(57)【要約】【課題】常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板及びその製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．２％以下、  Ｓｉ：０．７％以下、  Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．１％以下、  Ｓ：０．０２％以下、Ｎ：０．００３０〜０．０１８０％  、Ｃｒ：０．２〜１．５％、  Ａｌ：０．０２０％以下、Ｏ：０．００２０〜０．０２％  を含み、Ｃｒ／Ｎ：２５以上、固溶Ｃ量：０．００４０％以下、固溶Ｎ量：  ０．００２０〜０．００８５％  、固溶Ｃ＋１２／１４（固溶Ｎ）：０．００２０〜０．０１２％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、フェライト面積率が  ８０％以上で、５％引張変形＋  １７０℃×２０分熱処理後の焼付硬化量ＢＨ１７０  と、５％引張変形＋  １５０℃×２０分熱処理後の焼付硬化量ＢＨ１５０  の比・ＢＨ１５０／ＢＨ１７０：  ０．９以上、ＢＨ１５０  が  ４０ＭＰａ以上で、  １００℃×１ｈｒ  時効後の全伸びの低下量が３％以下、降伏点伸びの増加量が０．６％以下である鋼板。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．２％以下、
Ｓｉ：０．７％以下、
Ｍｎ：３．０％以下、
Ｐ  ：０．１％以下、
Ｓ  ：０．０２％以下、
Ｎ  ：０．００３０〜０．０１８０％、
Ｃｒ：０．２〜１．５％、
Ａｌ：０．０２０％以下、
Ｏ  ：０．００１０〜０．０２％
を含み、かつＣｒとＮの量比が質量％でＣｒ／Ｎ：２５以上を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、さらに
固溶Ｃ：０．００４０％以下、
固溶Ｎ：０．００１５〜０．００８５％、
固溶Ｃ＋１２／１４×（固溶Ｎ）：０．００２０〜０．０１２％
であり、フェライト面積率が８０％以上であることを特徴とする常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板。
【請求項２】
前記組成に加えてさらに、下記ａ群〜ｅ群の１群または２群以上を含むことを特徴とする請求項１記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板。
ａ群：Ｍｏ、Ｗのうち１種または２種の合計を０．１〜１．０％。
ｂ群：Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａのうち１種または２種以上の合計を０．００１〜０．２％。
ｃ群：Ｃｕ、Ｎｉのうち１種または２種の合計を：０．１〜４．０％以下。
ｄ群：Ｂを０．０００３〜０．０１０％。
ｅ群：Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭのうち１種または２種以上を合計で０．００１〜０．０１％。
【請求項３】
５％引張変形後１７０℃×２０分の熱処理を施した際の焼付硬化量ＢＨ１７０と、５％引張変形後１５０℃×２０分の熱処理を施した際の焼付硬化量ＢＨ１５０を比較した際に、ＢＨ１５０／ＢＨ１７０：０．９以上の関係を満たし、かつＢＨ１５０が４０ＭＰａ以上であり、さらに１００℃×１ｈｒの時効による全伸びの低下量が３％以下、降伏点伸びの増加量が０．６％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の鋼板に電気めっき又は溶融めっきが施されていることを特徴とする常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の化学成分を有するスラブを（Ａｒ３  −１５０）℃以上で熱間圧延を行い、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上で冷却し、次いで５５０℃以下で巻取り、１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である冷却を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板を製造する方法。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
【請求項６】
請求項１又は２に記載の化学成分を有するスラブを（Ａｒ３  −１５０）℃以上で熱間圧延を行い、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上で冷却し、次いで１００〜３００℃間で２０ｓ以上滞留させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板を製造する方法。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
【請求項７】
請求項１又は２に記載の化学成分を有する熱延鋼板を冷間圧延した後、該冷延板を（Ａｃ３  −１５０）℃〜（Ａｃ３  ＋１２０）℃間の最高到達温度で一次熱処理した後、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上で冷却し、次いで１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である時効処理または冷却を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板を製造する方法。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
【請求項８】
平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上で冷却した後、過時効処理を行い、次いで１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である時効処理または冷却を行うことを特徴とする請求項７記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板を製造する方法。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の化学成分を有する熱延鋼板を冷間圧延した後、該冷延板を（Ａｃ３  −１５０）℃〜（Ａｃ３  ＋１２０）℃間の最高到達温度で一次熱処理した後、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上で冷却し、次いで前記鋼板表面に溶融亜鉛めっき層を形成し、次いで１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である時効処理または冷却を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板を製造する方法。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
【請求項１０】
溶融亜鉛めっき層を形成した後、合金化処理を行い、次いで１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である時効処理または冷却を行うことを特徴とする請求項９記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板を製造する方法。
【請求項１１】
請求項５〜１０の何れか１項に記載の方法により製造した鋼板に、伸び率３％以下の調質圧延またはレベラー加工を施すことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の構造部材・足廻り部材・パネル部材の使途に好適である常温保持中の品質劣化の少ない歪時効硬化型鋼板およびその製造方法に関するものであり、引張強度で２５０ＭＰａから１５００ＭＰａ程度の幅広い強度の鋼板に適用が可能である。本発明は塗装焼付処理工程を経て使用される建築物等の構造材料、缶用材料にも適用することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境保護の観点から自動車が排出するＣＯ２  軽減が重要な課題となっている。ＣＯ２  軽減のためには車体重量の軽減が有効であり、そのために鋼材高強度化のニーズが高まっている。ところが、一般的に材料の高強度化は形状凍結性の低下や成形時の割れといったプレス成形性の劣化を伴うことが知られており、加工性を低下させずに高強度化する方法が強く望まれていた。
【０００３】
このような要望に対し、成形加工性を確保した上で高強度化を達成する技術として、成形加工時には軟質に保たれ、成形加工後の電着塗装焼付工程で起こる歪時効硬化現象を利用して降伏強度あるいは引張強度を増加させる、いわゆる焼付硬化性（Ｂａｋｅ  Ｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙ：  ＢＨ）を利用した技術が知られている。この種の鋼材は、成形加工時には炭素原子あるいは窒素原子を固溶させて成形性を確保しておき、電着塗装焼付工程において成形加工時に鋼材内に生じた転位に炭素原子あるいは窒素原子を固着させるか、あるいは転位上に炭化物あるいは窒化物を微細分散析出させることによって、降伏強度あるいは引張強度の上昇を図るものである。
【０００４】
この一例として、特許文献１には極低炭素鋼に多量のＮｂとＢ、さらにはＴｉを複合添加して焼鈍後の組織をフェライト相と低温変態生成相との複合組織とし高ｒ値、高ＢＨ、高延性および常温非時効性を兼ね備えた冷延鋼板が開示されている。しかしながら、この技術には以下のような実操業上の問題点を有する。
すなわち、１）このような多量のＮｂ，ＢさらにはＴｉを含有する成分の鋼では、α→γ変態点が低下するわけではなく、複合組織を得るためには極めて高い温度の焼鈍が必須となり、連続焼鈍時に板破断等のトラブルの原因となること、２）α＋γの温度領域が極めて狭いため、板幅方向に組織が変化し、結果として材質が大きくばらついたり、数℃の焼鈍温度の変化によって複合組織になる場合とならない場合があり、製造がきわめて不安定となる。近年の傾向として低温化が進みつつある塗装焼付工程には対応することが難しい。
【０００５】
また特許文献２には、Ｎｂを添加した極低炭素冷延鋼板において焼鈍後の冷却速度を制御することによって粒界中の炭素濃度を高めて、高ＢＨと常温遅時効性との両立が可能であることが示されている。しかしながら、これによっても高ＢＨと常温遅時効性とのバランスは十分とは言えず、延性の常温劣化も防ぐことはできない。また低温化が進みつつある塗装焼付工程には対応することも難しい。
また特許文献３には、極低炭素鋼をベースに優れた焼付硬化性と常温非時効性を兼備した冷延鋼板と溶融亜鉛メッキ鋼板およびその製造方法が開示されている。しかしながら、所定の鋼成分、製造プロセスにおいて、所定の鋼成分において低温塗装焼付時のＢＨ量と常温遅時効性と常温での耐伸び劣化性のバランスは十分とは言えない。
【０００６】
また特許文献４には、組織を高温変態フェライト相と低温変態フェライト相とすることにより常温非時効性を有する高張力冷延鋼板およびその製造方法が開示されている。しかしながら、ＴＳで４００ＭＰａ以上の高張力鋼にしか適用できず、さらにＮをＢＨ特性増加に積極的に利用しないことから低温焼付処理での時効硬化量が安定的に得られず、また常温時効中の伸び劣化とＢＨ量とのバランスが不十分であるという問題点を有していた。
【０００７】
また特許文献５には、固溶状態のＣおよびＮ量とフェライト結晶粒径を制御することにより降伏応力と引張強度の双方を上昇させた歪時効硬化特性、耐衝撃性および加工性に優れた高張力冷延鋼板およびその製造方法が提案されている。
また特許文献６には、フェライト粒径を制御した、固溶Ｎ利用型の耐衝撃性に優れた高張力熱延鋼板およびその製造方法が提案されている。
また特許文献７には、加工性および歪み時効硬化特性に優れた高張力溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法が提案されている。
しかし、これらの方法は高いＢＨ特性を得ることは可能であるものの、常温非時効性および伸びの常温劣化性とのバランスが悪いという問題を有していた。
【０００８】
【特許文献１】
特公平３−２２２４号公報
【特許文献２】
特開平７−３００６２３号公報
【特許文献３】
特開平６−８１０８１号公報
【特許文献４】
特許公報２８１８３１９号公報
【特許文献５】
特開２００１−３３５８８９号公報
【特許文献６】
特開２００１−２２６７４４号公報
【特許文献７】
特開２００１−２４７９４６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の如き実状に鑑みてなされたものであって、電着塗装工程を経て作られる自動車用の構造部材・足廻り部材・パネル部材用途、建築用の構造部材、電機製品の内外板パネルに好適な、低温塗装焼付温度でも高ＢＨ性を有し、さらに常温保管時における伸び劣化と降伏点伸び発生が少ない焼付硬化型鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を達成するために、はじめに低温塗装焼付温度でも高ＢＨが得られる方法について研究を進めた。その結果、適正量の固溶Ｎを含有させ、かつ固溶Ｃ量を低く抑えることが有効であることを見出した。
次いで発明者らは、Ｎをベースとした鋼の常温での降伏点伸びの発生を抑制するための方法について検討を重ねた。常温保持時において降伏点伸びの発生が抑制される特性は常温遅時効性、耐常温時効性、非時効性と呼ばれ、固溶状態のＣまたはＮ原子の常温保持中の拡散を防止し、降伏強度に寄与する自由転位を残存させることによりこの特性を引き出すことができると言われている。
【００１１】
そこで本発明者らは、Ｎ原子の拡散を遅延する方法について鋭意検討を重ねた結果、適正量のＣｒを添加することによりＮ原子の拡散を抑制することができ、その結果、常温保持時における降伏点伸びの発生すなわちストレッチャーストレインの発生を抑制できることを見出した。
【００１２】
次いで発明者らは、常温保持時における伸びの劣化原因を明らかにすべく研究を行った。なぜなら常温保持中において降伏点伸びの発生を抑制できた場合でも、破断伸びあるいは全伸びで代表される伸び値が大幅に低下する場合が多く、その結果、成形できる形状が大幅に制限される場合が多いからである。
そこで、発明者らは常温保持時に伸びの劣化が生じる原因を解析した結果、降伏点伸びの発生とは異なるメカニズムで伸び劣化が起こっていることを突き止めた。即ち、常温保持中のＣあるいはＮ原子が粒界に拡散し、非常に微細な炭窒化物の析出およびクラスタリングが起こることがその原因であることを知見した。
【００１３】
次いで発明者らは、Ｎ原子の粒界への拡散と炭窒化物の析出を同時に抑制する方法について鋭意研究を進めた結果、フェライトベースの組織において適正量のＣｒとＯを添加し、さらに鋼中のＣｒ／Ｎ比を適正に制御することが有効であるという全く新しい知見を見出し、本発明に至った。
【００１４】
本発明は、前記課題を解決するため次の構成を要旨とする。
（１）第１の発明は、常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板であって、質量％で、
Ｃ  ：０．２％以下、      Ｓｉ：０．７％以下、
Ｍｎ：３．０％以下、      Ｐ  ：０．１％以下、
Ｓ  ：０．０２％以下、    Ｎ  ：０．００３０〜０．０１８０％、
Ｃｒ：０．２〜１．５％、  Ａｌ：０．０２０％以下、
Ｏ  ：０．００１０〜０．０２％
を含み、かつＣｒとＮの量比が質量％でＣｒ／Ｎ：２５以上を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、さらに
固溶Ｃ：０．００４０％以下、
固溶Ｎ：０．００１５〜０．００８５％、
固溶Ｃ＋１２／１４×（固溶Ｎ）：０．００２０〜０．０１２％
であり、さらにフェライト面積率が８０％以上であることを特徴とする。
（２）第２の発明は、前記組成に加えて、質量％で、下記のａ群〜ｅ群のうち、１群または２群以上を含むことを特徴とする。
ａ群：Ｍｏ、Ｗのうち１種または２種の合計を０．１〜１．０％。
ｂ群：Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａのうち１種または２種以上の合計を０．００１〜０．２％。
ｃ群：Ｃｕ、Ｎｉのうち１種または２種の合計を：０．１〜４．０％以下。
ｄ群：Ｂを０．０００３〜０．０１０％。
ｅ群：Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭのうち１種または２種以上を合計で０．００１〜０．０１％。
【００１５】
（３）第３の発明は、５％引張変形後１７０℃×２０分の熱処理を施した際の焼付硬化量ＢＨ１７０と、５％引張変形後１５０℃×２０分の熱処理を施した際の焼付硬化量ＢＨ１５０を比較した際に、ＢＨ１５０／ＢＨ１７０：０．９以上の関係を満たし、かつＢＨ１５０が４０ＭＰａ以上であり、さらに１００℃×１ｈｒの時効による全伸びの低下量が３％以下、降伏点伸びの増加量が０．６％以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の歪時効硬化型鋼板である。
（４）第４の発明は、前記（１）〜（３）の何れか１項に記載の歪時効硬化型鋼板であって、電気めっき又は溶融めっきが施されていることを特徴とする。
【００１６】
更に本発明は常温での耐伸び劣化性、常温遅時効性および低温焼付硬化特性に優れた歪時効硬化型鋼板の製造方法であって、
（５）第５の発明は、前記（１）又は（２）に記載の組成からなるスラブを（Ａｒ３  −１５０）℃以上で熱間圧延を行い、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上で冷却し、次いで５５０℃以下で巻取り、１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である冷却を行うことを特徴とする。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
（６）第６の発明は、前記（１）又は（２）に記載の組成からなるスラブを（Ａｒ３  −１５０）℃以上で熱間圧延を行い、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上で冷却し、次いで１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である冷却を行うことを特徴とする。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
（７）第７及び第８の発明は、前記（１）又は（２）に記載の組成からなる熱延鋼板を冷間圧延した後、該冷延板を（Ａｒ３  −１５０）℃〜（Ａｃ３  ＋１２０）℃間の最高到達温度で一次熱処理した後、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上である冷却を行い、必要に応じて過時効処理を行い、次いで１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である時効処理または冷却を行うことを特徴とする。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
【００１７】
（８）第９及び第１０の発明は、前記（１）〜（３）の何れかに記載の組成からなる熱延鋼板を冷間圧延した後、該冷延板を（Ａｃ３  −１５０）℃〜（Ａｃ３  ＋１２０）℃間の最高到達温度で一次熱処理した後、６８０℃から５５０℃の間を下記（１）式で計算される平均冷却速度Ｙ℃／ｓ以上である冷却を行い、次いで前記鋼板表面に溶融亜鉛めっき層を形成し、必要に応じて合金化処理を行い、次いで１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である時効処理または冷却を行うことを特徴とする。
Ｙ＝２．５×Ｃｒ含有量＋２．５（℃／ｓ）  …………（１）
（９）また第１１の発明は、前記（５）〜（８）の何れかに記載の方法により製造した鋼板に、伸び率３％以下の調質圧延またはレベラー加工を施すことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について詳細に説明する。
まず成分の限定理由について説明する。成分含有量は質量％である。
Ｃ：Ｃは鋼の歪時効硬化の発現およびミクロ組織の制御に必須の添加元素である。しかし、０．２％を超えると常温で非時効化することが難しくなり、また溶接性も低下する。このため本発明ではＣの範囲を０．２％以下に限定した。下限は特に限定することなく本発明の効果を奏することができるが、製鋼のコスト上０．０００１％以上とすることが好ましい。
【００１９】
Ｓｉ：Ｓｉは鋼材のミクロ組織および強度の調整に用いられる。しかしながら、０．７％を超えると低温塗装焼付温度で４０ＭＰａ以上の得ることが難しくなり、また化成処理性やめっきの密着性が悪くなる。従ってＳｉ含有量を０．７％以下の範囲に制限した。０．５％以下がより好ましい範囲である。下限は特に限定することなく本発明の効果を奏することができるが、不純物として不可避的に０．００１％以上含有する場合が多い。
【００２０】
Ｍｎ：Ｍｎは鋼材のミクロ組織および強度の調整に用いられる。しかしながら、３．０％を超えると成形加工性の劣化を招く。従ってＭｎ含有量を３．０％以下の範囲に制限した。Ｓの熱間脆性を抑制させる意味では、０．００５％以上の添加が望ましい。
【００２１】
Ｐ：Ｐは熱延組織の微細化能を有し、また強力な固溶強化元素であることから鋼材の強度の調整に用いられる。ただし、添加量が０．１％を超えると、スポット溶接後の疲労強度が劣悪となったり、降伏強度が増加し過ぎてプレス時に面形状不良を引き起こす。さらに、連続溶融亜鉛メッキ時に合金化反応が極めて遅くなり、生産性が低下する。また２次加工性も劣化する。また、０．１％を超えると成形加工時の割れを起こす可能性があるので、Ｐ含有量の範囲を０．１％以下に制限した。下限は特に限定することなく本発明の効果を奏することができるが、不純物として不可避的に０．００１％以上含有する場合が多い。
【００２２】
Ｓ：ＳはＭｎＳ、ＣｕＳとして鋼中に存在させ、結晶粒径の制御を通じて鋼材の強度・延性の調整に用いられる。しかしながら、０．０２％を超えると熱間脆性を起こす可能性があるので、その範囲を０．０２％以下に限定した。下限は特に限定することなく本発明の効果を奏することができるが、不純物として不可避的に０．０００１％以上含有する場合が多い。
【００２３】
Ｎ：Ｎは鋼の歪み時効硬化の発現およびミクロ組織の制御に必須の添加元素である。しかし、０．００３０％未満であると低温での塗装焼付硬化量４０ＭＰａ以上およびＢＨ１５０／ＢＨ１７０：０．９以上を達成できない。また０．０１８％を超えると、ＢＨと常温遅時効性および耐延性劣化を両立することが困難になる。このため本発明ではＮの範囲を０．００３０〜０．０１８％に限定した。
【００２４】
Ｃｒ：Ｃｒは本発明における重要元素の一つである。０．２％以上のＣｒ添加によって、初めて高ＢＨ性と常温保持中の降伏点伸びの発生抑制および伸び劣化の抑制を両立することが可能となる。これらの元素によって高ＢＨと耐常温時効性が向上する機構は必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
すなわち、常温付近ではこれらの元素とＮとがペアやクラスターを形成し、Ｎの拡散を抑えるため耐常温時効性が確保されるのに対して、１５０〜１７０℃での塗装焼付処理を行う温度域においては、Ｎがこれらのペアやクラスターから脱出し、転位を固着するため高ＢＨ性が発現する。Ｃｒ含有量が１．５％を超えると、製造工程中に微細なＣｒ炭窒化物が形成し、ＢＨ１５０＝４０ＭＰａ以上を達成することが困難になる。従ってＣｒ添加の範囲を０．２〜１．５％に制限した。なお、めっき性やより良好なＢＨ特性と常温での耐伸び劣化性のバランスを得るためには、０．３〜１．２％がより好ましい範囲である。
【００２５】
Ｃｒ／Ｎ比：Ｎの拡散を抑制し、さらに常温保持中の炭窒化物の析出を抑制するためには、添加Ｎ量に比べて多量のＣｒが鋼中に存在していることが必要である。Ｃｒ／Ｎが２５未満であるとその抑制効果が小さく、１００℃×１ｈｒの促進時効による全伸びの低下量：３％以下、降伏点伸びの増加量が０．６％以下を達成することができない。従ってＣｒ／Ｎ量の範囲を２５以上に限定した。
より安定的に常温時効中の全伸び劣化の抑制効果と降伏点伸び発現の抑制を図るという観点で、４０以上であることがより好ましい。なお、上限は特に定めないが、高いＮ含有量の場合にはＣｒも多量添加するとＣｒが窒化物として析出し、その結果ＢＨ１５０＝４０ＭＰａ以上を満足しない場合があるので、Ｎが０．０１％以上の時には、Ｃｒ／Ｎ比は１００以下であることが望ましい。
【００２６】
Ａｌ：Ａｌは鋼材のミクロ組織および強度の調整に用いられ、また脱酸調製元素として使用しても良い。ただし、ＡｌはＮと結合しＡｌＮを形成する結果、ＢＨ性が低下するので、その添加は製造技術上無理のない範囲で必要最小限にとどめることが望ましい。Ａｌ量が０．０２０％を超えるとＡｌＮ析出が起こり、固溶Ｎがこの析出物に吸収される結果、ＢＨ１５０＝４０ＭＰａ以上を達成することができない。従ってＡｌ量の範囲０．０２０％以下に制限した。
なお、高いＢＨと常温での伸び劣化抑制を両立するという観点からは、Ａｌ量の範囲は０．０１４％以下がより好ましく、０．００５０％以下がさらに好ましい上限である。なお、後述のようにＡｌ系の酸化物と鉄の界面はＮの拡散トラップサイトとなるが、０．００２５％未満の添加であるとであると酸化物の密度が十分でなくなる。従って常温遅時効性を充分に得るためには、Ａｌ含有量の範囲を０．００２５％以上とすることが好ましい。
【００２７】
Ｏ：Ｏは本発明において重要な元素の一つである。Ｃｒを適正量添加した上でＯを所定の量に制御することによって、常温遅時効性と耐伸び劣化性が顕著に改善される。この理由は必ずしも明らかではないが、酸化物の周辺の歪み場にＣｒとＮが優先的に偏析し、上述したように、Ｃｒが常温でＮの拡散を抑制する効果を助長し、さらに粒界での炭窒化物析出を抑制しているものと推察される。
Ｏ量は、０．００１０％以上とすることでこのような効果が明確になるためこれを下限とする。一方でＯが０．０２％を超えると、このような効果が飽和する傾向となるだけでなく、ｒ値が劣化するため０．０２％を上限とする。Ｎの拡散と粒界炭窒化物の析出を抑制するという観点からは０．００５０％以上の添加がより好ましいＯの範囲である。
【００２８】
Ｏは通常はＦｅの酸化物として存在するが、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｃｅなどの酸化物またはそれらの複合酸化物として存在しても構わない。また、酸化物の形態やサイズ、分布は特に限定しないが、表面積を大きくする観点で球状が好ましく、その鋼中に占める体積分率で１×１０−５以上、平均酸化物直径は０．８μｍ以下であることが好ましい。これらの要件はいずれもＣｒとＮの偏析に有効なサイトを極力増加させる観点に立つものである。
【００２９】
固溶Ｃ量：ＣｒあるいＯを適正量添加しても、固溶Ｃ量が０．００４０％を超えるとＢＨと常温遅時効性あるいは耐伸び劣化性の両立を図ることが困難になる。従ってその適正範囲を０．００４０％以下、好ましくは０．００３０％以下に制限した。
【００３０】
固溶Ｎ量：固溶Ｎを積極的に利用することにより、低温塗装焼付条件でも大きな歪み時効硬化を得ることができる。固溶Ｎ量が０．００１５％未満であるとＢＨ１５０＝４０ＭＰａ以上を達成することができず、また０．００８５％を超えると、ＢＨと常温遅時効あるいは耐伸び劣化性の両立を図ることが困難になる。従ってその適正範囲を０．００１５〜０．００８５％に制限した。なお、より好ましい上限は０．００６５％以下である。
【００３１】
固溶Ｃ量＋１２／１４×（固溶Ｎ量）：固溶Ｃ量＋１２／１４×（固溶Ｎ量）が０．００２０％未満であると、ＢＨ１５０＝４０ＭＰａ以上を達成することができず、また０．０１２％を超えると、ＢＨと常温遅時効あるいは常温延性劣化の両立を図ることが困難になる。従ってその適正範囲を０．００２０〜０．０１２％に制限した。なお、より好ましい上限は０．００８０％以下である。
【００３２】
本発明では、上記した組成に加えて、更にａ群〜ｅ群のうちの１群または２群以上を含有しても、本発明の目的を達成することができる。
ａ群：Ｍｏ、Ｗの１種または２種の合計を０．１〜１．０％。
Ｍｏ、Ｗは炭窒化物形成元素であり、これらの元素の合計を０．１％以上含有することにより、熱間圧延中、冷却中、あるいは一次熱処理工程中に主に炭窒化物として析出させることで、鋼材の強度を調整するのに用いられる。しかしながら、合計で１．０％を超えると炭窒化物の析出量が多くなり、ＢＨ１５０＝４０ＭＰａ以上を得ることが難しくなり、また成形加工性の劣化も招く。従ってその合計量の範囲を０．１〜１．０％とした。
【００３３】
ｂ群：Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａのうち１種または２種以上の合計を０．００１〜０．２％。
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａは炭窒化物形成元素であり、鋼材のミクロ組織およびＣ量、Ｎ量を調整するのに用いられるので、１種又は２種以上の合計を０．００１％以上含有することが好ましい。しかしながら合計で０．２％を超えると、炭窒化物の析出量が多くなり、ＢＨ１５０＝４０ＭＰａ以上を得ることが難しくなり、０．００１％以下では添加効果が現れない。従ってその合計量の範囲を０．００１〜０．２％とした。
【００３４】
ｃ群：Ｃｕ、Ｎｉのうち１種または２種の合計を：０．１〜４．０％以下。
ＣｕとＮｉはミクロ組織および強度の制御に用いられるので、０．１％以上含有することが好ましい。しかしながら、添加量が４．０％を超えると熱間加工割れが起こり、またコスト的にも割高になる。従ってその適正添加範囲を４．０％以下、好ましくは３．０％以下に限定した。
【００３５】
ｄ群：Ｂを０．０００３〜０．０１０％。
Ｂは０．０００３％以上含有することにより粒界に偏析し、Ｐによる２次加工割れを抑制する効果があり、さらに成形加工性を改善させる効果がある。しかし、０．０１０％を超えると粒界に粗大析出物を形成して、加工割れが発生する。従ってその範囲を０．０００３〜０．０１０％と限定した。
【００３６】
ｅ群：Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、ＲＥＭのうち１種または２種以上を合計で０．００１〜０．０１％。
Ｃａ、Ｍｇ、ＺｒおよびＲＥＭは介在物の形態、分布の制御に用いる元素であり、１種又は２種以上を合計で０．００１％以上含有することが好ましい。しかしながら合計の含有量が０．０１％を超えると、成形加工性の悪化の原因となる。そのため合計量の範囲を０．００１〜０．０１％とした。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とする。
【００３７】
本発明に係る鋼板はＣｒおよびＯの効果を十分に発現させるために、フェライト面積率を８０％以上、できれば９５％以上とすることが好ましい。なお本発明においては、ポリゴナルフェライトの分率が１００％の時に最も良好なＢＨと常温遅時効性と耐常温延性劣化のバランスが得られる。
【００３８】
なお、本発明において「フェライト」とは、ＩＳＩＪ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ３５巻（１９９５）９４１〜９４４頁に示すような、ポリゴナルフェライト、擬ポリゴナルフェライトあるいはＭ／Ａ複合体を含むグラニュラーベイニティックフェライトを指す。フェライト以外の残部組織はマルテンサイト、オーステナイト、ラス状ベイナイト、パーライトの１種又は２種以上を含有しても良い。なお、フェライトの平均結晶粒径は常温での伸び劣化を効果的に防止する観点から、８μｍ以上であることが望ましい。
【００３９】
次に、ＢＨ量と常温時効による降伏伸び変化量と全伸びの変化量の限定理由について説明する。
本発明によって得られる鋼板は、ＢＨ１５０が４０ＭＰａ以上、およびＢＨ１５０／ＢＨ１７０が０．９以上である。本発明では、ＢＨ１５０が６０ＭＰａ以上でも常温遅時効性と常温耐伸び劣化性を両立することが可能である。ＢＨの上限は特に限定しないが、ＢＨ１５０が１００ＭＰａを超えると耐常温時効性を確保することが困難となる。
なおＢＨ１５０およびＢＨ１７０は、５％引張予変形後、１５０℃および１７０℃にて２０分間の熱処理を施した後、再引張を行った際に、再引張時における下部降伏応力と予変形時の最大応力の差で評価されるＢＨを表す。
【００４０】
常温遅時効性は、人工時効後の降伏点伸びによって評価するのが簡易で好適である。本発明によって得られる鋼板は、１００℃にて１時間熱処理後の引張試験による降伏点伸びの増加量が０．６％以下で、さらに好ましくは０．３％以下である。
また本発明によって得られる鋼板は、１００℃にて１時間熱処理後の引張試験による全伸びの低下量が３．０％以下、好ましくは２．０％以下である。
なお、本発明では低温の塗装焼付条件として、１５０℃×２０分の熱処理を選択しているが、本発明が有効な成形加工後の焼付塗装温度Ｔ（℃）は、１２０℃以上であり、また焼付時間ｔ（分）は、Ｔ・ｌｎ（ｔ）＞２５０以上であれば本発明の目的を達成することができる。
【００４１】
次に、製造方法の限定理由について説明する。
熱間圧延に供するスラブは特に限定するものではない。すなわち、連続鋳造スラブや薄スラブキャスターなどで製造したものであればよい。また、鋳造後に直ちに熱間圧延を行う連続鋳造−直接圧延（ＣＣ−ＤＲ）のようなプロセスにも適合する。
【００４２】
熱延鋼板を最終製品とする場合には、以下のように製造条件を限定する必要がある。すなわち、熱延の仕上げ温度は、（Ａｒ３  −１５０）℃以上とする。（Ａｒ３  −１５０）℃未満では、加工性を確保するのが困難であったり板厚精度の問題を生じたりする。Ａｒ３  点以上がより好ましい範囲である。仕上げ温度の上限は特に定めることなく本発明の効果を得ることができるが、ｒ値を確保するためには１０００℃以下とすることが好ましい。
なお、熱延の加熱温度は特に限定するものではないが、固溶Ｎを確保するために窒化物を溶解させる必要のある場合には、１１５０℃以上とすることが望ましい。
【００４３】
熱延後はＣｒ含有量に応じて、６８０℃から少なくとも５５０℃までの間は、平均冷却速度が２．５×（Ｃｒ含有量）＋２．５℃／ｓ以上となるように冷却する必要がある。ここでＣｒ含有量は質量％で表される量である。この温度域はＣｒ炭窒化物の析出が急速に起こる温度域に相当し、これによってＣｒ炭窒化物の析出が抑制され、ＢＨに寄与する固溶Ｃあるいは固溶Ｎ量を調整する。高ＢＨ化という観点からは、冷却速度が５×（Ｃｒ含有量）＋２．５℃／ｓ以上がより好ましい。
平均冷却速度の上限は特に定めないが、あまり高すぎると組織が不均一になりやすいので１０００℃／ｓ以下とすることが好ましい。また５５０℃未満の温度域の冷却速度は特に制限しないが、１℃／ｓ以上であることが好ましい条件である。
【００４４】
巻取を行う場合は、巻取温度が５５０℃を超えると炭窒化物の析出が起こり、ＢＨ１５０＝４０ＭＰａを達成することが困難となる。従ってその範囲を５５０℃以下に制限した。巻取り温度の下限は特に限定せず室温でも構わないが、後述の温度域で滞留時間を確保するため、１００〜３００℃とすることが熱効率上好ましい。
巻取りを行わない場合、５５０℃〜室温までの何れの温度まで冷却しても構わない。
【００４５】
冷却あるいは巻取後は１００〜３００℃間で２０ｓ以上滞留させる。詳細なメカニズムは定かではないが、この工程中にＣｒ原子と固溶ＮあるいはＣｒ原子と固溶Ｃ原子とのペアリングが起こり、さらに酸化物周囲へのＮあるいはＣの偏析が起こると考えられ、常温保持中の降伏点伸び発現抑制および全伸び劣化抑制を得るために必須の工程である。１００〜３００℃間が結晶粒内において以上の原子移動を最も迅速に起こさせるための温度域であり、この温度範囲内の滞留時間が２０ｓ未満ではＢＨ性と常温遅時効性および耐常温延性劣化のバランスを達成することができない。従って、滞留時間の範囲を２０ｓ以上に制限した。
なお、より優れた常温遅時効性および耐常温延性劣化特性を得るという観点からは、６０ｓ以上の保持がより好ましい。滞留時間の上限については特に定めないが、６００００ｓを超えると粒界への粗大炭窒化物の析出が起こり、高ＢＨが得られない場合があり、また伸び値が顕著に低下するので、その上限としては６００００ｓ以下であることが好ましい。
熱延後は必要に応じて酸洗し、その後インラインまたはオフラインで圧下率３％以下の調質圧延または圧下率４０％程度までの冷間圧延を施しても構わない。
【００４６】
次に冷延板あるいはめっき板を最終製品とする場合の製造条件について示す。
素材である熱延板の製造条件は特に規定する必要はなく、常法に従って行えばよい。続いて酸洗等の通常公知の処理を行い、冷間圧延を行う。
冷間圧延の条件については、圧延パスの回数、圧下率については特に規定する必要はなく常法に従えばよい。ただし、冷間圧延の圧下率が９０％超では設備への負荷が過大となり、さらに製品の機械的性質の異方性が大きくなるので、９０％以下であることが好ましい。
【００４７】
連続焼鈍工程又は連続焼鈍及びめっき工程における加熱速度については常法に従えばよい。一次熱処理時の最高到達温度については、（Ａｃ３  −１５０）℃未満では再結晶が完了せず、加工性が劣悪となる。一方、一次熱処理温度が（Ａｃ３  ＋１２０）℃を超えると、転位密度の高い組織あるいは第２相分率が大きくなり、ＢＨ性と常温遅時効性および耐常温延性劣化特性を両立することが困難になる。従って一次熱処理の最高到達温度の範囲を（Ａｃ３  −１５０）〜（Ａｃ３  ＋１２０）℃に制限した。
【００４８】
一次熱処理終了後、６８０℃から５５０℃までは、Ｃｒ含有量に応じて６８０℃から少なくとも５５０℃までの間は、平均冷却速度が２．５×（Ｃｒ含有量）＋２．５℃／ｓ以上となるような冷却を行なう。この温度域はＣｒ炭窒化物の析出が急速に起こる温度域に相当し、これによって炭窒化物の析出が抑制され、ＢＨに寄与する固溶Ｃあるいは固溶Ｎ量を調整する。
高ＢＨ化という観点からは、平均冷却速度が５×（Ｃｒ含有量）＋２．５℃／ｓ以上がより好ましい。平均冷却速度の上限は特に定めないが、あまり高すぎると組織が不均一になりやすいので１０００℃／ｓ以下とすることが好ましい。
【００４９】
溶融亜鉛めっきを施す場合には、一次熱処理後、少なくとも６８０℃から５５０℃までの平均冷却速度が２．５×（Ｃｒ含有量）＋２．５℃／ｓ以上、好ましくは５×（Ｃｒ含有量）＋２．５℃／ｓ以上、更に好ましくは１０℃／ｓ以上となるような冷却を施した後、亜鉛めっきを行い、その後必要に応じてめっき相の合金化処理を行う。亜鉛めっきおよび合金化の条件は特に定めないが、添加したＮあるいはＣの粒界への析出を抑止する観点からめっき浴中への浸漬時間および合金化炉中の保持時間はそれぞれ４０ｓ以下、より好ましくは２０ｓ以下であることが好ましい。
溶融亜鉛めっきを施さない場合は、１次熱処理後、上記の５５０℃までの冷却をした後は、過時効処理として５５０℃〜室温までの何れの温度まで冷却しても構わない。
【００５０】
１次熱処理後、あるいは過時効帯を利用した熱処理後、あるいはめっき処理後（合金化処理後も含む）に１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である冷却を行う。なお、過時効処理を行なう場合には、前述の温度域で滞留時間を確保するため、１００〜３００℃とすることが熱効率上好ましい。なお、１００〜３００℃間の滞留時間が２０ｓ以上である冷却工程は、上に述べたように常温保持中の降伏点伸び発現抑制および全伸び劣化抑制を得るために必須の工程である。
１００〜３００℃間は結晶粒内において以上の原子移動を最も迅速に起こさせるための温度域であり、この温度範囲内の滞留時間が２０ｓ未満では、ＢＨ性と常温遅時効性および耐常温延性劣化のバランスを達成することができない。従って滞留時間の範囲を２０ｓ以上に制限した。
なお、より優れた常温遅時効性および常温耐伸び劣化性を得るという観点からは、６０ｓ以上の保持がより好ましい。滞留時間の上限については特に定めないが、６００００ｓを超えると粒界への粗大炭窒化物の析出が起こり、高ＢＨが得られない場合があり、また伸び値が顕著に低下するので、その上限としては６００００ｓ以下であることが好ましい。
【００５１】
調質圧延は、常温遅時効性の向上と形状強制のために行い、圧下率３％以下の範囲で行うのがよい。３％を超えると常温保持中の全伸びの劣化量が大きくなる傾向があるので、これを上限とする。
【００５２】
１次熱処理後にめっき工程あるいはめっき合金化工程を経ずに作られた本発明の冷延鋼板は、各種めっき用原材として好適である。めっき層の形成は電気めっき法、溶融めっき法のいずれでも良く、めっきの主成分としては亜鉛、クロム、錫、ニッケルが例として挙げられる。
【００５３】
固溶Ｎ量はＪＩＳＡ５５２３に記述のＮ定量方法に準じて、ろ液を分析することにより求める。また固溶Ｃ量は、初めに全Ｃ量を求め、次いで試料を適切な電解液、例えばテトラメチルアンモニウムクロリド＋アセチルアセトン混合液で電解した後、十分に洗浄した抽出残渣を酸素気流中高周波燃焼赤外線吸収法により分析しこれを析出Ｃ量とし、最後に全Ｃ量から析出Ｃ量を引くことにより求める。不溶解残さをろ過するフィルターとしてはＡｇを使用するのが好適である。
【００５４】
なお、固溶Ｃ量および固溶Ｎ量はアトムプローブ電界イオン顕微鏡法により測定することも可能である。この場合、データを３次元原子マップで表示した時に１ｎｍ３  の体積の中に炭素原子と窒素原子が合計で５個以上含む領域を集合体と判断し、これを除いた領域のマトリックス中の平均ＣあるいはＮ濃度を固溶Ｃ量あるいは固溶Ｎ量とする方法が簡易である。なお、固溶Ｃ量あるいは固溶Ｎ量を内部摩擦法で定量することも可能であるが、スネークピークの高さは添加した合金元素の量により変化してしまうため、固溶Ｃ量あるいは固溶Ｎ量の測定法としては好ましくない。
【００５５】
【実施例】
次に、本発明を実施例により詳細に説明する。
表１に示す成分の鋼を溶製し、表２に示す条件で熱間圧延工程を行った。なお、熱間圧延時のスラブ加熱温度は１０５０〜１２５０℃で、最終板厚を４ｍｍとした。調質圧延は全て１．５％の伸び率で行った。このようにして得られた鋼板について、引張試験、ＢＨ試験および組織観察を行った。
【００５６】
また、表１に示す成分の鋼について、１０５０〜１２５０℃にスラブを再加熱し、熱間圧延終了温度８４０〜９３０℃で最終板厚４ｍｍまで熱延し、４５０〜５５０℃で巻取り、このようにして得られた熱延鋼板を酸洗の後、７０〜８５％の冷延率で冷間加工を行い、脱脂処理を行ったのち、表３に示す条件で連続熱処理および連続亜鉛めっき工程を行った。調質圧延率は全て１．５％で行った。
このようにして得られた鋼板について、引張試験、ＢＨ試験および組織観察を行った。各試験、観察の条件を以下に示す。
【００５７】
降伏伸びあるいは全伸びの変化を観察するための引張試験はＪＩＳ５号試験片を用い、歪み速度１０−３／ｓの条件で行った。常温保持中の材質変化は、１００℃×１ｈｒの促進時効前後の引張試験結果を比較することにより評価した。一方、ＢＨ量を観察するための引張試験はＪＩＳ１３Ｂ試験片を用い、歪み速度１０−３／ｓの条件で行った。
ＢＨ試験の予変形量は５％、塗装焼付処理に対応する時効条件は１７０℃×２０分あるいは１５０℃×２０分で行い、再引張時において下部降伏点で評価したＢＨ量をそれぞれＢＨ１７０，ＢＨ１５０とした。フェライトの平均結晶粒径はＪＩＳＧ０５５２の試験方法に従って行った。試験結果を表４に示す。
【００５８】
【表１】
2004323925.tif 000002
【００５９】
【表２】
2004323925.tif 000003
【００６０】
【表３】
2004323925.tif 000004
【００６１】
【表４】
2004323925.tif 000005
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、電着塗装焼付処理を施す自動車用の構造部材・足廻り部材・パネル部材用途、電機製品用内外板パネル、建築物等の構造物用途に好適な、成形限界値が優れ、常温保持中の材質劣化が少なく、高い歪み硬化能を有する歪み時効硬化型鋼板を安価に提供することができ、工業的に価値が高い。さらに本発明は、従来より低温での塗装焼付でも高い歪み時効硬化を達成できることから、製造コスト削減の効果も有する。