(57)【要約】      （修正有）【課題】TS：590MPa以上で、YR：80％以下を有し溶接性、靭性にも優れた薄肉高張力鋼板を提供する。【解決手段】Ｃ：0.045〜0.08％、Si：0.05〜0.50％、Mn：0.6〜2.0％を含み、Ｐ、Ｓ、Al、Ｎを適正量含み、さらにMo、Ｗを、（Mo＋Ｗ/２）が0.08〜0.20％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、溶接割れ感受性指標Ｐcmが0.22％以下の組成の鋼素材に、圧延終了温度が表面で800〜950℃の範囲の温度となる熱間圧延と、800℃〜300℃の温度範囲を、平均冷却速度で0.5〜２℃/ｓの範囲の冷却速度で冷却する処理と、を順次施す。更に、Cu、Ni、Cr、Ｖ、Nb、Ti、Ｂのうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca、REMのうちから選ばれた１種または２種を含有してもよい。【選択図】図２
2008169440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
mass％で、
Ｃ：0.045〜0.08％、                       Si：0.05〜0.50％、
Mn：0.6〜2.0％、                         Ｐ：0.020％以下、
Ｓ：0.005％以下、                         Al：0.1％以下、
Ｎ：0.0060％以下
を含み、さらにMoおよび／またはＷを下記（１）式を満足するように含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ下記（２）式で定義される溶接割れ感受性指標Ｐcmが0.22％以下である組成を有し、少なくとも板厚方向中央部の組織が、フェライト相を主相とし、20体積％以下の硬質相を含む複合組織であることを特徴とする板厚６mm以上19mm未満の薄肉低降伏比高張力鋼板。
記
0.08 ≦ Mo＋Ｗ/２ ≦ 0.20          ……（１）              
ここで、Mo、Ｗ：各元素の含有量（mass％）
Ｐcm＝Ｃ＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋Ｖ/10＋５Ｂ  ……（２）
ここで、Ｃ、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Ｖ、Ｂ：各元素の含有量（mass％）
【請求項２】
前記組成に加えてさらに、mass％で、Cu：0.03〜１％、Ni：0.03〜２％、Cr：0.05〜１％、Ｖ：0.01〜0.1％，Nb：0.005〜0.1％、Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項１に記載の薄肉低降伏比高張力鋼板。
【請求項３】
前記組成に加えてさらに、mass％で、Ca：0.0002〜0.0050％、REM：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とすることを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉低降伏比高張力鋼板。
【請求項４】
mass％で、
Ｃ：0.045〜0.08％、                       Si：0.05〜0.50％、
Mn：0.6〜2.0％、                         Ｐ：0.020％以下、
Ｓ：0.005％以下、                         Al：0.1％以下、
Ｎ：0.0060％以下
を含み、さらにMoおよび／またはＷを下記（１）式を満足するように含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ下記（２）式で定義される溶接割れ感受性指標Ｐcmが0.22％以下である組成を有する鋼素材に、圧延終了温度が表面温度で800〜950℃の範囲の温度となる熱間圧延と、該熱間圧延終了後、800℃〜300℃の温度範囲を、平均冷却速度で0.5〜２℃/ｓの範囲で冷却する冷却処理と、を順次施すことを特徴とする板厚６mm以上19mm未満の薄肉低降伏比高張力鋼板の製造方法。
記
0.08 ≦ Mo＋Ｗ/２ ≦ 0.20          ……（1）              
ここで、Mo、Ｗ：各元素の含有量（mass％）
Ｐcm＝Ｃ＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋Ｖ/10＋５Ｂ  ……（２）
ここで、Ｃ、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Ｖ、Ｂ：各元素の含有量（mass％）
【請求項５】
前記鋼素材が、前記組成に加えてさらに、mass％で、Cu：0.03〜１％、Ni：0.03〜２％、Cr：0.05〜１％、Ｖ：0.01〜0.1％，Nb：0.005〜0.1％、Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成を有する鋼素材とすることを特徴とする請求項４に記載の薄肉低降伏比高張力鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記鋼素材が、前記組成に加えてさらに、mass％で、Ca：0.0002〜0.0050％、REM：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成を有する鋼素材とすることを特徴とする請求項４または５に記載の薄肉低降伏比高張力鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁、造船、建築、ラインパイプ、建産機械などに用いて好適な、高張力鋼板およびその製造方法に関し、とくに地震によって大きな塑性変形を受け、耐震性を必要とする建築構造物用として好適な、低降伏比を有する高張力鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物などでは、地震時の安全性確保の観点から、優れた耐震性を有する鋼板が要求されている。また、降伏比の低い鋼板ほど耐震性に優れることが、従来の研究結果から明らかにされており、建築構造物には、降伏比が80％以下の鋼材を使用することが義務付けられている。
また、建築構造物の高層化や大スパン化などに伴い、従来より高い強度を有する、例えば、590MPa級高張力鋼材の建築構造物への適用が増加している。
【０００３】
従来、建築構造物用として用いられる、低降伏比を有する590MPa級高張力鋼材は、二相域熱処理やその後の焼戻し熱処理など、複数回の熱処理を実施して製造されるのが一般的であった。しかし、二相域熱処理やその後の焼戻し熱処理など、複数回の熱処理を施すことは、製造コストを高騰させるうえ、製造工期の長期化など、問題を残していた。
このような問題に対して、二相域熱処理や焼戻し熱処理の省略、すなわち、非調質化が考えられる。例えば、特許文献１には、粗圧延の後に加速冷却を行って、オーステナイト（γ）を過冷却したうえで、フェライト（α）変態を促進するための仕上圧延を行い、さらに仕上圧延後に加速冷却を行うことで軟質相であるαの微細化と軟質相と硬質相の比率を適切に制御して高靭性と低降伏比化を両立させる、低降伏比高張力鋼材の製造方法が開示されている。特許文献1に記載された技術によれば、高価な合金元素の添加や生産性の低い複雑な熱処理を必要とすることなく、低降伏比高張力鋼材が製造できるとしている。
【０００４】
また、特許文献２、特許文献３、特許文献４には、Ｃ、Si、Mn、Nb、Ti、Ｖ、Al等の含有量を適正範囲に調整した鋼片を加熱し圧延するに際し、800℃以下の温度での圧下量を５〜15mmとし、Ar3変態点以下の温度で圧延を完了する、低降伏比を有する590MPa〜690MPa級高張力鋼板の製造方法が提案されている。しかし、特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載された技術では、板厚を25mm以下に限定し、かつ、降伏比レベルも85％以下を目標としており、耐震性確保の観点からは十分とは言いがたいうえ、Ti等の合金元素を多量に添加することを必要とし、溶接熱影響部の靭性確保の観点から問題を残していた。
【０００５】
また、特許文献５には、Ｃ：0.02〜0.04％、固溶Ｂ：0.0002〜0.002％を含有し、合金元素含有量に関係する式CENを所定範囲とする組成と、ベイナイトを主体とし、島状マルテンサイトを0.8〜2.5体積％分散させた組織からなる590MPa級の非調質型低降伏比高張力鋼板が提案されている。また、特許文献６には、Ｃ：0.025〜0.045％を含み、Si、Mn、Al、Nb、Ｂ、Ｎを適正範囲に調整し、さらにTiをＮとの関係で適正範囲に限定するとともに、合金元素含有量に関係する式CENを所定範囲とする組成の鋼素材を、Nb固溶温度以上1250℃以下に加熱後圧延を開始し、オーステナイト未再結晶温度域で累積圧下率を60％以下とし、｛（オーステナイトの未再結晶温度）−80℃｝以上で圧延を終了し、空冷して、ベイナイト地に島状マルテンサイト相が微細分散した組織とする590MPa級の非調質型低降伏比高張力鋼板の製造方法が提案されている。しかし、特許文献５、特許文献６に記載された技術では、鋼素材のＣ含有量を0.02〜0.04％あるいは0.025〜0.045％と低炭素化し、さらに、特に厚物材の強度を確保するためには合金元素量を多量に添加することが必要となり、製造コストが増大するという問題がある。また、さらに、特許文献６に記載された技術では、圧延仕上温度を低温化することを必須としており、圧延機負荷の観点から安定製造が困難になるという問題もある。
【０００６】
また、特許文献７には、Ｃ：0.05〜0.15％、Mo：0.7〜1.2％を含み、さらにSi、Mn、Ｐ、Ｓ、Nb、Al、Ｎを適正量含み、Ｐcmが0.25％以下の組成を有する鋼片に950℃以下での累積圧下量を50％以上とし700〜800℃の温度で圧延を完了し、放冷して、板厚方向1/4ｔ厚位置のミクロ組織がポリゴナルまたは擬ポリゴナルフェライトを主体とする組織となる、高温強度に優れた非調質低降伏比高張力鋼の製造方法が提案されている。しかし、特許文献7に記載された技術では、圧延仕上温度を低温化して、高強度と低降伏比化を図っているが、合金元素添加量が多く、特にMoを0.7％以上添加することを必須としており、製造コストの高騰が避けられないという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献８〜13には、合金元素添加量を削減するために、加速冷却を活用し、高強度化を図り、高強度と低降伏比を両立させる、低降伏比非調質高張力鋼の製造方法が提案されている。
特許文献８、特許文献９、特許文献10に記載された技術は、鋼片にAr3変態点以上で圧延を完了する熱間圧延を施した後、冷却を開始する前に、所定の温度になるまで空冷してフェライトを生成させ、二相域から冷却して、低降伏比を図る方法である。しかし、このような方法では、わずかな冷却開始温度の違いによっても、フェライト生成率が異なってくるため、材質ばらつきが大きくなる。そのため、実際にこの方法で鋼板を製造する場合には、厳密な冷却開始温度の管理が必要となり、安定製造が困難になるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献11には、鋼片に、オーステナイト未再結晶温度域での累積圧下量を30％以上として720℃以上の温度で圧延を終了する熱間圧延を施し、680℃以上の温度から加速冷却を開始し、150〜350℃の温度で冷却を停止する加速冷却を施して、板厚方向1/4ｔ厚の組織を、マルテンサイト又はマルテンサイトーオーステナイト混合相を１〜10％含む組織とする、低降伏比高張力鋼の製造方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献12には、Ｃ：0.005〜0.03％を含有する鋼片に、加熱後、1000〜1250℃の温度域における累積圧下率を30％以上、オーステナイト未再結晶温度域での累積圧下率を30％以上、圧延終了温度をAr3点以上とする熱間圧延を施し、熱間圧延終了後、冷却速度：0.1〜20℃/ｓで加速冷却する非調質高強度低降伏比高靭性厚鋼板の製造方法が提案されている。これにより、700MPa以上の高強度と80％以下の低降伏比とが両立できるとしている。
【００１０】
また、特許文献13には、Ｃ：0.02％以上0.05％未満を含有する鋼片に、加熱後、1100℃以下の温度域における累積圧下量を30％以上とし、Ae3温度以上の温度で圧延を終了する熱間圧延を施し、熱間圧延終了後、Ae3温度以上の温度から300℃までの冷却速度を３Ｋ/ｓ以上とする加速冷却を施す低降伏比570MPa級高張力鋼の製造方法が提案されている。
【特許文献１】特開平10-306316号公報
【特許文献２】特開平4-210419号公報
【特許文献３】特開平4-221017号公報
【特許文献４】特開平5-171271号公報
【特許文献５】特開2000-219934号公報
【特許文献６】特開2002-53912号公報
【特許文献７】特開2004-84068号公報
【特許文献８】特開昭63-219523号公報
【特許文献９】特開昭63-223123号公報
【特許文献１０】特開平1-301819号公報
【特許文献１１】特開2002-3983号公報
【特許文献１２】特開2003-147477号公報
【特許文献１３】特開2004-339550号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献11に記載された技術では、冷却停止時の温度が鋼板内で大きくばらつくことが原因で、鋼板に歪が発生したり、鋼板内に残留応力が発生する場合がある。このため、特許文献11に記載された技術で製造された鋼板では、鋼板をガス切断するときに、いわゆる条切りキャンバーと呼ばれる歪が発生するため、製造条件の厳密な管理を必要とする問題がある。
【００１２】
また、特許文献12に記載された技術では、特許文献５、特許文献６、特許文献７に記載された技術と同様に、低Ｃ化したため、高強度を図るために高価な合金元素の多量添加が必要となる。このため、製造コストの高騰を招くという問題がある。
また、特許文献13に記載された技術では、冷却停止温度を300℃以下と低温化しているため、冷却停止時の温度が鋼板内で大きくばらつき、鋼板に歪が発生したり、鋼板内に残留応力が発生する場合がある。このため、特許文献13に記載された技術で製造された鋼板では、鋼板をガス切断するときに、いわゆる条切りキャンバーと呼ばれる歪が発生するため、製造条件の厳密な管理を必要とするという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決し、オフラインの熱処理を必要とせずにオンラインで、さらに上記したような高価な合金元素の多量添加や、製造条件の厳密な管理を必要とすることなく、溶接性に優れ、かつ低降伏比を有する薄肉低降伏比高張力鋼板、および該薄肉低降伏比高張力鋼板を安価に製造できる、薄肉低降伏比高張力鋼板の製造方法を提供することを目的とする。なお、本発明でいう「薄肉高張力鋼板」とは、板厚６mm以上19mm未満で、引張強さTS：590MPa以上の高強度を有する鋼板（厚板）をいうものとする。また、「低降伏比」とは、降伏比：80％以下を指すものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記した目的を達成するために、板厚が６mm以上19mm未満の薄肉鋼板の高強度化と低降伏比化に影響する要因について鋭意研究した。その結果、Moおよび／またはＷを、Mo＋Ｗ/２で0.08〜0.20mass％含有した組成の鋼素材に、熱間圧延を施し薄肉鋼板としたのち、該薄肉鋼板に所定条件の冷却処理を施すことにより、非調質で、引張強さTS：590MPa以上の高強度と80％以下の低降伏比を同時に満足する薄肉高張力鋼板を製造できることを見出した。
【００１５】
まず、本発明で基礎となった実験結果について説明する。
mass％で0.05％Ｃ−0.2％Si−1.18％Mn−0.015％Ｐ−0.003％Ｓ−0.032％Al−0.0033％Ｎを基本成分として、さらにCu、Ni、Cr、Mo、Ｗ、Ｖ、Nb、Ti、Ｂの１種または２種以上を含有して、炭素当量Ｃeq（＝Ｃ＋Mn/６＋Si/24＋Ni/40＋Cr/５＋Mo/４＋Ｖ/14）を0.39％に一定としたスラブに、熱間圧延を施して12mm厚の厚鋼板とし、その後、800〜300℃の温度範囲を、該温度範囲の平均で板厚中央部の冷却速度が0.9℃/ｓとなるように冷却し、その後300℃から室温までを空冷した。
【００１６】
得られた鋼板について、JIS Z 2201の規定に準拠して、JIS 13B号試験片を採取して引張試験を実施し、引張特性（引張強さTS、降伏強さYS）を求め、降伏比YRを算出した。
得られた結果を、YS、TS、YRと（Mo＋Ｗ/２）との関係で図１に示す。図１から、Mo＋Ｗ/２を0.08％以上0.20％以下とすれば、引張強さTS：590MPa以上でかつ降伏比YR：80％以下を確保することができることがわかる。
【００１７】
つぎに、mass％で0.05％Ｃ−0.2％Si−1.18％Mn−0.015％Ｐ−0.003％Ｓ−0.025％Al−0.0034％Ｎ−0.13％Mo−0.02％Nbを含むスラブに、熱間圧延を施し、９mm厚の厚鋼板とし、その後、800〜300℃の温度範囲を、該温度範囲の平均で板厚中央部の冷却速度が0.05〜5.0℃/ｓとなるよう冷却し、その後300℃から室温までを空冷した。なお、800〜300℃の温度範囲の冷却速度は、鋼板をレンガで挟むことや、圧縮空気を吹きかけるなどして、制御した。
【００１８】
得られた鋼板について、JIS Z 2201の規定に準拠して、JIS 13B号試験片を採取して引張試験を実施し、引張特性（引張強さTS、降伏強さYS）を求め、降伏比YRを算出した。
得られた結果を、YS、TS、YRと、800〜300℃の温度範囲における板厚中央部の平均冷却速度との関係で図２に示す。図２から、800℃から300℃の平均冷却速度が0.5℃/ｓ以上2.0℃/ｓ以下であれば、引張強さTS：590MPa以上でかつ降伏比YR：80％以下を確保することができることがわかる。
【００１９】
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて、完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）mass％で、Ｃ：0.045〜0.08％、Si：0.05〜0.50％、Mn：0.6〜2.0％、Ｐ：0.020％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.1％以下、Ｎ：0.0060％以下を含み、さらにMoおよび／またはＷを次（１）式
0.08 ≦ Mo＋Ｗ/２ ≦ 0.20          ……（1）            
（ここで、Mo、Ｗ：各元素の含有量（mass％））
を満足するように含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ次（２）式
Ｐcm＝Ｃ＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋Ｖ/10＋５Ｂ  ……（２）
（ここで、Ｃ、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Ｖ、Ｂ：各元素の含有量（mass％））
で定義される溶接割れ感受性指標Ｐcmが0.22％以下である組成を有し、少なくとも板厚方向中央部の組織が、フェライト相を主相とし、20体積％以下の硬質相を含む複合組織であることを特徴とする板厚６mm以上19mm未満の薄肉低降伏比高張力鋼板。
【００２０】
（２）（１）において、前記組成に加えてさらに、mass％で、Cu：0.03〜１％、Ni：0.03〜２％、Cr：0.05〜１％、Ｖ：0.01〜0.1％，Nb：0.005〜0.1％、Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成とすることを特徴とする薄肉低降伏比高張力鋼板。
（３）（１）または（２）において、前記組成に加えてさらに、mass％で、Ca：0.0002〜0.0050％、REM：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とすることを特徴とする薄肉低降伏比高張力鋼板。
（４）mass％で、Ｃ：0.045〜0.08％、Si：0.05〜0.50％、Mn：0.6〜2.0％、Ｐ：0.020％以下、Ｓ：0.005％以下、Al：0.1％以下、Ｎ：0.0060％以下を含み、さらにMoおよび／またはＷを次（1）式
0.08 ≦ Mo＋Ｗ/２ ≦ 0.20          ……（1）            
（ここで、Mo、Ｗ：各元素の含有量（mass％））
を満足するように含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ次（２）式
Ｐcm＝Ｃ＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋Ｖ/10＋５Ｂ  ……（２）
（ここで、Ｃ、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Ｖ、Ｂ：各元素の含有量（mass％））
で定義される溶接割れ感受性指標Ｐcmが0.22％以下である組成を有する鋼素材に、圧延終了温度が表面温度で800〜950℃の範囲の温度となる熱間圧延と、該熱間圧延終了後、800℃〜300℃の温度範囲を、平均冷却速度で0.5〜２℃/ｓの範囲で冷却する冷却処理と、を順次施すことを特徴とする板厚６mm以上19mm未満の薄肉低降伏比高張力鋼板の製造方法。
【００２１】
（５）（４）において、前記鋼素材が、前記組成に加えてさらに、mass％で、Cu：0.03〜１％、Ni：0.03〜２％、Cr：0.05〜１％、Ｖ：0.01〜0.1％，Nb：0.005〜0.1％、Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する組成を有する鋼素材とすることを特徴とする薄肉低降伏比高張力鋼板の製造方法。
（６）（４）または（５）において、前記鋼素材が、前記組成に加えてさらに、mass％で、Ca：0.0002〜0.0050％、REM ：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成を有する鋼素材とすることを特徴とする薄肉低降伏比高張力鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高価な合金元素の多量添加や、製造条件の厳密な管理、さらには、オフラインでの二相域熱処理を必要とせずに、引張強さ：590MPa以上の高強度を有し、さらに溶接性、靭性に優れ、かつ低降伏比を有する、板厚６mm〜19mm未満の薄肉高張力鋼板を非調質で製造でき、優れた特性を有する薄肉高張力鋼板を容易にしかも安価に提供でき、産業上格段の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の薄肉高張力鋼板（以下、本発明鋼板ともいう）は、所定の組成と組織を有し、引張強さTS：590MPa以上の高強度と、降伏比YR：80％以下の低降伏比を有する板厚：６mm以上19mm未満の高張力鋼板である。
まず、本発明鋼板における組成限定理由について記載する。なお、以下、とくにことわらない限り、％はmass％を意味する。
【００２４】
Ｃ：0.045〜0.08％
Ｃは、鋼の強度を増加させる元素であり、本発明では引張強さTS：590ＭPa以上を確保するためには、0.045％以上の含有を必要とする。しかし、0.08％を超えて過剰にＣを含有すると母材靭性が低下するとともに、低温割れ感受性を増大させる。このため、本発明ではＣは0.045〜0.08％の範囲に限定した。
【００２５】
Si：0.05〜0.50％
Siは、脱酸剤として作用し、製鋼上0.05%以上の含有を必要とする。一方、0.50％を超えて含有すると母材靭性が低下する。このため、Siは0.05〜0.50％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.10〜0.40％である。
Mn：0.6〜2.0％
Mnは、鋼の焼入れ性の向上を介して、強度を向上させる元素である。このような効果を確保するためには、0.6％以上の含有を必要とする。一方、2.0％を超える含有は、溶接性を著しく低下させる。このため、本発明では、Mnは0.6〜2.0％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.80〜1.60％である。
【００２６】
Ｐ：0.020％以下
Ｐは、不純物として鋼中に不可避的に含有される元素であり，鋼の靭性を劣化させるため、できるだけ低減することが望ましい。特に、0.020％を超える含有は、著しく靭性を低下させる。このため、本発明ではＰは0.020％以下に限定した。
Ｓ：0.005％以下
Ｓは、不純物として鋼中に不可避的に含有される元素であり、鋼の靭性や板厚方向引張試験における絞りを低下させるため、できるだけ低減することが望ましい。特に、0.005％を超えて含有すると、上記した特性の低下傾向が著しくなる。そのため、Ｓは0.005％以下に限定した。
【００２７】
Al：0.1％以下
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、溶鋼の脱酸プロセスにおいて、脱酸剤としてもっとも汎用的に使用される。このような効果を得るためには0.001％以上含有することが望ましいが、0.1％を超える含有は、粗大な酸化物を形成して、鋼板母材の延性を著しく低下させる。このため、Alは0.1％以下に限定した。なお、好ましくは、0.020〜0.080％である。
【００２８】
Ｎ：0.0060％以下
Ｎは、固溶Ｎとして存在すると、歪時効後の母材靭性や溶接熱影響部靭性を低下させる。このため、Ｎは0.0060％以下に限定した。
上記成分に加えてさらに、本発明では、Moおよび／またはＷを含有する。
MoおよびＷは、強度を確保しつつ、低降伏比化を図るために、重要な元素であり、本発明では、MoまたはＷ、あるいはMoおよびＷを、次（１）式
0.08≦  Mo＋Ｗ/２  ≦0.20      ……（１）
（ここで、Mo、Ｗ：各元素の含有量（mass％））
を満足するように含有する。（Mo＋Ｗ/２）が0.08％未満では、引張強さTSが590MPa以上、かつ降伏比YRが80％以下を確保することができない。一方、（Mo＋Ｗ/２）が0.20％を超えるようにMo、Ｗを含有すると、降伏比80％以下を満足できない。そのため、Moおよび/またはＷは、（Mo＋Ｗ/２）が0.08〜0.20％の範囲となるように、すなわち（１）式を満足するように、含有するよう規定した。
【００２９】
Ｐcm：0.22％以下
Ｐcm は、溶接時の割れ感受性を示す溶接割れ感受性指標であり、次（２）式
Ｐcm＝Ｃ＋Si/30＋Mn/20＋Cu/20＋Ni/60＋Cr/20＋Mo/15＋Ｖ/10＋５Ｂ  ……（２）
（ここで、Ｃ、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Ｖ、Ｂ：各元素の含有量（mass％））
で定義される。なお、（２）式を用いてＰcm値を計算する場合、含有されない元素は零として計算するものとする。
【００３０】
Ｐcm値が高くなると、溶接時に予熱処理、および／または後熱処理を実施する必要がある。溶接条件や溶接部の拘束条件などによって異なるが、概ねＰcm値を0.22％以下とすることにより、予熱をすることなく溶接施工が可能となる。このため、本発明ではＰcmを0.22％以下に限定した。なお、好ましくは、0.20％以下である。
本発明鋼板は、上記した成分を基本成分とするが、更に、必要に応じて、Cu：0.03〜１％、Ni：0.03〜２％、Cr：0.05〜１％、Ｖ：0.01〜0.1％，Nb：0.005〜0.1％、Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ca：0.0002〜0.0050％、REM：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種、を含有してもよい。
【００３１】
Cu：0.03〜１％、Ni：0.03〜２％、Cr：0.05〜１％、Ｖ：0.01〜0.1％、Nb：0.005〜0.1％、Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種以上
Cu、Ni、Cr、Ｖ、Nb、Ti、Bはいずれも、鋼板の強度を向上させる元素であり、必要に応じて、選択して１種又は２種以上含有できる。
Cu：0.03〜１％
Cuは、靭性を低下させずに強度を向上させる有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.03％以上の含有を必要とする。一方、１％を超える含有は、熱間圧延時に表面疵を多発させる。このため、Cuは0.03〜１％の範囲に限定することが好ましい。
【００３２】
Ni：0.03〜２％
Niは、靭性を低下させずに強度を向上させる有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.03％以上の含有を必要とする。一方、2.0％を超える含有は、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できず経済的に不利となる。このため、Niは、0.03〜２％の範囲に限定することが好ましい。
【００３３】
Cr：0.05〜１％
Crは、合金コストを著しく上昇させることなく強度を向上させる有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.05％以上の含有を必要とする。一方、１％を超える含有は、溶接性を低下させる。このため、Crは、0.05〜１％の範囲に限定することが好ましい。
【００３４】
Ｖ：0.01〜0.1％
Ｖは、析出強化により鋼板の強度を向上させる有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.01％以上の含有を必要とする。一方、0.1％を越える含有は、溶接性を低下させる。このため、Ｖは0.01〜0.1％の範囲に限定することが好ましい。
Nb：0.005〜0.1％
Nbは、析出強化により鋼板の強度を向上させる有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.005％以上の含有を必要とする。一方、0.1％を越える含有は、溶接性を低下させる。このため、Nbは0.005〜0.1％の範囲に限定することが好ましい。
【００３５】
Ti：0.005〜0.05％
Tiは、Nb、Ｖと同様の上記した作用に加えて、Ｎを固定し、溶接熱影響部靭性を改善するために有用な元素であり、このような効果を得るためには、0.005％以上の含有を必要とする。一方、0.05％を超えて含有すると、溶接熱影響部靭性が低下する。このため、Tiは0.005〜0.05％の範囲に限定することが好ましい。
【００３６】
Ｂ：0.0002〜0.0050％
Ｂは、極微量の添加で焼入れ性を向上させ、それにより鋼板の強度を向上させる有効な元素であり、このような効果を得るためには、0.0002％以上の含有を必要とする。一方、0.0050％を超えて含有すると、溶接性が低下する。このため、Ｂは0.0002〜0.0050％の範囲に限定することが好ましい。
【００３７】
Ca：0.0002〜0.0050％、REM：0.0002〜0.0050％のうちから選ばれた１種または２種  
Ca、REMはいずれも、板厚方向の延性、溶接熱影響部靭性を改善する元素であり、必要に応じて選択して1種または2種を含有できる。
Ca：0.0002〜0.0050％
Caは、Ｓを固定することにより、MnＳの生成を抑制して、板厚方向の絞り特性を改善したり、また、溶接熱影響部靭性を改善する効果も有する。このような効果を得るためには、0.0002％以上の含有を必要とする。一方、0.0050％を超える過剰の含有は、母材靭性を低下させる。したがって、Caは0.0002〜0.0050％の範囲に限定することが好ましい。
【００３８】
REM：0.0002〜0.0050％
REMは、Ｓを固定することにより、MnＳの生成を抑制して、板厚方向の絞り特性を改善したり、また、溶接熱影響部靭性を改善する効果も有する。このような効果を得るためには、0.0002％以上の含有を必要とする。一方、0.0050％を超える過剰の含有は、母材靭性を低下させる。したがって、REMは0.0002〜0.0050％の範囲に限定することが好ましい。
【００３９】
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。なお、不可避的不純物としては、Ｏ：0.01％以下、Zr：0.01％以下、Co：0.01％以下、Sn：0.01％以下、Pb：0.01％以下、Sb：0.01％以下が許容できる。
本発明鋼板は、上記した組成を有し、さらに、少なくとも板厚方向中央部が、フェライト相を主相とし、20体積％以下の硬質相を含む複合組織を有する。なお、板厚方向中央部とは、表層部分を除く範囲、すなわち板厚の1/4〜1/2の領域をいうものとする。
【００４０】
鋼板の、少なくとも板厚方向中央部を、軟質相であるフェライト相を主相とする組織とすることにより、低降伏比を有する鋼板となる。なお、主相とは体積％で50％以上を含む相をいうものとする。そして、20体積％以下の硬質相を含むことにより、所望の高強度を確保することができる。なお、硬質相は、10体積％以下のMA相（MA相：島状マルテンサイトの略）を主とし、残りはパーライトおよび/またはベイナイトを含む相とすることが好ましい。MoおよびＷはこの硬質相の硬度上昇に顕著に寄与する。
【００４１】
鋼板の板厚方向中央部以外の表層は、冷却に際し、中央部に比べ多少急冷されるため、硬質相の組織分率が高くなるが、基本的には中央部と同様の組織を有する。
つぎに、本発明鋼板の製造方法について説明する。
上記した組成の溶鋼を、転炉などの常用の溶製炉で溶製し、連続鋳造法や、造塊-分塊法などの常用の方法で、スラブ（鋼素材）とする。ついで、鋼素材に、熱間圧延と、該熱間圧延後直ちに冷却する冷却処理とを施し、板厚：６mm以上19mm未満の薄肉高張力鋼板とする。
【００４２】
熱間圧延は、圧延終了温度が表面で800〜950℃の範囲の温度となる圧延とする。
熱間圧延の加熱温度は、特に限定する必要はないが、1050〜1250℃の範囲の温度に加熱することが好ましい。加熱温度が1050℃未満では、変形抵抗が大きくなり、圧延機負荷が増大する。一方、1250℃を越えると、熱間圧延時に表面疵が発生しやすくなる。そのため、加熱温度は1050〜1250℃の範囲とするのが望ましい。
【００４３】
熱間圧延の圧延終了温度は、表面で800〜950℃の範囲の温度とする。圧延終了温度が800℃未満では、所望の強度が確保できず、一方、950℃を超える温度では、鋼板の母材靭性が低下する。このため、熱間圧延の圧延終了温度は、表面で800〜950℃の範囲の温度に限定した。好ましくは、800〜900℃である。
熱間圧延終了後、直ちに冷却処理を施す。
【００４４】
冷却処理は、800℃〜300℃の温度範囲を、平均冷却速度で0.5〜２℃/ｓの範囲の冷却速度で冷却する処理とする。平均冷却速度が、0.5℃/ｓ未満では、所望の引張強さが確保できない。一方、２℃/ｓを超えると、降伏比が80％超えとなる。このため、冷却処理における冷却速度は、平均冷却速度で0.5〜２℃/ｓの範囲に限定した。なお、平均冷却速度とは、板厚1/4ｔ位置における冷却速度で定義される値である。
【００４５】
本発明における冷却処理では、段積み冷却（数枚の鋼板を積み重ねて空冷）、圧縮空気の吹き付け、または放冷等の冷却手段を適宜選択し、上記した範囲内の冷却速度となるように調整して冷却することが好ましい。なお、本発明における冷却処理では、水などの液体による冷却は含まないものとする。というのは、板厚：６mm以上19mm未満の薄肉鋼板を冷却するに際して、液体で冷却すると、冷却速度の制御が非常に難しくなるばかりでなく、冷却停止温度の制御も困難となるうえ、さらに冷却時の残留応力によって、条切りキャンパーが発生しやすくなる。
【００４６】
なお、本発明では、鋼板の表面温度が300℃未満の温度領域、すなわち冷却処理停止後の冷却は、とくに調整する必要はなく、空冷とすることが好ましい。
以下、実施例に基づき、さらに本発明について詳細に説明する。
【実施例】
【００４７】
表１に示す組成を有する鋼素材に、表２に示す条件で熱間圧延、およびそれに続く冷却処理を施し、表２に示す板厚の鋼板とした。
得られた鋼板について、組織観察、引張試験、シャルピー衝撃試験、ｙ形溶接割れ試験を実施し、組織、引張特性、靭性、および耐溶接割れ性を調査した。試験方法は次のとおりとした。
【００４８】
（１）組織観察
得られた鋼板から組織観察用試験片を採取し、圧延方向に平行な断面（Ｌ方向断面）を研磨、ナイタールで腐食し、板厚1/4ｔ位置について、走査型電子顕微鏡で断面組織を５視野以上観察し、撮像して、画像解析により組織分率を求めた。
（２）引張試験
得られた鋼板から、JIS Z 2201の規定に準拠して、JIS 13B号試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を実施し、引張特性（降伏強さYS、引張強さTS）をもとめ、降伏比YRを算出した。
【００４９】
（３）シャルピー衝撃試験
得られた鋼板の板厚1/2ｔ位置から、JIS Z 2242の規定に準拠して、Ｖノッチ試験片を採取し、シャルピー衝撃試験を実施し、0℃における吸収エネルギーｖＥ0（Ｊ）および破面遷移温度vＴrs（℃）を求めた。なお、板厚12mm以上の鋼板については、フルサイズ試験片（10mm厚）、板厚12mm未満の鋼板については、ハーフサイズ試験片（５mm）を用いた。
【００５０】
（４）ｙ形溶接割れ試験
得られた鋼板から、JIS Z 3158の規定に準拠してｙ形溶接割れ試験片を採取し、25℃において、JIS Z 3158の規定に準拠してｙ形溶接割れ試験を実施し、割れの有無を調査した。
得られた結果を表３に示す。
【００５１】
【表１】
2008169440.tif 000003
【００５２】
【表２】
2008169440.tif 000004
【００５３】
【表３】
2008169440.tif 000005
【００５４】
【表４】
2008169440.tif 000006
【００５５】
【表５】
2008169440.tif 000007
【００５６】
本発明例はいずれも、引張強さTSが590MPa以上の高強度と、降伏比YRが80％以下を満足し、しかもｖＥ0が100Ｊ以上と良好な靭性を有し、さらに、25℃におけるｙ形溶接割れ試験においても割れは発生しておらず、高靭性で、溶接性（耐溶接割れ性）に優れた低降伏比高張力鋼板となっている。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、強度が不足しているか、降伏比が80％を上回っているか、靭性が低下しているか、あるいは、25℃において溶接割れが発生している。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】引張強さTS、降伏強さYS、降伏比YRと、（Mo＋Ｗ/２）量との関係を示すグラフである。
【図２】引張強さTS、降伏強さYS、降伏比YRと、冷却処理における800〜300℃における平均冷却速度との関係を示すグラフである。
【図１】
2008169440.tif 000008
【図２】
2008169440.tif 000009