(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ  ：０．０３〜０．２％（質量％の意味。以下、同じ。），
Ｓｉ：０．５％以下 （０％を含まない），
Ｍｎ：１．８％以下 （０％を含まない），
Ａｌ：０．０１〜０．１％，
Ｎ ：０．０１％以下（０％を含まない），
Ｔｉ：０．０２％以下 （０％を含まない）を含有し、
残部：Ｆｅ及び不可避不純物である鋼板であって、
ミクロ組織がフェライト組織及びパーライト組織より構成され、
板の両表面部及び中心部の三層に分けたとき、
両表面部は板厚の各５％以上に亘って、円相当粒径：５μｍ以下、アスペクト比：２〜４のフェライト粒を有するフェライト組織を５０％以上有する層で構成され、
中心部は板厚の５０％以上に亘って、円相当平均粒径：４〜１０μｍ、アスペクト比：２以下のフェライト粒を有する層で構成されているものであることを特徴とするアレスト特性および延性破壊特性に優れた鋼板。
【請求項２】
更に、Ｎｂ：０．０３％以下 （０％を含まない），及びＶ ：０．０５％以下 （０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種を含有する請求項１に記載の鋼板。
【請求項３】
更にＢ ：０．００２％以下（０％を含まない）を含有する請求項１または２に記載の鋼板。
【請求項４】
更に、Ｃｕ：０．５％以下（０％を含まない），及びＮｉ：０．５％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の鋼板。
【請求項５】
更に、Ｃｒ：０．１％以下（０％を含まない），及びＭｏ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の鋼板。
【請求項６】
更に、Ｃａ：０．０１％以下（０％を含まない），及びＺｒ：０．０１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種を含有する請求項１〜５のいずれか
に記載の鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレスト特性（脆性亀裂伝播停止特性）および延性破壊特性に優れた鋼板に関する。本発明によれば、構造物の安全性を確保するために重要な性能の一つであるアレスト特性に優れており、しかも常温時の破壊形態である延性破壊特性にも優れた鋼板を、Ｎｉ等の高価な元素を多量に添加することなく安価に提供することができるので極めて有用である。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板のアレスト特性を高めるには、フェライト結晶粒の微細化が有効であることは良く知られている。
【０００３】
例えば▲１▼特開昭６１−２３５５３４号公報には、鋼板両表面より板厚中心方向に板厚の１／８以上の距離にわたって平均粒径５μｍ以下の結晶粒径を有するフェライト結晶粒が面積率にして５０％以上存在するアレスト特性に優れた厚鋼板が開示されている。上記公報によれば、「結晶粒の微細化はアレスト特性の向上に極めて有効である。しかし、通常の厚鋼板の製造法ではその微細化に限界があり、特殊な方法で板厚方向全厚にわたって微細化を図ることは工業的には可能であるが、エネルギー面からみて極めて不利である。」という事情に鑑み、更に鋭意検討した結果、「実際にアレスト特性の向上に大きな効果を示すのは、板厚中心部の結晶粒の微細化よりもむしろ板厚表層部の結晶粒の微細化である」という知見に基づき、上記要件を特定したものと思料される。
【０００４】
ところが、上記公報に記載の如く鋼板表層部の微細フェライト組織を制御することによってアレスト特性の改善効果は見られるものの、板厚中心部の組織がばらつくことによって引張試験における伸び特性のバラツキが大きいという問題を有することが分かった。
【０００５】
尚、上記公報では、微細フェライト組織の粒組織まで特に特定している訳ではないが、「加工されたフェライトがそのまま最終組織まで残留すると靭性が劣化する」旨記載されていることから、当該公報では、特に表層部の等軸フェライトの微細化を図っているものと考えられる。ここで、等軸フェライトとは、アスペクト比（長径／短径の比）≒１のフェライト粒、即ち、圧延によって圧延方向に伸展していないフェライト粒を意味する。
【０００６】
その他の公知の結晶粒微細化技術として、例えば▲２▼特開平２−３０１５４０号公報には、平均結晶粒径が５μｍ以下の等方的フェライト粒を主体とした組織からなる微細粒フェライト鋼材が、また、▲３▼特開平８−２９５９８２号公報には、鋼板の全厚にわたって平均フェライト粒径が３μｍ以下である鋼板が夫々開示されている。
【０００７】
ところが、その後の検討結果により、等軸フェライト粒組織からなる微細フェライト組織主体の鋼板は、アスペクト比の大きな加工フェライト粒組織からなる微細フェライト組織主体の鋼板に比べ、アレスト特性の点で劣ることが分かった。
【０００８】
そこで、かかる知見に基づき、▲４▼特開平６−２０７２４１号公報には、平均フェライト粒径3μｍ以下の組織が７０％以上存在し、隣接する結晶粒同士で結晶方位の等しい粒から構成されるコロニーのアスペクト比が４以上である表層組織が板厚の５％以上存在し、且つ（１００）面のＸ線強度比が１．５以上を有する組織から構成される複層組織よりなる鋼板が開示されている。これは、鋼板内部の集合組織により脆性亀裂を母材側に誘導し、母材部に反れた亀裂を表裏層部の改質組織により脆性破壊を伝播停止させようというものであり、アレスト特性を向上し得る結晶粒径と集合組織について検討した結果、「フェライトを超細粒化すると共に、フェライトへ与えた加工により発達させた集合組織をそのまま残留させる」ことが有効であるという知見に基づき、完成されたものである。
【０００９】
しかしながら、上記公報では、アスペクト比の大きなフェライト組織を利用しているため、アレスト特性の向上には有効であるものの、鋼板の伸び特性が劣化してしまうという欠点を抱えていることが分かった。
【００１０】
この様に、微細フェライト結晶粒からなる集合組織コロニーを利用して鋼板のアレスト特性を向上させる技術はこれまで種々提案されているものの、いずれもアレスト特性の向上を図ることのみに終始しており、アレスト特性の向上に加え、延性破壊特性（伸び）を更に向上させることまでは全く考慮されていなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的は、アレスト特性のみならず延性破壊特性にも優れた鋼板を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し得た本発明に係るアレスト特性および延性破壊特性に優れた鋼板とは、ミクロ組織が実質的にフェライト組織及びパーライト組織より構成されている鋼板であって、板の両表面部及び中心部の三層に分けたとき、
（１）板の両表面部は板厚の各５％以上に亘って、円相当粒径：５μｍ以下の面積、アスペクト比：２〜４のフェライト粒を有するフェライト組織を５０％以上有する層で構成され、
（２）中心部は板厚の５０％以上に亘って、円相当平均粒径：４〜１０μｍの面積、アスペクト比：２以下のフェライト粒を有する層で構成されているものであるところに要旨を有するものである。
【００１３】
本発明において、鋼中の化学成分は、質量％で（以下、同じ）
Ｃ  ：０．０３〜０．２％，
Ｓｉ：０．５％以下  （０％を含まない），
Ｍｎ：１．８％以下  （０％を含まない），
Ａｌ：０．０１〜０．１％，
Ｎ  ：０．０１％以下（０％を含まない）
残部：Ｆｅ及び不可避不純物であることが推奨される。更に、
(i)Ｔｉ：０．０２％以下  （０％を含まない），
Ｎｂ：０．０３％以下  （０％を含まない），
Ｖ  ：０．０５％以下  （０％を含まない），
Ｂ  ：０．００２％以下（０％を含まない），及び
よりなる群から選択される少なくとも一種を含有したり、
(ii)Ｃｕ：０．５％以下（０％を含まない），及び
Ｎｉ：０．５％以下（０％を含まない）
よりなる群から選択される少なくとも一種を含有したり、
(iii)Ｃｒ：０．１％以下（０％を含まない），及び
Ｍｏ：０．１％以下（０％を含まない）
よりなる群から選択される少なくとも一種したり、
(iv)Ｃａ：０．０１％以下（０％を含まない），及び
Ｚｒ：０．０１％以下（０％を含まない）
よりなる群から選択される少なくとも一種を含有するものは本発明の好ましい態様である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、「鋼板のアレスト特性を高めるべく提案されているこれまでの鋼板は、アレスト特性の向上には有効であるものの、延性破壊特性の向上についてはあまり考慮されていなかった」という現状に基づき、アレスト特性及び延性破壊特性の双方に優れた鋼板を提供すべく検討した。その際、本発明者らは特に、「鋼板のフェライト組織を制御すること」によって上記課題を解決させるべく鋭意研究を重ねた結果、鋼板表層部の組織を制御することによってアレスト特性の改善を図ると共に、鋼板内部の組織を微細に制御すれば、万一、脆性破壊亀裂が発生したとしてもその伝播を抑制し得、更に通常、衝突時などにみられる延性的な破壊に対しても衝突時のエネルギーを吸収し得、衝突による被害を最小限に抑える効果が発揮されることを突止め、本発明を完成したのである。
【００１５】
以下、本発明を構成する各要件について詳述する。
【００１６】
上述した通り、本発明に係るアレスト特性および延性破壊特性に優れた鋼板は、ミクロ組織が実質的にフェライト組織及びパーライト組織より構成されている鋼板であって、板表面から板厚方向に向けて、アスペクト比の異なるフェライト粒からなるフェライト組織を有する層が三層存在している鋼板である。即ち、板の両表面部には夫々、アスペクト比の大きな加工フェライト粒を積極的に形成させることによりアレスト特性を高めると共に、一方、鋼板の中央部は均一な等軸フェライト粒組織に制御することにより延性破壊特性を向上させるものであり、この様に鋼板の両表面部及び中央部を上記三層構造に制御することにより、「アレスト特性」と「延性破壊特性」という相反する特性を両方満足させることに始めて成功したのである。そして、本発明の要件を特定することにより、万一脆性亀裂が発生したとしても該亀裂伝播を有効に停止させることができ、更には、大型タンカー等の船舶の衝突時に見られる延性的な破壊に対しても優れた性能を発揮し得る鋼板を提供できたのである。この様に鋼板の表層部のみならず中央部のフェライト組織にも着目し、当該組織がアレスト特性及び延性破壊特性に及ぼす影響について調べ、両者の関係を明らかにしたものは従来知られておらず、本発明者らによって始めて見出された知見であり、この点に本発明の技術的意義が存在する。
【００１７】
以下、本発明鋼板を詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明鋼板は、ミクロ組織が実質的にフェライト組織及びパーライト組織より構成されている鋼板であって、板の両表面部及び中心部の三層に分けたとき、（１）板の両表面部は板厚の各５％以上に亘って、円相当粒径：５μｍ以下の面積、アスペクト比：２〜４のフェライト粒を有するフェライト組織を５０％以上有する層で構成されていることが必要である。
【００１９】
この様に本発明では、実現が困難な微細等軸フェライトに代わって、一般に加工フェライトと呼ばれる圧延方向に伸展した組織を鋼板表層部に積極的に形成させており、これにより、鋼板のアレスト特性を高めるのみならず、これにより、延性破壊特性の向上との両立を図ったものである。尚、本発明における加工フェライトは、円相当平均粒径：５μｍ以下の面積、アスペクト比：２〜４のフェライト粒を有するフェライト組織を５０％以上有する層が、板厚方向に少なくとも５％以上存在することが必要である。ここで、「円相当粒径」とは該当する組織における個々のフェライト粒に着目し、その面積が等しくなるように想定したときの円の直径を求めたものであり、これを平均したものが「円相当平均粒径」である。尚、以下の記載では、上記「円相当平均粒径」を単に平均粒径と略記する場合がある。
【００２０】
前述した通り、鋼板のアレスト特性を高めるためには、鋼板表層部に微細な加工フェライト粒からなる集合組織コロニーが有効であることは従来より知られている。ところが、従来の鋼板はいずれも集合組織コロニーを特定したものであり、本発明の如く個々のフェライト粒について特定したものではなく；また、従来例はいずれもアレスト特性の向上を図ることのみに終始しており、本発明の如く、アレスト特性の向上に加え、更に延性破壊特性も高めることまで意図したものではなかった点で両者は明らかに相違する。そして本発明では、「アレスト特性」と「伸び特性」という相反する特性を両方満足させるために、加工フェライト粒に関する上記要件を特定したのであり、特に、「アレスト特性向上の観点からすればアスペクト比は大きい程好ましいが、伸び特性との両立を考慮すれば、その上限を特定する必要がある」という知見に基づき、その上限を４以下に制限した次第である。好ましくは、円相当粒径：４μｍ以下の面積、アスペクト比：２．５以上、３．５以下のフェライト粒を有するフェライト組織を７０％以上有する層が、板厚方向に１０％以上、１５％以下存在することが推奨される。
【００２１】
更に本発明鋼板では、鋼板の表裏表層部に、上記の加工フェライト粒を有するフェライト組織が形成されていると共に、（２）板の中心部は、板厚の５０％以上に亘って（即ち、板厚方向中心部から表層部に向け、板厚の１／４以上の範囲に亘って）、円相当平均粒径：４〜１０μｍの面積、アスペクト比：２以下のフェライト粒を有する層が存在することが必要であり、これにより、延性破壊特性を高めたところに最重要ポイントが存在する。即ち、本発明ではアレスト特性の向上に加え、延性破壊特性を高めることも主目的として掲げており、これらの両目的を達成すべく、鋼板の表層部のみならず鋼板中心部のミクロ組織をも制御したところに最大の特徴を有する。これに対し、従来技術に掲げた前記▲１▼〜▲４▼の鋼板は、いずれもアレスト特性の向上を主目的とするものであり、延性破壊特性の向上には留意していないため、鋼板の組織制御にしても、鋼板表層部のフェライト組織を制御することのみにとどまり、板厚中心部のミクロ組織については延性との関係では全く留意していなかった。その結果、従来の鋼板では引張試験を行ったときの伸び特性のバラツキが大きく、構造部材として使用するには不適切であるという問題を抱えていた。本発明は、かかる不具合を克服すべく、鋼板の表層部のみならず板厚中心部のミクロ組織も適切に制御することにより、従来では達成が困難であった「−８０℃でのアレスト特性：６００ｋｇ／ｍｍ2/3以上」という極めて優れたアレスト特性を発揮すると共に、伸び特性も優れた鋼板を提供ることができたのであり、これにより、万一脆性亀裂が発生したとしても該亀裂伝播を有効に停止させることができ、更には、大型タンカー等の船舶の衝突時に見られる延性的な破壊に対しても優れた性能を発揮し得る鋼板を提供することができた点に技術的意義を有するものである。
【００２２】
本発明鋼板の板厚中心部のミクロ組織には、鋼板の表層部に存在するアスペクト比の大きな（アスペクト比２〜４）加工フェライト粒とは異なり、アスペクト比の小さな（アスペクト比２以下）フェライト粒が存在している。しかも、その円相当平均粒径は４〜１０μｍと、鋼板の表層部に存在する加工フェライト粒の平均粒径（５μｍ以下）と同程度若しくは大きいものであり、この様な特定のミクロ組織とすることによって始めて所望の延性破壊特性を発揮し得たのである。延性破壊特性を高めるためにはアスペクト比は小さい方が良く、かかる観点からアスペクト比の上限を２以下に制御した。一方、その円相当平均粒径が４μｍ未満では、伸び特性における重要な要素の一つである均一伸びは、結晶粒径５μｍ以上の場合では結晶粒径依存性を殆ど示さずほぼ一定となるものの、結晶粒径５μｍ以下では粒径の低下に伴って減少し始め、結晶粒径４μｍ以下ではその低下が顕著になり、結果的に引張試験時の伸び量が低下することから、その下限値を４μｍとした。好ましくは５μｍ以上である。一方、円相当平均粒径が１０μｍを超えると、均一伸びと並んで伸び特性の重要要素の一つである局部伸び（均一伸びの後に現れる伸び）は、結晶粒径の増加に伴い低下するため、結果として引張試験時の伸び量が低下することから、その上限を１０μｍに特定した。好ましくは９μｍ以下である。
【００２３】
尚、本発明における上記要件の特定理由を一層明らかにするため、図１〜図５に、これらの各要件が、二重引張試験によるアレスト特性（−８０℃でのアレスト特性）または引張試験時の伸び特性に及ぼす影響について調べた結果をグラフ化して示す。これらのデータは、後記する実施例より抽出したものであり、いずれも表１（後記する）の鋼種Ａ、試験板厚３０ｍｍ，引張試験片ＪＩＳ  １Ｂ号［ＧＬ（Gage Length）＝２００ｍｍ）］を用いて調べた例である。
【００２４】
まず、図１は、鋼板表層部の加工フェライト層厚がアレスト特性に及ぼす影響を示すグラフである。図１より、アスペクト比：２〜４および円相当粒径：５μｍ以下の面積を有する加工フェライト粒（図中、○及び△）を有する組織が鋼板の５％以上存在するときには、−８０℃でのアレスト特性が目標値の６００ｋｇｆ／ｍｍ3/2を超えており、アレスト特性に極めて優れていることが分かる。尚、アスペクト比が４．１〜４．７と本発明の要件を超える加工フェライト粒（図中、■）であっても、当該組織が鋼板の５％以上（この場合は１．５ｍｍ以上）存在するときには、−８０℃でのアレスト特性が目標値を超えているが、もう一方の要求特性である伸び特性が低下する（図４を参照）ため、本発明では、かかる場合を排除している。
【００２５】
次に、図２は、鋼板表層部の平均フェライト粒径がアレスト特性に及ぼす影響を示すグラフである（表層の加工フェライト層厚２〜２．５ｍｍ，加工フェライト粒のアスペクト比２．５〜３．２）。図２より、鋼板表層部の平均フェライト粒径が５．０μｍ以下の場合、いずれもアレスト特性が目標値を超えていることが分かる。
【００２６】
図３は、鋼板表層部のフェライト層（２〜２．５ｍｍ）に占める加工フェライト粒の割合がアレスト特性に及ぼす影響について示すグラフである。図３より、所定の加工フェライト粒（アスペクト比２〜４，円相当粒径５μｍ以下）を有するフェライト組織が５０％以上存在する場合には、いずれも優れたアレスト特性を有することが分かる。
【００２７】
また、図４は、鋼板表層部のアスペクト比（平均粒径４．１〜４．８μｍ）が伸び特性に及ぼす影響を示すグラフである。尚、当該鋼板中央部のフェライト組織は、平均粒径６．０〜７．２μｍ，アスペクト比１．３〜１．８のフェライト粒を有する層で構成されている。図４より、鋼板表層部のアスペクト比が２〜４の場合は、いずれも優れた伸び特性を発揮することが分かる。尚、アスペクト比は２未満の場合でも良好な伸び特性を示すが、もう一方の要求特性であるアレスト特性は、前記図１に示す様に劣化することから、本発明では、当該アスペクト比を２〜４に特定した次第である。
【００２８】
更に図５は、板厚中央部の平均フェライト粒径が伸び特性に及ぼす影響について示すグラフである。尚、当該鋼板表層部の組織は平均粒径４．３〜４．７μｍ，アスペクト比２．５〜２．７のフェライト粒を有するフェライト組織で構成されている。図５より、板厚中央部の平均フェライト粒径が４．０〜１０．０μｍの場合は、伸びが目標値を超えており、伸び特性に極めて優れていることが分かる。
【００２９】
次に、本発明鋼板の鋼中化学成分について説明する。上述した通り、本発明の鋼板は、板の両表面部及び中心部の三層に分けたとき、アスペクト比の異なるフェライト粒からなる所定フェライト組織を有する層が存在するところに最重要ポイントが存在するものであって、鋼中の化学成分については特に限定されず、本発明の作用を損なわない範囲で適宜設定されるが、好ましい化学成分は以下の通りである。
【００３０】
Ｃ：０．０３〜０．２％
Ｃは、必要強度を確保するためには０．０３％以上添加することが好ましい。より好ましくは０．０５％以上である。但し、過度の添加は溶接性および母材靭性を劣化させることから、その上限を０．２％にすることが好ましい。より好ましくは０．１７％以下である。
【００３１】
Ｓｉ：０．５％以下（０％を含まない）
Ｓｉは、母材の強度上昇および溶鋼の脱酸材として有用な元素であり、その為には０．０５％以上添加することが好ましい。但し、過度の添加は溶接性および母材靭性を劣化させるので、その上限を０．５％とすることが好ましい。より好ましくは０．４５％以下である。
【００３２】
Ｍｎ：１．８％以下（０％を含まない）
Ｍｎは、母材の強度上昇元素として有用であり、その為には０．５％以上添加することが好ましい。より好ましくは０．７％以上である。但し、過度の添加は溶接性および母材靭性を劣化させるので、その上限を１．８％以下にすることが好ましい。より好ましくは１．６％以下である。
【００３３】
Ａｌ：０．０１〜０．１％
Ａｌは、脱酸剤として有用であるのみならず、窒化物を形成して母材組織の細粒化作用を有するが、０．０１％未満ではこの様な作用を有効に発揮することができない。より好ましくは０．０１５％以上である。但し、０．１％を超えて添加すると母材靭性が劣化するため、その上限を０．１％とすることが好ましい。より好ましくは０．０５％以下である。
【００３４】
Ｎ：０．０１％以下（０％を含まない）
Ｎは、上記Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖなどの添加元素と窒化物を形成し、母材組織の細粒化作用を有する。この様な作用を有効に発揮させるには０．００１％以上添加することが好ましい。但し、０．０１％を超えて過剰に添加すると固溶Ｎの増大を招き、特に溶接部の靭性が劣化するのでその上限を０．０１％とすることが好ましい。
【００３５】
本発明鋼板では、上記元素を必須成分として含有し、残部：Ｆｅ及び不可避不純物であることが好ましいが、更に種々の特性付与を目指して、下記元素を積極的に添加することが推奨される。
【００３６】
Ｔｉ：０．０２％以下，Ｎｂ：０．０３％以下，Ｖ：０．０５％以下，及びＢ：０．００２％以下よりなる群から選択される少なくとも一種（いずれの元素も０％を含まない）
これらの元素は、鋼片加熱時のオーステナイト粒粗大化抑制作用、圧延終了後のフェライト変態核生成促進作用、またはオーステナイト粒再結晶抑制効果を通じてフェライト結晶粒の微細化効果を有する元素である。具体的には、Ｔｉは窒化物の形成によって上記作用が得られるが、この様な作用を有効に発揮させるためには０．００４％以上添加することが好ましい。但し、０．０２％を超えて過剰に添加しても母材靭性を劣化させるため、その上限を０．０２％以下にすることが好ましい。
【００３７】
また、Ｎｂは炭窒化物の形成により、圧延中のオーステナイト粒粗大化作用および再結晶抑制作用を発揮し、圧延終了後のフェライト粒微細化に有効な元素であるが、この様な作用を有効に発揮させるためには、０．００２％以上添加することが好ましい。但し、０．０３％を超えて過剰に添加すると溶接性が劣化するため、その上限を０．０３％にすることが好ましい。
【００３８】
Ｖは、Ｎｂと同様、炭窒化物の形成により、圧延中のオーステナイト粒粗大化および再結晶抑制作用を発揮し、圧延終了後のフェライト粒微細化に有効な元素である。この様な作用を有効に発揮させるには０．００２％以上添加することが好ましい。但し、０．０５％を超えて過剰に添加すると溶接性が劣化するため、その上限を０．０３％とすることが好ましい。
【００３９】
Ｂは、溶接熱影響部（ＨＡＺ）の靭性を向上させるのに有効な元素であり、この様な作用を有効に発揮させるためには０．０００２％以上の添加が好ましい。但し、０．００２％を超えて添加すると、焼入れ性が増加し、母材の低温靭性劣化を招くことから、その上限を０．００２％とすることが好ましい。
【００４０】
Ｃｕ：０．５％以下及びＮｉ：０．５％以下よりなる群から選択される少なくとも一種（いずれの元素も０％を含まない）
これらの元素は、いずれもオーステナイト結晶粒の微細化および低温靭性の向上に寄与する元素である。
【００４１】
具体的には、Ｃｕは、結晶粒の微細化に有効な元素であり、この様な作用を有効に発揮させるためには、０．２％以上添加することが好ましい。但し、多量に添加すると母材の溶接性を劣化させるので、その上限を０．５％とすることが好ましい。
【００４２】
Ｎｉは、低温靭性の向上に有効な元素であるが、高価なため、その上限を０．５％とすることが好ましい。
【００４３】
これらの元素は単独で使用しても良いし、或いは併用しても構わないが、Ｃｕを単独添加すると熱間割れが発生する可能性があることから、Ｎｉも同時に添加し、熱間割れを防止することが好ましい。
【００４４】
Ｃｒ：０．１％以下及びＭｏ：０．１％以下よりなる群から選択される少なくとも一種（いずれの元素も０％を含まない）
Ｃｒ及びＭｏは、いずれも炭窒化物を析出させ、強度上昇に寄与する元素であり、この様な作用を有効に発揮させるためには、いずれの元素も０．０３％以上添加することが好ましい。但し、過度の添加は溶接性および母材靭性を劣化させるため、その上限を０．１％とすることが好ましい。
【００４５】
Ｃａ：０．０１％以下及びＺｒ：０．０１％以下よりなる群から選択される少なくとも一種（いずれの元素も０％を含まない）
これらの元素は鋼中の介在物形態を球状化させることによって母材の靭性を高める作用を有する。
【００４６】
このうちＣａは、鋼中介在物の形態を球状化させることにより、母材の靭性を改善する効果を有する。この様な作用を有効に発揮させるためには０．０００５％以上添加することが好ましい。但し、過剰の添加は逆に母材の靭性を劣化させるため、その上限を０．０１％とすることが好ましい。
【００４７】
Ｚｒは、Ｃａと同様、鋼中介在物の形態を球状化させることによって母材の靭性を改善する作用を有する。この様な作用を有効に発揮させるためには、０．００３％以上添加することが好ましい。但し、過剰の添加は逆に母材の靭性を劣化させるため、その上限を０．０１％とすることが好ましい。
【００４８】
次に、本発明の鋼板を製造する方法について説明する。上述した通り、本発明鋼板は、ミクロ組織が実質的にフェライト組織及びパーライト組織よりなる鋼板であって、板の両表面部及び中心部の三層に分けたとき、アスペクト比の異なるフェライト粒からなるフェライト組織を有する層が三層存在するものである。かかる三層構造を形成するためには、基本的に、細粒化温度域（Ａｒ3変態点〜Ａｒ3変態点＋６０℃）での圧延工程と、設定した温度域での圧延工程という、二段階の圧延工程を施すことが推奨される。まず、第一段階の圧延では、鋼板表層部から板厚の５％以上の範囲が細粒フェライト組織となる様に細粒化温度域において圧延を施しておき、次いで、第二段階の圧延では、表層部から板厚５％以上の位置をＡｒ3変態点以下且つ板厚中心部の温度が細粒化温度域となる様に温度制御することが推奨され、これにより、表層部に加工フェライト、中心部に細粒フェライトという所望の三層構造を得ることができる。好ましくは、第一段階の圧延工程において、鋼板表層部から板厚方向５％以上の厚みに相当する領域を、Ａｒ3変態点〜Ａｒ3＋６０℃の温度範囲で累積圧下率３５％以上の圧延を施し、強制冷却または自然放冷により鋼板表層部からの板厚方向５％以上の厚みに相当する部分をＡｒ3変態点以下に、そして板厚の２５％（１／４）より中心部をＡｒ3変態点〜Ａｒ3＋６０℃の温度範囲に制御した後、第二段階の圧延工程において、累積圧下率５０％以上の圧延を施す方法である。
【００４９】
以下実施例に基づいて本発明を詳述する。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術範囲に包含される。
【００５０】
【実施例】
表１に記載の鋼種Ａ〜Ｉを用い、表２及び表４に示す条件で加熱し、二段階に分けて圧延した後、冷却することにより、表３及び表５に記載の組織を有する鋼板を製造した。尚、表２及び表４に記載の「圧延パターン１」は、板厚表層部から板厚５％までの厚みに相当する部分を細粒化温度域（Ａｒ3〜Ａｒ3＋６０℃）の温度範囲に制御して第一段階の圧延を行った後、強制冷却によって板厚表層部から板厚５％までの厚みに相当する部分をＡｒ3点以下且つ板厚１／４〜１／２の厚みに相当する部分を細粒化温度域に温度制御した後、第二段階の圧延を行ったものである。また、「圧延パターン２」は、上記圧延パターン１において、第一段階の圧延後、自然放冷したこと以外は圧延パターン１と同じ圧延を行ったものである。これらの圧延パターンを夫々図６に示す。
【００５１】
この様にして得られた種々の鋼板につき、ＪＩＳ  １Ｂ号に記載の引張試験に則り、伸び特性を評価すると共に、−８０℃におけるアレスト特性（脆性亀裂伝播停止特性）を、ＷＥＳに規定される温度勾配型二重引張試験により測定した。
【００５２】
これらの結果を表３及び５に併記する。
【００５３】
【表１】
0004173600.tif 000002
【００５４】
【表２】
0004173600.tif 000003
【００５５】
【表３】
0004173600.tif 000004
【００５６】
【表４】
0004173600.tif 000005
【００５７】
【表５】
0004173600.tif 000006
【００５８】
表３のＮｏ．１〜２５は、いずれも本発明の要件を満足する本発明例であり、−８０℃におけるアレスト特性が目標値の６００ｋｇ／ｍｍ2/3を超えると共に、伸び特性も目標値の２７％を超えており、両特性に優れていることが分かる。
【００５９】
これに対し、本発明の要件のいずれかを満足しない表５のＮｏ．２６〜４６は、−８０℃におけるアレスト特性または伸び特性のいずれか一方若しくは双方が目標レベルに達しておらず、両特性を満足することができないことが分かる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、実現が困難な微細等軸フェライト粒ではなく、容易に実現可能な加工フェライト粒を鋼板の表層部に存在させると共に、鋼板の内部組織を均一且つ微細なフェライト組織に制御することにより、万一脆性破壊亀裂が発生したとしても、その亀裂伝播を停止させる性能に優れるのみならず、衝突時の延性破壊に対しても優れた延性特性を発揮することによりその被害を最小限にとどめることが可能な鋼板を、高価な合金元素を添加することなく提供することができた点で極めて意義深い。本発明によれば、−８０℃におけるアレスト特性は６００ｋｇ／ｍｍ2/3を超え、且つＪＩＳ  １Ｂ号に記載の引張試験に準じて測定した伸び特性も２７％を超えており、アレスト特性および延性破壊特性の双方に極めて優れた鋼板が得られるため、構造物の安全性向上が図れるなど、産業上利用可能性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、鋼板表層部の加工フェライト層厚とアレスト特性との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、鋼板表層部の平均フェライト粒径とアレスト特性の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、鋼板表層部における加工フェライト粒の割合とアレスト特性との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、鋼板表層部の加工フェライト粒のアスペクト比とアレスト特性との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、鋼板中央部の等軸フェライト粒の平均粒径と伸び特性との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、実施例に用いた圧延パターンの概略を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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