(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０３〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．００２％超、０．０１％未満、
Ｎ：０．０１％以下、
Ａｌ：０．０１〜１．００％
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、
硬さ３８０Ｈｖ以下の焼戻しマルテンサイトが面積率で５０％以上（１００％を含む）を含み、残部がフェライトからなる組織を有し、
前記焼戻しマルテンサイト中に存在する、円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子が、該焼戻しマルテンサイト１μｍ２当たり２．３個以下であり、
全組織中に存在する、アスペクト比２．０以上の介在物が、１ｍｍ２当たり２００個以下である
ことを特徴とする伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板。
【請求項２】
成分組成が、更に、
Ｃｒ：０．０１〜１．０％、および／または
Ｍｏ：０．０１〜１．０％
を含むものである請求項１に記載の伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板。
【請求項３】
成分組成が、更に、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％、および／または
Ｎｉ：０．０５〜１．０％
を含むものである請求項１または２に記載の伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板。
【請求項４】
更に、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
を含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工性に優れた高強度鋼板に関し、詳細には、伸びフランジ性の高められた高強度鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の骨格部品などに使用される鋼板には、衝突安全性や車体軽量化による燃費軽減などを目的として高強度が求められるとともに、形状の複雑な骨格部品に加工するために優れた成形加工性も要求される。
このため、引張強度９８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板であって、伸びフランジ性（穴広げ率；λ）が従来鋼よりさらに高められた高強度鋼板の提供が切望されており、例えば引張強度９８０ＭＰａ級の鋼板に対して穴広げ率１２５％以上のものが要望されている。
【０００３】
上記のようなニーズを受けて、種々の組織制御の考え方に基づき、伸びフランジ性を改善した高強度鋼板が多数提案されているものの、引張強度と伸びフランジ性が上記要望レベルを満足するように両立させたものはいまだ完成に至っていないのが現状である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、Ｍｎ、ＣｒおよびＭｏの少なくとも１種を合計で１．６〜２．５質量％含有し、実質的にマルテンサイトの単相組織からなる高張力冷延鋼板が開示されており、引張強度は９８０ＭＰａ以上を確保しつつ、穴広げ率（伸びフランジ性）は１００％以上が得られているものの、１２５％には達していない（同文献の表６の本発明例参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、フェライトが面積率で６５〜８５％で残部が焼戻しマルテンサイトの二相組織からなる高張力鋼板が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、フェライトおよびマルテンサイトの平均結晶粒径がともに２μｍ以下であり、マルテンサイトの体積率が２０％以上６０％未満の二相組織からなる高張力鋼板が開示されている。
【０００７】
上記特許文献２および３に開示された高張力鋼板の中には、引張強度は９８０ＭＰａ以上を確保したものも存在するが、穴広げ率（伸びフランジ性）はどれも１００％にまでも達していない（特許文献２の表２の発明例、特許文献３の表２の実施例参照）。
【０００８】
また、上記特許文献１〜３で規定されているマトリックス組織自体の構成以外にも、マトリックス組織中に存在する介在物（特に硫化物）も伸びフランジ性に大きく影響することが知られている。
【０００９】
例えば、非特許文献１には、４４０〜５９０ＭＰａ級の鋼板において、鋼板中のＳ含有量を低減することで介在物の生成が抑制されて伸びフランジ性が改善されることが開示されている。
【００１０】
しかしながら、鋼板中のＳ含有量を現状のレベルよりさらに低下させるためには、製鋼工程で特別な脱硫処理を必要とし、生産性の低下やコストアップの要因となるため、工業的には、上記非特許文献１に開示されるような低Ｓ化による伸びフランジ性改善技術の適用は困難である。
【特許文献１】特開２００２−１６１３３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５６８７２号公報
【特許文献３】特開２００４−２３２０２２号公報
【非特許文献１】木下ら，「ＮＫＫ技報」，１９９４年，第１４５巻，ｐ．１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の目的は、引張強度を確保しつつ、伸びフランジ性を従来鋼よりさらに高めた、より成形性に優れた高強度冷延鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、
質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．０３〜０．３０％、
Ｓｉ：０．５〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．００２％超、０．０１％未満、
Ｎ：０．０１％以下、
Ａｌ：０．０１〜１．００％
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、
硬さ３８０Ｈｖ以下の焼戻しマルテンサイトが面積率で５０％以上（１００％を含む）を含み、残部がフェライトからなる組織を有し、
前記焼戻しマルテンサイト中に存在する、円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子が、該焼戻しマルテンサイト１μｍ２当たり２．３個以下であり、
全組織中に存在する、アスペクト比２．０以上の介在物が、１ｍｍ２当たり２００個以下である
ことを特徴とする伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｃｒ：０．０１〜１．０％、および／または
Ｍｏ：０．０１〜１．０％
を含むものである請求項１に記載の伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％、および／または
Ｎｉ：０．０５〜１．０％
を含むものである請求項１または２に記載の伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
を含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、焼戻しマルテンサイト単相、または、フェライトと焼戻しマルテンサイトからなる二相組織において、焼戻しマルテンサイトの硬さおよびその面積率と、該焼戻しマルテンサイト中に析出した粗大なセメンタイト粒子の存在数と、全組織中に析出した細長形状の介在物の存在数とを適正に制御することで、引張強度を確保しつつ、伸びフランジ性を従来鋼よりさらに改善することが可能となり、より成形性に優れた高強度鋼板を提供できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者らは、焼戻しマルテンサイト単相、または、フェライトと焼戻しマルテンサイト（以下、単に「マルテンサイト」ということあり。）からなる二相組織を有する高強度鋼板（上記特許文献２、３参照）に着目し、引張強度を確保しつつ、伸びフランジ性を改善できれば、上記要望レベルを満足しうる高強度鋼板が得られると考え、伸びフランジ性に及ぼす各種要因の影響を調査するなど鋭意検討を行ってきた。その結果、フェライトの割合を少なくすることに加え、該焼戻しマルテンサイトの硬さを低下させること、焼戻し時にマルテンサイト中に析出する粗大なセメンタイト粒子数を減少させること、および、鋼材の鋳造時に析出する細長形状の介在物数を減少させることで、引張強度を確保しつつ、伸びフランジ性を従来鋼よりさらに向上できることを見出し、該知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１８】
以下、まず本発明鋼板を特徴づける組織について説明する。
【００１９】
〔本発明鋼板の組織〕
上述したとおり、本発明鋼板は、焼戻しマルテンサイト単相、または、上記特許文献２、３と同様の二相組織（フェライト＋焼戻しマルテンサイト）をベースとするものであるが、特に、該焼戻しマルテンサイトの硬さが３８０Ｈｖ以下に制御されているとともに、該焼戻しマルテンサイト中に析出した粗大なセメンタイト粒子の存在数と、全組織中に析出した細長形状の介在物の存在数とが制御されている点で、上記特許文献２、３の鋼板とは相違している。
【００２０】
＜硬さ３８０Ｈｖ以下の焼戻しマルテンサイト：面積率で５０％以上（１００％を含む）＞
焼戻しマルテンサイトの硬さを制限して該焼戻しマルテンサイトの変形能を高めることで、フェライトと該焼戻しマルテンサイトの界面への応力集中を抑制し、該界面での亀裂の発生を防止して伸びフランジ性を確保するとともに、焼戻しマルテンサイト主体の組織にすることで、該焼戻しマルテンサイトの硬さを低下させても高強度を確保できる。
【００２１】
上記作用を有効に発揮させるには、焼戻しマルテンサイトの硬さは３８０Ｈｖ以下（好ましくは３７０Ｈｖ以下、さらに好ましくは  ３５０Ｈｖ以下）とし、該焼戻しマルテンサイトは、面積率で５０％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上（１００％を含む）とする。なお、残部はフェライトである。
【００２２】
＜円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子：焼戻しマルテンサイト１μｍ２当たり２．３個以下＞
焼戻しの際にマルテンサイト中に析出した粗大なセメンタイト粒子の存在数を制御することで、伸びフランジ性を向上させることができる。つまり、伸びフランジ変形時において破壊の起点となる粗大なセメンタイト粒子の数を減少させることで、伸びフランジ性を改善することができる。
【００２３】
上記作用を有効に発揮させるには、円相当直径０．１μｍ以上の粗大なセメンタイト粒子は、焼戻しマルテンサイト１μｍ２当たり２．３個以下、好ましくは１．８個以下、さらに好ましくは１．３個以下に制限する。
【００２４】
＜アスペクト比２．０以上の介在物：１ｍｍ２当たり２００個以下＞
マトリックス組織（全組織）中に存在する介在物が伸びフランジ性に及ぼす影響について穴拡げ試験により種々検討を行った結果、以下の知見が得られた。
【００２５】
すなわち、穴拡げ試験後のサンプルの破断部近傍の亀裂の発生状況を調査したところ、主にアスペクト比が２以上の細長形状の介在物から亀裂が発生しており、該アスペクト比が２以上の細長形状の介在物が伸びフランジ性を支配していることがわかった。
【００２６】
このように、アスペクト比が２以上の細長形状の介在物が伸びフランジ性を支配する理由は以下のように推定される。
【００２７】
つまり、マトリックス組織中に介在物のような欠陥が存在する場合、該欠陥の先端近傍に発生する応力σｘは下記式（１）で表わされる。
【００２８】
σｘ＝Ｋ／√（２πｘ）・・・式（１）
ここに、Ｋ＝Ｍσ√（πａ）・・・式（２）
σｘ：欠陥の先端から距離ｘ離れた点の応力
ｘ  ：欠陥の先端からの距離
Ｋ  ：応力拡大係数
Ｍ  ：比例定数
σ  ：付与された応力
ａ  ：欠陥長さ
【００２９】
同じ面積の介在物（欠陥）でもそのアスペクト比が大きくなるにしたがって、介在物の長径（欠陥長さ）ａが長くなり、上記式（２）より明らかなように、応力拡大係数Ｋが大きくなり、その結果、上記式（１）より明らかなように、介在物（欠陥）の先端近傍に発生する応力σｘも大きくなり、該介在物（欠陥）の先端近傍に歪が集中することとなる。そして、介在物（欠陥）のアスペクト比が２以上になると、介在物（欠陥）の先端近傍に発生する応力σｘが過大となり、歪の集中が限界を超えて亀裂が発生しやすくなるものと考えられる。
【００３０】
そこで、該亀裂の発生を効果的に防止するには、マトリックス組織（全組織）中に析出した、アスペクト比が２以上の介在物の存在数を１ｍｍ２当たり２００個以下、好ましくは１８０個以下、さらに好ましくは１５０個以下に制限する。
【００３１】
以下、焼戻しマルテンサイトの硬さおよびその面積率、セメンタイト粒子のサイズおよびその存在数、ならびに、介在物のアスペクト比およびその存在数の測定方法について説明する。
【００３２】
まず、マルテンサイトの面積率については、各供試鋼板を鏡面研磨し、３％ナイタール液で腐食して金属組織を顕出させた後、概略４μｍ×３μｍ領域５視野について倍率２００００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を観察し、画像解析によってセメンタイトを含まない領域をフェライトとし、残りの領域をマルテンサイトとして、各領域の面積比率よりマルテンサイトの面積率を算出した。
【００３３】
次に、マルテンサイトの硬さについては、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４の試験方法に従って各供試鋼板表面のビッカース硬さ（９８．０７Ｎ）Ｈｖを測定し、下記式（３）を用いてマルテンサイトの硬さＨｖＭに換算を行った。
【００３４】
ＨｖＭ＝（１００×Ｈｖ−ＶＦ×ＨｖＦ）／ＶＭ  ・・・式（３）
ただし、ＨｖＦ＝１０２＋２０９［％Ｐ］＋２７［％Ｓｉ］＋１０［％Ｍｎ］＋４［％Ｍｏ］−１０［％Ｃｒ］＋１２［％Ｃｕ］（藤田利夫ら訳：「鉄鋼材料の設計と理論」（丸善株式会社）、昭和５６年９月３０日発行、ｐ.１０の図２．１から、低Ｃフェライト鋼の降伏応力の変化に及ぼす各合金元素量の影響の度合い（直線の傾き）を読み取って定式化を行った。なお、Ａｌ、Ｎなどその他の元素はフェライトの硬さに影響しないとした。）
ここに、ＨｖＦ：フェライトの硬さ、ＶＦ：フェライトの面積率（％）、ＶＭ：マルテンサイトの面積率（％）、［％Ｘ］：成分元素Ｘの含有量（質量％）である。
【００３５】
セメンタイト粒子のサイズおよびその存在数については、各供試鋼板を鏡面研磨し、３％ナイタールで腐食して金属組織を顕出させた後、マルテンサイト内部の領域を解析できるよう、１００μｍ２領域の視野について倍率１００００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を観察し、画像のコントラストから白い部分をセメンタイト粒子と判別してマーキングし、画像解析ソフトにて、前記マーキングした各セメンタイト粒子の面積から円相当直径を算出するとともに、単位面積あたりに存在する所定のサイズのセメンタイト粒子の個数を求めた。
【００３６】
また、介在物のアスペクト比およびその存在数については、各供試鋼板を鏡面研磨した後、１００００μｍ２領域の視野について倍率４００倍の光学顕微鏡（ＳＥＭ）像を観察し、画像のコントラストから黒い部分を介在物と判別してマーキングし、画像解析ソフトにて、前記マーキングした各介在物の最大径と最小径を求めてその比（最大径／最小径）をアスペクト比とするとともに、単位面積あたりに存在する２以上のアスペクト比の介在物の個数を求めた。
【００３７】
次に、本発明鋼板を構成する成分組成について説明する。以下、化学成分の単位はすべて質量％である。
【００３８】
〔本発明鋼板の成分組成〕
Ｃ：０．０３〜０．３０％
Ｃは、マルテンサイトの面積率およびマルテンサイト中に析出するセメンタイト量に影響し、強度および伸びフランジ性に影響する重要な元素である。０．０３％未満では強度が確保できず、一方、０．３０％超ではマルテンサイトの硬さが高くなりすぎて伸びフランジ性が確保できない。Ｃ含有量の範囲は、好ましくは０．０５〜０．２５％、さらに好ましくは０．０７〜０．２０％である。
【００３９】
Ｓｉ：０．５〜３．０％
Ｓｉは、焼戻し時におけるセメンタイト粒子の粗大化を抑制する効果を有し、粗大なセメンタイト粒子の生成を防止することで、伸びフランジ性を向上させるのに有用な元素である。０．５％未満では焼戻し中にセメンタイト粒子が粗大化し、円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子が増加して伸びフランジ性が確保できず、一方、３．０％超では加熱時におけるオーステナイトの形成を阻害するため、マルテンサイトの面積率を確保できず、やはり伸びフランジ性を確保できない。Ｓｉ含有量の範囲は、好ましくは０．７〜２．５％、さらに好ましくは１．０〜２．０％である。
【００４０】
Ｍｎ：０．１〜５．０％
Ｍｎは、上記Ｓｉと同様、焼戻し時におけるセメンタイトの粗大化を抑制する効果を有し、粗大なセメンタイト粒子の生成を防止しつつ、適度に微細なセメンタイト粒子の数を増大させることで、伸びと伸びフランジ性の両立に寄与するとともに、焼入れ性を確保するのに有用な元素である。０．１％未満では焼戻し時における適度に微細なセメンタイト粒子の増加割合に対し、粗大なセメンタイト粒子の増加割合が過大となるため、伸びと伸びフランジ性を両立できず、一方、５．０％超とすると焼入れ時（焼鈍加熱後の冷却時）にオーステナイトが残存し、伸びフランジ性を低下させる。Ｍｎ含有量の範囲は、好ましくは０．６０〜３．０％、さらに好ましくは１．３０〜２．５％である。
【００４１】
Ｐ：０．１％以下
Ｐは不純物元素として不可避的に存在し、固溶強化により強度の上昇に寄与するが、      旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界を脆化させることで伸びフランジ性を劣化させるので、０．１％以下とする。好ましくは０．０５％以下、さらに好ましくは０．０３％以下である。
【００４２】
Ｓ：０．００２％超、０．０１％未満
Ｓも不純物元素として不可避的に存在し、ＭｎＳ介在物を形成し、穴拡げ時に亀裂の起点となることで伸びフランジ性を低下させるので、０．０１％未満とする。より好ましくは０．００５％以下である。Ｓの下限は上記観点からはできるだけ低くするのが望ましいが、上記［背景技術］の項で述べたように、工業的制約により０．００２％以下にすることは困難であるので、０．００２％超とする。
【００４３】
Ｎ：０．０１％以下
Ｎも不純物元素として不可避的に存在し、歪時効により伸びと伸びフランジ性を低下させるので、低い方が好ましく、０．０１％以下とする。
【００４４】
Ａｌ：０．０１〜１．００％
ＡｌはＮと結合してＡｌＮを形成し、歪時効の発生に寄与する固溶Ｎを低減させることで伸びフランジ性の劣化を防止するとともに、固溶強化により強度向上に寄与する。０．０１％未満では鋼中に固溶Ｎが残存するため、歪時効が起こり、伸びと伸びフランジ性を確保できず、一方、１．００％超では加熱時におけるオーステナイトの形成を阻害するため、マルテンサイトの面積率を確保できず、伸びフランジ性を確保できなくなる。
【００４５】
本発明の鋼は上記成分を基本的に含有し、残部が実質的に鉄及び不純物であるが、その他、本発明の作用を損なわない範囲で、以下の許容成分を添加することができる。
【００４６】
Ｃｒ：０．０１〜１．０％、および／または、Ｍｏ：０．０１〜１．０％
これらの元素は、セメンタイトの代わりに微細な炭化物として析出することで、伸びフランジ性の劣化を抑えつつ、析出強化量を高めるのに有用な元素である。各元素とも０．０１％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも１．０％を超える添加では析出強化が過剰となり、マルテンサイトの硬さが高くなりすぎ伸びフランジ性が低下してしまう。
【００４７】
Ｃｕ：０．０５〜１．０％、および／または、Ｎｉ：０．０５〜１．０％
これらの元素は、セメンタイトの成長を抑制することで、適度に微細なセメンタイトが得られやすくなり、伸びと伸びフランジ性のバランスを改善するのに有用な元素である。各元素とも０．０５％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも１．０％を超える添加では焼入れ時にオーステナイトが残存し、伸びフランジ性を低下させる。
【００４８】
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
これらの元素は、介在物を微細化し、破壊の起点を減少させることで、伸びフランジ性を向上させるのに有用な元素である。各元素とも０．０００５％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも０．０１％を超える添加では逆に介在物が粗大化し、伸びフランジ性が低下する。
【００４９】
次に、本発明鋼板を得るための好ましい製造方法を以下に説明する。
【００５０】
〔本発明鋼板の好ましい製造方法〕
上記のような冷延鋼板を製造するには、まず、上記成分組成を有する鋼を溶製し、造塊または連続鋳造によりスラブとしてから熱間圧延を行なう。熱間圧延条件としては、仕上げ圧延の終了温度をＡｒ３点以上に設定し、適宜冷却を行った後、４５０〜７００℃の範囲で巻き取る。熱間圧延終了後は酸洗してから冷間圧延を行うが、冷間圧延率は３０％程度以上とするのがよい。
【００５１】
そして、上記冷間圧延後、引き続き、２回焼鈍を繰り返し、さらに焼戻しを行う。
【００５２】
［１回目の焼鈍条件］
１回目の焼鈍条件としては、焼鈍加熱温度：１１００〜１２００℃に加熱し、焼鈍保持時間：１０ｓ超、３６００ｓ以下保持した後、２００℃以下まで冷却する。なお、冷却速度には特に制約はなく、その冷却手段は任意である。
【００５３】
＜焼鈍加熱温度：１１００〜１２００℃に加熱し、焼鈍保持時間：１０ｓ超、３６００ｓ以下＞
焼鈍加熱により、冷間圧延で伸張した介在物（特にＭｎＳ介在物）を球状化するためである。焼鈍加熱温度が１１００℃未満、または、焼鈍保持時間が１０ｓ以下では、介在物の形状変化が不十分となり、アスペクト比２以下の介在物の存在数を十分に低減できなくなり、一方、焼鈍加熱温度が１２００℃超、または、焼鈍保持時間が３６００ｓ超になると、酸化性雰囲気下で加熱を行う工業炉内では、鋼板表面への酸化スケールの発生や鋼板表面の脱炭が顕著となるため好ましくない。
【００５４】
［２回目の焼鈍条件］
２回目の焼鈍条件としては、焼鈍加熱温度：［（Ａｃ１＋Ａｃ３）／２］〜１０００℃に加熱し、焼鈍保持時間：３６００ｓ以下保持した後、焼鈍加熱温度から直接Ｍｓ点以下の温度まで  ５０℃／ｓ以上の冷却速度で急冷するか、または、焼鈍加熱温度から、焼鈍加熱温度未満で６００℃以上の温度（第１冷却終了温度）まで１℃／ｓ以上の冷却速度（第１冷却速度）で徐冷した後、Ｍｓ点以下の温度（第２冷却終了温度）まで５０℃／ｓ以下の冷却速度（第２冷却速度）で急冷するのがよい。
【００５５】
＜焼鈍加熱温度：［（Ａｃ１＋Ａｃ３）／２］〜１０００℃、焼鈍保持時間：３６００ｓ以下＞
焼鈍加熱時に十分にオーステナイトに変態させ、その後の冷却時にオーステナイトから変態生成するマルテンサイトの面積率を５０％以上確保するためである。
焼鈍加熱温度が［（Ａｃ１＋Ａｃ３）／２］℃未満では、焼鈍加熱時においてオーステナイトへの変態量が不足するため、その後の冷却時にオーステナイトから変態生成するマルテンサイトの量が減少して面積率５０％以上を確保できなくなり、一方、１０００℃を超えると、オーステナイト組織が粗大化して鋼板の曲げ性や靭性が劣化するとともに、焼鈍設備の劣化をもたらすため好ましくない。
【００５６】
また、焼鈍保持時間が３６００ｓを超えると、生産性が極端に悪化するので好ましくない。
【００５７】
＜Ｍｓ点以下の温度まで５０℃／ｓ以上の冷却速度で急冷＞
冷却中にオーステナイトからフェライトやベイナイト組織が形成されることを抑制し、マルテンサイト組織を得るためである。
【００５８】
Ｍｓ点より高い温度で急冷を終了させたり、冷却速度が５０℃／ｓ未満になると、ベイナイトが形成されるようになり、鋼板の強度が確保できなくなる。
【００５９】
＜加熱温度未満で６００℃以上の温度まで１℃／ｓ以上の冷却速度で徐冷＞
面積率で５０％未満のフェライト組織を形成させることにより、伸びフランジ性を確保したまま伸びの改善が図れるためである。
【００６０】
６００℃未満の温度または１℃／ｓ未満の冷却速度ではフェライトの形成が過剰となりマルテンサイトが面積率が不足し、強度と伸びフランジ性が確保できなくなる。
【００６１】
［焼戻し条件］
焼戻し条件としては、上記焼鈍冷却後の温度から１段目の焼戻し加熱温度：３２５〜３７５℃まで、１００〜３２５℃の間を５℃／ｓ以上の平均加熱速度で加熱し、１段目の焼戻し保持時間：５０ｓ以上保持した後、さらに、２段目の焼戻し加熱温度Ｔ：４００℃以上まで加熱し、２段目の焼戻し保持時間ｔ（ｓ）が、Ｐｔ＝（Ｔ＋２７３）・［ｌｏｇ（ｔ）＋１７］＞１３６００、かつ、Ｐｇ＝ｅｘｐ［−９６４９／（Ｔ＋２７３）］×ｔ＜０．９×１０−３となる条件で保持した後、冷却すればよい。なお、２段目の保持中に温度Ｔを変化させる場合は、下記式（４）を用いればよい。
【数１】
0004324225.tif 000002
【００６２】
マルテンサイトからのセメンタイトの析出が最も速くなる温度域である３５０℃付近で保持してマルテンサイト組織中に均一にセメンタイト粒子を析出させた後、より高い温度域に加熱・保持することで、セメンタイト粒子を適切なサイズに成長させることができるためである。
【００６３】
＜１段目の焼戻し加熱温度：３２５〜３７５℃まで、１００〜３２５℃の間を５℃／ｓ以上の平均加熱速度で加熱＞
１段目の焼戻し加熱温度が３２５℃未満もしくは３７５℃超え、または、１００〜３２５℃の間の平均加熱速度が５℃／ｓ未満の場合は、マルテンサイト中にセメンタイト粒子の析出が不均一に起こるため、その後の２段目の加熱・保持中における成長により、粗大なセメンタイト粒子の割合が増加し、伸びフランジ性が得られなくなる。
【００６４】
＜２段目の焼戻し加熱温度Ｔ：４００℃以上まで加熱し、２段目の焼戻し保持時間ｔ（ｓ）が、Ｐｔ＝（Ｔ＋２７３）・［ｌｏｇ（ｔ）＋１７］＞１３６００、かつ、Ｐｇ＝ｅｘｐ［−９６４９／（Ｔ＋２７３）］×ｔ＜０．９×１０−３となる条件で保持＞
ここで、Ｐｔ＝（Ｔ＋２７３）・［ｌｏｇ（ｔ）＋１７］は、金属学会編：鉄鋼材料講座・現代の金属学 材料編 ４、ｐ．５０に記載の焼戻しマルテンサイトの硬さを規定するパラメータである。また、Ｐｇ＝ｅｘｐ［−９６４９／（Ｔ＋２７３）］×ｔは、杉本孝一ら：材料組織学［朝倉書店出版］、ｐ１０６の  式（４．１８）に記載の析出物の粒成長モデルを元に変数の設定および簡略化を行った、析出物としてのセメンタイト粒子のサイズを規定するパラメータである。
【００６５】
２段目の焼戻し加熱温度Ｔを４００℃未満とすると、セメンタイト粒子を十分なサイズに成長させるために必要な保持時間ｔが長くなりすぎる。
【００６６】
Ｐｔ＝（Ｔ＋２７３）・［ｌｏｇ（ｔ）＋１７］≦１３６００では、マルテンサイトの硬さが十分に低下せず、伸びフランジ性が得られない。
【００６７】
Ｐｇ＝ｅｘｐ［−９６４９／（Ｔ＋２７３）］×ｔ≧０．９×１０−３では、セメンタイト粒子が粗大化し、０．１μｍ以上のセメンタイト粒子の数が多くなりすぎるため、やはり伸びフランジ性が確保できなくなる。
【実施例】
【００６８】
下記表１に示す成分の鋼を溶製し、厚さ１２０ｍｍのインゴットを作成した。
これを熱間圧延で厚さ２５ｍｍにした後、再度、熱間圧延で厚さ３．２ｍｍとした。これを酸洗した後、厚さ１．６ｍｍに冷間圧延して供試材とし、表２に示す条件にて熱処理を施した。
【表１】
0004324225.tif 000003
【表２】
0004324225.tif 000004
【００６９】
熱処理後の各鋼板について、上記［発明を実施するための最良の形態］の項で説明した測定方法により、マルテンサイトの面積率およびその硬さ、セメンタイト粒子のサイズおよびその存在数、ならびに、介在物のアスペクト比およびその存在数を測定した。
【００７０】
また、上記各鋼板について、引張強度ＴＳおよび伸びフランジ性λを測定した。なお、引張強度ＴＳは、圧延方向と直角方向に長軸をとってＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に記載の５号試験片を作成し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に従って測定を行った。また、伸びフランジ性λは、鉄連規格ＪＦＳＴ１００１に則り、穴拡げ試験を実施して穴拡げ率の測定を行い、これを伸びフランジ性とした。
【００７１】
測定結果を表３に示す。
【００７２】
同表に示すように、発明例である鋼Ｎｏ．１、２、５、８、１１、１２、１４〜１８、２９は、いずれも、引張強度ＴＳが９８０ＭＰａ以上で、かつ、伸びフランジ性（穴広げ率）λが１２５％以上を満足し、上記［背景技術］の項で述べた要望レベルを満足する、引張強度と伸びフランジ性を兼備した高強度冷延鋼板が得られた。
【００７３】
これに対して、比較例である鋼Ｎｏ．３、４、６、７、９、１０、１３、１９〜２８は、少なくともいずれかの特性が劣っている。
【００７４】
すなわち、鋼Ｎｏ．３は、Ｓ含有量が高すぎることにより、介在物の数が多くなりすぎるため、引張強度は優れているものの、伸びフランジ性は劣っている。
【００７５】
また、鋼Ｎｏ．４は、マルテンサイト面積率が５０％未満のため、引張強度、伸びフランジ性とも劣っている。
【００７６】
また、鋼Ｎｏ．６は、Ｃ含有量が高すぎることにより、マルテンサイトの面積率は５０％以上あるが、粗大化したセメンタイト粒子が多くなりすぎるため、引張強度には優れているものの、伸びフランジ性が劣っている。
【００７７】
また、鋼Ｎｏ．７は、Ｓｉ含有量が低すぎることにより、マルテンサイトの面積率は５０％以上あるが、粗大化したセメンタイト粒子が多くなりすぎるため、引張強度には優れているものの、伸びフランジ性が劣っている。
【００７８】
また、鋼Ｎｏ．９は、マルテンサイトの面積率は５０％以上あるが、その硬さが高すぎるため、引張強度は優れているものの、伸びフランジ性が劣っている。
【００７９】
また、鋼Ｎｏ．１０は、Ｍｎ含有量が低すぎることにより、セメンタイト粒子が粗大化し、引張強度と伸びは優れているものの、伸びフランジ性が劣っている。
【００８０】
また、鋼Ｎｏ．１３は、Ｍｎ含有量が高すぎることにより、焼入れ時（焼鈍加熱後の冷却時）にオーステナイトが残留するため、引張強度は優れているものの、伸びフランジ性が劣っている。
【００８１】
また、鋼Ｎｏ．１９〜２１は、１回目の焼鈍時における加熱温度および／または保持時間が不足していることにより、アスペクト比２以上の介在物数が十分に減少せず、引張強度は優れているものの、伸びフランジ性が劣っている。
【００８２】
また、鋼Ｎｏ．２２〜２８は、２回目の焼鈍条件または焼戻し条件が推奨範囲を外れていることにより、本発明の組織を規定する要件のうち少なくとも一つを満たさず、少なくとも伸びフランジ性が劣っている。
【００８３】
ここで、表３に示すデータのうち、鋼の成分組成とマトリックス組織の構成が本発明の規定範囲を満たす鋼Ｎｏ．のデータを用いて、以下の解析を試みた。
【００８４】
まず、伸びフランジ性（穴広げ率）λに及ぼすセメンタイト粒子数および介在物数の影響度合いについて整理した結果、図１〜３が得られた。
【００８５】
図１に示すように、伸びフランジ性（穴広げ率）λは、円相当直径０．１μｍ以上の粗大なセメンタイト粒子数の増加に伴って、ほぼ直線的に低下し、λ≧１２５％を確保するには、該粗大セメンタイト粒子数を２．３個／μｍ２以下にする必要があることがわかる。
【００８６】
また、図２に示すように、伸びフランジ性（穴広げ率）λは、アスペクト比が２以上の細長形状の介在物数の増加に伴って、ほぼ直線的に低下し、λ≧１２５％を確保するには、該細長形状介在物数を２００個／ｍｍ２以下にする必要があることがわかる。
【００８７】
なお、図３に示すように、伸びフランジ性（穴広げ率）λと全介在物数とは明りょうな相関関係は見られなかった。
【００８８】
そこで、本発明における、アスペクト比が２以上の細長形状の介在物数と、円相当直径０．１μｍ以上の粗大なセメンタイト粒子数との組合せの適正範囲を確認するため、これら２つのパラメータを縦軸および横軸とするグラフ上に発明例と比較例のデータをプロットしたものを、図４に示す。同図より、本発明は、円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子が２．３個／μｍ２以下で、かつ、アスペクト比２．０以上の介在物が２００個／ｍｍ２以下を満たす必要があることが明らかである。
【００８９】
ちなみに、発明例（鋼Ｎｏ．１）と比較例（鋼Ｎｏ．２３）の、マルテンサイト組織中におけるセメンタイト粒子の分布状態を図５に例示する。同図はＳＥＭ観察の結果であり、白い部分がセメンタイト粒子である。同図から明らかなように、発明例では、微細なセメンタイト粒子が均一に分散し、粗大化したセメンタイト粒子はほとんど見られないのに対して、比較例では、粗大化したセメンタイト粒子が多数存在しているのが認められる。
【００９０】
また、発明例（鋼Ｎｏ．１）と比較例（鋼Ｎｏ．１９）の、マトリックス組織中における介在物の存在形態を図６に例示する。同図は光学顕微鏡による観察の結果であり、黒い部分が介在物である。同図から明らかなように、発明例では、ほとんどの介在物が球状化しているのに対し、比較例では、多くの介在物が細長形状をしているのが認められる。
【表３】
0004324225.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】マルテンサイト組織中における、円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子数と、伸びフランジ性（穴広げ率）との関係を示すグラフ図である。
【図２】全組織中における、アスペクト比２以上の介在物数と、伸びフランジ性（穴広げ率）との関係を示すグラフ図である。
【図３】全組織中における全介在物数と、伸びフランジ性（穴広げ率）との関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明における、アスペクト比２以上の介在物数と、円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子数との組合せの適正範囲を示すグラフ図である。
【図５】マルテンサイト組織中におけるセメンタイト粒子の分布状態を示す図である。
【図６】マトリックス組織中における介在物の存在形態を示すグラフ図である。
【要約】 
【課題】伸びフランジ性を従来鋼よりさらに高めた、より成形性に優れた高強度冷延鋼板を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.03〜0.30%、Si:0.5〜3.0%、Mn:0.1〜5.0%、P:0.1%以下、S:0.002%超、0.01%未満、N:0.01%以下、Al:0.01〜1.00%を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、硬さ380Hv以下の焼戻しマルテンサイトを面積率で50%以上（100%を含む）含み、残部がフェライトからなる組織を有し、前記焼戻しマルテンサイト中に存在する、円相当直径0.1μm以上のセメンタイト粒子が、前記焼戻しマルテンサイト1μm2当たり2.3個以下であり、全組織中に存在する、アスペクト比2.0以上の介在物が、1mm2当たり200個以下である冷延鋼板。
【選択図】なし【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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