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(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】
(24)【登録日】2023-05-11
(45)【発行日】2023-05-19
(54)【発明の名称】熱延鋼板
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20230512BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20230512BHJP
C21D 9/46 20060101ALN20230512BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301W
C22C38/60
C21D9/46 T
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2021563968
(86)(22)【出願日】2020-12-08
(86)【国際出願番号】 JP2020045641
(87)【国際公開番号】W WO2021117711
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2022-03-01
(31)【優先権主張番号】P 2019222161
(32)【優先日】2019-12-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 大輔
(72)【発明者】
【氏名】藪 翔平
(72)【発明者】
【氏名】豊田 武
【審査官】相澤 啓祐
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０１７９３３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１２９１９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１５０９５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１７１０６３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００－３８／６０
Ｃ２１Ｄ ９／４６－ ９／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０４０～０．１５０％、
Ｓｉ：０．５０～１．５０％、
Ｍｎ：１．００～２．５０％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．１０％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０．００５～０．１５０％、
Ｂ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、
Ｎｂ：０～０．０６％、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｍｏ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｓｂ：０～０．０２０％、
Ｃａ：０～０．０１０％、
ＲＥＭ：０～０．０１０％、および
Ｍｇ：０～０．０１０％
を含有し、残部が鉄および不純物であり、
表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織において、
面積率で、主相が９０．０～９８．０％のベイナイト相であり、第２相が２．０～１０．０％のマルテンサイト相、またはマルテンサイト－オーステナイト混合相であり、
前記第２相の平均粒径が１．５μｍ以下であり、
前記第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径が２．５μｍ以下であり、
（１１０）＜１１２＞方位の極密度が３．０以下であり、
前記表面～前記表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の金属組織において、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が３．０以下である
ことを特徴とする熱延鋼板。
【請求項2】
前記表面から板厚方向に板厚の１／４位置における前記金属組織において、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔が５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板。【請求項3】
前記化学組成が、質量％で、Ｎｂ：０．００５～０．０６％、
Ｖ：０．０５～０．５０％、
Ｍｏ：０．０５～０．５０％、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｓｂ：０．０００２～０．０２０％、
Ｃａ：０．０００２～０．０１０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．０１０％、および
Ｍｇ：０．０００２～０．０１０％
からなる群から選択される１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱延鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱延鋼板に関する。具体的には、本発明は、優れた成形性および低温靭性を有する高強度熱延鋼板に関する。
本願は、２０１９年１２月９日に、日本に出願された特願２０１９－２２２１６１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、２０１９年１２月９日に、日本に出願された特願２０１９－２２２１６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
自動車の衝突安全性の確保および環境負荷低減のために鋼板の高強度化が進んでいる。鋼板の高強度化に伴い、成形性が低下するため、高強度（好ましくは９８０ＭＰａ級）鋼板においては成形性の改善が求められている。一般に、成形性の指標として、延性、穴広げ性および曲げ性が用いられるが、これらの特性はトレードオフの関係にあり、延性、穴広げ性および曲げ性の全てに優れる鋼板が求められている。
【0003】
また、足回り部品などの複雑な部品形状をプレス成型する時には、延性および穴広げ性に優れることが特に必要となる。さらに、衝撃特性を確保するためには鋼板の高強度化に加えて、低温靭性に優れることも必要とされる場合がある。
【0004】
特許文献１には、面積率で８５％以上のベイナイト相を主相とし、面積率で１５％以下のマルテンサイト相またはマルテンサイト－オーステナイト混合相を第２相とし、残部がフェライト相からなり、前記第２相の平均粒径が３．０μｍ以下であり、さらに旧オーステナイト粒の平均アスペクト比が１．３以上５．０以下であり、未再結晶旧オーステナイト粒に対する再結晶旧オーステナイト粒の面積率が１５％以下である組織を有し、かつ熱延鋼板中に析出している直径２０ｎｍ未満の析出物が質量％で０．１０％以下であり、引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上である高強度熱延鋼板が開示されている。
【0005】
特許文献２には、主相として面積率で９０％超のベイナイト相を含み、またはさらに、第２相としてフェライト相、マルテンサイト相および残留オーステナイト相のうちの１種または２種以上を面積率で合計１０％未満含み、前記ベイナイト相の平均粒径が２．５μｍ以下、かつ、前記ベイナイト相中のベイニティックフェライト粒内に析出しているＦｅ系炭化物の間隔が６００ｎｍ以下であり、引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上であることを特徴とする高強度熱延鋼板が開示されている。
【0006】
特許文献３には、ベイナイト相が体積率で９２％超、ベイナイトラスの平均間隔が０．６０μｍ以下、かつ全Ｆｅ系炭化物のうち粒内に析出したＦｅ系炭化物の個数比率が１０％以上である組織を有することを特徴とする、量産打抜き性に優れた高強度熱延鋼板が開示されている。
【0007】
特許文献４には、板厚ｔの１／８ｔ～３／８ｔの範囲でのＭｎミクロ偏析が、式（１）（０．１０≧σ／Ｍｎ）を満たし、組織中に平均炭素量０．９％以上の残留オーステナイトを３％以上含有することを特徴とする、成形性に優れた高強度薄鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】国際公開第２０１７／０１７９３３号
【文献】国際公開第２０１５／１２９１９９号
【文献】日本国特開２０１４－２０５８８８号公報
【文献】日本国特開２００７－７０６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１では、曲げ性について考慮されていない。本発明者らは、特許文献１に開示された高強度熱延鋼板において、優れた曲げ性を得ることができない場合があること、また穴広げ性をより向上させる必要があることを知見した。更に、本発明者らは、特許文献１に開示された高強度熱延鋼板において、優れた低温靭性を得ることができない場合があることを知見した。
【0010】
特許文献２では、穴広げ性および曲げ性について考慮されていない。本発明者らは、特許文献２に開示された高強度熱延鋼板において、優れた穴広げ性および曲げ性を得ることができない場合があることを知見した。
【0011】
特許文献３では、量産打抜き性確保のために、マルテンサイト相、残留オーステナイト相の合計を１％未満としているため、十分な強度を得ることができない。
【0012】
特許文献４では、熱間圧延後の冷却において空冷を行って残留オーステナイトを３％以上確保している。特許文献４に記載された鋼板はいわゆるＴＲＩＰ鋼板である。本発明者らは、特許文献４に記載された鋼板においては、強度および穴広げ性をより高める必要があることを知見した。
【0013】
上記実情に鑑み、本発明は、優れた強度、延性、曲げ性、穴広げ性および低温靭性を有する熱延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】
【0014】
上記課題を解決するため本発明者らが検討した結果、本発明者らは、以下の知見（ａ）～（ｈ）を得た。
【0015】
（ａ）金属組織を単相とすることで組織間の硬度差が低減され、組織界面におけるボイドの発生を抑制できるため、熱延鋼板の穴広げ性を向上することができる。
【0016】
（ｂ）金属組織をベイナイト単相とした場合には、高強度（好ましくは９８０ＭＰａ以上の強度）を得ることができないため、所望量の硬質相（マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相）を含ませることで、熱延鋼板の穴広げ性を確保しつつ所望の強度を得ることができる。
【0017】
（ｃ）硬質相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径を小さくすることで、熱延鋼板の穴広げ性をより向上することができる。
【0018】
（ｄ）（１１０）＜１１２＞方位の極密度を３．０以下とすることで、異方性を低減することができ、熱延鋼板の穴広げ性をより向上することができる。
【0019】
（ｅ）ベイナイトを主相（９０％以上）とすることで、高延性（好ましくは全伸びを１３．０％以上）とすることができ、所望の延性を得ることができる。
【0020】
（ｆ）低温靭性を向上するためには、析出強化による脆化を抑制することが必要であり、特に、熱間圧延後の冷却中のＭＣ炭化物（特にＴｉＣ）の析出を抑制して、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を大きくすることが、低温靭性の向上に効果的である。熱間圧延後の冷却における平均冷却速度を速くすることで、ＭＣ炭化物（特にＴｉＣ）の析出を抑制して、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を大きくすることができ、熱延鋼板の低温靭性を向上することができる。
【0021】
（ｇ）表層（表面～表面から板厚方向に板厚の１／１６位置）における集合組織を制御することにより、熱延鋼板の曲げ性をより向上することができる。
【0022】
（ｈ）上述の金属組織を得るためには、特に、熱間圧延後の冷却条件およびコイル状に巻取った後の冷却条件を複合的且つ不可分に制御することが効果的である。
【0023】
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熱延鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０４０～０．１５０％、
Ｓｉ：０．５０～１．５０％、
Ｍｎ：１．００～２．５０％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．１０％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０．００５～０．１５０％、
Ｂ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、
Ｎｂ：０～０．０６％、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｍｏ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｓｂ：０～０．０２０％、
Ｃａ：０～０．０１０％、
ＲＥＭ：０～０．０１０％、および
Ｍｇ：０～０．０１０％
を含有し、残部が鉄および不純物であり、
表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織において、
面積率で、主相が９０．０～９８．０％のベイナイト相であり、第２相が２．０～１０．０％のマルテンサイト相、またはマルテンサイト－オーステナイト混合相であり、
前記第２相の平均粒径が１．５μｍ以下であり、
前記第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径が２．５μｍ以下であり、
（１１０）＜１１２＞方位の極密度が３．０以下であり、
前記表面～前記表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の金属組織において、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が３．０以下である。
（２）上記（１）に記載の熱延鋼板は、前記表面から板厚方向に板厚の１／４位置における前記金属組織において、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔が５０ｎｍ以上であってもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の熱延鋼板は、前記化学組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００５～０．０６％、
Ｖ：０．０５～０．５０％、
Ｍｏ：０．０５～０．５０％、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｓｂ：０．０００２～０．０２０％、
Ｃａ：０．０００２～０．０１０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．０１０％、および
Ｍｇ：０．０００２～０．０１０％
からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。
（１）本発明の一態様に係る熱延鋼板は、化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０４０～０．１５０％、
Ｓｉ：０．５０～１．５０％、
Ｍｎ：１．００～２．５０％、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．１０％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｔｉ：０．００５～０．１５０％、
Ｂ：０．０００５～０．００５０％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、
Ｎｂ：０～０．０６％、
Ｖ：０～０．５０％、
Ｍｏ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｓｂ：０～０．０２０％、
Ｃａ：０～０．０１０％、
ＲＥＭ：０～０．０１０％、および
Ｍｇ：０～０．０１０％
を含有し、残部が鉄および不純物であり、
表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織において、
面積率で、主相が９０．０～９８．０％のベイナイト相であり、第２相が２．０～１０．０％のマルテンサイト相、またはマルテンサイト－オーステナイト混合相であり、
前記第２相の平均粒径が１．５μｍ以下であり、
前記第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径が２．５μｍ以下であり、
（１１０）＜１１２＞方位の極密度が３．０以下であり、
前記表面～前記表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の金属組織において、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が３．０以下である。
（２）上記（１）に記載の熱延鋼板は、前記表面から板厚方向に板厚の１／４位置における前記金属組織において、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔が５０ｎｍ以上であってもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の熱延鋼板は、前記化学組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００５～０．０６％、
Ｖ：０．０５～０．５０％、
Ｍｏ：０．０５～０．５０％、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｓｂ：０．０００２～０．０２０％、
Ｃａ：０．０００２～０．０１０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．０１０％、および
Ｍｇ：０．０００２～０．０１０％
からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。
【発明の効果】
【0024】
本発明に係る上記態様によれば、優れた強度、延性、曲げ性、穴広げ性および低温靭性を有する熱延鋼板を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本実施形態に係る熱延鋼板（以下、単に鋼板と記載する場合がある）の化学組成および金属組織について、以下により具体的に説明する。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。
【0026】
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％を示す。
【0027】
本実施形態に係る熱延鋼板は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０４０～０．１５０％、Ｓｉ：０．５０～１．５０％、Ｍｎ：１．００～２．５０％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ａｌ：０．０１～０．１０％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｔｉ：０．００５～０．１５０％、Ｂ：０．０００５～０．００５０％、Ｃｒ：０．１０～１．００％、並びに、残部：鉄および不純物を含有する。以下、各元素について説明する。
【0028】
Ｃ：０．０４０～０．１５０％
Ｃは、熱延鋼板の強度を向上させるとともに、焼入れ性を向上させることによってベイナイトの生成を促進する元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量は０．０４０％以上とする。好ましくは、Ｃ含有量は０．０５０％以上、０．０６０％以上である。
一方、Ｃ含有量が０．１５０％を超えると、ベイナイトの生成を制御することが困難となり、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が多量に生成し、熱延鋼板の延性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．１５０％以下とする。Ｃ含有量は、０．１４０％以下、０．１２０％以下、０．１００％以下が好ましい。
Ｃは、熱延鋼板の強度を向上させるとともに、焼入れ性を向上させることによってベイナイトの生成を促進する元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量は０．０４０％以上とする。好ましくは、Ｃ含有量は０．０５０％以上、０．０６０％以上である。
一方、Ｃ含有量が０．１５０％を超えると、ベイナイトの生成を制御することが困難となり、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が多量に生成し、熱延鋼板の延性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．１５０％以下とする。Ｃ含有量は、０．１４０％以下、０．１２０％以下、０．１００％以下が好ましい。
【0029】
Ｓｉ：０．５０～１．５０％
Ｓｉは、固溶強化に寄与する元素であり、熱延鋼板の強度向上に寄与する元素である。また、Ｓｉは鋼中に炭化物が形成されることを抑制する元素である。ベイナイト変態時の炭化物の形成を抑制することで、ベイナイト相のラス界面に微細なマルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が形成される。ベイナイト相中に存在するマルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相は微細であるため、熱延鋼板の穴広げ性を劣化させることはない。Ｓｉ含有による上記効果を得るために、Ｓｉ含有量は０．５０％以上とする。好ましくは、Ｓｉ含有量は０．５５％以上、０．６０％以上、０．６５％以上である。
一方、Ｓｉは靭性を低下させる元素でもあり、Ｓｉ含有量が１．５０％を超えると、熱延鋼板の靭性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は１．５０％以下とする。好ましくは、Ｓｉ含有量は１．３０％以下、１．２０％以下、１．００％以下である。
Ｓｉは、固溶強化に寄与する元素であり、熱延鋼板の強度向上に寄与する元素である。また、Ｓｉは鋼中に炭化物が形成されることを抑制する元素である。ベイナイト変態時の炭化物の形成を抑制することで、ベイナイト相のラス界面に微細なマルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が形成される。ベイナイト相中に存在するマルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相は微細であるため、熱延鋼板の穴広げ性を劣化させることはない。Ｓｉ含有による上記効果を得るために、Ｓｉ含有量は０．５０％以上とする。好ましくは、Ｓｉ含有量は０．５５％以上、０．６０％以上、０．６５％以上である。
一方、Ｓｉは靭性を低下させる元素でもあり、Ｓｉ含有量が１．５０％を超えると、熱延鋼板の靭性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は１．５０％以下とする。好ましくは、Ｓｉ含有量は１．３０％以下、１．２０％以下、１．００％以下である。
【0030】
Ｍｎ：１．００～２．５０％
Ｍｎは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与するとともに、焼入れ性向上によってベイナイトの生成を促進し、熱延鋼板の穴広げ性を向上させる。このような効果を得るために、Ｍｎ含有量は１．００％以上とする。好ましくは、Ｍｎ含有量は１．３０％以上、１．５０％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が２．５０％を超えると、ベイナイトの生成制御が困難となり、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が増加して熱延鋼板の延性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は２．５０％以下とする。好ましくは、Ｍｎ含有量は２．００％以下、１．９５％以下である。
Ｍｎは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与するとともに、焼入れ性向上によってベイナイトの生成を促進し、熱延鋼板の穴広げ性を向上させる。このような効果を得るために、Ｍｎ含有量は１．００％以上とする。好ましくは、Ｍｎ含有量は１．３０％以上、１．５０％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が２．５０％を超えると、ベイナイトの生成制御が困難となり、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が増加して熱延鋼板の延性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は２．５０％以下とする。好ましくは、Ｍｎ含有量は２．００％以下、１．９５％以下である。
【0031】
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与する元素である。しかし、Ｐは、粒界、特に旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界偏析による粒界破壊を助長することで、熱延鋼板の延性、曲げ性および穴広げ性の低下を引き起こす元素でもある。Ｐ含有量は極力低くすることが好ましいが、０．１００％までのＰの含有は許容できる。そのため、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは、Ｐ含有量は０．０９０％以下、０．０８０％以下である。
Ｐ含有量は０％とすることが好ましいが、０．０００１％未満に低減すると製造コストが上昇するため、Ｐ含有量は０．０００１％以上としてもよい。好ましくは、Ｐ含有量は０．００１％以上、０．０１０％以上である。
Ｐは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与する元素である。しかし、Ｐは、粒界、特に旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界偏析による粒界破壊を助長することで、熱延鋼板の延性、曲げ性および穴広げ性の低下を引き起こす元素でもある。Ｐ含有量は極力低くすることが好ましいが、０．１００％までのＰの含有は許容できる。そのため、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。好ましくは、Ｐ含有量は０．０９０％以下、０．０８０％以下である。
Ｐ含有量は０％とすることが好ましいが、０．０００１％未満に低減すると製造コストが上昇するため、Ｐ含有量は０．０００１％以上としてもよい。好ましくは、Ｐ含有量は０．００１％以上、０．０１０％以上である。
【0032】
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、溶接性、ならびに鋳造時および熱間圧延時の製造性に悪影響を及ぼす元素である。ＳはＭｎと結びついて粗大なＭｎＳを形成する。このＭｎＳは、熱延鋼板の曲げ性および穴広げ性を劣化させたり、遅れ破壊の発生を助長する。Ｓ含有量は、極力低くすることが好ましいが、０．０１０％までのＳの含有は許容できる。そのため、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｓ含有量は０．００８％以下、０．００７％以下である。
Ｓ含有量は０％とすることが好ましいが、０．０００１％未満に低減すると、製造コストが上昇して経済的に不利であることから、Ｓ含有量は０．０００１％以上としてもよい。好ましくは、Ｓ含有量は０．００１％以上である。
Ｓは、溶接性、ならびに鋳造時および熱間圧延時の製造性に悪影響を及ぼす元素である。ＳはＭｎと結びついて粗大なＭｎＳを形成する。このＭｎＳは、熱延鋼板の曲げ性および穴広げ性を劣化させたり、遅れ破壊の発生を助長する。Ｓ含有量は、極力低くすることが好ましいが、０．０１０％までのＳの含有は許容できる。そのため、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｓ含有量は０．００８％以下、０．００７％以下である。
Ｓ含有量は０％とすることが好ましいが、０．０００１％未満に低減すると、製造コストが上昇して経済的に不利であることから、Ｓ含有量は０．０００１％以上としてもよい。好ましくは、Ｓ含有量は０．００１％以上である。
【0033】
Ａｌ：０．０１～０．１０％
Ａｌは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を向上させるのに有効な元素である。この効果を得るために、Ａｌ含有量は０．０１％以上とする。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０２％以上である。
一方、Ａｌを過剰に含有すると酸化物系介在物の増加を引き起こし、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。そのため、Ａｌ含有量は０．１０％以下とする。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０８％以下、０．０６％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のに有効な元素である。この効果を得るために、Ａｌ含有量は０．０１％以上とする。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０２％以上である。
一方、Ａｌを過剰に含有すると酸化物系介在物の増加を引き起こし、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。そのため、Ａｌ含有量は０．１０％以下とする。好ましくは、Ａｌ含有量は０．０８％以下、０．０６％以下である。
【0034】
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは鋼中に粗大な窒化物を形成する元素である。この窒化物は、熱延鋼板の曲げ性および穴広げ性を劣化させるとともに耐遅れ破壊特性を劣化させる。そのため、Ｎ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは、Ｎ含有量は０．００８０％以下、０．００６０％以下、０．００５０％以下である。
Ｎ含有量を０．０００１％未満に低減すると製造コストの大幅な増加を引き起こすため、Ｎ含有量は０．０００１％以上としてもよい。好ましくは、Ｎ含有量は０．０００５％以上、０．００１０％以上である。
Ｎは鋼中に粗大な窒化物を形成する元素である。この窒化物は、熱延鋼板の曲げ性および穴広げ性を劣化させるとともに耐遅れ破壊特性を劣化させる。そのため、Ｎ含有量は０．０１００％以下とする。好ましくは、Ｎ含有量は０．００８０％以下、０．００６０％以下、０．００５０％以下である。
Ｎ含有量を０．０００１％未満に低減すると製造コストの大幅な増加を引き起こすため、Ｎ含有量は０．０００１％以上としてもよい。好ましくは、Ｎ含有量は０．０００５％以上、０．００１０％以上である。
【0035】
Ｔｉ：０．００５～０．１５０％
Ｔｉは、オーステナイト相高温域（オーステナイト相域中の高温域およびオーステナイト相域よりも高温域（鋳造の段階））で窒化物を形成する元素である。Ｔｉを含有させることで、ＢＮの析出が抑制され、Ｂが固溶状態になることによりベイナイトの生成に必要な焼入れ性を得ることができる。結果として、熱延鋼板の強度および穴広げ性を向上することができる。また、Ｔｉは熱間圧延時に鋼中に炭化物を形成して旧オーステナイト粒の再結晶を抑制する。これらの効果を得るために、Ｔｉ含有量は０．００５％以上とする。好ましくは、Ｔｉ含有量は０．０２０％以上、０．０３０％以上、０．０５０％以上、０．０８０％以上である。
一方、Ｔｉ含有量が０．１５０％を超えると、旧オーステナイト粒が再結晶しにくくなり、圧延集合組織が発達することで、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。そのため、Ｔｉ含有量は０．１５０％以下とする。好ましくは、Ｔｉ含有量は０．１２０％以下である。
Ｔｉは、オーステナイト相高温域（オーステナイト相域中の高温域およびオーステナイト相域よりも高温域（鋳造の段階））で窒化物を形成する元素である。Ｔｉを含有させることで、ＢＮの析出が抑制され、Ｂが固溶状態になることによりベイナイトの生成に必要な焼入れ性を得ることができる。結果として、熱延鋼板の強度および穴広げ性を向上することができる。また、Ｔｉは熱間圧延時に鋼中に炭化物を形成して旧オーステナイト粒の再結晶を抑制する。これらの効果を得るために、Ｔｉ含有量は０．００５％以上とする。好ましくは、Ｔｉ含有量は０．０２０％以上、０．０３０％以上、０．０５０％以上、０．０８０％以上である。
一方、Ｔｉ含有量が０．１５０％を超えると、旧オーステナイト粒が再結晶しにくくなり、圧延集合組織が発達することで、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。そのため、Ｔｉ含有量は０．１５０％以下とする。好ましくは、Ｔｉ含有量は０．１２０％以下である。
【0036】
Ｂ：０．０００５～０．００５０％
Ｂは、旧オーステナイト粒界に偏析し、フェライトの生成および成長を抑制し、熱延鋼板の強度および穴広げ性向上に寄与する元素である。これらの効果を得るために、Ｂ含有量は０．０００５％以上とする。好ましくは、Ｂ含有量は０．０００７％以上、０．００１０％以上である。
一方、０．００５０％を超えてＢを含有させても上記効果が飽和する。そのため、Ｂ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは、Ｂ含有量は０．００３０％以下、０．００２５％以下である。
Ｂは、旧オーステナイト粒界に偏析し、フェライトの生成および成長を抑制し、熱延鋼板の強度および穴広げ性向上に寄与する元素である。これらの効果を得るために、Ｂ含有量は０．０００５％以上とする。好ましくは、Ｂ含有量は０．０００７％以上、０．００１０％以上である。
一方、０．００５０％を超えてＢを含有させても上記効果が飽和する。そのため、Ｂ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは、Ｂ含有量は０．００３０％以下、０．００２５％以下である。
【0037】
Ｃｒ：０．１０～１．００％
Ｃｒは、鋼中に炭化物を形成して熱延鋼板の高強度化に寄与するとともに、焼入れ性向上によってベイナイトの生成を促進し、ベイナイト粒内へのＦｅ系炭化物の析出を促進する元素である。これらの効果を得るために、Ｃｒ含有量は０．１０％以上とする。好ましくは、Ｃｒ含有量は０．３０％以上、０．４０％以上、０．５０％以上である。
一方、Ｃｒ含有量が１．００％を超えると、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が生成しやすくなり、熱延鋼板の穴広げ性および延性の両方、またはいずれか一方が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は１．００％以下とする。好ましくは、Ｃｒ含有量は０．８０％以下、０．７０％以下である。
Ｃｒは、鋼中に炭化物を形成して熱延鋼板の高強度化に寄与するとともに、焼入れ性向上によってベイナイトの生成を促進し、ベイナイト粒内へのＦｅ系炭化物の析出を促進する元素である。これらの効果を得るために、Ｃｒ含有量は０．１０％以上とする。好ましくは、Ｃｒ含有量は０．３０％以上、０．４０％以上、０．５０％以上である。
一方、Ｃｒ含有量が１．００％を超えると、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が生成しやすくなり、熱延鋼板の穴広げ性および延性の両方、またはいずれか一方が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は１．００％以下とする。好ましくは、Ｃｒ含有量は０．８０％以下、０．７０％以下である。
【0038】
本実施形態に係る熱延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熱延鋼板の特性に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【0039】
本実施形態に係る熱延鋼板は、Ｆｅの一部に代えて、下記元素を任意元素として含有してもよい。下記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詳細に説明する。
【0040】
Ｎｂ：０～０．０６％
Ｎｂは、熱間圧延時に炭化物を形成してオーステナイトの再結晶を抑制する効果があり、熱延鋼板の強度向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るために、Ｎｂ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、０．０１５％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｎｂ含有量が０．０６％を超えると、旧オーステナイト粒の再結晶温度が高くなりすぎて、集合組織が発達してしまい、熱延鋼板の穴広げ性が低下する場合がある。そのため、Ｎｂ含有量は０．０６％以下とする。好ましくは、Ｎｂ含有量は０．０４％以下である。
Ｎｂは、熱間圧延時に炭化物を形成してオーステナイトの再結晶を抑制する効果があり、熱延鋼板の強度向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るために、Ｎｂ含有量は０．００５％以上とすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、０．０１５％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｎｂ含有量が０．０６％を超えると、旧オーステナイト粒の再結晶温度が高くなりすぎて、集合組織が発達してしまい、熱延鋼板の穴広げ性が低下する場合がある。そのため、Ｎｂ含有量は０．０６％以下とする。好ましくは、Ｎｂ含有量は０．０４％以下である。
【0041】
Ｖ：０～０．５０％
Ｖは、熱間圧延時に炭窒化物を形成してオーステナイトの再結晶を抑制する効果があり、熱延鋼板の強度向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るために、Ｖ含有量は０．０５％以上とすることが好ましい。Ｖ含有量は、０．１０％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｖ含有量が０．５０％を超えると、旧オーステナイト粒の再結晶温度が高くなり、仕上圧延完了後のオーステナイト粒の再結晶温度が高くなることで、集合組織が発達し、熱延鋼板の穴広げ性が低下する場合がある。そのため、Ｖ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｖ含有量は０．２５％以下である。
Ｖは、熱間圧延時に炭窒化物を形成してオーステナイトの再結晶を抑制する効果があり、熱延鋼板の強度向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るために、Ｖ含有量は０．０５％以上とすることが好ましい。Ｖ含有量は、０．１０％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｖ含有量が０．５０％を超えると、旧オーステナイト粒の再結晶温度が高くなり、仕上圧延完了後のオーステナイト粒の再結晶温度が高くなることで、集合組織が発達し、熱延鋼板の穴広げ性が低下する場合がある。そのため、Ｖ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｖ含有量は０．２５％以下である。
【0042】
Ｍｏ：０～０．５０％
Ｍｏは、焼入れ性を向上することでベイナイト相の形成を促進し、熱延鋼板の強度および穴広げの向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るために、Ｍｏ含有量は０．０５％以上とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、０．１０％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｍｏ含有量が０．５０％を超えると、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が生成しやすくなり、熱延鋼板の延性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する場合がある。そのため、Ｍｏ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｍｏ含有量は０．３０％以下である。
Ｍｏは、焼入れ性を向上することでベイナイト相の形成を促進し、熱延鋼板の強度および穴広げの向上に寄与する元素である。この効果を確実に得るために、Ｍｏ含有量は０．０５％以上とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、０．１０％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｍｏ含有量が０．５０％を超えると、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が生成しやすくなり、熱延鋼板の延性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する場合がある。そのため、Ｍｏ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｍｏ含有量は０．３０％以下である。
【0043】
Ｃｕ：０～０．５０％
Ｃｕは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与する元素である。また、Ｃｕは、焼入れ性を向上することでベイナイト相の形成を促進し、熱延鋼板の強度および穴広げ性の向上に寄与する元素である。これらの効果を確実に得るために、Ｃｕ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、０．０２％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えると熱延鋼板の表面性状の低下を引き起こす場合がある。そのため、Ｃｕ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｃｕ含有量は０．２０％以下である。
Ｃｕは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与する元素である。また、Ｃｕは、焼入れ性を向上することでベイナイト相の形成を促進し、熱延鋼板の強度および穴広げ性の向上に寄与する元素である。これらの効果を確実に得るために、Ｃｕ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、０．０２％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えると熱延鋼板の表面性状の低下を引き起こす場合がある。そのため、Ｃｕ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｃｕ含有量は０．２０％以下である。
【0044】
Ｎｉ：０～０．５０％
Ｎｉは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与する元素である。また、Ｎｉは、焼入れ性を向上することでベイナイト相の形成を促進し、熱延鋼板の強度および穴広げ性の向上に寄与する元素である。これらの効果を確実に得るために、Ｎｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｎｉ含有量は、０．０２％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えると、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が生成しやすくなり、熱延鋼板の曲げ性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する場合がある。そのため、Ｎｉ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｎｉ含有量は０．２０％以下である。
Ｎｉは、鋼中に固溶して熱延鋼板の強度増加に寄与する元素である。また、Ｎｉは、焼入れ性を向上することでベイナイト相の形成を促進し、熱延鋼板の強度および穴広げ性の向上に寄与する元素である。これらの効果を確実に得るために、Ｎｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｎｉ含有量は、０．０２％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えると、マルテンサイト相またはマルテンサイト―オーステナイト混合相が生成しやすくなり、熱延鋼板の曲げ性および穴広げ性の両方、またはいずれか一方が低下する場合がある。そのため、Ｎｉ含有量は０．５０％以下とする。好ましくは、Ｎｉ含有量は０．２０％以下である。
【0045】
Ｓｂ：０～０．０２０％
Ｓｂは、スラブ加熱段階でスラブ表面の窒化を抑制する効果を有する。Ｓｂを含有することで、スラブ表層部のＢＮの析出が抑制される。この効果を確実に得るために、Ｓｂ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は、０．００１％以上とすることがより好ましい。
一方、０．０２０％を超えてＳｂを含有させても上記効果は飽和するため、Ｓｂ含有量は０．０２０％以下とする。
Ｓｂは、スラブ加熱段階でスラブ表面の窒化を抑制する効果を有する。Ｓｂを含有することで、スラブ表層部のＢＮの析出が抑制される。この効果を確実に得るために、Ｓｂ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。Ｓｂ含有量は、０．００１％以上とすることがより好ましい。
一方、０．０２０％を超えてＳｂを含有させても上記効果は飽和するため、Ｓｂ含有量は０．０２０％以下とする。
【0046】
Ｃａ：０～０．０１０％
Ｃａは、硫化物系の介在物の形状を制御し、熱延鋼板の延性および穴広げ性を向上させる元素である。この効果を確実に得るために、Ｃａ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。Ｃａ含有量は０．００１％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｃａ含有量が０．０１０％を超えると、熱延鋼板の表面欠陥を引き起こし、生産性が低下する場合がある。そのため、Ｃａ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｃａ含有量は０．００８％以下である。
Ｃａは、硫化物系の介在物の形状を制御し、熱延鋼板の延性および穴広げ性を向上させる元素である。この効果を確実に得るために、Ｃａ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。Ｃａ含有量は０．００１％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｃａ含有量が０．０１０％を超えると、熱延鋼板の表面欠陥を引き起こし、生産性が低下する場合がある。そのため、Ｃａ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｃａ含有量は０．００８％以下である。
【0047】
ＲＥＭ：０～０．０１０％
ＲＥＭは、Ｃａと同様、硫化物系の介在物の形状を制御し、熱延鋼板の延性および穴広げ性を向上させる元素である。この効果を確実に得るために、ＲＥＭ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。ＲＥＭ含有量は、０．００１％以上とすることがより好ましい。
一方、ＲＥＭ含有量が０．０１０％を超えると、鋼の清浄度が悪化し、熱延鋼板の穴広げ性および曲げ性の両方、またはいずれか一方が低下する。そのため、ＲＥＭ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、ＲＥＭ含有量は０．００８％以下である。
ＲＥＭは、Ｃａと同様、硫化物系の介在物の形状を制御し、熱延鋼板の延性および穴広げ性を向上させる元素である。この効果を確実に得るために、ＲＥＭ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。ＲＥＭ含有量は、０．００１％以上とすることがより好ましい。
一方、ＲＥＭ含有量が０．０１０％を超えると、鋼の清浄度が悪化し、熱延鋼板の穴広げ性および曲げ性の両方、またはいずれか一方が低下する。そのため、ＲＥＭ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、ＲＥＭ含有量は０．００８％以下である。
【0048】
ここで、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドからなる合計１７元素を指し、上記ＲＥＭの含有量は、これらの元素の含有量の合計を指す。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。
【0049】
Ｍｇ：０～０．０１０％
Ｍｇは、微量に含有させることで硫化物の形態を制御できる元素である。この効果を確実に得るために、Ｍｇ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。Ｍｇ含有量は、０．０００５％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｍｇ含有量が０．０１０％を超えると、粗大な介在物の形成による冷間成形性の低下を引き起こす。そのため、Ｍｇ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｍｇ含有量は０．００８％以下である。
Ｍｇは、微量に含有させることで硫化物の形態を制御できる元素である。この効果を確実に得るために、Ｍｇ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましい。Ｍｇ含有量は、０．０００５％以上とすることがより好ましい。
一方、Ｍｇ含有量が０．０１０％を超えると、粗大な介在物の形成による冷間成形性の低下を引き起こす。そのため、Ｍｇ含有量は０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｍｇ含有量は０．００８％以下である。
【0050】
熱延鋼板の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。なお、ＣおよびＳは燃焼－赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解－熱伝導度法を用いて測定すればよい。
【0051】
次に、本実施形態に係る熱延鋼板の金属組織について説明する。
本実施形態に係る熱延鋼板は、表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織において、面積率で、主相が９０．０～９８．０％のベイナイト相であり、第２相が２．０～１０．０％のマルテンサイト相、またはマルテンサイト－オーステナイト混合相であり、前記第２相の平均粒径が１．５μｍ以下であり、前記第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径が２．５μｍ以下であり、（１１０）＜１１２＞方位の極密度が３．０以下であり、前記表面～前記表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の金属組織において、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が３．０以下である。
本実施形態に係る熱延鋼板は、表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織において、面積率で、主相が９０．０～９８．０％のベイナイト相であり、第２相が２．０～１０．０％のマルテンサイト相、またはマルテンサイト－オーステナイト混合相であり、前記第２相の平均粒径が１．５μｍ以下であり、前記第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径が２．５μｍ以下であり、（１１０）＜１１２＞方位の極密度が３．０以下であり、前記表面～前記表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の金属組織において、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が３．０以下である。
【0052】
なお、本実施形態において、表面から板厚方向に板厚の１／４位置における主相および第２相の種類、第２相の平均粒径、並びに（１１０）＜１１２＞方位の極密度を規定するのは、この位置の金属組織が鋼板の代表的な金属組織を示すからである。また、金属組織を規定する位置は、板幅方向中央位置であることが好ましい。
以下、各規定について説明する。
以下、各規定について説明する。
【0053】
ベイナイト相（主相）：９０．０～９８．０％
本実施形態に係る熱延鋼板は、ベイナイト相を主相とする。主相であるベイナイト相の面積率は９０．０％以上である。なお、本実施形態において主相とは、面積率が９０．０％以上であることを意味する。
ベイナイト相とは、ラス状のベイニティックフェライトと、ベイニティックフェライトの間および／または内部にＦｅ系炭化物を有する組織とを意味する。ベイニティックフェライトは、ポリゴナルフェライトとは異なり、形状がラス状でかつ内部に比較的高い転位密度を有しているため、ＳＥＭやＴＥＭを用いて他の組織と容易に区別できる。
本実施形態に係る熱延鋼板は、ベイナイト相を主相とする。主相であるベイナイト相の面積率は９０．０％以上である。なお、本実施形態において主相とは、面積率が９０．０％以上であることを意味する。
ベイナイト相とは、ラス状のベイニティックフェライトと、ベイニティックフェライトの間および／または内部にＦｅ系炭化物を有する組織とを意味する。ベイニティックフェライトは、ポリゴナルフェライトとは異なり、形状がラス状でかつ内部に比較的高い転位密度を有しているため、ＳＥＭやＴＥＭを用いて他の組織と容易に区別できる。
【0054】
高強度（好ましくは９８０ＭＰａ以上の引張強さ）を実現し、穴広げ性を高めるためには、ベイナイト相を主相とする必要がある。ベイナイト相の面積率が９０．０％未満では、第二相との硬度差に起因する穴広げ性の低下が顕著になる。そのため、ベイナイト相の面積率は９０．０％以上とする。好ましくは、９２．０％以上、９３．０％以上である。
一方、ベイナイト相の面積率が９８．０％超では、高強度（好ましくは引張強さが９８０ＭＰａ以上）とならない場合があるため、ベイナイト相の面積率は９８．０％以下とする。好ましくは、９６．０％以下、９５．０％以下である。
一方、ベイナイト相の面積率が９８．０％超では、高強度（好ましくは引張強さが９８０ＭＰａ以上）とならない場合があるため、ベイナイト相の面積率は９８．０％以下とする。好ましくは、９６．０％以下、９５．０％以下である。
【0055】
マルテンサイト相、またはマルテンサイト―オーステナイト混合相（第２相）：２．０～１０．０％
本実施形態に係る熱延鋼板は、マルテンサイト相、またはマルテンサイト―オーステナイト混合相を第２相とする。マルテンサイト相とは、ラス状の結晶粒の集合であり、結晶粒の内部に鉄炭化物の伸長方向が二つ以上である組織を意味する。マルテンサイト―オーステナイトの混合相とは、縞状マルテンサイト（ＭＡ：Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ－Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）とも呼ばれ、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの両方からなる組織を意味する。
本実施形態に係る熱延鋼板は、マルテンサイト相、またはマルテンサイト―オーステナイト混合相を第２相とする。マルテンサイト相とは、ラス状の結晶粒の集合であり、結晶粒の内部に鉄炭化物の伸長方向が二つ以上である組織を意味する。マルテンサイト―オーステナイトの混合相とは、縞状マルテンサイト（ＭＡ：Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ－Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）とも呼ばれ、マルテンサイトおよび残留オーステナイトの両方からなる組織を意味する。
【0056】
第２相の面積率が高い程、熱延鋼板の引張強さを向上することができる。第２相の面積率が２．０％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、第２相の面積率は２．０％以上とする。好ましくは、３．０％以上、４．０％以上、５．０％以上である。
一方、第２相の面積率が１０．０％超では、所望の穴広げ性および延性を得ることができない。そのため、第２相の面積率は１０．０％以下とする。好ましくは、９．０％以下、８．０％以下、７．０％以下である。
一方、第２相の面積率が１０．０％超では、所望の穴広げ性および延性を得ることができない。そのため、第２相の面積率は１０．０％以下とする。好ましくは、９．０％以下、８．０％以下、７．０％以下である。
【0057】
本実施形態に係る熱延鋼板には、ベイナイト相および第２相の他に、５％以下のフェライトを含んでもよい。ただし、フェライトを必ずしも含む必要は無いので、フェライトの面積率は０％であってもよい。
【0058】
以下に、金属組織の面積率の測定方法について説明する。
まず、熱延鋼板から、圧延方向と直行する板厚断面であり、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）を観察できるように試験片を採取する。試験片の断面を鏡面研磨し、レペラ腐食液で腐食した後、光学顕微鏡を用いて組織観察を行う。
まず、熱延鋼板から、圧延方向と直行する板厚断面であり、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）を観察できるように試験片を採取する。試験片の断面を鏡面研磨し、レペラ腐食液で腐食した後、光学顕微鏡を用いて組織観察を行う。
【0059】
第２相はレペラ腐食液により白色部として現出され、その他の組織（ベイナイト相）は染色されるため、容易に判別可能である。白色部（明部）とそれ以外の領域とで２値化して、白色部の面積率を算出する。例えば、Ｉｍａｇｅ－Ｊなどの画像解析ソフトを用いて、白色部とそれ以外の領域とを二値化することで、白色部の面積率およびそれ以外の領域の面積率を得ることができる。観察視野は３か所以上とし、各視野の面積は３００μｍ×４００μｍ以上とする。
【0060】
複数視野において測定された白色部の面積率の平均値を算出することで、第２相の面積率を得る。複数視野において測定された白色部以外の領域の面積率の平均値を算出することで、ベイナイト相の面積率を得る。
【0061】
なお、金属組織中にフェライト相が存在する場合には、フェライト相はベイナイト相と同様に白色に染色される。しかし、ベイナイト相とフェライト相とは、それらの形態観察により容易に判別可能である。フェライト相が存在する場合には、白色部以外の領域の面積率から、フェライト相と判別された白色部の面積率を差し引くことで、ベイナイト相の面積率を得る。ベイナイト相はラス状の結晶粒として観察され、フェライト相は、内部にラスを含まない塊状の結晶粒として観察される。
【0062】
第２相の平均粒径：１．５μｍ以下
第２相の平均粒径が大きくなるとボイドが発生しやすくなり、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。ボイドの発生を抑制して穴広げ性を向上するためには、第２相の平均粒径は小さい程好ましい。第２相の平均粒径が１．５μｍ超であると、所望の穴広げ性を得ることができない。そのため、第２相の平均粒径は１．５μｍ以下とする。好ましくは、１．４μｍ以下であり、より好ましくは１．３μｍ以下である。
第２相の平均粒径を０．１μｍ未満とすることは技術的に困難なため、第２相の平均粒径は０．１μｍ以上としてもよい。
第２相の平均粒径が大きくなるとボイドが発生しやすくなり、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。ボイドの発生を抑制して穴広げ性を向上するためには、第２相の平均粒径は小さい程好ましい。第２相の平均粒径が１．５μｍ超であると、所望の穴広げ性を得ることができない。そのため、第２相の平均粒径は１．５μｍ以下とする。好ましくは、１．４μｍ以下であり、より好ましくは１．３μｍ以下である。
第２相の平均粒径を０．１μｍ未満とすることは技術的に困難なため、第２相の平均粒径は０．１μｍ以上としてもよい。
【0063】
第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径：２．５μｍ以下
第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径が大きい場合、ボイドの発生起点が多くなるため、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。そのため、第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径は小さい程好ましい。所望の穴広げ性を得るために、第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径は２．５μｍ以下とする。好ましくは、２．３μｍ以下であり、より好ましくは２．２μｍ以下であり、より一層好ましくは２．０μｍ以下である。
第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径が大きい場合、ボイドの発生起点が多くなるため、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。そのため、第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径は小さい程好ましい。所望の穴広げ性を得るために、第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径は２．５μｍ以下とする。好ましくは、２．３μｍ以下であり、より好ましくは２．２μｍ以下であり、より一層好ましくは２．０μｍ以下である。
【0064】
粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径の下限は特に限定しないが、１．５μｍ以上、１．７μｍ以上としてもよい。
【0065】
以下に、第２相の平均粒径の測定方法および第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径の測定方法について説明する。
まず、熱延鋼板から、圧延方向と直行する板厚断面であり、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）を観察できるように試験片を採取する。試験片の断面を鏡面研磨し、レペラ腐食液で腐食した後、光学顕微鏡を用いて組織観察を行う。画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ－Ｊ）を用いて、白色部とそれ以外の領域の二値化画像を作成する。その後、二値化画像をもとに粒子解析を実施し、各々の粒子の面積を算出する。観察視野は３か所以上とし、各視野において得られた平均粒径の平均値を算出することで、第２相の平均粒径を得る。
まず、熱延鋼板から、圧延方向と直行する板厚断面であり、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）を観察できるように試験片を採取する。試験片の断面を鏡面研磨し、レペラ腐食液で腐食した後、光学顕微鏡を用いて組織観察を行う。画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ－Ｊ）を用いて、白色部とそれ以外の領域の二値化画像を作成する。その後、二値化画像をもとに粒子解析を実施し、各々の粒子の面積を算出する。観察視野は３か所以上とし、各視野において得られた平均粒径の平均値を算出することで、第２相の平均粒径を得る。
【0066】
次に、各視野毎に、第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径を算出し、全視野の平均値を算出することで、第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径を得る。
【0067】
なお、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径とは、例えば、１視野において観察された第２相の粒子が１００個であり、粒径が小さい粒子から順に１、２、３…９９、１００と番号を付けた場合、９１～１００番目の粒子の粒径の平均値のことをいう。
【0068】
なお、面積が０．５μｍ２未満である第２相については、熱延鋼板の穴広げ性に影響を及ぼさないため、上述の測定（第２相の平均粒径、および第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径の測定）の測定対象から除外する。
【0069】
（１１０）＜１１２＞方位の極密度：３．０以下
表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織における（１１０）＜１１２＞方位の極密度は、圧延集合組織の発達具合を評価する指標である。（１１０）＜１１２＞方位の極密度が発達する程、すなわち（１１０）＜１１２＞方位の極密度が大きい程、組織の異方性が大きくなり、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。（１１０）＜１１２＞方位の極密度が３．０を超えると、穴広げ性が低下するため、（１１０）＜１１２＞方位の極密度は３．０以下とする。好ましくは、２．８以下、２．５以下、２．３以下である。
表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織における（１１０）＜１１２＞方位の極密度は、圧延集合組織の発達具合を評価する指標である。（１１０）＜１１２＞方位の極密度が発達する程、すなわち（１１０）＜１１２＞方位の極密度が大きい程、組織の異方性が大きくなり、熱延鋼板の穴広げ性が低下する。（１１０）＜１１２＞方位の極密度が３．０を超えると、穴広げ性が低下するため、（１１０）＜１１２＞方位の極密度は３．０以下とする。好ましくは、２．８以下、２．５以下、２．３以下である。
【0070】
（１１０）＜１１２＞方位の極密度が小さい程、組織がランダム化して熱延鋼板の穴広げ性が向上するため、（１１０）＜１１２＞方位の極密度は小さい程好ましい。（１１０）＜１１２＞方位の極密度は、集合組織を持たない場合は１．０となるため、下限は１．０としてもよい。
【0071】
以下に、（１１０）＜１１２＞方位の極密度の測定方法について説明する。
（１１０）＜１１２＞方位の極密度は、走査電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置及びＡＭＥＴＥＫ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いて、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法で測定した方位データを、球面調和関数を用いて計算して算出した３次元集合組織を表示する結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から求めることができる。測定範囲は、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）とし、圧延方向においては４００μｍの領域とする。測定ピッチが０．５μｍ／ｓｔｅｐ以下になるように、測定ピッチを設定することが好ましい。
（１１０）＜１１２＞方位の極密度は、走査電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置及びＡＭＥＴＥＫ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いて、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法で測定した方位データを、球面調和関数を用いて計算して算出した３次元集合組織を表示する結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から求めることができる。測定範囲は、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）とし、圧延方向においては４００μｍの領域とする。測定ピッチが０．５μｍ／ｓｔｅｐ以下になるように、測定ピッチを設定することが好ましい。
【0072】
表面～表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の金属組織における（１１０）＜１－１１＞方位の極密度：３．０以下
表面～表面から板厚方向に板厚の１／１６位置（表面を始点とし、表面から板厚方向に板厚の１／１６の位置を終点とする領域）の金属組織における（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は、熱延鋼板の表層領域のせん断集合組織の発達具合を評価する指標である。この位置における（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が発達すると、すなわち（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が大きくなると、組織の異方性が大きくなり、熱延鋼板の曲げ性が低下する。（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が３．０を超えると、熱延鋼板の曲げ性が低下するため、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は３．０以下とする。好ましくは、２．８以下、２．５以下、２．２以下である。
表面～表面から板厚方向に板厚の１／１６位置（表面を始点とし、表面から板厚方向に板厚の１／１６の位置を終点とする領域）の金属組織における（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は、熱延鋼板の表層領域のせん断集合組織の発達具合を評価する指標である。この位置における（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が発達すると、すなわち（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が大きくなると、組織の異方性が大きくなり、熱延鋼板の曲げ性が低下する。（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が３．０を超えると、熱延鋼板の曲げ性が低下するため、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は３．０以下とする。好ましくは、２．８以下、２．５以下、２．２以下である。
【0073】
（１１０）＜１－１１＞方位の極密度が小さいほど、組織がランダム化して熱延鋼板の曲げ性が向上するため、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は小さい程好ましい。（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は、集合組織を持たない場合は１．０となるため、下限は１．０としてもよい。
【0074】
以下に、（１１０）＜１－１１＞方位の極密度の測定方法について説明する。
（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は、走査電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置及びＡＭＥＴＥＫ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いて、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法で測定した方位データを、球面調和関数を用いて計算して算出した３次元集合組織を表示する結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から求めることができる。測定範囲は、表面～表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の領域（表面を始点とし、表面から板厚方向に板厚の１／１６の位置を終点とする領域）とし、圧延方向においては４００μｍ以上の領域を評価する。測定ピッチが０．５μｍ／ｓｔｅｐ以下になるように、測定ピッチを設定することが好ましい。
（１１０）＜１－１１＞方位の極密度は、走査電子顕微鏡とＥＢＳＤ解析装置とを組み合わせた装置及びＡＭＥＴＥＫ社製のＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ（登録商標）を用いて、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法で測定した方位データを、球面調和関数を用いて計算して算出した３次元集合組織を表示する結晶方位分布関数（ＯＤＦ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から求めることができる。測定範囲は、表面～表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の領域（表面を始点とし、表面から板厚方向に板厚の１／１６の位置を終点とする領域）とし、圧延方向においては４００μｍ以上の領域を評価する。測定ピッチが０．５μｍ／ｓｔｅｐ以下になるように、測定ピッチを設定することが好ましい。
【0075】
表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織における、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔：５０ｎｍ以上
本実施形態に係る熱延鋼板は、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）における前記金属組織において、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔が５０ｎｍ以上であってもよい。
本実施形態に係る熱延鋼板は、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域、すなわち表面から板厚方向に１／８位置を始点とし、表面から板厚方向に３／８位置を終点とする領域）における前記金属組織において、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔が５０ｎｍ以上であってもよい。
【0076】
なお、本実施形態においてＭＣ炭化物とは、ＴｉＣおよびＶＣなどの金属炭化物のことをいう。
【0077】
直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔は、特に、熱間圧延完了後の冷却速度をより厳格に制御することにより、調整することができる。具体的には、熱間圧延後の冷却における平均冷却速度を９０℃／ｓ以上とすることで、表面から板厚方向に板厚の１／４位置における前記金属組織において、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を５０ｎｍ以上とすることができる。
直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を５０ｎｍ以上とすることで、熱延鋼板の低温靭性をより向上することができる。
直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を５０ｎｍ以上とすることで、熱延鋼板の低温靭性をより向上することができる。
【0078】
以下に、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔の測定方法について説明する。
まず、熱延鋼板から、熱延鋼板の圧延方向に平行な板厚断面であり、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域）における金属組織を観察できるように試験片を採取する。断面を電解エッチングし、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて倍率２００００倍で１０視野撮影する。撮影写真内の直径２０ｎｍ以下の析出物について、画像解析により、最近接距離を求めてこれらの平均値を算出することで、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を得る。
まず、熱延鋼板から、熱延鋼板の圧延方向に平行な板厚断面であり、表面から板厚方向に板厚の１／４位置（表面から板厚方向に１／８位置～表面から板厚方向に３／８位置の領域）における金属組織を観察できるように試験片を採取する。断面を電解エッチングし、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて倍率２００００倍で１０視野撮影する。撮影写真内の直径２０ｎｍ以下の析出物について、画像解析により、最近接距離を求めてこれらの平均値を算出することで、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を得る。
【0079】
なお、析出物の直径が５ｎｍ未満のＭＣ炭化物は低温靭性向上に影響を及ぼさず、観察が困難であるため、上述の観察対象から除外する。また、観察対象とするＭＣ炭化物とは、ＴｉＣおよびＶＣなどの金属炭化物を指す。
【0080】
次に、本実施形態に係る熱延鋼板の好ましい製造方法について説明する。
本実施形態に係る熱延鋼板の好ましい製造方法は、以下の工程を備える。
所定の化学組成を有するスラブを１１００℃以上、１３５０℃未満に加熱する加熱工程、
熱間圧延開始温度が１０５０～１２００℃であり、仕上げ圧延完了温度が９５０℃超、１０５０℃以下となるように熱間圧延する熱間圧延工程、
前記熱間圧延完了後、１．０秒以内に冷却を開始し、３０～１５０℃／ｓの平均冷却速度で４００～５００℃の冷却停止温度まで冷却する冷却工程、
前記冷却停止温度まで冷却した後、４００～５００℃の温度域で巻取りを行う巻取り工程、
前記巻取り後、２５℃／ｈ超、１００℃／ｈ以下の平均冷却速度で５０℃以下の温度域まで冷却するコイル冷却工程。
以下、各工程について詳細に説明する。
本実施形態に係る熱延鋼板の好ましい製造方法は、以下の工程を備える。
所定の化学組成を有するスラブを１１００℃以上、１３５０℃未満に加熱する加熱工程、
熱間圧延開始温度が１０５０～１２００℃であり、仕上げ圧延完了温度が９５０℃超、１０５０℃以下となるように熱間圧延する熱間圧延工程、
前記熱間圧延完了後、１．０秒以内に冷却を開始し、３０～１５０℃／ｓの平均冷却速度で４００～５００℃の冷却停止温度まで冷却する冷却工程、
前記冷却停止温度まで冷却した後、４００～５００℃の温度域で巻取りを行う巻取り工程、
前記巻取り後、２５℃／ｈ超、１００℃／ｈ以下の平均冷却速度で５０℃以下の温度域まで冷却するコイル冷却工程。
以下、各工程について詳細に説明する。
【0081】
加熱工程
加熱工程では、上述の化学組成を有するスラブを１１００℃以上、１３５０℃未満に加熱する。スラブ段階で存在する粗大な析出物は、圧延中の割れや材料特性の低下を引き起こすため、熱間圧延前の鋼素材を加熱して、粗大な炭化物を固溶することが好ましい。そのため、加熱温度は１１００℃以上とすることが好ましい。より好ましくは、１１５０℃以上である。一方、加熱温度が高くなりすぎても、スケール発生量が多くなることで歩留まりが低下するため、加熱温度は１３５０℃以下とすることが好ましい。より好ましくは、１３００℃以下である。
加熱工程では、上述の化学組成を有するスラブを１１００℃以上、１３５０℃未満に加熱する。スラブ段階で存在する粗大な析出物は、圧延中の割れや材料特性の低下を引き起こすため、熱間圧延前の鋼素材を加熱して、粗大な炭化物を固溶することが好ましい。そのため、加熱温度は１１００℃以上とすることが好ましい。より好ましくは、１１５０℃以上である。一方、加熱温度が高くなりすぎても、スケール発生量が多くなることで歩留まりが低下するため、加熱温度は１３５０℃以下とすることが好ましい。より好ましくは、１３００℃以下である。
【0082】
なお、加熱する鋳片は、製造コストの観点から連続鋳造によって生産することが好ましいが、その他の鋳造方法（例えば造塊法）で生産しても構わない。
【0083】
熱間圧延工程
熱間圧延における鋼板温度は、オーステナイト中のＴｉおよびＮｂの炭化物や窒化物の析出に影響を与える。熱間圧延開始温度が１０５０℃未満では、熱間圧延開始前に析出が開始して析出物が粗大化するため、析出物を所望の形態に制御することができず、均質なスラブを得ることができない場合がある。そのため、熱間圧延開始温度は１０５０℃以上とすることが好ましい。より好ましくは、１０７０℃以上である。
一方、熱間圧延開始温度が１２００℃超では、熱間圧延中に析出物の析出を開始させることが困難となり、析出物を所望の形態に制御することができない場合がある。そのため、熱間圧延開始温度は１２００℃以下とすることが好ましい。より好ましくは１１７０℃以下である。
熱間圧延における鋼板温度は、オーステナイト中のＴｉおよびＮｂの炭化物や窒化物の析出に影響を与える。熱間圧延開始温度が１０５０℃未満では、熱間圧延開始前に析出が開始して析出物が粗大化するため、析出物を所望の形態に制御することができず、均質なスラブを得ることができない場合がある。そのため、熱間圧延開始温度は１０５０℃以上とすることが好ましい。より好ましくは、１０７０℃以上である。
一方、熱間圧延開始温度が１２００℃超では、熱間圧延中に析出物の析出を開始させることが困難となり、析出物を所望の形態に制御することができない場合がある。そのため、熱間圧延開始温度は１２００℃以下とすることが好ましい。より好ましくは１１７０℃以下である。
【0084】
仕上げ圧延完了温度は、旧オーステナイト粒の集合組織に影響を与える因子である。仕上げ圧延完了温度が９５０℃以下では、旧オーステナイト粒の集合組織が発達し、鋼材特性の異方性が高くなる場合がある。そのため、仕上げ圧延完了温度は９５０℃超とすることが好ましい。より好ましくは、９６０℃以上である。
一方、仕上げ圧延完了温度が高すぎると、旧オーステナイト粒の粗大化が顕著になり、第２相が粗大化することで、所望の穴広げ性を得ることができなくなる場合がある。そのため、仕上げ圧延完了温度は１０５０℃以下とすることが好ましい。より好ましくは、１０２０℃以下である。
一方、仕上げ圧延完了温度が高すぎると、旧オーステナイト粒の粗大化が顕著になり、第２相が粗大化することで、所望の穴広げ性を得ることができなくなる場合がある。そのため、仕上げ圧延完了温度は１０５０℃以下とすることが好ましい。より好ましくは、１０２０℃以下である。
【0085】
なお、熱間圧延前に、スラブを粗圧延して粗バーとした後に、熱間圧延してもよい。
【0086】
また、仕上げ圧延前は通常、鋼板表面に形成されたスケールの除去（デスケーリング）が行われる。本実施形態においてデスケーリングは常法で行えばよく、例えば、噴射する水の衝突圧が３．０ＭＰａ未満となるように行えばよい。噴射する水の衝突圧が３．０ＭＰａ以上の高圧デスケーリングを行うと、表層における集合組織を好ましく制御できない場合がある。
【0087】
また、仕上げ圧延では、集合組織を好ましく制御するために、最終パスにおける圧下率と、最終パスから１パス前における圧下率との合計圧下率は３０％未満とすることが好ましい。
【0088】
冷却工程
本実施形態では、所望の金属組織を得るためには、冷却工程における熱間圧延後の冷却条件およびコイル冷却工程におけるコイル状に巻取った後の冷却条件を複合的且つ不可分に制御することが効果的である。
本実施形態では、所望の金属組織を得るためには、冷却工程における熱間圧延後の冷却条件およびコイル冷却工程におけるコイル状に巻取った後の冷却条件を複合的且つ不可分に制御することが効果的である。
【0089】
上述の熱間圧延では、比較的高温で圧延しているため、旧オーステナイト粒の粗大化が進みやすい。そのため、仕上げ圧延完了後、短時間で冷却を開始し、旧オーステナイト粒の粗大化を抑制する必要がある。仕上げ圧延完了後、冷却開始までの時間が長いと、旧オーステナイト粒が粗大化し、所望の第２相の平均粒径および第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径を得ることができない場合がある。冷却開始時間は早ければ早いほど良く、本実施形態では、熱間圧延完了後、１．０秒以内に冷却を開始することが好ましい。より好ましくは、０．５秒以内であり、より好ましくは０秒である。
【0090】
なお、ここでいう冷却開始時間とは、仕上げ圧延完了後、後述の冷却（平均冷却速度が３０～１５０℃／ｓである冷却）を開始するまでの経過時間のことをいう。
【0091】
熱間圧延後の冷却は、３０～１５０℃／ｓの平均冷却速度で４００～５００℃の冷却停止温度まで行うことが好ましい。平均冷却速度が遅すぎると、フェライトが析出し、所望量のベイナイト相を得ることができなくなり、所望の引張強さおよび穴広げ性の両方、またはいずれか一方を得ることができない場合がある。また、平均冷却速度が遅いと、炭化物形成元素であるＴｉ、ＶおよびＮｂ等が炭素と結合し、析出物を多量に形成し、熱延鋼板の低温靭性が低下する場合がある。そのため、熱間圧延完了後の冷却の平均冷却速度は３０℃／ｓ以上とすることが好ましい。
【0092】
ＭＣ炭化物の量をより抑制するためには、平均冷却速度を高める必要がある。本実施形態では、表面から板厚方向に板厚の１／４位置における金属組織において、直径２０ｎｍ以下のＭＣ炭化物の平均間隔を５０ｎｍ以上とするために、熱間圧延後の冷却における平均冷却速度は９０℃／ｓ以上としてもよい。
【0093】
一方、熱間圧延完了後の平均冷却速度が速すぎると、表面温度が低くなりすぎて、鋼板表面にマルテンサイトが生成しやすくなり、所望の延性および曲げ性、またはいずれか一方を得ることができない場合がある。そのため、熱間圧延完了後の冷却の平均冷却速度は１５０℃／ｓ以下とすることが好ましい。より好ましくは、１２０℃／ｓ以下であり、より好ましくは１００℃／ｓ以下である。
【0094】
なお、本実施形態における平均冷却速度とは、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とする。
冷却停止温度が４００～５００℃の温度域外であると、後述の巻取り工程を所望の温度域で行うことができない。また、所望の金属組織を得るためには、熱間圧延後の冷却において冷却中のフェライト変態を抑制するため、空冷を行わないことが望ましい。
冷却停止温度が４００～５００℃の温度域外であると、後述の巻取り工程を所望の温度域で行うことができない。また、所望の金属組織を得るためには、熱間圧延後の冷却において冷却中のフェライト変態を抑制するため、空冷を行わないことが望ましい。
【0095】
巻取り工程
熱間圧延後の冷却を停止した後、フェライト変態を抑制してベイナイト変態を進行させるために、また第２相の分布・形態・分率を制御するために、巻取り温度が４００～５００℃の温度域となるように巻取りを行うことが好ましい。巻取り温度が４００℃未満であると、マルテンサイト変態が生じやすくなることで、マルテンサイト相の面積率が高まり、所望の延性を得ることができない場合がある。そのため、巻取り温度は４００℃以上とすることが好ましい。より好ましくは、４２０℃以上である。
熱間圧延後の冷却を停止した後、フェライト変態を抑制してベイナイト変態を進行させるために、また第２相の分布・形態・分率を制御するために、巻取り温度が４００～５００℃の温度域となるように巻取りを行うことが好ましい。巻取り温度が４００℃未満であると、マルテンサイト変態が生じやすくなることで、マルテンサイト相の面積率が高まり、所望の延性を得ることができない場合がある。そのため、巻取り温度は４００℃以上とすることが好ましい。より好ましくは、４２０℃以上である。
【0096】
一方、巻取り温度が５００℃超では、Ｔｉ、ＮｂおよびＶ等の炭化物形成元素が炭素と結合し、微細なＭＣ炭化物を形成することで、熱延鋼板の低温靭性が劣化する場合がある。そのため、巻取り温度は５００℃以下とすることが好ましい。より好ましくは、４８０℃以下である。
【0097】
コイル冷却工程
コイル状に巻取った後の冷却速度は、第２相の組織分率に影響を及ぼす。コイル冷却工程では、未変態オーステナイトへの炭素濃化が行われる。未変態オーステナイトは第２相（マルテンサイト相、またはマルテンサイト―オーステナイト混合相）に変態する前の組織である。コイル状に巻取った後に、２５℃／ｈ以下の平均冷却速度で冷却すると、未変態オーステナイトが分解し、所望量の第２相を得ることができない場合がある。また、未変態オーステナイトへの炭素濃化が過度に進行し、第２相の硬さが過剰になり、主相と第２相との組織間硬度差が大きくなることで、熱延鋼板の穴広げ性が低下する場合がある。そのため、平均冷却速度は２５℃／ｈ超とすることが好ましい。より好ましくは、３０℃／以上である。
コイル状に巻取った後の冷却速度は、第２相の組織分率に影響を及ぼす。コイル冷却工程では、未変態オーステナイトへの炭素濃化が行われる。未変態オーステナイトは第２相（マルテンサイト相、またはマルテンサイト―オーステナイト混合相）に変態する前の組織である。コイル状に巻取った後に、２５℃／ｈ以下の平均冷却速度で冷却すると、未変態オーステナイトが分解し、所望量の第２相を得ることができない場合がある。また、未変態オーステナイトへの炭素濃化が過度に進行し、第２相の硬さが過剰になり、主相と第２相との組織間硬度差が大きくなることで、熱延鋼板の穴広げ性が低下する場合がある。そのため、平均冷却速度は２５℃／ｈ超とすることが好ましい。より好ましくは、３０℃／以上である。
【0098】
一方、平均冷却速度が速すぎると、コイルの内部と外部との間で冷却速度に差が生じ、均一に冷却することができない場合がある。そのため、平均冷却速度は１００℃／ｈ以下とすることが好ましい。より好ましくは、８０℃／ｈ以下であり、より一層好ましくは６０℃／ｈ以下である。
【0099】
コイル状に巻取った後の冷却は、上述した平均冷却速度で５０℃以下の温度域まで行うことが好ましい。
【実施例】
【0100】
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する一条件例である。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。
【0101】
表１および２の鋼Ｎｏ．１～４２に示す化学組成を有する鋼を溶製し、連続鋳造により厚みが２４０～３００ｍｍのスラブを製造した。得られたスラブを用いて、表３および４に示す製造条件により、熱延鋼板を得た。なお、表３および表４の「ＦＴ～ＣＴ間の平均冷却速度」は、熱間圧延後に冷却を開始した時から、巻取り（冷却停止）までの平均冷却速度を示す。また、仕上げ圧延前は常法（噴射する水の衝突圧が３．０ＭＰａ未満）によりデスケーリングを行った。Ｎｏ．４１についてのみ、噴射する水の衝突圧が３．５ＭＰａとなるように、デスケーリングを行った。
【0102】
【表1】
【0103】
【表2】
【0104】
【表3】
【0105】
【表4】
【0106】
得られた熱延鋼板に対し、上述の方法により、表面から板厚方向に板厚の１／４位置における組織分率、第２相の平均粒径、第２相の全粒子のうち、粒径の大きさが上位１０％以内である粒子の平均粒径、（１１０）＜１１２＞方位の極密度および直径２０ｎｍ以下の析出物の平均間隔、並びに、表面～表面から板厚方向に板厚の１／１６位置の金属組織における（１１０）＜１－１１＞方位の極密度を求めた。なお、試験Ｎｏ．１８、３３、３５および３６については、第二相が連結しており、粒子としてその粒径を測定できなかった。
【0107】
得られた結果を表５および６に示す。なお、ベイナイトおよび第２相の面積率の合計が１００％にならない例について、金属組織の残部はフェライトであった。また、試験Ｎｏ．２４は、直径２０ｎｍ以下の析出物が観察されなかった。
【0108】
【表5】
【0109】
【表6】
【0110】
得られた熱延鋼板に対して、後述の方法により、引張強さＴＳ、全伸びＥｌ、穴広げ率λ、限界曲げ半径Ｒおよび延性脆性遷移温度ｖＴｒｓを求めた。
【0111】
引張強さＴＳおよび全伸びＥｌ
ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、ＪＩＳ５号試験片を用いて引張試験を行うことで、引張強さＴＳおよび全伸びＥｌを得た。なお、クロスヘッド速度は１０ｍｍ／ｍｉｎとした。引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上である場合を、強度に優れるとして合格と判定し、９８０ＭＰａ未満の場合を、強度に劣るとして不合格と判定した。全伸びＥｌが１３．０％以上の場合を、延性に優れるとして合格と判定し、１３．０％未満の場合を、延性に劣るとして不合格と判定した。
ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して、ＪＩＳ５号試験片を用いて引張試験を行うことで、引張強さＴＳおよび全伸びＥｌを得た。なお、クロスヘッド速度は１０ｍｍ／ｍｉｎとした。引張強さＴＳが９８０ＭＰａ以上である場合を、強度に優れるとして合格と判定し、９８０ＭＰａ未満の場合を、強度に劣るとして不合格と判定した。全伸びＥｌが１３．０％以上の場合を、延性に優れるとして合格と判定し、１３．０％未満の場合を、延性に劣るとして不合格と判定した。
【0112】
穴広げ率λ
穴広げ性は、６０°円錐ポンチを用いて、クリアランスが１２．５％となる条件で直径１０ｍｍの円形穴を打ち抜き、かえりがダイ側となるようにした穴広げ試験を行って得られる、穴広げ率λで評価した。各試験番号について、５回の穴広げ試験を実施し、それらの平均値を算出することで、穴広げ率λを得た。穴広げ率が６０％以上の場合を穴広げ性に優れるとして合格と判定し、６０％未満の場合を穴広げ性に劣るとして不合格と判定した。
穴広げ性は、６０°円錐ポンチを用いて、クリアランスが１２．５％となる条件で直径１０ｍｍの円形穴を打ち抜き、かえりがダイ側となるようにした穴広げ試験を行って得られる、穴広げ率λで評価した。各試験番号について、５回の穴広げ試験を実施し、それらの平均値を算出することで、穴広げ率λを得た。穴広げ率が６０％以上の場合を穴広げ性に優れるとして合格と判定し、６０％未満の場合を穴広げ性に劣るとして不合格と判定した。
【0113】
限界曲げ半径Ｒ
曲げ性は、Ｖ曲げ試験を行うことで得られる、限界曲げ半径Ｒにより評価した。限界曲げ半径Ｒは、圧延方向に対して垂直な方向が長手方向（曲げ稜線が圧延方向と一致）となるように、ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２０１４に準拠して、１号試験片を用いてＶ曲げ試験を行うことで得た。
曲げ性は、Ｖ曲げ試験を行うことで得られる、限界曲げ半径Ｒにより評価した。限界曲げ半径Ｒは、圧延方向に対して垂直な方向が長手方向（曲げ稜線が圧延方向と一致）となるように、ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２０１４に準拠して、１号試験片を用いてＶ曲げ試験を行うことで得た。
【0114】
ダイとパンチとのなす角度は６０°とし、パンチの先端半径を０．１ｍｍ単位で変えてＶ曲げ試験を行って、亀裂が発生せずに曲げることができたパンチの先端半径の最大値を求めた。亀裂が発生せずに曲げることができたパンチの先端半径の最大値を、限界曲げ半径Ｒとした。限界曲げ半径Ｒを試験片の板厚ｔで除した値（Ｒ／ｔ）が１．０以下であった場合、曲げ性に優れるとして合格と判定し、表７および８に「Ｇｏｏｄ」と記載した。一方、限界曲げ半径Ｒを試験片の板厚ｔで除した値（Ｒ／ｔ）が１．０超であった場合、曲げ性に劣るとして不合格と判定し、表７および８に「Ｂａｄ」と記載した。
【0115】
延性脆性遷移温度ｖＴｒｓ
延性脆性遷移温度ｖＴｒｓは、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８で規定する２．５ｍｍサブサイズのＶノッチ試験片を用いて、シャルピー衝撃試験を行った。脆性破面率が５０％となる温度を求め、これを延性脆性遷移温度ｖＴｒｓとした。延性脆性遷移温度ｖＴｒｓが－４０℃以下（－４０℃を含む、－４０℃より負の値）である場合を低温靭性に優れるとして合格と判定し、－４０℃超（－４０℃を含まない、－４０℃より正の値）の場合を低温靭性に劣るとして不合格と判定した。また、延性脆性遷移温度ｖＴｒｓが－７０℃以下である場合を、低温靭性により優れると判断した。
延性脆性遷移温度ｖＴｒｓは、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８で規定する２．５ｍｍサブサイズのＶノッチ試験片を用いて、シャルピー衝撃試験を行った。脆性破面率が５０％となる温度を求め、これを延性脆性遷移温度ｖＴｒｓとした。延性脆性遷移温度ｖＴｒｓが－４０℃以下（－４０℃を含む、－４０℃より負の値）である場合を低温靭性に優れるとして合格と判定し、－４０℃超（－４０℃を含まない、－４０℃より正の値）の場合を低温靭性に劣るとして不合格と判定した。また、延性脆性遷移温度ｖＴｒｓが－７０℃以下である場合を、低温靭性により優れると判断した。
【0116】
以上の試験結果を、表７および８に示す。
【0117】
【表7】
【0118】
【表8】
【0119】
表５～８を見ると、本発明例は、優れた強度、延性、曲げ性、穴広げ性および低温靭性を有することが分かる。また、直径２０ｎｍ以下の析出物の平均間隔が５０ｎｍ以上である本発明例は、より優れた低温靭性を有することが分かる。
一方、比較例は、強度、延性、曲げ性および穴広げ性のうち１つ以上の特性が劣ることが分かる。
一方、比較例は、強度、延性、曲げ性および穴広げ性のうち１つ以上の特性が劣ることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0120】
本発明に係る上記態様によれば、優れた強度、延性、曲げ性、穴広げ性および低温靭性を有する熱延鋼板およびその製造方法を提供することができる。