(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０２〜０．０６％、
Ｓｉ：０．３％以下、
Ｍｎ：０．５〜２．０％、
Ｐ：０．０６％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ａｌ：０．０６％以下、
Ｎ：０．００６％以下、
Ｍｏ：０．１〜０．５％、
Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、フェライトの面積比率が９５％以上である組織であり、原子％でＭｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≧０．２５を満たす範囲でＮｂおよびＭｏを含む平均粒径１０ｎｍ未満の析出物が分散析出していることを特徴とする、引張強度が５９０ＭＰａ以上の自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．０２〜０．０６％、
Ｓｉ：０．３％以下、
Ｍｎ：０．５〜２．０％、
Ｐ：０．０６％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ａｌ：０．０６％以下、
Ｎ：０．００６％以下、
Ｍｏ：０．１〜０．５％、
Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下、
Ｖ：０．１５％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、フェライトの面積比率が９５％以上である組織であり、原子％でＭｏ／（Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ）≧０．２５を満たす範囲でＮｂ、ＶおよびＭｏを含む平均粒径１０ｎｍ未満の析出物が分散析出していることを特徴とする、引張強度が５９０ＭＰａ以上の自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【請求項３】
質量％で、さらにＴｉ：０．００５％以上０．０３％未満を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【請求項４】
質量％で、さらにＣｒ：０．１５％以下、Ｃｕ：０．１５％以下、Ｎｉ：０．１５％以下の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板に関する。
【０００２】
【従来技術】
環境保全につながる燃費向上の観点から、自動車用鋼板の高強度薄肉化が強く求められているが、自動車用部材はプレス成形により得られる複雑な形状のものが多く、加工性の指標である伸びと伸びフランジ性がともに優れた材料が必要とされている。
【０００３】
従来、この種の鋼板は種々提案されており、例えば、特開平６−１７２９２４号公報には、転位密度の高いベイニティック・フェライト組織が生成した伸びフランジ性に優れる鋼板が提案されている。しかし、この鋼板は、転位密度の高いベイニティック・フェライト組織を含むため伸びが乏しいという欠点がある。
【０００４】
特開平６−２００３５１号公報には、組織の大部分をポリゴナルフェライトとし、ＴｉＣを中心として析出強化および固溶強化した伸びフランジ性に優れる鋼板が提案されている。しかし、この鋼板に用いられている一般的によく知られた析出物では、寸法の大きい析出物が生成しやすく、伸びおよび伸びフランジ性を同一強度で比べると低いという欠点がある。
【０００５】
特開平７−１１３８２号公報には、微細なＴｉＣおよび／またはＮｂＣが析出したアシキュラー・フェライト組織を有した伸びフランジ性に優れる鋼板が提案されている。しかし、この鋼板も、先に述べた特開平６−１７２９２４号公報に提案された鋼板同様、アシキュラー・フェライトという転位密度の高い組織であるため十分な伸びが得られていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、自動車用部材のようにプレス時の断面形状が複雑な用途に適した、加工性の指標である伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、以下の知見を得た。
（１）転位密度が低い組織とし、微細析出物で強化すると、強度−伸びバランスが向上する。
（２）実質的に単相組織とし、微細析出物で強化すると、強度−伸びフランジ性バランスが向上する。
（３）Ｍｏを含む複合析出物とすると、析出物が微細に析出する。
（４）複合析出物中のＭｏの割合が低くなると、析出物が粗大化するため、伸びおよび伸びフランジ性がともに低下する。
【０００８】
本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものであり、以下の（１）〜（５）を提供する。
【０００９】
（１）  質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、フェライトの面積比率が９５％以上である組織であり、原子％でＭｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≧０．２５を満たす範囲でＮｂおよびＭｏを含む平均粒径１０ｎｍ未満の析出物が分散析出していることを特徴とする、引張強度が５９０ＭＰａ以上の自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【００１０】
（２）  質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下、Ｖ：０．１５％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、フェライトの面積比率が９５％以上である組織であり、原子％でＭｏ／（Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ）≧０．２５を満たす範囲でＮｂ、ＶおよびＭｏを含む平均粒径１０ｎｍ未満の析出物が分散析出していることを特徴とする、引張強度が５９０ＭＰａ以上の自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【００１１】
（３）  上記（１）または（２）において、質量％で、さらにＴｉ：０．００５％以上０．０３％未満を含むことを特徴とする自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【００１２】
（４）  上記（１）から（３）のいずれかにおいて、質量％で、さらにＣｒ：０．１５％以下、Ｃｕ：０．１５％以下、Ｎｉ：０．１５％以下の少なくとも１種を含有することを特徴とする自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明に係る自動車用部材の素材に適した伸びと伸びフランジ性がともに優れた高張力鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、フェライト面積比率が９５％以上であり、原子％でＭｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≧０．２５を満たす範囲でＮｂおよびＭｏを含む平均粒径１０ｎｍ未満の析出物が分散析出している。鋼中にさらに質量％でＶ：０．１５％以下を含み、析出物は、Ｎｂ、Ｍｏに加えＶを含み、かつ原子％で、Ｍｏ／（Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ）≧０．２５を満たすようにしてもよい。
【００１５】
・フェライト面積比率９５％以上：
フェライト面積比率を９５％以上としたのは、伸びの向上には転位密度の低いフェライトが有効であり、また、伸びフランジ性の向上には単相組織とすることが有効であり、特に延性に富むフェライト単相組織でその効果が顕著であるためである。
【００１６】
・原子％で、Ｍｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≧０．２５の範囲でＮｂおよびＭｏを含む平均粒径１０ｎｍ未満の析出物：
ＮｂとＭｏとを含む析出物は微細となるため、鋼を強化するのに有効である。従来は、析出物としてＮｂＣを用いることが主流であったが、Ｎｂは析出物形成傾向が強いためＭｏを含まない場合には粗大化しやすく、強化に対する効果が低くなることから、必要な強化量を得るには加工性を劣化させるまでの析出物が必要となる。これに対し、ＮｂとＭｏとを含む複合析出物は微細に析出して加工性を劣化させずに鋼を強化することができる。これは、Ｍｏの析出物形成傾向がＮｂと比べて弱いため、析出物が安定的に微細に存在することができることで強化に対する効果が高く、加工性を良好に維持できる析出物量で必要な強化量が得られるためと考えられる。特に、この複合析出物の平均粒径を１０ｎｍ未満とすることで、析出物周囲の歪みが転位の移動の抵抗にとってより効果的となり、良好な鋼の強化が得られるため、複合析出物を平均粒径１０ｎｍ未満のものとすることが好ましい。さらに好ましくは、平均粒径５ｎｍ以下である。析出物が安定的に微細に存在できるためには、析出物の組成が影響し、析出物の組成が原子比でＭｏ／（Ｎｂ＋Ｍｏ）≧０．２５となると、析出物の粗大化を抑制する効果が高くなり、所望の微細析出物を得ることができる。
【００１７】
・Ｎｂ、Ｍｏに加え、Ｖを含み、原子％で、Ｍｏ／（Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ）≧０．２５である析出物：
析出物が、ＮｂとＭｏに加えてＶが複合して析出したものであってもよい。Ｍｏの析出物形成傾向はＶと比べて弱いため、その複合析出物はＮｂとＭｏの複合析出物と同様に、安定的に微細に存在することができる。この場合、その組成が、原子比で、Ｍｏ／（Ｎｂ＋Ｖ＋Ｍｏ）≧０．２５であることが好ましい。この範囲であれば、複合析出物の粗大化を抑制する効果が高く、加工性を良好に維持することができる析出物量で必要な強化量を得ることができる。
【００１８】
・化学成分
本発明では、上記析出物を析出させるため、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下であり、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる。また、上述のように複合析出物にＶを含有させ、組織をより微細化させる場合には、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｍｏ：０．１〜０．５％、Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下、Ｖ：０．１５％以下であり、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるものであることが好ましい。Ｖを含有する場合には、Ｎを固定するためにＴｉ：０．００５％以上０．０３％未満を含有させることが一層好ましい。以下、これら各成分について説明する。
【００１９】
Ｃ：０．０２〜０．０６％
Ｃは炭化物を形成し、鋼を強化するのに有効である。しかし、０．０２％未満では、鋼の強化が不十分であり、０．０６％を超えて添加するとパーライトが形成されることと析出物が粗大化することから伸びおよび伸びフランジ性を損なうおそれがある。このため、Ｃ含有量は０．０２〜０．０６％が好ましい。
【００２０】
Ｓｉ：０．３％以下
Ｓｉは固溶強化には有効な元素であるが、０．３％を超えて添加すると、フェライトからのＣ析出が促進されて粒界に粗大な鉄炭化物が析出しやすくなって伸びフランジ性が低下する傾向となり、また、鋼板表面性状が劣化する。このため、Ｓｉ含有量は０．３％以下が好ましい。
【００２１】
Ｍｎ：０．５〜２．０％
Ｍｎは固溶強化により鋼を強化する観点からは０．５％以上が好ましいが、２．０％を超えて添加すると偏析し、かつ硬質相が形成され、伸びフランジ性が低下する。このため、Ｍｎ含有量は０．５〜２．０％が好ましい。
【００２２】
Ｐ：０．０６％以下
Ｐは固溶強化に有効であるが、０．０６％を超えて添加すると偏析して伸びフランジ性が低下するおそれがあるため、０．０６％以下が好ましい。
【００２３】
Ｓ：０．００５％以下
Ｓは少ないほど好ましく、０．００５％を超えると伸びフランジ性を低下させるおそれがあるため、０．００５％以下が好ましい。
【００２４】
Ａｌ：０．０６％以下
Ａｌは脱酸剤として添加される。しかし、０．０６％を超えると伸びおよび伸びフランジ性がともに低下する傾向にあるため０．０６％以下が好ましい。
【００２５】
Ｎ：０．００６％以下
Ｎは少ないほど好ましく、０．００６％を超えると粗大な窒化物が増え、伸びフランジ性が低下するため０．００６％以下が好ましい。
【００２６】
Ｍｏ：０．１〜０．５％
Ｍｏは本発明において重要な元素であり、０．１％以上含有させることで、パーライト変態を抑制しつつ、Ｎｂとの微細な複合析出物、またはＮｂに加えＶを含む微細な複合析出物を形成し、優れた伸びおよび伸びフランジ性を確保しつつ、鋼を強化することができる。しかし、０．５％を超えて添加すると硬質相が形成され伸びフランジ性が低下する。このため、Ｍｏ含有量は０．１〜０．５％が好ましい。
【００２７】
Ｎｂ：０．０６％超０．３５％以下
Ｎｂは本発明において重要な元素であり、Ｍｏと複合析出物を形成することで、優れた伸びおよび伸びフランジ性を確保しつつ、鋼を強化することができる。しかし、０．０６％以下では鋼を強化する効果が不十分であり、０．３５％を超えると伸びが劣化する。このため、Ｎｂ含有量は０．０６％超０．３５％以下とすることが好ましい。
【００２８】
Ｖ：０．１５％以下
Ｖは、組織の細粒化に有効であり、また、ＮｂおよびＭｏとともに複合析出物を形成して優れた伸びおよび伸びフランジ性を得ることに寄与するため、必要に応じて添加する。しかし、０．１５％を超えると伸びが劣化する。このため、Ｖを含有する場合には、その含有量は０．１５％以下が好ましい。
【００２９】
Ｔｉ：０．００５％以上０．０３％未満
Ｔｉは、Ｖを添加した場合に、Ｎ固定により優れた伸びおよび伸びフランジ性を得ることに寄与するため、必要に応じて添加する。しかし、０．００５％未満ではＮ固定の効果が不十分であり、０．０３％以上では効果が飽和する。このため、Ｔｉを含有する場合には、その含有量は０．００５％以上０．０３％未満とすることが好ましい。
【００３０】
なお、上記成分の他、Ｃｒ：０．１５％以下、Ｃｕ：０．１５％以下、Ｎｉ：０．１５％以下の１種類以上を含んでいても特性上問題はない。
【００３１】
なお、本発明の鋼板は、一般的な熱間圧延鋼板の製造条件によって製造することができる。
【００３２】
【実施例】
表１に示す化学成分を有する鋼片を、１２５０℃に加熱し、通常の熱間圧延工程によって仕上温度８８０〜９３０℃で、板厚３．２ｍｍに仕上げた。この後、６００℃を超える巻取温度で、冷却速度と巻取温度を変化させて、種々の組織の鋼板を製造した。
【００３３】
得られた鋼板を酸洗後、それら鋼板からＪＩＳ５号引張試験片および穴広げ試験片を採取し、引張試験および穴広げ試験を行った。引張試験片は圧延垂直方向から採取し、穴広げ試験では、１３０ｍｍ角の鋼板の中央に１０ｍｍφのポンチによりクリアランス１２．５％で打ち抜いた穴を有する試験片を準備し、６０°円錐ポンチにより打抜き穴のバリ側の反対方向から押し上げ、割れが鋼板を貫通した時点での穴径ｄを測定し、穴広げ率λを次式より算出した。
λ（％）＝［（ｄ−１０）／１０］×１００
【００３４】
また、鋼板から作製した薄膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって観察し、析出物寸法を測定した。析出物中のＮｂ、Ｖ、Ｍｏの組成は、ＴＥＭに装備されたＥＤＸによる分析から決定した。
【００３５】
表２に、引張強度（ＴＳ）、伸び（Ｅｌ）、穴広げ率（λ）、組織、析出物平均粒径、析出物組成を示す。
【００３６】
表２に示す通り、本発明鋼のＮｏ．１〜９はいずれもフェライト組織からなり、析出物の平均粒径は１０ｎｍ未満で、原子％で、Ｍｏ比率が０．２５以上となっているため、引張強度（ＴＳ）が５９０ＭＰａ以上で優れた伸びおよび伸びフランジ性を有している。
【００３７】
これに対し、比較鋼のＮｏ．１０はＭｏ無添加のため析出物が粗大化しており、伸びおよび伸びフランジ性がともに低く、特に伸びフランジ性が低い。また、Ｎｏ．１１はＣ量が多すぎるため、パーライトが生成し、かつ析出物が粗大化しており、伸びおよび伸びフランジ性がともに低く、特に伸びフランジ性が低い。Ｎｏ．１２はＭｎ量が多すぎるため偏析が顕著であり、かつ組織内にマルテンサイトが生成し、転位密度も高いため、伸びおよび伸びフランジ性がともに低い。Ｎｏ．１３はＮｂ量が少ないため、鋼の強化に必要な析出物が不足して引張強度（ＴＳ）が５９０ＭＰａ未満となっている。Ｎｏ．１４はＮｂ量が多すぎるため、伸びおよび伸びフランジ性がともに低く、特に伸びが低い。Ｎｏ．１５はＶ量が多すぎるため、特に伸びが低い。Ｎｏ．１６はＳｉ量が多すぎるため、析出物が粗大化する傾向にあり、伸びおよび伸びフランジ性がともに低い。
【００３８】
【表１】
0003758541.tif 000002
【００３９】
【表２】
0003758541.tif 000003
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工性の指標である伸びおよび伸びフランジ性に優れた高張力鋼板を提供することができ、自動車部材の軽量化に寄与する効果が顕著である。