることを示す。

【0085】

【表4】

【0086】

【表5】

【0087】

そして、スキンパス圧延後の鋼板の鋼組織を観察し、各組織の体積分率並びに鉄基炭化物の個数密度及び平均サイズを測定した。この結果を表６及び表７に示す。表６及び表７中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。表６及び表７中の「平均長さ」は鉄基炭化物の長軸の平均長さを意味しており、その空欄は、鉄基炭化物の個数密度が低すぎたため、測定できなかったことを示す。

【0088】

【表6】

【0089】

【表7】

【0090】

更に、スキンパス圧延後の鋼板の強度、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性の評価を行った。

【0091】

強度及び延性の評価では、圧延方向に垂直な方向を長手方向とするＪＩＳ５号試験片を鋼板から採取し、ＪＩＳＺ２２４２に準拠して引張試験を行い、引張強度ＴＳ及び全伸びＥｌを測定した。穴広げ性の評価では、日本鉄鋼連盟規格ＪＦＳＴ１００１に準拠して穴広げ試験を行い、穴広げ率λを測定した。これらの結果を表８及び表９に示す。表８及び表９中の下線は、その数値が望ましい範囲から外れていることを示す。ここでいう望ましい範囲とは、引張強度ＴＳが９８０ＭＰａ以上、延性の指標（ＴＳ×Ｅｌ）が１５０００ＭＰａ％以上、穴広げ性の指標（ＴＳ^１．７×λ）が５００００００ＭＰａ^１．７％以上である。

【0092】

耐水素脆化特性の評価では、圧延方向に垂直な方向を長手方向とする１００ｍｍ×３０ｍｍの短冊状の試験片を鋼板から採取し、その両端に応力付加用の穴を形成した。次いで、試験片を半径１０ｍｍで曲げ加工し、試験片の曲げ頂点の表面に歪ゲージを装着し、両端の穴にボルトを通し、ボルトの先端にナットを取り付けた。そして、ボルト及びナットを締め付けて試験片に応力を印加した。印加する応力は、別途引張試験で測定した最大引張強度ＴＳの６０％及び９０％とし、応力の印加に際しては、歪ゲージから読み取れる歪をヤング率で応力に換算した。その後、チオシアン酸アンモニウム水溶液中に浸漬し、電流密度０．１ｍＡ/ｃｍ^２で電解水素チャージし、２時間後の割れの発生を観察した。そして、最大引張強度ＴＳの６０％の負荷応力で破断せず、最大引張強度ＴＳの９０％の負荷応力で破断したものを「可」、両条件で破断したものを「不良」、いずれの条件でも破断しなかったものを「良」と判断した。この結果を表８及び表９に示す。表８及び表９中では、「良」を「○」で表し、「可」を「△」で表し、「不良」を「×」で表している。表８及び表９中の下線は、その数値が望ましい範囲から外れていることを示す。

【0093】

靭性の評価では、シャルピー衝撃試験を行った。試験水準は、板厚を１．２ｍｍで一定とし、−４０℃の試験温度にて３回行い、−４０℃での吸収エネルギを測定した。この結果を表８及び表９に示す。表８及び表９中の下線は、その数値が望ましい範囲から外れていることを示す。ここでいう望ましい範囲とは、吸収エネルギが４０Ｊ／ｃｍ^２以上である。

【0094】

【表8】

【0095】

【表9】

【0096】

表８及び表９に示すように、本発明範囲内にある試料Ａ−１、Ａ−６、Ａ−８、Ｂ−１、Ｃ−１、Ｄ−１、Ｅ−１、Ｆ−１、Ｇ−１、Ｇ−３、Ｇ−４、Ｇ−７、Ｈ−１、Ｉ−１、Ｊ−１、Ｋ−１、Ｌ−１、Ｍ−１、Ｎ−１、Ｏ−１、Ｐ−１、Ｑ−１、Ｒ−１、Ｓ−１、Ｓ−７、Ｔ−１、Ｕ−１、Ｖ−１、Ｗ−１、Ｗ−３、Ｘ−１及びＹ−１では、優れた引張強度、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性を得ることができた。

【0097】

一方、試料Ａ−２では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎ、鉄基炭化物の個数密度が低すぎて、延性、穴広げ性、水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ａ−３では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が高すぎて、延性が低かった。
試料Ａ−４では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、鉄基炭化物の個数密度が低すぎて、延性、穴広げ性及び靱性が低かった。
試料Ａ−５では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、延性、穴広げ性及び靭性が低かった。
試料Ａ−７では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎて、延性及び靱性が低かった。
試料Ａ−９では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎて、延性、穴広げ性及び靱性が低かった。
試料Ａ−１０では、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、穴広げ性及び靭性が低かった。
試料Ａ−１１では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、鉄基炭化物の個数密度が低すぎて、穴広げ性、水素脆化特性及び靭性が低かった。

【0098】

試料Ｇ−２では、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、穴広げ性及び靭性が低かった。
試料Ｇ−５では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、鉄基炭化物の個数密度が低すぎて、延性、穴広げ性及び靭性が低かった。
試料Ｇ−６では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎて、延性が低かった。
試料Ｇ−８では、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低すぎて、延性、穴広げ性、水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｇ−９では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が高すぎて、延性が低かった。

【0099】

試料Ｓ−２では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−３では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、穴広げ性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−４では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、靭性が低かった。
試料Ｓ−５では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低すぎて、延性、穴広げ性、水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−６では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、穴広げ性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−８では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、靭性が低かった。
試料Ｓ−９では、鉄基炭化物の個数密度が低すぎて、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−１０では、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎて、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−１１では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎて、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−１２では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、パーライトの体積分率が高すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎて、穴広げ性、水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｓ−１３では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎて、延性及び耐水素脆化特性が低かった。
試料Ｓ−１４では、残留オーステナイトの体積分率が低すぎて、穴広げ性、水素脆化特性及び靭性が低かった。
試料Ｗ−２では、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎて、延性が低かった。

【0100】

試料ａ−１では、Ｃ含有量が低すぎ、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎて、延性、穴広げ性及び靱性が低かった。
試料ｂ−１では、Ｃ含有量が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎて、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性が低かった。
試料ｃ−１では、Ｓｉ含有量が低すぎ、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎて、延性が低かった。
試料ｄ−１では、Ｍｎ含有量が低すぎ、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎて、延性、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性が低かった。
試料ｅ−１では、Ｐ含有量が高すぎて、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性が低かった。
試料ｆ−１では、Ｓ含有量が高すぎて、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性が低かった。
試料ｇ−１では、Ａｌ含有量が高すぎ、フェライトの体積分率が高すぎ、残留オーステナイトの体積分率が低すぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高すぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低すぎて、穴広げ性、耐水素脆化特性及び靱性が低かった。
試料ｈ−１では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎた。このため、穴広げ性及び靱性が低かった。
試料ｉ−１では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎた。このため、靱性が低かった。
試料ｊ−１では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎた。このため、靱性が低かった。
試料ｋ−１では、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きすぎた。このため、靱性が低かった。

【0101】

製造方法に着目すると、試料Ａ−２では、連続焼鈍における冷却停止温度が高すぎた。このため、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低くなりすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低くなりすぎた。
試料Ａ−３では、連続焼鈍における冷却停止温度が低すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が高くなりすぎた。
試料Ａ−４では、焼戻し処理における保持温度が低すぎた。このため、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低くなりすぎた。
試料Ａ−５では、焼戻し処理における保持温度が高すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ａ−７では、焼戻し処理における保持時間が短すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎた。
試料Ａ−９では、合金化処理の温度が高すぎた。残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎた。
試料Ａ−１０では、連続焼鈍における保持温度が低すぎた。このため、フェライトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ａ−１１では、連続焼鈍における冷却停止温度が高すぎた。このため、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低くなりすぎた。

【0102】

試料Ｇ−２では、連続焼鈍における加熱速度が低すぎた。このため、フェライトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｇ−５では、焼戻し処理における保持温度が低すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低くなりすぎた。
試料Ｇ−６では、連続焼鈍における冷却停止温度が低すぎ、焼戻し処理における保持温度が高すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎた。
試料Ｇ−８では、連続焼鈍における平均冷却速度が低すぎ、冷却停止温度が高すぎた。このため、フェライトの体積分率が高くなりすぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低くなりすぎた。
試料Ｇ−９では、連続焼鈍における冷却停止温度が低すぎ、焼戻し処理における保持時間が短すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が高くなりすぎた。

【0103】

試料Ｓ−２では、粗圧延における所定の条件下でのパス数が０であり、仕上げ圧延における４台目圧延機での入側温度が高すぎ、仕上げ温度が高すぎた。このため、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｓ−３では、仕上げ圧延における最終３段の圧延の通過時間が長すぎ、最終段の圧延から水冷開始までの経過時間が長すぎた。このため、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｓ−４では、仕上げ圧延における最終３段の合計圧下率が低すぎた。このため、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｓ−５では、連続焼鈍における冷却停止温度が低すぎた。このため、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎ、鉄基炭化物の個数密度が低くなりすぎた。
試料Ｓ−６では、連続焼鈍における加熱速度が低すぎた。このため、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｓ−８では、連続焼鈍における保持温度が高すぎた。このため、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｓ−９では、連続焼鈍における保持時間が短すぎた。このため、鉄基炭化物の個数密度が低くなりすぎた。
試料Ｓ−１０では、連続焼鈍における冷却停止温度が低すぎた。このため、フェライトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの合計体積分率が低くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｓ−１１では、焼戻し処理における保持温度が高すぎた。このため、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎた。
試料Ｓ−１２では、焼戻し処理における保持時間が長すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、パーライトの体積分率が高くなりすぎ、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料Ｓ−１３では、連続焼鈍における冷却停止温度が高すぎた。このため、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎ、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎた。
試料Ｓ−１４では、連続焼鈍における冷却停止温度が低すぎ、合金化処理の温度が高すぎた。残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎた。
試料Ｗ−２では、焼戻し処理における保持温度が高すぎた。このため、フレッシュマルテンサイトの体積分率が高くなりすぎ、残留オーステナイトの体積分率が低くなりすぎた。

【0104】

試料ｉ−１及び試料ｊ−１では、仕上げ圧延における４台目圧延機での入側温度が高すぎた。このため、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料ｋ−１では、仕上げ圧延における最終３段の圧延の通過時間が長すぎ、最終段の圧延から水冷開始までの経過時間が長すぎた。このため、焼戻しマルテンサイト及びベイナイトの有効結晶粒径が大きくなりすぎた。
試料ｌ−１では、加熱炉からの抽出温度が低すぎた。このため、仕上げ圧延前の温度が低くなりすぎ、仕上げ焼鈍を行わなかった。

【産業上の利用可能性】

【0105】

本発明は、例えば、自動車部品に好適な鋼板に関連する産業に利用することができる。