(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０５％以上、０．１２％未満（質量％の意味。化学成分組成について以下同じ）、
Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、
Ｍｎ：２．０〜３．５％、
Ｔｉ、Ｎｂ、およびＶよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を、合計で０．０１〜０．２％、
Ｂ：０．０００３〜０．００５％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ａｌ：０．１％以下、および
Ｎ：０．０１５％以下
を満たし、残部が鉄および不可避不純物であって、
金属組織が、
ベイナイトおよびマルテンサイトを含有し、更にフェライトを含有しても良く、
全組織に対する面積率で、
マルテンサイト：１５〜５０％、
フェライト：５％以下（０％を含む）、
ベイナイト、マルテンサイト、およびフェライトを除く残部組織：３％以下（０％を含む）であり、且つ、
ベイナイトの平均結晶粒径：７μｍ以下
を満たすことを特徴とする、引張強度が９８０ＭＰａ以上の加工性に優れた高降伏比高強度鋼板。
【請求項２】
更に、
Ｃｒ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を、合計で、１．０％以下（０％を含まない）含有する請求項１に記載の鋼板。
【請求項３】
降伏比が７０％以上である請求項１または２に記載の鋼板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の組成を有する鋼を用意する工程と、
熱間圧延および冷間圧延の後、Ａｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度で５〜２００秒間保持する均熱工程と、
平均冷却速度：１０℃／秒以上で冷却する冷却工程と、
Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度で１５〜６００秒間保持する保持工程と、
を、この順序で行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、加工性に優れた高降伏比高強度の鋼板（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）に関し、特に加工性を低下させることなく降伏比が高められた引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板に関するものである。本発明の鋼板は、例えば、高い加工性と共に、高い降伏強度が要求される自動車用構造部材（例えばサイドシル、ピラー、メンバー、レインフォース類などのボディ骨格部材；バンパー、ドアガードバー、シート部品、足回り部品などの強度部材）や家電用部材などに好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題に関する意識の高まりから、各自動車メーカーでは燃費向上を目的として車体の軽量化が進められている。また、乗客の安全性の観点からは自動車の衝突安全基準が強化され、衝撃に対する部材の耐久性も求められている。そのため、最近の自動車では高強度鋼板の使用比率が一段と上昇しており、例えば、防錆性が要求されている車体骨格部材やレインフォース部材などでは、高強度の溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、めっき鋼板で代表させる場合がある。）が積極的に適用されている。上記鋼板には、スポット溶接性に優れ、良好な加工性と共に、衝突時のエネルギー吸収能が要求され、降伏強度、つまり降伏比が高いことも要求される。
【０００３】
スポット溶接性向上の観点からはＣ量の低減が有効であり、例えば特許文献１には、Ｃ量を０．１％未満に著しく低減した鋼板が使用されている。しかしながら、Ｃ量を低減すると、延性などの加工性に優れるが低降伏強度となるため、高降伏強度と加工性を両立させることはできないという問題がある。
【０００４】
また、特許文献２には、０．１０％未満のＣを含み、フェライト単相組織のマトリックスと、該マトリックス中に分散した粒径が１０ｎｍ未満の微細析出物とから実質的になり、５５０ＭＰａ以上の引張強度を有するプレス成形性に優れた薄鋼板が開示されている。しかしながら、上記特許文献２の実施例によれば、上記薄鋼板の引張強度は、せいぜい、８１０〜８５６ＭＰａ程度であり、９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であっても高降伏強度を有し、且つ、優れた加工性を兼備させることまでは開示されていない。
【０００５】
一方、高強度と加工性を兼ね備えた鋼板として、高い伸びを有するフェライトと高強度を発揮するマルテンサイトを主体とする複合組織鋼板（ＤＰ鋼板）が挙げられるが、ＤＰ鋼板では低降伏比しか得られず、高降伏比と高い加工性を両立させることはできない。例えば、上記ＤＰ鋼板として、特許文献３および４には、強度―延性バランスなどに優れた高強度溶融亜鉛鋼板が開示されているが、これらの方法では、溶融亜鉛めっき後または合金化処理後の冷却過程でマルテンサイトを生成させており、マルテンサイト変態時にフェライト中に可動転位が導入されるため、降伏強度が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３１３６９号公報
【特許文献２】特開２００２−３２２５３９号公報
【特許文献３】特開昭５５−１２２８２０号公報
【特許文献４】特開２００１−２２０６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、引張強度が９８０ＭＰａ以上であって、高降伏比を示しかつ加工性（詳細には、ＴＳ−ＥＬのバランス）に優れた鋼板、並びにその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することができた、本発明に係る引張強度が９８０ＭＰａ以上の加工性に優れた高降伏比高強度鋼板は、Ｃ：０．０５％以上、０．１２％未満（質量％の意味。化学成分組成について以下同じ）、Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：２．０〜３．５％、Ｔｉ、Ｎｂ、およびＶよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を、合計で０．０１〜０．２％、Ｂ：０．０００３〜０．００５％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．１％以下、およびＮ：０．０１５％以下を満たし、残部が鉄および不可避不純物であって、金属組織が、ベイナイトおよびマルテンサイトを含有し、更にフェライトを含有しても良く、全組織に対する面積率で、マルテンサイト：１５〜５０％、フェライト：５％以下（０％を含む）、ベイナイト、マルテンサイト、およびフェライトを除く残部組織：３％以下（０％を含む）であり、且つ、ベイナイトの平均結晶粒径：７μｍ以下を満たすところに要旨を有するものである。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態において、上記鋼板は、更に、Ｃｒ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を、合計で、１．０％以下（０％を含まない）含有する。
【００１０】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る高降伏比高強度鋼板の製造方法は、上記のいずれかに記載の鋼板を製造する方法であって、上記組成を有する鋼を用意する工程と、熱間圧延および冷間圧延の後、Ａｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度で５〜２００秒間保持する均熱工程と、平均冷却速度：５℃／秒以上で冷却する冷却工程と、Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度で１５〜６００秒間保持する保持工程を、この順序で行なうところに要旨を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、組織の基本構成をベイナイト、マルテンサイト、およびフェライト（フェライトは含まれていなくても良い）とし、マルテンサイトおよびフェライトの面積率を適切に制御すると共に、ベイナイトの平均結晶粒径を適切に制御しているため、引張強度が９８０ＭＰａ以上であって、高降伏比（降伏強度／引張強度＝７０％以上）を有し、且つ、加工性（引張強度×全伸び＝１０．０ＧＰａ・％以上）に優れた鋼板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の鋼板を製造する場合のヒートパターンを示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の鋼板を製造する場合のヒートパターンの変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、スポット溶接性の観点から、Ｃ量の上限を０．１２％未満の低Ｃ範囲とすることを前提としたうえで、９８０ＭＰａ以上の高強度を有し、且つ、高降伏比および高加工性の全ての特性を兼ね備えた鋼板に関するものである。上記構成要件に到達した経緯の概要は以下のとおりである。
【００１４】
前述した通り、スポット溶接性の観点からはＣ量の低減が望まれるが、このような低Ｃ含有鋼板において、９８０ＭＰａ以上の高強度を有し、しかも高降伏強度と良好な加工性を両立させた鋼板は開示されていない。一方、強度と加工性を兼ね備えた鋼板としてフェライトとマルテンサイトを主体とするＤＰ鋼板が挙げられるが、ＤＰ鋼板は、マルテンサイト変態時にフェライト中に可動転位が導入されるため、低降伏比となってしまう。
【００１５】
そこで本発明者らは、Ｃ量の上限が０．１２％未満の低Ｃ鋼板において、従来のＤＰ鋼板におけるフェライトの一部をベイナイトに置き換え、ベイナイトおよびマルテンサイトを母相組織（最も多い組織）とし、フェライトの比率を低減する（フェライトはゼロであっても良い）ことによって高降伏比を達成することを基本的思想とした。ただし、ベイナイトの導入により、フェライトが相対的に減少することで伸びが低下しやすく、またマルテンサイトが相対的に減少することで強度が低下しやすくなる。更に、マルテンサイトの分率が多くなると加工性（ＴＳ×ＥＬのバランス）が低下したり、フェライトの分率が比較的多いと高強度および高降伏比を達成することが困難な場合がある。そこで、高強度、高降伏比および高加工性の全ての特性を達成できるように、マルテンサイトおよびフェライトの各分率について鋭意研究を行った結果、これら組織の分率について最適範囲を決定し、高降伏比を有し、且つ、強度と加工性を高いバランスで確保することに成功した。更には、ベイナイトの平均結晶粒径を微細化することで、加工性が更に向上することを見出し、本発明を完成した。
【００１６】
本明細書において、「加工性に優れた」とは、引張強度（ＴＳ）９８０ＭＰａ以上の高強度域において、ＴＳ−ＥＬ（全伸び）のバランスに優れていることを意味する。具体的には、上記の高強度域において、引張強度（ＴＳ：ＭＰａ）×全伸び（ＥＬ：％）≧１０．０×１０3ＭＰａ・％（＝１０．０ＧＰａ・％）を満たすことをいう。ＴＳ×ＥＬは、１０．５ＧＰａ・％以上であることが好ましい。
【００１７】
また、本明細書において、「高降伏比」とは、［降伏強度（ＹＳ）／引張強度（ＴＳ）］×１００で表される降伏比（ＹＲ）が７０％以上のものをいう。ＹＲは、７３％以上であることが好ましい。
【００１８】
本発明の鋼板には、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が含まれる。本明細書では、これらのうち、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まとめて単に「めっき鋼板」で代表させる場合がある。
【００１９】
以下、本発明に係る鋼板の構成要件を説明する。はじめに、本発明を特徴付ける組織について詳述する。
【００２０】
本発明の鋼板は、金属組織が、ベイナイトおよびマルテンサイトを含有し、更にフェライトを含有しても良く、ベイナイト、マルテンサイト、およびフェライトを除く残部組織を有していても良い。すなわち、本発明の鋼板は、以下に詳述する各組織の分率を満足する限り、ベイナイトおよびマルテンサイトのみ（２相組織）から構成されていても良いし、ベイナイト、マルテンサイト、およびフェライト（３相組織）から構成されていても良いし、或いは、上記の２相組織および３相組織のそれぞれにおいて、ベイナイト、マルテンサイト、フェライト以外の残部組織を有していても良く、いずれの態様も、本発明の範囲内に包含される。
【００２１】
［マルテンサイト分率：１５〜５０面積％］
マルテンサイトは高強度の確保に必要な組織であり、本発明では全組織に対するマルテンサイト分率を１５面積％以上とする。好ましくは２０面積％以上である。一方、マルテンサイトが多くなると伸びが低下し、加工性（ＴＳ×ＥＬのバランス）が低下するほか、ベイナイト分率が少なくなり、ベイナイトによる高降伏比向上作用が有効に発揮されないため、その上限を５０面積％以下に抑える必要がある。好ましくは４５面積％以下である。
【００２２】
［ベイナイト］
ベイナイトは、降伏比の向上に寄与する組織である。また、マルテンサイトに比べ、強度は低いが延性などの加工性向上作用を有する。全組織に対するベイナイト分率は、前述したマルテンサイトによる上記作用を阻害することなく、ベイナイトによる上記作用を有効に発揮させるために、全組織の構成に応じて適切に制御すれば良い。例えば本発明の鋼板がマルテンサイトとベイナイトのみから構成されている場合は、ベイナイト分率は、５０面積％超、８５面積％未満である。また、本発明の鋼板が、マルテンサイト、ベイナイト、およびフェライトのみから構成されている場合は、ベイナイト分率は、４５面積％超、８５面積％未満である。
【００２３】
なお、本発明において、マルテンサイトとベイナイトの含有率は、どちらが多くても良く、本発明で規定する各組織の分率を満足する限り、マルテンサイト＞ベイナイト、マルテンサイト＝ベイナイト、マルテンサイト＜ベイナイトのいずれの態様も含まれ得る。但し、ＴＳ×ＥＬの向上などを考慮すれば、マルテンサイト＜ベイナイトの態様が好ましい。
【００２４】
［フェライト分率：５面積％以下（０％を含む）］
本発明の鋼板は、上記のマルテンサイトとベイナイトのみから構成されていても良いが、５面積％以下の分率でフェライトを含有しても良い。すなわち、フェライトは、伸び特性の向上に寄与する組織であるが、フェライト分率が５面積％を超えると、引張強度および降伏比が低下するため、その上限を５面積％以下とする。フェライトの好ましい分率は、主相であるマルテンサイトやベイナイトの比率や、要求される特性（降伏比または加工性のいずれを重視するか）などによっても相違するが、加工性よりも高降伏比の実現を顕著に発揮させたい場合は、フェライトは少ない方が良く、おおむね、３面積％以下であることが好ましく、最も好ましくは０％である。
【００２５】
［残部組織の分率：３面積％以下（０％を含む）］
本発明の鋼板は、上記のとおり、（ア）マルテンサイトおよびベイナイトの２相のみ、（イ）マルテンサイト、ベイナイト、およびフェライトの３相のみから構成されていてもよいが、上記の２相組織および３相組織のそれぞれにおいて、本発明の作用を阻害しない限度において、例えば製造過程などで不可避的に生成する組織（残部組織）を含んでいても良い。このような組織としては、例えばパーライト、残留オーステナイトなどが挙げられ、全組織に対する上記組織の分率は合計で３面積％以下であることが好ましい。
【００２６】
上記組織の同定および分率の測定は、後述する実施例に示す方法で行えばよい。
【００２７】
［ベイナイトの平均結晶粒径：７μｍ以下］
本発明では、各組織の分率が上記要件を満足することに加え、ベイナイトの平均結晶粒径が７μｍ以下とする。ここでベイナイトの結晶粒とは、旧オーステナイト粒界に相当すると考えられる大傾角粒界で囲まれた結晶粒を意味する。このようにベイナイトの粒径を微細化することにより、ＴＳ×ＥＬのバランスが一層向上するようになる。上記作用は、ベイナイトの平均結晶粒径が小さくなる程、有効に発揮され、好ましくは６μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。なお、その下限は、上記作用との関係では限定されないが、本発明の成分組成や製造方法などを考慮すると、おおむね、１μｍ以上であることが好ましい。ベイナイトの平均結晶粒径は、後述する実施例に示す方法で測定することができる。
【００２８】
なお、本発明では上記のとおり、ベイナイトについて、その平均結晶粒径を規定しているが、マルテンサイトにおいても、ベイナイトと同程度に微細化されていることが好ましく、これにより、ベイナイトの平均結晶粒径制御によるＴＳ×ＥＬのバランス向上作用が、一層有効に発揮されるようになる。本発明において、特にベイナイトの平均結晶粒径のみを規定したのは、本発明の鋼板は、ベイナイトを最も多く含むことが好ましく、また、本発明の製造方法（後記する。）によれば、ベイナイトの平均結晶粒径を微細化すれば必然的に、マルテンサイトの平均結晶粒径も、微細化されるからである。
【００２９】
以上、本発明に係る鋼板の組織について詳述した。
【００３０】
本発明では、上記組織とすることによる優れた特性（高強度、高降伏比および高加工性）を十分に発揮させると共に、スポット溶接性やめっき密着性などの他の特性も発揮させるためには、鋼板の化学成分組成を下記の通り制御する必要がある。以下、化学成分組成について詳述する。
【００３１】
［Ｃ：０．０５％以上、０．１２％未満］
Ｃは、鋼板の強度を確保するために必要な元素である。Ｃ量が不足するとフェライトが多く生成してしまうだけでなく、ベイナイトやマルテンサイトも軟質化するため、高降伏比や高強度を達成することが困難となる。そこで本発明では、Ｃ量を０．０５％以上と定めた。好ましくは０．０７％以上である。一方、Ｃが過剰に含まれるとスポット溶接性が低下するため、Ｃ量の上限を０．１２％未満とする。好ましくは０．１１％以下である。
【００３２】
［Ｓｉ：０．１％以下（０％を含まない）］
Ｓｉは、フェライトの固溶強化に有効な元素であるが、スポット溶接性やめっき密着性を低下させる元素でもあるため、本発明では極力少ない方がよく、Ｓｉ量の上限を０．１％以下とする。好ましくは０．０７％以下、より好ましくは０．０５％以下である。
【００３３】
［Ｍｎ：２．０〜３．５％］
Ｍｎは、焼入れ性を向上させて高強度確保に寄与する元素である。Ｍｎ量が不足すると焼入れ性が不十分となってフェライトが多く生成してしまい、高強度や高降伏比を達成することが困難となる。そこで本発明ではＭｎを２．０％以上含有させる。好ましいＭｎ量の下限は２．３％以上であり、より好ましくは２．５％以上である。一方、Ｍｎが過剰に含まれるとベイナイト変態が抑制されるため、強度−伸びバランスが低下し、溶接性も劣化しやすくなるため、Ｍｎ量の上限を３．５％とする。Ｍｎ量の好ましい上限は３．２％以下であり、より好ましくは２．９％以下である。
【００３４】
［Ｔｉ、Ｎｂ、およびＶよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を、合計で０．０１〜０．２％］
Ｔｉ、Ｎｂ、およびＶは、炭窒化物の析出によるピン止め効果により、加熱時のオーステナイト結晶粒を微細化させることで、オーステナイトからの変態組織であるフェライト、ベイナイト、およびマルテンサイトの組織を微細化し、強度−伸びのバランス向上に寄与する元素である。これらの元素は、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。この様な効果を十分に発揮させるためには、合計量（単独で含有する場合は単独の含有量、以下、同じ）の下限が０．０１％以上であることが好ましく、０．０２％以上であることがより好ましい。ただし、上記合計量が多くなると、熱間圧延および冷間圧延の際、変形抵抗が増大し、生産性が低下する恐れがあること、コストが上昇すること、過剰に含有させても上記効果は飽和することなどを考慮し、合計量を０．２％以下とする。好ましい上限は０．１５％以下である。
【００３５】
［Ｂ：０．０００３〜０．００５％］
Ｂは、焼入れ性を向上させて高強度確保に寄与する元素である。また、フェライトの生成を抑制し、多量のフェライト生成による引張強度および降伏比の低下を抑制する作用もある。この様な効果を発揮させるため、Ｂ量の下限を０．０００３％以上とする。好ましくは０．０００５％以上である。しかしながら、Ｂ量が過剰に含まれると、熱間変形抵抗が増大し、生産性が低下する恐れがあるため、その上限を０．００５％以下とする。好ましくは０．００３５％以下である。
【００３６】
［Ｐ：０．０５％以下（０％を含まない）］
Ｐは、フェライトの固溶強化に有効な元素であるが、スポット溶接性やめっき密着性を低下させる元素でもあるため、極力少ない方がよく、Ｐ量の上限を０．０５％以下とする。好ましくは０．０３％以下である。
【００３７】
［Ｓ：０．０５％以下（０％を含まない）］
Ｓは不可避不純物元素であり、加工性やスポット溶接性を確保する観点から極力少ない方がよいため、その上限を０．０５％以下とする。好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０１％以下である。
【００３８】
［Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない）］
Ａｌは脱酸作用を有する元素であり、このような作用を有効に発揮させるため、その下限を０．００５％以上とすることが好ましい。しかし、Ａｌを過剰に添加してもその効果は飽和するため、Ａｌ量の上限を０．１％以下とする。好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０６％以下である。
【００３９】
［Ｎ：０．０１５％以下（０％を含まない）］
Ｎは不可避不純物元素であり、多量に含まれると靭性や延性（伸び）を劣化させる傾向があるため、Ｎ量の上限を０．０１５％以下とする。好ましくは０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下である。
【００４０】
本発明に用いられる鋼の基本成分は上記の通りであり、残部は鉄および不可避不純物である。原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる上記不可避不純物としては、上記ＳやＮの他、Ｏやトランプ元素（Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉなど）などが挙げられる。
【００４１】
本発明に用いられる鋼は、必要に応じて、以下の任意元素（選択成分）を更に含有していてもよい。
【００４２】
［Ｃｒ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を、合計で、１．０％以下（０％を含まない）］
ＣｒおよびＭｏは、いずれも焼入れ性を向上させて高強度確保に寄与する元素である。本発明では、これらの元素を単独で添加しても良いし、併用しても良い。この様な効果を発揮させるには、合計量（単独で含むときは単独の量、以下、同じ）の下限が０．０４％以上であることが好ましい。しかし、ＣｒおよびＭｏが過剰に含まれると延性（伸び）が劣化するため、合計量の上限を１．０％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．４０％以下である。
【００４３】
次に、上記鋼板を製造する方法について説明する。
【００４４】
本発明に係る鋼板の製造方法は、上記組成を有する鋼を用意する工程と、熱間圧延および冷間圧延の後、Ａｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度で５〜２００秒間保持する均熱工程と、平均冷却速度：５℃／秒以上で冷却する冷却工程と、Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度で１５〜６００秒間保持する保持工程と、を、この順序で行なうところに特徴がある。ここで、Ａｃ3点は、鋼板を加熱したときのオーステナイトへの変態完了温度を意味し、Ｍｓ点は、マルテンサイト変態開始温度を意味する。
【００４５】
上記製造方法では、特に冷間圧延後の焼鈍工程を適切に制御することが極めて重要である。以下、図１および図２を参照しながら、本発明を特徴付ける焼鈍工程について詳述する。このうち、図１は、均熱工程および低温保持工程を、一定の温度で行なうヒートパターンを示す図であり、図２は、上記均熱工程および低温保持工程を、本発明の要件を満足する範囲で変化させて行うヒートパターンを示す図である。
【００４６】
まず、上記組成を有する鋼を用意する。
【００４７】
次に、常法に基づき、熱間圧延および冷間圧延を行なう。例えば熱間圧延については、仕上げ圧延温度：約Ａｃ3点以上、巻取り温度：おおむね、４００〜７００℃とすることができる。
【００４８】
熱間圧延後は必要に応じて酸洗し、例えば冷延率：おおむね、３５〜８０％の冷間圧延を行う。
【００４９】
次に、以下の焼鈍工程を行なう。
【００５０】
まず、室温からＡｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度域（均熱温度Ｔ１）まで加熱する。後記するように本発明では、上記均熱温度Ｔ１を特定したところに特徴があり、室温から当該均熱温度Ｔ１までの平均加熱速度は特に限定されず、通常用いられる範囲を適切に制御すれば良い。本発明では、生産性などを考慮し、上記温度域を、平均加熱速度１℃／秒以上で加熱することが好ましい。より好ましくは、２℃／秒以上である。
【００５１】
［Ａｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度域（均熱温度Ｔ１）で５〜２００秒（均熱時間ｔ１）保持する均熱工程］
次に、Ａｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度域（均熱温度Ｔ１）で５〜２００秒（均熱時間ｔ１）均熱する。均熱温度Ｔ１がＡｃ3点を下回ると、オーステナイト変態が不十分となり、フェライトが多く残存して所望の組織を確保することが困難となる。また、フェライト中に加工歪みが残存しやすくなるため、フェライトによる優れた伸び特性が有効に発揮されにくい。均熱温度Ｔ１は好ましくは（Ａｃ3点＋１０℃）以上である。一方、均熱温度Ｔ１が（Ａｃ3点＋１５０℃）を上回ると、オーステナイトの粒成長が促進されてベイナイトやマルテンサイトの組織が粗大化してしまい、当該組織の平均結晶粒径が大きくなって強度−伸びのバランスが低下するため好ましくない。均熱温度Ｔ１は、好ましくは（Ａｃ3点＋１００℃）以下である。
【００５２】
均熱時間ｔ１は５〜２００秒とする。５秒未満ではオーステナイト変態が不十分となり、フェライトが多く残存して所望の組織を確保することが困難となる。また、フェライト中に加工歪みが残存した場合、フェライトによる優れた伸び特性が有効に発揮されにくい。好ましくは２０秒以上である。一方、均熱時間ｔ１が長すぎると、オーステナイトの粒成長が促進され、上述の通り組織が粗大化して、強度−伸びのバランスが低下しやすくなる。よって均熱時間ｔ１は２００秒以下とする。
【００５３】
なお、均熱温度Ｔ１は一定温度である必要はなく、Ａｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度域（Ｔ１）での均熱時間（ｔ１）が５〜２００秒間確保される限り、図２に示すように変化させても良い。具体的には、例えばＡｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度域（Ｔ１）まで一気に昇温させた後、この温度で５〜２００秒間等温保持しても良いし、Ａｃ3点〜（Ａｃ3点＋１５０℃）の温度域（Ｔ１）に到達後、この温度域内で更に昇温させても良いし、逆に、更に降温させても良く、要するに、上記Ｔ１の温度域での均熱時間ｔ１が所定時間確保される態様であれば、すべて、本発明の範囲内に包含され、いずれの場合であっても、所望の特性を達成することができる。
【００５４】
［Ｔ１から、Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度域（Ｔ２）までの範囲を平均冷却速度（ＣＲ１）：５℃／秒以上で冷却する冷却工程］
上記フェライト分率を満たすようにするには、Ｔ１から、Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度域（Ｔ２）までの平均冷却速度（ＣＲ１）を５℃／秒以上とする。平均冷却速度ＣＲ１が５℃／秒を下回ると、フェライト変態が進行し、フェライト分率を５％以内に抑えることが困難となるため、高強度および高降伏比の確保が難しくなる。平均冷却速度ＣＲ１は好ましくは１０℃／秒以上である。なお、平均冷却速度ＣＲ１の上限は、上記観点からは特に限定されないが、冷却停止温度制御の精度悪化や、コイル内の温度ばらつきなどを考慮し、実ラインで実現可能な上限として、おおむね、１００℃／秒以下とすることが好ましい。
【００５５】
なお、Ｔ１から、Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度域（Ｔ２）までの冷却は、一定速度で冷却する必要は必ずしもなく、多段階に分けて冷却してもよく、要するに、Ｔ１からＴ２までの温度範囲における平均冷却速度が５℃／秒以上の範囲内にあれば良い。例えば、上記温度範囲の冷却を、平均冷却速度が異なる二段階冷却とし、Ｔ１から中間温度（例えば５００〜７００℃）までの一次冷却速度（ＣＲ１１）と、中間温度からＴ２までの二次冷却速度（ＣＲ１２）を変えてもよい。
【００５６】
［Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度域（低温保持温度Ｔ２）で１５〜６００秒（低温保持時間ｔ２）保持する低温保持工程］
上記平均冷却速度（ＣＲ１）で低温保持温度Ｔ２まで冷却後、この温度域（低温保持温度Ｔ２）で１５〜６００秒（低温保持時間ｔ２）保持する。これにより、ベイナイト変態が進行し、ベイナイトおよびマルテンサイトを所定分率で確保することができる。低温保持温度Ｔ２が、Ｍｓ点を下回ると、マルテンサイトの分率が多くなる。一方、低温保持温度Ｔ２が、（Ｍｓ点＋５０℃）の温度を超えると、ベイナイト変態が起こりにくくなり、やはりマルテンサイトの分率が多くなる。低温保持温度Ｔ２は、好ましくはＭｓ点＋５℃以上、Ｍｓ点＋４５℃以下である。
【００５７】
また、低温保持時間ｔ２は１５〜６００秒とする。低温保持時間ｔ２が１５秒を下回るとベイナイト変態が十分に起こらないため、マルテンサイトの分率が多くなり、所望の組織を得ることが困難となる。好ましくは２０秒以上である。一方、低温保持時間ｔ２が６００秒を超えてもベイナイト変態はそれ以上進行せず生産性が低下するため、低温保持時間ｔ２の上限を６００秒とした。好ましくは５００秒以下である。
【００５８】
なお、低温保持温度Ｔ２は一定温度である必要はなく、均熱温度Ｔ１からの冷却時に、Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度域（Ｔ２）での保持時間が１５〜６００秒間確保されている限り、図２に示すように変化させても良い。具体的には、例えば、均熱温度Ｔ１から低温保持温度域Ｔ２まで一気に冷却させた後、この温度で等温保持しても良いし、低温保持温度Ｔ２に到達後、この温度域内で更に冷却させても良いし、あるいは、この温度域内で更に昇温させても良く、要するに、上記Ｔ２の温度域での低温保持時間ｔ２が所定時間確保される態様であれば、すべて、本発明の範囲内に包含され、いずれの場合であっても、所望の特性を達成することができる。
【００５９】
次いで、Ｍｓ点〜（Ｍｓ点＋５０℃）の温度域（低温保持温度Ｔ２）から、室温までの温度域を冷却することによって、本発明に係る高強度鋼板（冷延鋼板）を製造することができる。上述したように本発明では、上記低温保持温度Ｔ２を特定したところに特徴があり、当該低温保持温度Ｔ２から室温までの温度域までの平均冷却速度は特に限定されず、通常用いられる範囲を適切に制御すれば良い。本発明では、上記温度域を、平均冷却速度１℃／秒以上で冷却することが好ましい。平均冷却速度が１℃／秒未満になると、生産性が低下するほか、マルテンサイトのオーステンパ（自己焼戻し）によりマルテンサイトが軟らかくなってしまい、ＴＳが低下する恐れがあるためである。より好ましい平均冷却速度は３℃／秒以上である。
【００６０】
上記高強度鋼板の表面には、溶融亜鉛めっき層や合金化溶融亜鉛めっき層が形成されていても良い。溶融亜鉛めっき層や合金化溶融亜鉛めっき層を形成するときの条件は特に限定されず、常法の溶融亜鉛めっき処理、更には常法の合金化処理を採用することができ、これにより、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）および合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）が得られる。
【００６１】
具体的には、上記図１において、低温保持工程途中、低温保持工程とその後の二次冷却工程の間、二次冷却工程の途中など、これら工程（或いは工程間）で溶融亜鉛めっき処理、あるいは更に合金化処理を施すことによって、所望とするめっき鋼板が得られる。なお、低温保持工程の途中に溶融亜鉛めっき処理や合金化処理を行なう場合は、当該処理の前後で実施されるＴ２温度域での保持時間の合計が１５〜６００秒を満足するように制御する必要がある。
【００６２】
溶融亜鉛めっき処理、および合金化処理の条件は特に限定されず、通常、用いられる条件を採用することができる。例えば、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、温度が約４３０〜５００℃に調整されためっき浴に浸漬させて溶融亜鉛めっきを施し、その後、冷却することが挙げられる。また、合金化合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、上記溶融亜鉛めっきの後、５００〜７５０℃程度の温度まで加熱した後、合金化を行ない、冷却することが挙げられる。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００６４】
［実施例１］
表１に示す種々の化学組成の鋼を溶製し、２．４ｍｍ厚まで熱間圧延した。仕上げ圧延温度は８８０℃、巻取温度は６００℃である。次いで、得られた熱間圧延鋼板を酸洗した後、１．２ｍｍ厚まで冷間圧延した（冷延率：５０％）。
【００６５】
次に、表２に示す焼鈍条件により、めっき連続焼鈍ラインにて焼鈍処理を行った後、めっき浴温４５０℃で溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）を製造した。更に一部の例については、めっき浴温４５０℃で亜鉛めっきした後、５５０℃で２５秒間保持することで合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）を製造した。
【００６６】
尚、上記表１におけるＡｃ3点およびＭｓ点の計算式は、レスリー鉄鋼材料学（幸田成康監訳，丸善株式会社，１９８５年発行，ｐ．２７３（Ａｃ3点）またはｐ．２３１（Ｍｓ点））を参照した。詳細は以下のとおりである。式中、［  ］は各元素の含有量（質量％）であり、当該元素を鋼中に含まないときは、当該元素＝０として計算する。
Ａｃ3点＝９１０−２０３×√［Ｃ］−１５．２×［Ｎｉ］＋４４．７×［Ｓｉ］＋１０４×［Ｖ］＋３１．５×［Ｍｏ］＋１３．１×［Ｗ］−３０×［Ｍｎ］−１１×［Ｃｒ］−２０×［Ｃｕ］＋７００×［Ｐ］＋４００×［Ａｌ］＋１２０×［Ａｓ］＋４００×［Ｔｉ］
Ｍｓ点＝５６１−４７４×［Ｃ］−３３×［Ｍｎ］−１７×［Ｎｉ］−１７×［Ｃｒ］−２１×［Ｍｏ］
【００６７】
上記の様にして得られた各鋼板について、以下のように引張試験を行い、機械的特性を測定すると共に、以下のようにして組織観察を行った。
【００６８】
［機械的特性の測定］
上記の冷延鋼板から、圧延方向を長手方向とする、ＪＩＳ  Ｚ２２０１の５号試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に従って降伏強度ＹＳ、引張強度ＴＳ、均一伸び（ＵＥＬ）、および全伸び（ＥＬ）を測定した。これらの値から、降伏比ＹＲ［（ＹＳ／ＴＳ）×１００］を算出した。
【００６９】
本実施例では、ＴＳ≧９８０ＭＰａの場合を高強度であると評価し、ＹＲ≧７０％の場合を高降伏比であると評価した。またＥＬについて、ＴＳ×ＥＬ≧１０．０ＧＰａ・％の場合を、強度と伸びのバランス（ＴＳ−ＥＬのバランス）に優れると評価した。
【００７０】
［組織観察（ミクロ組織観察）］
上記冷延鋼板の圧延方向に直角な断面のｔ／４（ｔ：板厚）位置を観察するため、ナイタールでエッチングして組織を現出させ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で組織を観察した。
【００７１】
具体的には、フェライトおよびマルテンサイトの面積率（後記する表３では、それぞれ、ＶＦ、ＶＭと略記）は、組織の結晶粒径の大きさに応じた倍率（１，０００倍、１，５００倍、３，０００倍のいずれか）の断面組織写真を用いた画像解析により測定し、５視野の平均を求めた。なお、視野サイズは、１，０００倍では７５μｍ×７５μｍ、１，５００倍では５０μｍ×５０μｍ、３，０００倍では２５μｍ×２５μｍである。本実施例では、パーライトなどの残部組織は観察されなかったため、ベイナイトの面積率（後記する表３では、ＶＢと略記）は、全組織（１００面積％）から、上記のようにして測定されたフェライトおよびマルテンサイトの面積率を引き算して算出した。
【００７２】
また、ベイナイトの平均結晶粒径（後記する表３では、ｄＢと略記）は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５２に規定の「鋼のフェライト結晶粒度試験方法」に準拠した切断法によりベイナイトの平均結晶粒度を測定し、平均結晶粒径を求めた。
【００７３】
これらの測定結果を表３に示す。
【００７４】
【表１】
0005870012.tif 000002
【００７５】
【表２】
0005870012.tif 000003
【００７６】
【表３】
0005870012.tif 000004
【００７７】
表１〜３より次のように考察することができる。
【００７８】
まず、表３の実験Ｎｏ．１〜８、１５、２０〜２３（以上、ＧＩ）、２７、２８（以上、ＧＡ）は、それぞれ、本発明の要件を満足する表１の鋼Ｎｏ．Ａ〜Ｈ、Ａ、Ｍ〜Ｐ、Ａ、Ｄを用い、本発明の方法に従って製造した例であり、いずれも、引張強度が９８０ＭＰａ以上であって、７０％以上の高降伏比を示し、且つ、ＴＳ−ＥＬのバランスが１０．０ＧＰａ・％以上と、良好な特性を有している。
【００７９】
これに対し、本発明で規定するいずれかの要件を満足しないものは、所望の特性が得られなかった。
【００８０】
まず、表３の実験Ｎｏ．９〜１４、２４、および２５は、いずれも本発明の要件を満足する表１の鋼種Ｎｏ．Ａを用いたが、製造条件が本発明の要件を満足しないため、所望の特性が得られなかったものである。
【００８１】
このうち表３の実験Ｎｏ．９は、均熱温度Ｔ１が低すぎるため、フェライトが過剰に生成し、所望とする高強度および高降伏比を達成することができなかった。
【００８２】
一方、表３の実験Ｎｏ．１０は、均熱温度Ｔ１が高すぎるため、ベイナイトの平均結晶粒径が大きくなり、ＴＳ×ＥＬのバランスが低下した。
【００８３】
表３の実験Ｎｏ．１１は、均熱後の一次冷却速度が遅すぎるため、フェライトが過剰に生成し、所望とする高強度および高降伏比を達成することができなかった。
【００８４】
表３の実験Ｎｏ．１２／Ｎｏ．１３は、低温保持温度Ｔ２が低すぎる／高すぎる例であり、いずれも、マルテンサイトが過剰に生成し、ＴＳ×ＥＬのバランスが低下した。
【００８５】
表３の実験Ｎｏ．１４は、低温保持時間ｔ２が短すぎるため、マルテンサイトが過剰に生成し、ＴＳ×ＥＬのバランスが低下した。
【００８６】
表３の実験Ｎｏ．２４は、均熱時間ｔ１が短いため、フェライトが過剰に生成し、所望とする高強度および高降伏比を達成することができなかった。
【００８７】
一方、表３の実験Ｎｏ．２５は、均熱時間ｔ１が長いため、ベイナイトの平均結晶粒径が粗大化し、ＴＳ×ＥＬのバランスが低下した。
【００８８】
また、表３の実験Ｎｏ．１６〜１９、２６は、本発明の要件を満足しない鋼を用いて製造したため、所望の特性が得られなかったものである。
【００８９】
このうち表３の実験Ｎｏ．１６は、Ｃ量が少ない表１の鋼Ｎｏ．Ｉを用いたため、強度が低下した。
【００９０】
表３の実験Ｎｏ．１７は、Ｍｎ量が少ない表１の鋼Ｎｏ．Ｊを用いたため、フェライトが過剰に生成し、高強度および高降伏比を達成することができなかった。
【００９１】
また、表３の実験Ｎｏ．２６は、Ｍｎ量が多い表１の鋼Ｎｏ．Ｑを用いたため、焼入れ性が高くなり過ぎてしまい、所定の時間低温で保持してもベイナイト変態の進行が遅延してマルテンサイトが過剰に生成し、ＴＳ−ＥＬのバランスが低下した。
【００９２】
表３の実験Ｎｏ．１８は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖよりなる群から選択される元素を含まない表１の鋼Ｎｏ．Ｋを用いたため、ベイナイトの平均結晶粒径が粗大化し、ＴＳ×ＥＬのバランスが低下した。
【００９３】
表３の実験Ｎｏ．１９は、Ｂを含まない表１の鋼Ｎｏ．Ｌを用いたため、フェライトが過剰に生成し、高強度および高降伏比を達成することができなかった。
【００９４】
［実施例２］
前述した実施例１では、（ア）均熱工程、および（イ）低温保持工程のいずれにおいても、一定温度で均熱または低温保持を行なったが、本実施例では、上記（ア）および（イ）において、均熱保持中の温度（開始温度および終了温度）、および低温保持中の温度（開始温度および終了温度）を、表４に示すように変化させて実験を行なった。
【００９５】
詳細には、本発明の要件を満足する表１の鋼Ｎｏ．Ｄを用い、表４に示す焼鈍条件を行なったこと以外は、前述した実施例１と同様にして溶融亜鉛めっき鋼板を製造した後、機械的特性および組織観察を、前述した実施例１と同様にして行なった。その結果を表５に示す。
【００９６】
【表４】
0005870012.tif 000005
【００９７】
【表５】
0005870012.tif 000006
【００９８】
表５に示すように、表５の実験Ｎｏ．２９は、高強度および高降伏比を有し、且つ、ＴＳ−ＥＬのバランスに優れている。この結果より、（ア）均熱工程および（イ）低温保持工程において、均熱保持中の温度（開始温度および終了温度）、および低温保持中の温度（開始温度および終了温度）を本発明の範囲内で変化させた場合であっても、所望とする特性を達成できることが確認された。
【００９９】
本実施例の結果より、本発明の要件を満足する溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ鋼板）または合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ鋼板）は、良好な特性を兼ね備えていることが確認された。なお、本実施例ではＧＩ鋼板およびＧＡ鋼板の結果を示しているが、本発明はこれに限定する趣旨ではなく、めっきを施さない冷延鋼板においても、本発明の要件を備えているものは良好な特性を兼ね備えていることを、実験により確認している。
【図１】
0005870012.tif 000007
【図２】
0005870012.tif 000008