(57)【要約】  この熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３０〜０．１０％、Ｍｎ：０．５〜２．５％、およびＳｉ＋Ａｌ：０．１００〜２．５％を含有する化学組成を有し、面積率で、フェライト：８０％以上、マルテンサイト：３〜１５．０％、パーライト：３．０％未満を有し、鋼板表面から鋼板の板厚の１／４の深さ位置における円相当直径３μｍ以上のマルテンサイトの個数密度が５．０個／１００００μｍ２以下であり、さらに下記式（１）を満たすミクロ組織を有する。  Ｒ／ＤＭ２≧１．００  ・・・式（１）ここで、Ｒ：下記式（２）で規定する平均マルテンサイト間隔（μｍ）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）Ｒ＝｛１２．５×（π／６ＶＭ）０．５−（２／３）０．５｝×ＤＭ      ・・・式（２）ここで、ＶＭ：マルテンサイト面積率（％）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）
2014091554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０３０〜０．１０％、
Ｍｎ：０．５〜２．５％、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．１００〜２．５％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｎ：０．０１％以下、
Ｎｂ：０〜０．０６％、
Ｔｉ：０〜０．２０％、
Ｖ：０〜０．２０％、
Ｗ：０〜０．５％、
Ｍｏ：０〜０．４０％、
Ｃｒ：０〜１．０％、
Ｃｕ：０〜１．２％、
Ｎｉ：０〜０．６％、
Ｂ：０〜０．００５％、
ＲＥＭ：０〜０．０１％、
Ｃａ：０〜０．０１％、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
面積率で、フェライト：８０％以上、マルテンサイト：３〜１５．０％、パーライト：３．０％未満を有し、鋼板表面から鋼板の板厚の１／４の深さ位置における円相当直径３μｍ以上のマルテンサイトの個数密度が５．０個／１００００μｍ２以下であり、さらに下記式（１）を満たすミクロ組織を有する
ことを特徴とする熱延鋼板。
Ｒ／ＤＭ２≧１．００  ・・・式（１）
ここで、Ｒ：下記式（２）で規定する平均マルテンサイト間隔（μｍ）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）
Ｒ＝｛１２．５×（π／６ＶＭ）０．５−（２／３）０．５｝×ＤＭ      ・・・式（２）
ここで、ＶＭ：マルテンサイト面積率（％）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００５〜０．０６％および
Ｔｉ：０．０２〜０．２０％
の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１に記載の熱延鋼板。
【請求項３】
前記化学組成が、質量％で、
Ｖ：０．０２〜０．２０％、
Ｗ：０．１〜０．５％および
Ｍｏ：０．０５〜０．４０％
の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱延鋼板。
【請求項４】
前記化学組成が、質量％で、
Ｃｒ：０．０１〜１．０％、
Ｃｕ：０．１〜１．２％、
Ｎｉ：０．０５〜０．６％および
Ｂ：０．０００１〜０．００５％
の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の熱延鋼板。
【請求項５】
前記化学組成が、質量％で、
ＲＥＭ：０．０００５〜０．０１％および
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％
の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱延鋼板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の化学組成を有するスラブを１１５０〜１３００℃とした後に多パス粗圧延に供し、最終の４パス以上を１０００〜１０５０℃の温度域かつ３０％以上の合計圧下率で圧延して粗バーとする粗圧延工程と；
前記粗バーに、前記粗圧延完了後６０秒間以内に圧延を開始するととともに、８５０〜９５０℃の温度域で圧延を完了する仕上圧延を施して仕上圧延鋼板を得る仕上圧延工程と；
前記仕上圧延鋼板を５０℃／ｓ以上の平均冷却速度で６００〜７５０℃の温度域に冷却し、５〜１０秒間空冷した後、３０℃／ｓ以上の平均冷却速度で４００℃以下の温度域まで冷却して巻き取り、熱延鋼板を得る冷却及び巻取工程と；
を有することを特徴とする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、熱延鋼板およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、伸びと穴広げ性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的な環境意識の高まりから、自動車分野では二酸化炭素排出量の削減や燃費向上が強く求められている。これらの課題に対しては車体の軽量化が極めて有効であり、高強度鋼板の適用による軽量化が押し進められている。現在、自動車の足回り部品には引張強度が４４０ＭＰａ級の熱延鋼板が多く使用されているが、車体軽量化に対応すべく、さらなる高強度鋼板の適用が望まれている。【０００３】
自動車の足回り部材は高い剛性を確保するため、形状が複雑であるものが多い。したがってプレス成形においてはバーリング加工、伸びフランジ加工、伸び加工など複数の加工が施されるため、素材となる熱延鋼板にはこれらに対応した加工性が求められる。一般に、バーリング加工性と伸びフランジ加工性は、穴広げ試験で測定される穴広げ率と相関があり、穴広げ率を高めるための研究が多くなされている。【０００４】
フェライトとマルテンサイトから構成されるＤｕａｌ  Ｐｈａｓｅ鋼（以下、ＤＰ鋼と表記する。）は高強度ながら伸びに優れるものの、穴広げ性は低い。これはフェライトとマルテンサイトの強度差が大きいために、成形に伴ってマルテンサイト近傍のフェライトに大きな歪、応力集中が発生し、クラックが発生することが理由である。この知見を元に、組織間強度差を低減することで穴広げ率を高めた熱延鋼板が開発されている。【０００５】
特許文献１ではベイナイトまたはベイニティックフェライトを主相として強度を確保し、穴広げ性を大きく向上させた鋼板が提案されている。単一組織鋼とすることで前述したような歪、応力集中が発生せず、高い穴広げ率が得られるというものである。しかしながら、ベイナイトやベイニティックフェライトの単一組織鋼としたことで高い伸びを確保することが困難となるので、伸びと穴広げ性とを高次元で両立させることは容易ではない。【０００６】
近年では単一組織鋼の組織として伸びに優れるフェライトを利用し、Ｔｉ、Ｍｏ等の炭化物を利用して高強度化を図った鋼板が提案されている（例えば、特許文献２、３）。しかし特許文献２にて提案された鋼板は多量のＭｏを含有し、特許文献３にて提案された鋼板は多量のＶを含有する。【０００７】
また特許文献４ではＤＰ鋼中のマルテンサイトをベイナイトとし、フェライトとの組織間強度差を小さくすることで穴広げ性を高めた複合組織鋼板が提案されている。しかし、強度を確保するためにベイナイト組織の面積率を高めた結果、高い伸びを確保することが困難となるので、伸びと穴広げ性とを高次元で両立させることは容易ではない。また、特許文献５では、穴拡げ性と成形性を具備するために、焼入れと焼入れ後のマルテンサイトの焼き戻しに加え、焼き入れ前でのフェライト中の固溶Ｃ量を制御し、優れた延性を有するフェライトと焼き戻しマルテンサイトとを用いた強度と穴拡げ性の両立を図った穴拡げ性と成形性に優れた高強度鋼板が開示されている。しかし、近年では、さらに伸び−穴広げ性バランスを向上させることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開２００３−１９３１９０号公報
【特許文献２】日本国特開２００３−０８９８４８号公報
【特許文献３】日本国特開２００７−０６３６６８号公報
【特許文献４】日本国特開２００４−２０４３２６号公報
【特許文献５】日本国特開２００７−３０２９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高価な元素を含有させずとも優れた伸びと穴広げ性とが得られる高強度熱延鋼板およびその製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、高強度でありながら高い伸びを有するＤＰ鋼の組織構成と伸びおよび穴広げ性の関係について詳細な調査を行い、従来鋼種に対して伸びと穴広げ性を共に向上させる方法について検討した。その結果、マルテンサイトの分散状態を制御することによって、ＤＰ鋼の高い伸びを維持したまま穴広げ性を向上させる手法を見出した。すなわちフェライトとマルテンサイトの様に強度差が大きく、一般的に穴広げ性が低いとされるＤＰ組織であっても、マルテンサイトの面積率、平均直径を制御し、後述するＲ／ＤＭ２≧１．００の関係を満たすことで、高い伸びを維持したまま穴広げ性を高めることができることを明らかにした。【００１１】
本発明はこのような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。【００１２】
（１）本発明の第一の態様は、質量％で、Ｃ：０．０３０〜０．１０％、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｓｉ＋Ａｌ：０．１００〜２．５％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ｎｂ：０〜０．０６％、Ｔｉ：０〜０．２０％、Ｖ：０〜０．２０％、Ｗ：０〜０．５％、Ｍｏ：０〜０．４０％、Ｃｒ：０〜１．０％、Ｃｕ：０〜１．２％、Ｎｉ：０〜０．６％、Ｂ：０〜０．００５％、ＲＥＭ：０〜０．０１％、Ｃａ：０〜０．０１％、を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、面積率で、フェライト：８０％以上、マルテンサイト：３〜１５．０％、パーライト：３．０％未満を有し、鋼板表面から鋼板の板厚の１／４の深さ位置における円相当直径３μｍ以上のマルテンサイトの個数密度が５．０個／１００００μｍ２以下であり、さらに下記式（Ａ）を満たすミクロ組織を有する熱延鋼板である。
Ｒ／ＤＭ２≧１．００  ・・・式（Ａ）
ここで、Ｒ：下記式（Ｂ）で規定する平均マルテンサイト間隔（μｍ）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）
Ｒ＝｛１２．５×（π／６ＶＭ）０．５−（２／３）０．５｝×ＤＭ      ・・・式（Ｂ）
ここで、ＶＭ：マルテンサイト面積率（％）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）
（２）上記（１）に記載の熱延鋼板では、前記化学組成が、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．０６％およびＴｉ：０．０２〜０．２０％の少なくとも１種を含有してもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の熱延鋼板では、前記化学組成が、質量％で、Ｖ：０．０２〜０．２０％、Ｗ：０．１〜０．５％およびＭｏ：０．０５〜０．４０％の少なくとも１種を含有してもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の熱延鋼板では、前記化学組成が、質量％で、Ｃｒ：０．０１〜１．０％、Ｃｕ：０．１〜１．２％、Ｎｉ：０．０５〜０．６％およびＢ：０．０００１〜０．００５％の少なくとも１種を含有してもよい。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の熱延鋼板では、前記化学組成が、質量％で、ＲＥＭ：０．０００５〜０．０１％およびＣａ：０．０００５〜０．０１％の少なくとも１種を含有してもよい。
（６）本発明の第二の態様は、上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の化学組成を有するスラブを１１５０〜１３００℃とした後に多パス粗圧延に供し、最終の４パス以上を１０００〜１０５０℃の温度域かつ３０％以上の合計圧下率で圧延して粗バーとする粗圧延工程と；前記粗バーに、前記粗圧延完了後６０秒間以内に圧延を開始するととともに、８５０〜９５０℃の温度域で圧延を完了する仕上圧延を施して仕上圧延鋼板を得る仕上圧延工程と；前記仕上圧延鋼板を５０℃／ｓ以上の平均冷却速度で６００〜７５０℃の温度域に冷却し、５〜１０秒間空冷した後、３０℃／ｓ以上の平均冷却速度で４００℃以下の温度域まで冷却して巻き取り、熱延鋼板を得る冷却及び巻取工程と；を有する熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高価な元素を含有させずとも、伸びと穴広げ性が共に優れる高強度熱延鋼板を得ることができ、産業上の貢献が極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】マルテンサイト平均直径（μｍ）ＤＭとマルテンサイト面積分率ＶＭ（％）との関係を示す図であり、括弧内の数値は穴拡げ率（％）を示す。
【図２】平均マルテンサイト間隔Ｒをマルテンサイト平均直径ＤＭの二乗で除したＲ／ＤＭ２と穴拡げ率（％）との関係を示す図である。
【図３】鋼板表面から鋼板の板厚の１／４の深さ位置における円相当直径３μｍ以上のマルテンサイト個数密度ＮＭ（個／１００００μｍ２）と穴広げ率（％）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ＤＰ鋼は軟質なフェライト中に硬質なマルテンサイトを分散させた鋼板であり、高強度でありながら高い伸びを実現している。しかしながら変形時には、フェライトとマルテンサイトの強度差に起因した歪、応力集中が発生し、延性破壊を引き起こすボイドが生成しやすい。このため、穴広げ性は非常に低い。しかしながらボイド生成挙動に関する詳細な調査は行われておらず、ＤＰ鋼のミクロ組織と延性破壊の関係は必ずしも明確ではなかった。
【００１６】
そこで本発明者らは様々な組織構成を有するＤＰ鋼において、組織とボイド生成挙動との関係およびボイド生成挙動と穴広げ性との関係について詳細な調査を行った。その結果、ＤＰ鋼の穴広げ性には硬質第二相組織であるマルテンサイトの分散状態が大きく影響していることを明らかにした。さらに式（１）で求められる平均マルテンサイト間隔をマルテンサイトの平均直径の二乗で除した値を１．００以上とすることで、ＤＰ鋼のように組織間強度差が大きい組織であっても高い穴広げ性が得られることを見出した。
【００１７】
穴広げ加工における亀裂の発生および進展はボイドの生成、成長、連結を素過程とする延性破壊によって引き起こされる。ＤＰ鋼の様に強度差の大きな組織においては、硬質なマルテンサイトを起因として高い歪、応力の集中が発生するためボイドが形成されやすく、穴広げ性が低い。
【００１８】
しかしながら、組織とボイド生成挙動の関係およびボイド生成挙動と穴広げ性の関係を詳細に調査したところ、硬質第二相であるマルテンサイトの分散状態によっては、ボイドの生成、成長、連結が遅延し、高い穴広げ性が得られる場合があることが明らかになった。
【００１９】
具体的にはマルテンサイトサイズの微細化によってボイド生成が遅延することが明らかとなった。これはマルテンサイトが小さくなるとともに、その近傍に形成される歪、応力集中領域が狭くなるためだと考えられる。またマルテンサイトの個数密度や平均直径によって変化するマルテンサイト間の間隔が大きいと、マルテンサイトを起点として形成するボイド間の距離も同時に拡大し、連結しづらくなることを見出した。
【００２０】
上記の知見を元に、高い穴広げ性を有するＤＰ組織について検討を行った。その結果、マルテンサイト平均直径（μｍ）ＤＭとマルテンサイト面積分率ＶＭ（％）との関係を示す図１に示すように、マルテンサイトの面積率とサイズを一定範囲に制御することで高い穴広げ性が得られることがわかった。尚、図１において、括弧内の数値は穴拡げ率（％）を示す。
【００２１】
さらに平均マルテンサイト間隔Ｒをマルテンサイト平均直径ＤＭの二乗で除したＲ／ＤＭ２と穴拡げ率（％）との関係を示す。この図２に示す様に、下記式（１）の左辺であるＲ／ＤＭ２は、穴拡げ率（％）と明確な相関関係を有していて、Ｒ／ＤＭ２を１．００以上とすることでＤＰ組織であっても高い穴広げ性が得られ、伸びと穴広げ性が優れた熱延鋼板が得られることがわかった。
Ｒ／ＤＭ２≧１．００  ・・・式（１）
ここで、Ｒ：下記式（２）で規定する平均マルテンサイト間隔（μｍ）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）
Ｒ＝｛１２．５×（π／６ＶＭ）０．５−（２／３）０．５｝×ＤＭ      ・・・式（２）
ここで、ＶＭ：マルテンサイト面積率（％）、ＤＭ：マルテンサイト平均直径（μｍ）
【００２２】
式（１）はボイド生成、連結のしづらさを現わしており、マルテンサイトの面積率、平均直径から式（２）により求められる平均マルテンサイト間隔Ｒをマルテンサイトの平均直径の二乗で除した形になっている。本明細書において、マルテンサイトの平均直径は円相当直径１．０μｍ以上のマルテンサイトについての算術平均を意味する。これは１．０μｍ未満のマルテンサイトはボイドの生成・連結に影響を及ぼさないためである。マルテンサイト間の距離が拡大するほどマルテンサイトを起点に生成するボイドが連結しづらくなること、マルテンサイトの微細化によってボイド生成、連結が抑制されることを現わしている。
【００２３】
マルテンサイトの微細化によってボイドの連結が抑制される理由は定かではないが、ボイドの成長が大きく遅延することが理由と考えられる。マルテンサイトが小さいと、マルテンサイトを起点に生成するボイドのサイズも微細化する。生成したボイドは成長して連結に至るが、ボイドサイズの微細化とともにボイド表面積／ボイド体積の比が大きくなり、すなわち表面張力が大きくなるためにボイドの成長が遅延するためだと考えられる。
【００２４】
しかしながら、鋼板表面から鋼板の板厚の１／４の深さ位置における円相当直径３μｍ以上のマルテンサイト個数密度ＮＭ（個／１００００μｍ２）と穴広げ率（％）との関係を示す図３に示すように、式（１）を満たしていても、粗大なマルテンサイトが存在すると、局所的な破壊が進行し、穴広げ性が低くなってしまうことも判明した。これを防ぐためには板厚の１／４厚位置における円相当直径３μｍ以上のマルテンサイト個数密度を５．０個／１００００μｍ２以下とする必要がある。尚、図３は、円相当直径３μｍ以上のマルテンサイト個数密度（個／１００００μｍ２）が５．０以上だと穴広げ性が低くなることを示している。このグラフにはＲ／ＤＭ２が１．００以上のデータのみを載せている。
【００２５】
以下、本発明の熱延鋼板の化学組成について詳細に説明する。なお、各元素の含有量を表す「％」は質量％を意味する。
【００２６】
（Ｃ：０．０３０〜０．１０％）
Ｃはマルテンサイトを生成させ、強化に寄与する重要な元素である。Ｃ含有量が０．０３０％未満では、マルテンサイトを生成させることが困難となる。したがって、Ｃ含有量は０．０３０％以上とする。好ましくは０．０４％以上である。一方、Ｃ含有量が０．１０％を超えると、マルテンサイトの面積率が高まり、穴広げ性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．１０％以下とする。好ましくは０．０７％以下である。
【００２７】
（Ｍｎ：０．５〜２．５％）
Ｍｎはフェライトの強化および焼き入れ性に関わる重要な元素である。Ｍｎ含有量が０．５％未満では、焼き入れ性を高め、マルテンサイトを生成させることが困難である。したがって、Ｍｎ含有量は０．５％以上とする。好ましくは０．８％以上、さらに好ましくは１．０％以上である。一方、Ｍｎ含有量が２．５％を超えると、フェライトを十分に生成させることが困難となる。したがって、Ｍｎ含有量は２．５％以下とする。好ましくは２．０％以下、さらに好ましくは１．５％以下である。
【００２８】
（Ｓｉ＋Ａｌ：０．１００〜２．５％）
ＳｉおよびＡｌはフェライトの強化およびフェライトの生成に関わる重要な元素である。ＳｉおよびＡｌの合計含有量が０．１００％未満では、フェライトの生成が不十分となり、目的とするミクロ組織を得ることが困難となる。したがって、ＳｉおよびＡｌの合計含有量は０．１００％以上とする。好ましくは０．５％以上、さらに好ましくは０．８％以上である。一方、ＳｉおよびＡｌの合計含有量を２．５％超としても、その効果が飽和し、コストが増大する。したがって、ＳｉおよびＡｌの合計含有量は２．５％以下とする。好ましくは１．５％以下、さらに好ましくは１．３％以下である。
ここで、ＳｉはＡｌに比してフェライトの強化能が高く、フェライトをより効率的に強化することが可能である。したがって、フェライトの効率的な強化を図る観点からは、Ｓｉ含有量は０．３０％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．６０％以上である。一方、Ｓｉ含有量が高いと、鋼板表面に赤色スケールが生成し、美観性が失われる場合がある。したがって、赤色スケールの生成を抑制する観点からは、Ｓｉ含有量は２．０％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは１．５％以下である。
また、Ａｌは、Ｓｉと同様にフェライトの強化およびフェライトの生成を促進する作用を有することから、Ａｌ含有量を高めることによりＳｉ含有量を抑制することが可能となり、その結果、上記赤色スケールの生成を抑制することが容易になる。したがって、斯かる観点より、Ａｌ含有量は０．０１０％以上とすることが好ましい。さらに好ましくは０．０４０％以上である。一方、上述したようにフェライトの強化を図る観点からはＳｉ含有量を高めることが好ましい。したがって、斯かる観点からはＡｌ含有量は０．３００％未満とすることが好ましい。さらに好ましくは０．２００％未満である。
【００２９】
（Ｐ：０．０４％以下）
Ｐは、一般に不純物として含有される元素であり、０．０４％を超えると溶接部の脆化が顕著になる。したがって、Ｐ含有量は０．０４％以下とする。Ｐ含有量の下限値は特に定めないが、０．０００１％未満とすることは、経済的に不利である。したがって、Ｐ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
【００３０】
（Ｓ：０．０１％以下）
Ｓは、一般に不純物として含有される元素であり、溶接性、鋳造時および熱延時の製造性に悪影響を及ぼす。したがって、Ｓ含有量は０．０１％以下とする。また、Ｓを過剰に含有すると、粗大なＭｎＳを形成し、穴広げ性を低下させることから、穴広げ性向上のためには、Ｓ含有量を低減することが好ましい。Ｓ含有量の下限値は特に定めないが、０．０００１％未満とすることは、経済的に不利である。したがって、Ｓ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
【００３１】
（Ｎ：０．０１％以下）
Ｎは、一般に不純物として含有される元素であり、Ｎ含有量が０．０１％を超えると、粗大な窒化物を形成し、曲げ性や穴広げ性を劣化させる。したがって、Ｎ含有量は０．０１％以下とする。また、Ｎの含有量が増加すると、溶接時のブローホール発生の原因になることから低減することが好ましい。Ｎ含有量の下限は、少ない方が望ましく特に定めないが、Ｎ含有量を０．０００５％未満とするには、製造コストが上昇する。したがって、Ｎ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましい。
【００３２】
本発明の鋼板の化学組成は、さらに、任意成分としてＮｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂ、ＲＥＭ、Ｃａを含有してもよい。これらの元素は任意成分として鋼に含有されるため、下限値は特に規定されるものではない。
【００３３】
（Ｎｂ：０〜０．０６％）
（Ｔｉ：０〜０．２０％）
ＮｂおよびＴｉはフェライトの析出強化に関する元素である。したがって、これらの元素の１種または２種を含有させてもよい。しかし、Ｎｂを０．０６％を超えて含有させるとフェライト変態が大幅に遅延し、伸びが劣化してしまう。したがって、Ｎｂ含有量は０．０６％以下とする。好ましくは０．０３％以下、さらに好ましくは０．０２５％以下である。また、Ｔｉを０．２０％を超えて含有させるとフェライトが過剰に強化され、高い伸びが得られなくなる。したがって、Ｔｉ含有量は０．２０％以下とする。好ましくは０．１６％以下、さらに好ましくは０．１４％以下である。フェライトをより確実に強化するには、Ｎｂ含有量は０．００５％以上とすることが好ましく、０．０１％以上とすることがさらに好ましく、０．０１５％以上とすることが特に好ましい。また、Ｔｉ含有量は０．０２％以上とすることが好ましく、０．０６％以上とすることがさらに好ましく、０．０８％以上とすることが特に好ましい。
【００３４】
（Ｖ：０〜０．２０％）
（Ｗ：０〜０．５％）
（Ｍｏ：０〜０．４０％）
Ｖ、ＷおよびＭｏは強化に寄与する元素である。したがって、これらの元素の少なくとも１種を含有させてもよい。しかし、過剰に含有すると成形性が劣化する場合がある。したがって、Ｖ含有量は０．２０％以下、Ｗ含有量は０．５％以下、Ｍｏ含有量は０．４０％以下とする。高強度化の効果をより確実に得るにはＶ含有量は０．０２％以上とすることが好ましく、Ｗ含有量は０．０２％以上とすることが好ましく、Ｍｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
【００３５】
（Ｃｒ：０〜１．０％）
（Ｃｕ：０〜１．２％）
（Ｎｉ：０〜０．６％）
（Ｂ：０〜０．００５％）
Ｃｒ、Ｃｕ、ＮｉおよびＢは鋼を高強度化する作用を有する元素である。したがって、これらの元素の少なくとも１種を含有させてもよい。しかし、過剰に含有すると成形性の劣化を招く場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は１．０％以下、Ｃｕ含有量は１．２％以下、Ｎｉ含有量は０．６％以下、Ｂ含有量は０．００５％以下とする。高強度化の効果をより確実に得るには、Ｃｒ含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、Ｃｕ含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、Ｎｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましく、Ｂ含有量は０．０００１％以上とすることが好ましい。
【００３６】
（ＲＥＭ：０〜０．０１％）
（Ｃａ：０〜０．０１％）
ＲＥＭおよびＣａは、酸化物や硫化物の形態の制御に有効な元素である。したがって、これらの元素の１種または２種を含有させてもよい。しかし、いずれの元素もその含有量が過剰になると成形性を損なう場合がある。したがって、ＲＥＭ含有量は０．０１％以下、Ｃａ含有量は０．０１％以下とする。酸化物や硫化物の形態をより確実に制御するには、ＲＥＭ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましく、Ｃａ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましい。なお本発明において、ＲＥＭとはＬａおよびランタノイド系列の元素を指すものであり、ミッシュメタルにて添加されることが多く、ＬａやＣｅ等の系列の元素を複合で含有する。金属Ｌａや金属Ｃｅを含有してもよい。
残部はＦｅおよび不純物である。
【００３７】
以下、本発明のミクロ組織について詳細に説明する。
（フェライト：８０％以上）
フェライトは伸びを確保する上で最も重要な組織である。フェライトの面積率が８０％未満では従来のＤＰ鋼が有する高い伸びを実現することができない。したがって、フェライトの面積率は８０％以上とする。一方、フェライト面積率の上限は、後述するようにマルテンサイトの面積率によって決定され、フェライト面積率が９７％を超えると、マルテンサイトが過少となるため、マルテンサイトによる強化を活用することが困難となる。なお、その他の手法、たとえば析出強化量を高めることで強度を確保したとしても均一伸びが低下してしまうため、高い伸びを得ることが困難である。
【００３８】
（マルテンサイト：３〜１５．０％）
（平均直径３μｍ以上のマルテンサイトの個数密度：５．０個／１００００μｍ２以下）
マルテンサイトは強度および伸びを確保する上で重要な組織である。マルテンサイトの面積率が３％未満になると、優れた均一伸びを確保することが難しい。したがって、マルテンサイト面積率は３％以上とする。一方、マルテンサイト面積率が１５％を超えると穴広げ性が劣化する。したがって、マルテンサイト面積率は１５．０％以下とする。
また、粗大なマルテンサイトが存在すると、局所的に破壊が進行し、穴広げ性が低下する。これを抑制するために平均直径３μｍ以上のマルテンサイトの個数密度を５．０個／１００００μｍ２以下とする。
【００３９】
（パーライト：３．０％未満）
パーライトは穴広げ性を劣化させるため、存在しないことが好ましい。ただし、面積率３．０％未満であれば実害はないため、これを上限として許容する。
【００４０】
（その他の組織）
その他の組織としてベイナイトが存在しても良い。ベイナイトは必須ではなく、面積率０％でも構わない。ベイナイトは高強度化に寄与する組織である。但し、多量に活用して高強度化すると、上記フェライト面積率を確保することが困難となり、高い伸びを達成することができなくなる。
【００４１】
本発明の熱延鋼板は引張強度が５９０ＭＰａ以上であることが好ましい。さらに好ましくは６３０ＭＰａ以上、特に好ましくは７４０ＭＰａ以上である。
【００４２】
以下、本発明の熱延鋼板の製造方法について説明する。
【００４３】
まず常法により鋼を溶製し、鋳造、場合により分塊圧延を施してスラブを製造する。鋳造は生産性の観点から連続鋳造が好ましい。
【００４４】
上記化学組成を有するスラブを１１５０〜１３００℃とした後に多パス粗圧延に供する。粗圧延に供するスラブの温度が１１５０℃未満では、粗圧延時の圧延荷重が著しく高まるため生産性が阻害される。したがって、粗圧延に供するスラブの温度は１１５０℃以上とする。一方、粗圧延に供するスラブの温度を１３００℃超にすることは製造コスト上好ましくない。したがって、粗圧延に供するスラブの温度は１３００℃以下とする。なお、粗圧延に供するスラブは鋳造したスラブを熱間のまま直送圧延しても良い。析出強化による高強度化効果を得るには、Ｎｂ、Ｔｉ等の元素を溶体化する必要があるため、粗圧延に供するスラブの温度を１２００℃以上とすることが好ましい。
【００４５】
上記スラブは多パス粗圧延に供され、最終の４パス以上を１０００〜１０５０℃の温度域かつ３０％以上の合計圧下率で圧延されて粗バーとされる。
粗大なマルテンサイトの生成を抑制するには、熱延工程においてオーステナイトを微細化することが重要である。これには仕上圧延前の粗圧延工程においてオーステナイトを繰り返し再結晶させることが効果的である。ここで、１０５０℃超の温度域の圧延では再結晶後の粒成長が著しく速いため、オーステナイトを微細化することが困難である。一方、１０００℃未満の温度域の圧延では完全に再結晶しないまま次の圧下が行われ、未再結晶部分と再結晶部分での粒径が不均一となる。その結果、平均直径３μｍ以上のマルテンサイト個数密度が増加する。また、合計圧下率が３０％未満では十分に微細化することができない。また、３０％以上の合計圧下率で圧延を行っても、圧下パス数が４回未満ではオーステナイト粒径が不均一になり、その結果、粗大なマルテンサイトが生成する。
したがって、上記スラブは多パス粗圧延により、最終の４パス以上を１０００〜１０５０℃の温度域かつ３０％以上の合計圧下率で圧延して粗バーとする。
【００４６】
上記粗バーは、上記粗圧延完了後６０秒間以内に圧延を開始するととともに、８５０〜９５０℃の温度域で圧延を完了する仕上圧延が施されて、仕上圧延鋼板が得られる。
上述したように、粗大なマルテンサイトの生成を抑制するには、熱延工程においてオーステナイトを微細化することが重要であるところ、上記粗圧延を行っても、粗圧延完了後仕上圧延開始までの時間が６０秒間を超えるとオーステナイトが粗大化してしまう。したがって、粗圧延完了後仕上圧延開始までの時間は６０秒間以内とする。
仕上温度が９５０℃を超えると仕上圧延完了後のオーステナイトが粗大化するため、フェライト変態の核生成サイトが減少し、フェライト変態が大幅に遅延する。したがって、仕上温度は９５０℃以下とする。一方、仕上温度が８５０℃未満では圧延負荷が大きくなる。したがって、仕上温度は８５０℃以上とする。
【００４７】
その後、仕上圧延鋼板に対し一次冷却を行い、空冷した後、さらに二次冷却を行って、巻き取る。一次冷却速度は５０℃／ｓ以上の平均冷却速度とする。一次冷却速度が低いとフェライト粒径が粗大化する。マルテンサイトはフェライト変態が進行した残部オーステナイトが変態して得られるものである。フェライト粒径が粗大化すると、残部のマルテンサイトも粗大化してしまう。一次冷却速度の上限は特に定めないが１００℃／ｓを超える場合には設備コストが過剰になるため好ましくない。
【００４８】
一次冷却停止温度は６００〜７５０℃とする。６００℃未満では空冷時にフェライト変態を十分に進めることができない。また７５０℃を超えるとフェライト変態が過剰に進み、その後の冷却時にパーライト変態が起こり、穴広げ性も劣化する。
【００４９】
空冷時間は５〜１０秒とする。５秒未満ではフェライト変態を十分に進行させることができない。また１０秒を超えて空冷すると、パーライト変態が起こり、穴広げ性が劣化する。
【００５０】
二次冷却速度は３０℃／ｓ以上の平均冷却速度とする。二次冷却速度が３０℃／ｓ未満では冷却中にベイナイト変態が過剰に進行し、フェライトの面積率が十分に得られないため、均一伸びが劣化する。上限は特に定めないが１００℃／ｓを超える場合には設備コストが過剰になるため好ましくない。
【００５１】
巻取温度は４００℃以下とする。巻取温度が４００℃を超えるとベイナイト変態が過剰に進行し、マルテンサイトが十分に得られないため、高い均一伸びを確保することができない。好ましい範囲は２５０℃以下であり、さらに好ましくは１００℃以下であり、室温であってもよい。
【実施例】
【００５２】
実験例１〜４８として、表１、表２に示す化学成分を有する鋼Ａ〜ＡＪを溶解し、鋳造して得られたスラブを表３、表４に示す条件で圧延した。【００５３】
【表１】
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【００５４】
【表２】
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【００５５】
【表３】
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【００５６】
【表４】
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【００５７】
得られた鋼板から試料を採取し、光学顕微鏡を用いて板厚１／４厚における金属組織の観察を行った。試料の調整として、圧延方向の板厚断面を観察面として研磨し、ナイタール試薬、レペラー試薬にてエッチングした。ナイタール試薬にてエッチングした倍率５００倍の光学顕微鏡写真から画像解析によりフェライトの面積率、パーライトの面積率を求めた。またレペラー試薬にてエッチングした倍率５００倍の光学顕微鏡写真から画像解析によりマルテンサイトの面積率、平均直径を求めた。平均直径とは各マルテンサイト粒の円相当直径を個数平均したものである。１．０μｍ未満のマルテンサイト粒については個数のカウントから除外した。ベイナイトの面積率はフェライト、パーライトおよびマルテンサイトの残部として求めた。【００５８】
引張強度（ＴＳ）は、板幅方向１／４位置から圧延方向に垂直な方向に採取したＪＩＳ  Ｚ  ２２０１：１９９８の５号試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１に準拠して評価した。均一伸び（ｕ−Ｅｌ）および全伸び（ｔ−Ｅｌ）は引張強度（ＴＳ）とともに測定した。穴広げ試験は日本鉄鋼連盟規格ＪＦＳ  Ｔ  １００１−１９９６記載の試験方法に準拠して評価した。表５、表６に鋼板の組織、機械的特性を示した。表５、表６において、ＶＦはフェライト、ＶＢはベイナイト、ＶＰはパーライト、ＶＭはマルテンサイトのそれぞれの面積率％である。ＤＭはマルテンサイト平均直径（μｍ）で、ＮＭは鋼板表面から鋼板の板厚の１／４の深さ位置における円相当直径３μｍ以上の１００００μｍ２当りのマルテンサイト個数密度である。【００５９】
【表５】
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【００６０】
【表６】
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【００６１】
結果について説明する。実験例３〜８、１６、１８、１９、２１、２２、２４、２６〜２８、３０〜３２、３７、３９、４０、４２〜４８は本発明の実施例である。これらの実施例では、鋼成の化学組成、製造条件およびミクロ組織が本発明の要件を満たしており、伸びと穴広げ性が共に優れている。一方、実験例１、２、９〜１５、１７、２０、２３、２５、２９、３３〜３６、３８、４１は比較例である。これらの比較例では、次に示す理由により効果を得ることができなかった。【００６２】
実験例１では、Ｍｎの含有量が高い鋼Ｎｏ．Ａを用いたことに起因して、フェライト変態が十分に進まなかった。このため、フェライト分率が８０％未満であり、均一伸びが低かった。【００６３】
実験例２では、Ｎｂの含有量が高い鋼Ｎｏ．Ｂを用いたことに起因して、フェライト変態が十分に進まなかった。このため、フェライト分率が８０％未満であり、均一伸びが低かった。【００６４】
実験例９は空冷時間が長すぎたことに起因して、パーライトが適正範囲を超えて生成した。このため、穴広げ性が低かった。【００６５】
実験例１０は仕上温度が高すぎたことに起因して、フェライト変態が十分に進まなかった。このため、フェライト分率が８０％未満であり、均一伸びが低かった。【００６６】
実験例１１は空冷時間が短すぎたことに起因して、フェライト変態が十分に進まなかった。このため、フェライト分率が８０％未満であり、均一伸びが低かった。【００６７】
実験例１２は一次冷却速度が遅かったことに起因して、マルテンサイトの平均直径が大きく、その結果式１を満たさなかった。このため、穴広げ性が低かった。【００６８】
実験例１３及び実験例２０は、１０００〜１０５０℃での圧下パス数が少なかったことに起因して、粗大なマルテンサイトの個数密度が高かった。このため、穴広げ性が低かった。【００６９】
実験例１４は、１０００〜１０５０℃での圧下率が小さかったことに起因して、マルテンサイトの平均直径が大きく、その結果式１を満たさなかった。このため、穴広げ性が低かった。【００７０】
実験例１５は粗圧延終了から仕上げ圧延開始までの時間が長かったことに起因して、オーステナイトが粗大化し、マルテンサイトの平均直径が大きかった。このため、Ｒ／ＤＭ２が小さくなり、穴広げ性が低かった。【００７１】
実験例１７はＣの含有量が高い鋼Ｎｏ．Ｉを用いたことに起因して、マルテンサイト面積率が高かった。このため、穴広げ性が低かった。【００７２】
実験例２３はＳｉ＋Ａｌの含有量が低い鋼Ｎｏ．Ｏを用いたことに起因して、フェライト変態が十分に進まなかった。このため、均一伸びが低かった。【００７３】
実験例２５は一次冷却速度が遅かったことに起因して、マルテンサイトの平均直径が大きく、その結果式１を満たさなかった。このため、穴広げ性が低かった。【００７４】
実験例２９は、Ｔｉ含有量が高い鋼Ｎｏ．Ｕを用いたことに起因して、フェライトが過剰に強化された。このため、均一伸びが低かった。【００７５】
実験例３３は一次冷却停止温度が高すぎたことに起因して、パーライトが生成した。このため、穴広げ性が低かった。【００７６】
実験例３４は巻取温度が高すぎたことに起因して、マルテンサイトをほとんど生成させることができなかった。このため、均一伸びが低かった。【００７７】
実験例３５は一次冷却停止温度が低すぎたことに起因して、フェライト変態が十分に進まなかった。このため、フェライト分率が８０％未満であり、均一伸びが低かった。【００７８】
実験例３６は二次冷却速度が遅かったことに起因して、ベイナイトが生成した。このため、フェライト分率が８０％未満であり、均一伸びが低かった。【００７９】
実験例３８はＣ含有量が低い鋼Ｎｏ．Ｙを用いたことに起因して、マルテンサイトの面積率が３％未満となった。このため、均一伸びが低かった。【００８０】
実験例４１ははＭｎ含有量が低い鋼Ｎｏ．ＡＣを用いたことに起因して、マルテンサイトが生成しなかった。このため、均一伸びが低かった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、高価な元素を含有させずとも優れた伸びと穴広げ性とが得られる高強度熱延鋼板およびその製造方法の提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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