(57)【要約】【課題】比較的単純な成分系及びプロセスにより、強度クラスが９８０ＭＰａ以上の熱延鋼板で良好な伸びフランジ性を確保する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．９〜２．０％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｎｂ：０．００５％以下、Ｖ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｗがそれぞれ０．０１０％以下、かつこれら７元素の合計が０．０２％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｔｉの質量％を［Ｔｉ］とし、Ｎの質量％を［Ｎ］としたとき、−０．００３％≦［Ｔｉ］−３．４［Ｎ］≦０．０３％を満たし、Ｂ：０．０００３〜０．００５０％を含み、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、主要組織がベイナイトでその分率が９０％以上、マルテンサイト及び残留オーステナイトからなる第２相分率が３％以下の熱延鋼板。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０３％以上、０．２０％以下、Ｓｉ：０．９％以上、２．０％以下、Ｍｎ：１．０％以上、３．０％以下を含み、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下であり、Ｖ：０．０１０％以下、Ｚｒ：０．０１０％以下、Ｎｂ：０．００５％以下、Ｍｏ：０．０１０％以下、Ｔａ：０．０１０％以下、Ｈｆ：０．０１０％以下、Ｗ：０．０１０％以下、かつこれら７元素の合計が０．０２％以下であり、Ｎ：０．０１０％以下で、かつＴｉの質量％を［Ｔｉ］とし、Ｎの質量％を［Ｎ］としたとき、［Ｔｉ］−３．４［Ｎ］が−０．００３％以上、０．０３％以下であり、Ｂ：０．０００３％以上、０．００５０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、主要組織がベイナイトでその分率が９０％以上、マルテンサイト及び残留オーステナイトからなる第２相分率が３％以下であることを特徴とする伸びフランジ性に優れた熱延鋼板。
【請求項２】
さらにＡｌ：０．００１％以上、１．０％以下、Ｃａ：０．０００１％以上、０．１％以下、Ｍｇ：０．０００１％以上、０．１％以下、Ｃｅ：０．０００１％以上、０．１％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載された伸びフランジ性に優れた熱延鋼板。
【請求項３】
Ｃｒ：０．０１％以上、５．０％以下、Ｃｕ：０．０１％以上、５．０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上、５．０％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載された伸びフランジ性に優れた熱延鋼板。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械、構造物において、強度と加工性、特に伸びフランジ性が必要な部品の材料として用いられる、強度クラスが９８０ＭＰａ以上の熱延鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
強度クラスが９８０ＭＰａ以上の熱延鋼板において、強度と良好な伸びフランジ性を両立させるには組織の均一性を高めることが有効であり、かつその組織としてベイナイトを主体とする組織が有効であることが知られている。
伸びフランジ性改善に関する従来技術として、特許文献１には、Ｎｂ，Ｔｉの添加とプロセス最適化により板厚方向の組織の均一性を高めつつ、ベイナイト主体の組織にすることで強度−伸びフランジ性を両立させることが記載され、特許文献２には、Ｎｂ，Ｔｉのいずれかを添加しつつ、平均粒径３．０μｍの微細ベイナイトを主体とする組織にすることで、強度−伸びフランジ性を両立することが記載されている。しかし、９８０ＭＰａ以上の強度を確保するためには高価なＮｂの添加が必要となっている。
【０００３】
一方、高価な焼き入れ性改善元素であるＮｂ等を添加せずにベイナイト組織を得る技術として、特許文献３には、Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ鋼を熱間圧延終了後、２秒以内に冷却を開始し、１５０℃／ｓ超の冷却速度で冷却し、４５０〜６５０℃で冷却を停止することにより、強度−伸びフランジ性を両立させることが記載されている。しかし、冷却速度を１５０℃／ｓ超に高めるためには特殊な設備が必要であり、かつこのような非常に高速の冷却速度では停止温度の制御が困難で、停止温度のばらつきが出ることが懸念される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１９５４９号公報
【特許文献２】特開２０００−１０９９５１号公報
【特許文献３】特開２００３−１１２２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、比較的単純な成分系及びプロセスにより、強度クラスが９８０ＭＰａ以上の熱延鋼板で良好な伸びフランジ性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らが、ベイナイト組織を得るため種々検討した結果、Ｂの添加と、Ｂの添加による焼き入れ性改善効果を発現するためにＴｉ，Ｎの添加バランスの制御が必要であることが分かった。
続いて、伸びフランジ性に及ぼすベイナイト下部組織の影響について検討した結果、Ｂを活用してフルベイナイトが得られている状況においては、ベイナイトのラス間に形成されるマルテンサイト及び残留オーステナイト（略してＭＡ）が、穴広げ試験時の亀裂の発生起点となり、このＭＡを減少させることで伸びフランジ性が改善可能であることが分かった。ＭＡの形成には従来焼き入れ性確保に有効として添加されていたＮｂ，Ｍｏなどの４Ａ〜６Ａ属の元素が寄与しており、これらの元素をできる限り低減することで伸びフランジ性が改善し、９８０ＭＰａ以上の熱延鋼板で良好な伸びフランジ性を確保することができた。
【０００７】
本発明に係る伸びフランジ性に優れた熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３％以上、０．２０％以下、Ｓｉ：０．９％以上、２．０％以下、Ｍｎ：１．０％以上、３．０％以下を含み、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下であり、Ｖ：０．０１０％以下、Ｚｒ：０．０１０％以下、Ｎｂ：０．００５％以下、Ｍｏ：０．０１０％以下、Ｔａ：０．０１０％以下、Ｈｆ：０．０１０％以下、Ｗ：０．０１０％以下、かつこれら７元素の合計が０．０２％以下であり、Ｎ：０．０１０％以下で、かつＴｉの質量％を［Ｔｉ］とし、Ｎの質量％を［Ｎ］としたとき、［Ｔｉ］−３．４［Ｎ］が−０．００３％以上、０．０３％以下であり、Ｂ：０．０００３％以上、０．００５０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、主要組織がベイナイトでその分率が９０％以上、マルテンサイト及び残留オーステナイトからなる第２相分率が３％以下であることを特徴とする。
【０００８】
上記高強度熱延鋼板は、必要に応じて、さらにＡｌ：０．００１％以上、１．０％以下、Ｃａ：０．０００１％以上、０．１％以下、Ｍｇ：０．０００１％以上、０．１％以下、Ｃｅ：０．０００１％以上、０．１％以下の１種又は２種以上を含み、又は／及びＣｒ：０．０１％以上、５．０％以下、Ｃｕ：０．０１％以上、５．０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上、５．０％以下の１種又は２種以上を含むことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比較的単純な成分系及びプロセスにより、９８０ＭＰａ以上の熱延鋼板で良好な伸びフランジ性を確保することができる。
本発明に係る熱延鋼板は、自動車や各種産業機械、構造物において、強度と加工性、特に伸びフランジ性が必要な部品の材料として好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、本発明に係る熱延鋼板の組成及び組織限定理由について説明する。
・Ｃ：０．０３％以上、０．２０％以下
Ｃは強度を確保するために有効で、フェライト形成を抑制し、ベイナイト形成を促進する元素である。しかし、０．２０％を越えると強度が高くなりすぎて伸びフランジ性が劣化し、一方、０．０３％未満ではベイナイト分率が低下して必要な強度及び伸びフランジ性が得られない。好ましくは、０．０５％以上、０．１５％以下、さらに好ましくは０．０７％以上、０．１２％以下である。
・Ｓｉ：０．９％以上、３．０％以下
Ｓｉは固溶強化により、伸びフランジ性の低下を抑えつつ強化に寄与する元素である。しかし、３．０％を越えると強度が高くなり過ぎ、伸びフランジ性が劣化し、一方、０．９％未満であると十分な強度が得られない。好ましくは１．０％以上、２．５％以下、さらに好ましくは１．１％以上、２．０％以下である。
【００１１】
・Ｍｎ：１．０％以上、３．０％以下
Ｍｎはフェライトの形成を抑制し、ベイナイトの形成を促進して強度向上及び伸びフランジ性向上に有効な元素である。しかし、３．０％を越えるとベイナイトの形成が抑制されてＭＡが形成され、伸びフランジ性が劣化し、一方、１．０％未満であるとフェライトが形成されて強度が得られず、伸びフランジ性も劣化する。好ましくは１．２％以上、２．７％以下、さらに好ましくは１．５％以上、２．４％以下である。
・Ｐ：０．０５％以下
Ｐは粒界に偏析し、粒界強度を低下させて粒界破壊を促進するため、伸びフランジ性が劣化する。従って、０．０５％以下に制限し、好ましくは０．０３％以下、さらに好ましくは０．０２％以下に制限する。
・Ｓ：０．０５％以下、
ＳはＭｎＳなどの硫化物を形成し、この硫化物が穴広げ試験時の破壊の起点となるため、伸びフランジ性が劣化する。従って、０．０５％以下に制限し、好ましくは０．０３％以下、さらに好ましくは０．０２％以下に制限する。
【００１２】
・Ｖ：０．０１０％以下
・Ｚｒ：０．０１０％以下
・Ｎｂ：０．００５％以下
・Ｍｏ：０．０１０％以下
・Ｔａ：０．０１０％以下
・Ｈｆ：０．０１０％以下
・Ｗ：０．０１０％以下、かつこれら７元素の合計が０．０２％以下
これらの元素は添加することでフェライトの形成を強く抑制し、ベイナイト形成を促進する作用がある。しかし、ベイナイトのラス間に微細なＭＡが形成され、これが穴広げ試験時の破壊の起点となり、伸びフランジ性を低下させる。そのため、良好な伸びフランジ性を得るうえでは、添加しない方がよい。添加する場合でも、Ｖ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｗは個別にそれぞれ０．０１０％以下、Ｎｂは０．００５％以下、合計で０．０２％以下に抑える。好ましくは、Ｖ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｗは個別にそれぞれ０．００５％未満、Ｎｂは０．００３％未満に抑え、合計で０．０１５％以下、さらに好ましくは合計０．０１０％以下に抑える。
【００１３】
Ｂ：０．０００３％以上、０．００５０％以下
Ｂはフェライト変態を強く抑制する元素であり、ベイナイト主体の組織を形成して伸びフランジ性を改善するうえで非常に有効な元素である。しかし、０．００５０％を越えるとフェライト変態抑制効果が得られなくなり、一方、０．０００３％未満であると、焼き入れ性改善効果が得られない。好ましくは０．０００５％以上、０．００４０％以下、さらに好ましくは０．０００５％以上、０．００３％以下である。
・Ｎ：０．０１０％以下
Ｎは不可避的に存在する元素である。固溶Ｎが存在すると、Ｂと結合してＢＮを形成し、Ｂ添加による焼き入れ性改善効果（フェライト形成抑制効果）を阻害するので、０．０１０％以下に低減する。好ましくは０．００８％以下、さらに好ましくは０．００６％以下である。
【００１４】
・［Ｔｉ］−３．４［Ｎ］が−０．００３％以上、０．０３％以下
Ｔｉは不可避的に存在するＮをＴｉＮとして固定し、Ｂ添加による焼き入れ性改善効果を発現するために必要な元素である。一方、過剰に添加すると固溶ＴｉがＭＡの形成に寄与し、伸びフランジ性を劣化させるため、Ｎ量に合わせた添加量に調整する必要がある。［Ｔｉ］−３．４［Ｎ］が０．０３％を越えると、固溶Ｔｉが残存することでＭＡの形成が促進され伸びフランジ性が劣化し、一方、−０．００３％未満ではＴｉＮとならないＮが残存し、そのＮがＢと結合して、Ｂのフェライト形成抑制効果を阻害する。好ましい範囲は−０．００１％以上０．０２％以下、さらに好ましい範囲は０．０％以上、０．０１％以下である。
【００１５】
・Ａｌ：０．００１％以上、１．０％以下
・Ｃａ：０．０００１％以上、０．１％以下
・Ｍｇ：０．０００１％以上、０．１％以下
・Ｃｅ：０．０００１％以上、０．１％以下
これらの元素は酸化物系介在物を微細化することで伸びフランジ性を改善する作用があるため、１種又は２種以上を必要に応じて添加する。しかし、上限値を越えると効果が飽和し、下限値未満であると効果が得られない。
【００１６】
・Ｃｒ：０．０１％以上、５．０％以下
・Ｃｕ：０．０１％以上、５．０％以下
・Ｎｉ：０．０１％以上、５．０％以下
これらの元素はフェライト形成を抑制し、ベイナイト組織形成に寄与するため、１種又は２種以上を必要に応じて添加する。しかし、上限値を越えると効果が飽和し、下限値未満であると効果が得られない。
【００１７】
・ベイナイト分率：９０％以上
・ＭＡ分率：３％以下
ベイナイトは均質な組織であるため、ベイナイト主体組織になると亀裂の発生起点が少なくなり、伸びフランジ性が改善する。ベイナイト分率（面積分率）が９０％未満では組織が不均一になるため伸びフランジ性が劣化する。好ましくは９２％以上、さらに好ましくは９５％以上である。理想的には１００％ベイナイト組織になることである。
硬質なＭＡは穴広げ試験時に亀裂の発生サイトとなり、伸びフランジ性を劣化させるので、ＭＡ分率は低下させることが望ましい。ＭＡ分率（面積分率）が３％以下であれば伸びフランジ性の劣化が抑えられる。好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。
主相であるベイナイト及び第２相のＭＡ以外の組織（主としてフェライト及び少量のパーライト）は少ないことが望ましい。これは、硬質相との界面に歪みが集中し、界面が割れの発生起点になるためである。面積分率は好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である。
【００１８】
次に、本発明に係る熱延鋼板の製造方法について説明する。
好ましい製造方法は、図１に示すように、鋼素材を加熱した後、仕上げ圧延を含む熱間圧延、熱延後の急冷、急冷停止、巻き取りである。以下、各工程について説明する。
・熱間圧延前の加熱
熱間圧延前の加熱は、限定的ではないが１０００℃以上、１２５０℃以下で、３０分以上行う。この加熱によりオーステナイト単相とする。
・熱間圧延
熱間圧延は、仕上げ温度が８５０℃以上、１０００℃以下の範囲になるように行う。この範囲はオーステナイト単相域である。仕上げ温度が１０００℃を越えると、オーステナイトが粗大化して焼き入れ性が高まり、マルテンサイトが形成される。
【００１９】
・熱延後の急冷
熱延後の急冷は停止温度（ベイナイト変態が起こる温度域）まで２０℃／ｓ以上で急冷する。フェライト変態が起こる温度域を急速に冷却することで、フェライト形成を抑制する。この冷却速度は速いことが望ましいが、速すぎると制御が困難となるため、好ましくは１５０℃／ｓ未満、さらに好ましくは１２０℃／ｓ未満とする。
・急冷停止、巻き取り
急冷停止温度は３００℃以上、５００℃以下とする。この温度域はベイナイト変態が起こる温度域であり、この温度域に保持することによりベイナイト主体の組織が得られる。停止温度が５００℃を越えると、パーライト変態が発生して、ベイナイト分率が低下し、強度が低下したり、伸びフランジ性が劣化する。停止温度が３００℃未満であると、マルテンサイト変態が発生して、ベイナイト分率が低下し、伸びフランジ性が劣化する。
【実施例】
【００２０】
表１，２に示す成分の鋳塊を溶製し、熱間圧延により２５ｍｍ厚の板材とし、そこから２５ｍｍ×２００ｍｍ×１２０ｍｍのスラブを切り出し、１１５０℃で３０分加熱した後、仕上げ温度が８８０℃になるように熱間圧延を施し、厚さ３ｍｍに仕上げた後、停止温度４５０℃までを平均冷却速度５０℃／ｓで冷却した。４５０℃まで冷却後、巻き取りを模擬するため、４５０℃×３０分の保持を行った後、炉冷した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
得られた熱延鋼板からサンプルを採取し、組織観察、引張試験、及び穴広げ試験を下記要領で実施した。
・組織観察１（ベイナイト分率）
鋼板中心部のＴＤ面の組織を観察した。サンプルを鏡面に研磨し、３％ナイタールで腐食後、光学顕微鏡で４００倍で５視野（約３０，０００μｍ２／視野）の観察を行い、ポイントカウンティング法（各視野毎に均等なメッシュで１００ポイント）でベイナイト分率を求めた。
・組織観察２（ＭＡ分率）
同じくレペラ試薬で腐食後、光学顕微鏡で１０００倍で５視野（約５，０００μｍ２／視野）の観察を行い、白い領域をＭＡとして画像解析を行い、当該組織の分率を求めた。
なお、組織観察２で観察するＭＡはベイナイトのラス間に存在する微細組織であり、組織観察１で得られるベイナイト分率はこのＭＡを含む。このため、組織観察１で得られるベイナイト分率と組織観察２で得られるＭＡ分率を足すと１００％を越える場合がある。
【００２４】
・引張試験
引張試験は、サンプルをＪＩＳＺ２２０１記載の５号試験片に加工し、ＪＩＳＺ２２４１記載の引張試験方法に従い、引張強度を測定した。
・穴広げ試験
伸びフランジ性は穴広げ試験で評価した。穴広げ試験は、日本鉄鋼連盟規格ＪＦＳＴ１００１に従って行い、穴広げ率（λ）を測定した。
【００２５】
測定結果を表３に示す。表３において、引張強度は９８０ＭＰａ以上を良好、１０００ＭＰａ以上をさらに良好と評価し、穴広げ率は５０％以上を良好、６５％以上をさらに良好と評価した。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
表３の測定結果を以下簡単に説明する。
Ｎｏ．１，２，４，５，７，１１，１２，２１〜２８，３０，３３は、クレーム記載の組成、ベイナイト分率及びＭＡ分率の各要件を満たし、良好な引張強度及び穴広げ率を示す。
【００２８】
一方、Ｎｏ．３はＣ含有量が不足し、フェライトが形成されてベイナイト分率が低く、引張強度及び穴広げ率が劣り、Ｎｏ．６はＣ含有量が過剰で、穴広げ率が劣る。  
Ｎｏ．８はＳｉ含有量が過剰で、穴広げ率が劣り、Ｎｏ．９はＳｉ含有量が不足し、引張強度が劣る。
Ｎｏ．１０はＭｎ含有量が不足してフェライトが形成されてベイナイト分率が低く、引張強度及び穴広げ率が劣り、Ｎｏ．１３はＭｎ含有量が過剰で、ベイナイト分率が低下してＭＡ分率が高く、穴広げ率が劣る。
Ｎｏ．１４〜２０はＶ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｗの１種又は２種以上の含有量が過剰で、ＭＡ分率が高く、穴広げ率が劣る。
Ｎｏ．２９はＢ含有量が不足し、フェライト抑制効果が不足してベイナイト分率が低く、強度及び穴広げ率が劣り、Ｎｏ．３１はＢ含有量が過剰でフェライト変態を抑制できず、ベイナイト分率が低下し、穴広げ率が劣る。
Ｎｏ．３２は［Ｔｉ］−３．４［Ｎ］が低すぎるため、フェライト変態が抑制できず、ベイナイト分率が低下し、引張強度及び穴広げ率が劣り、Ｎｏ．３４は［Ｔｉ］−３．４［Ｎ］が高すぎるためＭＡ分率が高く、穴広げ率が劣る。
【００２９】
Ｎｏ．２と、ＭＡが形成されたＮｏ．１４〜２２，３２，３３について、穴広げ率とＭＡ分率をプロットしたのが図２である。図２に示すように、ＭＡ分率が３％以下のとき、５０％以上の穴広げ率が得られている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の熱延鋼板の製造方法を説明する図である。
【図２】穴広げ率とＭＡ分率の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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