JP2010248579A - 溶融めっき熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い降伏比と良好な伸びフランジ性と延性とを有する引張強度５９０ＭＰａ以上の溶融めっき熱延鋼板と、それを複雑な工程を経ることなく製造しうる製造方法を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.03%以上0.12%以下、Si:0.005%以上0.5%以下、Mn:1.6%以上3.0%以下、P:0.05%以下、S:0.005%以下、sol.Al:0.001%以上0.2%以下およびN:0.0050%以下を含有する化学組成を有し、フェライトの体積率が0.50以上0.94以下、ベイナイトの体積率が0.05以上0.49以下、残留オーステナイトの体積率が0.01以上0.20以下である鋼組織を有し、前記溶融めっき熱延鋼板は、引張強度が590MPa以上、降伏比が65%以上、引張強度と全伸びとの積であるTS×El値が15000MPa・%以上、穴拡げ率が80%以上である機械特性を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、主として自動車等の産業分野で使用される引張強度が５９０ＭＰａ以上の溶融めっき熱延鋼板およびその製造方法に関する。

近年、自動車用鋼板の分野においては、燃費の向上や耐衝突特性の向上のため、５９０ＭＰａ以上の高い引張強度を有する高強度鋼板の適用が拡大しつつある。これらの高強度鋼板には、製造コストが安価な熱延鋼板が使用される場合があり、また、耐食性の向上等を目的として溶融めっきが施される場合がある。

このように、高強度熱延鋼板に溶融めっきが施された高強度溶融めっき熱延鋼板についても適用が拡大しつつあり、従来よりも成形の困難な用途、例えば優れた伸びフランジ性と優れた延性とが同時に要求されるような用途にまで用いられるようになってきている。

また、高強度鋼板は、耐衝突特性を要求される部品や大入力時に塑性変形することを避ける必要がある部品に適用される場合があり、このような用途に供される場合には降伏比が高いことが要求される。したがって、高強度溶融めっき熱延鋼板にも高降伏比であることが要求される場合がある。

このような背景から、高強度溶融めっき熱延鋼板について伸びフランジ性や延性といった成形性を向上させる方法や降伏比を高める方法について多くの提案がなされている。
例えば、特許文献１には、析出強化を利用してＣ添加量を低減させてパーライトの体積率を低く抑え、かつ熱延後の焼鈍処理によりフェライト粒界にパーライトまたはセメンタイトを微細に分散析出させた組織とすることにより優れた伸びフランジ性を有するとされる高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板が開示されている。

また、特許文献２には、Ｓｉ、Ｍｎを多量に含有していても不めっき欠陥のない強度延性バランスに優れるとされる高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板の製造方法が開示されている。

また、特許文献３には、主相のフェライトを微細粒とし、さらにマルテンサイトを主体とする第２相を微細粒とすることで、高ＴＳで良好なＴＳ×Ｅｌバランスを有するとされる高強度溶融亜鉛めっき熱延鋼板が開示されている。

また、特許文献４には、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｂを所定範囲で同時添加することにより高降伏比で良好な延性を有するとされる高強度溶融めっき熱延鋼板が開示されている。

特開２００２− １２９４７号公報 特開２０００−２９０７３０号公報 特開２０００−２１２６８６号公報 特開２００５−１０５３６１号公報

しかし、特許文献１に開示された発明は、フェライト−パーライト組織であるために延性が十分であるとはいえず、近年要求されている成形の困難な用途には適用が難しい。
また、特許文献２に開示された発明は、多量のＳｉ、Ｍｎを含有させるため、熱延鋼板を酸洗して焼鈍・冷却した後にさらに酸洗し、次いで連続溶融亜鉛めっきラインで焼鈍・めっきを行うという複雑な工程を経なければならず、コスト的に不利である。

また、特許文献３に開示された発明は、降伏比６５％未満程度のものしか得ることができないため、耐衝突特性が要求される用途への適用が難しい。
また、特許文献４に開示された発明は、延性に優れるとされているものの、延性の指標である引張強度（ＴＳ）と全伸び（Ｅｌ）との積（ＴＳ×Ｅｌ値）は１５０００ＭＰａ・％未満程度であり、近年要求されている成形の困難な用途には適用が難しい。

このように、従来技術における高強度溶融めっき熱延鋼板は、延性は良好であるものの降伏比が低いものであるか、降伏比は高いものの延性に劣るものであり、高い降伏比と良好な延性とを具備する高強度溶融めっき熱延鋼板は得られていないのが実情であった。

このようなことから、本発明は、高い降伏比と良好な伸びフランジ性と延性とを有する引張強度５９０ＭＰａ以上の溶融めっき熱延鋼板と、それを複雑な工程を経ることなく製造しうる製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。
その結果、溶融めっきの基材となる熱延鋼板を、所定の化学組成として、さらにフェライト、ベイナイトおよび残留オーステナイトの分率を最適化した鋼組織とすることにより、高い降伏比と良好な伸びフランジ性と延性とを有する引張強度５９０ＭＰａ以上の溶融めっき熱延鋼板を得ることができることを知見した。さらに、Ｔｉ、ＮｂおよびＶを含有する析出物によって強化することにより、降伏比をさらに高めて伸びフランジ性をさらに向上しうることを知見した。そして、このような溶融めっき熱延鋼板は、熱間圧延後の冷却条件を制御したうえで、Ａｃ_３点に近い温度域に加熱したのちに特定条件で冷却・保持することで効率よく得られることを知見した。

本発明はこれらの新たな知見に基づくものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１）熱延鋼板の表面に溶融めっき層を有する溶融めっき熱延鋼板であって、前記熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３％以上０．１２％以下、Ｓｉ：０．００５％以上０．５％以下、Ｍｎ：１．６％以上３．０％以下、Ｐ：０.０５％以下、Ｓ：０.００５％以下、ｓｏｌ.Ａｌ：０.００１％以上０．２％以下およびＮ：０.００５０％以下を含有する化学組成を有し、フェライトの体積率が０．５０以上０．９４以下、ベイナイトの体積率が０．０５以上０．４９以下および残留オーステナイトの体積率が０．０１以上０．２０以下である鋼組織を有し、前記溶融めっき熱延鋼板は、引張強度が５９０ＭＰａ以上、降伏比が６５％以上、引張強度と全伸びとの積であるＴＳ×Ｅｌ値が１５０００ＭＰａ・％以上、穴拡げ率が８０％以上である機械特性を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板。

（２）熱延鋼板の表面に溶融めっき層を有する溶融めっき熱延鋼板であって、前記熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３％以上０．１２％以下、Ｓｉ：０．００５％以上０．５％以下、Ｍｎ：１．６％以上３．０％以下、Ｐ：０.０５％以下、Ｓ：０.００５％以下、ｓｏｌ.Ａｌ：０.００１％以上０．２％以下およびＮ：０.００５０％以下を含有する化学組成を有し、フェライトの体積率が０．５０以上０．９４以下、ベイナイトの体積率が０．０５以上０．４９以下、残留オーステナイトの体積率が０．０１以上０．２０以下ならびに残留オーステナイトおよびマルテンサイトの体積率の合計が０．０１以上０．２０以下である鋼組織を有し、前記溶融めっき熱延鋼板は、引張強度が５９０ＭＰａ以上、降伏比が６５％以上、引張強度と全伸びとの積であるＴＳ×Ｅｌ値が１５０００ＭＰａ・％以上、穴拡げ率が８０％以上である機械特性を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板。

（３）前記化学組成が、質量％で、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｂ：０．１０％以下およびＶ：０．１０％以下からなる群から選択された１種または２種以上をさらに含有するものであり、前記鋼組織が、Ｔｉ、ＮｂまたはＶを含有する粒径１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の炭化物、窒化物およびそれらの複合物を前記フェライト中に１００個／μｍ^２以上の密度で含有するものであることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の溶融めっき熱延鋼板。

（４）前記化学組成が、質量％で、Ｃｒ：１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｎｉ：１％以下およびＢ：０.００５％以下からなる群から選択された１種または２種以上をさらに含有するものであることを特徴とする上記（１）〜上記（３）のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。

（５）前記化学組成が、ＣａおよびＭｇの１種または２種を合計で０．００５質量％以下をさらに含有するものであることを特徴とする上記（１）〜上記（４）のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。

（６）前記溶融めっき層が、溶融亜鉛めっき層であることを特徴とする上記（１）〜上記（５）のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。
（７）前記溶融めっき層が、合金化溶融亜鉛めっき層であることを特徴とする上記（６）に記載の溶融めっき熱延鋼板。

（８）下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板の製造方法：
（Ａ）上記（１）〜上記（５）のいずれかに記載の化学組成を有するスラブに熱間圧延を施し、前記熱間圧延を８５０℃以上の温度域で完了し、１５℃／秒以上の平均冷却速度で６００℃まで冷却し、３５０℃以上５８０℃以下の温度域で巻き取る熱間圧延工程；
（Ｂ）前記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板に酸洗処理を施す酸洗工程；
（Ｃ）前記酸洗工程により得られた熱延鋼板に、（Ａｃ_３点−３０℃）以上８７０℃以下の温度域まで加熱し、３℃／秒以上２０℃／秒以下の平均冷却速度で５５０℃まで冷却し、４２０℃以上５５０℃以下の温度域に２０秒間以上５００秒間以下保持する熱処理を施す熱処理工程；および
（Ｄ）前記熱処理工程により得られた熱延鋼板に溶融めっきを施す溶融めっき工程。

（９）前記溶融めっきが溶融亜鉛めっきであることを特徴とする上記（８）に記載の溶融めっき熱延鋼板の製造方法。
（１０）溶融亜鉛めっきを施した後に室温まで冷却する過程において、４８０℃以上６００℃以下の温度域に保持して合金化処理を施すことを特徴とする上記（９）に記載の溶融めっき熱延鋼板の製造方法。

なお、上記溶融めっき浴に浸漬する前の保持は、一定温度に保持するものであっても、所定の温度域内において温度変動を伴うものであってもよい。例えば、所定温度域内において緩冷却を施すものであってもよい。

本発明によれば、５９０ＭＰａ以上の高い引張強度を有しながら、高い降伏費と良好な伸びフランジ性と延性とを有する溶融めっき熱延鋼板が得られるので、産業上極めて有益である。

本発明の溶融めっき熱延鋼板の化学組成および組織、ならびにその製造方法について以下に説明する。
１．熱延鋼板の化学組成
本発明に係る熱延鋼板の化学組成について説明する。以下の説明において、鋼の化学組成を示す％は、特に断りがない限り質量％を意味する。

（１）Ｃ：０．０３％以上０．１２％以下
Ｃは、高い引張強度を得るために重要な元素である。Ｃ含有量が０．０３％未満では５９０ＭＰａ以上の引張強度を得ることが困難である。したがって、Ｃ含有量は０．０３％以上とする。好ましくは０．０４％以上である。一方、Ｃ含有量が０．１２％を超えると、マルテンサイトや残留オーステナイトが過剰に生成してしまい、伸びフランジ性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．１２％以下とする。好ましくは０．０９％以下、さらに好ましくは０．０７％以下である。

（２）Ｓｉ：０．００５％以上０．５％以下
Ｓｉは、良好な延性を確保しつつ強度を高めるのに有効な元素である。さらに、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、合金化反応を適度に抑制する作用も発揮する。このような観点から、Ｓｉ含有量を０．００５％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が０．５％超になると、基材である熱延鋼板に対する溶融めっきの濡れ性が劣化する場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は０．５％以下とする。好ましくは０．２％未満である。

（３）Ｍｎ：１．６％以上３．０％以下
Ｍｎは、焼入れ性を高める作用を有し、鋼板を高強度化するのに非常に有効な元素である。Ｍｎ含有量が１．６％未満では、目的とする強度が得られないか、目的とする強度が得られたとしても目的とする延性が得られない。したがって、Ｍｎ含有量は１．６％以上とする。好ましくは２．０％以上である。一方、Ｍｎ含有量が３．０％を超えると、焼入れ性が高くなり過ぎてマルテンサイトの体積率が過大となり、これにより伸びフランジ性が著しく劣化する場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は３．０％以下とする。好ましくは２．７％以下である。

（４）Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、一般的には不純物として含有される元素であるが、固溶強化により鋼板の高強度化する作用を有するので積極的に含有させてもよい。しかしながら、Ｐ含有量が過剰になると靱性の劣化が著しくなる。したがって、Ｐ含有量は０．０５％以下とする。

（５）Ｓ：０．００５％以下
Ｓは、不純物として含有される元素であり、ＭｎＳを形成して伸びフランジ性を劣化させる。したがって、伸びフランジ性劣化が顕著でない範囲として、Ｓ含有量を０．００５％以下とする。好ましくは０．００３％以下、より好ましくは０．００２％以下である。

（６）ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上０．２％以下
Ａｌは、溶鋼を脱酸して鋼を健全化する作用を有する。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．００１％未満では脱酸が十分でない。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１％以上とする。一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．２％を超えるようにＡｌを添加しても、上記作用による効果は飽和していたずらにコストが嵩む。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．２％以下とする。

（７）Ｎ：０．００５０％以下
Ｎは、不純物として含有される元素であり、その含有量が０．００５０％を超えると鋼中に粗大な窒化物を形成して伸びフランジ性を著しく劣化させる。したがって、Ｎ含有量は０．００５０％以下とする。

（８）Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｂ：０．１０％以下およびＶ：０．１０％以下からなる群から選択された１種または２種以上
Ｔｉ、ＮｂおよびＶは、任意元素であり、ＣやＮなどと結合し、あるいはさらに複合化して微細析出物を形成することにより、フェライト相を強化する作用を有するので、高い降伏比と良好な伸びフランジ性とを両立させることを目的とする本発明において有効な元素である。したがって、これらの元素の１種または２種以上を含有させることが好ましい。

ただし、０．１５％を超えてＴｉを含有させても、あるいは、０．１０％を超えてＮｂやＶを含有させても、上記作用による効果は飽和していたずらにコストが嵩む。したがって、Ｔｉの含有量は０．１５％以下、ＮｂおよびＶの含有量は０．１０％以下とする。

上記作用による効果を確実に得るには、Ｔｉを含有させる場合にはその含有量を０．０１５％以上、ＮｂやＶを含有させる場合にはその含有量を０．００５％以上とすることが好ましい。また、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの合計含有量を０．０５０％以上とすることが好ましい。

一方、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの含有量が過剰であると、熱間圧延によって得られる熱延鋼板が非常に微細で異方性の大きい組織になりやすく、これに熱処理を施して得られる鋼板は異方性が大きくなり、成形の際に特定方向の伸びが不足することに起因する割れが発生しやすくなる。したがって、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの合計含有量は０．１５％以下とすることが好ましい。特にこの作用はＮｂが多い時に顕著となるため、Ｔｉの含有量を０．０５０％以上としたうえで、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの合計含有量は０．１５％以下とすることがさらに好ましい。

（９）Ｃｒ：１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｎｉ：１％以下およびＢ：０.００５％以下からなる群から選択された１種または２種以上
これらの元素は、任意元素であり、鋼板の強度を高める作用を有するので含有させてもよい。各元素の含有量が上記範囲を超えると高強度化の効果が飽和してコストが嵩む。このため各元素の含有量を前記範囲とする。高強度化の効果をより確実に得るには、Ｃｒは０．１％以上、Ｍｏは０．０５％以上、Ｃｕは０．１％以上、Ｎｉは０．１％以上、Ｂは０.０００２％以上含有させることが好ましい。

（１０）ＣａおよびＭｇの１種または２種を合計で０．００５％以下
これらの元素は、任意元素であり、硫化物の形態を制御することにより、伸びフランジ性を向上させる作用を有する。合計含有量が０．００５％を超えると上記作用による効果が飽和する。このため合計含有量を０．００５％以下とする。上記作用による効果をより確実に得るにはＣａおよびＭｇの合計含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。

２．熱延鋼板の鋼組織
本発明に係る熱延鋼板の鋼組織は、フェライトの体積率が０．５０以上０．９４以下、ベイナイトの体積率が０．０５以上０．４９以下であり、残留オーステナイトの体積率が０．０１以上０．２０以下または残留オーステナイトおよびマルテンサイトの体積率の合計が０．０１以上０．２０以下とする。

本発明者らが鋼組織と機械特性との関係を詳細に調査した結果、以下の知見を得た。
フェライトは、良好な伸びフランジ性と良好な延性とを両立させるのに有効であり、フェライトの体積率は極力高めることが好ましい。したがって、本発明が目的とする良好な伸びフランジ性と良好な延性とを両立させるために、フェライトの体積率を０．５０以上とする。好ましくは０．７０超である。フェライトの体積率の上限は、後述する他の相および組織の体積率を確保するために０．９４以下とする。

ベイナイトは、高い降伏比と良好な伸びフランジ性とを両立しつつ、高い引張強度を確保するのに有効である。したがって、本発明が目的とする高い降伏比と良好な伸びフランジ性とを両立し、さらに５９０ＭＰａ以上の引張強度を確保するために、ベイナイトの体積率を０．０５以上とする。一方、ベイナイト体積率が０．４９を超えると延性が劣化する。このため、ベイナイトの体積率は０．４９以下とする。

残留オーステナイトは、良好な延性を確保するのに有効である。したがって、本発明が目的とする良好な延性を確保するために、残留オーステナイトの体積率を０．０１以上とする。一方、残留オーステナイトが加工歪により変態して生成されるマルテンサイトは硬質であり、伸びフランジ性を劣化させる。このため、残留オーステナイトの体積率は０．２０以下とする。好ましくは０．０８以下、さらに好ましくは０．０５未満である。

上記相および組織に加え、強度を向上させるためにマルテンサイトを含有させてもよい。しかし、上述したようにマルテンサイトは硬質であるため、その体積率が過大であると伸びフランジ性の劣化が著しくなる。したがって、マルテンサイトを含有させる場合には、残留オーステナイトとの合計の体積率で０．０１以上０．２０以下の範囲とする。好ましくは０．０１以上０．０８以下である。

上記フェライトは、Ｔｉ、ＮｂまたはＶを含有する粒径１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の炭化物、窒化物およびそれらの複合物を１００個／μｍ^２以上の密度で含有するものであることが好ましい。このような鋼組織とすることにより、フェライト相が強化されて、高い降伏比と良好な伸びフランジ性とを両立させることが容易になる。なお、ここでいう粒径は円相当直径である。また、粒径１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の炭化物等の密度を規定するのは、析出強化に効果的なサイズであるからである。上記密度が１００個／μｍ^２未満ではフェライトを強化する作用が十分に得られない。上記密度の上限は特に規定しないが、過度に高くなると延性の劣化が大きくなる場合があるので、１０００個／μｍ^２以下とすることが好ましい。なお、上記析出物の分布状態は、板厚中心を中心とする板厚の８０％の板厚方向領域において満足していればよい。また、前記析出物はＴｉ、Ｎｂ、Ｖの炭化物、窒化物、およびそれらの複合物を含むものであれば、これら以外の析出物（酸化物、硫化物など）と複合したものであっても良い。

３．溶融めっき層
上述した熱延鋼板は、表面に溶融めっき層を備える。溶融めっき層は、耐食性の向上等を目的に応じて決定すればよく、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金めっき等が例示される。耐食性の観点からは、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきが好適である。

４．機械特性
本発明に係る溶融めっき熱延鋼板の機械特性は、引張強度が５９０ＭＰａ以上、降伏比が６５％以上、引張強度と全伸びとの積ＴＳ×Ｅｌ値が１５０００ＭＰａ・％以上、穴拡げ率が８０％以上である。

本発明は、近年要求されるようになってきた厳しい成形用途や、耐衝突特性を要求される部品や大入力時に塑性変形することを避ける必要がある部品といった用途に適用できる溶融めっき熱延鋼板を適用することが可能な高強度鋼板を提供するものであるので、引張強度、降伏比、引張強度と全伸びとの積ＴＳ×Ｅｌ値および穴拡げ率を上記のように規定した。

５．製造方法
上記溶融めっき熱延鋼板の製造方法としては、下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有することが好ましい。
（Ａ）上記化学組成を有するスラブに熱間圧延を施し、前記熱間圧延を８５０℃以上の温度域で完了し、１５℃／秒以上の平均冷却速度で６００℃まで冷却し、３５０℃以上５８０℃以下の温度域で巻き取る熱間圧延工程；
（Ｂ）上記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板に酸洗処理を施す酸洗工程；
（Ｃ）上記酸洗工程により得られた熱延鋼板に、（Ａｃ_３点−３０℃）以上８７０℃以下の温度域まで加熱し、３℃／秒以上２０℃／秒以下の平均冷却速度で５５０℃まで冷却し、４２０℃以上５５０℃以下の温度域に２０秒間以上５００秒間以下保持する熱処理を施す熱処理工程；および
（Ｄ）上記熱処理工程により得られた熱延鋼板に溶融めっきを施す溶融めっき工程。

（Ａ）熱間圧延工程
熱間圧延完了温度（以下、「仕上温度」ともいう。）が８５０℃未満では、機械特性の面内異方性が大きくなり、特定方向の伸びフランジ性や延性が著しく低下する場合がある。したがって、仕上温度は８５０℃以上とする。本発明が目的とする機械特性の観点からは、仕上温度の上限を規定する必要は特にないが、仕上温度が過度に高温であるとスケール疵が発生する場合があるので、表面性状の観点からは仕上温度を９５０℃以下とすることが好ましい。

熱間圧延完了後、１５℃／秒以上の平均冷却速度で６００℃まで冷却し、３５０℃以上５８０℃以下の温度域で巻き取ることが好ましい。このようにすることにより、熱間圧延後の状態でベイナイト主体の組織またはベイナイトとフェライト主体の組織とすることができ、後述する連続溶融めっき工程の熱処理を施すことにより、高い降伏比と良好な伸びフランジ性および延性を具備させるのに最適な鋼組織を形成することが容易となる。

熱間圧延完了後６００℃までの平均冷却速度が１５℃／秒未満では、熱間圧延後の冷却過程においてフェライトが過剰に生成してオーステナイトへのＭｎ濃化が過度に進行し、後述する連続溶融めっき工程の熱処理を施した際に、Ｍｎ濃化領域において残留オーステナイトやマルテンサイトが過剰に生成してしまい、降伏比が低くなるとともに伸びフランジ性が劣化する場合がある。

巻取温度が５８０℃超の場合も、熱間圧延後の段階でパーライトが生成してしまい、当該パーライトにおいてＭｎ濃化が進行してしまうので、同様のことが生じる場合がある。
巻取温度が３５０℃未満の場合は、温度の制御が困難となり、同一の鋼板内における組織変動が大きくなる場合がある。

なお、熱間圧延に供するスラブの温度は、均質化の観点からは１２００℃以上とすることが好ましく、加熱コストの観点からは１３５０℃以下とすることが好ましい。
（Ｂ）酸洗工程
酸洗は常法に従えばよい。また、酸洗前または酸洗後において、平坦矯正やスケール剥離促進のためにスキンパス圧延を施してもよく、本発明の効果に影響することはない。スキンパス圧延を施す場合の伸び率は特に規定する必要はなく、例えば０．３％以上３．０％未満とすればよい。

（Ｃ）熱処理工程
熱処理工程における加熱温度が（Ａｃ_３点−３０℃）未満では、最終製品においてマルテンサイトの体積率が過大となり、降伏比が低下するとともに伸びフランジ性が劣化する場合がある。一方、熱処理工程における加熱温度が８７０℃超では、Ｔｉ、ＮｂまたはＶを含有する場合に、それらの析出物が溶解してしまい、降伏比が低下する場合がある。（Ａｃ_３点−３０℃）以上８７０℃以下の温度域に保持する時間は、鋼組織の変動を小さくするために１０秒間以上とすることが好ましい。また、鋼組織の粗粒化による引張強度の低下を抑制するために２００秒間以下とすることが好ましい。

５５０℃までの平均冷却速度が３℃／秒未満では、パーライトや粗大なセメンタイトが過剰に生成してしまい、目的とする強度が得られないか、伸びフランジ性と延性が著しく劣化する場合がある。一方、５５０℃までの平均冷却速度が２０℃／秒超では、フェライトの体積率が不足し、延性に劣る場合がある。

４２０℃以上５５０℃以下の温度域に保持する時間が２０秒間未満では、最終製品において残留オーステナイトやマルテンサイトの体積率が過大となり、降伏比が低下するとともに伸びフランジ性が劣化する場合がある。一方、４２０℃以上５５０℃以下の温度域に保持する時間が５００秒間超では、オーステナイトの分解が過度に進行してしまい、延性が劣化する場合がある。

（Ｄ）溶融めっき工程
溶融めっきは常法に従えばよく、連続溶融めっき設備を使用して上記熱処理工程に連続させてもよく、また、上記熱処理工程と独立させてもよい。

溶融めっきが溶融亜鉛めっきである場合には、さらに合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっきとしてもよい。合金化処理を施す場合には、合金化処理温度を４８０℃以上６００℃以下とすることが好ましい。合金化処理温度が４８０℃未満では、合金化処理むらが生じする場合がある。合金化処理温度が６００℃超では、オーステナイトの分解が過度に進行してしまい、延性が劣化する場合がある。また、合金化処理時間は１０秒間以上４０秒間以下とすることが好ましい。合金化処理時間が１０秒間未満では、合金化処理むらが生じする場合がある。合金化処理時間が４０秒間超では、オーステナイトの分解が過度に進行してしまい、延性が劣化する場合がある。

溶融めっき後は、平坦矯正のためスキンパス圧延を施してもよい。スキンパス圧延は高い降伏比を得るうえで有利である。６５％以上の降伏比をより容易に得るには、スキンパス圧延の伸び率を０．１％以上とすることが好ましい。さらに７０％を超える降伏比をより容易に得るには伸び率を０．２％以上とするのが好ましい。ただし、スキンパス圧延による伸びの劣化を避けるため、伸び率を２．０％以下とすることが好ましい

表１に示す化学組成を有するスラブを１２７０℃に加熱して熱間圧延を行い板厚２．６ｍｍとし、その後冷却して巻き取った。酸洗を施したのち、連続溶融亜鉛めっき設備において、熱処理および溶融亜鉛めっきを施した。熱処理における、均熱温度における保持時間は２０〜８０秒とした。溶融亜鉛めっきは片面当り４５ｇ/ｍ^２の付着量とした。溶融亜鉛めっき浴の温度は４６０℃とし、一部は２０秒間の合金化処理を施した。さらに一部の鋼板について伸び率０．２％のスキンパス圧延を施した。熱間圧延条件および連続溶融亜鉛めっき条件およびスキンパス圧延の有無を表２に示す。

得られた試験材について、圧延直角方向にＪＩＳ５号試験片を採取し、ＪＩＳに従い引張試験を実施した。また、日本鉄鋼連盟規格の「ＪＦＳＴ１００１穴拡げ試験方法」に従い、穴広げ率を測定し、伸びフランジ性の指標とした。

さらに、鋼板の圧延方向断面をナイタール腐食し、走査型電子顕微鏡を用い１／８ｔ〜７／８ｔ位置の３０μｍ×３０μｍの領域を２０００倍で観察した視野数１０の組織写真においてフェライト、ベイナイト、（残留オーステナイト・マルテンサイトの合計）の面積％を画像解析により求め、それぞれの体積率とした。さらに、Ｘ線回折法により１／４ｔ位置の残留オーステナイトの体積率を測定してその体積率とした。また、先に求めた（マルテンサイト・残留オーステナイトの合計）の体積率との差をマルテンサイトの体積率とみなした。一方、レプリカ法により透過型電子顕微鏡を用い、析出物組成を同定しつつ観察した視野数１０の写真から、粒径１〜２０ｎｍのＴｉ、Ｎｂ、Ｖを含む炭化物、窒化物およびそれらの複合物の密度を算出した。

また、めっき密着性は、ブランク径９０ｍｍ、ポンチ径５０ｍｍ、ポンチ肩半径５ｍｍ、ダイス肩半径１８ｍｍ、ブランクホールド圧１４ｋＮ、防錆油塗布の条件で円筒絞り加工を行い、試験片の外側壁部のテープ剥離を行って剥離重量を測定し評価した。剥離重量が２０ｍｇ以下のものをめっき密着性良好とした。

製造条件および機械的特性を調査した結果を表３に示す。本発明の成分範囲の鋼板は必要な強度と高い降伏比と良好な伸びフランジ性および延性を有している。

Claims (10)

1. 熱延鋼板の表面に溶融めっき層を有する溶融めっき熱延鋼板であって、
   前記熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３％以上０．１２％以下、Ｓｉ：０．００５％以上０．５％以下、Ｍｎ：１．６％以上３．０％以下、Ｐ：０.０５％以下、Ｓ：０.００５％以下、ｓｏｌ.Ａｌ：０.００１％以上０．２％以下およびＮ：０.００５０％以下を含有する化学組成を有し、
   フェライトの体積率が０．５０以上０．９４以下、ベイナイトの体積率が０．０５以上０．４９以下および残留オーステナイトの体積率が０．０１以上０．２０以下である鋼組織を有し、
   前記溶融めっき熱延鋼板は、引張強度が５９０ＭＰａ以上、降伏比が６５％以上、引張強度と全伸びとの積であるＴＳ×Ｅｌ値が１５０００ＭＰａ・％以上、穴拡げ率が８０％以上である機械特性を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板。
2. 熱延鋼板の表面に溶融めっき層を有する溶融めっき熱延鋼板であって、
   前記熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０３％以上０．１２％以下、Ｓｉ：０．００５％以上０．５％以下、Ｍｎ：１．６％以上３．０％以下、Ｐ：０.０５％以下、Ｓ：０.００５％以下、ｓｏｌ.Ａｌ：０.００１％以上０．２％以下およびＮ：０.００５０％以下を含有する化学組成を有し、
   フェライトの体積率が０．５０以上０．９４以下、ベイナイトの体積率が０．０５以上０．４９以下、残留オーステナイトの体積率が０．０１以上０．２０以下ならびに残留オーステナイトおよびマルテンサイトの体積率の合計が０．０１以上０．２０以下である鋼組織を有し、
   前記溶融めっき熱延鋼板は、引張強度が５９０ＭＰａ以上、降伏比が６５％以上、引張強度と全伸びとの積であるＴＳ×Ｅｌ値が１５０００ＭＰａ・％以上、穴拡げ率が８０％以上である機械特性を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板。
3. 前記化学組成が、質量％で、Ｔｉ：０．１５％以下、Ｎｂ：０．１０％以下およびＶ：０．１０％以下からなる群から選択された１種または２種以上をさらに含有するものであり、前記鋼組織が、Ｔｉ、ＮｂまたはＶを含有する粒径１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の炭化物、窒化物およびそれらの複合物を前記フェライト中に１００個／μｍ^２以上の密度で含有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融めっき熱延鋼板。
4. 前記化学組成が、質量％で、Ｃｒ：１％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｎｉ：１％以下およびＢ：０.００５％以下からなる群から選択された１種または２種以上をさらに含有するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。
5. 前記化学組成が、ＣａおよびＭｇの１種または２種を合計で０．００５質量％以下をさらに含有するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。
6. 前記溶融めっき層が、溶融亜鉛めっき層であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の溶融めっき熱延鋼板。
7. 前記溶融めっき層が、合金化溶融亜鉛めっき層であることを特徴とする請求項６に記載の溶融めっき熱延鋼板。
8. 下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有することを特徴とする溶融めっき熱延鋼板の製造方法：
   （Ａ）請求項１〜請求項５のいずれかに記載の化学組成を有するスラブに熱間圧延を施し、前記熱間圧延を８５０℃以上の温度域で完了し、１５℃／秒以上の平均冷却速度で６００℃まで冷却し、３５０℃以上５８０℃以下の温度域で巻き取る熱間圧延工程；
   （Ｂ）前記熱間圧延工程により得られた熱延鋼板に酸洗処理を施す酸洗工程；
   （Ｃ）前記酸洗工程により得られた熱延鋼板に、（Ａｃ_３点−３０℃）以上８７０℃以下の温度域まで加熱し、３℃／秒以上２０℃／秒以下の平均冷却速度で５５０℃まで冷却し、４２０℃以上５５０℃以下の温度域に２０秒間以上５００秒間以下保持する熱処理を施す熱処理工程；および
   （Ｄ）前記熱処理工程により得られた熱延鋼板に溶融めっきを施す溶融めっき工程。
9. 前記溶融めっきが溶融亜鉛めっきであることを特徴とする請求項８に記載の溶融めっき熱延鋼板の製造方法。
10. 溶融亜鉛めっきを施した後に室温まで冷却する過程において、４８０℃以上６００℃以下の温度域に保持して合金化処理を施すことを特徴とする請求項９に記載の溶融めっき熱延鋼板の製造方法。