(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量%で、C：0.03〜0.35%、Si：0.5〜3.0%、Mn：3.5〜10.0%、P：0.100%以下、S：0.02%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを準備し、
該鋼スラブを熱間圧延し、
該熱延した鋼板にAc1〜Ac1+100℃の到達温度で3分以上保持する熱処理を施し、
該熱処理を施した鋼板を20%以上の圧下率で冷間圧延し、
該冷延した鋼板にAc1-30℃〜Ac1+100℃の到達温度で1分以上保持する焼鈍を施すことを特徴とする引張強さ(TS)：980MPa以上、全伸び(EL)：25%以上を有する加工性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【請求項２】
質量%で、C：0.03〜0.35%、Si：0.5〜3.0%、Mn：3.5〜10.0%、P：0.100%以下、S：0.02%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを準備し、
該鋼スラブを熱間圧延し、
該熱延した鋼板を20%以上の圧下率で冷間圧延し、
該冷間圧延を施した鋼板にAc1〜Ac1+100℃の到達温度で3分以上保持する熱処理を施し、
該熱処理した鋼板にAc1-30℃〜Ac1+100℃の到達温度で1分以上保持する焼鈍を施すことを特徴とする引張強さ(TS)：980MPa以上、全伸び(EL)：25%以上を有する加工性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【請求項３】
さらに前記鋼スラブが、質量%で、Al：0.01〜2.00%を含有する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記Al含有量が、質量%で、0.10〜2.00%である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
さらに前記鋼スラブが、質量%で、Cr：0.005〜2.00%、Mo：0.005〜2.00%、V：0.005〜2.00%、Ni：0.005〜2.00%、Cu：0.005〜2.00%から選ばれる少なくとも１種の元素を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
さらに前記鋼スラブが、質量%で、Ti：0.005〜0.20%、Nb：0.005〜0.20%から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
さらに前記鋼スラブが、質量%で、B：0.0003〜0.0050%を含有する請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
さらに前記鋼スラブが、質量%で、Ca：0.001〜0.005%、REM：0.001〜0.005%から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記焼鈍を施した鋼板に溶融亜鉛めっきを施す請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記焼鈍を施した鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、さらに亜鉛めっきを合金化処理する請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記C含有量が、質量%で、0.07〜0.25%である請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記Si含有量が、質量%で、0.8〜2.3%である請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記Mn含有量が、質量%で、3.8〜8.0%である請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記Al含有量が、質量%で、0.15〜1.5%である請求項３または４に記載の方法。
【請求項１５】
前記Al含有量が、質量%で、0.20〜1.0%である請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記熱処理がAc1〜Ac1+100℃の到達温度で30分以上保持する熱処理である請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車部品用途への使用に好適な加工性に優れる高強度鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保全の見地から自動車の燃費向上が重要な課題となっている。このため、車体材料の高強度化により薄肉化を図り、車体そのものの軽量化により燃費向上を図る動きが活発になってきている。自動車部品のようにプレス加工や曲げ加工により製品に成型される鋼板には高強度を保ちつつ加工に耐えうる成形性が要求されている。特許文献１では高Mn鋼を2相域焼鈍することで高い強度延性を得ている。特許文献２では高Mn鋼で熱延後組織をベイナイト・マルテンサイト組織とし、焼鈍焼戻しをすることで微細な残留オーステナイトを形成させ、さらに焼戻しベイナイトと焼戻しマルテンサイトからなる複合組織とすることで局部延性を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平1-259120号公報
【特許文献２】特開2003-138345号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の特許文献１ではMn濃化による加工性向上についてはなんら検討されておらず、加工性に関して改善の余地が見られる。特許文献２では高温で焼戻されたベイナイト・マルテンサイトを多く含む組織のため、十分な強度を有しているとは言えず、また、局部延性を改善するために残留オーステナイト量が制限されて、全伸びとしても不十分である。【０００５】
本発明は、上記した従来技術が抱える問題を有利に解決し、自動車部品用途に使用する鋼板として好適な、引張強さ(TS)：980MPa以上、全伸び(EL)：25%以上である加工性に優れた高強度鋼板の製造方法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、加工性に優れる高強度鋼板を製造するため、鋼板の成分組成および製造方法の観点から鋭意研究を重ねた結果、以下のことを見出した。すなわち、Mn量を3.5%以上、Si量を0.5%以上添加した鋼に熱間圧延を施した後、到達温度Ac1〜Ac1+100℃で3分以上保持する熱処理を施し、次いで20%以上の圧下率で冷間圧延後、焼鈍時に、到達温度Ac1−30℃〜Ac1+100℃に加熱し1分以上保持すること、あるいはMn量を3.5%以上、Si量を0.5%以上添加した鋼に熱間圧延を施した後、20%以上の圧下率で冷間圧延を施し、次いで到達温度Ac1〜Ac1+100℃で3分以上保持する熱処理を施した後、焼鈍時に、到達温度Ac1−30℃〜Ac1+100℃に加熱し1分以上保持することによって、上記した課題を達成できることを見出した。【０００７】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下の発明を提供する。
（１）質量%で、C：0.03〜0.35%、Si：0.5〜3.0%、Mn：3.5〜10.0%、P：0.100%以下、S：0.02%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを準備し、該鋼スラブを熱間圧延し、該熱延した鋼板にAc1〜Ac1+100℃の到達温度で3分以上保持する熱処理を施し、該熱処理を施した鋼板を20%以上の圧下率で冷間圧延し、該冷延した鋼板にAc1-30℃〜Ac1+100℃の到達温度で1分以上保持する焼鈍を施すことを特徴とする加工性に優れた高強度鋼板の製造方法。
（２）質量%で、C：0.03〜0.35%、Si：0.5〜3.0%、Mn：3.5〜10.0%、P：0.100%以下、S：0.02%以下を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを準備し、該鋼スラブを熱間圧延し、該熱延した鋼板を20%以上の圧下率で冷間圧延し、該冷間圧延を施した鋼板にAc1〜Ac1+100℃の到達温度で3分以上保持する熱処理を施し、該熱処理した鋼板にAc1-30℃〜Ac1+100℃の到達温度で1分以上保持する焼鈍を施すことを特徴とする加工性に優れた高強度鋼板の製造方法。
（３）さらに前記鋼スラブが、質量%で、Al：0.01〜2.00%を含有する(1)または(2)に記載の方法。
（４）前記Al含有量が、質量%で、0.10〜2.00%である(3)に記載の方法。
（５）さらに前記鋼スラブが、質量%で、Cr：0.005〜2.00%、Mo：0.005〜2.00%、V：0.005〜2.00%、Ni：0.005〜2.00%、Cu：0.005〜2.00%から選ばれる少なくとも１種の元素を含有する(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
（６）さらに前記鋼スラブが、質量%で、Ti：0.005〜0.20%、Nb：0.005〜0.20%から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
（７）さらに前記鋼スラブが、質量%で、B：0.0003〜0.0050%を含有する(1)〜(6)のいずれかに記載の方法。
（８）さらに前記鋼スラブが、質量%で、Ca：0.001〜0.005%、REM：0.001〜0.005%から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する(1)〜(7)のいずれかに記載の方法。
（９）前記焼鈍を施した鋼板に溶融亜鉛めっきを施す(1)〜(8)のいずれかに記載の方法。
（１０）前記焼鈍を施した鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、さらに亜鉛めっきを合金化処理する(1)〜(8)のいずれかに記載の方法。
（１１）前記加工性に優れた高強度鋼板がTS：980MPa以上、EL：25%以上を有する加工性に優れた高強度鋼板である(1)〜(10)のいずれかに記載の方法。
（１２）前記C含有量が、質量%で、0.07〜0.25%である(1)〜(11)のいずれかに記載の方法。
（１３）前記Si含有量が、質量%で、0.8〜2.3%である(1)〜(12)のいずれかに記載の方法。
（１４）前記Mn含有量が、質量%で、3.8〜8.0%である(1)〜(13)のいずれかに記載の方法。
（１５）前記Al含有量が、質量%で、0.15〜1.5%である(1)〜(14)のいずれかに記載の方法。
（１６）前記Al含有量が、質量%で、0.20〜1.0%である(15)に記載の方法。
（１７）前記熱処理がAc1〜Ac1+100℃の到達温度で30分以上保持する熱処理である(1)〜(16)のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自動車部品用途に使用する鋼板として好適な、TS：980MPa以上かつEL：25%以上で、加工性に優れた高強度鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の詳細を説明する。なお、成分元素の含有量を表す「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
【００１０】
１）成分組成
C：0.03〜0.35%
Cは、マルテンサイトや焼戻しマルテンサイトなどの低温変態相を生成させてTSを上昇させるために必要な元素である。また、オーステナイトを安定させて残留オーステナイトを生成させ、鋼の加工性を向上させるのに有効な元素である。C量が0.03%未満では、残留オーステナイトの生成が不十分になり高加工性を得ることが難しい。一方、C量が0.35%を超えると、スポット溶接性が劣化する。したがって、C量は0.03〜0.35%、好ましくは0.07〜0.25%とする。
【００１１】
Si：0.5〜3.0%
Siは、鋼を固溶強化してTSを向上させたり、炭化物を抑制して残留オーステナイトを生成させ鋼の加工性を向上させるのに有効な元素である。こうした効果を得るにはSi量を0.5%以上とする必要がある。一方、Siが3.0%を超えると、脆性が顕著になり、また表面性状や溶接性の劣化を招く。したがって、Si量は0.5〜3.0%、好ましくは0.8〜2.3%とする。
【００１２】
Mn：3.5〜10.0%
Mnは、鋼を固溶強化してTSを向上させたり、マルテンサイトや焼戻しマルテンサイトなどの低温変態相の生成を促進する元素である。また、オーステナイトを安定させて残留オーステナイトを生成させるのに有効な元素である。こうした効果を得るには、Mn量を3.5%以上にする必要がある。一方、Mn量が10.0%を超えると、εマルテンサイトが生成されやすくなり、加工性が著しく低下する。したがって、Mn量は3.5〜10.0%、好ましくは3.8〜8.0%とする。
【００１３】
P：0.100%以下
Pは、粒界偏析により鋼を劣化させ、溶接性を劣化させるため、その量は極力低減することが望ましい。しかし、製造コストの面などからP量は0.100%以下であることが好ましい。
【００１４】
S：0.02%以下
Sは、MnSなどの介在物として存在して、溶接性を劣化させるため、その量は極力低減することが好ましい。しかし、製造コストの面からS量は0.02%以下であることが好ましい。
【００１５】
残部はFeおよび不可避的不純物からなる。必要に応じて以下の元素の1種以上を適宜含有させることができる。
【００１６】
Al：0.01〜2.00%
Alは、炭化物の生成を抑制し、残留オーステナイトを生成させるのに有効な元素である。こうした効果を得るには0.10%以上添加することが好ましい。また、その添加量が2.00%以下では、加熱時のオーステナイトの形成を阻害せず、低温変態相を得ることが容易となるため、高強度高加工性が得られ易くなる。したがって、Al量は0.10〜2.00%であることが望ましい。より好ましくは0.15〜1.5%、最も好ましくは0.20〜1.0%である。また、Al量は、鋼の脱酸を効率よく行う観点からは、0.01%以上含有させることが好ましい。
【００１７】
Cr：0.005〜2.00%、Mo：0.005〜2.00%、V：0.005〜2.00%、Ni：0.005〜2.00%、Cu：0.005〜2.00%から選ばれる少なくとも１種
Cr、Mo、V、Ni、Cuはマルテンサイトなどの低温変態相を生成させ高強度化に有効な元素である。こうした効果を得るには、Cr、Mo、V、Ni、Cuから選ばれる少なくとも1種の元素の含有量を0.005%以上とすることが好ましい。また、Cr、Mo、V、Ni、Cu のそれぞれの含有量が2.00%以下であれば、コストアップを招くことなく、その効果を発現させることができる。したがって、Cr、Mo、V、Ni、Cuの含有量はそれぞれ0.005〜2.00%とすることが好ましい。
【００１８】
Ti：0.005〜0.20%、Nb：0.005〜0.20%から選ばれる少なくとも１種
Ti、Nbは、炭窒化物を形成し、鋼を析出強化により高強度化するのに有効な元素である。こうした効果を得るにはTi、Nbの含有量を0.005%以上とすることが好ましい。また、Ti、Nbの含有量が0.20%以下であれば、ELが低下することなく高強度化の効果を得ることができる。したがって、Ti、Nbの含有量はそれぞれ0.005〜0.20%とすることが好ましい。
【００１９】
B：0.0003〜0.0050%
Bはオーステナイト粒界からのフェライト生成を抑制し低温変態相を生成させて鋼の強度を上昇させるのに有効である。こうした効果を得るには0.0003%以上のBを含有することが望ましい。また、0.0050%以下であれば、コストアップを招くことなく、その効果を発現させることができる。したがって、Bの含有量は0.0003〜0.0050%とすることが好ましい。
【００２０】
Ca：0.001〜0.005%、REM：0.001〜0.005%から選ばれる少なくとも１種
Ca、REMは、いずれも硫化物の形態制御により加工性を改善させるのに有効な元素である。こうした効果を得るには、Ca、REMから選ばれる少なくとも1種の元素の含有量を0.001%以上とすることが好ましい。。また、Ca、REMのそれぞれの含有量が0.005%以下であれば、鋼の清浄度に悪影響を及ぼすことなく上記特性を改善することができる。したがって、Ca、REMの含有量はそれぞれ0.001〜0.005%とすることが好ましい。
【００２１】
２）製造条件
本発明の高強度鋼板は、上記の成分組成を有するスラブに、熱間圧延後、酸洗を施し、次いで、20%以上の圧下率で冷間圧延を施した後、到達温度Ac1〜Ac1+100℃で3分以上保持する熱処理を施し、または、熱間圧延後、到達温度Ac1〜Ac1+100℃で3分以上保持する熱処理を施した後、酸洗し、次いで20%以上の圧下率で冷間圧延を施し、その後、到達温度Ac1−30℃〜Ac1+100℃まで加熱し1分以上保持する焼鈍を行って製造する。
【００２２】
さらに本発明では、上記焼鈍処理後に溶融亜鉛めっき処理を施すこと、あるいは溶融亜鉛めっき処理後、さらに亜鉛めっきの合金化処理を施すこともできる。
【００２３】
以下、詳しく説明する。
【００２４】
冷間圧延の圧下率：20%以上
熱処理条件：到達温度Ac1〜Ac1+100℃で3分以上保持
本発明においては冷間圧延の圧下率は極めて重要である。20%以上の圧下率で冷間圧延を行うことで、その後の熱処理あるいは焼鈍の際にフェライトの再結晶が起こり、微細で延性に富んだ再結晶フェライトが得られ、加工性が向上する。また、フェライトの微細析出によりオーステナイトが微細に分断されて、より安定した残留オーステナイトが得られ加工性が向上する。なお、Ac1変態点は以下の式より求めた。
Ac1(℃)= 751+500C+35Si-28Mn-16Ni-100 (C≦0.15%)
Ac1(℃)= 751+143C+35Si-28Mn-16Ni-30 (C>0.15%)
式中の元素記号は、鋼中の各元素の含有量（質量％）を示す。
【００２５】
熱処理は、冷間圧延前に行っても良いし、冷間圧延後、焼鈍前に行ってもよい。本発明においては焼鈍前に行う熱処理は極めて重要である。この熱処理によってオーステナイト中にMnが濃化し、焼鈍の際に迅速にオーステナイトを生成させることができる。また、焼鈍時のオーステナイト中へのMn濃化が促進されるためにより安定な残留オーステナイトが得られ、加工性が向上する。到達温度がAc1未満では逆変態が起こらず、オーステナイト中へMnが濃化されない。一方、到達温度がAc1+100℃を超えるとフェライト分率が少なくなるためオーステナイト中へのMn濃化量が小さくなり、オーステナイトが不安定になって十分な加工性が得られなくなる。したがって、熱処理の到達温度はAc1〜Ac1+100℃とする。
【００２６】
到達温度Ac1〜Ac1+100℃での保持時間が3分未満ではMnの拡散が十分起こらず、オーステナイト中へのMn濃化量が小さくなり、オーステナイトが不安定になって十分な加工性が得られなくなる。したがって熱処理の保持時間は3分以上とする。好ましくは30分以上とする。
【００２７】
焼鈍条件：到達温度Ac1-30℃〜Ac1+100℃で1分以上保持
前記焼鈍前の熱処理によってMn濃化部を有する冷延材が得られているが、Ac1−30℃未満では逆変態（フェライトからオーステナイトへの変態）が十分起こらず、良好な加工性が得られない。一方、到達温度がAc1+100℃を超えると、逆変態によるオーステナイトの生成量が増加することで焼鈍後に生成するマルテンサイトの量が過度に増加し良好な加工性が得られない。したがって、焼鈍時の到達温度はAc1−30℃〜Ac1+100℃とする。
【００２８】
保持時間が1分未満では逆変態によるオーステナイトの生成が不十分となり、良好な加工性が得られない。したがって、保持時間は１分以上とする。
【００２９】
上記の焼鈍を行った後、室温まで冷却する。溶融亜鉛めっき処理、亜鉛めっきの合金化処理をする場合は、上記焼鈍後、室温まで冷却する間に溶融亜鉛めっき処理を行ない、またはさらに亜鉛めっきの合金化処理を行なうことが好ましい。
【００３０】
溶融亜鉛めっき処理は、上記により得られた鋼板（焼鈍後の鋼板）を440℃以上500℃以下の溶融亜鉛めっき浴中に浸漬し、その後、ガスワイピングなどによってめっき付着量を調整して行うことが好ましい。溶融亜鉛めっき処理はAl量が0.08〜0.18質量%である亜鉛めっき浴を用いることが好ましい。さらに亜鉛めっきの合金化処理は460℃以上580℃以下の温度域に1秒以上40秒以下保持して合金化することが好ましい。
【００３１】
冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板には、形状矯正や表面粗度の調整などを目的に調質圧延を行うことができる。また、樹脂や油脂コーティングなどの各種塗装処理を施すこともできる。
【００３２】
その他の製造方法の条件は、特に限定しないが、以下の条件で行うのが好ましい。
【００３３】
スラブは、マクロ偏析を防止するため、連続鋳造法で製造するのが好ましいが、造塊法、薄スラブ鋳造法により製造することもできる。スラブを熱間圧延するには、スラブをいったん室温まで冷却し、その後再加熱して熱間圧延を行ってもよいし、スラブを室温まで冷却せずに加熱炉に装入して熱間圧延を行うこともできる。あるいはわずかの保熱を行った後に直ちに熱間圧延する省エネルギープロセスも適用できる。スラブを加熱する場合は、炭化物を溶解させたり、圧延荷重の増大を防止するため、1100℃以上に加熱することが好ましい。また、スケールロスの増大を防止するため、スラブの加熱温度は1300℃以下とすることが好ましい。
【００３４】
スラブを熱間圧延する時は、スラブの加熱温度を低くしても圧延時のトラブルを防止する観点から、粗圧延後の粗バーを加熱することもできる。また、粗バー同士を接合し、仕上げ圧延を連続的に行う、いわゆる連続圧延プロセスを適用できる。仕上げ圧延は、異方性を増大させ、冷間圧延・焼鈍後の加工性を低下させる場合があるので、Ar3変態点以上の仕上げ温度で行うことが好ましい。また、圧延荷重の低減や形状・材質の均一化のために、仕上げ圧延の全パスあるいは一部のパスで摩擦係数が0.10〜0.25となる潤滑圧延を行うことが好ましい。巻取り条件は、鋼板形状安定性の観点から350℃以上とすることが好ましい。また、650℃を超える温度で巻き取ると鋼板表面の酸化層むらが顕著になり、表面品質が低下するため、巻き取り温度は650℃以下とすることが好ましい。
【００３５】
巻取り後の鋼板は、スケールを酸洗などにより除去した後、上記の条件で熱処理、冷間圧延、焼鈍、溶融亜鉛めっきが施される。
【実施例】
【００３６】
表１に示す成分組成の鋼を真空溶解炉により溶製し、圧延して鋼スラブとした（表１中、Nは不可避的不純物である）。これらの鋼スラブを1200℃に加熱後粗圧延、仕上げ圧延して550℃で巻取り、板厚2.3mmの熱延板とした。次いで、表2、3に示す条件にて熱処理を行い、酸洗後、表2、3に示す条件にて冷間圧延し冷延鋼板を製造し焼鈍に供した。また、一部鋼スラブについては熱間圧延・酸洗後、表2、3に示す条件にて冷間圧延し、次いで表2、3に示す条件にて熱処理を行った後焼鈍に供した。焼鈍は箱型焼鈍炉、連続焼鈍ライン、連続溶融亜鉛めっきラインを模擬して実験室にて行い、冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を作製した。なお、溶融亜鉛めっき鋼板は、焼鈍後、460℃の溶融亜鉛めっき浴中に浸漬し、片面あたりのめっき付着量35〜45g/m2の亜鉛めっき（両面めっき）を形成させた後、平均冷却速度10℃/秒で冷却することで作製し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、亜鉛めっき形成後560℃で30秒の合金化処理を行い、平均冷却速度10℃/秒で冷却することで作製した。得られた冷延鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板について、圧延方向と直角の方向が引張方向となるようにJIS５号引張試験片を採取し、歪速度10-3/ｓで引張試験を行った。結果を表2、3に示す。【００３７】
【表１】
0005532188.tif 000002
【００３８】
【表２】
0005532188.tif 000003
【００３９】
【表３】
0005532188.tif 000004
【００４０】
本発明例ではTSが980MPa以上でELが25%以上となり、高強度と加工性を有することが確認された。一方、比較例では、TS、ELの少なくともいずれかが劣る。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、引張強さ(TS)：980MPa以上、全伸び(EL)：25%以上である加工性に優れた高強度鋼板を得ることができる。本発明の高強度鋼板を自動車部品用途に使用すると、自動車の軽量化に寄与し、自動車車体の高性能化に大きく寄与することができる。