(57)【要約】本発明の一態様に係る鋼部材は、所定の化学組成を有し、金属組織が、体積％で、マルテンサイトが６０．０〜８５．０％、ベイナイトが１０．０〜３０．０％、残留オーステナイトが５．０〜１５．０％および残部組織が０〜４．０％である。前記残留オーステナイトの最大短径の長さは３０ｎｍ以上である。前記鋼部材中に存在する円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度が４．０×１０３個／ｍｍ２以下である。
2019208556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．４０〜３．００％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎ：０．０１０％以下、
Ｔｉ：０．００１０〜０．１０００％、
Ｂ：０．０００５〜０．０１００％、
Ｃｒ：０〜１．００％、
Ｎｉ：０〜２．０％、
Ｃｕ：０〜１．０％、
Ｍｏ：０〜１．０％、
Ｖ：０〜１．０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ａｌ：０〜１．００％、
Ｎｂ：０〜０．１００％、
Ｓｎ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜１．００％、
ＲＥＭ：０〜０．３０％、
を含み、残部がＦｅおよび不純物であり、
金属組織が、体積分率で、マルテンサイトが６０．０〜８５．０％、ベイナイトが１０．０〜３０．０％、残留オーステナイトが５．０〜１５．０％および残部組織が０〜４．０％であり、
前記残留オーステナイトの最大短径の長さが３０ｎｍ以上であり、
円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度が４．０×１０３個／ｍｍ２以下である
ことを特徴とする鋼部材。
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、
Ｃｒ：０．０１〜１．００％、
Ｎｉ：０．０１〜２．０％、
Ｃｕ：０．０１〜１．０％、
Ｍｏ：０．０１〜１．０％、
Ｖ：０．０１〜１．０％、
Ｃａ：０．００１〜０．０１０％、
Ａｌ：０．０１〜１．００％、
Ｎｂ：０．０１０〜０．１００％、
Ｓｎ：０．０１〜１．００％、
Ｗ：０．０１〜１．００％、および
ＲＥＭ：０．００１〜０．３０％の１種以上を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼部材。
【請求項３】
下記式（１）で表されるひずみ誘起変態パラメータｋの値が１８．０未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼部材。
ｋ＝（ｌｏｇｆγ０−ｌｏｇｆγ（０．０２））／０．０２  ・・・  式（１）
但し、上記式（１）中の各記号の意味は以下の通りである。
ｆγ０：真ひずみ付与前の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率
ｆγ（０．０２）：鋼部材に対して０．０２の真ひずみを付与し、除荷した後の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率
【請求項４】
引張強度が１４００ＭＰａ以上および全伸びが１０．０％以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の鋼部材。
【請求項５】
局部伸びが３．０％以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の鋼部材。
【請求項６】
−８０℃における衝撃値が２５．０Ｊ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の鋼部材。
【請求項７】
ＪＩＳ  Ｇ  ０５５５：２００３で規定される鋼の清浄度の値が０．１００％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼部材。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の鋼部材の製造方法であって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．４０〜３．００％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎ：０．０１０％以下、
Ｔｉ：０．００１０〜０．１０００％、
Ｂ：０．０００５〜０．０１００％、
Ｃｒ：０〜１．００％、
Ｎｉ：０〜２．０％、
Ｃｕ：０〜１．０％、
Ｍｏ：０〜１．０％、
Ｖ：０〜１．０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ａｌ：０〜１．００％、
Ｎｂ：０〜０．１００％、
Ｓｎ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜１．００％、
ＲＥＭ：０〜０．３０％、
を含み、残部がＦｅおよび不純物であり、かつ円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度が８．０×１０３個／ｍｍ２以下であり、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値が５．０μｍ以下である素材鋼板を、
Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域まで平均昇温速度５〜３００℃／ｓで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、Ｍｓ点まで上部臨界冷却速度以上の第１平均冷却速度で冷却する第１冷却工程と、
前記第１冷却工程後、（Ｍｓ−３０）〜（Ｍｓ−７０）℃の温度域まで、５℃／ｓ以上、１５０℃／ｓ未満であって前記第１平均冷却速度よりも遅い第２平均冷却速度で冷却する第２冷却工程と、
前記第２冷却工程後、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域まで平均昇温速度５℃／ｓ以上で加熱する再加熱工程と、
前記再加熱工程後、５℃／ｓ以上の第３平均冷却速度で冷却する第３冷却工程と、
を備えることを特徴とする鋼部材の製造方法。
【請求項９】
前記加熱工程と前記第１冷却工程との間に、前記Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の前記温度域にて５〜２００秒間保持する保持工程を備えること特徴とする請求項８に記載の鋼部材の製造方法。
【請求項１０】
前記再加熱工程と前記第３冷却工程との間に、前記Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の前記温度域にて３〜６０秒間保持する保持工程を備えること特徴とする請求項８または９に記載の鋼部材の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱工程と前記第１冷却工程との間において、前記素材鋼板に熱間成形を施すことを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の鋼部材の製造方法。
【請求項１２】
前記第１冷却工程において、前記第１冷却速度で冷却を行うと同時に、前記素材鋼板に熱間成形を施すことを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載に鋼部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼部材およびその製造方法に関する。
本願は、２０１８年４月２３日に、日本に出願された特願２０１８−０８２６２５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】
自動車用鋼板の分野においては、昨今の環境規制および衝突安全基準の厳格化を背景に、燃費と衝突安全性とを両立させるため、高い引張強度を有する鋼板の適用が拡大している。しかし、高強度化に伴い鋼板のプレス成形性が低下するため、複雑な形状の製品を製造することが困難になってきている。具体的には、高強度化に伴う鋼板の延性低下により、高加工部位の破断が生じ易くなる。また、加工後の残留応力によってスプリングバックおよび壁反りが発生し、寸法精度が低下することもある。したがって、高強度、特に７８０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼板を、複雑な形状を有する製品にプレス成形することは容易ではない。なお、プレス成形ではなくロール成形によれば、高強度の鋼板を加工しやすいが、その適用先は長手方向に一様な断面を有する部品に限定される。【０００３】
近年、例えば、特許文献１〜３に開示されるように、高強度鋼板のような成形が困難な材料をプレス成形する技術として、ホットスタンプ技術が採用されている。ホットスタンプ技術とは、成形に供する材料を加熱してから成形する熱間成形技術である。この技術では、材料を加熱してから成形するため、成形時には、鋼材が軟質で良好な成形性を有する。これにより、高強度の鋼材であっても、複雑な形状に精度よく成形することができる。また、ホットスタンプ技術では、プレス金型によって成形と同時に焼入れを行うので、成形後の鋼材は十分な強度を有する。【０００４】
例えば、特許文献１によれば、ホットスタンプ技術により、成形後の鋼材に１４００ＭＰａ以上の引張強度を付与することが可能となる。また、特許文献２には、靱性に優れ、かつ引張強さが１．８ＧＰａ以上の熱間プレス成形されたプレス成形品が開示されている。また、特許文献３には、２．０ＧＰａ以上という極めて高い引張強さを有し、さらに、良好な靱性と延性とを有する鋼材が開示されている。また、特許文献４には、引張強さが１．４ＧＰａ以上、かつ延性に優れる鋼材が開示されている。また、特許文献５には、延性に優れた熱間プレス成形品が開示されている。また、特許文献６には、引張強さが９８０ＭＰａ以上、かつ延性に優れるプレス成形部材が開示されている。また、特許文献７には、引張強さが１０００ＭＰａ以上、かつ延性に優れる成形部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２００２−１０２９８０号公報
【特許文献２】日本国特開２０１２−１８０５９４号公報
【特許文献３】日本国特開２０１２−１８０２号公報
【特許文献４】国際公開第２０１６／１６３４６８号
【特許文献５】国際公開第２０１２／１６９６３８号
【特許文献６】国際公開第２０１１／１１１３３３号
【特許文献７】国際公開第２０１２／０９１３２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車体に適用される自動車用鋼板には前述した成形性だけでなく、成形後の衝突安全性も要求される。自動車の衝突安全性は、車体全体または鋼部材の衝突試験における圧壊強度および吸収エネルギーによって評価される。特に圧壊強度は材料強度に大きく依存するため、超高強度鋼板の需要が飛躍的に高まっている。しかしながら、一般的に自動車部材は、鋼板材料の高強度化に伴い破壊靱性および変形能が低下するため、自動車部材の衝突圧壊時に早期に破断するか、または変形が集中するような部位において破断し、材料強度に見合った圧壊強度が発揮されず、吸収エネルギーが低下する。したがって、衝突安全性を向上させるためには、材料強度だけでなく、自動車部材の破壊靱性および変形能の向上、つまり鋼板材料の靱性および延性を向上させることが重要である。【０００７】
特許文献１および２に記載の技術においては、引張強度および靱性については記載されているものの、延性に関しては考慮されていない。また、特許文献３および４に記載の技術によれば、引張強度、靱性および延性を向上させることが可能である。しかしながら、特許文献３および４に記載されている方法では破壊起点の排除や高延性組織の制御が十分でなく、靭性および延性をさらに向上させることができない場合がある。また特許文献５、６および７の技術においては、引張特性および延性について記載されているものの、靭性に関しては考慮されていない。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高い引張強度を有し、かつ延性に優れた鋼部材およびその製造方法を提供することを目的とする。本発明は、より好ましくは、上記諸特性を有し、かつ靭性に優れた鋼部材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】
本発明は、下記の鋼部材およびその製造方法を要旨とする。
なお、熱間成形された鋼部材は、多くの場合、平板ではなく成形体であるが、本発明では、成形体である場合も含めて「鋼部材」という。また、鋼部材の熱処理前の素材となる鋼板を「素材鋼板」ともいう。【００１０】
［１］本発明の一態様に係る鋼部材は、化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．４０〜３．００％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎ：０．０１０％以下、
Ｔｉ：０．００１０〜０．１０００％、
Ｂ：０．０００５〜０．０１００％、
Ｃｒ：０〜１．００％、
Ｎｉ：０〜２．０％、
Ｃｕ：０〜１．０％、
Ｍｏ：０〜１．０％、
Ｖ：０〜１．０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ａｌ：０〜１．００％、
Ｎｂ：０〜０．１００％、
Ｓｎ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜１．００％、
ＲＥＭ：０〜０．３０％、
を含み、残部がＦｅおよび不純物であり、
金属組織が、体積分率で、マルテンサイトが６０．０〜８５．０％、ベイナイトが１０．０〜３０．０％、残留オーステナイトが５．０〜１５．０％および残部組織が０〜４．０％であり、
前記残留オーステナイトの最大短径の長さが３０ｎｍ以上であり、
円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度が４．０×１０３個／ｍｍ２以下である。
［２］上記［１］に記載の鋼部材では、前記化学組成が、質量％で、
Ｃｒ：０．０１〜１．００％、
Ｎｉ：０．０１〜２．０％、
Ｃｕ：０．０１〜１．０％、
Ｍｏ：０．０１〜１．０％、
Ｖ：０．０１〜１．０％、
Ｃａ：０．００１〜０．０１０％、
Ａｌ：０．０１〜１．００％、
Ｎｂ：０．０１０〜０．１００％、
Ｓｎ：０．０１〜１．００％、
Ｗ：０．０１〜１．００％、および
ＲＥＭ：０．００１〜０．３０％の１種以上を含有してもよい。
［３］上記［１］または［２］に記載の鋼部材では、下記式（１）で表されるひずみ誘起変態パラメータｋの値が１８．０未満であってもよい。
ｋ＝（ｌｏｇｆγ０−ｌｏｇｆγ（０．０２））／０．０２  ・・・  式（１）
但し、上記式（１）中の各記号の意味は以下の通りである。
ｆγ０：真ひずみ付与前の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率
ｆγ（０．０２）：鋼部材に対して０．０２の真ひずみを付与し、除荷した後の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率
［４］上記［１］〜［３］のいずれか一項に記載の鋼部材では、引張強度が１４００ＭＰａ以上および全伸びが１０．０％以上であってもよい。
［５］上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載の鋼部材では、局部伸びが３．０％以上であってもよい。
［６］上記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の鋼部材では、−８０℃における衝撃値が２５．０Ｊ／ｃｍ２以上であってもよい。
［７］上記［１］〜［６］のいずれか一項に記載の鋼部材では、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５５：２００３で規定される鋼の清浄度の値が０．１００％以下であってもよい。
［８］本発明の別の態様に係る鋼部材の製造方法は、上記［１］〜［７］の何れか１項に記載の鋼部材の製造方法であって、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．４０〜３．００％、
Ｍｎ：０．３０〜３．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ｎ：０．０１０％以下、
Ｔｉ：０．００１０〜０．１０００％、
Ｂ：０．０００５〜０．０１００％、
Ｃｒ：０〜１．００％、
Ｎｉ：０〜２．０％、
Ｃｕ：０〜１．０％、
Ｍｏ：０〜１．０％、
Ｖ：０〜１．０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ａｌ：０〜１．００％、
Ｎｂ：０〜０．１００％、
Ｓｎ：０〜１．００％、
Ｗ：０〜１．００％、
ＲＥＭ：０〜０．３０％、
を含み、残部がＦｅおよび不純物であり、かつ円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度が８．０×１０３個／ｍｍ２以下であり、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値が５．０μｍ以下である素材鋼板を、
Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域まで平均昇温速度５〜３００℃／ｓで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後、Ｍｓ点まで上部臨界冷却速度以上の第１平均冷却速度で冷却する第１冷却工程と、
前記第１冷却工程後、（Ｍｓ−３０）〜（Ｍｓ−７０）℃の温度域まで、５℃／ｓ以上、１５０℃／ｓ未満であって前記第１平均冷却速度よりも遅い第２平均冷却速度で冷却する第２冷却工程と、
前記第２冷却工程後、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域まで平均昇温速度５℃／ｓ以上で加熱する再加熱工程と、
前記再加熱工程後、５℃／ｓ以上の第３平均冷却速度で冷却する第３冷却工程と、を備える。
［９］上記［８］に記載の鋼部材の製造方法では、前記加熱工程と前記第１冷却工程との間に、前記Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の前記温度域にて５〜２００秒間保持する保持工程を備えてもよい。
［１０］上記［８］または［９］に記載の鋼部材の製造方法では、前記再加熱工程と前記第３冷却工程との間に、前記Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の前記温度域にて３〜６０秒間保持する保持工程を備えてもよい。
［１１］上記［８］〜［１０］のいずれか一項に記載の鋼部材の製造方法では、前記加熱工程と前記第１冷却工程との間において、前記素材鋼板に熱間成形を施してもよい。
［１２］上記［８］〜［１０］のいずれか一項に記載の鋼部材の製造方法では、前記第１冷却工程において、前記第１冷却速度で冷却を行うと同時に、前記素材鋼板に熱間成形を施してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る上記態様によれば、高い引張強度を有し、かつ延性に優れる鋼部材およびその製造方法を提供することができる。本発明に係る好ましい態様によれば、上記諸特性を有し、かつ靱性に優れた鋼部材およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る鋼部材の製造方法における各工程の温度履歴を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る鋼部材およびその製造方法について詳しく説明する。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。
【００１４】
（Ａ）鋼部材の化学組成
本実施形態に係る鋼部材の各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。以下に記載す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。「超」、「未満」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。
【００１５】
Ｃ：０．１０〜０．６０％
Ｃは、鋼の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の鋼部材の強度を向上させる元素である。しかし、Ｃ含有量が０．１０％未満では、焼入れ後の鋼部材において十分な強度を確保することが困難となる。したがって、Ｃ含有量は０．１０％以上とする。Ｃ含有量は、０．１５％以上、または０．２０％以上であることが好ましい。一方、Ｃ含有量が０．６０％を超えると、焼入れ後の鋼部材の強度が高くなり過ぎて、靱性の劣化が著しくなる。したがって、Ｃ含有量は０．６０％以下とする。Ｃ含有量は０．５０％以下、または０．４５％以下であることが好ましい。
【００１６】
Ｓｉ：０．４０〜３．００％
Ｓｉは、鋼の焼入れ性を高め、かつ固溶強化により鋼部材の強度を向上させる元素である。さらに、Ｓｉは炭化物中にほとんど固溶しないため、熱間成形時に炭化物の析出を抑え、未変態オーステナイトへのＣ濃化を助長する。その結果、Ｍｓ点が著しく低下し、かつ固溶強化されたオーステナイトを多く残留させることができる。この効果を得るためには、Ｓｉを０．４０％以上含有させる必要がある。なお、Ｓｉ含有量が０．４０％以上であると、残留炭化物は少なくなる傾向にある。後述するが、熱処理前の素材鋼板中に析出する炭化物が多いと、それらが熱処理時に溶け残り、十分な焼入れ性を確保できず、低強度なフェライトが析出し、鋼部材において強度が不足する場合がある。そのため、この意味でもＳｉ含有量は０．４０％以上とする。Ｓｉ含有量は、０．５０％以上、または０．６０％以上であることが好ましい。
ただし、鋼中のＳｉ含有量が３．００％を超えると、熱処理に際して、オーステナイト変態のために必要となる加熱温度が著しく高くなる。これにより、熱処理に要するコストの上昇を引き起こす場合および十分にオーステナイト化せずにフェライトが残留し、所望の金属組織および強度が得られない場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は３．００％以下とする。Ｓｉ含有量は２．５０％以下、または２．００％以下であることが好ましい。
【００１７】
Ｍｎ：０．３０〜３．００％
Ｍｎは、素材鋼板の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の強度を安定して確保するために、非常に効果のある元素である。さらに、Ｍｎは、Ａｃ３点を下げ、焼入れ処理温度の低温化を促進する元素である。しかし、Ｍｎ含有量が０．３０％未満では上記効果が十分に得られない。そのため、Ｍｎ含有量は０．３０％以上とする。Ｍｎ含有量は０．４０％以上であることが好ましい。一方、Ｍｎ含有量が３．００％を超えると上記の効果は飽和し、さらに焼入れ部の靱性劣化を引き起こす。そのため、Ｍｎ含有量は３．００％以下とする。Ｍｎ含有量は２．８０％以下であることが好ましく、２．５０％以下であることがより好ましい。
【００１８】
Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、焼入れ後の鋼部材の靱性を劣化させる元素である。特に、Ｐ含有量が０．０５０％を超えると、鋼部材の靱性が著しく劣化する。したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下に制限する。Ｐ含有量は、０．０３０％以下、０．０２０％以下、または０．００５％以下に制限することが好ましい。Ｐは不純物として混入するが、その下限を特に制限する必要はなく、鋼部材の靭性を得るためには、Ｐの含有量は低い方が好ましい。ただし、Ｐ含有量を過剰に低減すると、製造コストが増加する。製造コストの観点からは、Ｐ含有量は０．００１％以上としてもよい。
【００１９】
Ｓ：０．０５００％以下
Ｓは、焼入れ後の鋼部材の靱性を劣化させる元素である。特に、Ｓ含有量が０．０５００％を超えると、鋼部材の靱性が著しく劣化する。したがって、Ｓ含有量は０．０５００％以下に制限する。Ｓ含有量は、０．００３０％以下、０．００２０％以下、または０．００１５％以下に制限することが好ましい。Ｓは不純物として混入するが、その下限を特に制限する必要はなく、鋼部材の靭性を得るためには、Ｓの含有量は低い方が好ましい。ただし、Ｓ含有量を過剰に低減すると、製造コストが増加する。製造コストの観点からは、Ｓ含有量は０．０００１％以上としてもよい。
【００２０】
Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは、焼入れ後の鋼部材の靱性を劣化させる元素である。特に、Ｎ含有量が０．０１０％を超えると、鋼中に粗大な窒化物が形成され、鋼部材の局部変形能および靱性が著しく劣化する。したがって、Ｎ含有量は０．０１０％以下とする。Ｎ含有量の下限は特に限定する必要はないが、Ｎ含有量を０．０００２％未満とすることは製鋼コストの増大を引き起こすため、経済的に好ましくない。そのため、Ｎ含有量は０．０００２％以上とすることが好ましく、０．０００８％以上とすることがより好ましい。
【００２１】
Ｔｉ：０．００１０〜０．１０００％
Ｔｉは、素材鋼板をＡｃ３点以上の温度に加熱して熱処理を施す際に再結晶を抑制するとともに、微細な炭化物を形成して粒成長を抑制することで、オーステナイト粒を細粒にする作用を有する元素である。このため、Ｔｉを含有させることによって、鋼部材の靱性が大きく向上する効果が得られる。また、Ｔｉは、鋼中のＮと優先的に結合することによってＢＮの析出によるＢの消費を抑制し、後述するＢによる焼入れ性向上の効果を促進する。Ｔｉ含有量が０．００１０％未満では、上記の効果を十分に得られない。したがって、Ｔｉ含有量は０．００１０％以上とする。Ｔｉ含有量は０．０１００％以上、または０．０２００％以上であることが好ましい。一方、Ｔｉ含有量が０．１０００％を超えると、ＴｉＣの析出量が増加してＣが消費されるため、焼入れ後の鋼部材の強度が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．１０００％以下とする。Ｔｉ含有量は０．０８００％以下、または０．０６００％以下であることが好ましい。
【００２２】
Ｂ：０．０００５〜０．０１００％
Ｂは、微量でも鋼の焼入れ性を劇的に高める作用を有するので、本実施形態において非常に重要な元素である。また、Ｂは粒界に偏析することで、粒界を強化して鋼部材の靱性を高める。さらに、Ｂは、素材鋼板の加熱時にオーステナイトの粒成長を抑制する。Ｂ含有量が０．０００５％未満では、上記の効果を十分に得られない場合がある。したがって、Ｂ含有量は０．０００５％以上とする。Ｂ含有量は０．００１０％以上、０．００１５％以上、または０．００２０％以上であることが好ましい。一方、Ｂ含有量が０．０１００％を超えると、粗大な化合物が多く析出し、鋼部材の靱性が劣化する。したがってＢ含有量は０．０１００％以下とする。Ｂ含有量は０．００８０％以下、または０．００６０％以下であることが好ましい。
【００２３】
本実施形態に係る鋼部材の化学組成において、上述してきた元素以外、すなわち残部はＦｅおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に係る鋼部材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
本実施形態に係る鋼部材には、残部のＦｅの一部に代えて、下記に示すＣｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃａ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｓｎ、ＷおよびＲＥＭから選択される１種以上の任意元素を含有させてもよい。ただし、下記に示す任意元素を含有させなくても本実施形態に係る鋼部材はその課題を解決することができるので、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。
【００２４】
Ｃｒ：０〜１．００％
Ｃｒは、鋼の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の鋼部材の強度を安定して確保することを可能にする元素であるため、含有させてもよい。この効果を確実に得るためには、Ｃｒ含有量は０．０１％以上であることが好ましく、０．０５％以上であることがより好ましい。しかし、Ｃｒ含有量が１．００％を超えると上記の効果は飽和し、いたずらにコストの増加を引き起こす。また、Ｃｒは鉄炭化物を安定化させる作用を有するため、Ｃｒ含有量が１．００％を超えると素材鋼板の加熱時に粗大な鉄炭化物が溶け残り、鋼部材の靱性が劣化する。したがって、Ｃｒを含有させる場合のＣｒ含有量は１．００％以下とする。Ｃｒ含有量は０．８０％以下であることが好ましい。
【００２５】
Ｎｉ：０〜２．０％
Ｎｉは、鋼の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の鋼部材の強度を安定して確保することを可能にする元素であるため、含有させてもよい。この効果を確実に得るためには、Ｎｉ含有量は０．０１％以上であることが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。しかし、Ｎｉ含有量が２．０％を超えると、上記の効果が飽和してコストの増加を引き起こす。したがって、Ｎｉを含有させる場合のＮｉ含有量は２．０％以下とする。
【００２６】
Ｃｕ：０〜１．０％
Ｃｕは、鋼の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の鋼部材の強度を安定して確保することを可能にする元素であるため、含有させてもよい。また、Ｃｕは、腐食環境において鋼部材の耐食性を向上させる。これらの効果を確実に得るためには、Ｃｕ含有量は０．０１％であることが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。しかし、Ｃｕ含有量が１．０％を超えると、上記の効果が飽和してコストの増加を引き起こす。したがって、Ｃｕを含有させる場合のＣｕ含有量は１．０％以下とする。
【００２７】
Ｍｏ：０〜１．０％
Ｍｏは、鋼の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の鋼部材の強度を安定して確保することを可能にする元素であるため、含有させてもよい。この効果を確実に得るためには、Ｍｏ含有量は０．０１％以上であることが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。しかし、Ｍｏ含有量が１．０％を超えると、上記の効果が飽和してコストの増加を引き起こす。またＭｏは鉄炭化物を安定化させる作用を有するため、Ｍｏ含有量が１．００％を超えると素材鋼板の加熱時に粗大な鉄炭化物が溶け残り、鋼部材の靱性が劣化する。したがって、Ｍｏを含有させる場合のＭｏ含有量は１．０％以下とする。
【００２８】
Ｖ：０〜１．０％
Ｖは、微細な炭化物を形成し、その細粒化効果により鋼部材の靱性を高めることを可能とする元素であるため、含有させてもよい。この効果を確実に得るためには、Ｖ含有量は０．０１％以上であることが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。しかし、Ｖ含有量が１．０％を超えると、上記の効果が飽和してコストの増加を引き起こす。したがって、Ｖを含有させる場合のＶ含有量は１．０％以下とする。
【００２９】
Ｃａ：０〜０．０１０％
Ｃａは、鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後の鋼部材の靱性および延性を向上させる効果を有する元素であるため、含有させてもよい。この効果を確実に得る場合は、Ｃａ含有量は０．００１％以上であることが好ましく、０．００２％以上であることがより好ましい。しかし、Ｃａ含有量が０．０１０％を超えると上記効果は飽和して、いたずらにコストの増加を引き起こす。したがって、Ｃａを含有する場合のＣａ含有量は０．０１０％以下とする。Ｃａ含有量は０．００５％以下であることが好ましく、０．００４％以下であることがより好ましい。
【００３０】
Ａｌ：０〜１．００％
Ａｌは、鋼の脱酸剤として一般的に用いられるため、含有させてもよい。Ａｌによって十分に脱酸させるためには、Ａｌ含有量は０．０１％以上であることが好ましい。しかし、Ａｌ含有量が１．００％を超えると、上記の効果が飽和してコストの増加を引き起こす。したがって、Ａｌを含有させる場合のＡｌ含有量は１．００％以下とする。
【００３１】
Ｎｂ：０〜０．１００％
Ｎｂは、微細な炭化物を形成し、その細粒化効果により鋼部材の靱性を高めることを可能とする元素であるため、含有させてもよい。この効果を確実に得るためには、Ｎｂ含有量は０．０１０％以上であることが好ましい。しかし、Ｎｂ含有量が０．１００％を超えると、上記の効果が飽和してコストの増加を引き起こす。したがって、Ｎｂを含有させる場合のＮｂ含有量は０．１００％以下とする。
【００３２】
Ｓｎ：０〜１．００％
Ｓｎは腐食環境において鋼部材の耐食性を向上させるため、含有させてもよい。この効果を確実に得るためには、Ｓｎ含有量は０．０１％以上であることが好ましい。しかし、Ｓｎ含有量が１．００％を超えると粒界強度が低下し、鋼部材の靭性が劣化する。したがって、Ｓｎを含有させる場合のＳｎ含有量は１．００％以下とする。
【００３３】
Ｗ：０〜１．００％
Ｗは鋼の焼入れ性を高め、かつ焼入れ後の鋼部材の強度を安定して確保することを可能にする元素であるため、含有させてもよい。また、Ｗは、腐食環境において鋼部材の耐食性を向上させる。これらの効果を確実に得るためには、Ｗ含有量は０．０１％以上であることが好ましい。しかし、Ｗ含有量が１．００％を超えると、上記の効果が飽和してコストの増加を引き起こす。したがって、Ｗを含有させる場合のＷ含有量は１．００％以下とする。
【００３４】
ＲＥＭ：０〜０．３０％
ＲＥＭは、Ｃａと同様に鋼中の介在物を微細化し、焼入れ後の鋼部材の靱性および延性を向上させる効果を有する元素であるため、含有させてもよい。この効果を確実に得る場合は、ＲＥＭ含有量を０．００１％以上とすることが好ましく、０．００２％以上とすることがより好ましい。しかし、ＲＥＭ含有量が０．３０％を超えるとその効果は飽和して、いたずらにコストの増加を引き起こす。したがって、ＲＥＭを含有させる場合のＲＥＭ含有量は０．３０％以下とする。ＲＥＭ含有量は０．２０％以下であることが好ましい。
【００３５】
ここで、ＲＥＭは、Ｓｃ、ＹおよびＬａ、Ｎｄ等ランタノイドからなる合計１７元素を指し、前記ＲＥＭの含有量はこれらの元素の合計含有量を意味する。ＲＥＭは、例えばＦｅ−Ｓｉ−ＲＥＭ合金を使用して溶鋼に添加され、この合金には、例えば、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒが含まれる。
【００３６】
（Ｂ）鋼部材の金属組織
本実施形態に係る鋼部材は、体積分率で、マルテンサイトが６０．０〜８５．０％、ベイナイトが１０．０〜３０．０％、残留オーステナイトが５．０〜１５．０％および残部組織が０〜４．０％である金属組織を有する。
また、残留オーステナイトの最大短径の長さは３０ｎｍ以上である。
【００３７】
本実施形態に係る鋼部材中に存在するマルテンサイトには、自動焼戻しマルテンサイトも含む。自動焼戻しマルテンサイトとは、焼戻しのための熱処理を行うことなく、焼入れ時の冷却中に生成した焼戻しマルテンサイトのことであり、マルテンサイト変態に伴う発熱によって、発生したマルテンサイトが焼き戻されて生成するものである。なお焼戻しマルテンサイトは、ラス内部に析出している微細セメンタイトの有無によって焼入れままのマルテンサイトと区別できる。
【００３８】
マルテンサイト：６０．０〜８５．０％
マルテンサイトは硬質な相であり、鋼部材の高強度化を図る上で必要な組織である。マルテンサイトの体積分率が６０．０％未満では、鋼部材の引張強度を十分に確保できない。そのため、マルテンサイトの体積分率は６０．０％以上とする。好ましくは、６５．０％以上である。一方、マルテンサイトの体積分率が８５．０％を超えると、後述するベイナイトや残留オーステナイト等の他の組織を十分に確保できない。したがって、マルテンサイトの体積分率は、８５．０％以下とする。好ましくは、８０．０％以下である。
【００３９】
ベイナイト：１０．０〜３０．０％
ベイナイトは、残留オーステナイトよりも高硬度で、マルテンサイトよりも低硬度な組織である。ベイナイトが存在することで残留オーステナイトとマルテンサイトとの間の硬度のギャップを緩和し、応力印加時に残留オーステナイトとマルテンサイトとの境界でのき裂の発生を予防し、鋼部材の靭性および延性を向上させる。ベイナイトの体積分率が１０．０％未満では上記の効果が得られないため、ベイナイトの体積分率は１０．０％以上とする。ベイナイトの好ましい体積分率は１５．０％以上である。また、ベイナイトの体積分率が３０．０％を超えると鋼部材の強度が低下するため、ベイナイトの体積分率は３０．０％以下とする。ベイナイトの好ましい体積分率は２５．０％以下であり、より好ましくは２０．０％以下である。
【００４０】
残留オーステナイト：５．０〜１５．０％
残留オーステナイトは、塑性変形時にマルテンサイト変態（加工誘起変態）することによって、くびれを防止して加工硬化を助長し、延性を向上させる効果（ＴＲＩＰ効果）がある。さらに、残留オーステナイトの変態によってき裂先端の応力集中が緩和され、鋼部材の延性だけでなく靱性も向上させる効果がある。特に、残留オーステイトの体積分率が５．０％未満であると、鋼部材の延性が顕著に低下し、鋼部材の破断リスクが高まり、衝突安全性が低下する。したがって、残留オーステナイトの体積分率は５．０％以上とする。好ましくは６．０％以上であり、さらに好ましくは７．０％以上である。一方、残留オーステナイトの体積分率が過剰であると強度が低下してしまう場合があるため、残留オーステナイトの体積分率は１５．０％以下とする。好ましくは、１２．０％以下、または１０．０％以下である。
【００４１】
本実施形態に係る鋼部材中に存在する残留オーステナイトは、マルテンサイトのラス間、ベイナイトのベイニティックフェライト間、または旧オーステナイト粒界（旧γ粒界）に存在する。残留オーステナイトは、前記マルテンサイトのラス間または前記ベイナイトのベイニティックフェライト間に存在することが好ましい。これらの位置に存在する残留オーステナイトは扁平であるため、これらの位置付近の変形を助長して鋼部材の延性および靭性を向上させる効果がある。
【００４２】
残部組織：０〜４．０％
本実施形態に係る鋼部材中には、残部組織として、フェライトおよびパーライトが混在する場合もある。本実施形態では、マルテンサイト、ベイナイト及び残留オーステナイトの合計の体積分率を９６．０％以上とする必要がある。すなわち、本実施形態では、マルテンサイト、ベイナイト及び残留オーステナイト以外の残部組織が、体積分率で、４．０％以下に制限される。残部組織は０％でもよいため、残部組織の体積分率は０〜４．０％とする。
【００４３】
残留オーステナイトの最大短径：３０ｎｍ以上
本実施形態では、残留オーステナイトの最大短径を３０ｎｍ以上とする。最大短径が３０ｎｍ未満の残留オーステナイトは、変形において安定でない、つまり塑性変形初期の低ひずみ領域にてマルテンサイト変態してしまうため、鋼部材の延性および衝突安全性の向上へ十分に寄与できない。したがって、残留オーステナイトの最大短径は３０ｎｍ以上とする。なお残留オーステナイトの最大短径の上限は特に限定されないが、変形において過度に安定であるとＴＲＩＰ効果が十分に発現されないことから、６００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、または６０ｎｍ以下としてもよい。
【００４４】
マルテンサイト、ベイナイトおよび残留オーステナイトの体積分率、残留オーステナイトの存在位置、並びに、残留オーステナイトの最大短径の測定方法について説明する。
残留オーステナイトの体積分率は、Ｘ線回折法を用いて測定する。まず、鋼部材の端部から１００ｍｍ離れた位置から試験片を採取する。鋼部材の形状により端部から１００ｍｍ離れた位置から試験片を採取できない場合は、端部を避けた均熱部位から試験片を採取すればよい。鋼部材の端部は熱処理が十分に行われず、本実施形態に係る鋼部材の金属組織を有しない場合があるためである。
フッ化水素酸と過酸化水素水とを用いて、試験片の表面から板厚１／４の深さまで化学研磨する。測定条件は、Ｃｏ管球を用い、２θで４５°から１０５°の範囲とする。鋼部材に含まれる面心立方格子（残留オーステナイト）の回折Ｘ線強度を測定し、その回折曲線の面積比から残留オーステナイトの体積分率を算出する。これにより、残留オーステナイトの体積分率を得る。Ｘ線回折法によれば、鋼部材中の残留オーステナイトの体積分率を高精度で測定可能である。
【００４５】
マルテンサイトの体積分率及びベイナイトの体積分率は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）及びＴＥＭに付属する電子線回折装置によって測定する。鋼部材の端部から１００ｍｍ離れた位置かつ板厚１／４深さの位置から測定試料を切り出し、ＴＥＭ観察用の薄膜試料とする。鋼部材の形状により端部から１００ｍｍ離れた位置から測定試料を採取できない場合は、端部を避けた均熱部位から測定試料を採取すればよい。また、ＴＥＭ観察の範囲は面積で５０μｍ２以上、倍率は１〜５万倍とする。マルテンサイトおよびベイナイト中の鉄炭化物（Ｆｅ３Ｃ）を回折パターンにより見出し、その析出形態を観察し、マルテンサイトとベイナイトとを判別し、マルテンサイトの面積分率およびベイナイトの面積分率を測定する。鉄炭化物の析出形態が３方向析出ならマルテンサイトと判断し、１方向の限定析出ならベイナイトと判断する。ＴＥＭによって測定されるマルテンサイトおよびベイナイトの分率は面積分率として測定されるが、本実施形態に係る鋼部材は、金属組織が等方性であるため、面積分率の値をそのまま体積分率に置き換えることができる。なお、マルテンサイトとベイナイトとの判別のために鉄炭化物を観察するが、本実施形態では、鉄炭化物は金属組織の体積分率に含めない。
【００４６】
残部組織としてフェライトまたはパーライトが存在しているか否かは、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で確認する。フェライトまたはパーライトが存在している場合はこれらの面積分率を求め、その値をそのまま体積分率に変換し、残部組織の体積分率とする。ただし、本実施形態に係る鋼部材は、残部組織がほとんど観察されない場合が多い。
残部組織の体積分率は、鋼部材の端部から１００ｍｍ離れた位置の断面から測定試料を切り出し、残部組織の観察用の測定試料とする。鋼部材の形状により端部から１００ｍｍ離れた位置から測定試料を採取できない場合は、端部を避けた均熱部位から測定試料を採取すればよい。また、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡による観察範囲は面積で４００００μｍ２以上、倍率は５００〜１０００倍、観察位置は板厚１／４部とする。切り出した測定試料を機械研磨し、続いて鏡面仕上げする。次いで、ナイタール腐食液（硝酸とエチルまたはメチルアルコールとの混合液）によりエッチングを行ってフェライト及びパーライトを現出させ、これを顕微鏡観察することで、フェライトまたはパーライトの存在を確認する。フェライトとセメンタントとが交互に層状に並んだ組織をパーライトと判別し、セメンタイトが粒状に析出した組織をベイナイトと判別する。観察されたフェライトおよびパーライトの面積分率の合計を求め、その値をそのまま体積分率に変換することで、残部組織の体積分率を得る。
【００４７】
なお、本実施形態では、マルテンサイトおよびベイナイトの体積分率と、残留オーステナイト体積分率と、残部組織の体積分率とを異なる測定方法で測定するため、上記３つの体積分率の合計が１００．０％にならない場合がある。上記３つの体積分率の合計が１００．０％にならない場合は、合計が１００．０％になるように上記３つの体積分率を調整すればよい。例えば、マルテンサイトおよびベイナイトの体積分率と、残留オーステナイト体積分率と、残部組織の体積分率との合計が１０１．０％である場合、合計を１００．０％とするために、測定により得られた各組織の体積分率に１００．０／１０１．０をかけた値を各組織の体積分率とすればよい。
マルテンサイトおよびベイナイトの体積分率と、残留オーステナイト体積分率と、残部組織の体積分率との合計が９５．０％未満である場合、または１０５．０％超である場合は、再度、体積分率の測定を行う。
【００４８】
残留オーステナイトの存在位置は、ＴＥＭを利用して確認する。
本実施形態に係る鋼部材の金属組織におけるマルテンサイトは、旧オーステナイト粒内にパケットが複数存在し、それぞれのパケットの内部に、平行な帯状組織であるブロックが存在し、更にそれぞれのブロックに、ほぼ同じ結晶方位のマルテンサイトの結晶であるラスの集合が存在している。ＴＥＭによってラスを確認し、ラス同士の境界近傍において制限視野回折パターン測定を行ってラス同士の境界近傍の電子線回折パターンを確認し、面心立方格子の電子線回折パターンを検出した場合に、ラス間に残留オーステナイトが存在すると判別する。ラスは体心立方格子であり、残留オーステナイトは面心立方格子であるため、電子線回折によって容易に判別できる。
【００４９】
また、本実施形態に係る鋼部材の金属組織におけるベイナイトは、複数のベイニティックフェライトの結晶粒が集合した状態で存在する。ＴＥＭによってベイニティックフェライトの結晶粒を確認し、ベイニティックフェライトの結晶粒の粒界近傍において制限視野回折パターン測定を行ってベイニティックフェライトの結晶粒の粒界近傍の電子線回折パターンを確認し、面心立方格子の電子線回折パターンを検出した場合に、ベイニティック間に残留オーステナイトが存在すると判別する。ベイニティックフェライトは体心立方格子であり、残留オーステナイトは面心立方格子であるため、電子線回折によって容易に判別できる。
【００５０】
更に、本実施形態に係る鋼部材の金属組織には旧オーステナイト粒界が存在する。この旧オーステナイト粒界近傍において制限視野回折パターン測定を行って旧オーステナイト粒界近傍の電子線回折パターンを確認し、面心立方格子の電子線回折パターンを検出した場合に、旧オーステナイト粒界に残留オーステナイトが存在すると判別する。旧オーステナイト粒界の近傍には体心立方格子のマルテンサイトまたはベイナイトが存在するため、面心立方格子の残留オーステナイトは、電子線回折によって容易に判別できる。
【００５１】
残留オーステナイトの最大短径は、以下の方法により測定する。
まず、鋼部材の端部から１００ｍｍ離れた位置（当該位置から試験片を採取できない場合は、端部を避けた均熱部位）かつ板厚１／４深さの位置から薄膜試料を採取する。この薄膜試料について、透過型電子顕微鏡にて５００００倍に拡大し、ランダムに１０視野の観察（１視野は１．０μｍ×０．８μｍ）を行い、電子線回折パターンを用いて残留オーステナイトを同定する。各視野において同定した残留オーステナイトのうち、「最大となる残留オーステナイト」の短径を測定し、１０視野の内、大きい順から３つの「短径」を選択し、それらの平均値を算出することで「残留オーステナイトの最大短径」を得る。ここで、「最大となる残留オーステナイト」は、各視野において同定した残留オーステナイト結晶粒の断面積を測定し、当該断面積を有する円の円相当直径を求め、最大の円相当直径を示す残留オーステナイトと定義する。また、残留オーステナイトの「短径」は、各視野において同定した残留オーステナイトの結晶粒に対し、結晶粒の輪郭に接して結晶粒を挟む二本の平行線を想定したとき、平行線の間隔が最短距離になるように平行線を描いた場合の平行線の最短間隔（最小フェレ径）と定義する。
【００５２】
（Ｃ）炭化物
円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物：４．０×１０３個／ｍｍ２以下
素材鋼板に熱処理を行う場合、素材鋼板中に一般に存在する炭化物が再固溶することにより十分な焼入れ性を確保することができる。しかしながら、素材鋼板中に粗大な炭化物が存在し、この炭化物が十分に再固溶されない場合は、十分な焼入れ性を確保できず、低強度であるフェライトが析出する。したがって、素材鋼板中の粗大な炭化物が少ないほど、焼入れ性が向上し、熱処理後の鋼部材において高強度を得ることができる。
素材鋼板中に粗大な炭化物が多く存在すると、焼入れ性が低下するだけでなく、鋼部材においても炭化物が多く残留する（残留炭化物）。この残留炭化物は旧γ粒界に多く堆積するため、旧γ粒界を脆化させる。さらに、残留炭化物の量が過剰であると、変形時に残留炭化物がボイド起点となり、連結が容易となるため、鋼部材の延性、特に局部伸びが低下し、結果的に衝突安全性が劣化する。
【００５３】
特に、鋼部材において円相当直径が０．１μｍ以上の炭化物の数密度が４．０×１０３個／ｍｍ２を超えると、鋼部材の靭性および延性が劣化する。そのため、鋼部材中に存在する円相当直径が０．１μｍ以上の炭化物の数密度は４．０×１０３個／ｍｍ２以下とする。好ましくは３．５×１０３個／ｍｍ２以下である。
【００５４】
熱処理前の素材鋼板においても、粗大な炭化物は少ない方が好ましい。本実施形態では、素材鋼板中に存在する円相当直径が０．１μｍ以上の炭化物の数密度は８．０×１０３個／ｍｍ２以下とすることが好ましい。
【００５５】
なお、鋼部材および素材鋼板における炭化物は粒状のものを指し、具体的にはアスペクト比が２．５以下であるものを対象とする。炭化物の組成は特に限定しない。炭化物として例えば、鉄系炭化物、Ｎｂ系炭化物およびＴｉ系炭化物が挙げられる。
また、０．１μｍ未満の炭化物については、延性、特に局部伸びに大きな影響を及ぼさないため、本実施形態では、個数制限の対象となる炭化物のサイズを０．１μｍ以上とした。
【００５６】
炭化物の数密度は以下の方法により求める。
鋼部材の端部から１００ｍｍ離れた位置（当該位置から試験片を採取できない場合は、端部を避けた均熱部位）または素材鋼板の板幅１／４部から試験片を切り出す。その試験片の観察面を鏡面加工した後、ピクラール液を使って腐食し、走査型電子顕微鏡で１００００倍に拡大し、板厚１／４部にてランダムに１０視野（１視野は１０μｍ×８μｍ）の観察を行う。このときに、円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の個数を全て数え、全視野面積に対する数密度を算出することで、円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度を得る。
【００５７】
（Ｄ）鋼部材の機械特性
本実施形態に係る鋼部材は、残留オーステナイトの加工誘起変態を利用したＴＲＩＰ効果によって高い延性を得ることができる。しかしながら、低いひずみで残留オーステナイトが変態してしまうと、ＴＲＩＰ効果による高延性化は期待できない。すなわち、さらなる高延性化のためには、残留オーステナイトの量やサイズだけでなく、その性質を制御することが好ましい。
【００５８】
下記式（１）で表されるひずみ誘起変態パラメータｋの値が大きくなると、低ひずみで残留オーステナイトが変態してしまう。そのため、ひずみ誘起変態パラメータｋの値を１８．０未満とすることが好ましい。
【００５９】
ｋ＝（ｌｏｇｆγ０−ｌｏｇｆγ（０．０２））／０．０２      式（１）
但し、上記式（１）中の各記号の意味は以下の通りである。
ｆγ０：真ひずみ付与前の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率
ｆγ（０．０２）：鋼部材に対して０．０２の真ひずみを付与し、除加した後の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率
なお、上記式（１）中のｌｏｇは、底が１０である対数、すなわち常用対数である。
【００６０】
ｆγ０、ｆγ（０．０２）についての鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率は、上述のＸ線回折法によって測定する。
なお、残留オーステナイトにひずみが付与された際に変態しやすいかどうかを支配するのは、残留オーステナイト中の固溶Ｃ量であると考えられ、本実施形態に係る鋼部材におけるＭｎ含有量の範囲では、残留オーステナイトの体積分率と残留オーステナイト中の固溶Ｃ量との間には正の相関関係がある。そして、例えば残留オーステナイト中の固溶Ｃ量が０．８％程度であると上記ｋの値は１５程度となり優れた延性を示すが、残留オーステナイト中の固溶Ｃ量が０．２％程度であると上記ｋの値は５３程度となるため低ひずみで残留オーステナイトが全て変態してしまい、延性が低下し、結果的に衝突安全性が悪化する。
【００６１】
本実施形態に係る鋼部材は、引張強度が１４００ＭＰａ以上であり、全伸びが１０．０％以上であることが好ましい。更に、これらの特性を有した上で、−８０℃における衝撃値が２５．０Ｊ／ｃｍ２以上であることがより好ましい。１４００ＭＰａ以上という高い引張強度と、全伸びが１０．０％以上という優れた延性と、−８０℃で２５．０Ｊ／ｃｍ２以上という優れた衝撃値とを具備することによって、燃費と衝突安全性とを両立させるという要求に応えることが可能となるためである。
【００６２】
優れた延性を実現し、衝突安全性を向上させるためには、全伸びを高めることが有効である。全伸びとは、引張試験をした際の、くびれが発生するまでの均一伸び（一様伸び）と、それ以降の破断までの局部伸びとを足した伸びのことである。本実施形態では、さらなる衝突安全性の向上の観点から、一様伸びだけでなく、局部伸びも増加させることが好ましい。さらなる衝突安全性の向上の観点から、局部伸びは３．０％以上とすることが好ましい。
【００６３】
本実施形態においては、上記のひずみ誘起変態パラメータｋ、引張強度、全伸びおよび局部伸びを含む機械特性の測定には、ＡＳＴＭ  Ｅ８−６９（ＡＮＮＵＡＬ  ＢＯＯＫ  ＯＦ  ＡＳＴＭ  ＳＴＡＮＤＡＲＤ，ＰＡＲＴ１０，ＡＭＥＲＩＣＡＮ  ＳＯＣＩＥＴＹ  ＦＯＲ  ＴＥＳＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ｐ１２０−１４０）に規定のハーフサイズ板状試験片を用いる。具体的には、引張試験は、ＡＳＴＭ  Ｅ８−６９の規定に準拠して実施し、厚さが１．２ｍｍ、平行部長さが３２ｍｍ、平行部板幅が６．２５ｍｍの板状試験片に対して、３ｍｍ／ｍｉｎのひずみ速度で室温引張試験を行い、最大強度（引張強度）を測定する。また、引張試験の平行部に予め２５ｍｍの罫書きを入れておき、破断サンプルをつき合わせて伸び率（全伸び）を測定する。そして、全伸びから最大強度時の塑性ひずみ（均一伸び）を差し引いて、局部伸びを求める。
【００６４】
衝撃値を測定するためのシャルピー衝撃試験はＪＩＳ  Ｚ  ２２４２：２００５の規定に準拠して実施する。鋼部材を厚さが１．２ｍｍとなるまで研削し、圧延方向と平行に長さ５５ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を切り出し、これを３枚積層し、Ｖノッチを形成した試験片を作製する。なお、Ｖノッチは、角度４５°、深さ２ｍｍおよびノッチ底半径０．２５ｍｍとする。試験温度−８０℃におけるシャルピー衝撃試験を行い、衝撃値を求める。
【００６５】
（Ｅ）鋼部材のＭｎ偏析度
Ｍｎ偏析度α：１．６以下
鋼部材の板厚断面中心部（板厚１／２部）では、中心偏析が起きることでＭｎが濃化する。板厚中心部にＭｎが濃化すると、ＭｎＳが介在物として板厚中心部に集中し、硬質なマルテンサイトができやすくなるため、周囲との硬さに差が生じ、鋼部材の靱性が劣化する場合がある。特に、下記式（２）で表されるＭｎ偏析度αの値が１．６を超えると、鋼部材の靱性が劣化する場合がある。したがって、鋼部材の靱性をより改善するために、鋼部材のＭｎ偏析度αの値を１．６以下としてもよい。靱性をより一層改善するために、Ｍｎ偏析度αの値を１．２以下としてもよい。下限は特に規定する必要は無いが、下限は１．０としてもよい。
【００６６】
Ｍｎ偏析度α＝［板厚１／２部での最大Ｍｎ濃度（質量％）］／［板厚１／４部での平均Ｍｎ濃度（質量％）］  ・・・  式（２）
【００６７】
なお、Ｍｎ偏析度αは、主に化学組成、特に不純物含有量と、連続鋳造の条件とにより制御され、熱処理または熱間成形によってＭｎ偏析度αの値が大きく変化することはないため、素材鋼板のＭｎ偏析度αの値を１．６以下にすることで、熱処理後の鋼部材のＭｎ偏析度αの値も１．６以下にすることが可能であり、すなわち鋼部材の靱性をより向上させることが可能となる。
【００６８】
板厚１／２部での最大Ｍｎ濃度、および板厚１／４部での平均Ｍｎ濃度は、以下の方法により求める。
鋼部材の端部から１００ｍｍ離れた位置（当該位置から試験片を採取できない場合は、端部を避けた均熱部位）または素材鋼板の板幅１／２部から、観察面が圧延方向と平行かつ板厚方向と平行となるように試料を切り出す。電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて試料の板厚１／２部において圧延方向にランダムに１０ヶ所のライン分析（１μｍ）を行い、分析結果からＭｎ濃度が高い順に３つの測定値を選択し、その平均値を算出することで板厚１／２部での最大Ｍｎ濃度を求めることができる。また、板厚１／４部での平均Ｍｎ濃度も同じくＥＰＭＡを用いて、試料の板厚１／４部において１０ヶ所の分析を行い、その平均値を算出することで板厚１／４部での平均Ｍｎ濃度を求めることができる。
【００６９】
（Ｆ）鋼部材の清浄度
清浄度：０．１００％以下
鋼部材中にＪＩＳ  Ｇ  ０５５５：２００３に記載のＡ系介在物、Ｂ系介在物およびＣ系介在物が多く存在すると、鋼部材の靱性が劣化する場合がある。これらの介在物の量が増加すると、亀裂伝播が容易に起こるためである。特に、１４００ＭＰａ以上の引張強度を有するような鋼部材の場合、これらの介在物の存在割合を低く抑えることが好ましい。ＪＩＳ  Ｇ  ０５５５：２００３で規定される鋼の清浄度の値が０．１００％を超えると、介在物の量が多いため、実用上十分な靱性を確保することが困難となる場合がある。そのため、鋼部材の清浄度の値は０．１００％以下とすることが好ましい。鋼部材の靱性をより一層改善するためには、清浄度の値を０．０６０％以下とすることがより好ましい。なお、鋼の清浄度の値は、上記のＡ系介在物、Ｂ系介在物およびＣ系介在物の占める面積百分率を算出したものである。
【００７０】
なお、熱処理または熱間成形によって清浄度の値が大きく変化することはないため、素材鋼板の清浄度の値を０．１００％以下とすることで、鋼部材の清浄度の値も０．１００％以下にすることが可能である。
【００７１】
本実施形態において、素材鋼板または鋼部材の清浄度の値はＪＩＳ  Ｇ  ０５５５：２００３の附属書１に記載の点算法によって求める。例えば、素材鋼板の板幅１／４部または鋼部材の端部から１００ｍｍ離れた位置（当該位置から試験片を採取できない場合は、端部を避けた均熱部位）から試料を切り出す。観察面の板厚１／４部を光学顕微鏡で４００倍に拡大し、Ａ系介在物、Ｂ系介在物およびＣ系介在物を観察し、それらの面積百分率を点算法により算出する。観察はランダムに１０視野（１視野は２００μｍ×２００μｍ）にて行い、全視野のうち、清浄度の値が最も大きい（清浄性が最も低い）数値を、その素材鋼板または鋼部材の清浄度の値とする。
【００７２】
以上、本実施形態に係る鋼部材について説明してきたが、鋼部材の形状については特に限定しない。平板であってもよいが、特に熱間成形された鋼部材は、多くの場合は成形体であり、本実施形態では、成形体である場合も含めて「鋼部材」という。
【００７３】
次に、本実施形態に係る鋼部材の製造方法について説明する。
本実施形態に係る鋼部材は、上述した化学組成を有し、かつ円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度が８．０×１０３個／ｍｍ２以下であり、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値が５．０μｍ以下である素材鋼板に対し、後述する熱処理を施すことで製造することができる。
【００７４】
熱処理に供する素材鋼板において、炭化物の析出形態を上記のように限定した理由は以下の通りである。
鋼部材の延性の低下を抑制すべく、鋼部材における粗大な炭化物の析出を低減することは上記の通りだが、熱処理前の素材鋼板においても、粗大な炭化物は少ない方が好ましい。そのため、本実施形態では、素材鋼板中に存在する円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度は８．０×１０３個／ｍｍ２以下とする。素材鋼板の炭化物の数密度は、素材鋼板の幅方向端部から１／４部から試験片を切り出し、鋼部材と同様の方法により測定すればよい。
【００７５】
また、種々の炭化物の中でも、粗大な（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃが素材鋼板に含まれる場合、熱処理後の鋼部材の延性、特に局部伸びが低下し、結果的に衝突安全性が劣化する。なお、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃは、Ｎｂ系炭化物およびＴｉ系炭化物のことをいう。
特に、素材鋼板中に存在する（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値が５．０μｍを超えると、熱処理後の鋼部材の延性が悪化する。そのため、素材鋼板中に存在する（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値は５．０μｍ以下とする。
なお、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値を求める方法は次の通りである。素材鋼板の板幅１／４部から、断面を切り出し、その試料の観察面を鏡面研磨した後、走査型電子顕微鏡で３０００倍に拡大し、ランダムに１０視野（１視野は４０μｍ×３０μｍ）の観察を行う。観察された全ての（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃについて、各（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの面積を算出し、この面積と同じ面積を持つ円の直径を各（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径とする。それらの円相当直径の平均値を算出することで、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値を得る。
【００７６】
次に、素材鋼板の製造方法について説明する。
（Ｈ）素材鋼板の製造方法
本実施形態に係る鋼部材の熱処理前の鋼板である、素材鋼板の製造条件について特に制限はない。しかし、以下に示す製造方法を用いることにより、上述のように炭化物の析出形態が制御された素材鋼板を製造することができる。以下の製造方法では、例えば、連続鋳造、熱間圧延、酸洗、冷間圧延および焼鈍処理を行う。
【００７７】
上述の化学組成を有する鋼を炉で溶製した後、鋳造によってスラブを作製する。この際、遅れ破壊の起点となるＭｎＳの集中した析出を抑制するためには、Ｍｎの中心偏析を低減させる中心偏析低減処理を行うことが望ましい。中心偏析低減処理としては、スラブが完全凝固する前の未凝固層において、Ｍｎが濃化した溶鋼を排出する方法が挙げられる。
具体的には、電磁攪拌、未凝固層圧下等の処理を施すことで、完全凝固前のＭｎが濃化した溶鋼を排出させることができる。
【００７８】
素材鋼板の清浄度を０．１００％以下にするためには、溶鋼を連続鋳造する際に、溶鋼の過熱温度（溶鋼過熱温度）をその鋼の液相線温度より５℃以上高い温度とし、かつ、単位時間当たりの溶鋼鋳込み量を６ｔ／ｍｉｎ以下に抑えることが望ましい。
【００７９】
連続鋳造時に溶鋼過熱温度が、液相線温度より５℃高い温度未満であると、溶鋼の粘度が高くなり、連続鋳造機内にて介在物が浮上しにくく、結果として、スラブ中の介在物が増加して清浄度を十分に低減できない。さらに溶鋼の単位時間当たりの鋳込み量が６ｔ／ｍｉｎを超えると、鋳型内での溶鋼流動が速いために、凝固シェルに介在物が捕捉されやすくなり、スラブ中の介在物が増加して清浄性が悪化しやすくなる。
一方、溶鋼過熱温度を、液相線温度から５℃以上高い温度とし、かつ単位時間当たりの溶鋼鋳込み量を６ｔ／ｍｉｎ以下として鋳造することにより、介在物がスラブ内に持ち込まれにくくなる。その結果、スラブを作製する段階での介在物の量を効果的に減少させることができ、０．１００％以下という素材鋼板の清浄度を容易に達成できるようになる。
【００８０】
溶鋼を連続鋳造する際、溶鋼の溶鋼過熱温度は液相線温度より８℃以上高い温度とすることが好ましく、また、単位時間当たりの溶鋼鋳込み量を５ｔ／ｍｉｎ以下にすることが好ましい。溶鋼過熱温度を液相線温度より８℃以上高い温度とし、かつ、単位時間当たりの溶鋼鋳込み量を５ｔ／ｍｉｎ以下にすることにより、素材鋼板の清浄度を０．０６０％以下とすることが容易になるため好ましい。
【００８１】
上述の方法で得られたスラブに対して、必要に応じてソーキング（均熱）処理を実施してもよい。ソーキング処理を行うことで、偏析したＭｎを拡散させＭｎ偏析度を低下させることができる。ソーキング処理を行う場合の好ましい均熱温度は１１５０〜１３００℃であり、好ましい均熱時間は１５〜５０ｈである。
【００８２】
上述の方法で得られたスラブに熱間圧延を施す。
粗大な（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃを溶解させるためにスラブを１２００℃以上で加熱し、熱間圧延に供する。また、炭化物をより均一に生成させる観点から、熱間圧延開始温度を１０００〜１３００℃とし、熱間圧延完了温度を９５０℃以上とすることが好ましい。
【００８３】
熱間圧延後の巻取温度は、加工性の観点からは高い方が好ましいが、高すぎるとスケール生成により歩留まりが低下するので、４５０〜７００℃とすることが好ましい。また、巻取温度を低温にした方が、炭化物が微細分散しやすく、かつ炭化物の粗大化も抑制できる。
【００８４】
炭化物の形態は、熱間圧延での条件に加えて、その後の焼鈍条件を調整することでも制御することが可能である。この場合、焼鈍温度を高温にし、焼鈍段階で一度炭化物を固溶させた後、低温で変態させることが望ましい。なお、炭化物は硬質であるため、冷間圧延ではその形態が変化することはなく、冷間圧延後も熱間圧延後の存在形態が維持される。
【００８５】
本実施形態に係る素材鋼板としては、熱延鋼板もしくは熱延焼鈍鋼板、または冷延鋼板もしくは冷延焼鈍鋼板、さらにはめっき鋼板等の表面処理鋼板であってもよい。処理工程は、製品の板厚精度の要求レベル等に応じて適宜選択すればよい。脱スケール処理が施された熱延鋼板は、必要に応じて焼鈍を施して熱延焼鈍鋼板とする。上記の熱延鋼板または熱延焼鈍鋼板は、必要に応じて冷間圧延を施して冷延鋼板とし、さらに、冷延鋼板は、必要に応じて焼鈍を施して冷延焼鈍鋼板とする。なお、冷間圧延に供する鋼板が硬質である場合には、冷間圧延前に焼鈍を施して冷間圧延に供する鋼板の加工性を高めておくことが好ましい。
【００８６】
冷間圧延は通常の方法を用いて行えばよい。良好な平坦性を確保する観点からは、冷間圧延における累積圧下率は３０％以上とすることが好ましい。一方、荷重が過大となることを避けるため、冷間圧延における累積圧下率は８０％以下とすることが好ましい。
【００８７】
素材鋼板として熱延焼鈍鋼板または冷延焼鈍鋼板を製造する場合、熱延鋼板または冷延鋼板に対して焼鈍を行う。焼鈍では、例えば、５５０〜９５０℃の温度域において熱延鋼板または冷延鋼板を保持する。
【００８８】
焼鈍で保持する温度を５５０℃以上とすることにより、熱延焼鈍鋼板または冷延焼鈍鋼板のいずれを製造する場合であっても、熱延条件の相違に伴う特性の相違が低減され、焼入れ後の特性をより安定したものとすることができる。また、冷延鋼板の焼鈍で保持する温度を５５０℃以上とすることにより、再結晶により冷延鋼板が軟質化するため、加工性を向上することができる。つまり、良好な加工性を備えた冷延焼鈍鋼板を得ることができる。したがって、熱延焼鈍鋼板または冷延焼鈍鋼板のいずれを製造する場合であっても、焼鈍で保持する温度は５５０℃以上とすることが好ましい。
【００８９】
一方、焼鈍で保持する温度が９５０℃を超えると、組織が粗粒化する場合がある。組織の粗粒化は焼入れ後の靱性を低下させることがある。また、焼鈍で保持する温度が９５０℃を超えても、温度を高くすることの効果は得られず、コストが上昇し、生産性が低下するだけである。したがって、熱延焼鈍鋼板または冷延焼鈍鋼板のいずれを製造する場合であっても、焼鈍で保持する温度は９５０℃以下とすることが好ましい。
【００９０】
焼鈍後には、３〜２０℃／ｓの平均冷却速度で５５０℃以下の温度域まで冷却することが好ましい。上記平均冷却速度を３℃／ｓ以上とすることにより、粗大なパーライトおよび粗大なセメンタイトの生成が抑制され、焼入れ後の特性を向上させることができる。また、上記平均冷却速度を２０℃／ｓ以下とすることにより、強度むら等の発生を抑制して、熱延焼鈍鋼板または冷延焼鈍鋼板の材質を安定したものとすることが容易になる。
なお、焼鈍時の平均冷却速度とは、焼鈍保持の終了時から５５０℃までの鋼板の温度降下幅を、焼鈍保持の終了時から５５０℃までの所要時間で除した値とする。
【００９１】
めっき鋼板の場合、めっき層は電気めっき層であってもよく、溶融めっき層や合金化溶融めっき層であってもよい。電気めっき層としては、電気亜鉛めっき層、電気Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層等が例示される。溶融めっき層としては、溶融アルミめっき層、溶融Ａｌ−Ｓｉめっき層、溶融Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇめっき層、溶融亜鉛めっき層、溶融Ｚｎ−Ｍｇめっき層等が例示される。合金化溶融めっき層としては、合金化溶融アルミめっき層、合金化溶融Ａｌ−Ｓｉめっき層、合金化溶融Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇめっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、合金化溶融Ｚｎ−Ｍｇめっき層等が例示される。めっき層にはＭｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｂ，Ｓｎ、Ｔｉ等が含まれることもある。めっき層の付着量は特に制限されず、例えば一般的な付着量とすればよい。素材鋼板と同様に、熱処理後の鋼部材にめっき層や合金化めっき層が設けられていてもよい。
【００９２】
なお、本実施形態では、引張強度が１４００ＭＰａ以上の鋼板は素材鋼板として用いることができない。このような鋼板を素材鋼板として用いると、強度が高いため、鋼部材の製造時に割れが発生してしまうためである。
【００９３】
（Ｉ）鋼部材の製造方法
次に、鋼部材の製造方法について説明する。
上記の素材鋼板に対して、図１に示すような温度履歴を経る熱処理を施すことによって、体積分率で、マルテンサイトが６０．０〜８５．０％、ベイナイトが１０．０〜３０．０％および残留オーステナイトが５．０〜１５．０％であり前記残留オーステナイトの最大短径の長さが３０ｎｍ以上であり、円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度が４．０×１０３個／ｍｍ２以下である金属組織を有し、高い強度を有するとともに延性に優れる鋼部材を得ることが可能となる。
【００９４】
なお、以下に説明する平均昇温速度は、加熱の開始時から加熱の終了時までの鋼板の温度上昇幅を、加熱の開始時から加熱の終了時までの所要時間で除した値とする。
また、第１平均冷却速度は、冷却開始時（加熱炉から取り出した時）からＭｓ点までの鋼板の温度降下幅を、冷却開始時からＭｓ点まで冷却した時の所要時間で除した値とする。第２平均冷却速度は、Ｍｓ点から冷却終了時までの鋼板の温度降下幅を、Ｍｓ点から冷却終了時までの時間で除した値とする。第３平均冷却速度は、第２冷却工程後に再加熱工程を行った後の冷却開始時（加熱炉から取り出した時）から冷却終了時までの鋼板の温度降下幅を、冷却開始時から冷却終了時までの所要時間で除した値とする。
【００９５】
「加熱工程」
５〜３００℃／ｓの平均昇温速度で、Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域まで上記の素材鋼板を加熱する（加熱工程）。この加熱工程によって、素材鋼板の組織をオーステナイト単相にする。なお、平均昇温速度が上記範囲内であれば、室温の素材鋼板を加熱しても、上記焼鈍後の冷却により５５０℃以下まで冷却された素材鋼板を加熱してもよい。
加熱工程において平均昇温速度が５℃／ｓ未満の場合、または加熱工程における到達温度が（Ａｃ３点＋２００）℃超の場合、γ粒が粗大化し、熱処理後の鋼部材の強度が劣化するおそれがある。また、後述する第１冷却工程および第２冷却工程においてオーステナイトが十分に残留せず、鋼部材の延性および靭性が劣化する場合がある。一方、加熱工程において平均昇温速度が３００℃／ｓを超える場合、炭化物の溶解が十分に進まず焼入れ性が低下し、後述する第１冷却工程および第２冷却工程においてフェライトおよびパーライトが析出し、鋼部材の強度が劣化する。なお、到達温度がＡｃ３点未満である場合、加熱工程後の素材鋼板の金属組織に、フェライトが残留し、オーステナイト単相とすることができず、熱処理後の鋼部材の強度が劣化する場合がある。
本実施形態では、上記の条件を満たした加熱工程を実施することによって、鋼部材の強度、延性および靭性の劣化を防止できる。
【００９６】
「第１冷却工程」
上記加熱工程を経た素材鋼板を、拡散変態が起きないように、言い換えると、フェライトやパーライトが析出しないように、Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域からＭｓ点（マルテンサイト変態開始点）まで上部臨界冷却速度以上の第１平均冷却速度で冷却する（第１冷却工程）。
上部臨界冷却速度とは、金属組織にフェライトやパーライトを析出させず、オーステナイトを過冷してマルテンサイトを生成させる最小の冷却速度のことである。上部臨界冷却速度未満で冷却するとフェライトが生成し、鋼部材の強度が不足する。また、上部臨界冷却速度未満で冷却すると、パーライトが生成し、炭素が炭化物として析出してしまうため、後工程の第２冷却工程および再加熱工程において未変態オーステナイト中へ炭素を濃化させることができず、鋼部材の延性および靭性が不足する。
【００９７】
Ａｃ３点、Ｍｓ点および上部臨界冷却速度は、以下の方法にて測定する。
上述の化学成分を有する素材鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ２００ｍｍの試験片を切り出す。この試験片を窒素雰囲気中で１０００℃まで１０℃／秒の昇温速度で加熱し、その温度にて５分間保持したのち、種々の冷却速度で室温まで冷却する。冷却速度の設定は、１℃／秒から１００℃／秒まで、１０℃／秒の間隔で設定する。加熱中、冷却中の試験片の熱膨張変化を測定することにより、Ａｃ３点およびＭｓ点を測定する。
また、上部臨界冷却速度は、上記の種々の冷却速度で冷却したそれぞれの試験片のうち、フェライト相の析出が起きなかった最低の冷却速度を、上部臨界冷却速度とする。
【００９８】
「第２冷却工程」
第１冷却工程（上部臨界冷却速度以上の第１平均冷却速度でＭｓ点まで冷却）後、（Ｍｓ−３０）〜（Ｍｓ−７０℃）の温度域まで５℃／ｓ以上、１５０℃／ｓ未満であって第１平均冷却速度よりも遅い第２平均冷却速度で冷却する（第２冷却工程）。
【００９９】
Ｍｓ点以下の温度域を冷却する第２冷却工程においては、５℃／ｓ以上、１５０℃／ｓ未満であって、第１平均冷却速度よりも遅い第２平均冷却速度で冷却するとともに、冷却停止温度を、（Ｍｓ−３０）〜（Ｍｓ−７０）℃の温度域とすることが重要である。この第２冷却工程によって、鋼部材の延性および靭性の向上に大きく寄与する最大短径が３０ｎｍ以上である残留オーステナイトをマルテンサイトのラス間やベイニティックフェライト間、または旧γ粒界に成形させることができる。また、第２冷却工程によって、Ｍｓ点以下の温度域にて、生成したマルテンサイトの一部から過飽和な固溶炭素を未変態オーステナイトに拡散および濃化させ、塑性変形に対して変態しにくいｋ値が１８未満の安定な残留オーステナイトを生成させることができる。
【０１００】
第２冷却工程において、第２平均冷却速度が５℃／ｓ未満の場合、Ｍｓ点直下で生成したマルテンサイト周辺の未変態オーステナイトへ炭素が過度に濃化し、炭化物として析出してしまう。その結果、未変態オーステナイト全体へ十分に炭素が拡散せず、残留オーステナイトをマルテンサイトのラス間、ベイニティックフェライト間または旧γ粒界に確保することができず、またその量が十分でないため、鋼部材の延性および靭性が不足する。
第２平均冷却速度が１５０℃／ｓ以上の場合、未変態オーステナイトへ炭素が拡散する時間が十分でなく、マルテンサイトが次々と隣り合って生成する。その結果、マルテンサイト間の残留オーステナイトの幅が小さくなり（残留オーステナイトの最大短径が３０ｎｍ未満となり）、またその量が十分でないため鋼部材の延性および靭性が不足する。
【０１０１】
第２冷却工程において、冷却停止温度が（Ｍｓ−７０）℃未満の場合、多くのマルテンサイトが生成することで残留オーステナイト量が不足する上、残留オーステナイトの最大短径が小さくなり、鋼部材の延性が不足する。好ましくは、冷却停止温度を２５０℃超とし、より好ましくは３００℃以上とする。
冷却停止温度が（Ｍｓ−３０）℃超の場合、微量のマルテンサイトしか生成しないため、マルテンサイトから未変態オーステナイトへ濃化するＣ量が不足する。その結果、後工程である再加熱工程においても同様に、マルテンサイトから未変態オーステナイトへ濃化するＣ量が不足するため、安定な残留オーステナイトを確保できず、後述する第３冷却過程において再びマルテンサイトが生成するため、鋼部材の延性および靭性が不足する。
【０１０２】
「再加熱工程」および「第３冷却工程」
第２冷却工程（第２平均冷却速度で（Ｍｓ−３０）〜（Ｍｓ−７０）℃の温度域まで冷却）後、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域まで５℃／ｓ以上の平均昇温速度で再加熱し（再加熱工程）、その後５℃／ｓ以上の第３平均冷却速度で冷却する（第３冷却工程）。
【０１０３】
再加熱工程によって未変態オーステナイトへの炭素の拡散および濃化が促進され、残留オーステナイトの安定度を増大させることができる。再加熱工程における到達温度がＭｓ点未満の場合、未変態オーステナイトへの炭素拡散、濃化が十分でなく、残留オーステナイトの安定度が低下し、鋼部材の延性および靭性が不足する。再加熱工程における到達温度が（Ｍｓ＋２００）℃を超えると、フェライトやパーライトが生成あるいはベイナイトが過剰に生成するため、鋼部材の強度が不足する。
再加熱工程において、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域までの平均昇温速度が５℃／ｓ未満の場合、未変態オーステナイト中に炭素が過度に濃化し、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域におけるベイナイト生成を抑制し、ベイナイトの体積分率が少なくなるため、鋼部材の延性および靭性が不足する。
【０１０４】
第３冷却工程において、第３平均冷却速度が５℃／ｓ未満の場合、未変態オーステナイト中に濃化した炭素が炭化物として析出してしまい、残留オーステナイトの安定度が十分でなくなるため、鋼部材の延性および靭性が不足する。
【０１０５】
以上説明したとおり、素材鋼板に対し、上記の条件を満たす熱処理を実施することによって、Ｍｓ点への冷却時にフェライトやパーライトの生成を防止でき、かつＭｓ点以下の冷却時に残留オーステナイトをマルテンサイトラス間やベイニティックフェライト間、旧γ粒界に最大短径３０ｎｍ以上の形態で確保することができる。さらに、冷却後、Ｍｓ点以上に再加熱することで、先に生成したマルテンサイトから未変態オーステナイトへの炭素の拡散が促進され残留オーステナイトの安定度が増す。これにより、強度および延性に優れた鋼部材を得ることが可能となる。
【０１０６】
なお、加熱工程とＭｓ点まで冷却する第１冷却工程との間に、保持工程を行ってもよい。すなわち、加熱工程後、Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域にて５〜２００秒間保持した後に、第１冷却工程を行っても構わない。
具体的には、Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域に加熱した後において、オーステナイト変態を進めて炭化物を溶解させることによって鋼の焼入れ性を高める観点から、素材鋼板をＡｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域で５ｓ以上保持することが好ましい。また、上記保持時間は、生産性の観点からは、２００ｓ以下とすることが好ましい。
【０１０７】
また、再加熱工程と第３冷却工程との間に、保持工程を行ってもよい。すなわち、再加熱工程後、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域にて３〜６０秒間保持した後に第３冷却工程を行っても構わない。なお、保持工程では、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域で鋼板温度を変動させてもよいし、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域で鋼板温度を一定に保ってもよい。
具体的には、Ｍｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域に再加熱した後、炭素を拡散させ残留オーステナイトの安定度を高める観点から、鋼板をＭｓ〜（Ｍｓ＋２００）℃の温度域に３ｓ以上保持することが好ましい。また、この保持時間は、生産性の観点から６０ｓ以下とすることが好ましい。
【０１０８】
再加熱工程と第３冷却工程との間において保持工程を行うことにより、残留オーステナイトをより安定化させてｋ値を低下させ、ＴＲＩＰ効果をより高めることができる。保持工程においては、マルテンサイトからの炭素の放出と、残留オーステナイトにおける炭素の濃化とがより促進されて、残留オーステナイトがより安定化するものと推測される。保持工程の温度域がＭｓ点未満では、残留オーステナイトへの炭素の濃化が促進されなくなる。
【０１０９】
なお、第１冷却工程の前および第３冷却工程の前の保持工程における保持温度は一定でなくてもよく、所定の温度域の範囲内であれば変動しても構わない。
【０１１０】
ここで、上記一連の熱処理に際して、Ａｃ３点〜（Ａｃ３点＋２００）℃の温度域に加熱後（加熱工程後）、Ｍｓ点まで冷却する前（第１冷却工程前）に、ホットスタンプのような熱間成形を施してもよい。熱間成形としては、曲げ加工、絞り成形、張出し成形、穴広げ成形、およびフランジ成形等が挙げられる。また、成形と同時またはその直後に素材鋼板を冷却する手段を備えていれば、プレス成形以外の成形法、例えばロール成形を施してもよい。なお上述の熱履歴に従うなら、繰返し熱間成形を施してもよい。
また、熱間成形を第１冷却工程と同時に行ってもよい。熱間成形を第１冷却工程と同時行う、つまり、上部臨界冷却速度以上の冷却速度で冷却する第１冷却工程を施すと同時に素材鋼板に熱間成形を施してもよい。この場合、熱間で成形を施すことになるので、素材鋼板が軟質な状態であることから、寸法精度の高い鋼部材を得ることが可能となり好ましい。
【０１１１】
上記の一連の熱処理は任意の方法によって実施することができ、例えば、高周波加熱焼入れや通電加熱、炉加熱によって実施してもよい。
【実施例】
【０１１２】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施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。【０１１３】
まず、熱処理鋼板部材を製造するにあたり、素材鋼板である熱処理鋼板を以下の要領にて作製した。【０１１４】
『素材鋼板』
表１Ａおよび表１Ｂに示す化学成分を有する鋼を試験転炉で溶製し、連続鋳造試験機にて連続鋳造を実施し、幅１０００ｍｍ、厚さ２５０ｍｍのスラブを作製した。この際、素材鋼板の清浄度を制御すべく、溶鋼の過熱温度および単位時間当たりの溶鋼鋳込み量の調整を行った。【０１１５】
【表１Ａ】
2019208556.tif 000003
【０１１６】
【表１Ｂ】
2019208556.tif 000004
【０１１７】
スラブの冷却速度の制御は２次冷却スプレー帯の水量を変更することにより行った。また、中心偏析低減処理は、凝固末期部においてロールを用いて、１ｍｍ／ｍの勾配で軽圧下を実施し、最終凝固部の濃化溶鋼を排出することにより行った。一部のスラブについては、その後、１２５０℃、２４ｈの条件においてソーキング処理を実施した。【０１１８】
得られたスラブについて、熱間圧延試験機によって熱間圧延を施すことで、厚さ３．０ｍｍの熱延鋼板を得た。熱間圧延工程では、粗圧延後にデスケーリングを行い、最後に仕上げ圧延を行った。その後、上記熱延鋼板を実験室にて酸洗した。さらに冷間圧延試験機にて冷間圧延を施すことで、厚さ１．４ｍｍの冷延鋼板とし、素材鋼板を得た。【０１１９】
得られた素材鋼板について、炭化物の数密度、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値、Ｍｎ偏析度および清浄度を以下の方法にて評価した。
また、表４Ａおよび表４Ｂ中に示すＡｃ３点、Ｍｓ点および上部臨界冷却速度は、以下の実験によって求めた。【０１２０】
＜炭化物の数密度＞
円相当直径が０．１μｍ以上の炭化物の数密度を求めるに際しては、素材鋼板の板幅１／４部から試料を切り出し、その観察面を鏡面加工した後、ピクラール液を使って腐食し、走査型電子顕微鏡で１００００倍に拡大し、ランダムに１０視野（１視野は１０μｍ×８μｍ）、板厚１／４部の観察を行った。このときに、円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の個数を全て数え、全視野面積に対する数密度を算出することで、円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度を得た。【０１２１】
＜（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値＞
（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値を求めるに際しては、素材鋼板の板幅１／４部から試料を切り出し、その観察面を鏡面加工した後、走査型電子顕微鏡で３０００倍に拡大し、１０視野（１視野は４０μｍ×３０μｍ）、板厚１／４部の観察を行った。観察された全ての（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの面積を算出し、この面積と同じ面積を持つ円の直径を各（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径とし、それらの平均値を算出することで、（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値を得た。【０１２２】
＜Ｍｎ偏析度＞
Ｍｎ偏析度の測定は以下の手順により行った。素材鋼板の板幅１／２部から、観察面が圧延方向と平行となるように試料を切り出し、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて鋼板の板厚１／２部において圧延方向かつ板厚方向と平行に１０ヶ所のライン分析（１μｍ）を行った。分析結果から高い順に３つの測定値を選択した後、その平均値を算出し、板厚中心部での最大Ｍｎ濃度を求めた。また、素材鋼板の表面から板厚の１／４深さ位置（板厚１／４部）において、同様にＥＰＭＡを用いて１０ヶ所の分析を行い、その平均値を算出し、表面から板厚の１／４深さ位置での平均Ｍｎ濃度を求めた。そして、上記の板厚中心部での最大Ｍｎ濃度を、表面から板厚の１／４深さ位置での平均Ｍｎ濃度で割ることによって、Ｍｎ偏析度α（［板厚１／２部での最大Ｍｎ濃度（質量％）］／［板厚１／４部での平均Ｍｎ濃度（質量％）］）を求めた。【０１２３】
＜清浄度＞
清浄度は、素材鋼板の板幅１／４部から試料を切り出し、観察面の板厚１／４部を光学顕微鏡で４００倍に拡大し１０視野（１視野は２００μｍ×２００μｍ）の観察を行った。そしてＪＩＳ  Ｇ  ０５５５：２００３の附属書１に記載の点算法によって、Ａ系介在物、Ｂ系介在物およびＣ系介在物の面積百分率を点算法により算出した。複数視野における清浄度の値が最も大きい（清浄性が最も低い）数値を、その素材鋼板の清浄度の値とした。【０１２４】
＜Ａｃ３点、Ｍｓ点および上部臨界冷却速度＞
各鋼種のＡｃ３点および上部臨界冷却速度は、次の方法にて測定した。
得られた素材鋼板から、幅３０ｍｍ、長さ２００ｍｍの短冊試験片を切り出し、この試験片を窒素雰囲気中で１０００℃まで１０℃／秒の昇温速度で加熱し、その温度に５分間保持したのち、種々の冷却速度で室温まで冷却した。冷却速度の設定は、１℃／秒から１００℃／秒まで、１０℃／秒の間隔で設定した。そのときの加熱、冷却中の試験片の熱膨張変化を測定することにより、Ａｃ３点、Ｍｓ点を測定した。
上部臨界冷却速度は、上記の冷却速度で冷却したそれぞれの試験片のうち、フェライト相の析出が起きなかった最低の冷却速度を、上部臨界冷却速度とした。【０１２５】
なお、上述のように、後に行う熱処理または熱間成形処理によって（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値、Ｍｎ偏析度および清浄度の値が大きく変化することはないため、上記の素材鋼板の（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値、Ｍｎ偏析度αおよび清浄度の値を鋼部材の（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃの円相当直径の平均値、Ｍｎ偏析度αおよび清浄度の値とした。【０１２６】
次に、得られた素材鋼板を用いて、以下の［実施例１］〜［実施例３］に示す熱処理を施して、鋼部材を作製した。【０１２７】
［実施例１］
上記の各素材鋼板から、厚さ：１．４ｍｍ、幅：３０ｍｍ、および長さ：２００ｍｍのサンプルを採取した。なおサンプルの長手方向が圧延方向と平行になるように採取した。
次に、採取したサンプルを（Ａｃ３点＋５０）℃の温度域まで平均昇温速度１０℃／ｓで加熱し１２０秒保持した後、Ｍｓ点まで上部臨界冷却速度以上の第１平均冷却速度で冷却し、その後（Ｍｓ−５０）℃まで、第１平均冷却速度よりも遅い平均冷却速度（１０℃／ｓ）で冷却し、その後（Ｍｓ＋７５）℃まで平均昇温速度１０℃／ｓで加熱し、その後平均冷却速度８℃／ｓで冷却する熱処理を施すことで、鋼部材を得た。
その後、得られた鋼部材の均熱部位から試験片を切り出し、引張試験、シャルピー衝撃試験、Ｘ線回折、光学顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察を以下の方法で行い、機械特性および金属組織を評価した。評価結果を表２Ａおよび表２Ｂに示す。【０１２８】
＜引張試験＞
引張試験は、ＡＳＴＭ規格Ｅ８―６９の規定に準拠して、インストロン社製引張試験機で実施した。上記鋼部材のサンプルを１．２ｍｍ厚まで研削した後、ＡＳＴＭ規格Ｅ８−６９に規定のハーフサイズ板状試験片（平行部長さ：３２ｍｍ、平行部板幅：６．２５ｍｍ）を採取した。なお、本実施例の熱処理で用いた通電加熱装置冷却装置では、長さ２００ｍｍ程度のサンプルから得られる均熱部位は限られるため、ＡＳＴＭ規格Ｅ８−６９のハーフサイズ板状試験片を採用することとした。
そして、各試験片にひずみゲージ（共和電業製ＫＦＧＳ−５、ゲージ長：５ｍｍ）を貼付け、３ｍｍ／ｍｉｎのひずみ速度で室温引張試験を行い、最大強度（引張強度）を測定した。また、引張試験の平行部には予め２５ｍｍの罫書きを入れておき、破断サンプルをつき合わせ伸び率（全伸び）を測定した。そして、全伸びから最大強度時の塑性ひずみ（均一伸び）を差し引くことで、局部伸びを得た。
本実施例では、引張強度が１４００ＭＰａ以上の場合、強度に優れるとして合格と判定し、１４００ＭＰａ未満の場合、強度に劣るとして不合格と判定した。
また、全伸びが１０．０％以上の場合、延性に優れるとして合格と判定し、全伸びが１０．０％未満の場合、延性に劣るとして不合格と判定した。
更に、引張強度と全伸びとの積（引張強度ＴＳ×全伸びＥＬ）を求め、ＴＳ×ＥＬが１４０００ＭＰａ・％以上の場合を強度−延性バランスに優れると判定し、１４０００ＭＰａ・％未満の場合を強度−延性バランスに劣ると判定した。また、ＴＳ×ＥＬが１６０００ＭＰａ・％以上の場合、強度−延性バランスにより優れると評価し、１８０００ＭＰａ・％以上の場合、強度−延性バランスにより一層優れると評価した。【０１２９】
＜衝撃試験＞
シャルピー衝撃試験はＪＩＳ  Ｚ  ２２４２：２００５の規定に準拠して実施した。上記鋼部材を厚さが１．２ｍｍとなるまで研削し、長さ５５ｍｍ、幅１０ｍｍの試験片を切り出し、これを３枚積層しＶノッチを入れた試験片を作製した。なお、Ｖノッチは、角度４５°、深さ２ｍｍおよびノッチ底半径０．２５ｍｍとした。試験温度−８０℃におけるシャルピー衝撃試験を行い、衝撃値を求めた。なお、本実施例においては、２５．０Ｊ／ｃｍ２以上の衝撃値を有する場合を靱性に優れると評価した。【０１３０】
＜Ｘ線回折＞
Ｘ線回折では、まず、上記鋼部材の均熱部位から試験片を採取し、フッ化水素酸と過酸化水素水とを用いて表面から板厚１／４部の深さまで化学研磨した。化学研磨後の試験片について、Ｃｏ管球を用いて、２θで４５°から１０５°の範囲で測定を行うことで、面心立方格子（残留オーステナイト）の回折Ｘ線強度を測定した。得られた回折曲線の面積比から残留オーステナイトの体積分率を算出することで、残留オーステナイトの体積分率（ｆγ０）を得た。【０１３１】
＜ひずみ誘起変態パラメータｋ＞
上記鋼部材のサンプルを上記引張試験片と同様の形状に加工し、一定塑性ひずみ（真歪み：ε＝０．０２）を付与し、除加した引張試験片から上記Ｘ線回折用試験片を作製し、上述のＸ線回折と同様の方法により残留オーステナイトの体積分率（ｆγ（０．０２））を求めた。これらより下記（ｉ）式で示されるひずみ誘起変態パラメータｋを計算し、ＴＲＩＰ効果による高延性化の指標とした。ｋが大きいほど低ひずみで残留オーステナイトが変態するため、高ひずみにおける括れ防止、つまりＴＲＩＰ効果による高延性化は期待できない。【０１３２】
ｋ＝（ｌｏｇｆγ０−ｌｏｇｆγ（０．０２））／０．０２    ・・・（ｉ）
但し、上記式中の各記号の意味は以下のとおりである。
ｆγ０：真ひずみ付与前の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率
ｆγ（０．０２）：鋼部材に対して０．０２の真ひずみを付与し、除加した後の鋼部材中に存在する残留オーステナイトの体積分率【０１３３】
＜炭化物の数密度＞
上記鋼部材の均熱部位から断面を切り出し、断面を鏡面加工した後、ピクラール液を使って腐食し、走査型電子顕微鏡で板厚１／４部を１００００倍に拡大し、１０視野（１視野は１０μｍ×８μｍ）の観察を行った。このときに、円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の個数を全て数えて、全視野面積に対する個数（数密度）を算出することで、円相当直径が０．１μｍ以上かつアスペクト比が２．５以下である炭化物の数密度を得た。【０１３４】
＜残留γの最大短径＞
上記鋼部材の均熱部位かつ板厚１／４深さの位置から、薄膜加工により薄膜試料を採取した。次に、透過型電子顕微鏡を用いて５００００倍に拡大し、ランダムに１０視野の観察（１視野は１．０μｍ×０．８μｍ）を行った。このとき、電子線回折パターンを用いて残留オーステナイトを同定した。各視野において「最大となる残留オーステナイト」の短径を測定し、１０視野の内、大きい順から３つの「短径」を選択し、それらの平均値を算出することで鋼部材の「残留オーステナイトの最大短径」を得た。ここで、「最大となる残留オーステナイト」は、各視野において同定した残留オーステナイト結晶粒の断面積を測定し、当該断面積を有する円の円相当直径を求め、最大の円相当直径を示す残留オーステナイトとした。また、残留オーステナイトの「短径」は、各視野において同定した残留オーステナイトの結晶粒に対し、結晶粒の輪郭に接して結晶粒を挟む二本の平行線を想定したとき、平行線の間隔が最短距離になるように平行線を描いた場合の平行線の最短間隔（最小フェレ径）とした。【０１３５】
＜ＴＥＭ観察＞
マルテンサイトおよびベイナイトの組織分率（体積分率）、並びに、残留オーステナイトの存在位置の測定方法は以下の通りとした。
マルテンサイトおよびベイナイトのそれぞれの体積分率は、ＴＥＭに付属する電子線回折装置によって測定した。鋼部材の均熱部位かつ板厚１／４深さの位置から測定試料を切り出し、ＴＥＭ観察用の薄膜試料とした。また、ＴＥＭ観察の範囲は面積で４００μｍ２の範囲とし、倍率は５００００倍とした。マルテンサイトおよびベイナイト中の鉄炭化物（Ｆｅ３Ｃ）を、薄片膜試料に照射した電子線の回折パターンにより見出し、その析出形態を観察することで、マルテンサイトとベイナイトとを判別し、マルテンサイトの面積分率およびベイナイトの面積分率を測定した。鉄炭化物の析出形態が３方向析出ならマルテンサイトと判断し、１方向の限定析出ならベイナイトと判断した。ＴＥＭの電子線回折によって測定されるマルテンサイトおよびベイナイトの分率は面積分率として測定されるが、本実施例の鋼部材は、金属組織が等方性であるため、面積分率の値をそのまま体積分率に置き換えた。なお、マルテンサイトとベイナイトとの判別のために鉄炭化物を観察したが、鉄炭化物は金属組織の体積分率に含めなかった。【０１３６】
残部組織であるフェライトおよびパーライトの体積分率は、以下の方法により測定した。
鋼部材の均熱部位から測定試料を切り出し、残部組織の観察用の測定試料とした。走査型電子顕微鏡による観察範囲は面積で４００００μｍ２、倍率は１０００倍、測定位置は板厚１／４部とした。切り出した測定試料を機械研磨し、続いて鏡面仕上げした。次いで、ナイタール腐食液（硝酸とエチルまたはメチルアルコールとの混合液）によりエッチングを行ってフェライト及びパーライトを現出させ、これを顕微鏡観察することで、フェライトまたはパーライトの存在を確認した。フェライトとセメンタントとが交互に層状に並んだ組織をパーライトと判別し、セメンタイトが粒状に析出したものをベイナイトと判別した。観察されたフェライトおよびパーライトの面積分率の合計を求め、その値をそのまま体積分率に変換することで、残部組織の体積分率を得た。【０１３７】
残留オーステナイトの存在位置は、ＴＥＭによって得られた電子線回折パターンを利用して確認した。鋼部材のマルテンサイトにおいては、旧オーステナイト粒内にパケットが複数存在し、それぞれのパケットの内部に、平行な帯状組織であるブロックが存在し、更にそれぞれのブロックに、ほぼ同じ結晶方位のマルテンサイトの結晶であるラスの集合が存在している。ＴＥＭによってラスを確認し、ラス同士の境界近傍において制限視野回折パターン測定を行ってラス同士の境界近傍の電子線回折パターンを確認した。面心立方格子の電子線回折パターンを検出した場合に、ラス間に残留オーステナイトが存在すると判別した。
また、ＴＥＭによってベイニティックフェライトの結晶粒組織を確認し、ベイニティックフェライト結晶粒の粒界近傍において制限視野回折パターン測定を行って、ベイニティックフェライト結晶粒の粒界近傍の電子線回折パターンを確認した。面心立方格子の電子線回折パターンを検出した場合に、ベイニティックフェライト間に残留オーステナイトが存在すると判別した。
更に、旧オーステナイト粒界近傍において制限視野回折パターン測定を行って旧オーステナイト粒界近傍の電子線回折パターンを確認した。面心立方格子の電子線回折パターンを検出した場合に、旧オーステナイト粒界に残留オーステナイトが存在すると判別した。【０１３８】
表２Ａに示すとおり、本発明範囲を満足する発明例Ｂ１〜Ｂ２８は、金属組織および機械特性ともに良好な結果である。一方、表２Ｂの本発明範囲を満足していない比較例ｂ１〜ｂ１６は、金属組織および機械特性の少なくとも１つを満足しない結果となった。
なお、表２Ａの発明例Ｂ１〜Ｂ２８は全て、Ｍｎ偏析度が１．６以下、清浄度が０．１００％以下と良好であった。また、発明例Ｂ１〜Ｂ２８では、残留オーステナイトが、マルテンサイトのラス間、ベイナイトのベイニティックフェライト間及び旧オーステナイト粒界に存在していた。【０１３９】
【表２Ａ】
2019208556.tif 000005
【０１４０】
【表２Ｂ】
2019208556.tif 000006
【０１４１】
＜実施例２＞
表１Ａに示す鋼種のうち、鋼Ｎｏ．Ａ２６およびＡ２７の化学組成を有するスラブの鋳造時に、過熱温度、鋳造速度（鋳込量）、スラブ冷却速度を変化させて、スラブのＭｎ偏析度、清浄度を変化させた。その後、スラブに、上記と同様の熱間圧延、酸洗、冷間圧延を施した後、実施例１と同じ条件にて熱処理を施して、鋼部材を製造した。
得られた鋼部材Ｃ１〜Ｃ１０の評価結果を表３に示す。各特性の評価方法は実施例１と同様に実施した。【０１４２】
Ｍｎ偏析度が１．６以下および清浄度が０．１００％以下と良好な発明例Ｃ１、Ｃ３およびＣ５は、同じ鋼から製造された発明例Ｃ２およびＣ４と比較して、衝撃値および局部伸びがさらに良好となっている。また、Ｍｎ偏析度が１．６以下および清浄度が０．１００％以下と良好な発明例Ｃ６、Ｃ８およびＣ１０は、同じ鋼から製造された発明例Ｃ７およびＣ９と比較して衝撃値および局部伸びがさらに良好となっている。
一方、Ｍｎ偏析度がやや大きい発明例Ｃ２は、同じ鋼から製造された発明例Ｃ１、Ｃ３およびＣ５と比較して衝撃値および局部伸びがやや低くなっている。Ｍｎ偏析度がやや大きい発明例Ｃ７は、同じ鋼から製造された発明例Ｃ６、Ｃ８およびＣ１０と比較して衝撃値および局部伸びがやや低くなっている。清浄度がやや高い発明例Ｃ４は、同じ鋼から製造された発明例Ｃ１、Ｃ３およびＣ５と比較して衝撃値および局部伸びがやや低くなっている。清浄度がやや高い発明例Ｃ９は、同じ鋼から製造されたＣ６、Ｃ８およびＣ１０と比較して衝撃値および局部伸びがやや低くなっている。
なお、発明例Ｃ１〜Ｃ１０では、残留オーステナイトが、マルテンサイトのラス間、ベイナイトのベイニティックフェライト間、及び旧オーステナイト粒界に存在していた。【０１４３】
【表３】
2019208556.tif 000007
【０１４４】
＜実施例３＞
表１Ａに示す鋼種のうち、鋼Ｎｏ．Ａ２６およびＡ２７の化学組成を有する素材鋼板に、表４Ａおよび表４Ｂに示す熱処理を施して、鋼部材を製造した。
得られた鋼部材の金属組織および機械特性の評価結果を表５Ａおよび表５Ｂに示す。
表４Ａ〜表５Ｂを見ると、本発明範囲を満足する発明例Ｄ１〜Ｄ２８は、金属組織および機械特性ともに良好な結果であるが、本発明範囲を満足していない比較例ｄ１〜ｄ３４は、金属組織および機械特性の少なくとも１つを満足しない結果となった。
なお、発明例Ｄ１〜Ｄ２８は全て、Ｍｎ偏析度が１．６以下、清浄度が０．１００％以下と良好であった。また、発明例Ｄ１〜Ｄ２８では、残留オーステナイトが、マルテンサイトのラス間、ベイナイトのベイニティックフェライト間、及び旧オーステナイト粒界に存在していた。【０１４５】
【表４Ａ】
2019208556.tif 000008
【０１４６】
【表４Ｂ】
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【０１４７】
【表５Ａ】
2019208556.tif 000010
【０１４８】
【表５Ｂ】
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【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明に係る上記態様によれば、１４００ＭＰａ以上の引張強度を有するとともに延性に優れる鋼部材を得ることが可能となる。本発明に係る鋼部材は、特に自動車の耐衝突部品として用いるのに好適である。
【図１】
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【国際調査報告】
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