(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００５〜０．２０％、
Ｍｎ：０．１０〜３．００％、
Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、
Ｔｉ：０．００２〜０．１５％
を含有し、
Ｓｉ：２．５０％以下、
Ｐ  ：０．１５％以下、
Ｓ  ：０．０１５％以下、
Ａｌ：０．１５％以下、
Ｎ  ：０．０１％以下
に制限し、下記（式１）を満足し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、体積率の合計が５０％超のフェライトとベイナイトの一方又は双方と、体積率が２〜２５％のマルテンサイトと、体積率の合計が１５％以下のパーライトとセメンタイトの一方又は双方からなり、鋼板の表面からの板厚方向の距離が板厚の１／６である位置の、｛１００｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１０｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比との和が５以下であり、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値と｛２１１｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比の和が５以上であることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼板。
Ｔｉ−４８／１４×Ｎ≧０．０００５  ・・・  （式１）
ここで、Ｔｉ、Ｎは各元素の含有量［質量％］である。
【請求項２】
下記（式２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
４≦３．２Ｍｎ＋９．６Ｍｏ＋４．７Ｗ＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ≦１０
・・・（式２）
ここで、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒは各元素の含有量［質量％］である。
【請求項３】
質量％で、
Ｍｏ：０．０１〜１．００％、
Ｃｒ：０．０１〜３．００％、
Ｗ  ：０．０１〜３．００％、
Ｃｕ：０．０１〜３．００％、
Ｎｉ：０．０１〜３．００％
の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【請求項４】
質量％で、
Ｂ  ：０．０００５〜０．０１％
を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【請求項５】
質量％で、
Ｃａ：０．０００５〜０．１０％、
Ｒｅｍ：０．０００５〜０．１０％、
Ｖ  ：０．００１〜０．１０％
の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【請求項６】
鋼鈑の板厚方向の中央部の、｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）が１５以下、｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比（Ｂ）が５以上、かつ、
（Ａ）／（Ｂ）≦１．００を満足することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【請求項７】
鋼鈑の板厚方向の中央部の、｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）が１５以下、｛００１｝＜０１１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比との単純平均値（Ｃ）が５以上、かつ、（Ａ）／（Ｃ）≦１．１０を満足することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼鈑。
【請求項８】
静的引張法で測定した圧延方向のヤング率が２２０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板に、溶融亜鉛めっきが施されていることを特徴とする低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板に、合金化溶融亜鉛めっきが施されていることを特徴とする低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板、請求項９に記載の低降伏比型高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板、又は、請求項１０に記載の低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板が任意の方向に巻かれていることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼管。
【請求項１２】
請求項１〜５の何れか１項に記載の化学成分を有する鋼片に、１１００℃以下、最終パスまでの圧下率を４０％以上とし、下記（式３）によって求められる形状比Ｘが２．３以上である圧延を２パス以上とし、最終パスの温度をＡｒ3変態点［℃］以上９００℃以下の温度で熱間圧延を終了し、３０ｓ以内の空冷を行った後、５〜１５０℃／ｓの冷却速度で２５〜３００℃まで冷却し、巻き取ることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
形状比Ｘ＝ｌd／ｈm    ・・・（式３）
ここで、ｌd（圧延ロールと鋼鈑の接触弧長）：√（Ｌ×（ｈin−ｈout）／２）
ｈm   ：（ｈin＋ｈout）／２
Ｌ    ：圧延ロールの直径
ｈin  ：圧延ロール入側の板厚
ｈout ：圧延ロール出側の板厚
【請求項１３】
下記（式５）によって計算される有効ひずみ量ε*が０．４以上となるように熱間圧延を行うことを特徴とする請求項１２に記載の低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
【数１】
0005037413.tif 000024
ここで、ｎは、仕上げ熱延の圧延スタンド数、εｊは、ｊ番目のスタンドで加えられたひずみ、εｎは、ｎ番目のスタンドで加えられたひずみ、ｔｉは、ｉ〜ｉ＋１番目のスタンド間の走行時間［ｓ］、τｉは、気体常数Ｒ（＝１．９８７）とｉ番目のスタンドの圧延温度Ｔｉ［Ｋ］によって下記（式６）で計算した数値。
【数２】
0005037413.tif 000025
【請求項１４】
熱間圧延を実施する際に、ロール径が７００ｍｍ以下の圧延ロールを、少なくとも１つ以上使用することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
【請求項１５】
熱間圧延の少なくとも１パス以上の異周速率を、１％以上とすることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか１項に記載の低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する方法であって、請求項１２〜１５の何れか１項に記載の製造方法で製造した低降伏比高ヤング率鋼板に、溶融亜鉛メッキを施すことを特徴とする低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載の低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する方法であって、請求項１６に記載の溶融亜鉛メッキを施した後、４５０〜６００℃までの温度範囲で５ｓ以上の熱処理を行うことを特徴とする低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の鋼管を製造する方法であって、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の製造方法により得られた低降伏比高ヤング率鋼板、請求項１６に記載の製造方法により得られた低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板、又は、請求項１７に記載の製造方法により得られた低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を、任意の方向に巻いて鋼管にすることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延方向のヤング率が高く、また、引張強さが高く、降伏強さが低い、低降伏比高ヤング率鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板、及び、鋼管、並びに、それらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄のヤング率と結晶方位との相関は非常に強く、例えば、＜１１１＞方向のヤング率は、理想的には２８０ＧＰａを超え、＜１１０＞方向のヤング率は約２２０ＧＰａである。一方、＜１００＞方向のヤング率は、１３０ＧＰａ程度であり、結晶方位によってヤング率は変化する。また、鋼材の結晶方位が、特定の方位への配向を有さない場合、即ち、集合組織がランダムである鋼板のヤング率は、約２０５ＧＰａである。
【０００３】
これまでに、集合組織を制御し、圧延方向に対して直角な方向（幅方向という。）のヤング率を高めた鋼板に関して、多数の技術が提案されている。また、鋼板の圧延方向と幅方向のヤング率を同時に高める技術については、一定方向への圧延に加え、それと直角方向の圧延を施す厚鋼板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、参照）。このような、圧延の方向を途中で変化させる方法は、厚鋼板の圧延工程で、比較的簡単に行うことができる。
【０００４】
しかし、厚鋼板を製造する場合でも、鋼板の幅及び長さによっては、圧延方向を一定にせざるを得ないこともある。また、特に、薄鋼板の場合は、鋼片を連続的に圧延して鋼帯とする連続熱延プロセスによって製造することが多いため、圧延の方向を途中で変化させる技術は、現実的でない。
【０００５】
自動車の衝突時の補強部材等は、ロール成形により加工されることがある。この場合は、圧延方向が、部材の長手方向になり、部材の長手方向の剛性を高くするために、圧延方向のヤング率の向上が必要となる。
【０００６】
このような要求に対して、本発明者らの一部は、鋼板の表層部に剪断歪みを与え、表層部の圧延方向のヤング率を高める方法を提案した（例えば、特許文献２、３、参照）。特許文献２及び３に提案されている方法によって得られる鋼板は、表層部に、圧延方向のヤング率を高める集合組織を発達させたものである。そのため、これらの鋼板は、表層部のヤング率が高く、振動法によって測定したヤング率が、２３０ＧＰａ超という高い数値を示す。
【０００７】
ヤング率の測定法の一つである振動法は、周波数を変化させながら鋼鈑に曲げ変形を与えて、共振が起こる周波数を求め、それを、ヤング率に換算する測定方法である。このような方法で測定したヤング率は、動的ヤング率とも呼ばれ、曲げ変形時に得られるヤング率であり、曲げモーメントの大きい表層部の寄与が大きいものである。
【０００８】
しかし、自動車が衝突した際に、例えば、衝撃吸収部材等には、曲げモーメントのみならず、引張応力や圧縮応力なども負荷される。また、自動車の構造部材には、衝突安全性の観点から、圧縮変形を受けた際の高い衝撃吸収エネルギー能が要求される。そのため、部材としての衝撃吸収エネルギーを向上させるには、引張応力及び圧縮応力に対する剛性を確保することが必要である。このような要求に対して、部材の長手方向の、引張応力及び圧縮応力に対するヤング率を高めることが有効である。
【０００９】
したがって、引張応力及び圧縮応力が作用する部材のヤング率については、振動法ではなく、静的引張法で測定するヤング率、即ち、静的ヤング率を高めることが、極めて重要となる。静的ヤング率は、引張試験を行った際に得られる応力―歪曲線の弾性変形領域での傾きから求めるヤング率であり、ヤング率の高い層と低い層の厚みの比のみで決まる、材料全体としてのヤング率である。
【００１０】
したがって、圧延方向の静的ヤング率を高めるには、表層から板厚方向の深い部位までの集合組織を制御する必要がある。なお、表層から板厚中心部位までの全板厚での集合組織を制御することが、より好ましい。しかし、特許文献２及び３に提案されている方法では、圧延時に板厚の中央部まで剪断歪みを導入することは困難である。
【００１１】
また、成分や製造条件によっては、板厚中心部の集合組織には、圧延方向のヤング率を低下させる方位が発達する可能性もある。そのため、振動法で測定したヤング率については、２３０ＧＰａ以上にまで高めることができているものの、静的引張法で測定したヤング率は、必ずしも高いものではない。即ち、静的引張法で測定される圧延方向のヤング率が２２０ＧＰａ以上である鋼板は存在しなかった。
【００１２】
【特許文献１】特開平４−１４７９１７号公報
【特許文献２】特開２００５−２７３００１号公報
【特許文献３】国際公開第０６／０１１５０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
自動車用鋼板は、複雑な形状に加工されるので、プレス成形性などの加工性が要求される。加工性と強度を両立させるには、引張強さを維持して降伏強さを低下させることが必要である。本発明は、静的引張法で測定した圧延方向のヤング率が高く、降伏比が低い、低降伏比高ヤング率鋼板、更に、めっきを施した鋼板、これらの鋼板を素材とする鋼管、及び、それらの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
結晶方位は、通常、｛ｈｋｌ｝＜ｕｖｗ＞で表示される。｛ｈｋｌ｝が、板面方位を示し、＜ｕｖｗ＞が、圧延方向を示す。したがって、圧延方向で高いヤング率を得るためには、圧延方向の方位である＜ｕｖｗ＞が、できるだけ、ヤング率の高い方向に揃うように制御する必要がある。
【００１５】
本発明者らは、この原理に基づき、静的引張法で測定した圧延方向のヤング率が２２０ＧＰａ以上で、かつ、低降伏比となるように鋼板のミクロ組織を制御した高ヤング率鋼板を得るために、検討を行った。
【００１６】
その結果、圧延方向の静的ヤング率を向上させるには、Ｎｂを添加し、ＴｉとＮを所定量含有させて、オーステナイト相（以下、γ相ということがある。）での再結晶を抑制することが重要であり、更に、Ｂを複合添加すると効果が顕著であることを、新たに見出した。
【００１７】
また、熱間圧延においては、圧延温度と、圧延ロールの入側及び出側での板厚と圧延ロールの直径から求められる形状比が重要であり、これらを適正な範囲に制御することによって、鋼板の表面において、剪断歪みを付与された層の厚みが増し、表面から板厚方向への距離が板厚の１／６である部位（１／６板厚部という。）の付近に形成される集合組織も最適化されることを、新たに見出した。
【００１８】
また、熱間加工を受けるγ相の変形挙動に影響を及ぼす積層欠陥エネルギーと変態後の集合組織の間には相関があり、表層から１／６板厚部、及び、板厚方向の中央部（１／２板厚部という。）近傍の集合組織に影響を及ぼす。したがって、表層と板厚中央の両方において、圧延方向のヤング率が向上する方位を発達させた集合組織を得るには、γ相の積層欠陥エネルギーに影響を及ぼすＭｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒの関係を最適化することが重要であるという知見も得た。
【００１９】
さらに、熱間圧延後、巻取りまでの冷却条件、冷延、焼鈍後の冷却条件を制御し、圧延方向のヤング率を低下させることなく、鋼板組織を、主相であるフェライト、ベイナイトと、第２相であるマルテンサイトを有するミクロ組織とし、低降伏比高ヤング率鋼板を得ることに成功した。
【００２０】
本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：０．００５〜０．２０％、Ｍｎ：０．１０〜３．００％、Ｎｂ：０．００５〜０．１０％、Ｔｉ：０．００２〜０．１５％を含有し、Ｓｉ：２．５０％以下、Ｐ：０．１５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ａｌ：０．１５％以下、Ｎ：０．０１％以下に制限し、下記（式１）を満足し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、体積率の合計が５０％超のフェライトとベイナイトの一方又は双方と、体積率が２〜２５％のマルテンサイトと、体積率の合計が１５％以下のパーライトとセメンタイトの一方又は双方からなり、鋼板の表面からの板厚方向の距離が板厚の１／６である位置の、｛１００｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１０｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比との和が５以下であり、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値と｛２１１｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比の和が５以上であることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼板。
【００２１】
Ｔｉ−４８／１４×Ｎ≧０．０００５  ・・・  （式１）
ここで、Ｔｉ、Ｎは各元素の含有量［質量％］である。
【００２２】
（２）下記（式２）を満足することを特徴とする上記（１）に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
４≦３．２Ｍｎ＋９．６Ｍｏ＋４．７Ｗ＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ≦１０
・・・（式２）
ここで、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒは各元素の含有量［質量％］である。
【００２３】
（３）質量％で、Ｍｏ：０．０１〜１．００％、Ｃｒ：０．０１〜３．００％、Ｗ：０．０１〜３．００％、Ｃｕ：０．０１〜３．００％、Ｎｉ：０．０１〜３．００％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【００２４】
（４）質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．０１％を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【００２５】
（５）質量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．１０％、Ｒｅｍ：０．０００５〜０．１０％、Ｖ：０．００１〜０．１０％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする上記（１）〜（４）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【００２６】
（６）鋼鈑の板厚方向の中央部の、｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）が１５以下、｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比（Ｂ）が５以上、かつ、（Ａ）／（Ｂ）≦１．００を満足することを特徴とする上記（１）〜（５）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【００２７】
（７）鋼鈑の板厚方向の中央部の、｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）が１５以下、｛００１｝＜０１１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比との単純平均値（Ｃ）が５以上、かつ、（Ａ）／（Ｃ）≦１．１０を満足することを特徴とする上記（１）〜（６）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼鈑。
【００２８】
（８）静的引張法で測定した圧延方向のヤング率が２２０ＧＰａ以上であることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板。
【００２９】
（９）上記（１）〜（８）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板に、溶融亜鉛めっきが施されていることを特徴とする低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板。
【００３０】
（１０）上記（１）〜（８）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板に、合金化溶融亜鉛めっきが施されていることを特徴とする低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板。
【００３１】
（１１）上記（１）〜（８）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板、上記（９）に記載の低降伏比型高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板、又は、上記（１０）に記載の低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板が任意の方向に巻かれていることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼管。
【００３２】
（１２）上記（１）〜（５）の何れかに記載の化学成分を有する鋼片に、１１００℃以下、最終パスまでの圧下率を４０％以上とし、下記（式３）によって求められる形状比Ｘが２．３以上である圧延を２パス以上とし、最終パスの温度をＡｒ3変態点［℃］以上９００℃以下の温度で熱間圧延を終了し、３０ｓ以内の空冷を行った後、５〜１５０℃／ｓの冷却速度で２５〜３００℃まで冷却し、巻き取ることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
【００３３】
形状比Ｘ＝ｌd／ｈm    ・・・（式３）
ここで、ｌd（圧延ロールと鋼鈑の接触弧長）：√（Ｌ×（ｈin−ｈout）／２）
ｈm   ：（ｈin＋ｈout）／２
Ｌ    ：圧延ロールの直径
ｈin  ：圧延ロール入側の板厚
ｈout ：圧延ロール出側の板厚
【００３４】
（１３）下記（式５）によって計算される有効ひずみ量ε*が０．４以上となるように熱間圧延を行うことを特徴とする上記（１２）に記載の低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
【００３５】
【数１】
0005037413.tif 000002
【００３６】
ここで、ｎは、仕上げ熱延の圧延スタンド数、εｊは、ｊ番目のスタンドで加えられたひずみ、εｎは、ｎ番目のスタンドで加えられたひずみ、ｔｉは、ｉ〜ｉ＋１番目のスタンド間の走行時間［ｓ］、τｉは、気体常数Ｒ（＝１．９８７）とｉ番目のスタンドの圧延温度Ｔｉ［Ｋ］によって下記（式６）で計算した数値。
【００３７】
【数２】
0005037413.tif 000003
【００３８】
（１４）熱間圧延を実施する際に、ロール径が７００ｍｍ以下の圧延ロールを、少なくとも１つ以上使用することを特徴とする上記（１２）又は（１３）に記載の低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
【００３９】
（１５）熱間圧延の少なくとも１パス以上の異周速率を、１％以上とすることを特徴とする上記（１２）〜（１４）の何れかに記載の低降伏比高ヤング率鋼板の製造方法。
【００４０】
（１６）上記（９）に記載の低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する方法であって、上記（１２）〜（１５）の何れかに記載の製造方法で製造した低降伏比高ヤング率鋼板に、溶融亜鉛メッキを施すことを特徴とする低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【００４１】
（１７）上記（１０）に記載の低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する方法であって、上記（１６）に記載の溶融亜鉛メッキを施した後、４５０〜６００℃までの温度範囲で５ｓ以上の熱処理を行うことを特徴とする低降伏比高ヤング率合金化溶融
亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【００４２】
（１８）上記（１１）に記載の鋼管を製造する方法であって、上記（１２）〜（１５）のいずれかに記載の製造方法により得られた低降伏比高ヤング率鋼板、上記（１６）に記載の製造方法により得られた低降伏比高ヤング率溶融亜鉛メッキ鋼板、又は、上記（１７）に記載の製造方法により得られた低降伏比高ヤング率合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を、任意の方向に巻いて鋼管にすることを特徴とする低降伏比高ヤング率鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、静的引張法で測定した圧延方向の静的ヤング率が高く、かつ、加工性の良好な、低降伏比高ヤング率鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
まず、圧延方向の静的ヤング率の向上のために重要である集合組織と、熱間圧延による集合組織の形成について説明する。
【００４５】
鋼板の板厚方向で集合組織が変化し、表層と板厚方向の中央部での集合組織が異なる場合、引張変形と曲げ変形では、剛性、即ち、ヤング率は、必ずしも一致しない。これは、引張変形の剛性が、鋼板の板厚全面の集合組織に影響される特性であり、曲げ変形の剛性が、鋼板の表層部の集合組織に影響される特性であることに起因する。
【００４６】
本発明は、表面から板厚方向への距離が板厚の１／６である部位までの集合組織を最適化し、圧延方向のヤング率を高めた鋼板である。したがって、圧延方向のヤング率に寄与する集合組織が、少なくとも、１／８板厚部よりも深い位置である１／６板厚部まで発達している。
【００４７】
圧延方向のヤング率を高めた領域の厚みを増すことにより、曲げ変形だけでなく、引張変形及び圧縮変形に対するヤング率も高めることができる。また、表層だけでなく、１／６板厚部まで剪断歪みを導入するため、１パスの熱間圧延の前後の鋼板の板厚と圧延ロールの直径によって決まる形状比を高めることによって製造されるものである。
【００４８】
本発明の鋼板は、少なくとも表層から１／６板厚部までの部位に、圧延方向のヤング率を高める方位を集積させ、ヤング率を低下させる方位の集積を抑制するものであり、表層だけでなく、１／６板厚部までの圧延方向の静的ヤング率が高く、引張変形での剛性が高いものである。また、本発明の鋼板は、表層から１／６板厚部までの部位に、圧延方向のヤング率を高める方位を集積させることで、ヤング率を低下させる方位の集積も抑制されている。
【００４９】
本発明の鋼板は、具体的には、１／６板厚部の、｛１００｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１０｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比との和が５以下であり、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値と｛１１２｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比の和が５以上である。本発明の鋼板は、熱間圧延において、鋼板の表層から少なくとも１／６板厚部までに剪断力を作用させることによって得られる。
【００５０】
熱間圧延の剪断力を鋼板の１／６板厚部まで作用させるためには、熱間圧延の全パス数のうち、少なくとも２パスで、次式で規定する形状比Ｘが２．３以上を満足する必要があることを、本発明者らは見出した。形状比Ｘは、下記（式３）に示すように、ロールと鋼鈑の接触弧張と平均板厚の比である。この形状比Ｘの値が大きいほど、鋼板の板厚方向のより深い部分にまで、剪断力が作用することは、本発明者らが新たに得た知見である。
【００５１】
形状比Ｘ＝ｌd／ｈm    ・・・（式３）
ここで、ｌd（圧延ロールと鋼鈑の接触弧長）：√（Ｌ×（ｈin−ｈout）／２）
ｈm   ：（ｈin＋ｈout）／２
Ｌ    ：圧延ロールの直径
ｈin  ：圧延ロール入側の板厚
ｈout ：圧延ロール出側の板厚
【００５２】
上記（式３）によって求められる形状比Ｘが２．３以上であるパス数が１パスでは、剪断歪みが１／６板厚部まで導入されない。そのため、剪断歪みが導入された層（剪断層という。）の厚みが不十分であり、１／６板厚部の近傍での集合組織も劣化し、静的引張法で測定されるヤング率が低下する。
【００５３】
したがって、形状比Ｘが２．３以上であるパス数を２パス以上とすることが必要である。このパス数は多い方がより好ましく、全パスの形状比Ｘを２．３以上としても良い。剪断層の厚みを増加させるためには、形状比Ｘの値も大きい方が好ましく、２．５以上、より好ましくは３．０以上とする。
【００５４】
また、形状比Ｘが２．３以上である圧延は、高温で行うと、その後の再結晶によって、ヤング率を高める集合組織が破壊されることがある。そのため、形状比Ｘを２．３以上とするパス数を限定する圧延は、１１００℃以下で行うことが必要である。また、圧延温度が低いほど、形状比の効果が顕著であるため、形状比Ｘが２．３以上である圧延を最終に近い圧延スタンドで行うことが好ましい。
【００５５】
更に、表面から板厚中心までの全厚の集合組織を最適化するために、成分を限定して熱間圧延の加熱によって生成するオーステナイト相（γ相）の積層欠陥エネルギーを最適な範囲とし、剪断変形が深く入る条件で圧延を行うことが好ましい。これにより、板厚中心部で発達するヤング率を低下させる方位を抑制することもでき、板厚全体としての静的ヤング率を向上させることができる。
【００５６】
積層欠陥エネルギーの違いが面心立方構造を有するγ相の加工集合組織に大きな影響を及ぼすことは、これまでにも知られている。また、熱延中にγ相の加工を受けた後、冷却されて、フェライト相（以下、α相ということがある。）及びベイナイト相に変態する際には、α相及びベイナイト相は、変態前のγ相の結晶方位と一定の方位関係を有する方位に変態する。これは、バリアント選択といわれる現象である。
【００５７】
本発明者らは、熱間圧延によって導入される歪の種類による集合組織の変化が、γ相の積層欠陥エネルギーの影響を受けることを見出した。即ち、剪断歪が導入される表層と、圧縮歪が導入される中心層とでは、γ相の積層欠陥エネルギーによって集合組織が変化する。
【００５８】
例えば、積層欠陥エネルギーが高くなると、鋼板の表層部では圧延方向のヤング率を最も高める方位である｛１１０｝＜１１１＞方位の集積度が高くなり、板厚中心部では圧延方向のヤング率を低下させる｛３３２｝＜１１３＞方位が発達する。
【００５９】
一方、積層欠陥エネルギーが下がると、表層から１／６板厚部では｛１１０｝＜１１１＞方位の集積度が高まらず、特に、１／６板厚部近傍ではヤング率を下げる方位である｛１００｝＜００１＞と＜１１０＞＜００１＞が発達し易くなる。
【００６０】
これに対して、積層欠陥エネルギーが下がると、板厚中心部では圧延方向のヤング率に対して比較的有利な方位である｛２２５｝＜１１０＞方位や、｛００１｝＜０１１＞方位と｛１１２｝＜１１０＞方位が発達する。
【００６１】
したがって、静的ヤング率を向上させるためには、板厚表層と中心部の双方のヤング率が高くなる適度な積層欠陥エネルギー範囲に制御すること、具体的には、下記（式２）を満足することが好ましい。
４≦３．２Ｍｎ＋９．６Ｍｏ＋４．７Ｗ＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ≦１０
・・・（式２）
ここで、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒは各元素の含有量［質量％］である。
【００６２】
上記（式２）は、γ相を有するオーステナイト系ステンレスの積層欠陥エネルギーに及ぼす各元素の影響を数値化した式を基に、本発明者らが試験を行って更に検討を加え、修正したものである。
【００６３】
具体的には、０．０３％Ｃ−０．１％Ｓｉ−０．５％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．００１２％Ｓ−０．０３６％Ａｌ−０．０１０％Ｎｂ−０．０１５％Ｔｉ−０．００１２％Ｂ−０．００１５％Ｎを基本の成分組成とし、Ｍｎ量、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、及び、Ｎｉの添加量を種々変化させた場合における、圧延方向の静的ヤング率を調査した。
【００６４】
熱間圧延は、最終パスの温度をＡｒ3変態点以上、９００℃以下とし、１１００℃から最終パスまでの圧下率を４０％以上とし、形状比を２．３以上とする圧延を２パス以上行った。なお、Ａｒ3変態温度は、下記（式４）よって計算した。
【００６５】
Ａｒ3＝９０１−３２５×Ｃ＋３３×Ｓｉ＋２８７×Ｐ＋４０×Ａｌ
−９２×（Ｍｎ＋Ｍｏ＋Ｃｕ）−４６×（Ｃｒ＋Ｎｉ）       ・・・（式４）
ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉは、各元素の含有量［質量％］であり、含有量が不純物程度である場合は０とする。また、圧延後、７００℃以下での巻き取りを模擬するため、６５０℃で２時間保持する熱処理を行った。
【００６６】
鋼板から、圧延方向を長手方向として、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１の１３号試験片を採取し、各鋼板の降伏強度の１／２に相当する引張応力を付与して静的ヤング率の測定を行った。測定は５回行い、応力−歪み線図の傾きに基づいて算出したヤング率のうち、最大値及び最小値を除いた３つの計測値の平均値を静的引張法によるヤング率とした。
【００６７】
結果を、図１に示す。これより、本発明者らが見出したこの関係式の値が４以上１０以下の場合には、２２０ＧＰａを超える高い圧延方向率静的ヤング率が得られるのに対し、４又は１０超となると、値が著しく低下することが解る。
【００６８】
以下、本発明の鋼板のＸ線ランダム強度比とヤング率について説明する。
【００６９】
１／６板厚部における｛１００｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１０｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比との和：
【００７０】
｛１００｝＜００１＞方位及び｛１１０｝＜００１＞方位は、圧延方向のヤング率を著しく低下させる方位である。振動法で鋼板のヤング率を測定する場合には、最表層の集合組織の影響が大きく、板厚方向内部の集合組織の影響は小さい。しかし、静的引張法で鋼板のヤング率を測定する場合には、表層だけでなく、板厚方向の内部の集合組織も影響を及ぼす。
【００７１】
静的引張法で測定したヤング率を高めるためには、少なくとも、表層から１／６板厚部までのヤング率を高めることが必要である。したがって、静的引張法で測定した圧延方向のヤング率を高めるためには、１／６板厚部での、｛１００｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１０｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比との和を、５以下にしなければならない。この観点では、３以下であることが、より好ましい。
【００７２】
なお、｛１００｝＜００１＞方位及び｛１１０｝＜００１＞方位は、鋼板の表層のみに剪断歪みが付与された際に、１／６板厚部の近傍で発達し易い。一方、剪断歪みを１／６板厚部の近傍にまで導入すると、この部位での｛１００｝＜００１＞方位及び｛１１０｝＜００１＞方位の発達が抑制され、以下に説明する｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群と｛２１１｝＜１１１＞方位が発達する。
【００７３】
１／６板厚部における｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値と｛２１１｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比の和：
【００７４】
これらの方位（群）は、圧延方向のヤング率を高めるために有効な結晶方位であり、熱延時に導入される剪断歪みによって発達する。１／６板厚部における｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値と｛２１１｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比の和が５以上であることは、鋼板の表面から１／６板厚部まで、圧延方向のヤング率を高める集合組織が発達していることを意味する。
【００７５】
これにより、静的引張法で測定した、圧延方向の静的ヤング率が２２０ＧＰａ以上となる。好ましくは、１０以上、さらに好ましくは、１２以上である。
【００７６】
｛１００｝＜００１＞方位、｛１１０｝＜００１＞方位、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群、及び、｛２１１｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比は、Ｘ線回折によって測定される｛１１０｝、｛１００｝、｛２１１｝、｛３１０｝極点図のうち、複数の極点図を基に級数展開法で計算した、３次元集合組織を表す結晶方位分布関数（Orientation Distribution Function、ＯＤＦという。）から求めればよい。
【００７７】
なお、Ｘ線ランダム強度比とは、特定の方位への集積を持たない標準試料と供試材のＸ線強度を同条件でＸ線回折法等により測定し、得られた供試材のＸ線強度を、標準試料のＸ線強度で除した数値である。
【００７８】
図２に、本発明の結晶方位が表示されるφ2＝４５°断面のＯＤＦを示す。図２は、３次元集合組織を結晶方位分布関数によって示すBungeの表示であり、オイラー角φ2を４５°とし、特定の結晶方位である（ｈｋｌ）［ｕｖｗ］を、結晶方位分布関数のオイラー角φ1、Φで示している。
【００７９】
図２のΦ＝９０°の軸上の点で示したように、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群は、厳密には、Φ＝９０°、φ1＝３５．２６〜５４．７４°の範囲を指すものである。
【００８０】
しかし、試験片加工や試料のセッティングに起因する測定誤差を生じることがあるため、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値は、Φ＝８５〜９０°、φ1＝３５〜５５°の範囲内での最大のＸ線ランダム強度比とする。
【００８１】
同様の理由から、３次元集合組織のφ2＝４５°の断面において、図２の点で示した位置を中心として、｛２１１｝＜１１１＞方位は、φ1＝８５〜９０°、Φ＝３０〜４０°の範囲、｛１００｝＜００１＞方位は、φ1＝４０〜５０°、Φ＝０〜５°の範囲、｛１１０｝＜００１＞方位は、φ1＝８５〜９０°、Φ＝８５〜９０°の範囲での最大値を、それぞれ、その方位の強度比として代表させる。
【００８２】
ここで、結晶の方位は、通常、板面に垂直な方位を［ｈｋｌ］又は｛ｈｋｌ｝、圧延方向に平行な方位を（ｕｖｗ）又は＜ｕｖｗ＞で表示する。｛ｈｋｌ｝、＜ｕｖｗ＞は、等価な面の総称であり、［ｈｋｌ］、（ｕｖｗ）は、個々の結晶面を指す。
【００８３】
即ち、本発明においては、体心立方構造（body-centered cubic、ｂ．ｃ．ｃ．構造という。）を対象としているため、例えば、（１１１）、（−１１１）、（１−１１）、（１１−１）、（−１−１１）、（−１１−１）、（１−１−１）、（−１−１−１）面は等価であり、区別がつかない。このような場合、これらの方位を総称して、｛１１１｝と称する。
【００８４】
なお、ＯＤＦは、対称性の低い結晶構造の方位表示にも用いられるので、一般的には、φ1＝０〜３６０°、Φ＝０〜１８０°、φ2＝０〜３６０°で表現され、個々の方位が、［ｈｋｌ］（ｕｖｗ）で表示される。しかし、本発明では、対称性の高いｂ．ｃ．ｃ．構造を対象としているため、Φとφ2については、０〜９０°の範囲で表現される。
【００８５】
また、φ1は、計算を行う際に、変形による対称性を考慮するか否かによって、その範囲が変化するが、本発明においては、対称性を考慮し、φ1＝０〜９０°で表記する、即ち、φ1＝０〜３６０°での同一方位の平均値を、０〜９０°のＯＤＦ上に表記する方式を選択する。この場合、［ｈｋｌ］（ｕｖｗ）と｛ｈｋｌ｝＜ｕｖｗ＞は、同義である。
【００８６】
したがって、例えば、図２に示した、φ2＝４５°断面におけるＯＤＦの（１１０）［１−１１］のＸ線ランダム強度比は、｛１１０｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比である。
【００８７】
Ｘ線回折用試料の作製は、次のようにして行う。鋼板を機械研磨や化学研磨などによって、板厚方向に、所定の位置まで研磨し、バフ研磨によって鏡面に仕上げた後、電解研磨や化学研磨によって歪みを除去すると同時に、１／６板厚部が測定面となるように調整する。なお、測定面を正確に１／６板厚部とすることは困難であるので、目標とする位置を中心として、板厚に対して、３％の範囲内が測定面となるように試料を作製すればよい。
【００８８】
また、Ｘ線回折による測定が困難な場合は、ＥＢＳＰ（Electron Back Scattering Pattern）法やＥＣＰ（Electron Channeling Pattern）法により、統計的に十分な数の測定を行ってもよい。
【００８９】
板厚方向の、より深い位置まで、｛１００｝＜００１＞方位及び｛１１０｝＜００１＞方位の発達を抑制し、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群及び｛２１１｝＜１１１＞方位を発達させると、更に、ヤング率が向上する。そのため、１／６板厚部よりも深い位置まで、好ましくは、１／４板厚部、更に望ましくは、１／３板厚部まで、表層と同様な集合組織とすることにより、圧延方向の静的ヤング率は著しく向上する。
【００９０】
しかし、本発明のように、表層から、通常より深い位置まで剪断歪を導入しても、板厚中心部に剪断歪を導入することは不可能である。そのため、１／２板厚部に、表層と同じ集合組織を発達させることはできず、板厚中心層には、表層とは異なる集合組織が発達する。
【００９１】
したがって、更に、静的ヤング率を向上させるためには、表層から１／６板厚部までの集合組織に加え、１／２板厚部の集合組織も、圧延方向のヤング率に対して有利な方位に改善することが好ましい。
【００９２】
板厚中心部における｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）、及び、｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比（Ｂ）、並びに、（Ａ）／（Ｂ）：
【００９３】
｛３３２｝＜１１３＞方位は、板厚中心部に発達する代表的な結晶方位であり、圧延方向ヤング率を下げる方位であるのに対し、｛１１２｝＜１１０＞方位は、圧延方向のヤング率に対して、比較的有利な方位である。
【００９４】
したがって、板厚中心部の圧延方向の静的ヤング率を向上させるためには、板厚中心部での｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）が、１５以下、かつ、｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比（Ｂ）が、５以上を満足することが好ましい。
【００９５】
加えて、圧延方向ヤング率を低下させる方位（Ａ）を、圧延方向のヤング率を向上させる方位（Ｂ）と、同等以下にすること、具体的には、（Ａ）／（Ｂ）を１．００以下にすることが好ましい。この観点から、（Ａ）／（Ｂ）を０．７５以下にすることが、より好ましく、更に、好ましくは、０．６０以下である。上記の条件を満足することで、動的ヤング率と静的ヤング率の差を１０ＧＰａ以内にすることもできる。
【００９６】
板厚中心部における｛００１｝＜０１１＞方位と｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比の平均値（Ｃ）並びに（Ａ）／（Ｃ）：
【００９７】
圧延方向の静的ヤング率を２２０ＧＰａ以上にするためには、板厚中心部で発達する圧延集合組織も制御し、この部分の圧延方向のヤング率として２１５ＧＰａを超える値にすることが望ましい。
【００９８】
｛００１｝＜０１１＞方位と｛１１２｝＜１１０＞方位は、αファイバーと呼ばれる圧延方向に、＜１１０＞方向が揃った代表的な方位である。この方位は、圧延方向のヤング率に対して比較的有利な方位であり、板厚中心部の圧延方向の静的ヤング率を向上させるためには、板厚中心部での｛００１｝＜０１１＞方位と｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比の平均値（Ｃ）が５以上を満足することが好ましい。
【００９９】
加えて、圧延方向ヤング率を低下させる方位（Ａ）を、圧延方向のヤング率を向上させる方位（Ｃ）と同等以下にすること、具体的には、（Ａ）／（Ｃ）を１．１０以下にすることが好ましい。
【０１００】
１／２板厚部におけるＸ線回折用試料も、１／６板厚部の試料と同様に、研磨して歪みを除去し、１／２板厚部の３％の範囲内が測定面となるように調整して作製すればよい。なお、板厚中心部で偏析等の異常が認められる場合は、板厚の７／１６〜９／１６の範囲内で、偏析部分を避けて試料を作製すればよい。
【０１０１】
しかし、１／６板厚部と同様、試験片加工や試料のセッティング等に起因する測定誤差が生じることがある。そのため、図２に示した３次元集合組織のφ2＝４５°の断面において、｛００１｝＜０１１＞方位と｛１１２｝＜１１０＞方位は、それぞれ、φ1＝０〜５°、Φ＝０〜５°の範囲とφ1＝０〜５°、Φ＝２５〜３５°の範囲、｛３３２｝＜１１３＞方位は、φ1＝８５〜９０°、Φ＝６０〜７０°の範囲での最大値をそれぞれその方位の強度比として、代表させることとする。
【０１０２】
また、｛１１２｝＜１１０＞方位は、φ1＝０〜５°、Φ＝３０〜４０°の範囲とする。そのため、例えば、φ1＝０〜５°において、Φ＝３０〜３５°の範囲での最大値が、Φ＝２５〜３０°及びΦ＝３５〜４０°よりも大きくなる場合は、｛２２５｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比とを、同じ数値として評価する。
【０１０３】
静的引張法によるヤング率の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に準拠した引張試験片を用いて、鋼板の降伏強度の１／２に相当する引張応力を付与して行う。即ち、降伏強度の１／２に相当する引張応力を加えて、得られた応力−歪み線図の傾きに基づいて、ヤング率を算出する。測定のバラツキを排除するため、同じ試験片を用いて５回の計測を実施し、得られた結果のうち、最大値及び最小値を除いた３つの計測値の平均値として算出した値をヤング率とする。
【０１０４】
１／６板厚部の、｛１００｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比と｛１１０｝＜００１＞方位のＸ線ランダム強度比との和が、５以下であり、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比の最大値と｛１１２｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比の和が、５以上である本発明の鋼板は、熱間圧延において、鋼板の表層から、少なくとも１／６板厚部までに、剪断力を作用させることによって得られる。
【０１０５】
熱間圧延の剪断力を鋼板の１／６板厚部まで作用させるためには、熱間圧延の全パス数のうち、少なくとも２パスで、次式で規定する形状比Ｘが２．３以上を満足する必要がある。形状比Ｘは、下記（式３）に示すように、ロールと鋼鈑の接触弧張と平均板厚の比である。
【０１０６】
この形状比Ｘの値が大きいほど、鋼板の板厚方向のより深い部分にまで、剪断力が作用することは、本発明者らが新たに得た知見である。
【０１０７】
形状比Ｘ＝ｌd／ｈm    ・・・（式３）
ここで、ｌd（圧延ロールと鋼鈑の接触弧長）：√（Ｌ×（ｈin−ｈout）／２）
ｈm   ：（ｈin＋ｈout）／２
Ｌ    ：圧延ロールの直径
ｈin  ：圧延ロール入側の板厚
ｈout ：圧延ロール出側の板厚
【０１０８】
上記（式３）によって求められる形状比Ｘが２．３以上であるパス数が１パスでは、剪断歪みが１／６板厚部まで導入されない。そのため、剪断歪みが導入された層（剪断層という。）の厚みが不十分であり、１／６板厚部の近傍での集合組織も劣化し、静的引張法で測定されるヤング率が低下する。したがって、形状比Ｘが２．３以上であるパス数を２パス以上とすることが必要である。
【０１０９】
このパス数は、多い方がより好ましく、全パスの形状比Ｘを２．３以上としてもよい。剪断層の厚みを増加させるためには、形状比Ｘの値も大きい方が好ましく、２．５以上、より好ましくは、３．０以上とする。
【０１１０】
また、形状比Ｘが２．３以上である圧延は、高温で行うと、その後の再結晶によって、ヤング率を高める集合組織を破壊することがある。そのため、形状比Ｘを２．３以上とするパス数を限定する圧延は、１１００℃以下で行うことが必要である。圧延温度が低いほど、形状比の効果が顕著であるので、形状比Ｘが２．３以上である圧延を、最終に近い圧延スタンドで行うことが好ましい。
【０１１１】
熱間圧延を行う際には、鋼板の表層から、少なくとも１／６板厚部までに、剪断歪を効果的に導入するため、下記（式５）で計算する有効ひずみ量ε*が０．４以上となるようにすることが、更に好ましい。
【０１１２】
【数３】
0005037413.tif 000004
【０１１３】
ここで、ｎは、仕上げ熱延の圧延スタンド数、εｊは、ｊ番目のスタンドで加えられたひずみ、εｎは、ｎ番目のスタンドで加えられたひずみ、ｔｉは、ｉ〜ｉ＋１番目のスタンド間の走行時間［ｓ］、τｉは、気体常数Ｒ（＝１．９８７）とｉ番目のスタンドの圧延温度Ｔｉ［Ｋ］によって下記（式６）で計算した数値。
【０１１４】
【数４】
0005037413.tif 000005
【０１１５】
有効ひずみε*は、熱間圧延の際の転位の回復を考慮した、鋼板の表層に導入される累積の歪みの指標であり、これを０．４以上とすれば、剪断層の厚みや剪断層に導入する歪みを確保できる。有効歪みε*が高いほど剪断層の厚みが増し、ヤング率の向上に好ましい集合組織が発達するので、０．５以上が好ましく、０．６以上であれば、より好ましい。
【０１１６】
有効ひずみε*を０．４以上とする場合には、効果的に剪断層に歪みを導入するため、圧延ロールと鋼板との摩擦係数を０．２超とすることが好ましい。摩擦係数は、圧延荷重、圧延速度、潤滑剤の種類、量を制御して、調整することができる。
【０１１７】
次に、本発明の低降伏比高ヤング率鋼板のミクロ組織について説明する。
【０１１８】
本発明の鋼板の組織は、比較的軟質なフェライト、ベイナイトの一方又は双方と、硬質相であるマルテンサイトとの複合組織とする。フェライトとベイナイトの一方又は双方の合計の体積率を５０％超とし、マルテンサイトの体積率（以下、マルテンサイト分率ともいう。）を２〜２５％にすると、引張強さに対する降伏強さの比、即ち、降伏比が低下する。
【０１１９】
フェライト、ベイナイトの一方又は双方の体積率が５０％以下、マルテンサイトの体積率が２５％超になると、降伏強さが高くなり、降伏比が大きくなる。一方、マルテンサイトの体積率が２％未満では強度が低下する。強度を高めるためには、マルテンサイト分率を５％以上にすることが好ましい。一方、降伏比を低下させるには、マルテンサイト分率を２０％以下にすることが好ましい。
【０１２０】
フェライト、ベイナイト、マルテンサイト以外の組織、即ち、残部は、セメンタイト、パーライトであり、残部組織は１５％以下であることが必要である。これは、パーライト、セメンタイトの体積率が増加すると、マルテンサイトの体積率が減少し、強度が低下すると同時に降伏比が上昇するためである。
【０１２１】
なお、光学顕微鏡によるミクロ組織観察を行い、組織写真を画像解析して測定されたフェライト、ベイナイト、マルテンサイト、セメンタイト、パーライトの面積率は、体積率と同等である。また、光学顕微鏡で観察されない微細なセメンタイトは、鋼板の特性に影響をほとんど及ぼさない。そのため、本発明ではセメンタイトが光学顕微鏡で観察されない場合は、体積率を０％とみなす。
【０１２２】
ミクロ組織は、熱延鋼板の場合は熱間圧延後の冷却によって制御することができる。熱延後の冷却中に変態組織制御を行う際、即ち、熱延板の組織をマルテンサイトを含む複合組織とする際には、仕上げ圧延後の冷却条件が重要となるので、熱延仕上げ後、空冷時間を制限して制御冷却を行う。
【０１２３】
仕上圧延後は、直ちに制御冷却することが好ましいが、設備上の制約によって、制御冷却の開始までは空冷されることがある。仕上圧延後の空冷時間が３０ｓを超えると、マルテンサイトが５％未満となるので、空冷時間は３０ｓ以内とする。
【０１２４】
熱延後の制御冷却の冷却速度は５℃／ｓ以上とする。これは、熱延仕上後の冷却速度が５℃／ｓ未満では、マルテンサイトの体積率が２％未満に減少し、パーライト、セメンタイトの体積率が増加するためである。一方、冷却速度の上限は、特に制限に意味は無いが製造上１５０℃／ｓ以上にすることは困難である。なお、冷却速度を５〜１５０℃／ｓとする制御冷却は、水冷、ミスト冷却によって行うことができる。
【０１２５】
熱延後の巻取り温度は、２５〜３００℃とする。巻取り温度が３００℃超では、マルテンサイトを２％以上得られず、パーライト、セメンタイトの体積率が増加する。また、巻取り温度の下限は、製造上の制約により２５℃未満にすることが困難であるので、２５℃とする。
【０１２６】
以下、本発明において鋼組成を限定する理由について、更に説明する。なお、％は質量％を意味する。
【０１２７】
Ｎｂは、本発明において重要な元素であり、熱間圧延において、γ相を加工した際の再結晶を著しく抑制し、γ相での加工集合組織の形成を著しく促す。この観点から、Ｎｂは、０．００５％以上添加することが必要である。また、０．０１０％以上の添加が好ましく、０．０１５％以上添加することが、更に好ましい。
【０１２８】
しかしながら、Ｎｂの添加量が０．１０％を超えると、圧延方向のヤング率が低下するので、上限は０．１０％とする。Ｎｂの添加によって圧延方向のヤング率が低下する理由は、定かではないが、Ｎｂがγ相の積層欠陥エネルギーに影響を及ぼしているものと推測される。この観点からは、Ｎｂの添加量を０．０８％以下とすることが好ましく、０．０６％以下が、更に好ましい。
【０１２９】
Ｔｉも、本発明において重要な元素である。Ｔｉは、γ相高温域で窒化物を形成し、熱間圧延において、γ相を加工した際の再結晶を抑制する。更に、Ｂを添加した場合には、Ｔｉの窒化物の形成によって、ＢＮの析出が抑制されるので、固溶Ｂを確保することができる。これにより、ヤング率の向上に好ましい集合組織の発達が促進される。この効果を得るためには、Ｔｉを０．００２％以上添加することが必要である。
【０１３０】
一方、Ｔｉを０．１５％を超えて添加すると、加工性が著しく劣化するので、上限を、０．１５％とする。この観点からは、０．１０％以下が好ましい。更に好ましくは、０．０６％以下である。
【０１３１】
Ｎは、不可避的に鋼中に含有される元素であり、下限は、特に設定しない。ただし、Ｎを０．０００５％未満とするためには、コストが高くなり、Ｎの低減による成形性の向上などの効果が顕著ではないので、下限を０．０００５％とすることが好ましい。また、Ｎは、Ｔｉと窒化物を形成し、γ相の再結晶を抑制するので、積極的に添加してもよいが、Ｂの再結晶抑制効果を低減するので、０．０１％以下に抑える。この観点から、好ましくは、０．００５％以下、更に好ましくは、０．００２％以下とする。
【０１３２】
更に、ＴｉとＮは、下記（式１）を満足することが必要である。
Ｔｉ−４８／１４×Ｎ≧０．０００５  ・・・  （式１）
【０１３３】
これにより、ＴｉＮ析出によるγ相の再結晶抑制効果が発揮され、かつ、Ｂ添加の場合には、ＢＮの形成を抑制することができ、ヤング率の向上に好ましい集合組織の発達が促進される。
【０１３４】
Ｃは、強度を増加する元素であり、０．００５％以上の添加が必要である。また、ヤング率の観点から、Ｃ量の下限を０．０１０％とすることが好ましい。これは、Ｃ量が０．０１０％未満に低下すると、Ａｒ3変態温度が上昇し、低温での熱間圧延が困難となり、ヤング率が低下することがあるからである。更に、溶接部の疲労特性の劣化を抑制するためには、０．０２０％以上が好ましい。
【０１３５】
一方、Ｃ量が０．２０％を超えると、成形性が劣化するので、上限を０．２０％とする。Ｃ量が０．１０％を超えると、溶接性を損なうことがあるので、Ｃ量は、０．１０％以下が好ましい。また、Ｃ量が０．０６％を超えると、圧延方向のヤング率が低下することがあるので、０．０６％以下が、更に好ましい。
【０１３６】
Ｓｉは、脱酸元素であり、下限は、特に規定しないが、０．００１％未満とするためには、製造コストが高くなる。また、Ｓｉは、固溶強化により強度を増加させる元素である。そのため、狙いとする強度レベルに応じて、積極的に添加してもよいが、添加量が２．５０％超となると、プレス成形性が劣化するので、２．５０％を上限とする。
【０１３７】
また、Ｓｉ量が多いと、化成処理性が低下するので、Ｓｉ量は、１．２０％以下が好ましい。更に、溶融亜鉛めっきを施す場合には、めっき密着性の低下、合金化反応の遅延による生産性の低下などの問題が生ずることがあるので、Ｓｉ量は、１．００％以下が好ましい。
【０１３８】
ヤング率の観点からは、Ｓｉ量を０．６０％以下とすることが、より好ましい。更に、好ましくは、０．３０％以下である。
【０１３９】
Ｍｎは、本発明において重要な元素である。Ｍｎは、熱間圧延時に高温に加熱された際、γ相からフェライト相に変態する温度のＡｒ3変態点を低下させる元素である。Ｍｎの添加によって、γ相が低温まで安定になり、仕上圧延の温度を下げることができる。この効果を得るには、Ｍｎを０．１０％以上添加することが必要である。
【０１４０】
また、Ｍｎは、後述するように、γ相での積層欠陥エネルギーとの相関があり、γ相での加工集合組織の形成、及び、変態時のバリアント選択に影響を与え、変態後に、圧延方向のヤング率を高める結晶方位を発達させ、逆に、ヤング率を低くする方位の形成を抑制する効果がある。この観点から、Ｍｎを１．００％以上添加することが好ましい。更に好ましくは、１．２０％以上の添加であり、１．５％以上の添加が、最も好ましい。
【０１４１】
一方、Ｍｎの添加量が３．００％を超えると、圧延方向の政敵ヤング率は低下する。加えて、強度が高くなりすぎて、延性が低下するので、Ｍｎ量の上限を３．００％とする。また、Ｍｎ量が２．００％を超えると、亜鉛めっきの密着性が阻害されることがあり、圧延方向のヤング率の観点からも、２．００％以下とすることが好ましい。
【０１４２】
Ｐは、不純物であるが、強度を増加する必要がある場合には、積極的に添加してもよい。また、Ｐは、熱延組織を微細にし、加工性を向上する効果も有する。ただし、添加量が０．１５％を超えると、スポット溶接後の疲労強度が劣化し、降伏強度が増加して、プレス時に、面形状不良を引き起こす。更に、連続溶融亜鉛めっき時に、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。したがって、Ｐ量の上限を、０．１５％とする。
【０１４３】
Ｓは、不純物であり、０．０１５％超では、熱間割れの原因となったり、加工性を劣化させるので、０．０１５％を上限とする。
【０１４４】
Ａｌは、脱酸調製剤であり、下限は、特に限定しないが、脱酸の観点から、０．０１％以上とすることが好ましい。一方、Ａｌは、変態点を著しく高めるので、０．１５％超添加すると、低温でのγ域圧延が困難となるので、上限を０．１５％とする。
【０１４５】
板厚表層と中心部の双方の静的ヤング率を高めるためには、下記（式２）を満足することが好ましい。
４≦３．２Ｍｎ＋９．６Ｍｏ＋４．７Ｗ＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ≦１０
・・・（式２）
ここで、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒは各元素の含有量［質量％］である。
【０１４６】
なお、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒの添加量が、好ましい下限値未満である場合は、０として上記（式２）の関係式の計算を行う。上記（式２）を満足すると、鋼板の表層の剪断層や板厚の中心部近傍で、圧延方向のヤング率を高める方位が集積し、圧延方向のヤング率を低下させる方位の集積が抑制される。
【０１４７】
また、上記（式２）の関係式の数値とともに、圧延方向のヤング率が高くなることから、好ましくは４．５以上、更に好ましくは５．５以上になるように、Ｍｎ、及び、必要に応じて、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｃｒの１種又は２種を添加する。
【０１４８】
ただし、（式２）を満足せず、関係式の値が１０を超えると機械的性質が劣化すると共に、板厚中心部の集合組織が劣化し、圧延方向の静的ヤング率が低下することがあるため、関係式の値を１０以下にすることが好ましい。この観点からは８以下にすることがより好ましい。
【０１４９】
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、及び、Ｎｉは、熱間圧延時のγ相の積層欠陥エネルギーに影響を及ぼす元素であり、１種又は２種以上を、それぞれ、０．０１％以上添加することが好ましい。
【０１５０】
なお、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、及び、Ｎｉの１種又は２種以上とＭｎとを複合添加すると、加工集合組織形成に影響を与え、表層から１／６板厚部において、圧延方向のヤング率を高める結晶方位である｛１１０｝＜１１１＞、｛２１１｝＜１１１＞を発達させ、ヤング率を低くする方位である｛１００｝＜００１＞や｛１１０｝＜００１＞の形成を抑制する効果を発現する。
【０１５１】
また、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、及び、Ｎｉの１種又は２種以上を、上記（２）を満足するように、Ｍｎと複合添加することが好ましい。これは、板厚中心部において、圧延方向のヤング率を低下させる｛３３２｝＜１１３＞方位の集積を抑制し、圧延方向のヤング率を高める｛２２５｝＜１１０＞方位や、｛００１｝＜０１１＞方位及び｛１１２｝＜１１０＞方位の集積を高めることができる。
【０１５２】
特に、Ｍｏ及びＣｕは、上記（式２）の係数が高く、微量添加でもヤング率を高める効果を発揮することから、Ｍｏ及びＣｕの一方又は双方を添加することが、更に好ましい。
【０１５３】
一方、Ｍｏの添加は、強度を著しく上昇させ、加工性を低減させることがあるので、添加量を１．００％以下とすることが好ましい。また、コストの観点からは、０．５０％以下のＭｏの添加が好ましい。
【０１５４】
Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、及び、Ｎｉの１種又は２種以上の上限は、加工性の観点から、３．００％とすることが好ましい。更に、経済性の観点から、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、及び、Ｎｉの１種又は２種以上の上限は、Ｃｒでは２．００％、Ｗでは０．１０％、Ｃｕでは、０．１５％、Ｎｉでは１．００％とすることが好ましい。
【０１５５】
Ｂは、Ｎｂと複合添加することによって、再結晶を著しく抑制するとともに、固溶状態で、焼入れ性を高める元素であり、オーステナイトからフェライトへの変態時の結晶方位のバリアント選択性に影響を及ぼすと考えられる。
【０１５６】
したがって、ヤング率を上げる方位である｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群の発達を促すと同時に、ヤング率を下げる方位である｛１００｝＜００１＞方位や｛１１０｝＜００１＞方位の発達を抑制すると考えられる。この観点から、０．０００５％以上添加することが好ましい。
【０１５７】
一方、Ｂを、０．０１％を超えて添加しても、更なる効果は得られないので、上限を、０．０１％とする。Ｂを０．００５％を超えて添加すると、加工性が劣化することがあるので、０．００５％以下が好ましい。更に好ましくは、０．００３％以下である。
【０１５８】
Ｃａ、Ｒｅｍ、及び、Ｖは、機械的強度を高めたり、材質を改善したりする効果があるので、必要に応じて、１種又は２種以上を含有することが好ましい。Ｃａ及びＲｅｍの添加量が０．０００５％未満、Ｖの添加量が０．００１％未満では、十分な効果が得られないことがある。
【０１５９】
一方、Ｃａ及びＲｅｍの添加量が０．１０％超、Ｖの添加量が０．１０％超になるように添加すると、延性を損なうことがある。したがって、Ｃａ、Ｒｅｍ、及び、Ｖは、それぞれ、０．０００５〜０．１０％、０．０００５〜０．１０％、及び、０．００１〜０．１０％の範囲で添加することが好ましい。
【０１６０】
次に、上述の形状比、有効歪み、冷却速度以外の製造条件の限定理由について述べる。
【０１６１】
鋼を、常法により溶製、鋳造し、熱間圧延に供する鋼片を得る。この鋼片は、鋼塊を鍛造又は圧延したものでもよいが、生産性の観点から、連続鋳造により鋼片を製造することが好ましい。また、薄スラブキャスターなどで製造してもよい。
【０１６２】
また、通常、鋼片は、鋳造後、冷却され、熱間圧延を行うために、再度、加熱される。この場合、熱間圧延を行う際の鋼片の加熱温度は、１１００℃以上とすることが好ましい。これは、鋼片の加熱温度が１１００℃未満であると、熱間圧延の仕上温度をＡｒ3変態点以上とすることが難しくなるためである。鋼片を、効率良く、均一に加熱するためには、加熱温度を１１５０℃以上とすることが好ましい。
【０１６３】
加熱温度の上限は、特に、規定しないが、１３００℃超に加熱すると、鋼板の結晶粒径が粗大になり、加工性を損なうことがある。また、溶製した鋼を鋳造後、直ちに熱間圧延を行う連続鋳造−直接圧延（ＣＣ−ＤＲ）のようなプロセスを採用してもよい。
【０１６４】
本発明の鋼板の製造においては、１１００℃以下での熱間圧延の条件は重要であり、形状比の規定については、上述したとおりである。なお、圧延ロールの直径は、室温で測定したものであり、熱間圧延中の扁平を考慮する必要はない。
【０１６５】
各圧延ロールの入側及び出側の板厚は、放射線等を用いて、その場で測定してもよいし、圧延荷重より、変形抵抗等を考慮して、計算で求めてもよい。また、１１００℃を超える温度における熱間圧延は、特に規定せず、適宜、行っても構わない。即ち、鋼片の粗圧延については、特に限定せず、常法によって行えばよい。
【０１６６】
熱間圧延において、１１００℃以下、最終パスまでの圧下率は、４０％以上とする。これは、１１００℃超で熱間圧延しても、加工後の組織が再結晶し、１／６板厚部における｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比を高める効果が得られないためである。
【０１６７】
１１００℃以下、最終パスまでの圧下率は、１１００℃における鋼板の板厚と最終パス後の鋼板の板厚との差を、１１００℃における鋼板の板厚で除した値を百分率で表した数値である。この圧下率を４０％以上とする理由は、４０％未満では、１／６板厚部で、圧延方向のヤング率を高める集合組織が十分発達しないからである。
【０１６８】
また、圧下率を４０％以上とすることは、１／２板厚部で、圧延方向のヤング率を高める集合組織を高めるためにも好ましい。１／６板厚部及び１／２板厚部で、圧延方向のヤング率を高めるためには、最終パスまでの圧下率を５０％以上とすることが好ましい。
【０１６９】
最終パスまでの圧下率の上限は、特に設けないが、１１００℃以下、最終パスまでの圧下率を９５％超にすることは、圧延機の負荷を高めるばかりか、集合組織にも変化を及ぼし、ヤング率が低下し始めるので、この圧下率は、９５％以下が好ましい。この観点から、９０％以下が、更に好ましい。
【０１７０】
熱間圧延の最終パスの温度は、Ａｒ3変態点以上とする。これは、Ａｒ3変態点未満で圧延すると、１／６板厚部において、圧延方向及び幅方向のヤング率にとって好ましくない｛１１０｝＜００１＞集合組織が発達するからである。
【０１７１】
また、熱間圧延の最終パスの温度が９００℃超では、圧延方向のヤング率の向上に好ましい集合組織を発達させることが困難であり、１／６板厚部における｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比が低下する。
【０１７２】
圧延方向のヤング率を向上させるためには、最終パスの圧延温度を低下させることが好ましく、特に、１／２板厚部の圧延方向のヤング率を高めるためには、より低い温度での圧下率を高めることが好ましい。Ａｒ3変態点以上であることを条件として、最終パスの圧延温度は、好ましくは、８５０℃以下、更に好ましくは、８００℃以下とする。
【０１７３】
これにより、板厚中心部での｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）を１５以下、｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比（Ｂ）を５以上、かつ、（Ａ）／（Ｂ）を１．００以下とすることができる。
【０１７４】
なお、上記（式２）の値が高めである場合、圧下率を大きくすると、１／２板厚部では、圧延方向のヤング率を低下させる｛３３２｝＜１１３＞方位も発達し易くなる傾向にあるが、圧延方向のヤング率を高める｛２２５｝＜１１０＞方位や、｛００１｝＜１１０＞方位及び｛１１２｝＜１１０＞方位の発達が促進される。
【０１７５】
これにより、｛００１｝＜０１１＞方位と｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比の平均値（Ｃ）を５以上とし、｛３３２｝＜１１３＞方位のＸ線ランダム強度比（Ａ）との比（Ａ）／（Ｃ）を１．１０以下にすることができる。
【０１７６】
熱間圧延を実施する際、圧延ロールの異周速率が１％以上の異周速圧延を、少なくとも１パス以上実施すると、表層近傍での集合組織形成が促進されるので、異周速圧延を実施しない場合の本発明以上にヤング率が向上する。この観点から、異周速率は１％以上とし、望ましくは、異周速率５％以上、更に望ましくは、異周速率１０％以上の異周速圧延を実施すことが望ましい。
【０１７７】
異周速率及び異周速圧延パス数の上限は、特に規定しないが、上記の理由から、いずれも、大きい方又は多い方が、大きなヤング率向上効果を得る点で有利であることは言うまでもない。しかし、５０％以上の異周速率は、現状で困難であり、また、仕上熱延パスは、通常、８パス程度までである。
【０１７８】
ここで、本発明における異周速率とは、上下圧延ロールの周速差を低周速側ロールの周速で除した値を百分率で表示したものである。また、本発明の異周速圧延は、上下ロール周速のいずれが大きくても、ヤング率向上効果に差はない。
【０１７９】
また、仕上熱延に使用する圧延機にロール径が７００ｍｍ以下のワークロールを一つ以上使用すると、表層近傍での集合組織形成が促進されるので、使用しない場合の本発明以上にヤング率が向上する。それ故、ロール径７００ｍｍ以下のワークロールを使用することが望ましい。この観点から、ワークロール径は、７００ｍｍ以下とし、６００ｍｍ以下が望ましく、更に、５００ｍｍ以下が望ましい。
【０１８０】
ワークロール径の下限は、特に規定しないが、３００ｍｍ以下になると、通板制御が困難になる。小径ロールを使用するパス数の上限は、特に規定しないが、前述のように、仕上熱延パスは、通常８パス程度までである。
【０１８１】
熱延鋼板に、最高加熱温度を５００℃以上０．５×（Ａｃ1＋Ａｃ3）［℃］以下の範囲とする焼鈍を施してもよい。これによって、圧延方向のヤング率は、より一層向上する。この理由は定かではないが、熱延後の変態によって導入された転位が、熱処理によって再配列することによるものと推測される。
【０１８２】
最高加熱温度が５００℃未満では、上記効果が顕著ではなく、一方、０．５×（Ａｃ1＋Ａｃ3）［℃］を超えると、焼鈍温度におけるオーステナイト相への変態が促進されて、集合組織の集積が弱くなり、ヤング率が低下することがある。
【０１８３】
ヤング率の向上のため、熱延板焼鈍の最高加熱温度は、更に、好ましくは、６５０〜８００℃とする。最高加熱温度に到達後、直ちに冷却してもよいが、鋼板の温度を均一にするには、１２０ｓ以上保持することが好ましく、１８００ｓ超の保持は生産性を損なう。
【０１８４】
なお、鋼板の材質の均質性と生産性を両立するためには、保持時間を３００ｓ以上６００ｓ以下とすることが、更に、好ましい。また、熱延鋼板には、必要に応じて、酸洗、インライン又はオフラインによる圧下率１０％以下のスキンパスを施してもよい。
【０１８５】
熱延鋼板の焼鈍の加熱速度は、特に限定しないが、３℃／ｓ以上にすることが好ましい。加熱速度が３℃／ｓ未満では、加熱中に再結晶が進行し、ヤング率向上に有利な集合組織の極密度が低下することがある。一方、加熱速度を７０℃／ｓ超としても、特段、材料特性は変化しない。
【０１８６】
熱延鋼板には、溶融亜鉛メッキ又は合金化溶融亜鉛メッキを施してもよい。亜鉛メッキの組成は、特に限定するものではなく、亜鉛のほか、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｎｉなどを、必要に応じて添加しても構わない。
【０１８７】
合金化処理は、溶融亜鉛メッキを施した後に、４５０〜６００℃の範囲内で行う。４５０℃未満では、合金化が十分に進行せず、また、６００℃超では、過度に合金化が進行し、メッキ層が脆化するため、プレス等の加工によってメッキが剥離するなどの問題を誘発する。合金化処理の時間は、５ｓ以上とする。５ｓ未満では、合金化が十分に進行しない。上限は、特に定めないが、メッキ密着性を考慮すると、１０ｓ程度が好ましい。
【０１８８】
焼鈍及び溶融亜鉛メッキ後に、必要に応じて酸洗をし、その後、インライン又はオフラインで、圧下率１０％以下のスキンパスを実施してもよい。
【０１８９】
また、上記の熱延鋼板には、Ａｌ系メッキや各種電気メッキを施しても構わない。更に、熱延鋼板や冷延鋼板、及び、各種メッキ鋼板には、有機皮膜、無機皮膜、各種塗料などの表面処理を、目的に応じて行うことができる。
【０１９０】
本発明の低降伏比高ヤング率鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を、圧延方向と鋼管の長手方向との間の角度が０〜３０°以内になるように巻いて鋼管にすると、鋼管の長手方向のヤング率が高い、高ヤング率鋼管を製造することができる。
【０１９１】
圧延方向と平行に巻くと、最もヤング率が高くなるので、この角度は、できるだけ小さいことが好ましい。この観点から、１５°以下の角度で巻くことが、好ましい。
【０１９２】
圧延方向と鋼管の長手方向の関係が満足されていれば、造管方法は、ＵＯ管、電縫溶接、スパイラル等、任意の方法をとることができる。もちろん、ヤング率の高い方向を鋼管の長手方向に平行に限定する必要はなく、用途に応じて、任意の方向に、ヤング率の高い鋼管を製造しても、何ら問題はない。
【０１９３】
次に、本発明を実施例にて説明する。
【実施例１】
【０１９４】
表１に示す組成を有する鋼を溶製して鋼片を製造し、鋼片を加熱して、粗圧延に続いて、表２に示す条件で、仕上圧延を行った。表１の空欄は、元素を意図的に添加していないことを意味する。仕上圧延のスタンドは、全６段からなり、ロール径は、６５０〜８３０ｍｍである。また、最終パス後の仕上板厚は、１．６〜１０ｍｍとした。
【０１９５】
表２及び表３において、ＳＲＴ［℃］は、鋼片の加熱温度であり、ＦＴ［℃］は、圧延の最終パス後、即ち、仕上出側の温度であり、ｔAC1［ｓ］は、熱間圧延の仕上圧延後、冷却を開始するまでの空冷時間であり、ＣＲ1［℃／ｓ］は、空冷後の冷却中の平均冷却速度である。
【０１９６】
また、ＣＴ［℃］は、巻取り温度であり、Ｖα1［％］は、熱延鋼板のフェライト体積率であり、ＶＢ１［％］は、熱延鋼板のベイナイト体積率であり、ＶM1［％］は、熱延鋼板のマルテンサイト体積率であり、Ｖother1［％］は、熱延鋼板のセメンタイト及びパーライトの体積率の合計である。
【０１９７】
圧下率は、１１００℃における板厚と仕上板厚との差を、１１００℃における板厚で除した値であり、百分率として示した。
【０１９８】
光学顕微鏡による組織観察と画像解析によって、フェライト、ベイナイト、マルテンサイト、セメンタイト及びパーライトの面積率を求め、これを体積率とした。Ａｒ3、Ａｃ1、及び、Ａｃ3は、熱膨張計を用い、１０［℃／ｓ］での加熱・冷却中の試験片の熱膨張変化を測定することで求めた。なお、表１〜９において、下線は、本発明の範囲外又は好ましい範囲外であることを意味する。
【０１９９】
また、形状比の合否欄には、各パスの形状比の少なくとも２つ以上が２．３を超えている場合は○、超えていない場合は×を示した。
【０２００】
また、表１の式１は、Ｔｉ及びＮの含有量［質量％］によって計算した、下記（式１）の左辺の値である。
Ｔｉ−４８／１４×Ｎ＞０．０００５  ・・・  （式１）
【０２０１】
また、表１の式２は、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｃｒの各元素の含有量［質量％］によって計算した、下記（式２）の左辺の値である。
３．２Ｍｎ＋９．６Ｍｏ＋４．７Ｗ＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ≧４
・・・（式２）
Ｍｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒの含有量が不純物程度である場合、例えば、表１のＭｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒが空欄である場合は、０として上記（式２）の左辺を計算する。
【０２０２】
得られた鋼板からＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に準拠した引張試験片を採取し、引張試験をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して行い、引張強度を測定した。ヤング率は、静的引張法と振動法の両法により測定した。
【０２０３】
静的引張法によるヤング率の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に準拠した引張試験片を用いて、鋼板の降伏強度の１／２に相当する引張応力を付与して行った。測定は５回行い、応力−歪み線図の傾きに基づいて算出したヤング率のうち、最大値及び最小値を除いた３つの計測値の平均値を、静的引張法によるヤング率とし、引張ヤング率として、表３に示した。
【０２０４】
【表１】
0005037413.tif 000006
【０２０５】
【表２】
0005037413.tif 000007
【０２０６】
【表３】
0005037413.tif 000008
【０２０７】
振動法は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２８０に準拠した常温での横共振法にて行った。即ち、試料を固定せずに振動を加え、発振機の振動数を徐々に変化させて、一次共振振動数を測定し、その振動数より、動的ヤング率を計算によって求めた。
【０２０８】
また、鋼板の１／６板厚部の｛１００｝＜００１＞及び｛１１０｝＜００１＞方位、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群、及び、｛２１１｝＜１１１＞方位のＸ線ランダム強度比を、以下のようにして測定した。
【０２０９】
まず、鋼板を、機械研磨及びバフ研磨した後、更に、電解研磨して歪みを除去し、１／６板厚部が測定面となるように、試料を調製した。この試料を用いて、Ｘ線回折を行った。なお、特定の方位への集積を持たない標準試料のＸ線回折も、同条件で行った。
【０２１０】
次に、Ｘ線回折によって得られた｛１１０｝、｛１００｝、｛２１１｝、｛３１０｝極点図を基に、級数展開法でＯＤＦを得た。このＯＤＦから、｛１００｝＜００１＞及び｛１１０｝＜００１＞方位、並びに、｛１１０｝＜１１１＞〜｛１１０｝＜１１２＞方位群のＸ線ランダム強度比を求めた。
【０２１１】
鋼板の１／２板厚部の、｛３３２｝＜１１３＞方位、及び、｛１１２｝＜１１０＞方位のＸ線ランダム強度比は、１／６板厚部の試料と同様にして、１／２板厚部が測定面となるように調製した試料を用いて、Ｘ線回折を行い、ＯＤＦから求めた。
【０２１２】
また、これらの鋼板のうち、熱間圧延終了後に溶融亜鉛めっきを施した場合は、「溶融」、５２０℃で１５秒の合金化溶融亜鉛めっきを施した場合は、「合金」と表記した。
【０２１３】
結果を、表３に示す。なお、ヤング率の欄のＲＤは、圧延方向（Rollinng Direction）、ＴＤは圧延方向と直角の方向である幅方向（Transverse Direction）を、それぞれ意味する。
【０２１４】
表３から明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を適正な条件で熱間圧延した場合には、圧延方向、圧延直角方向のいずれにおいても、静的引張法によるヤング率が、２２０ＧＰａ超である。特に、板厚中心層の集合組織の条件を同時に満足する場合には、静的引張法によるヤング率が高く、かつ、振動法との差が小さいことが解る。
【０２１５】
一方、製造Ｎｏ．２１〜２６は、化学成分が本発明の範囲外である鋼Ｎｏ．Ｋ〜Ｐを用いた比較例である。製造Ｎｏ．２１は、Ｃ添加量が少なく、強度が低下した例である。製造Ｎｏ．２２、２３は、Ｓｉ、Ａｌを過剰に添加した例であり、Ａｒ3点が上昇したために、熱延仕上げ温度がＡｒ3点よりも低くなり、γの集合組織を圧延中に発達させること
ができず、ヤング率が低下した例である。
【０２１６】
製造Ｎｏ．２４は、Ｍｎ添加量が少なく、ヤング率が低下した例である。製造Ｎｏ．２５、２６は、それぞれ、Ｎｂ添加量、Ｔｉ添加量が少なく、圧延方向のヤング率が低下した例である。
【０２１７】
また、製造Ｎｏ．１２に示すように、形状比が２．３以上であるパスが少ないと、振動法では高いヤング率が得られても、静的引張法では２２０ＧＰａを超えることができない。製造Ｎｏ．１０及び１８は、熱間圧延の仕上温度ＦＴ［℃］が高く、製造Ｎｏ．１６は、熱間圧延の圧下率が低く、ヤング率が低下した例である。
【０２１８】
更に、製造Ｎｏ．８は、ＣＴ温度が高く、また、製造Ｎｏ．１４は、冷却速度が遅いため、十分なマルテンサイト分率が得られなかった例である。製造Ｎｏ．２０は、熱延後の空冷時間が長く、フェライト変態及びパーライト変態が進行し、十分なマルテンサイト分率が得られなかった例である。
【実施例２】
【０２１９】
表１に示した鋼ＡとＥを用いて、表４に示す条件で熱間圧延を行った。表４に示した製造Ｎｏ．２８、３１、及び、３２は、全６段からなる仕上げ圧延スタンドの最終の３段、即ち、４パス、５パス、及び、６パスでの異周速率を変化させた異周速圧延を行った例である。表４には、この熱間圧延を実施した際の有効ひずみ量を併記した。なお、表４で表示されていない熱延条件は、全て、実施例１と同様である。
【０２２０】
実施例１と同様に、引張特性、１／６板厚部及び１／２板厚部の集合組織の測定、及び、ヤング率の測定を行った。結果を、表５に示す。
【０２２１】
これから明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を適正な条件で熱延する際、１％以上の異周速圧延を１パス以上加えると、表層近傍での集合組織の形成が促進され、ヤング率が向上し、更に、有効ひずみ量の高い条件ほど、ヤング率が向上する。
【０２２２】
【表４】
0005037413.tif 000009
【０２２３】
【表５】
0005037413.tif 000010
【実施例３】
【０２２４】
表１に示した鋼ＡとＥを用いて、表６に示す条件で熱間圧延を行った。表６に示した製造Ｎｏ．３３〜３５、及び、３７〜３９は、全６段からなる仕上げ圧延スタンドの最終の３段、即ち、４パス、５パス、及び、６パスで、直径７００ｍｍ以下のロールを使用して圧延を行った例である。表６には、この熱間圧延を実施した際の有効ひずみ量を併記した。なお、表６で表示されていない熱延条件は、全て、実施例１と同様である。
【０２２５】
実施例１と同様に、引張特性、１／６板厚部及び１／２板厚部の集合組織の測定、及び、ヤング率の測定を行った。結果を、表７に示す。
【０２２６】
これから明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を熱間圧延する際、小径ロールを使用すると、表層のせん断ひずみ量が増加し、よりヤング率を高めることが可能となる。また、更に、有効歪量の高い圧延条件ほど、ヤング率が向上する。
【０２２７】
【表６】
0005037413.tif 000011
【０２２８】
【表７】
0005037413.tif 000012
【実施例４】
【０２２９】
表１に示した鋼ＡとＥを用いて、表８に示す条件で熱間圧延を行った。表８に示した製造Ｎｏ．４８〜５２は、全６段からなる仕上げ圧延スタンドにて、有効ひずみ量ε*が０．４以上となるように圧延を行った例である。なお、表８で表示されていない熱延条件は、全て、実施例１と同様である。
【０２３０】
実施例１と同様に、引張特性、１／６板厚部及び１／２板厚部の集合組織の測定、及び、ヤング率の測定を行った。結果を、表９に示す。
【０２３１】
これから明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を熱間圧延する際、有効ひずみ量が０．４以上となるように圧延すると、表層のせん断ひずみ量が増加し、よりヤング率を高めることが可能となる。
【０２３２】
【表８】
0005037413.tif 000013
【０２３３】
【表９】
0005037413.tif 000014
【実施例５】
【０２３４】
実施例１と同様にして、表１０に示す組成を有する鋼片を用いて、表１１に示す条件で熱間圧延を行った。表１１に表示されていない熱延条件は、全て、実施例１と同様である。また、実施例１と同様に、引張試験を行い、金属組織の観察及び面積率の測定、１／６板厚部及び１／２板厚部の集合組織の測定、及び、ヤング率の測定を行った。更に、１／２板厚部では、｛００１｝＜０１１＞方位のＸ線ランダム強度比も測定した。結果を、表１２に示す。
【０２３５】
これから明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を適正な条件で熱間圧延した場合には、圧延方向、圧延直角方向のいずれにおいても、静的引張法によるヤング率が、２２０ＧＰａ超である。特に、板厚中心層の集合組織の条件を同時に満足する場合には、静的引張法によるヤング率が高く、かつ、振動法との差が小さい。なお、本発明例のうち、（式２）を満足しない製造Ｎｏ．６２及び６３は、静的ヤング率がやや低い。
【０２３６】
一方、製造Ｎｏ．６４及び６５は、Ｔｉ添加量が少なく、圧延方向のヤング率が低下した例である。また、製造Ｎｏ．４６は熱間圧延の仕上温度ＦＴ［℃］が高く、製造Ｎｏ．５７は圧下率が低く、圧延方向のヤング率が低下した例である。製造Ｎｏ．６０は形状比が小さく、形状比が２．３以上であるパスが少ないと振動法では高いヤング率が得られても、静的引張法ではヤング率が低下する。製造Ｎｏ．４８は、熱延後の空冷時間が長く、フェライト変態及びパーライト変態が進行し、十分なマルテンサイト分率が得られなかった例である。
【０２３７】
【表１０】
0005037413.tif 000015
【０２３８】
【表１１】
0005037413.tif 000016
【０２３９】
【表１２】
0005037413.tif 000017
【実施例６】
【０２４０】
表１０に示した鋼ＲとＸを用いて、表１３に示す条件で熱間圧延を行った。表１３に示した製造Ｎｏ．６７及び６９は、全６段からなる仕上げ圧延スタンドの最終の３段、即ち、４パス、５パス、及び、６パスでの異周速率を変化させた異周速圧延を行った例である。表１３には、この熱間圧延を実施した際の有効ひずみ量を併記した。なお、表１３で表示されていない熱延条件は、全て、実施例１と同様である。
【０２４１】
実施例５と同様に、引張特性、１／６板厚部及び１／２板厚部の集合組織の測定、及び、ヤング率の測定を行った。結果を、表１４に示す。これから明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を適正な条件で熱延する際、１％以上の異周速圧延を１パス以上加えると、表層近傍での集合組織の形成が促進され、ヤング率が向上し、更に、有効ひずみ量の高い条件ほど、ヤング率が向上する。
【０２４２】
【表１３】
0005037413.tif 000018
【０２４３】
【表１４】
0005037413.tif 000019
【実施例７】
【０２４４】
表１０に示した鋼ＲとＸを用いて、表１５に示す条件で熱間圧延を行った。表１５に示した製造Ｎｏ．７１、７２、７４及び７５は、全６段からなる仕上げ圧延スタンドの最終の３段、即ち、４パス、５パス、及び、６パスで、直径７００ｍｍ以下のロールを使用して圧延を行った例である。表１５には、この熱間圧延を実施した際の有効ひずみ量を併記した。なお、表１５で表示されていない熱延条件は、全て、実施例１と同様である。
【０２４５】
実施例５と同様に、引張特性、１／６板厚部及び１／２板厚部の集合組織の測定、及び、ヤング率の測定を行った。結果を、表１６に示す。これから明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を熱間圧延する際、小径ロールを使用すると、表層のせん断ひずみ量が増加し、よりヤング率を高めることが可能となる。また、更に、有効歪量の高い圧延条件ほど、ヤング率が向上する。
【０２４６】
【表１５】
0005037413.tif 000020
【０２４７】
【表１６】
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【実施例８】
【０２４８】
表１０に示した鋼ＲとＸを用いて、表１７に示す条件で熱間圧延を行った。表１７に示した製造Ｎｏ．７６〜７９は、全６段からなる仕上げ圧延スタンドにて、有効ひずみ量ε*が０．４以上となるように圧延を行った例である。なお、表１７で表示されていない熱延条件は、全て、実施例１と同様である。
【０２４９】
実施例５と同様に、引張特性、１／６板厚部及び１／２板厚部の集合組織の測定、及び、ヤング率の測定を行った。結果を、表１８に示す。これから明らかなとおり、本発明の化学成分を有する鋼を熱間圧延する際、有効ひずみ量が０．４以上となるように圧延すると、表層のせん断ひずみ量が増加し、よりヤング率を高めることが可能となる。
【０２５０】
【表１７】
0005037413.tif 000022
【０２５１】
【表１８】
0005037413.tif 000023
【産業上の利用可能性】
【０２５２】
前述したように、本発明によれば、静的引張法で測定した圧延方向の静的ヤング率が高く、かつ、加工性の良好な、低降伏比高ヤング率鋼板を得ることができる。したがって、本発明は、産業上の貢献が極めて顕著なものである。
【図面の簡単な説明】
【０２５３】
【図１】本発明の（式２）と圧延方向の静的ヤング率との関係を示す図である。
【図２】φ2＝４５°断面でのＯＤＦと主な方位を示す図である。
【図１】
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【図２】
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