特表 2024-532749 高強度高靭性鋼板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-10

(54)【発明の名称】高強度高靭性鋼板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20240903BHJP

   C22C 38/30 20060101ALI20240903BHJP

   C21D 9/46 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 301Z

C22C38/30

C21D9/46 F

C21D9/46 S

C22C38/00 301U

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508065

(86)(22)【出願日】2022-08-11

(85)【翻訳文提出日】2024-02-20

(86)【国際出願番号】 KR2022012063

(87)【国際公開番号】W WO2023018270

(87)【国際公開日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】10-2021-0105857

(32)【優先日】2021-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522492576

【氏名又は名称】ポスコ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100195257

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 一志

(72)【発明者】

【氏名】ジャン、 ジェ－ウク

(72)【発明者】

【氏名】リム、 ソン－ウ

(72)【発明者】

【氏名】パク、 ヤン－ジェ

(72)【発明者】

【氏名】ホン、 ソン－ジュ

【テーマコード（参考）】

4K037

【Ｆターム（参考）】

4K037EA01

4K037EA07

4K037EA10

4K037EA11

4K037EA15

4K037EA23

4K037EA25

4K037EA27

4K037EA32

4K037EB11

4K037FA02

4K037FA03

4K037FC04

4K037FD02

4K037FD03

4K037FD04

4K037FE01

4K037FE02

4K037FE03

4K037FF03

4K037FG00

4K037JA07

(57)【要約】

本発明は、高強度高靭性鋼板及びその製造方法に関し、より詳細には、自動車の安全ベルトスプリング用などに使用できる高強度高靭性鋼板及びその製造方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重量％で、炭素（Ｃ）：０．７０～１．２０％、マンガン（Ｍｎ）：０．２～０．６％、シリコン（Ｓｉ）：０．０１～０．４％、リン（Ｐ）：０．００５～０．０２％、硫黄（Ｓ）：０．０１％以下、アルミニウム（Ａｌ）：０．０１～０．１％、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．８％、バナジウム（Ｖ）：０．０２～０．２５％、コバルト（Ｃｏ）：０．０１～０．２％、残部鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含み、
主相であるパーライト組織と残り４面積％以下の粒界初析セメンタイトとを含む微細組織を有し、
前記パーライト組織は、それ自体の面積％で、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）４０％以上、ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）５０％以下及び不均一パーライト１０％以下を含んで組成される、鋼板。

【請求項2】

前記鋼板は、厚さ方向に微細組織の断面を観察するとき、前記均一パーライトの平均厚さが２．５μｍ以下である、請求項１に記載の鋼板。

【請求項3】

前記鋼板は、下記関係式１のＡ値が１．２以下である、請求項１に記載の鋼板。
［関係式１］
Ａ＝［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｖ］
（ここで、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］及び［Ｖ］は各元素の重量％である。）

【請求項4】

前記鋼板は、引張強度が２１００ＭＰａ以上であり、伸び率が２％以上であり、曲げ特性（Ｒ／ｔ）が３．０以下（Ｒは１８０°曲げ試験後、曲げ部クラックが発生しない曲げ半径であり、ｔは鋼板の厚さである。）である、請求項１に記載の鋼板。

【請求項5】

前記鋼板は、引張強度が２２００～２３５０ＭＰａである、請求項１に記載の鋼板。

【請求項6】

前記鋼板の厚さが０．１～０．６ｍｍである、請求項１に記載の鋼板。

【請求項7】

重量％で、炭素（Ｃ）：０．７０～１．２０％、マンガン（Ｍｎ）：０．２～０．６％、シリコン（Ｓｉ）：０．０１～０．４％、リン（Ｐ）：０．００５～０．０２％、硫黄（Ｓ）：０．０１％以下、アルミニウム（Ａｌ）：０．０１～０．１％、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．８％、バナジウム（Ｖ）：０．０２～０．２５％、コバルト（Ｃｏ）：０．０１～０．２％、残部鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含む鋼スラブを再加熱する段階と、
前記再加熱された鋼スラブを粗圧延する段階と、
前記粗圧延された鋼板を仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板を５～５０℃／ｓの冷却速度で５４０～６６０℃の温度範囲まで冷却した後に巻き取る段階と、
前記冷却及び巻き取られた鋼板を８５０～１０５０℃の温度範囲に加熱して５～２０分間保持し、次いで、５０～１５０℃／ｓの冷却速度で５２０～５９０℃の温度範囲まで冷却した後、３０～１２０秒間保持する熱処理を行う段階と、
前記熱処理された鋼板を８０～９６％の累積圧下率で冷間圧延する段階と、を含む、鋼板の製造方法。

【請求項8】

前記鋼スラブは、下記関係式１のＡ値が１．２以下である、請求項７に記載の鋼板の製造方法。
［関係式１］
Ａ＝［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｖ］
（ここで、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］及び［Ｖ］は各元素の重量％である。）

【請求項9】

前記再加熱は１１００～１３００℃の温度範囲で行い、
前記粗圧延は１０００～１１００℃の温度範囲で行い、
前記仕上げ圧延は８６０～９４０℃の温度範囲で行う、請求項７に記載の鋼板の製造方法。

【請求項10】

前記巻き取り後、鋼板を２００℃以下の温度範囲で酸洗する段階をさらに含む、請求項７に記載の鋼板の製造方法。

【請求項11】

前記熱処理後、鋼板を空冷する段階をさらに含む、請求項７に記載の鋼板の製造方法。

【請求項12】

熱処理された鋼板の微細組織は、主相であるパーライト組織と残り４面積％以下の粒界初析セメンタイトとを含む、請求項７に記載の鋼板の製造方法。

【請求項13】

前記仕上げ圧延後、熱延鋼板の厚さが１．５～２．６ｍｍである、請求項７に記載の鋼板の製造方法。

【請求項14】

前記冷間圧延後、冷延鋼板の厚さが０．１～０．６ｍｍである、請求項７に記載の鋼板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高強度高靭性鋼板及びその製造方法に関し、より詳細には、自動車の安全ベルトスプリング用などに使用できる高強度高靭性鋼板及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、自動車の安全ベルトスプリング用に使用される素材は、最終素材の厚さが０．１～０．３ｍｍ程度と薄く、幅３～２５ｍｍ程度のぜんまい状で使用されるため、高い靭性が求められる。また、スプリングの重要な特性である巻き戻し性能に優れる必要があり、製品別の目標復元力とトルクを確保するためには最終冷延鋼板の引張強度が高い必要がある。

【0003】

上記のような薄物高強度の特性を確保するために最も広く活用されているのが、共析鋼以上の炭素を含有している高炭素鋼である。過共析高炭素鋼が有するパーライト組織を活用して冷間圧延後に得られる延伸されたパーライト組織形態を制御することで、高い靭性及び強度を確保することができる。これは、高価な合金元素を使用する方法、又は追加の熱処理工程によるベイナイトやテンパードマルテンサイトのような低温変態組織を活用する方法よりも経済的である。

【0004】

スプリングの使用中に破断、破損等がなく３０万回以上の巻き戻し回数で使用するためには、最終０．２ｔ内外の冷延材の微細組織のうち、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率が高くなければならない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】韓国特許公開公報第１０－２０１８－００３４８８５号（２０１８．０４．０５公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一実施形態は、高強度高靭性鋼板及びその製造方法を提供しようとするものである。

【0007】

本発明の課題は、上述した内容に限定されない。通常の技術者であれば、本明細書の全体的な内容から本発明のさらなる課題を理解する上で何ら困難がない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．７０～１．２０％、マンガン（Ｍｎ）：０．２～０．６％、シリコン（Ｓｉ）：０．０１～０．４％、リン（Ｐ）：０．００５～０．０２％、硫黄（Ｓ）：０．０１％以下、アルミニウム（Ａｌ）：０．０１～０．１％、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．８％、バナジウム（Ｖ）：０．０２～０．２５％、コバルト（Ｃｏ）：０．０１～０．２％、残部鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含み、
主相であるパーライト組織と残り４面積％以下の粒界初析セメンタイトを含む微細組織を有し、
上記パーライト組織は、それ自体の面積％で、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）４０％以上、ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）５０％以下及び不均一パーライト１０％以下を含んで組成される鋼板を提供することができる。

【0009】

上記鋼板は、厚さ方向に微細組織の断面を観察するとき、上記均一パーライトの平均厚さが２．５μｍ以下であってもよい。

【0010】

上記鋼板は、下記関係式１のＡ値が１．２以下であってもよい。

【0011】

［関係式１］
Ａ＝［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｖ］
（ここで、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］及び［Ｖ］は各元素の重量％である。）

【0012】

上記鋼板は、引張強度が２１００ＭＰａ以上であり、伸び率が２％以上であり、曲げ特性（Ｒ／ｔ）が３．０以下（Ｒは１８０°曲げ試験後、曲げ部クラックが発生しない曲げ半径であり、ｔは鋼板の厚さである。）であることができる。

【0013】

上記鋼板は引張強度が２２００～２３５０ＭＰａであってもよい。

【0014】

上記鋼板の厚さは０．１～０．６ｍｍであってもよい。

【0015】

本発明の他の実施形態は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．７０～１．２０％、マンガン（Ｍｎ）：０．２～０．６％、シリコン（Ｓｉ）：０．０１～０．４％、リン（Ｐ）：０．００５～０．０２％、硫黄（Ｓ）：０．０１％以下、アルミニウム（Ａｌ）：０．０１～０．１％、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．８％、バナジウム（Ｖ）：０．０２～０．２５％、コバルト（Ｃｏ）：０．０１～０．２％、残部鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含む鋼スラブを再加熱する段階と、
上記再加熱された鋼スラブを粗圧延する段階と、
上記粗圧延された鋼板を仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、
上記熱延鋼板を５～５０℃／ｓの冷却速度で５４０～６６０℃の温度範囲まで冷却した後に巻き取る段階と、
上記冷却及び巻き取られた鋼板を８５０～１０５０℃の温度範囲に加熱して５～２０分間保持し、次いで、５０～１５０℃／ｓの冷却速度で５２０～５９０℃の温度範囲まで冷却した後、３０～１２０秒間保持する熱処理を行う段階と、
上記熱処理された鋼板を８０～９６％の累積圧下率で冷間圧延する段階と、を含む鋼板の製造方法を提供することができる。

【0016】

上記鋼スラブは、下記関係式１のＡ値が１．２以下であってもよい。

【0017】

［関係式１］
Ａ＝［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｖ］
（ここで、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］及び［Ｖ］は各元素の重量％である。）

【0018】

上記再加熱は１１００～１３００℃の温度範囲で行い、
上記粗圧延は１０００～１１００℃の温度範囲で行い、
上記仕上げ圧延は８６０～９４０℃の温度範囲で行うことができる。

【0019】

上記巻き取り後、鋼板を２００℃以下の温度範囲で酸洗する段階をさらに含んでもよい。

【0020】

上記熱処理後、鋼板を空冷する段階をさらに含んでもよい。

【0021】

熱処理された鋼板の微細組織は、主相であるパーライト組織と残り４面積％以下の粒界初析セメンタイトを含んでもよい。

【0022】

上記仕上げ圧延後、熱延鋼板の厚さは１．５～２．６ｍｍであってもよい。

【0023】

上記冷間圧延後、冷延鋼板の厚さは０．１～０．６ｍｍであってもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明の一実施形態によれば、高強度高靭性鋼板及びその製造方法を提供することができる。

【0025】

本発明の一実施形態は、高級産業／工具及び自動車の安全ベルトスプリング用等に使用できる高強度高靭性鋼板及びその製造方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の形態を走査電子顕微鏡（ｘ２０，０００）で観察した写真である。

【図2】発明例２の均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率を計算するための方法を写真で示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下では、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲は以下で説明される実施形態に限定されるものとして解釈されてはならない。本実施形態は、当該発明が属する技術分野における通常の技術者に本発明をより詳細に説明するために提供されるものである。

【0028】

上述したように、これまでに製造されてきたリールスプリング素材は、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率が不足することから耐久性の低下及び素材間の品質ばらつきが存在し、安定した均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）組織の確保が容易ではない。また、共析鋼以上のパーライト単相組織を冷間圧延して生産することによる成分系及び工程特性上、初析セメンタイトによる品質低下あり、これに対する改善が必要である。

【0029】

本発明者は、鋼組成、製造工程を制御することにより、優れた強度及び靭性を有する冷延鋼板を製造するために鋭意研究を行った。

【0030】

その結果、合金組成及び製造条件を最適化して冷間圧延前に鋼板の粒界初析セメンタイトを制御し、最終鋼板の均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）組織を厳密に制御することにより、上記物性を確保できることを確認し、本発明を完成するに至った。

【0031】

以下、本発明について詳細に説明する。

【0032】

以下では、本発明の鋼組成について詳細に説明する。

【0033】

本発明において特に断りのない限り、各元素の含量を表す％は重量を基準とする。

【0034】

本発明の一実施形態に係る鋼板は、重量％で、炭素（Ｃ）：０．７０～１．２０％、マンガン（Ｍｎ）：０．２～０．６％、シリコン（Ｓｉ）：０．０１～０．４％、リン（Ｐ）：０．００５～０．０２％、硫黄（Ｓ）：０．０１％以下、アルミニウム（Ａｌ）：０．０１～０．１％、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．８％、バナジウム（Ｖ）：０．０２～０．２５％、コバルト（Ｃｏ）：０．０１～０．２％、残部鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含んでよい。

【0035】

炭素（Ｃ）：０．７０～１．２０％
炭素（Ｃ）はパーライト組織の強度及び靭性に大きな影響を及ぼす元素であって、冷間圧延後に均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）を４０％以上確保するためには０．７０％以上添加することが好ましい。但し、炭素（Ｃ）の含量が１．２０％を超えると、熱処理後の粒界初析セメンタイトの分率が高くなり靭性が低下する。上記炭素（Ｃ）含量の下限は０．７５％であることが好ましく、０．７６％であることがより好ましく、０．７７％であることがさらに好ましく、０．７８％であることが最も好ましい。上記炭素（Ｃ）含量の上限は０．９０％であることが好ましく、０．８８％であることがより好ましく、０．８７％であることがさらに好ましく、０．８５％であることが最も好ましい。

【0036】

マンガン（Ｍｎ）：０．２～０．６％
マンガン（Ｍｎ）は、固溶強化による強度向上のために０．２％以上添加することができる。但し、過剰に添加する場合、炭化物の形成による靭性低下の危険があり、中心偏析により偏析部の低温組織による脆性の危険があるため、その含量の上限は０．６％に制限することができる。上記マンガン（Ｍｎ）含量の下限は、０．２２％であることが好ましく、０．２４％であることがより好ましく、０．２５％であることがさらに好ましい。上記マンガン（Ｍｎ）含量の上限は０．５％であることが好ましく、０．４８％であることがより好ましく、０．４６％であることがさらに好ましく、０．４５％であることが最も好ましい。

【0037】

シリコン（Ｓｉ）：０．０１～０．４％
シリコン（Ｓｉ）は、パーライト内のフェライト組織の固溶強化のために０．０１％以上添加することができる。しかし、過度に添加される場合、加熱炉で生成される１次スケールを過度に形成し、赤スケール欠陥を誘発して熱処理及び加工性を阻害させ、残留セメンタイトによる脆性誘発の危険があるため、その含量を０．４％以下に制限することができる。上記シリコン（Ｓｉ）含量の下限は０．０５％であることが好ましく、０．０６％であることがより好ましく、０．０８％であることがさらに好ましく、０．１％であることが最も好ましい。上記シリコン（Ｓｉ）含量の上限は０．３％であることが好ましく、０．２８％であることがより好ましく、０．２６％であることがさらに好ましく、０．２５％であることが最も好ましい。

【0038】

リン（Ｐ）：０．００５～０．０２％
リン（Ｐ）が０．０２％を超える場合には、偏析による脆性の危険が存在し得る。したがって、上記リン（Ｐ）の含量は０．０２％以下であることが好ましい。上記リン（Ｐ）含量の上限は０．０１５％であることが好ましく、０．０１４％であることがより好ましく、０．０１３％であることがさらに好ましく、０．０１２％であることが最も好ましい。一方、製造過程中に不可避に含まれる場合を考慮して、その下限は０．００５％に制限することができる。

【0039】

硫黄（Ｓ）：０．０１％以下
硫黄（Ｓ）は非金属介在物を形成し、靭性を劣らせる元素であって、含量をできるだけ低く管理することが必要である。したがって、上記硫黄（Ｓ）の含量は０．０１％以下であることが好ましい。一方、本発明では、上記硫黄（Ｓ）の含量が低いほど、偏析／介在物による脆性の危険が減少して靭性確保に有利であるため、その下限を特に制限しない。上記硫黄（Ｓ）の含量は、０．００８％以下であることが好ましく、０．００６％以下であることがより好ましく、０．００５％以下であることがさらに好ましい。

【0040】

アルミニウム（Ａｌ）：０．０１～０．１％
アルミニウム（Ａｌ）は、ＡｌＮの形成によるオーステナイト結晶粒微細化元素であって、パーライト組織の微細化のために添加することができる。上記アルミニウム（Ａｌ）含量が０．０１％未満である場合、上記効果が十分に得られにくい可能性がある。一方、その含量が０．１％を超える場合には、酸化物の形成による介在物により脆性の危険が存在する可能性がある。上記アルミニウム（Ａｌ）含量の下限は０．０１２％であることが好ましく、０．０１４％であることがより好ましく、０．０１５％であることがさらに好ましい。上記アルミニウム（Ａｌ）含量の上限は０．０６％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましく、０．０４％であることがさらに好ましく、０．０３％であることが最も好ましい。

【0041】

クロム（Ｃｒ）：０．１～０．８％
クロム（Ｃｒ）は、強度確保及びパーライト層状間隔の微細化のために０．１％以上添加されることが好ましい。一方、その含量が０．８％を超える場合には、過度な炭化物の形成による靭性低下の恐れがある。上記クロム（Ｃｒ）含量の下限は０．１２％であることが好ましく、０．１４％であることがより好ましく、０．１５％であることがさらに好ましい。上記クロム（Ｃｒ）含量の上限は０．４％であることが好ましく、０．３５％であることがより好ましく、０．３３％であることがさらに好ましく、０．３０％であることが最も好ましい。

【0042】

バナジウム（Ｖ）：０．０２～０．２５％
バナジウム（Ｖ）は、パーライト結晶粒を微細化させ、冷延後の加工硬化による強度確保のために必要な元素である。上記効果を確保するために、本発明では、バナジウム（Ｖ）を０．０２％以上添加することができる。一方、その含量が過度な場合、粗大な炭／窒化物を形成して脆性の危険が存在する可能性があるため、その上限を０．２５％に制限することができる。上記バナジウム（Ｖ）の下限は０．０３％であることが好ましく、０．０４％であることがより好ましく、０．０５％であることがさらに好ましい。上記バナジウム（Ｖ）の上限は０．２２％であることが好ましく、０．２０％であることがより好ましく、０．１８％であることがさらに好ましい。

【0043】

コバルト（Ｃｏ）：０．０１～０．２％
コバルト（Ｃｏ）は均一なパーライトの形成を促進し、パーライトの配向度を増加させ、冷延後に均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）を確保するのに必要な元素であって、０．０１％以上含むことができる。一方、その含量が過度な場合、硬化能を低下させ、より速い冷却速度を要求するため、熱処理性を低下させる危険がある。したがって、コバルト（Ｃｏ）含量の上限を０．２％に制限することができる。上記コバルト（Ｃｏ）の下限は０．０２％であることが好ましく、０．０３％であることがより好ましく、０．０５％であることがさらに好ましい。上記コバルト（Ｃｏ）の上限は０．１８％であることが好ましく、０．１６％であることがより好ましく、０．１５％であることがさらに好ましい。

【0044】

本発明の鋼板は、上述した組成に加えて、残りの鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物を含んでよい。不可避不純物は、通常の製造工程で意図せずに混入する可能性があるため、これを排除することはできない。このような不純物は、通常の鉄鋼製造分野における技術者であれば、誰でも分かるものであるため、本明細書では、その全ての内容について特に言及しない。

【0045】

本発明の一実施形態に係る鋼板は、下記関係式１のＡ値が１．２以下であってよい。

【0046】

本発明では、下記関係式１によって偏析による曲げ性の低下及び過度な炭化物の形成を防止しようとする。Ｍｎ、Ｃｒ及びＶは、過剰に添加されると、連鋳工程段階でｍａｃｒｏ及びｍｉｃｒｏ偏析を誘発し、熱処理工程段階では、炭化物を多量に形成させて最終製品の靭性及び曲げ性を低下させる可能性がある。したがって、本発明では、上記問題点を防止するために、Ａ値を１．２以下に制御することができる。Ａ値の下限は、Ｍｎ、Ｃｒ及びＶの各元素含量の下限の合計とすることができる。

【0047】

［関係式１］
Ａ＝［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｖ］
（ここで、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］及び［Ｖ］は各元素の重量％である。）

【0048】

以下では、本発明の鋼の微細組織について詳細に説明する。

【0049】

本発明において特に断りのない限り、微細組織の分率を表す％は面積を基準とする。

【0050】

本発明の一実施形態に係る鋼板は、主相であるパーライト組織と、残り４面積％以下の粒界初析セメンタイトとを含む微細組織を有してよい。そして、上記パーライトは、それ自体の面積％で、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）４０％以上、ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）５０％以下及び不均一パーライト１０％以下を含んで組成され、上記均一パーライトの平均厚さは２．５μｍ以下であってよい。

【0051】

冷間圧延前にパーライト組織を有する板材は、冷間圧延を通じて厚さ方向の圧縮変形により最終的に３つの形態のパーライト組織を有するようになる。Ｆｉｂｒｏｕｓパーライトは、層状構造が圧延方向と平行に置かれた状態で延伸されたものであって、図１の中心部のような形態を示す。ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）は、圧延の垂直方向に１回以上の折れが発生し、パーライトの層状構造がジグザグ（ｚｉｇ－ｚａｇ）形態を示すものであり、不均一パーライトは、冷間圧延後にパーライト層状構造が折れ、曲がり、数μｍの間隔で割れて、ｆｉｂｒｏｕｓ又はｂｅｎｔパーライトが明らかに観察されにくい形態を示すものである。このような冷間圧延後の最終パーライト組織の形態は、成分系と製造条件によってその割合が異なり得る。

【0052】

一方、全微細組織において、上記粒界初析セメンタイトの分率が４面積％を超える場合、粒界初析セメンタイトによる脆性破壊の問題が生じる可能性がある。

【0053】

本発明では、高強度及び高靭性を確保するために、冷延前のパーライト組織が冷延によって均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）、ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）及び不均一パーライトとして形成されるときに形成される各パーライトの分率を制御することを特徴とする。具体的に、本発明において上記パーライトが、冷延後、それ自体の面積％で、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）４０％以上、ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）５０％以下及び不均一パーライト１０％以下を含んで組成されることを特徴とする。Ｆｉｂｒｏｕｓパーライトは、高靭性のための曲げ性を確保するために、それ自体の面積％で、４０％以上含むことが好ましく、ｂｅｎｔパーライト及び不均一パーライトは、本発明で目的とする物性を確保するために、それぞれ５０％以下、１０％以下に制限することが好ましい。より好ましくは、均一パーライトを５０％以上含むことができる。本発明では、ｆｉｂｒｏｕｓパーライトを分率で１００％含むことができ、ｂｅｎｔパーライト及び不均一パーライトの分率はそれぞれ０％を含むことができる。一方、本発明では、上記パーライト相の分率は鋼板全体の厚さ方向の断面において、任意の１０～１５個の地点を観察したとき、測定される微細組織の分率を平均として計算して表すことができ、ｆｉｂｒｏｕｓパーライトの厚さも平均として計算して表すことができる。

【0054】

上記均一パーライトの平均厚さが２．５μｍを超える場合、結晶粒が大きいほど強度が低下するのと同じ原理で、粗大な均一パーライトが形成されるため、目的とするレベルの強度を確保することができず、脆性が増加して曲げ性も確保できない。

【0055】

以下では、本発明の鋼板の製造方法について詳細に説明する。

【0056】

本発明の一実施形態に係る鋼板は、上述した合金組成を満たす鋼スラブを再加熱、圧延、冷却、巻き取り、熱処理及び冷間圧延して製造することができる。

【0057】

再加熱
本発明の合金組成を満たす鋼スラブを１１００～１３００℃の温度範囲に再加熱することができる。

【0058】

再加熱温度が１１００℃未満である場合、通板に必要なスラブの温度を十分に確保できない可能性がある。一方、その温度が１３００℃を超える場合、異常なオーステナイト成長及び過度なスケールによる表面欠陥が生じる可能性がある。

【0059】

粗圧延
上記再加熱された鋼スラブを１０００～１１００℃の温度範囲で粗圧延することができる。

【0060】

上記粗圧延温度が１０００℃未満である場合、圧延負荷が増大して通板性が低下するという欠点があり得る。一方、その温度が１１００℃を超える場合、スケールが過剰に形成されて表面品質が非常に低下するという欠点が発生する可能性がある。

【0061】

仕上げ圧延
上記粗圧延された鋼板を８６０～９４０℃の温度範囲で仕上げ圧延して熱延鋼板を得ることができる。

【0062】

上記仕上げ圧延温度が８６０℃未満である場合、過度な圧延負荷により熱間圧延性が大きく低下する可能性がある。一方、その温度が９４０℃を超える場合、オーステナイト結晶粒サイズが非常に粗大になり、脆性の危険がある。本発明では、仕上げ圧延後の熱延鋼板の厚さは１．５～２．６ｍｍであってよい。より好ましい熱延鋼板の厚さの上限は２．５ｍｍであり、より好ましい厚さの下限は１．６ｍｍであってよい。

【0063】

冷却及び巻き取り
上記熱延鋼板を５～５０℃／ｓの冷却速度で５４０～６８０℃の温度範囲まで冷却した後、巻き取ることができる。

【0064】

上記冷却の際、冷却速度が５℃／ｓ未満である場合、パーライト組織が粗大になり、脆性の危険がある。一方、その冷却速度が５０℃／ｓを超える場合、幅方向のエッジ（ｅｄｇｅ）部の過冷却による幅方向の材質ばらつきにより、形状が劣化し、巻き取りが困難になる可能性がある。

【0065】

巻取温度が５４０℃未満であると、低温変態組織であるベイナイト又はマルテンサイト組織が形成されるため、均一な熱延組織が得られにくい可能性がある。一方、巻取温度の上限は６８０℃に制限することができる。但し、表面部の内部酸化層と脱炭層を形成して表面欠陥を誘発することがあるため、これを防止するために、より好ましくは６６０℃以下に制限することができる。

【0066】

上記巻き取り後、本発明では、熱延鋼板を酸洗する工程をさらに含むことができる。上記酸洗は、上記巻き取られた鋼板を２００℃以下に自然冷却した後に行うことができ、上記酸洗によって鋼板の表面に形成されたスケールを除去することができる。

【0067】

熱処理
上記冷却及び巻き取られた鋼板を８５０～１０５０℃の温度範囲に加熱して５～２０分間保持し、次いで、５０～２５０℃／ｓの冷却速度で５００～６５０℃の温度範囲まで冷却した後、３０～１８０秒間保持する熱処理を行うことができる。より好ましくは、冷却速度の上限は１５０℃／ｓであり、より好ましい冷却温度範囲の下限は５２０℃であり、上限は５９０℃であってよい。さらに好ましい保持時間の上限は１２０秒であってよい。

【0068】

上記加熱温度、すなわち、オーステナイジング加熱温度が８５０℃未満である場合、不十分なオーステナイジングにより未固溶炭化物が残存して脆性を誘発する可能性がある。一方、その温度が１０５０℃を超える場合、オーステナイト結晶粒が粗大になり、靭性が低下するおそれがあり、パーライト組織の加工硬化能を低下させて、以後、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）組織の確保が難しくなる可能性がある。本発明では、加熱方法を特に限定していないが、高周波誘導加熱又はＢＯＸタイプ加熱炉などの方式を用いることができる。

【0069】

加熱後の保持時間が５分未満である場合、完全なオーステナイジングが難しい可能性があり、その時間が２０分を超えると、結晶粒が過度に粗大になる可能性がある。

【0070】

加熱及び保持後の冷却時に、冷却速度が５０℃／ｓ未満であると、粒界初析セメンタイトの割合が過度に増加して脆性の誘発及び均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）組織の形成を困難にすることがある。一方、その冷却速度の上限は２５０℃／ｓに制限することができる。但し、冷却速度の制御が容易ではなく、パーライト以外の低温組織を形成する危険が存在し得るため、より好ましい冷却速度の上限は１５０℃／ｓであってよい。

【0071】

冷却終了温度の下限は５００℃であってよい。但し、パーライト以外のベイナイトのような低温組織が形成される危険を防止するために、より好ましい下限は５２０℃であってもよい。さらに、冷却終了温度の上限は６５０℃であってよい。但し、組織の結晶粒が粗大になり、冷延後に均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の形成が難しくなる可能性があることを考慮して、より好ましい冷却終了温度の上限は５９０℃であってよい。

【0072】

冷却後に保持時間が３０秒未満であると、パーライト組織が十分に形成されない可能性があり、その時間の上限は１８０秒に制限することができる。一方、強度の低下により、冷延後に加工硬化による十分な強度の確保が難しいことがあるため、より好ましい保持時間の上限は１２０秒であってよい。本発明における熱処理方法は、水素ガス、塩浴、鉛浴などを用いることができるが、特に限定しなくてもよい。さらに、本発明では、熱処理後に鋼板を空冷することができる。

【0073】

本発明では、熱処理後に鋼板の微細組織として、主相であるパーライト組織と、残り４面積％以下の粒界初析セメンタイトとを含むことが好ましい。このとき、本発明では、上記粒界初析セメンタイトの分率を適切に制御することにより、強度が非常に高いセメンタイトを最小化し、パーライトを冷間圧延する際に、延伸を容易にするとともに、均一パーライトの厚さを２．５μｍ以下にすることができる。一方、上記粒界初析セメンタイトの分率が４面積％を超える場合、冷間圧延中に粒界初析セメンタイトによる脆性破壊の問題点が生じる可能性がある。

【0074】

冷間圧
延上記熱処理された鋼板を７５～９６％の累積圧下率で冷間圧延することができる。より好ましい累積圧下率の下限は８０％であり、より好ましい累積圧下率の上限は９５％であることができる。

【0075】

本発明では、目的とする厚さの冷延鋼板を製造するために、一定圧下率を適用して冷間圧延を行うことができる。圧下率の下限を７５％に制限することができる。但し、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率確保が難しくなる可能性があるため、より好ましい下限は８０％であってもよい。一方、その圧下率が９６％を超えると、過度な加工硬化によるクラックの危険が存在する可能性がある。より好ましい圧下率の下限は９５％であってよい。個別パス当たりの圧下率と速度、及び幅サイズ等の詳細な圧延パスの条件は、設備や用途によって異なるため、本発明では特定しない。本発明では、好ましくは、冷延鋼板の厚さが０．１～０．６ｍｍであり、より好ましくは、厚さが０．３ｍｍ以下であってよい。

【0076】

このような冷間圧延により、板材の微細組織をなす主相であるパーライト組織が、厚さ方向の圧縮変形により最終的に３つの形態のパーライト組織を有することができることは上述した通りである。

【0077】

したがって、本発明の鋼板は、主相であるパーライト組織と、残り４面積％以下の粒界初析セメンタイトとを含む微細組織を有することができ、上述した冷間圧延を通じて、上記パーライト組織は、それ自体の面積％で、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）４０％以上、ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）５０％以下及び不均一パーライト１０％以下を含む組織で形成されることができる。

【0078】

このように製造された本発明の鋼板は、厚さが０．１～０．６ｍｍであり、引張強度が２１００ＭＰａ以上であり、伸び率が２％以上であり、曲げ特性（Ｒ／ｔ）が３．０以下（Ｒは１８０°曲げ試験後、曲げ部クラックが発生しない曲げ半径であり、ｔは鋼板の厚さである。）であって、高強度を有しながらも優れた靭性特性を備えることができる。好ましい鋼板の厚さの上限は０．３ｍｍであってよい。より好ましくは、引張強度値が２２００ＭＰａ以上であり、さらに好ましい引張強度値の上限は２３５０ＭＰａであってよい。

【0079】

以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。但し、以下の実施例は、本発明を例示してより詳細に説明するためのものであり、本発明の権利範囲を制限するためのものではないことに留意する必要がある。

【実施例】

【0080】

（実施例）
下記表１の合金組成を有する鋼スラブを１２００℃に２時間加熱した後、下記表２の条件で冷延鋼板を製造した。このとき、粗圧延温度は１０８０℃、仕上げ圧延温度は９００℃で行った。また、熱間圧延後、巻き取りまでの冷却速度は２０℃／ｓであり、表２の巻取温度の条件で巻き取った。製造された熱延鋼板を酸洗した後、９５０℃で１０分間加熱してから、７０℃／ｓの冷却速度で冷却し、その後、表２の条件で冷間圧延を行った。

【0081】

【表1】

【0082】

【表2】

【0083】

下記表３には、製造された鋼板の微細組織及び物性を測定して示した。微細組織は熱処理後及び冷延後をそれぞれ観察して示した。まず、冷間圧延を行う前に、熱処理された鋼板をｘ３０００倍の電子顕微鏡写真を用いて、粒界初析セメンタイトの面積分率を測定して示した。下記表３の冷間圧延前の鋼板の微細組織において、粒界初析セメンタイト以外の分率は全てパーライトを含む。冷間圧延後の鋼板については、ｘ４３００倍の電子顕微鏡を用いて鋼板の厚さ方向への断面を１０～１５枚程度で多重撮影し、微細組織が占める厚さの長さを測定した後、その厚さを割合で表し、平均値を微細組織の分率で表した。また、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）組織について、各厚さを測定した後、その平均値を下記表３に示した。このとき、均一パーライト、ジグザグパーライト及び不均一パーライトの分率は、全パーライトの分率に対する分率を示す。

【0084】

なお、製造された冷延鋼板に対して引張試験及び曲げ試験を行い、物性及びクラックの有無を示した。引張試験はＪＩＳ５号規格で常温引張試験を行い、引張強度と伸び率を測定して示し、クラックの有無は１８０°曲げ試験後、Ｒ／ｔが３．０以下（Ｒは１８０°曲げ試験後、曲げ部クラックが発生しない曲げ半径であり、ｔは鋼板の厚さである。）に該当する場合はＯ、そうでない場合はＸで表した。

【0085】

【表3】

【0086】

表３に示すように、本発明の合金組成及び製造条件を満たす発明例の場合、本発明で提案する微細組織の特徴を満たし、本発明で目的とする物性を確保した。

【0087】

図２は、発明例２の微細組織の分率及び均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の厚さを計算するための方法を写真で示したものである。鋼板の厚さ方向に微細組織写真を撮影したとき、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）は、層状構造が曲げや分節された部分がないことが特徴として現れ、図２のように破線で表すことができる。また、ジグザグパーライト（ｂｅｎｔパーライト）は、層状構造が１回以上折れてジグザグに曲がった形状を特徴としており、図２における実線のように現れ、ジグザグ状及び波状の混合で均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）と区分して厚さを測定することができる。図２の実線及び破線を除いた部分は不均一パーライトを示す。各微細組織の厚さを測定した後、それらの合計を計算して分率で表すことができ、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の厚さは、測定された厚さ値の平均値で表すことができる。

【0088】

一方、比較例１は、本発明の合金組成を満たすものの、巻取温度が低すぎて低温組織の形成による冷延時、加工硬化による強度確保が十分に行われず、引張強度が本発明で目的とするレベルを満たさなかった。

【0089】

比較例２は、本発明の合金組成を満たすものの、巻取温度が高すぎて粗大なパーライト組織が形成され、このような粗大なパーライト組織は冷延時、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）組織の形成を妨げるため、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓ 分率）が、本発明で目的とするレベルを満たさなかった。その結果、目的とする強度の確保ができなかった。

【0090】

比較例３は、本発明の合金組成を満たすものの、熱処理温度が低すぎて低温組織が一部形成され、引張強度が本発明で目的とするレベルを満たさなかった。

【0091】

比較例４は、本発明の合金組成を満たすものの、熱処理温度が高すぎて粗大なパーライト組織の形成により、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率が、本発明で目的とするレベルを満たさなかった。その結果、強度が低下した。

【0092】

比較例５は、熱処理時に、冷却後の保持時間が本発明の範囲に及ばない場合であって、時間が不足して十分な均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）が形成されず、その結果、冷延時に加工硬化による強度の増加が不十分であった。

【0093】

比較例６は、熱処理時に、冷却後の保持時間が本発明の範囲を超えた場合であって、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）が十分に形成されず、パーライトが形成された後に軟化して強度が低下し、本発明が目的とするレベルの強度を満たさなかった。

【0094】

比較例７は、冷延時に、圧下率が本発明の範囲から外れる場合であって、圧下率が低く、目的とする均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率及び引張強度が確保できなかった。

【0095】

比較例８は、冷延圧下率が過度な場合であって、強度が過度に増加し、引張強度が本発明で目的とする範囲を満たさなかった。

【0096】

比較例９は、Ｃ含量が本発明の範囲に達していない場合であって、粗大なパーライトの形成により、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率が、目的とする範囲に達せず、強度も本発明で目的とする範囲に及ばなかった。

【0097】

比較例１０は、Ｍｎ含量が本発明の範囲に達していない場合であって、均一パーライト（ｆｉｂｒｏｕｓパーライト）の分率が、本発明で目的とするレベルを満たさず、目的とするレベルの強度の確保に困難があった。

【0098】

比較例１１は、Ｍｎ含量が本発明の範囲を超える場合であって、強度が過度に増加し、本発明で目的とする範囲を超えた。

【0099】

以上のように、実施例を通じて本発明について詳細に説明したが、これと異なる形態の実施例も可能である。したがって、以下に記載される特許請求の範囲の技術的思想及び範囲は実施例に限定されない。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】