(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．２５％、
Ｓｉ：０．００１〜３．０％、
Ｍｎ：０．０１〜３．０％、
Ｐ  ：０．００１〜０．０６％、
Ｓ  ：０．０５％以下、
Ｎ  ：０．００１〜０．０３０％、
Ａｌ：０．００５〜０．３％
を満たす範囲で含有し、Ａｌ／Ｎが３〜２５であり、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、鋼板１／２板厚における板面の｛１１１｝，｛１００｝の各Ｘ線反射面強度比がそれぞれ４．０以上、３．０以下であり、平均ｒ値が１．３以上、鋼板の組織中にベイナイト、マルテンサイト、オーステナイトのうち１種または２種以上を合計で３〜１００％含有することを特徴とする深絞り性に優れた高強度鋼板。
【請求項２】
圧延方向のｒ値（ｒＬ）が１．１以上、圧延方向に対して４５゜方向のｒ値（ｒＤ）が０．９以上、圧延方向と直角方向のｒ値（ｒＣ）が１．２以上であることを特徴とする請求項１に記載の深絞り性に優れた高強度鋼板。
【請求項３】
Ｂを０．０００１〜０．０１質量％含むことを特徴とする請求項１または２に記載の深絞り性に優れた高強度鋼板。
【請求項４】
Ｍｏを０．００１〜２．５質量％含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の深絞り性に優れた高強度鋼板。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の鋼板を製造する方法であって、請求項１、３、４のいずれか１項に記載の化学成分を有する鋼を（Ａｒ３変態点−５０）℃以上で熱間圧延を完了し、平均冷却速度３０〜６０℃／ｓで冷却し、室温〜７００℃で巻き取り、得られた、板厚の１／４〜３／４においてベイナイト相およびマルテンサイト相のうち１種または２種の体積率が７０〜１００％である組織を有する熱延鋼板に圧下率３０％以上９５％未満の冷間圧延を施し、平均加熱速度４〜２００℃／時間で加熱し、最高到達温度を６００〜８００℃とする箱焼鈍を行い、さらに連続ラインで、７６０℃以上１０５０℃以下の温度まで加熱する熱処理を行うことを特徴する深絞り性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【請求項６】
引き続きめっきを施すことを特徴とする請求項５に記載の深絞り性に優れた高強度鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のパネル類、足廻り、メンバーなどに用いられる鋼板およびその製造方法に関するものである。本発明の鋼板は、表面処理をしないものと、防錆のために溶融亜鉛めっき、電気めっきなどの表面処理を施したものの両方を含む。めっきとは、純亜鉛のほか、主成分が亜鉛である合金のめっき、さらにはＡｌやＡｌ−Ｍｇを主体とするめっきも含む。本発明によれば深絞り性に優れた高強度鋼板を得ることができるため、例えば自動車部品の軽量化を通じて地球環境保全に貢献しうるものと考えられる。また、ハイドロフォーム成形用の鋼管用としても好適である。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の軽量化ニーズに伴い、鋼板の高強度化が望まれている。高強度化することで板厚減少による軽量化や衝突時の安全性向上が可能となる。しかしながら高強度で成形性特に深絞り性が優れた鋼板を得ようとすると、例えば特開昭５６−１３９６５４号公報に開示されているように、Ｃ量を著しく減じた極低炭素鋼にＳｉ，Ｍｎ，Ｐなどを添加して強化することが必須であった。Ｃ量を低減するためには製鋼工程で真空脱ガスを行わねばならず、製造過程でＣＯ2 を多量に発生することになり、地球環境保全の観点で必ずしも最適なものとは言い難い。
【０００３】
これに対してＣ量が比較的多く、かつ深絞り性の良好な鋼板についても開示されている。特公昭５７−４７７４６号公報、特公平２−２０６９５号公報、特公昭５８−４９６２３号公報、特公昭６１−１２９８３号公報、特公平１−３７４５６号公報、特開昭５９−１３０３０号公報などに開示されている。しかしながらこれらについてもＣ量は実質的に０．０７％以下と低い。
【０００４】
さらに特公昭６１−１００１２号公報ではＣ量が０．１４％でも比較的良好なｒ値が得られることが示されている。しかしながらこれにはＰが多量に含有されており、２次加工性が劣化したり、溶接性や溶接後の疲労強度に問題を生ずる場合がある。さらにこれらは箱焼鈍が前提となっている。箱焼鈍では、高温焼鈍が困難であること、また、一般に強制冷却装置が備わっていないので、ベイナイト、マルテンサイト、オーステナイトなどのフェライト以外の第２相を得ることが困難で、組織強化を活用し難い。従って、鋼板の強度を高めようとすると多量の合金元素を添加せねばならず、コストアップとなったり、溶接性に問題を生じたりする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はＣ量の多い鋼において深絞り性が良好で、かつフェライト以外のベイナイト、マルテンサイト、オーステナイトなどを含有する高強度鋼板を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような課題を解決すべく、鋭意検討を進めたところ、Ｃ量が多くても深絞り性が良好で、かつフェライト以外の組織を含む、従来にはない鋼板を得ることに成功した。
【０００７】
本発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．２５％、    Ｓｉ：０．００１〜３．０％、
Ｍｎ：０．０１〜３．０％、      Ｐ  ：０．００１〜０．０６％、
Ｓ  ：０．０５％以下、          Ｎ  ：０．００１〜０．０３０％、
Ａｌ：０．００５〜０．３％
を満たす範囲で含有し、Ａｌ／Ｎが３〜２５であり、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、鋼板１／２板厚における板面の｛１１１｝，｛１００｝の各Ｘ線反射面強度比がそれぞれ４．０以上、３．０以下であり、平均ｒ値が１．３以上、鋼板の組織中にベイナイト、マルテンサイト、オーステナイトのうち１種または２種以上を合計で３〜１００％含有することを特徴とする深絞り性に優れた高強度鋼板。
【０００８】
（２）圧延方向のｒ値（ｒＬ）が１．１以上、圧延方向に対して４５゜方向のｒ値（ｒＤ）が０．９以上、圧延方向と直角方向のｒ値（ｒＣ）が１．２以上であることを特徴とする前記（１）に記載の深絞り性に優れた高強度鋼板。
【０００９】
（３）Ｂを０．０００１〜０．０１質量％含むことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の深絞り性に優れた高強度鋼板。
（４）Ｍｏを０．００１〜２．５質量％含むことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の加工性に優れた高強度鋼板。
【００１０】
（５）前記（１）〜（４）の何れか１項に記載の鋼板を製造する方法であって、前記（１），（３）、（４）のいずれか１項に記載の化学成分を有する鋼を（Ａｒ３変態点−５０）℃以上で熱間圧延を完了し、平均冷却速度３０〜６０℃／ｓで冷却し、室温〜７００℃で巻き取り、得られた、板厚の１／４〜３／４においてベイナイト相およびマルテンサイト相のうち１種または２種の体積率が７０〜１００％である組織を有する熱延鋼板に圧下率３０％以上９５％未満の冷間圧延を施し、平均加熱速度４〜２００℃／時間で加熱し、最高到達温度を６００〜８００℃とする箱焼鈍を行い、さらに連続ラインで、７６０℃以上１０５０℃以下の温度まで加熱する熱処理を行うことを特徴する深絞り性に優れた高強度鋼板の製造方法。
（６）引き続きめっきを施すことを特徴とする前記（５）に記載の深絞り性に優れた高強度鋼板の製造方法。にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
Ｃ：高強度化に有効で、また、Ｃ量を低減するためにはコストアップとなる。さらにC 量を高めることで熱延組織をベイナイトやマルテンサイトを主相とする組織に作りこむことも容易となるので積極的に添加する。０．０３質量％以上の添加とするが、良好なｒ値や溶接性を得るためには過度の添加は好ましいものではなく上限を０．２５％とする。０．０５〜０．１７％が望ましい範囲である。より好ましくは、０．０８％〜０．１６％である。
【００１２】
Ｓｉ：安価に機械的強度を高めることが可能であり、要求される強度レベルに応じて添加する。また、Ｓｉは熱延板中に存在する炭化物の量を低減したり、大きさを微細にすることを通じてｒ値を高める効果も有する。一方で、過剰の添加はメッキのぬれ性や加工性の劣化を招くばかりかｒ値が劣化するので上限を３．０質量％とする。下限を０．００１％としたのは、これ未満とするのが製鋼技術上困難なためである。ｒ値を向上させる観点からは０．４〜２．３％が好ましい範囲である。
【００１３】
Ｍｎ：高強度化に有効であるばかりでなく、熱延組織をベイナイトやマルテンサイトを主相とする組織とするのに有効な元素である。一方で、過度の添加はｒ値を劣化させるので、３．０質量％を上限とする。０．０１質量％未満にするには製鋼コストが上昇し、またＳに起因する熱間圧延割れを誘発するので、これを下限とする。２．４質量％が良好な深絞り性を得るために好ましい上限である。
【００１４】
Ｐ：高強度化に有効な元素であるので０．００１以上添加する。０．０６％超を添加すると溶接性や溶接部の疲労強度、さらには耐２次加工脆性が劣化するのでこれを上限とする。好ましくは０．０４％未満である。
【００１５】
Ｓ：不純物であり、低いほど好ましく、熱間割れを防止するために０．０５％以下とする。好ましくは０．０１５％以下である。また、Ｍｎ量との関係において、Ｍｎ／Ｓ＞１０であることが好ましい。
【００１６】
Ｎ：本発明において重要である。冷延後の徐加熱時にＡｌとのクラスターや析出物を形成することによって集合組織を発達せしめ、深絞り性が向上する。良好なｒ値を得るためには０．００１％以上の添加が必須である。多すぎると時効性を劣化させたり、多量のＡｌ添加が必要となるため上限を０．０３％とする。０．００２〜０．００７％がより好ましい範囲である。
【００１７】
Ａｌ：本発明において重要である。冷延後の徐加熱時にＮとのクラスターや析出物を形成することによって集合組織を発達せしめ、深絞り性が向上する。また、脱酸元素としても有用であるので０．００５質量％以上添加する。ただし、過度に添加するとコストアップとなり、表面欠陥を誘発し、ｒ値も低下する。従って上限を０．３質量% とする。好ましくは０．０１〜０．１０質量％とする。
【００１８】
本発明の鋼板の組織は以下のとおりである。すなわち、ベイナイト、オーステナイト、マルテンサイトのうち１種または２種以上を合計で少なくとも３％含有する。５％以上がさらに好ましい。残部はフェライトで構成されることが望ましい。ベイナイト、オーステナイト、マルテンサイトは鋼の機械的強度を高めるのに有効だからである。また、よく知られているように、ベイナイトはバーリング加工性や穴広げ性を向上させ、オーステナイトはｎ値や伸びを向上させ、マルテンサイトはＹＲ（降伏強度／引張強度）を低くする効果を有するので、製品板に対する要求特性に応じて適宜上記の各相の体積率を変化させればよい。ただし、その体積率が３％未満では、あまり明確な効果が期待できない。例えば、バーリング特性を向上させるためには９０〜１００％のベイナイトと０〜１０％のフェライトから成る組織が、また、伸びを向上させるためには３〜３０％の残留オーステナイトと７０〜９７％のフェライトから成る組織が好ましい。なお、ここでのベイナイトとは、上部ベイナイトや下部ベイナイトのほか、アシキュラーフェライトやベイニティックフェライトを含む。
【００１９】
また、良好な延性やバーリング特性のためにはマルテンサイトの含有率を３０％以下とすることが好ましく、パーライトの含有率を１５％以下とすることが好ましい。
【００２０】
これらの組織の体積分率は鋼板の板幅方向に垂直な断面において、板厚の１／４〜３／４の任意の場所を光学顕微鏡により２００〜５００倍で５〜２０視野観察し、点算法により求めた値と定義する。光学顕微鏡の代わりにＥＢＳＰを用いることも有用である。
【００２１】
本発明によって得られる鋼板の平均ｒ値は１．３以上である。また、圧延方向のｒ値（ｒＬ）が１．１以上、圧延方向に対して４５゜方向のｒ値（ｒＤ）が０．９以上、圧延方向に対して直角方向のｒ値（ｒＣ）が１．２以上である。より好ましくは、平均ｒ値が、１．４以上、ｒＬ，ｒＤ，ｒＣがそれぞれ１．２以上、１．０以上、１．３以上である。平均ｒ値は、（ｒＬ＋２×ｒＤ＋ｒＣ）／４で与えられる。ｒ値の測定はＪＩＳ１３号ＢまたはＪＩＳ５号Ｂ試験片を用いた引っ張り試験を行い、１０％または１５％引っ張り後の標点間距離の変化と板幅変化からｒ値の定義にしたがって算出すればよい。均一伸びがが１０％に満たない場合には、３％以上で均一伸び以下の引張変形を与えて評価すればよい。
【００２２】
本発明によって得られる鋼板は、少なくとも板厚中心における板面のＸ線反射面ランダム強度比が、｛１１１｝面、｛１００｝面についてそれぞれ４．０以上、３．０以下である。より好ましくは、それぞれ６．０以上、１．５以下である。ランダム強度比とはランダムサンプルのＸ線強度を基準としたときの相対的な強度である。板厚中心とは板厚の３／８〜５／８の範囲を指し、測定はこの範囲の任意の面で行えばよい。級数展開法によって計算された３次元集合組織のφ２＝４５°断面上の（１１１）［１−１０］、（１１１）［１−２１］、（５５４）［−２−２５］の強度はそれぞれ３．０以上、４．０以上、４．０以上であることが望ましい。なお、本発明においては｛１１０｝面のＸ線ランダム強度比が０．１以上、上記φ２＝４５°断面における（１１０）［１−１０］および（１１０）［００１］の強度が１．０を超える場合があり、このときにはｒＬとｒＣが向上する。
【００２３】
Ａｌ／Ｎは３〜２５の範囲であることが好ましい。この範囲外では良好なｒ値を得ることが困難となる。好ましくは５〜１５の範囲である。
【００２４】
Ｂはｒ値を向上させたり、耐２次加工性脆性の改善に有効であるので必要に応じて添加する。０．０００１％未満ではその効果はわずかで、０．０１％超添加しても格段の効果は得られない。０．０００２〜０．００３０％が好ましい範囲である。
【００２５】
Ｍｇは脱酸元素として有効である。一方、過剰の添加は酸化物、硫化物や窒化物の多量の晶出や析出を招き清浄度が低下して、延性やｒ値を低下させてしまう上、メッキ性を損なう。従って、質量％で０．０００１〜０．５０％とする。
【００２６】
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒも必要に応じて添加する。これらは、炭化物、窒化物もしくは炭窒化物を形成することによって鋼材を高強度化したり加工性を向上することができるので、１種または２種以上を合計で０．００１％以上添加する。その合計が０．２％を越えた場合には母相であるフェライト粒内もしくは粒界に多量の炭化物、窒化物もしくは炭窒化物として析出して、延性を低下させる。また、多量の添加は固溶Ｎを熱延板段階で枯渇させるため、冷延後の徐加熱中に固溶Ａｌと固溶Ｎとが反応できなくなり、ｒ値が劣化する。従って、その範囲を０．００１〜０．２質量％とする。より好ましくは０．００１〜０．０４％である。
【００２７】
Ｓｎ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｏは強化元素であり必要に応じてこれらの１種または２種以上を合計で必要に応じて質量％で０．００１％以上添する。過剰の添加は、コストアップや延性の低下を招くことから、２．５％以下とした。
【００２８】
Ｃａ：介在物制御のほか脱酸に有効な元素で、適量の添加は熱間加工性を向上させるが、過剰の添加は逆に熱間脆化を助長させるため、必要に応じて質量％で０．０００１〜０．０１％の範囲とする。
【００２９】
また、不可避的不純物として、Ｏ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ａｓ，Ｓｂなどをそれぞれ０．０２質量％以下の範囲で含んでも、本発明の効果を失するものではない。
【００３０】
さらに製造にあたっては、高炉、電炉等による溶製に続き各種の２次製錬を行いインゴット鋳造や連続鋳造を行い、連続鋳造の場合には室温付近まで冷却することなく熱間圧延するＣＣ−ＤＲなどの製造方法を組み合わせて製造してもかまわない。鋳造インゴットや鋳造スラブを再加熱して熱間圧延を行っても良いのは言うまでもない。熱間圧延の加熱温度は特に限定するものではないが、ＡｌＮを固溶状態とするために１１００℃以上とすることが好ましい。熱延の仕上げ温度は（Ａｒ３−５０）℃以上で行う。好ましくはＡｒ３点以上とする。熱延後の冷却速度は特に指定するものではないがＡｌＮの析出を防止するため巻き取り温度までの平均冷却速度を１０℃／ｓ以上とすることが好ましい。巻き取り温度は室温以上７００℃以下とする。ＡｌＮの粗大化を抑制することで良好なｒ値を確保するためである。好ましくは６２０℃以下、さらに好ましくは５８０℃以下である。熱間圧延の１パス以上について潤滑を施しても良い。また、粗圧延バーを互いに接合し、連続的に仕上げ熱延を行っても良い。粗圧延バーは一度巻き取って再度巻き戻してから仕上げ熱延に供してもかまわない。熱間圧延後は酸洗することが望ましい。熱延後の平均冷却速度は、本発明の実施例の表２の鋼種Ｃ−２及びＫ−２の仕上げ後巻取りまでの平均冷却速度が３０℃／ｓであり、鋼種Ｅ−２の仕上げ後巻取りまでの平均冷却速度が６０℃であることに基づいて、３０〜６０℃／ｓとした。
【００３１】
熱延後の冷間圧延の圧下率は３０〜９５％とする。冷延の圧下率が３０％未
満または９５％超であるとｒ値が低くなるのでこの範囲に限定する。
【００３２】
冷延後は、良好なｒ値を得るための焼鈍と組織を作りこむための熱処理を行う。後半の熱処理は連続ラインで行う。上記の焼鈍後に１０％以下の冷延を施しても構わない。まず、焼鈍は箱焼鈍が基本である。良好なｒ値を得るためには、平均加熱速度を４〜２００℃／ｈｒとする必要がある。さらには１０〜４０℃／ｈｒが好ましい。最高到達温度もｒ値確保の観点から６００〜８００℃とすることが望ましい。６００℃未満では再結晶が完了せず加工性が劣化する。一方、８００℃超ではα＋γ域のγ分率の高い側に入るため、深絞り性が劣化する場合がある。なお、最高到達温度での保持時間は特に指定するものではないが、（最高到達温度−２０）℃以上での保持時間が１ｈｒ以上であることがｒ値向上の観点から好ましい。冷却速度は特に限定しないが、箱焼鈍において炉内で冷却する場合には５〜１００℃／ｈｒの範囲となる。このときの冷却終点温度は１００℃以下とすることがコイル搬送のハンドリングの観点から好ましい。引き続きベイナイト、マルテンサイト、オーステナイトの各相を得るための熱処理を行う。いずれの場合にもＡｃ1変態点以上での加熱、すなわちα＋γ２相領域以上での加熱が必須となる。加熱がＡｃ1点未満ではこれらの相は得られない。好ましくは（Ａｃ1＋３０）℃が下限である。一方、１０５０℃以上としても格段の効果がないばかりか、ヒートバックル等の通板トラブルを誘発するのでこれを上限とする。９５０℃がより好ましい上限である。なお、熱処理の加熱は、本発明の実施例の表２の鋼種Ａ−２の熱処理温度７６０℃に基づいて、７６０℃以上とした。
【００３３】
冷間圧延に供する熱延板の組織を制御することによってさらに良好な深絞り性を得ることができる。熱延板の組織は少なくとも板厚１／４〜３／４の範囲においては、ベイナイト相およびマルテンサイト相の１種または２種の体積率が合計で７０％以上とすることが好ましい。上記体積率は８０％以上が好ましく、９０％で以上であればさらに好ましい。また、板厚の全範囲にわたってこのような組織を有することが好ましいことは言うまでもない。熱延組織をベイナイトやマルテンサイトとすることが冷延焼鈍後の深絞り性を向上させる理由は必ずしも明らかではないが、既述のとおり、熱延板における炭化物を微細にすることを、さらには結晶粒径を微細にする効果によるものと推測される。なお、ここでのベイナイトとは、上部ベイナイトや下部ベイナイトのほか、アシキュラーフェライトやベイニティックフェライトを含む。炭化物を微細化する観点からは、上部ベイナイトよりも下部ベイナイトの方が好ましいことは言うまでもない。
【００３４】
焼鈍の後、めっきを施しても構わない。めっきとは、純亜鉛のほか、主成分が亜鉛である合金のめっき、さらにはＡｌやＡｌ−Ｍｇを主体とするめっきも含む。亜鉛めっきは連続溶融亜鉛めっきラインで焼鈍とめっきを連続で行うことが好ましい。溶融亜鉛めっき浴に浸漬の後、加熱して亜鉛めっきと地鉄との合金化を促す処理を行っても良い。また、溶融亜鉛めっきのほか、亜鉛を主体とする種々の電気めっきを行っても良いことは言うまでもない。
【００３５】
焼鈍後または亜鉛めっき後のスキンパスは形状強制や強度調整、さらには常温非時効性を確保する観点から必要に応じて行う。０．５〜５．０％が好ましい圧下率である。
なお、本発明で得られる鋼板の引張強度は３４０ＭＰａ以上である。
【００３６】
【実施例】
表１に示す成分の各鋼を溶製して１２５０℃に加熱後、仕上げ温度をＡｒ3 変態点以上とする熱間圧延を行い、表２に示す条件で冷却し、巻き取った。さらに表２に示す圧下率で冷延した後、加熱速度２０℃／hr、最高到達温度を７００℃とする焼鈍をおこない、５時間保持後、１５℃／hrで冷却した。これをさらに熱処理時間を６０ｓ、過時効時間を１８０ｓとする熱処理に供した。熱処理温度および過時効温度は表２に示した通りである。前記の７００℃での焼鈍を行わず、熱処理のみを行ったものを比較にした。さらに１．０％のスキンパスを施した。
【００３７】
得られた鋼板のｒ値をＪＩＳ１３号Ｂ試験片で、その他の機械的性質をＪＩＳ５号Ｂ試験片を用いた引張試験により評価した。また、機械研磨によって板厚中心付近まで減厚し、化学研磨によって仕上げ、Ｘ線測定に供した。
【００３８】
表２より明らかなとおり、本発明例ではいずれも良好なｒ値を有する鋼板が得られた。また、冷延に供する熱延組織をベイナイトやマルテンサイトを主体とする組織にすることによって、さらに良好なｒ値が得られた。
【００３９】
【表１】
0004041296.tif 000002
【００４０】
【表２】
0004041296.tif 000003
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、深絞り性に優れた高強度鋼板とその製造方法を提供するものであり、地球環境保全などに貢献するものである。