(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト主体またはベイナイト主体のミクロ組織を有する鋼板であって、
質量％（以下％で示す）で、
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％、及び
Ｎ  ：０．０１％以下（０％を含まない）を含み、
更に、
Ｔｉ：０．０５％以下（０％を含まない）及び／又はＮｂ：０．０３％以下（０％を含まない）を含み、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼板であり、且つ
ＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎ）を用いた結晶方位解析による結晶方位差が１５°以上の結晶粒の平均粒径をＤとしたとき、該平均粒径Ｄと前記Ｃ及びＮ、Ｔｉ及び／又はＮｂの含有率との関係が下記（２）式〜（４）式を満足することを特徴とする歪時効による靭性劣化の少ない鋼板。
［Ｎ］−［Ｔｉ］／３．４２≧０      ・・・（２）
［Ｃ］−［Ｎｂ］／７．７４≧０      ・・・（３）
｛４．６３×（［Ｃ］−［Ｎｂ］／７．７４）＋３．９７×（［Ｎ］−［Ｔｉ］／３．４２）｝×Ｄ／１５≦０．４      ・・・（４）
ここで、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］を夫々表わす。
【請求項２】
フェライト主体またはベイナイト主体のミクロ組織を有する鋼板であって、
質量％（以下％で示す）で、
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％、及び
Ｎ  ：０．０１％以下（０％を含まない）を含み、
更に、
Ｔｉ：０．０５％以下（０％を含まない）及び／又はＮｂ：０．０３％以下（０％を含まない）を含み、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼板であり、且つ
ＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎ）を用いた結晶方位解析による結晶方位差が１５°以上の結晶粒の平均粒径をＤとしたとき、該平均粒径Ｄと前記Ｃ及びＮ、Ｔｉ及び／又はＮｂの含有率との関係が下記（５）式〜（７）式を満足することを特徴とする歪時効による靭性劣化の少ない鋼板。
［Ｎ］−［Ｔｉ］／３．４２＜０      ・・・（５）
［Ｃ］−［Ｎｂ］／７．７４≧０      ・・・（６）
｛４．６３×［Ｃ］−［Ｎｂ］／７．７４−（［Ｔｉ］−３．４２×［Ｎ］）／３．９９｝×Ｄ／１５≦０．４      ・・・（７）
ここで、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］を夫々表わす。
【請求項３】
上記鋼板が、更に他の元素として、
Ｖ：０．０５％以下（０％を含まない）及び／又は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】
上記鋼板が、更に他の元素として、
Ｃｕ：０．５％以下（０％を含まない）及び／又はＮｉ：０．５％以下（０％を含まない）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】
上記鋼板が、更に他の元素として、
Ｃｒ：０．１％以下（０％を含まない）及び／又はＭｏ：０．１％以下（０％を含まない）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】
上記鋼板が、更に他の元素として、
Ｃａ：０．０１％以下（０％を含まない）及び／又はＺｒ：０．０１％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の鋼板。
【請求項７】
引張強度が４００ＭＰａ以上である請求項１〜６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】
本発明は構造用鋼板に関し、より詳細には高強度を有すると共に、歪時効による靭性劣化の少ない鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板に塑性変形を加えると機械的性質、特に靭性が劣化することが一般に知られている。これは歪時効特性に起因するもので、鋼中に固溶しているＣ元素やＮ元素が歪付与により導入された転位と相互作用をおこし、転位の動きを妨げるため降伏点が上昇し、その結果として、脆化がおこると考えられている。そこで、靭性の劣化を抑制するため、Ｃ元素やＮ元素の含有量を低減する方法がある。
【０００３】
塑性変形時の靭性劣化を抑制する技術として、例えば、特開平10-88280号や同10-88281号などが提案されている。これらの技術は、塑性変形による耐靭性破壊性能の劣化代を最小限に抑えることを目的とし、Ｃ量とＮ量の特定された鋼板に所定の粗圧延と未再結晶域圧延、または二相域圧延を施すことにより、塑性歪を受けた場合でも耐脆性破壊性能のうちアレスト性能の劣化が小さい構造用鋼板を提供している。そして、塑性変形時の靭性劣化を抑制するために、フリーＮの含有量を20ppm以下に抑制すると共に、歪付与後の延性を確保するため、Ｃ量を制限している。しかしながら、該Ｃ量と靭性劣化との関係については考慮されていない。
【０００４】
また、深絞り加工用の冷延鋼板として、ＩＦ（Interstitial Free）鋼などの使用が知られている。ＩＦ鋼とは、Ｃ元素やその他の添加元素を極力低減すると共に、ＴｉやＮｂ等を添加して鋼中のＮ元素を窒化物として固定するもので、加工時に導入される転位にＮが固着するのを防止し、且つ、これによって加工時の表面欠陥（ストレッチャー−ストレインと呼ばれる波状の欠陥）を防止している。しかしながら、Ｃ含有量を最小限に抑えているので、厚板に適用した場合強度不足と言わざるを得ず、引張強度で300ＭＰａレベルしか得られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造用鋼板として必要な強度（引張強度）を維持しつつ、しかも歪時効による靭性劣化の少ない鋼板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた歪時効による靭性劣化の少ない鋼板とは、フェライト主体またはベイナイト主体のミクロ組織を有する鋼板であって、Ｃ及びＮを含み、EBSP（Electron Back Scattering Pattern）を用いた結晶方位解析による結晶方位差が15°以上の結晶粒の平均粒径をDとしたとき、該平均粒径Dと前記Ｃ及びＮの含有率との関係が下記（１）式を満足する点に要旨を有する。
（4.63×［Ｃ］＋3.97×［Ｎ］）×D／15≦0.4      ・・・（１）
ここで、［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］を夫々表わす（以下同じ）。
【０００７】
そして、前記鋼板は、質量％（以下％で示す）で、Ｃ：０．０３〜０．２％を含むものであると引張強度が高くなるのでより好ましい。
【０００８】
また、本発明の目的は、フェライト主体またはベイナイト主体のミクロ組織を有する鋼板であって、Ｃ及びＮを含み、更に、Ｔｉ及び／又はＮｂを含み、EBSP（Electron Back Scattering Pattern）を用いた結晶方位解析による結晶方位差が15°以上の結晶粒の平均粒径をDとしたとき、該平均粒径Dと前記Ｃ及びＮ、Ｔｉ及び／又はＮｂの含有率との関係が下記（２）式〜（４）式を満足する歪時効による靭性劣化の少ない鋼板においても達成することができる。
［Ｎ］−［Ｔｉ］／3.42≧0      ・・・（２）
［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74≧0      ・・・（３）
｛4.63×（［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74）＋3.97×（［Ｎ］−［Ｔｉ］／3.42）｝×D／15≦0.4      ・・・（４）
【０００９】
さらに、本発明の目的は、フェライト主体またはベイナイト主体のミクロ組織を有する鋼板であって、Ｃ及びＮを含み、更に、Ｔｉ及び／又はＮｂを含み、EBSP（Electron Back Scattering Pattern）を用いた結晶方位解析による結晶方位差が15°以上の結晶粒の平均粒径をDとしたとき、該平均粒径Dと前記Ｃ及びＮ、Ｔｉ及び／又はＮｂの含有率との関係が下記（５）式〜（７）式を満足する歪時効による靭性劣化の少ない鋼板であっても達成することができる。
［Ｎ］−［Ｔｉ］／3.42＜0      ・・・（５）
［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74≧0      ・・・（６）
｛4.63×［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74−（［Ｔｉ］−3.42×［Ｎ］）／3.99｝×D／15≦0.4      ・・・（７）
【００１０】
そして、Ｃ及びＮを含み、更に、Ｔｉ及び／又はＮｂを含む鋼板では、質量％（以下％で示す）で、Ｃ：０．０３〜０．２％を含み、Ｔｉ：０．０５％以下及び／又はＮｂ：０．０３％以下を含むものであることが好ましい。
【００１１】
さらに、引張強度が４００ＭＰａ以上であると厚板に適用した場合でも十分な強度を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、歪時効による靭性劣化の原因を追求した結果、その原因は鋼中の固溶Ｃや固溶Ｎにあり、これを無害化すれば良いことを知った。しかし、固溶Ｃや固溶Ｎを無害化するために炭窒化物形成元素であるＴｉやＮｂ等を過剰に添加すると、ＴｉＮやＮｂＣなどの析出物が多量に生成し、母材の靭性劣化を起こし易くなることを知った。そこで、鋼中の固溶Ｃや固溶Ｎを無害化する他の手法について鋭意研究した結果、Ｃ元素やＮ元素は結晶粒界部分に固定されることによって、歪時効による靭性劣化を低減し得ることをつきとめた。そこで、鋼中の結晶粒界と固溶Ｃや固溶Ｎの関係について検討を重ねた。
【００１３】
結晶粒界を現出させる方法としては、一般に、ナイタール（３％ＨＮｏ3アルコール溶液）と呼ばれる腐食液を用いて観察する方法が採用されている。ところが、この方法で確認される結晶粒が微細化している場合においても、歪時効による靭性劣化の低減量にばらつきを生じることが確認された。しかし、その後更に研究を重ね、EBSP（Electron Back Scattering Pattern）解析装置を用いて鋼材の組織を観察した結果、靭性劣化の低減には大角粒界が有効に作用しているという知見を得た。ここで、大角粒界とは隣接する結晶の結晶方位が15°以上異なる結晶粒間に存在する粒界を意味し、この大角粒界にＣやＮが固着すると、両元素は粒界に安定して存在する様になる。すなわち、Ｃ元素やＮ元素を含む鋼板であっても、組織中に大角粒界が多く生成する様に製造すると、Ｃ元素やＮ元素は大角粒界に固着され、塑性変形が施された際に導入される転位部分にＣやＮが固着することはないため、歪時効による靭性の劣化が低減されるものと思料される。
【００１４】
この様に、本発明はＣ元素やＮ元素を固着することのできる大角粒界が靭性劣化の低減に有効であることを突止めたところに最大のポイントがあり、結晶方位差が15°以上の大角粒界が多量に生成するように結晶粒を微細化することにより所期の目的を達成したものである。係る本発明の最重要ポイントは大角粒界と小角粒界を明瞭に区別することによって初めて得られるものであり、ナイタール腐食液を用いた従来の観察手段では、鋼材の見掛けの結晶度しか観測することはできないため、到底得られなかった知見である。
【００１５】
更に本発明では、上記大角粒界の制御に加えて鋼材中のＣ及びＮ量を適切に制御することが重要である。つまり、大角粒界を生成するように結晶粒を微細化し得たとしても、Ｃ量やＮ量が多いと粒界に固着し得るＣ及びＮ量の許容範囲を超え、過剰量の元素が歪部分に集中してしまい、歪時効による靭性の劣化をもたらすからである。ＣやＮの添加量が多い場合は、炭窒化物形成元素であるＴｉやＮｂを添加して、ＴｉＮやＮｂＣとして析出させればよい。ＴｉにトラップされなかったＮ（以下「フリーＮ」と呼ぶことがある）やＮｂにトラップされなかったＣ（以下「フリーＣ」と呼ぶことがある）と、大角粒界の量を適切に制御することにより初めて強度特性に優れ、しかも歪時効による靭性劣化の少ない鋼板を提供することができるのである。以下、本発明の要件について詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明の歪時効による靭性劣化の少ない鋼板は、フェライト主体またはベイナイト主体のミクロ組織を有するものである。
【００１７】
ここで「フェライト主体」とは、当該鋼板のミクロ組織が実質的にフェライト組織で構成されていることを意味する。具体的には、フェライトの面積率が、好ましくは80面積％以上、より好ましくは90面積％以上である。フェライト以外の組織としては、例えばパーライトやベイナイト組織、マルテンサイト等が挙げられ、これらの占める比率は10面積％以下であることが望ましい。ちなみにこれら他の組織が多すぎると、母材（歪が付与されていない素材）の靭性を劣化させたり、延性を低下させる等の様な欠点がある。
【００１８】
また、「ベイナイト主体」とは、当該鋼板のミクロ組織が実質的にベイナイト組織で構成されていることを意味する。具体的には、ベイナイト組織の占有比率は約60面積％以上であることを意味する。また、上記ベイナイト以外の組織としては、フェライト組織やパーライト組織、マルテンサイト等が挙げられる。
【００１９】
次に、本発明鋼板は、EBSP（Electron Back Scattering Pattern）を用いた結晶方位解析による結晶方位差が15°以上の結晶粒の平均粒径をDとしたとき、該平均粒径Dと、鋼中のＣ及びＮの含有率との関係が下記（1）式を満足することが重要である。ここで、平均粒径とは、所定組織の個々の結晶粒について、その面積が等しくなるように想定した円の直径を意味する。また、下記式中［元素］は鋼材中の各元素の含有量［質量％］を夫々表わす。
（4.63×［Ｃ］＋3.97×［Ｎ］）×D／15≦0.4      ・・・（1）
【００２０】
まず、本発明では上述したミクロ組織を、EBSP（Electron Back Scattering Pattern）を用いた結晶方位解析によって結晶方位差を観測する。具体的には、EBSP解析装置として、TexSEM Laboratories社製の装置を使用し、図1（a）に示す結晶方位の基準に基づき、結晶方位差が15°以上の結晶粒を色調の変化によって観察する。EBSP解析装置により観測された板厚方向断面の写真（カラーマップ）の一例を図1（b）に示す。図1（b）から、EBSPを用いると色調の変化によって、結晶方位差が15°以上の結晶粒を識別できることが分かる。尚、上記（1）式は、ＴｉやＮｂが実質的に含まれていない鋼に適用されるもので、大角粒界の中に占めるフリーＣやフリーＮの個数を上記（1）式の数値範囲に制御すれば、所望の特性が得られることを示している。
【００２１】
ここで、上記（1）式中、4.63×［Ｃ］及び3.97×［Ｎ］は、鋼中に存在するＣ元素量及びＮ元素量（質量％）を夫々原子％（atom.％）に換算したものを原子の個数として表したものである。この様にして算出された原子の総量が、大角結晶粒界に占める比率を表したのが上記（1）式であり、これはＣとＮ原子総量を粒界体積分率（結晶粒の体積と粒界体積から導きだされるもの：D／15）で割ったものである。尚、上記（1）式を設定するにあたっては粒界厚さを特定することが必要であるが、結晶方位差が15°以上の結晶粒間に存在する結晶粒界では、Ｆｅ原子などが不規則に存在しており、その厚み（結晶粒界の厚み）は約5〜10Å程度であることから、本発明では該粒界厚さを5Åと近似して算出した。
【００２２】
更に、鋼中にＴｉ及び／又はＮｂを含有する鋼材については下記（２）式〜（４）式または下記（５）式〜（７）式が適用される。
［Ｎ］−［Ｔｉ］／3.42≧0      ・・・（２）
［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74≧0      ・・・（３）
｛4.63×（［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74）＋3.97×（［Ｎ］−［Ｔｉ］／3.42）｝×D／15≦0.4      ・・・（４）
［Ｎ］−［Ｔｉ］／3.42＜0      ・・・（５）
［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74≧0      ・・・（６）
｛4.63×［Ｃ］−［Ｎｂ］／7.74−（［Ｔｉ］−3.42×［Ｎ］）／3.99｝×D／15≦0.4      ・・・（７）
【００２３】
これは、ＴｉやＮｂの添加によって、鋼中のＣやＮを炭化物や窒化物として析出させるために特定されたものであり、当該鋼板では前述した「鋼中のＣ及びＮの量」の制御に加え、更に「Ｔｉ及び／又はＮｂの量」を適切に制御することが重要である。ＣやＮと結合し得るＴｉやＮｂの量を超えて過剰に添加すると、靭性が低下したり、溶接性が劣化するなどの悪影響を及ぼす。
【００２４】
このうち上記（2）式〜（4）式は、添加したＴｉに比べＮ量が多く、Ｔｉと結合しないフリーＮが多く存在する［上記（2）式］と共に、添加したＮｂに比べてＣ量が多く、Ｎｂと結合しないフリーのＣが多く存在する［上記（3）式］場合には、上記（4）式の如く、大角粒界中に占めるフリーＣやフリーＮの量を適切に制御すれば所望の効果が得られることを示すものである。ＴｉやＮｂと結合しないフリーＮやフリーＣの一部は、鋼中の他の元素と結合して窒化物や炭化物を形成するが、それでも結合しないフリーＮやフリーＣは、歪時効による靭性の劣化をもたらす様になる。このような場合には、大角粒界中に占めるフリーＣやフリーＮの量が上記（4）式の関係になるように適切に制御すれば良い。
【００２５】
一方、上記（5）式〜（7）式は、添加したＴｉに比べてＮの量が少なく、フリーＮは存在しない［上記（5）式］が、添加したＮｂに比べＣ量が多く、Ｎｂと結合しないフリーＣが多く存在する場合であり、上記（7）式の如く大角粒界中に占めるフリーＣ量を適切に制御すれば所望の効果が得られることを示すものである。すなわち、鋼中に存在するＴｉはフリーＣと結合して、炭化物として析出することになる。
【００２６】
尚、本発明では添加したＮｂがＣ量に比べて多く、フリーＣがほとんど存在しない場合については特に想定していないが、これは実操業レベルではかかる態様を想定し難いからである。
【００２７】
本発明の鋼板は、ＣやＮの添加を抑制するものではなく、必要に応じて添加することができるので、Ｃの添加抑制による引張強度の低下は生じない。よって、400ＭＰａ以上の強度を有しているものも提供することができる。
【００２８】
以上が本発明を特徴づける要件についての説明であるが、本発明において所望の大角粒界を生成するために結晶を微細化させる方法は、鋼種等に応じ、加熱温度、粗圧延時の累積圧下率、仕上圧延時の累積相当塑性歪量、冷却温度などを適切に制御すればよい。
【００２９】
具体的には、加熱温度が高いと初期オーステナイト粒が粗大化しやすくなるので、低い方が望ましい。しかし、加熱温度が高い場合でも粗圧延の累積圧下率を大きくすることによって、オーステナイトの再結晶が進行によりオーステナイトが微細化し、その結果フェライト組織やベイナイト組織を微細化することができる。さらに、仕上圧延時の累積相当塑性歪量が多い方がフェライト組織やベイナイト組織の微細化しやすいため、多くすることが望ましい。また、冷却方法が空冷の場合より水冷を採用した場合もフェライト組織やベイナイト組織が微細化しやすく、結晶粒の微細化が不足する場合には水冷が推奨される。しかし、これらの方法は、全てを満足する必要性はなく、添加成分量に応じて各項目を適切にすることが重要である。
【００３０】
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、結晶方位が15°以上の結晶粒を生成させ、該結晶粒界に存在するCとNの固溶量を適切に制御した点に最重要ポイントを有するものであって、鋼中の化学成分は特に限定されないが、フェライト主体またはベイナイト主体のミクロ組織を得るための好ましい化学成分は以下の通りである。
【００３１】
Ｃ：0.03〜0.2％
Ｃ含有量は、必要強度を確保するため0.03％以上が好ましく、より好ましくは0.05％以上である。但し、過度の含有は溶接性や母材靭性に悪影響を及ぼすので、0.2％以下、より好ましくは0.17％以下に抑えることが望ましい。
【００３２】
Ｎ：0.01％以下
Ｎは、鋼中に含まれる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。但し、0.01％を超えて含有量が多くなり過ぎると固溶Ｎの増大を招き、特に溶接部の靭性が劣化するので、0.01％以下に抑えることが好ましい。
【００３３】
また、Ｃ及びＮを無害化するために、ＴｉやＮｂを添加してＴｉＮやＮｂＣ等として析出することも有効である。この場合のＴｉやＮｂの添加量は特に限定されないが、一例を下記に示す。
【００３４】
Ｔｉ：0.05％以下及び／又はＮｂ：0.03％以下
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鋼中のフリーＮを低減することができる。但し、0.05％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0.05％にすることが好ましい。
【００３５】
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と共に、鋼中のフリーＣと結合して炭化物を生成するので、フリーＣ量を低減することができる。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。
【００３６】
本発明鋼板は、Ｃ及びＮ元素を必須元素として含み、必要に応じてＴｉやＮｂを添加するものである。よって、残部は構造用鋼として従来から添加されている元素及びＦｅと不可避不純物や微量許容元素を含み得る。一般的に添加されている元素とその添加量を例示する。
【００３７】
Ｓｉ：0.5％以下
Ｓｉは、母材の強度向上および溶鋼の脱酸成分として有用な元素であり、その効果を有効に発揮させるには0.05％以上含有させることが望ましい。しかし、含有量が多くなり過ぎると、溶接性や母材靭性を劣化させるので、0.5％以下、より好ましくは0.45％以下に抑えるのが良い。
【００３８】
Ｍｎ：1.8％以下
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％以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.7％以上である。但し、過度の含有は溶接性や母材靭性劣化を招くので、1.8％以下、より好ましくは1.6％以下に抑えるのが良い。
【００３９】
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に寄与する。こうした作用は0.01％以上、より好ましくは0.015％以上で有効に発揮されるが、0.1％を超えて過度に含有させると母材靭性が劣化するので、0.1％以下、より好ましくは０．０５％以下に抑えることが望ましい。
【００４０】
また、その他の元素として、更なる他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も有効である。
【００４１】
Ｖ：0.05％以下及び／又はＢ：0.002％以下
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0.05％とすることが好ましい。
【００４２】
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。
【００４３】
Ｃｕ：0.5％以下及び／又はＮｉ：0.5％以下
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。
【００４４】
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、その上限は0.5％とすることが好ましい。
【００４５】
Ｎｉは、低温靭性の向上に有効な元素であるが、高価なため、その上限は0.5％とすることが好ましい。
【００４６】
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。
【００４７】
Ｃｒ：0.1％以下及び／又はＭｏ：0.1％以下
これらの元素は、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、その上限は0.1％とすることが好ましい。
【００４８】
Ｃａ：0.01％以下及び／又はＺｒ：0.01％以下
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。
【００４９】
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、その上限は0.01％とすることが好ましい。
【００５０】
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、その上限は0.01％とすることが好ましい。
【００５１】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の主旨に基づいて設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【００５２】
【実施例】
表１に記載の鋼種1〜5を用い、表２に示す条件で加熱し、二段階に分けて圧延した後冷却し、表3に示した組織を有する鋼板を製造した。得られた各鋼板について、TexSEM  Laboratories社製のEBSP解析装置を用いて、表層領域（表面から1.5mmの深さ位置）における結晶方位差が15°以上の結晶粒を観察し、平均結晶粒径Dを算出した。
【００５３】
表1に示した鋼種1及び2の場合は上記（1）式の左辺の値を算出し、鋼種3及び4の場合は上記（4）式の左辺の値を算出し、鋼種5の場合は上記（7）式の左辺の値を算出した。これらの式の値をパラメータ値として表3に示す。
【００５４】
得られた鋼材の特性を測定するために、予め10%の歪を付与した鋼材に250℃で1時間時効処理を施した時の靭性劣化量を算出し、評価した。ここで靭性劣化量（℃）とは、脆性破面遷移温度（vTrs）の差を意味し、「10％歪付与時の脆性破面遷移温度」から「母材の脆性破面遷移温度」を引いた値である。靭性劣化量が小さいと、歪時効による靭性劣化が少ないことを示している。また、引張試験はJIS 1A号試験片により行なった。尚、表中ＹＰ又はＹＳ（ＭＰａ）は降伏強度、ＴＳ（ＭＰａ）は引張強度を示す。
【００５５】
これらの結果を表3に示す。また、上記（1）式又は（4）式又は（7）式の値（パラメータ値）と、靭性劣化量（℃）との関係を図2に示す。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
【表２】
0003848091.tif 000003
【００５８】
【表３】
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【００５９】
表3及び図2より次の様に考察できる。
【００６０】
No.1〜12は、本発明の要件を満足する実施例であり、上記（1）式又は（4）式又は（7）式の値（パラメータ値）が0.4以下である。母材の靭性破面遷移温度は、試験片によっても夫々異なるが、10％歪付与後時効処理を施した場合でも、靭性劣化量が小さく20℃以下であることがわかる。すなわち、本発明の要件を満足するものは大角粒界中に、Ｃ及びＮの固溶量が適切に存在しているので、バランスが良く、歪時効による靭性劣化を低減することができた。更に、本発明例では、強度付与に十分なＣ量を含有しているので、引張特性も良好である。
【００６１】
これに対し、No.13〜22は本発明の要件を満足しない比較例である。これらは上記（1）式又は（4）式又は（7）式で規定するパラメータ値が0.4を超えているので、大角粒界中にＣ及びＮ原子の量が適切に存在しないため、フリーＣ及びフリーＮの量が多く、歪が付与されると、導入された転位などにＣやＮが固着し、靭性が劣化する。また、引張特性も劣化した。
【００６２】
No.1〜3とNo.13〜14、No.4〜5とNo.15〜16、No.6〜7とNo.17〜18、No.8〜9とNo.19〜20、No.10〜12とNo.21〜22を夫々比較すると、鋼種の化学成分組成が同じであるが、本発明の要件を満足する場合としない場合がある。つまり、製造条件によって、大角粒界の体積とＣやＮの固溶量とのバランスが変化することが分かる。このような場合は、加熱温度、粗圧延の累積圧下率、仕上圧延の累積相当塑性歪量、冷却方法などを適宜変えると良い。
【００６３】
【発明の効果】
上記のような構成を採用すると、構造用鋼として必要な引張強度を維持しつつ、しかも歪時効による靭性劣化の少ない鋼板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で得た鋼板の板厚方向断面のEBSPカラーマップの一例を示す図である。
【図２】パラメータ値と靭性劣化量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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