JPWO2013051714A1 - 鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の鋼板は、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において均熱時間が１５秒以上３５秒以下となる均熱処理を行い、次いで、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却を行い、前記一次冷却後、２６０℃以上３７０℃以下の温度域で、１８０秒以上５４０秒以下の滞留を行うことによって得られる鋼組織を有し、降伏比が６５％以下、引張強度が５９０ＭＰａ以上である。

Description

本発明は、低降伏比でかつ伸び性に優れた高強度鋼板とその製造方法に関する。
本願は、２０１１年１０月０６日に、日本に出願された特願２０１１−２２１９０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、自動車等には、燃費向上のための車体軽量化と、衝突時の乗員保護のための衝突安全性の向上とが求められている。そのため、高強度鋼板の使用が増加しているが、自動車等に使用される高強度鋼板には、所要の強度の他、車体及び部品の成形に必要な優れた加工性（延性等）が要求される。

高強度鋼板の加工性を評価する指標の一つとして、降伏比（引張強度（ＴＳ）に対する降伏強度（ＹＰ）の比：ＹＰ／ＴＳ×１００（％））がある。通常、降伏比を下げると、高強度化に従って劣化する傾向にある形状凍結性の劣化、及びしわ発生を抑制することができる。また、プレス荷重を低減することができる。

良好な伸び性（延性）を必要とする用途に供する高強度鋼板として、フェライトとマルテンサイトの２相組織を有するＤｕａｌ Ｐｈａｓｅ鋼（以下「ＤＰ鋼」ということがある）が知られており、自動車用の構造材として広く使用されている。ＤＰ鋼は、固溶強化型鋼板や析出強化型鋼板より優れた強度−延性バランスを備えるとともに、降伏比が低いという特徴をもっている（例えば、特許文献１〜６、参照）。

特許文献１には、Ａｃ１以上、Ａｃ１＋７５℃以下の温度範囲で１５秒以上保持した後、１０℃／秒以上の冷却速度で２００℃以下の温度まで冷却して、フェライトとマルテンサイトの２相組織を形成する技術が開示されている。

特許文献２には、焼鈍均熱温度から７００〜６００℃まで１５℃／秒以下で冷却し、引き続き、常温まで１００℃／秒以上で冷却した後、再加熱して１５０〜２５０℃で保持してフェライトとマルテンサイトの２相組織を形成する技術が開示されている。

特許文献３には、二相域温度からＭｓ点以下の温度まで冷却して（望ましくは２０／秒以上）オーステナイトをマルテンサイトに変態させた後、１００〜２５０℃の温度域で１０秒以上保持することによって、組織をフェライト＋マルテンサイトの２相としつつ、鋼中の固溶Ｃ量、マルテンサイト硬度を調整する技術が開示されている。

特許文献４には、Ａｃ１点以上、Ａｃ３点未満の二相域温度で３０〜９０秒間保持して焼鈍した後、５５０℃までを５℃／秒以上で冷却し、フェライト＋マルテンサイトの２相組織を形成する技術が開示されている。

特許文献５には、冷延鋼板を、所要の温度で焼鈍した後、１０℃／秒以上、望ましくは２０℃／秒以上の冷却速度で冷却し、フェライト＋マルテンサイトの２相組織を形成する技術が開示されている。

特許文献６には、冷延鋼板を、所要の温度で３秒以上焼鈍した後、２〜２００℃／秒の冷却速度で、４００℃未満まで冷却して、フェライト＋マルテンサイトの２相組織を形成する技術が開示されている。

以上、特許文献１〜６に開示されているように、所要の機械特性を満たす２相組織（ＤＰ鋼）を得るためには、二相域焼鈍後の冷却速度と冷却終了温度を制御することが重要であることが知られている。

日本国特開平０９−２８７０５０号公報 日本国特開平１０−１４７８３８号公報 日本国特開平１１−３５００６３号公報 日本国特開２００１−３３５８９０号公報 日本国特開２００２−２２６９３７号公報 日本国特開２００３−２１３３７０号公報

しかしながら、特許文献１〜６の製法においては、フェライトとマルテンサイトの２相組織を有する鋼板を製造するために、急冷装置や焼入性を向上させるＭｎ量を多量に使用する。そのため、成分偏析の影響による局所的な材質劣化を起点として加工性が悪化するという課題があった。
通常、鋼を二相域で均熱した後、速い冷却速度で冷却しないと、マルテンサイトやベイナイト等の焼入組織からパーライトが析出してしまい、所要の強度を確保することができない。また、鋼板を、通常の過時効帯を有する連続焼鈍炉で焼鈍し冷却する場合、冷却終了温度が４００℃付近に保持されるので、一旦生成したマルテンサイトが、焼き戻されて、パーライトに分解してしまう。

鋼が変態し易いように、オーステナイトフォーマー（Ｍｎが一般的）を多量に使う場合、焼鈍後の冷却速度を最適化しないと、成分偏析により加工性が悪くなり、また、Ｍｎ偏析部でのマルテンサイトに起因して延性（伸び性）が劣化する。

このように、低降伏比でかつ優れた伸び性を示す２相組織を得るためには、二相域焼鈍後の冷却速度と冷却終了温度を制御することが重要であるが、焼鈍後の冷却だけでは、安定して低降伏比かつ優れた伸び性を示す高強度鋼得ることができない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、低降伏比、かつ、優れた伸び性を示す組織を有する高強度鋼板と、その製造方法を提供することを目的とする。なお、本発明において、低降伏比とは降伏比が６５％以下、高強度とは引張強度が５９０ＭＰａ以上を言う。
また、自動車の部材等への適用を考えた場合、加工性として、引張強度ＴＳと、伸びＥｌとの積であるＴＳ×Ｅｌが１７５００（ＭＰａ・％）以上であることが望ましい。

本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、二相域焼鈍後の冷却速度と冷却終了温度を厳格に管理し、さらに、冷却行った後に最適な温度範囲での滞留を行うことが有効であることを見出した。すなわち、次のようなことを見出した。なお、滞留とは等温保持のみを意味するのでなく、この温度域での温度変化があっても構わない

（ｉ）鋼板の焼鈍後の冷却速度（一次冷却速度）を遅くし、冷却終了温度を所要の温度域に収めることで、鋼板の組織を主にフェライトとマルテンサイトを含む組織（いわゆる２相組織）とすることができる。そのため、低降伏比、かつ伸び性が優れた５９０ＭＰａ以上の鋼板の製造に有効である。

（ｉｉ）しかしながら、一次冷却速度が遅い場合、マルテンサイトが生成し難く、２相組織を得ることが困難となる。一方、マルテンサイトが生成するように、Ｍｎ量を増加すれば、Ｍｎが偏析し、Ｍｎ偏析部でのマルテンサイトに起因して、延性が劣化し、降伏点が上昇する。これに対し、Ｍｎ量が多くても焼鈍での均熱時間を長くすれば、Ｍｎが均一に拡散して偏析が解消し、マルテンサイトが、厚さ方向及び幅方向に均一に生成して、材質が均一化する。

（ｉｉｉ）更に、均熱処理、及び一次冷却後に滞留時間及び滞留温度を制御した滞留を行うことで、低降伏比でかつ伸び性が優れた５９０ＭＰａ以上の鋼板に適した組織を得ることができる。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１）本発明の一態様に係る鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０４％以上０．１５％以下、Ｓｉ：０．３％以上０．７％以下、Ｍｎ：１．０％以上３．０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０１％以下、に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において均熱時間が１５秒以上３５秒以下となる均熱処理を行い、次いで、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却を行い、前記一次冷却後、２６０℃以上３７０℃以下の温度域で、１８０秒以上５４０秒以下の滞留を行うことによって得られる鋼組織を有し、降伏比が６５％以下、引張強度が５９０ＭＰａ以上である。
ここで、前記Ａｃ１温度は、単位℃で、下記式（ａ）で示される温度であり、前記Ａｃ３温度は、単位℃で、下記式（ｂ）で示される温度である。
Ａｃ１＝７３２−２６．６×［Ｃ］＋１７．６×［Ｓｉ］−１１．６×［Ｍｎ］・・（ａ）
Ａｃ３＝９２４＋５６．１×［Ｓｉ］−１９．７×［Ｍｎ］−４３６．５×［Ｃ］・・・（ｂ）
ここで、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの含有量であり、その単位は、質量％である。

（２）上記（１）に記載の鋼板では、前記冷却速度が０．５℃／秒以上１５℃／秒以下であってもよい。

（３）上記（１）〜（２）に記載の鋼板では、前記滞留における滞留温度と滞留時間との積であるｙと、前記一次冷却における前記冷却速度であるｘとが下記式（ｃ）を満たしてもよい。
ｙ≦７９６７００×ｘ^{（−０．９７１）}・・・（ｃ）

（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鋼板では、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５％以下、のいずれか１種又は２種以上を含有し、前記Ａｃ１温度が単位℃で、下記式（ｄ）で示される温度であり、前記Ａｃ３温度が単位℃で、下記式（ｅ）で示される温度であってもよい。
Ａｃ１＝７３２−２６．６×［Ｃ］＋１７．６×［Ｓｉ］−１１．６×［Ｍｎ］＋２４．１×［Ｃｒ］・・（ｄ）
Ａｃ３＝９２４＋５６．１×［Ｓｉ］−１９．７×［Ｍｎ］−４．９×［Ｃｒ］−４３６．５×［Ｃ］・・・（ｅ）
ここで、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］は、それぞれ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒの含有量であり、その単位は、質量％である。

（５）上記（４）に記載の鋼板は、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

（６）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鋼板では、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

（７）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鋼板では、前記鋼組織が、面積分率で、ベイナイト及びマルテンサイトを合計で３％以上１０％以下、残留オーステナイトを１％以上３％以下含有し、残部がフェライトからなる組織であってもよい。

（８）上記（７）に記載の鋼板では、前記鋼組織が、さらに、面積分率で、ベイナイトを１％以下に制限した組織であってもよい。

（９）発明の一態様に係る鋼板の製造方法は、請求項１に記載の成分組成を有する素材鋼板を、連続焼鈍装置を用いて、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において１５秒以上３５秒以下滞留させる第１の滞留工程と；前記第１の滞留工程の後、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却する一次冷却工程と；前記一次冷却工程後、前記鋼板を、２６０℃以上３７０℃以下に設定された前記連続焼鈍設備に配置された過時効帯を、滞留時間が１８０℃以上５４０秒以下となるように通過させながら滞留させる第２の滞留工程と；を有する。

（１０）上記（９）に記載の鋼板の製造方法では、前記第２の滞留工程において、前記過時効帯を通過する際の前記滞留温度である過時効帯通過温度と前記滞留時間である過時効帯通過時間との積であるｙと、前記一次冷却工程における前記冷却速度であるｘが下記式（ｆ）を満たしてもよい。
ｙ≦７９６７００×ｘ^{（−０．９７１）}・・・（ｆ）

（１１）上記（９）または（１０）に記載の鋼板の製造方法では、さらに、前記一次冷却工程開始前に、一次冷却停止温度が３３０℃以下に設定された温度調整鋼板を前記連続焼鈍設備に所要量以上通板させる予備通板工程を有してもよい。

（１２）上記（１１）に記載の鋼板の製造方法では、前記所要量が３０トンであってもよい。

（１３）上記（９）または（１０）に記載の鋼板の製造方法では、前記素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５％以下、のいずれか１種又は２種以上を含有してもよい。

（１４）上記（１３）に記載の鋼板の製造方法では、前記素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

（１５）上記（９）または（１０）に記載の鋼板の製造方法では、前記素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

本発明によれば、自動車の車体及び部品に好適な、低降伏比でかつ伸び性に優れた高強度鋼板を提供することができる。

２６０℃以上３７０℃以下の温度域での滞留時（過時効帯通過時）の、滞留温度と滞留時間の積であるｙと一次冷却速度であるｘとの関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る鋼板の製造方法を示すフローチャートである。

以下、上記知見に基づく本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る低降伏比でかつ伸び性に優れた高強度鋼板（以下「本実施形態に係る鋼板」ということがある。）は、質量％で、Ｃ：０．０４％以上０．１５％以下、Ｓｉ：０．３％以上０．７％以下、Ｍｎ：１．０％以上３．０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０１％以下、に制限し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼板であって、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において均熱時間が１５秒以上３５秒以下となる均熱処理を行い、次いで、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却を行い、一次冷却後、２６０℃以上３７０℃以下の温度域で、１８０秒以上５４０秒以下の滞留を行うことによって得られる鋼組織を有している。

まず、本実施形態に係る鋼板において成分組成を限定する理由について説明する。なお、成分組成に係る％は質量％を意味する。

Ｃ：０．０４％以上０．１５％以下
Ｃは、ベイナイト及びマルテンサイトの生成に寄与し、低降伏比かつ高強度を得るために有効な元素である。Ｃ含有量が０．０４％未満では、その効果が得られないので、下限を０．０４％とする。一方、０．１５％を超えると、ベイナイト及びマルテンサイトが過剰に生成するため、上限を０．１５％とする。また、Ｃ含有量が多いと溶接性が劣化し、実用上問題がある。好ましくは、０．０７％以上０．１２％以下である。

Ｓｉ：０．３％以上０．７％以下
Ｓｉは、延性を損ねず、機械的強度（ＴＳ）を高めるのに有効な元素である。しかしながら、Ｓｉ含有量が、０．３％未満であると、添加効果が充分に発現しないので、含有量の下限を０．３％とする。一方、含有量が０．７％を超えると、延性が低下するので、上限を０．７％とする。また、Ｓｉ含有量が０．７％を超えると、残留オーステナイトが過剰に生成する虞がある。好ましくは、０．４％以上０．６％以下である。

Ｍｎ：１．０％以上３．０％以下
Ｍｎは、オーステナイトを安定化し、冷却速度が遅い場合であっても、マルテンサイトの均一な生成と、延性の改善に寄与する元素である。しかしながら、Ｍｎ含有量が１．０％未満では、添加効果が充分に発現しないので、下限を１．０％とする。

一方、Ｍｎ含有量が３．０％を超えると、Ｍｎが偏析する。偏析部で生成したマルテンサイトは延性の劣化、降伏点の上昇による加工性の低下の原因となる。また、Ｍｎ含有量が３．０％を超えるとマルテンサイトが過剰に生成し、延性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量の上限を３．０％とする。好ましくは、２．６％以下である。

Ｐ：０．０３％以下
Ｐは、不純物元素であるので、少ないほど好ましい。しかしながら、０．０３％までは、機械特性を阻害しないので、Ｐ含有量の上限を０．０３％とする。好ましくは、０．０１％以下である。なお、Ｐを０％にすることは、操業上、困難であるので、０％は含まない。

Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、不純物元素であるので、少ないほど好ましい。しかしながら、０．０１％までは、機械特性を阻害しないので、Ｓ含有量の上限を０．０１％とする。好ましくは、０．００５％以下である。なお、Ｓを０％にすることは、操業上、困難であるので、０％は含まない。

Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下
Ａｌは、通常、脱酸に用いる元素であるが、Ｍｎと同様に、焼入性の向上に寄与する元素でもある。しかしながら、Ａｌ含有量が０．００５％未満では、脱酸が不十分となり、延性が劣化するので、下限を０．００５％とする。また、Ａｌ含有量が０．００５％未満の場合、焼入れ性が低下し、引張強度が低下することで降伏比が上昇する虞がある。一方、Ａｌ含有量が０．１０％を超えると、添加効果が飽和するので、上限を０．１０％とする。好ましくは、０．０１％以上０．０６％以下である。

Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、Ｃと同様、マルテンサイトの生成に寄与する元素である。しかし、脱酸元素のＡｌが存在する場合には、Ａｌ窒化物を形成して、延性を劣化させるので、Ｎ含有量は、０．０１％以下とする。Ｎは少ない方が好ましいが、０．００１％未満にするには、脱Ｎ工程が必要になり、製造コストが上昇するので、下限を０．００１％とすることが好ましい。より好ましくは、０．００１％以上０．００５％以下である。

本実施形態に係る鋼板は、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５％以下のいずれか１種又は２種以上を含有してもよい。

Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下
Ｃｒは、鋼の焼入性を高め、マルテンサイトの生成に寄与する元素である。しかしながら、Ｃｒ含有量が０．０１％未満では、添加効果に乏しいので、添加する場合の下限を０．０１％とする。一方、０．５％を超えると、成形性及び溶接性が低下するので、上限を０．５％とする。好ましくは、０．０５％以上０．３％以下である。

Ｍｏ：０．０１％以上０．５％以下
Ｍｏは、Ｃｒと同様に、鋼の焼入性を高め、マルテンサイトの生成に寄与する元素である。しかしながら、Ｍｏ含有量が０．０１％未満では、添加効果に乏しいので、添加する場合の下限を０．０１％とする。一方、０．５％を超えると、成形性及び溶接性が低下するので、上限を０．５％とする。好ましくは、０．０５％以上０．３％以下である。

Ｂ：０．０００５％以上０．００５％以下
Ｂは、Ｃｒ、Ｍｏと同様に、鋼の焼入性を高め、マルテンサイトの生成に寄与する元素である。しかしながら、Ｂ含有量が０．０００５％未満では、添加効果に乏しいので、添加する場合の下限を０．０００５％とする。一方、０．００５％を超えると、フェライト量が過少になり、加工性が劣化するので、上限を０．００５％とする。好ましくは、０．０００８％以上０．００３％以下である。

本実施形態に係る鋼板は、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖは、鋼中に析出する炭窒化物を形成し、鋼板の機械的特性の向上に寄与する元素である。Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上の合計の含有量が０．００５％未満であると、添加効果はほとんど得られないので、添加する場合の下限を０．００５％とする。一方、上記合計量が０．０５％を超えると、加工性が低下するので、上限を０．０５％とする。好ましくは、０．００８％以上０．０３％以下である。

本実施形態に係る鋼板は、さらに、不可避的不純物として、特性を損なわない範囲であれば、上記以外の元素（例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ａｓ等）を含んでも構わない。

次に本実施形態に係る鋼板の金属組織（ミクロ組織）について説明する。
本実施形態に係る鋼板は、上記成分組成の素材鋼板について、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において均熱時間が１５秒以上３５秒以下となる均熱処理を行い、次いで、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却を行い、一次冷却後、２６０℃以上３７０℃以下の温度域で、１８０秒以上５４０秒以下の滞留を行うことによって得られる鋼組織を有している。上記組織とすることで、降伏比が６５％以下、引張強度が５９０ＭＰａでかつ、伸び性に優れた鋼板となる。
本実施形態に係る鋼板では、この鋼組織は、例えば、面積分率で、ベイナイトとマルテンサイトを合計で３％以上１０％以下、残留オーステナイトを１％以上３％以下含有し、残部がフェライトからなる組織であってもよい。このような面積分率を有する組織の場合、低降伏比でかつ、高い伸び性と高強度を両立させることが容易となる。
ベイナイトとマルテンサイトを合計で３％以上含有することで、目標とする高強度を得ることができる。しかしながら、１０％超となると組織の強度にばらつきが生じ、局所的に延性が低下するため好ましくない。残留オーステナイトは、均一に存在することで、延性を向上させる。１％未満ではその効果は小さいため、下限を１％とすることが好ましい。ただし、ベイナイト及びマルテンサイトと、残留オーステナイトとは競合関係にある、すなわち、残留オーステナイトの面積率が増えると、ベイナイト及びマルテンサイトの面積率が低下する。残留オーステナイトの面積率が３％超であると、ベイナイト及びマルテンサイトの面積率が低下し、引張強度が低下することにより降伏比が上昇するため好ましくない。なお、ベイナイトは、マルテンサイトに比べて強度−延性バランスを低下させるため、１％以下であることが好ましい。パーライトを含む組織では降伏強度に対して十分な引張強度が得られない、すなわち、降伏比が高くなる場合がある。また、パーライトが生成することで、未変態オーステナイトへのＣの濃縮が抑制されるため、残留オーステナイトの生成が阻害される。そのため、パーライトは含まないことが望ましい。
組織の観察及び判定は、ナイタール試薬を用いたエッチングを行ったサンプルを倍率４００倍にて光学顕微鏡で３視野以上かつ、１０００以上の結晶粒を観察して行えばよい。

次に、本実施形態に係る鋼板の製造方法について説明する。
まず、上記成分組成を有する素材鋼板を、二相域温度、すなわち、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満の温度に加熱し、二相域温度での均熱時間が１５秒以上３５秒以下となる均熱処理（第１の滞留）を行う。１５秒未満では、Ｍｎ等の偏析を均一化することができず、素材鋼板の材質に不均一が生じる。その結果、十分に偏析を得られなかった場所ではパーライトが生成するため好ましくない。
なお、上記の素材鋼板は、公知の鋳造方法、熱間圧延方法で製造した鋼板を用いることができる。

Ｍｎ等の置換型元素は拡散速度が遅い。そのため、均熱後の冷却速度が遅いと、Ｍｎ偏析部を中心に、マルテンサイトや残留オーステナイトが生成する。そのため、Ｍｎ偏析部以外では、マルテンサイトや残留オーステナイトが生成し難く、不均一な組織となることが懸念される。しかしながら、上記に示すように均熱時間を充分にとり、Ｍｎ等の置換型元素を均一に拡散させれば、マルテンサイトが鋼板の板厚方向及び幅方向において均一に生成し、加工の局所的な集中を抑制することができる。

均熱温度が、Ａｃ１温度未満では、Ｍｎの拡散速度が遅く、Ｍｎが濃化しないため、本実施形態の冷却速度ではパーライトが生成する。また、均熱温度がＡｃ３以上では、均熱処理中にオーステナイト（γ）へのＣの濃化が進展しないため、パーライトが生成する。そのため、均熱温度は、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満とする。

均熱時間を充分にとることで、組織中に残留オーステナイトが均一に生成する。この残留オーステナイトは、延性の改善に貢献する。

一方、均熱時間が長すぎると、スケールの量が増大し、歩留まりが低下する。そのため、均熱時間は３５秒以下とする。

均熱処理後は、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却を行う。冷却開始までの時間が長いと、未変態のオーステナイトのフェライトへの変態が進み、冷却後にベイナイト及びマルテンサイトが得られない場合がある。そのため、均熱処理完了後、３秒以内に一次冷却を行うことが望ましい。均熱処理後なるべく短時間で一次冷却を開始することが好ましいが、１．５秒未満とすることは実製造では困難なため、これが実質的な下限となる。

均熱処理後の冷却速度（一次冷却速度）が０．５℃／秒未満であると、Ｍｎ量が本発明の範囲内であっても、Ｍｎの偏析が生じ、組織が不均一となる。また、焼入れ組織からパーライトが析出するなどによって、所要の強度が得られない。

一方、冷却速度が３０℃／秒を超えると、冷却速度が速すぎて、マルテンサイトが過剰に生成するなどにより、強度−延性バランスが低下する。それ故、均熱処理後の冷却速度は、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下とする。好ましくは、０．５℃／秒以上１５℃／秒以下である。

均熱処理後の冷却においては、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度に加え、冷却終了温度を、２５０℃以上３８０℃以下の温度域に入れることが重要である。冷却終了温度が２５０℃未満であると、フェライトとマルテンサイトのみの組織となったり、均一な組織が得られず、加工時に破断を起こすなど加工性が低下する。

一方、冷却終了温度が３８０℃を超えると、一旦生成したマルテンサイトが焼戻されて、パーライトに分解するなどして、所要の強度が得られない。それ故、冷却終了温度は、２５０℃以上３８０℃以下の温度域の温度とする。好ましくは、２８０℃以上３５０℃以下である。

さらに、一次冷却後、２６０℃以上３７０℃以下の温度域で、１８０秒以上５４０秒以下の滞留（第２の滞留）を行う。一次冷却後、上記の条件で滞留を行うことで、強度と伸びがよりバランスした（ＴＳ×Ｅｌが高い）鋼組織を形成することができる。
滞留の温度域が２６０℃未満では、ベイナイト及びマルテンサイトの面積率が過剰になり、延性が低下する。一方、３７０℃超では、ベイナイトやマルテンサイトが焼き戻されて、パーライトに分解されるため好ましくない。
また、滞留の時間が、１８０秒未満では、未変態のオーステナイトへのＣの濃化が十分に図れず、パーライトが生成するため、好ましくない。一方、５４０秒超では、生産性が低下するため好ましくない。
上記の滞留について、本実施形態に係る鋼板を連続焼鈍設備にて組織制御を行う場合には、連続焼鈍設備の過時効帯を２６０℃以上３７０℃以下の温度に設定し、この過時効帯を１８０秒以上５４０秒以下の時間をかけて通過させることで鋼板を滞留させればよい。
なお、第２の滞留の後は、任意の方法で室温まで冷却して製品とすればよい。

さらに、本発明者らは、上記鋼板を、過時効帯にて滞留させる際、滞留温度（過時効帯通過温度）と滞留時間（過時効帯通過時間）との積であるｙと、一次冷却速度であるｘが下記式を満たすことで、強度と伸びのバランスをより一層向上させることが可能であることを見いだした。
ｙ≦７９６７００×ｘ^{（−０．９７１）}
図１は、本発明者らが、実機で調査した（過時効帯通過温度×過時効帯通過時間）：ｙと一次冷却速度：ｘの関係である。

本実施形態に係る鋼板においては、均熱温度、均熱時間、一次冷却温度、一次冷却停止温度、滞留温度、滞留時間の有機的な連携で、低降伏比で伸び性に優れた高強度鋼板を得ることができる。

本実施形態に係る鋼板の製造方法は、装置を限定することなくその効果は得られるが、急速加熱・冷却による組織の細粒化、コイル内の材質均質化を図れるという点から、連続焼鈍装置で実施するのが好ましい。
また、連続焼鈍設備を用いる場合、本実施形態に係る鋼板の一次冷却停止温度（一次冷却出側板温度）を２５０℃以上３８０℃以下とした鋼板を、過時効帯を通過させる際、過時効帯の温度を２６０℃以上３７０℃以下に調整するため、一次冷却を行う前に、一次冷却停止温度を３３０℃以下に設定した鋼板（温度調整鋼板）を所要量、例えば、３０トン以上通板することが望ましい。これによれば、過時効帯の温度を調整するためのブロアー等の設備を必要としないため、設備を小さくすることができ、また、建設コスト等を低減することができる。そのため、連続焼鈍装置において、容易に、低降伏比かつ引張強度が５９０ＭＰａ以上、かつ伸び性に優れた鋼板を得ることができる。
温度調整鋼板の温度を３３０℃超とすると、十分に過時効帯の雰囲気温度を下げることができないため好ましくない。一方、３００℃未満では、雰囲気温度が下がりすぎるため好ましくない。
なお、１００トン以上通板させると、過時効帯の温度が下がりすぎる場合があるため、通板させる温度調整鋼板の上限を１００トンとすることが望ましい。また、温度調整鋼板の通板を完了させてから一次冷却開始までの時間が３０分を超えると、上記の効果がほとんど得られなくなる虞があるため、温度調整鋼板は、一次冷却開始前３０分以内に通板させることが望ましい。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
表１に示す成分組成の鋼板を、表２に示す均熱処理条件及び滞留条件（過時効帯通過条件）で熱処理した。結果を、表２に併せて示す。
本実施例において、降伏比が６５％以下、ＴＳが５９０ＭＰａ以上、かつＴＳ×Ｅｌが１７５００ＭＰａ・％以上であれば、降伏比が低く、伸び性に優れた高強度鋼板であるとした。
引張試験は、鋼板に垂直な方向にＪＩＳ５号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準じて引張特性を評価した。
組織の観察及び判定は、ナイタール試薬を用いたエッチングを行ったサンプルを光学顕微鏡で４００倍の倍率で２０視野の観察を行い、画像解析により各組織の面積率を求めた。
表１中の成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物をいい、「‐」は、検出されなかったことを示している。

本発明の実施例においては、降伏比が低く、伸び性に優れた引張強度５９０ＭＰａ以上の高強度鋼板が安定的に得られている。

（実施例２）
表１に示す鋼種Ａの鋼板を、一次冷却後、連続焼鈍装置の過時効帯を通過させる前に、連続焼鈍装置に、表３に示す条件で、温度調整鋼板を通過させた。その後、表４に示す鋼種Ａの鋼板を、過時効帯に通板した。結果を、表５に示す。なお、通板させる以外には、過時効帯の温度制御を行わなかった。事前に、連続焼鈍装置の過時効帯に温度調整鋼板を通板することで、過時効帯の温度を適切な範囲に下げることができ、ブロアー等で冷却を行わなくても、本発明の鋼板を得ることができることがわかる。

前述したように、本発明によれば、自動車の車体及び部品に好適な、低降伏比でかつ伸び性に優れた高強度鋼板を提供することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業及び自動車製造産業において利用可能性が高い。

（１）本発明の一態様に係る鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０４％以上０．１５％以下、Ｓｉ：０．３％以上０．７％以下、Ｍｎ：１．０％以上３．０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０１％以下、に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において均熱時間が１５秒以上３５秒以下となる均熱処理を行い、次いで、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却を行い、前記一次冷却後、２６０℃以上３７０℃以下の温度域で、１８０秒以上５４０秒以下の滞留を行うことによって得られる鋼組織を有し、前記鋼組織が、面積分率で、ベイナイト及びマルテンサイトを合計で３％以上１０％以下、残留オーステナイトを１％以上３％以下含有し、残部がフェライトからなる組織であり、降伏比が６５％以下、引張強度が５９０ＭＰａ以上である。
ここで、前記Ａｃ１温度は、単位℃で、下記式（ａ）で示される温度であり、前記Ａｃ３温度は、単位℃で、下記式（ｂ）で示される温度である。
Ａｃ１＝７３２−２６．６×［Ｃ］＋１７．６×［Ｓｉ］−１１．６×［Ｍｎ］・・（ａ）
Ａｃ３＝９２４＋５６．１×［Ｓｉ］−１９．７×［Ｍｎ］−４３６．５×［Ｃ］・・・（ｂ）
ここで、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの含有量であり、その単位は、質量％である。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の鋼板は、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の鋼板では、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

（７）上記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の鋼板では、前記鋼組織が、さらに、面積分率で、ベイナイトを１％以下に制限した組織であってもよい。

（８）発明の一態様に係る鋼板の製造方法は、上記（１）に記載の鋼板の製造方法であって、上記（１）に記載の成分組成を有する素材鋼板を、連続焼鈍装置を用いて、Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において１５秒以上３５秒以下滞留させる第１の滞留工程と；前記第１の滞留工程の後、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却する一次冷却工程と；前記一次冷却工程後、前記鋼板を、２６０℃以上３７０℃以下に設定された前記連続焼鈍設備に配置された過時効帯を、滞留時間が１８０秒以上５４０秒以下となるように通過させながら滞留させる第２の滞留工程と；を有する。

（９）上記（８）に記載の鋼板の製造方法では、前記第２の滞留工程において、前記過時効帯を通過する際の前記滞留温度である過時効帯通過温度と前記滞留時間である過時効帯通過時間との積であるｙと、前記一次冷却工程における前記冷却速度であるｘが下記式（ｆ）を満たしてもよい。
ｙ≦７９６７００×ｘ^{（−０．９７１）}・・・（ｆ）

（１０）上記（８）または（９）に記載の鋼板の製造方法では、さらに、前記過時効帯を通過させる際、前記過時効帯の温度を２６０℃以上３７０℃以下に調整すべく、前記一次冷却工程開始前に、一次冷却停止温度が３３０℃以下に設定された温度調整鋼板を前記連続焼鈍設備に所要量以上通板させる予備通板工程を有してもよい。

（１１）上記（１０）に記載の鋼板の製造方法では、前記所要量が３０トンであってもよい。

（１２）上記（８）〜（１１）のいずれか１項に記載の鋼板の製造方法では、前記素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．５％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００５％以下、のいずれか１種又は２種以上を含有してもよい。

（１３）上記（８）〜（１２）のいずれか１項に記載の鋼板の製造方法では、前記素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有してもよい。

Claims (15)

1. 質量％で、
   Ｃ：０．０４％以上０．１５％以下、
   Ｓｉ：０．３％以上０．７％以下、
   Ｍｎ：１．０％以上３．０％以下、
   Ａｌ：０．００５％以上０．１０％以下、
   を含有し、
   Ｐ：０．０３％以下、
   Ｓ：０．０１％以下、
   Ｎ：０．０１％以下、
   に制限し、
   残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
   Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において均熱時間が１５秒以上３５秒以下となる均熱処理を行い、次いで、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却を行い、前記一次冷却後、２６０℃以上３７０℃以下の温度域で、１８０秒以上５４０秒以下の滞留を行うことによって得られる鋼組織を有し、
   降伏比が６５％以下、引張強度が５９０ＭＰａ以上である
   ことを特徴とする鋼板。
   ここで、前記Ａｃ１温度は、単位℃で、下記式（１）で示される温度であり、前記Ａｃ３温度は、単位℃で、下記式（２）で示される温度である。
   Ａｃ１＝７３２−２６．６×［Ｃ］＋１７．６×［Ｓｉ］−１１．６×［Ｍｎ］・・（１）
   Ａｃ３＝９２４＋５６．１×［Ｓｉ］−１９．７×［Ｍｎ］−４３６．５×［Ｃ］・・・（２）
   ここで、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］は、それぞれ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎの含有量であり、その単位は、質量％である。
2. 前記冷却速度が０．５℃／秒以上１５℃／秒以下であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
3. 前記滞留における滞留温度と滞留時間との積であるｙと、前記一次冷却における前記冷却速度であるｘとが下記式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の鋼板。
   ｙ≦７９６７００×ｘ^{（−０．９７１）}・・・（３）
4. さらに、質量％で、
   Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、
   Ｍｏ：０．０１％以上０．５％以下、
   Ｂ：０．０００５％以上０．００５％以下、
   のいずれか１種又は２種以上を含有し、
   前記Ａｃ１温度が単位℃で、下記式（４）で示される温度であり、前記Ａｃ３温度が単位℃で、下記式（５）で示される温度である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板。
   Ａｃ１＝７３２−２６．６×［Ｃ］＋１７．６×［Ｓｉ］−１１．６×［Ｍｎ］＋２４．１×［Ｃｒ］・・（４）
   Ａｃ３＝９２４＋５６．１×［Ｓｉ］−１９．７×［Ｍｎ］−４．９×［Ｃｒ］−４３６．５×［Ｃ］・・・（５）
   ここで、［Ｃ］、［Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］は、それぞれ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒの含有量であり、その単位は、質量％である。
5. さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有することを特徴とする請求項４に記載の鋼板。
6. さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板。
7. 前記鋼組織が、面積分率で、ベイナイト及びマルテンサイトを合計で３％以上１０％以下、残留オーステナイトを１％以上３％以下含有し、残部がフェライトからなる組織であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼板。
8. 前記鋼組織が、さらに、面積分率で、ベイナイトを１％以下に制限した組織であることを特徴とする請求項７に記載の鋼板。
9. 請求項１に記載の成分組成を有する素材鋼板を、連続焼鈍装置を用いて、
   Ａｃ１温度以上Ａｃ３温度未満である二相域温度において１５秒以上３５秒以下滞留させる第１の滞留工程と；
   前記第１の滞留工程の後、３秒以内に、０．５℃／秒以上３０℃／秒以下の冷却速度で２５０℃以上３８０℃以下の温度域まで一次冷却する一次冷却工程と；
   前記一次冷却工程後、前記鋼板を、２６０℃以上３７０℃以下に設定された前記連続焼鈍設備に配置された過時効帯を、滞留時間が１８０℃以上５４０秒以下となるように通過させながら滞留させる第２の滞留工程と；
   を有することを特徴とする鋼板の製造方法。
10. 前記第２の滞留工程において、前記過時効帯を通過する際の前記滞留温度である過時効帯通過温度と前記滞留時間である過時効帯通過時間との積であるｙと、前記一次冷却工程における前記冷却速度であるｘとが下記式（６）を満たすことを特徴とする請求項９に記載の鋼板の製造方法。
    ｙ≦７９６７００×ｘ^{（−０．９７１）}・・・（６）
11. さらに、前記一次冷却工程開始前に、一次冷却停止温度が３３０℃以下に設定された温度調整鋼板を前記連続焼鈍設備に所要量以上通板させる予備通板工程を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の鋼板の製造方法。
12. 前記所要量が３０トンであることを特徴とする請求項１１に記載の鋼板の製造方法。
13. 前記素材鋼板が、さらに、質量％で、
    Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、
    Ｍｏ：０．０１％以上０．５％以下、
    Ｂ：０．０００５％以上０．００５％以下、
    のいずれか１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項９または１０に記載の鋼板の製造方法。
14. 前記素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有することを特徴とする請求項１３に記載の鋼板の製造方法。
15. 前記素材鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ、Ｔｉ、及び、Ｖの１種又は２種以上を合計で０．００５％以上０．０５％以下含有することを特徴とする請求項９または１０に記載の鋼板の製造方法。

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