(57)【要約】【課題】引張強さ５９０ＭＰａ以上を有する高張力熱延鋼板であって、特に伸びフランジ成形性および延性が良好で加工性に優れた高張力熱延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０８％〜０．１６％、Ｓｉ：０．７０％〜１．５０％、Ｍｎ：０．５０％〜１．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０７０％以下、Ｃｒ：０．１０〜０．５０％を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、かつ金属組織は主相にフェライトと、第二相に残留オーステナイトが体積率で１５％以下であることを特徴とする高張力熱延鋼板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０８％〜０．１６％、Ｓｉ：０．７０％〜１．５０％、Ｍｎ：０．５０％〜１．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０７０％以下、Ｃｒ：０．１０〜０．５０％を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、かつ金属組織は主相にフェライトと、第二相に残留オーステナイトが体積率で１５％以下であることを特徴とする高張力熱延鋼板。
【請求項２】
鋼を加熱後、仕上温度Ａｒ３変態点以上で熱間圧延し、巻取温度５５０〜７００℃で巻き取り熱延鋼板を得た後、次いでＡｃ１変態点以上で３０秒以上再加熱した後、冷却速度１０℃／ｓ以上で冷却停止温度が３５０〜４５０℃となるまで冷却し、前記冷却停止温度で４００秒以下保持する熱処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の高張力熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形加工に用いられる熱延鋼板に関し、特に自動車用の構造部材や足まわり部品などの用途に好適な、加工性に優れた高張力熱延鋼板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環境負荷を軽減するために自動車の燃費向上が重要な課題となっている。その最も有効な方法の一つとして、高張力鋼板の使用が挙げられる。なかでも、構造部材、足まわり部材などでは熱延鋼板の高張力鋼板を活用した薄肉化が検討され、高張力鋼板の利用が広がっている。
【０００３】
一般的に、鋼板の引張強さを高めると延性は小さくなり加工性は悪くなるが、従来から優れた加工性を有する熱延鋼板の様々な研究開発がなされている。例えば、引張強さが５９０〜６９０ＭＰａの高張力鋼板で延性が要求される場合には、フェライト相とマルテンサイト相から構成される二相組織（Ｄｕａｌ  Ｐｈａｓｅ）鋼などが選択される。また、伸びフランジ成形性が要求される場合には、残留オーステナイトを含有させ、この相の変形時の変態誘起塑性（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）現象を利用するＴＲＩＰ鋼などが選択される。
【０００４】
例えば、特許文献１では、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１２％、Ｓｉ：０．６〜１．３％、Ｍｎ：１．０〜１．８％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成、およびフェライト、ベイナイトと体積％で７％以下の残留オーステナイトからなるミクロ組織を有し、かつフェライトとベイナイトの硬度比が２．５以下を満足することを特徴とし、引張強さ（ＴＳ）５９０〜６９０ＭＰａでＴＳ×Ｅｌの値が１８０００ＭＰａ・％以上、穴拡がり率（λ）が８０％以上の高張力熱延鋼板に関する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、重量％で、Ｃ：０．０６〜０．１５％、Ｓｉ：０．５０〜１．５０％、Ｍｎ：１．０〜２．０％、Ｓ：０．００２％未満を含み、かつＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒから選ばれる１種または２種以上を合計で０．００５〜０．０２０％、さらにＢ、Ｃａから選ばれる１種または２種を合計で０．００１０〜０．００６０％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、アシキュラーフェライト単相の組織からなることを特徴とし、引張強さ５４０ＭＰａ以上、伸び３０％、かつ穴拡がり率１４０％以上の高張力鋼板に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７２３７２号公報
【特許文献２】特開２００２−１６１３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の高張力熱延鋼板では、必ずしも高い穴拡がり率が得られず伸びフランジ成形性を満足しないという問題がある。また、特に熱間圧延における巻取温度が５００℃以下では遷移沸騰領域であるため安定した巻取温度を達成するのが難しいところ、特許文献１では巻取り温度が３５０〜５００℃であることから、全長に亘り均一な特性を得るのが難しく、歩留が比較的低くなると考えられる。特許文献２に記載の高張力熱延鋼板では、穴拡がり率は優れているものの、引張強さ５９０ＭＰａ以上を安定して達成できないという問題点がある。また、特許文献２では、巻取り温度が４００〜６００℃であり、前述したように、安定した巻取温度を達成できないという理由から、全長に亘り均一な特性を得るのが難しく、歩留が比較的低くなると考えられる。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、引張強さ５９０ＭＰａ以上を有する高張力熱延鋼板であって、特に伸びフランジ成形性および延性が良好で加工性に優れた高張力熱延鋼板およびそ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、特定の成分組成を有し、かつフェライトを主相とし、第二相に残留オーステナイトからなる金属組織を有する高張力熱延鋼板が、伸びフランジ成形性および延性が良好で加工性に優れることを見出した。また、熱間圧延方法および熱延後の熱処理条件を制御することにより、本発明の高張力熱延鋼板が得られることを見出した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０８％〜０．１６％、Ｓｉ：０．７０％〜１．５０％、Ｍｎ：０．５０％〜１．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０７０％以下、Ｃｒ：０．１０〜０．５０％を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有し、かつ金属組織は主相にフェライトと、第二相に残留オーステナイトが体積率で１５％以下であることを特徴とする高張力熱延鋼板。
［２］鋼を加熱後、仕上温度Ａｒ３変態点以上で熱間圧延し、巻取温度５５０〜７００℃で巻き取り熱延鋼板を得た後、次いでＡｃ１変態点以上で３０秒以上再加熱した後、冷却速度１０℃／ｓ以上で冷却停止温度が３５０〜４５０℃となるまで冷却し、前記冷却停止温度で４００秒以下保持する熱処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の高張力熱延鋼板の製造方法。
なお、本発明の加工性に優れた高張力熱延鋼板とは、引張強さ５９０ＭＰａ以上、全伸び３０％以上、穴拡がり率１００％以上を有する高張力熱延鋼板をいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、引張強さ５９０ＭＰａ以上を有し、かつ伸びフランジ成形性および延性が良好で加工性に優れた高張力熱延鋼板およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について具体的に説明する。なお、以下の説明において、成分組成の各元素の含有量の単位は「質量％」であり、以下、特に断らない限り単に「％」で示す。
【００１３】
（１）成分組成
Ｃ：０．０８％〜０．１６％
Ｃは強度を上昇させる元素であるとともに、熱間圧延巻取り後の熱処理において、オーステナイト中に濃縮し、オーステナイトの安定性を高める。本発明では、所望の残留オーステナイトを得るために０．０８％以上含有する必要がある。しかし、Ｃ量が０．１６％を超えると、溶接熱影響部の硬さ上昇のために疲労特性が劣化する。このため、Ｃ量は０．０８％〜０．１６％とする。より好ましくは、０．１１〜０．１４％とする。
【００１４】
Ｓｉ：０．７０％〜１．５０％
Ｓｉは固溶強化による強度向上に有効な元素である。５９０ＭＰａ以上の引張強さを得るためには、０．７０％以上含有する必要がある。一方、１．５０％を超えると、溶接性の劣化を招くほか、鋼板表面にファイアライトを形成して脱スケール性を悪化させる。このため、Ｓｉ量は０．７０％〜１．５０％とする。より好ましくは、１．２０〜１．４０％とする。
【００１５】
Ｍｎ：０．５０％〜１．００％
Ｍｎは固溶強化による強度向上に有効な元素であるとともに、フェライト粒を微細化させて延性を向上させる。こうした効果を得るには、Ｍｎ量を０．５０％以上含有する必要がある。一方、１．００％を超えると、強度が上昇し、穴拡がり率の向上を妨げる。このため、Ｍｎ量は０．５０％〜１．００％とする。より好ましくは、０．７０〜０．９０％とする。
【００１６】
Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは固溶強化による強度向上に寄与する元素であるが、０．０５０％を超えると偏析による加工割れの原因となる。このため、Ｐ量は０．０５０％以下とする。より好ましくは、０．０３０％以下とする。
【００１７】
Ｓ：０．００５％以下
ＳはＭｎと硫化物を形成し、伸びフランジ成形性を低下させる。したがって、Ｓ量は０．００５％以下とするが、極力低減する事が好ましい。より好ましくは、０．００２％以下とする。
【００１８】
Ａｌ：０．０７０％以下
Ａｌは鋼の脱酸材として添加され、その清浄度を向上させるのに有効な元素である。しかし、０．０７０％を超えると鋼中の介在物が多くなるため、表面欠陥が発生しやすくなるとともに延性が低下する。このため、Ａｌ量は０．０７０％以下とする。より好ましくは、０．０５０％以下とする。
【００１９】
Ｃｒ：０．１０％〜０．５０％
Ｃｒは炭化物を形成して強度向上に寄与する元素である。この効果を得るためには、０．１０％以上含有する必要がある。０．５０％を超えると、伸びフランジ成形性や延性を低下させる。このため、Ｃｒ量は０．１０％〜０．５０％とする。より好ましくは、０．２０〜０．４０％とする。
【００２０】
その他の成分として、必要に応じて、Ｔｉ、Ｍｏを適宜含有してもよい。Ｔｉは炭化物を形成して、またＭｏは析出強化により強度向上に寄与する元素である。ただし、本発明の熱延鋼板においては、Ｃｒの添加により充分な性能が得られるため、コスト上昇を避けるために特に意図して添加しない。
【００２１】
（２）金属組織
本発明の鋼板の金属組織は、主相にフェライトと、第二相に残留オーステナイトを１５％以下含むことを特徴とする。本発明において、残留オーステナイトの体積率を１５％以下とすることにより、伸びフランジ成形性と延性とを両立する高張力熱延鋼板を得ることができる。一方、残留オーステナイトが１５％を超えると、厳しい加工を行う際に伸びフランジ成形性の低下を招く。このため、第二相における残留オーステナイトの体積率は１５％以下とする。好ましくは、５〜１５％とする。残留オーステナイトの体積率は、板厚１／４の板面をＸ線回折で測定することにより求められる。
【００２２】
また、本発明において、主相であるフェライトの体積率は、６０％以上であることが好ましい。フェライトが主相であることにより、優れた伸びフランジ成形性を得ることができる。なお、本発明において、主相とは金属組織に占める割合が最も高い相または組織をいう。金属組織の残部は主にマルテンサイトで構成される。ここで、フェライト組織の体積率は、断面を研磨後にエッチングして光学顕微鏡で撮影、画像処理することにより求める。
【００２３】
（３）製造方法
本発明の高張力熱延鋼板の製造方法としては、上述の成分組成を有する鋼を加熱後、仕上温度Ａｒ３変態点以上で熱間圧延し、巻取温度５５０〜７００℃で巻き取り熱延鋼板を得た後、次いでＡｃ１変態点以上で３０秒以上再加熱した後、冷却速度１０℃／ｓ以上で冷却停止温度が３５０〜４５０℃となるまで冷却し、前記冷却停止温度で４００秒以下保持する熱処理を施すことを特徴とする。以下、限定理由を説明する。
【００２４】
鋼の加熱条件は特に定めないが、１１００℃〜１２８０℃の温度範囲で製造するのが好適である。１２８０℃を超える加熱は、炭窒化物の溶解、オーステナイト粒の粗大化を招くので好ましくない。
【００２５】
加熱後の熱間圧延においては、仕上温度をＡｒ３変態点以上とし、巻取温度５５０℃〜７００℃でコイルに巻き取る。仕上温度がＡｒ３変態点未満になると、圧延中にフェライトが生成するため穴拡がり率の低下を招く場合がある。したがって、仕上温度はＡｒ３変態点以上とする。本発明において、巻取温度が５５０℃未満では、遷移沸騰領域となるため安定した温度制御が困難であり、特性の均一性が確保できなくなる場合がある。また、巻取温度が７００℃を超えると、生成した結晶粒が粗大化して所望の特性を得ることができない。したがって、巻取温度は５５０〜７００℃とする。
【００２６】
次いで、上記条件により得られた熱延鋼板に熱処理を施す。本発明において、熱処理条件は特に重要な条件である。まず、Ａｃ１変態点以上で３０秒以上再加熱する。これにより、鋼板の一部をオーステナイトに変態させる。再加熱時間が３０秒未満では、セメンタイトが未固溶のまま残存するため、再加熱時間は３０秒以上とする。好ましくは、３５秒以上とする。その後、冷却速度１０℃／ｓ以上で冷却停止温度が３５０℃〜４５０℃となるまで冷却する。冷却速度が１０℃／ｓ未満では、Ｃの拡散が生じ、第二相を残留オーステナイトとするのが困難となる。したがって、冷却速度は１０℃／ｓ以上とする。好ましくは、１３℃／ｓ以上とする。また、冷却停止温度が３５０℃未満ではマルテンサイト分率が高くなり、一方で、冷却停止温度が４５０℃を超えるとパーライトが生成するため、いずれも必要な残留オーステナイトを確保することが困難となる。このため、冷却停止温度は３５０℃〜４５０℃とする。次いで、冷却停止温度で４００秒以下保持する。冷却停止温度での保持時間が長くなると、残留オーステナイトの体積率が過剰となり伸びフランジ成形性の低下を招く。したがって、保持時間は４００秒以下とする。
なお、熱処理の前に鋼板表面に生成したスケールを除去するための酸洗処理を行ってもよい。
【００２７】
以上の方法により、特定の成分組成を有し、かつ金属組織は主相にフェライトと、第二相に残留オーステナイトが体積率で１５％以下である高張力熱延鋼板を得ることができる。本発明の高張力熱延鋼板は、引張強さ５９０ＭＰａ以上を有し、かつ延性および伸びフランジ成形性が良好で加工性に優れる。
【実施例１】
【００２８】
表１に示す成分組成の鋼を溶製して連続鋳造スラブとした後、表２に示す各製造条件で加熱、熱間圧延、冷却した後巻取り、板厚１．８ｍｍの熱延鋼板を製造した。ついで、得られた熱延鋼板を酸洗処理後、表２に示す条件で熱処理を施した。
【００２９】
【表１】
2014070232.tif 000002
【００３０】
【表２】
2014070232.tif 000003
【００３１】
得られた各種鋼板について、金属組織観察を行った。残留オーステナイトの体積率（残留γ量）は、板厚１／４板面をＸ線回折により測定し算出した。フェライトの体積率（α量）は、圧延方向に平行となる板厚方向断面を研磨後にナイタールエッチングして光学顕微鏡で撮影、画像処理することにより測定した。なお、金属組織の残部はマルテンサイトであることを確認した。
また、得られた高張力熱延鋼板の引張強さ、伸びフランジ成形性および延性を評価した。評価方法および評価基準を以下に示す。
＜引張強さおよび延性＞
引張強さおよび延性は、引張試験を行い評価した。引張試験はＪＩＳ５号試験片を用い、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して行い、引張強さ（ＴＳ）、降伏強度（ＹＰ）、および全伸び（ＥＬ）を測定した。引張強さは５９０ＭＰａ以上を合格とした。延性は、全伸び３０％以上を合格とした。
＜伸びフランジ成形性＞
伸びフランジ成形性は、穴拡げ試験を行い評価した。穴拡げ試験は日本鉄連規格ＪＦＳＴ１００１−１９９６に準拠して行った。伸びフランジ成形性は、穴拡がり率（λ）１００％以上を合格とした。
【００３２】
以上の評価結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
2014070232.tif 000004
【００３４】
本発明例の熱延鋼板は、いずれも引張強さが５９０ＭＰａ以上、全伸びが３０％以上、穴拡がり率が１００％以上であり、いずれも引張強さ、伸びフランジ成形性、延性を満足していることがわかる。一方、本発明の範囲外となる比較例では、引張強さ、全伸び、穴拡がり率のいずれか一つ以上満足しない。