JP2015175051A

JP2015175051A - 成形性と衝突特性に優れた高強度鋼板

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Publication number: JP2015175051A
Application number: JP2014054124A
Authority: JP
Inventors: 丸山　直紀; Naoki Maruyama; 直紀丸山; 裕之川田; Hiroyuki Kawada; 川田　　裕之; 東　昌史; Masashi Azuma; 昌史東; 上西　朗弘; Akihiro Uenishi; 朗弘上西
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-10-05
Anticipated expiration: 2034-03-17
Also published as: JP6237365B2

Abstract

【課題】歪が加わらない部分でも部品加工の際に塗装焼付けにより所定の降伏強度の上昇が起き、かつ、良好な延性を有する、成形性と衝突特性に優れた高強度鋼板を提供する。
【解決手段】成分組成が、質量％で、Ｃ：0.05〜0.40%、Ｓｉ：0.05〜3.0%、Ｍｎ：1.5〜4.0%、Ａｌ：1.5%以下、Ｎ：0.02%以下、Ｐ：0.2%以下、Ｓ：0.01%以下、ＮｂとＴｉの合計量0.005〜0.2%、及び、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、組織が、体積分率で、フェライトとベイナイトの合計量２〜60%、マルテンサイト10〜90%、フェライト分率とマルテンサイト分率の比0.03≦ｆ_F／ｆ_M≦１、残留オーステナイト15%以下、及び、残部組織からなり、フェライト内とベイナイト内の平均転位密度が、それぞれ３×10¹²〜１×10¹⁴ｍ／ｍ³であり、フェライト及びベイナイトの平均粒径が５μｍ以下であり、引張強度が980MPa以上で、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦0.27であり、ＴＳ×ｕＥｌ≧7000であることを特徴とする成形性と衝突特性に優れた高強度鋼板。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車用部材の製造に好適な衝突特性に優れた高強度鋼板に関する。

従来から、自動車の燃費を高め炭酸ガスの排出量を抑制するため、自動車を軽量化することが進められていて、自動車用鋼板として、板厚の低減が可能な高強度鋼板が使用されている。また、搭乗者の安全性を確保するために、高強度鋼板が使用されている。それ故、自動車用高強度鋼板には、優れた成形性とともに、搭乗者の安全性を確保し得る優れた衝突特性が要求される（例えば、特許文献１〜３、参照）。

フェライトとマルテンサイトの二相組織を有するＤＰ鋼板が、強度と成形性を備え、かつ、優れたエネルギー吸収特性を備えているので、自動車用鋼板として使用されている（例えば、特許文献４、参照）。また、ＴＲＩＰ鋼板（変態誘起塑性鋼板）は、エネルギー吸収特性がＤＰ鋼板より優れているので、自動車用鋼板として使用されている（例えば、特許文献５、参照）。

一方で、これら鋼板には以下のような課題がある。通常、自動車ボディーは、鋼板の成形加工→溶接による組立て→塗装の工程により製造される。

したがって、自動車部材あるいはボディーとしての衝突性能は、成形・塗装後の強度特性により支配されることになるが、成形時に部品内には均一に歪が付加されるわけではないので、部品内を局所的に観た時に、歪が加わっている部分は塗装焼き付けにより歪時効硬化する一方で、歪が加わっていない部分は歪時効硬化量が小さくなる。

ＤＰ鋼の場合は、成形により歪が付加された場所とほとんど歪が加わっていない場所の塗装焼き付け処理後の降伏強度の差が大きく、歪が付加されていない軟質な部分で折れが起こったりするため、安定した反力特性が得られない場合があった。

一方、ＴＲＩＰ鋼についても、成形により歪が付加された場所とほとんど歪が加わっていない場所の塗装焼き付け処理後の降伏強度の差が大きい場合があり、安定した衝突特性を達成することが求められていた。

また、軟質なフェライトを含まずにマルテンサイトやベイナイトを主体とした鋼板においては、素材の降伏強度が元々高いため、成形−塗装焼き付け後の部品内の局所的強度差が小さくなるが、伸びが低いため、成形性が劣位であるという課題がある。

特開２００９−１８５３５５号公報特開２０１１−１１１６７２号公報特開２０１２−２５１２３９号公報特開平１１−０８０８７８号公報特開平１１−０８０８７９号公報

本発明は、上記課題に鑑み、歪が加わらない部分でも部品加工の際に塗装焼き付けにより所定の降伏強度の上昇が起こり、かつ、良好な延性を有する、成形性と衝突特性に優れた高強度鋼板を提供することを課題とする。

本発明者らは、はじめに、塗装焼き付け相当の熱処理により、歪が加わらない場所でも降伏強度を上昇させる方法について鋭意検討した。

その結果、鋼板内のフェライト及びベイナイト内の転位密度を高めることにより、予歪無しでも、時効による降伏強度増加が得られることを知見した。さらに、残留γを一定量含有させ、加えてフェライトとベイナイトの粒径を微細化することにより、時効による硬化量が、さらに増大することを知見した。

一方で、フェライト及びベイナイト組織の転位密度を高めると、鋼板の伸びが低下し、成形性が低下した。そこで、本発明者らは、成形性と時効硬化性を両立できる条件について検討を行った。その結果、フェライト及びベイナイト内の転位密度を適正範囲にし、さらに、フェライト及びベイナイト内の分率を適正化することで成形性と時効硬化性が両立し得ることを見いだした。

次いで、本発明者らは、フェライト及びベイナイト内の転位量を適正化させる方法について鋭意検討を行った。

γ相からマルテンサイトに変態する際の体積膨張を利用して、フェライト又はベイナイト内に転位導入する方法を検討した結果、マルテンサイト形成温度とマルテンサイト量を適正化すると、フェライト及びベイナイト中の平均転位密度も適正化できることを知見した。また、ベイナイト内の転位量の制御は、ベイナイトが形成される温度の適正化によっても達成できることを知見した。

さらに、本発明者らは、焼鈍後に行う調質圧延の条件によって、フェライト中の転位密度を制御する方法について鋭意検討を行った。その結果、調質圧延の伸び率、及び、調質圧延における線荷重／張力比を制御することにより、フェライト及びベイナイト中の転位密度を、さらに最適化し得ることを見いだした。

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）成分組成が、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５〜３．０％、Ｍｎ：１．５〜４．０％、Ａｌ：１．５％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０１％以下、ＮｂとＴｉの合計量：０．００５〜０．２％、及び、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
組織が、体積分率で、フェライトとベイナイトの合計量：２〜６０％、マルテンサイト：１０〜９０％、フェライト分率とマルテンサイト分率の比：０．０３≦ｆ_F／ｆ_M≦１、残留オーステナイト：１５％以下、及び、残部組織からなり、
フェライト内とベイナイト内の平均転位密度が、それぞれ、３×１０¹²〜１×１０¹⁴ｍ／ｍ³であり、
フェライト及びベイナイトの平均粒径が５μｍ以下であり、
引張強度が９８０ＭＰa以上で、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７であり、ＴＳ×ｕＥｌ≧７０００である
ことを特徴とする成形性と衝突特性に優れた高強度鋼板。

（２）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｖ及びＴａの１種又は２種を合計量で０．３％以下含むことを特徴とする前記（１）に記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。

（３）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｓｎの１種又は２種以上を合計量で１．０％以下含むことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。

（４）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｂ：０．０１％以下を含むことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。

（５）前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃａ：０．００５％以下、Ｃｅ：０．００５％以下、及び、Ｌａ：０．００５％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。

本発明によれば、優れた成形性と衝突特性を備える自動車用鋼板を提供することができる。

本発明の成形性と衝突特性に優れた高強度鋼板（以下「本発明鋼板」という。）は
(a)成分組成が、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５〜３．０％、Ｍｎ：１．５〜４．０％、Ａｌ：１．５％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０１％以下、ＮｂとＴｉの合計量：０．００５〜０．２％、及び、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
(b)組織が、体積分率で、フェライトとベイナイトの合計量：２〜６０％、マルテンサイト：１０〜９０％、フェライト分率とマルテンサイト分率の比：０．０３≦ｆ_F／ｆ_M≦１、残留オーステナイト：１５％以下、及び、残部組織からなり、
(c)フェライト内とベイナイト内の平均転位密度が、それぞれ、３×１０¹²〜１×１０¹⁴ｍ／ｍ³であり、
(d)フェライト及びベイナイトの平均粒径が５μｍ以下であり、
(e)引張強度が９８０ＭＰa以上で、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７であり、ＴＳ×ｕＥｌ≧７０００である、
ことを特徴とする。

ここで、ＹＳ_BH5は５％の引張予歪を付加した後、１７０℃で２０分間の時効処理を行った後の降伏強度、ＹＳ_BH0は予歪を付加せずに１７０℃で２０分間の時効処理を行った後の降伏強度である。

まず、本発明鋼板の基本となる成分組成の限定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：０．０５〜０．４０％
Ｃは、主に、鋼の金属組織制御に用いられる元素である。０．０５％未満であると、９８０ＭＰa以上の引張強度を維持することが困難になるため、０．０５％以上とする。好ましくは０．０８％以上である。

一方、０．４０％を超えると、所定のマルテンサイト量と残留オーステナイト量を確保した上で、フェライト内の適正な転位密度を確保することが困難になるので、０．４０％以下とする。溶接性の観点から、好ましくは０．３５％以下である。

Ｓｉ：０．０５〜３．０％
Ｓｉは、鉄炭化物の形成に影響を及ぼす元素であり、歪時効硬化特性の制御に用い、さらに、金属組織の制御に用いる。０．０５％未満では、固溶Ｃ量が減少して塗装焼き付け後の降伏強度上昇を確保できない場合があるので、０．０５％以上とする。好ましくは０．１０％以上である。一方、３．０％を超えると、所定の金属組織を得ることができなくなるので、３．０％以下とする。製造性の観点から、好ましくは２．０％以下である。

Ｍｎ：１．５〜４．０％
Ｍｎは、γ→α変態を制御し、所定の金属組織を得るために用いる元素である。１．５％未満では９８０ＭＰａ以上の引張強度を得ることができない場合があるため、１．５％以上とする。好ましくは２．０％以上である。

一方、４．０％を超えると、鋼板の延性が低下し、所定の転位密度を有するフェライトとベイナイトを確保することが困難になるので、４．０％以下とする。好ましくは３．５％以下である。

Ａｌ：１．５％以下
Ａｌは、γ→α変態を制御し、所定の金属組織を得るために用いる元素である。また、炭化物の生成を抑制することで、歪時効硬化性の確保に寄与する元素である。しかし、１．５％を超えるとマルテンサイト分率を適正化できないので、１．５％以下とする。好ましくは１．０％以下である。

下限は特に限定しないが、精錬工程で脱酸元素として添加すると、通常、０．００２％程度は鋼中に残留するので、実用鋼板上０．００２％が実質的な下限である。

Ｎ：０．０２％以下
Ｎは、固溶Ｎを残留させることで、塗装焼き付け後の降伏強度上昇に寄与する元素である。しかし、０．０２％を超えると、多量の窒化物が析出して鋼板の延性が低下するので、０．０２％以下とする。好ましくは０．０１％以下である。

下限は特に限定しないが、０．００１％以下に低減することは、製造コストの増大を招くので、０．００１％が実質的な下限である。

Ｐ：０．２％以下
Ｐは、強度の向上に寄与するとともに、歪時効硬化性に影響する元素である。しかし、０．２％を超えると、Ｐ化合物が析出し鋼板の延性が低下するので、０．２％以下とする。溶接性の観点から、好ましくは０．０７％以下である。

Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、不純物元素であり、０．０１％を超えると硫化物が多量に析出して鋼板の延性を低下させるため、０．０１％を上限とする。好ましくは０．００３％以下である。下限は特に限定しないが、０．０００２％以下に低減することは、製造コストの増大を招くので、０．０００２％が実質的な下限である。

ＮｂとＴｉの合計量：０．００５〜０．２％
ＮｂとＴｉは、結晶粒の制御に用いるとともに、析出強化を得るために用いる元素である。また、ＮｂとＴｉは、（Ｔｉ，Ｎｂ）炭窒化物を形成して、焼鈍後の固溶Ｃ量及び固溶Ｎ量の最適化に寄与する元素である。

ＮｂとＴｉの合計量が０．００５％未満であると、フェライト及びベイナイトの結晶粒径微細化効果が得られず、歪なし部と歪付加部における塗装焼き付け処理後の降伏強度差を所定範囲内にすることができないので、ＮｂとＴｉの合計量は０．００５％以上とする。好ましくは０．０１０％以上である。一方、ＮｂとＴｉの合計量が０．２％を超えると、多量の炭窒化物が析出して、延性が低下するので、上記合計量は０．２％以下とする。好ましくは０．１％以下である。

なお、上記成分組成において、残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。

本発明鋼板は、上記成分組成に、さらに、本発明鋼板の特性を阻害しない範囲で、(a)Ｖ及びＴａの１種又は２種を合計量で０．３％以下、(b)Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｓｎの１種又は２種以上を合計量で１．０％以下、(c)Ｂ：０．００５％以下、及び、(d)Ｃａ：０．００５％以下、Ｃｅ：０．００５％以下、及び、Ｌａ：０．００５％以下の１種又は２種以上の、１群又は２群以上を含有しもよい。

Ｖ及びＴａの１種又は２種の合計量：０．３％以下
Ｖ及びＴａは、炭化物、窒化物、又は、炭窒化物を形成するとともに、フェライトやベイナイトの細粒化に寄与して、鋼板の強度向上に寄与する元素である。しかし、合計量で０．３％を超えると、多量の炭窒化物が析出し、鋼板の延性が低下するので、Ｖ及びＴａは、合計量で０．３％以下とする。製造性の観点から、好ましくは０．１％以下である。下限は特に限定しないが、添加効果を得るため、０．０１％以上が好ましい。

Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｓｎの１種又は２種以上の合計量：１．０％以下
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｓｎは、Ｍｎと同様に、所定の金属組織を得るために用いる元素である。しかし、１．０％を超えると所定の金属組織が得られないので、１．０％以下とする。製造性の観点から、好ましくは０．５％以下である。下限は特に限定しないが、添加効果を得るため、０．１％以上が好ましい。

Ｂ：０．０１％以下
Ｂは、鋼板の焼入れ性を高め、金属組織の制御に用いる元素である。しかし、０．０１％を超えると、多量にホウ化物が析出し、鋼板の延性が低下するので、０．０１％以下とする。好ましくは０．００３％以下である。下限は特に限定しないが、添加効果を得るため、０．０００３％以上が好ましい。

Ｃａ：０．００５％以下、Ｃｅ：０．００５％以下、及び、Ｌａ：０．００５％以下の１種又は２種以上
Ｃａ、Ｃｅ、及び、Ｌａは、酸化物や硫化物の形態を制御する作用をなす元素である。いずれも、０．００５％を超えると、添加効果が飽和するとともに成形性が低下するので、０．００５％以下とする。好ましくは０．００３％以下である。下限は特に限定しないが、添加効果を得るため、０．００１％以上が好ましい。

次に、本発明鋼板の組織の限定理由について説明する。組織に係る％は体積分率を意味する。

フェライトとベイナイトの合計量：２〜６０％
フェライト及びベイナイトは、鋼板の成形性を向上させる組織である。ここで、フェライトとは、ポリゴナルフェライト（αｐ）、擬ポリゴナルフェライト（αｑ）、粒状ベイニティックフェライト（αＢ）の何れであっても構わない（参考文献１：「鋼のベイナイト写真集−１」日本鉄鋼協会（１９９２年）ｐ．４、参照）。

また、ここで、ベイナイトとは、下部ベイナイトや上部ベイナイトを含み、さらに、ベイニティックフェライト（α°Ｂ）はベイナイトに区分する（参考文献１：「鋼のベイナイト写真集−１」日本鉄鋼協会（１９９２年）ｐ．４、参照）。

フェライトとベイナイトの合計量が２％未満であると、成形性が低下するので、該合計量は２％以上とする。好ましくは５％以上である。一方、フェライトとベイナイトの合計量が６０％を超えると、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７を確保することが困難になるので、上記合計量は６０％以下とする。好ましくは４０％以下である。

マルテンサイト：１０〜９０％
マルテンサイトは、９８０ＭＰａ以上の引張強度の確保と、フェライト中の転位密度を適正範囲内に制御するために必要な金属組織である。

マルテンサイトが１０％未満であると、引張強度９８０ＭＰａ以上を確保することが困難になる場合があり、また、フェライト中の転位密度が適正範囲以下になり、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７を得ることが困難になるので、マルテンサイトは１０％以上とする。好ましくは１５％以上である。

一方、マルテンサイトが９０％を超えると、フェライト中又はベイナイト中の転位密度が適正範囲を超えるとともに、鋼板の延性が低下するので、マルテンサイトは９０％以下とする。好ましくは８５％以下である。なお、マルテンサイトは、焼入れままマルテンサイト、焼戻しマルテンサイトのいずれでも構わないが、マルテンサイトのうち８０％以上が焼戻しマルテンサイトであることが望ましい。

フェライト分率とマルテンサイト分率の比：０．０３≦ｆ _F ／ｆ _M ≦１．０
フェライト分率とマルテンサイト分率の比は、フェライト内の転位密度を適正範囲に制御するために重要なパラメーターである。フェライト分率とマルテンサイト分率の比：ｆ_F／ｆ_Mが０．０３未満であると、フェライト内の転位密度が増加して、鋼板の延性が低下するので、ｆ_F／ｆ_Mは０．０３以上とする。好ましくは０．０５％以上である。

一方、ｆ_F／ｆ_Mが１．０を超えると、フェライト中の転位密度が適正範囲以下になり、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７を得ることが困難になるので、ｆ_F／ｆ_Mは１．０以下とする。好ましくは０．８％以下である。

残留オーステナイト：１５％以下
残留オーステナイトは、成形加工性の向上と、衝撃エネルギー吸収特性の向上に有効な金属組織である。また、塗装焼き付け処理時にフェライト組織及びベイナイト組織の歪時効硬化量を高める効果が期待できる金属組織である。

しかし、１５％を超えると、フェライト内の適正な転位密度を確保することが困難になるとともに、成形後の鋼板が脆化するので、１５％以下とする。好ましくは１２％以下である。下限は特に限定しないが、２％以上含有すると、歪時効硬化量を高める効果が期待できる。

上記組織以外の残部組織は特に限定しないが、パーライトは２％以内であることが好ましい。

フェライト内とベイナイト内の平均転位密度：それぞれ、３×１０ ¹² 〜１×１０ ¹⁴ ｍ／ｍ ³
フェライト内とベイナイト内の転位密度は、成形により歪がかからない部分での塗装焼付けによる降伏強度の上昇量と相関がある。それぞれの平均転位密度が３×１０¹²ｍ／ｍ³未満であると、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７を確保することが困難になるので、３×１０¹²ｍ／ｍ³以上とする。好ましくは６×１０¹²ｍ／ｍ³以上である。

一方、それぞれの平均転位密度が１×１０¹⁴ｍ／ｍ³を超えると、成形性が低下するとともに、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦が増加する傾向にあるので、１×１０¹⁴ｍ／ｍ³以下とする。好ましくは８×１０^1３ｍ／ｍ³以下である。

フェライト及びベイナイトの平均粒径：５μｍ以下
フェライト及びベイナイトの平均結晶粒径は、無歪部の１７０℃で２０分間の時効中での降伏強度の増加量に影響を及ぼす。

平均結晶粒径が５μｍを超えると、歪がかからない部分での降伏強度上昇量が小さくなり、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７を満たすことが困難になるので、フェライト及びベイナイトの平均結晶粒径は５μｍ以下とする。好ましくは３μｍ以下である。

なお、フェライト、ベイナイト、パーライト、マルテンサイトの面積率は、光学顕微鏡又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮影した組織写真を用いて、ポイントカウント法又は画像解析によって測定できる。粒状ベイニティックフェライト（αＢ）とベイニティックフェライト（α°Ｂ）の判別は、ＳＥＭ及び透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）による組織観察を行い、参考文献１を参照して判別する。残留オーステナイトの分率は、Ｘ線回折法により測定する。

次に、本発明鋼板の機械特性について説明する。

引張強度：９８０ＭＰa以上
引張強度が９８０ＭＰa未満であると、部材の高強度化による部材軽量化メリットが得られないため、引張強度は９８０ＭＰa以上とする。

（ＹＳ _BH5 −ＹＳ _BH0 ）／ＴＳ≦０．２７
このパラメーターは、最大引張強度に対する、予歪有り部の塗装焼き付け後の降伏強度と予歪なし部の塗装焼き付け後の降伏強度の差を表したものである。この値が小さいほど、成形加工・塗装後の部材内の強度差が小さいことを意味している。なお、自動車の骨格部材の場合、曲げ加工部や絞り加工部においては５％以上の成形歪が導入されるので、予歪量として引張予歪５％を用いて算出する。

（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳが０．２７を超えると、部材が衝突変形を受けた時に、局所的軟質部から座屈あるいは変形が起こり、適正な反力特性やエネルギー吸収量が得られなくなる場合がある。このため、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳは０．２７以下とする。好ましくは０．１８以下である。

ＴＳ×ｕＥｌ≧７０００
ｕＥｌは、引張試験における均一伸び量であり、張出し成形性や、伸びフランジ成形性や絞り成形性と相関する。ＴＳとｕＥｌの積が７０００未満であると、成形又は衝突により割れが発生する場合が多くなり、自動車部材の軽量化に寄与できなくなる。このため、ＴＳ×ｕＥｌは７０００以上とする。好ましくは８０００以上である。

次に、本発明鋼板の製造方法について説明する。

所定の成分組成を有するスラブを製造し、熱間圧延を施す。熱間圧延に供するスラブの製造方法は特に限定するものではなく、例えば、連続鋳造法、分塊法、又は、薄スラブキャスターなどで製造すればよい。また、鋳造後に直ちに熱間圧延を行う連続鋳造−直接圧延のようなプロセスも採用できる。

熱延スラブの加熱温度は、鋳造中に析出した炭窒化物を再溶解させる必要があるので、１１００℃以上が好ましい。スラブ加熱後に行う、粗圧延やデスケーリングは、常法に従えばよく、特に限定するものではない。仕上げ圧延における圧下率やパス間時間、圧延温度については、特に限定するものではないが、仕上げ圧延温度は、Ａr₃温度以上が好ましい。

仕上げ圧延の後、鋼板を冷却し、引き続き、巻取り処理を行う。巻取り温度が６８０℃を超えると、焼鈍後のフェライトとベイナイトの粒径が粗大化するとともに、塗装焼付け処理後の降伏強度の上昇量が低下する傾向があるので、巻取り温度は６８０℃以下が好ましい。

巻取後は冷却し、続いて酸洗処理を行う。酸洗に引き続き、冷間圧延を行うが、酸洗後に焼鈍を行い、冷間圧延を行っても構わない。冷延の前に行う焼鈍は、連続焼鈍炉又はバッチ焼鈍炉のいずれでも構わないが、焼鈍温度が６８０℃を超えると、フェライトとベイナイトの粒径が粗大化するとともに、塗装焼付け処理後の降伏強度の上昇量が低下する傾向があるため、焼鈍温度は６８０℃以下が好ましい。

冷間圧延の条件について、圧延パスの回数は特に規定する必要はなく、常法に従えばよい。圧下率は特に限定するものではないが、３０％未満であると、フェライトとベイナイトの粒径が粗大化するとともに、塗装焼付け処理後の降伏強度の上昇量が低下する傾向があるので、圧下率は３０％以上が好ましい。

また、冷延後に行う焼鈍は、最高到達温度を（Ａc₃−６０）℃〜９００℃の範囲内で行うことが好ましい。これは、焼鈍温度が（Ａc₃−６０）℃未満であると、所定の金属組織が得られなくなるとともに、固溶Ｃや固溶Ｎを好適な量に制御できなくなり、塗装焼付け後の降伏強度の上昇が得られない場合があるので、焼鈍温度は（Ａc₃−６０）℃以上とする。好ましくは（Ａc₃−４０）℃以上である。

一方、焼鈍温度が９００℃を超えると、フェライトとベイナイトの結晶粒径が粗大になるので、焼鈍温度は９００℃とする。好ましくは８７０℃以下である。

また、好適な結晶粒径を得るためには、上記焼鈍温度範囲内での保持時間を３〜２００秒とすることが好ましい。より好ましくは１０〜１８０秒である。

最高到達温度での焼鈍を行った後に冷却を行う。冷却条件については特に限定するものではなく、所定の金属組織が得られるように適宜選択すればよい。なお、ベイナイト中の転位密度を適正範囲にするために、７００〜５５０℃間の冷却速度は４〜５０℃／ｓが好ましい。

なお、鋼板にはめっき処理を施してもよい。めっきは、連続焼鈍・めっきラインで行っても、焼鈍ラインとは別のめっき専用の設備で行ってもよい。めっきの組成は、特に限定することはなく、また、溶融めっき、合金化溶融めっき、電気めっきのいずれでも構わない。

冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とした後、調質圧延を行う。調質圧延は、調質圧延時の線荷重をＡ（Ｎ／ｍ）、調質圧延時に鋼板に付与する張力をＢ（Ｎ／ｍ²）とした時に、Ｂ／Ａを２〜１２０を満たす条件とし、かつ、圧延率０．１〜０．８％とすることが好ましい。

ここで、Ｂ／Ａは、鋼板内の転位密度の均一性に影響を及ぼすパラメーターである。このＢ／Ａが２未満であると、鋼板の板厚中心部までフェライト中に転位が導入されず、無歪部の塗装焼き付け後の降伏強度が増加しないので、Ｂ／Ａは２以上が好ましい。より好ましくは１０以上である。

一方、Ｂ／Ａが１２０を超えると、鋼板面内の転位密度の不均一性が増加し、塗装焼き付け時に降伏強度が増加しない場合があるので、Ｂ／Ａは１２０以下が好ましい。より好ましくは１００以下である。

調質圧延率が０．１％未満であると、フェライト内への転位導入量が不十分となり、無歪部の塗装焼き付け後の降伏強度が増加しないので、調質圧延率は０．１％以上が好ましい。より好ましくは０．２％以上である。一方、調質圧延率が０．８％を超えると、鋼板の成形性が劣化するおそれがあるので、０．８％以下が好ましい。より好ましくは０．６％以下である。

このように金属組織を最適化し、さらに、調質圧延の条件を設定することで、フェライト内及びベイナイト内に所定量の転位を導入することができる。その結果、無歪部と歪付加部の塗装焼付け処理後の降伏強度の差を小さくすることができる。

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）
表１に示す成分組成を有する鋼を溶製して鋼片を製造し、この鋼片を１２００〜１２５０℃に加熱して、粗圧延を施し、引き続き、仕上げ圧延を施した。なお、表１の空欄は、分析値が検出限界未満であったことを意味する。

仕上げ圧延後は冷却を行い、５５０〜７００℃で巻取り処理を行った。熱間圧延終了後、酸洗処理を行い、スケールを除去した後、１．２ｍｍ厚さになるように、冷延率２５〜７０％で冷間圧延を行った。なお、一部については、酸洗後に５５０℃の焼鈍を行い、その後、冷間圧延を行った。

焼鈍は、焼鈍温度７８０〜９００℃で６０秒行い、その後、７００〜５５０℃間の平均冷却速度が２０℃／ｓとなる冷却を行った。焼鈍後に、伸び率０．３％、Ｂ／Ａ＝８０の条件で調質圧延を行った。

これらの鋼板のうち、連続焼鈍中及び連続焼鈍後に溶融亜鉛めっき処理を施した場合は「ＧＩ」、合金化溶融亜鉛めっきを施した場合は「ＧＡ」、冷延焼鈍後に電気亜鉛めっきを施した場合は「ＥＧ」と、表２（後出）中に表記した。なお、「ＣＲ」は冷延鋼板である。

得られた鋼板について、以下の評価を行った。圧延直角方向を長手方向として、ＪＩＳＺ２２０１に準拠した引張試験片を採取し、引張試験をＪＩＳＺ２２４１に準拠して行い、機械的特性を評価した。

引張試験は、(1)素材まま、(2)予歪付加無しで１７０℃で２０分間の時効処理を施したもの、(3)引張予歪を５％付加した後に１７０℃で２０分間の時効処理を施したもの、の３種について行い、降伏強度（ＹＳ）、最大引張強度（ＴＳ）、均一伸び（ｕＥｌ）を測定した。

金属組織及びその分率、及び、結晶粒径は、鋼板の１／４厚さの部分について、ＳＥＭ及びＴＥＭによって撮影した組織写真を用いて、ポイントカウント法又は画像解析によって測定した。フェライト及びベイナイトの結晶粒径は、１５°以上の傾角の粒界で囲まれる領域を一つの結晶粒とし、各々５０個以上の結晶粒の平均公称粒径として測定した。

フェライト中及びベイナイト中の転位密度ρは、鋼板表層から１／４厚さの部分からそれぞれ透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）用の薄膜試料を切り出し、次いで、透過電子顕微鏡により像観察を行い、ρ＝２Ｎ／（Ｌｔ）により転位密度を計算した。ここで、Ｌは、ＴＥＭ写真上に任意に引いた線の総長で、Ｎは、この線が転位線と交差した数、ｔは、薄膜試料の厚さである。ｔの値は正確に求めてもよいが、一般的には、簡易的に０．１μｍの値を用いて構わない。なお、像観察は、フェライト及びベイナイトを、それぞれ５箇所以上で観察を行い、その平均値を算出した。

以上の測定結果及び評価結果を表２に示す。

表２に示す結果から明らかなとおり、本発明範囲の成分組成を有する鋼を適正な条件で製造した発明例（表１及び２の備考欄の発明例）の場合は、引張強度９８０ＭＰa以上で、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７で、ＴＳ×ｕＥｌ≧７０００である。これにより、発明例においては、成形性と衝突特性に優れていることが明らかである。

（実施例２）
鋼Ｎｏ．Ａについて、ｆ_F+B：３０％、ｆ_M＝６８％、ｆ_A＝２％、ｆ_F／f_M＝０．２２の金属組織を有する鋼板について、表３に示すように、伸び率、及び、圧延時の線荷重と張力の比を変更して試験を行った。その結果を表３に示す。

フェライト及びベイナイト内の転位密度が変化することにより、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ、及び、ＴＳ×ｕＥｌが変化する。

前述したように、本発明によれば、優れた成形性と衝突特性を備える自動車用鋼板を提供することができる。よって、本発明は、鋼板製造及び加工産業において利用可能性が高いものである。

Claims

成分組成が、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４０％、Ｓｉ：０．０５〜３．０％、Ｍｎ：１．５〜４．０％、Ａｌ：１．５％以下、Ｎ：０．０２％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０１％以下、ＮｂとＴｉの合計量：０．００５〜０．２％、及び、残部：Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
組織が、体積分率で、フェライトとベイナイトの合計量：２〜６０％、マルテンサイト：１０〜９０％、フェライト分率とマルテンサイト分率の比：０．０３≦ｆ_F／ｆ_M≦１、残留オーステナイト：１５％以下、及び、残部組織からなり、
フェライト内とベイナイト内の平均転位密度が、それぞれ、３×１０¹²〜１×１０¹⁴ｍ／ｍ³であり、
フェライト及びベイナイトの平均粒径が５μｍ以下であり、
引張強度が９８０ＭＰa以上で、（ＹＳ_BH5−ＹＳ_BH0）／ＴＳ≦０．２７であり、ＴＳ×ｕＥｌ≧７０００である
ことを特徴とする成形性と衝突特性に優れた高強度鋼板。
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｖ及びＴａの１種又は２種を合計量で０．３％以下含むことを特徴とする請求項１に記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及び、Ｓｎの１種又は２種以上を合計量で１．０％以下含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｂ：０．０１％以下を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。
前記成分組成が、さらに、質量％で、Ｃａ：０．００５％以下、Ｃｅ：０．００５％以下、及び、Ｌａ：０．００５％以下の１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝突特性に優れた高強度鋼板。