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JP6323627B1 - 高強度冷延薄鋼板及びその製造方法 - Google Patents

高強度冷延薄鋼板及びその製造方法 Download PDF

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JP6323627B1 JP2017558043A JP2017558043A JP6323627B1 JP 6323627 B1 JP6323627 B1 JP 6323627B1 JP 2017558043 A JP2017558043 A JP 2017558043A JP 2017558043 A JP2017558043 A JP 2017558043A JP 6323627 B1 JP6323627 B1 JP 6323627B1
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Abstract

９８０ＭＰａ以上の引張強さを有し、高延性、かつ高穴広げ性を併せ持つ抵抗溶接性に優れる高強度冷延薄鋼板およびその製造方法を提供する。特定の成分組成と、体積率で、３５％以下のフェライトと、１％以上１０％以下の残留オーステナイトと、２％以上１２％以下の焼入れままマルテンサイトと、合計で２５〜７０％のベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトとを含む鋼組織と、を有し、フェライトの平均結晶粒径：５．０μｍ以下であり、残留オーステナイトの平均結晶粒径：２．０μｍ以下であり、焼入れままマルテンサイトの平均結晶粒径：３．０μｍ以下であり、ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイト相の平均結晶粒径：４．０μｍ以下であり、焼入れままマルテンサイトの平均粒子間距離が１．０μｍ以上を満たす高強度冷延薄鋼板とする。

Description

本発明は、９８０ＭＰａ以上の引張強さ（ＴＳ）を有し、自動車部品用として好適な高強度冷延薄鋼板およびその製造方法に関する。
自動車分野において、車体軽量化による燃費向上を目的に、自動車部品の高強度鋼板適用による薄肉化が促進されており、引張強さ（ＴＳ）が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板の適用が進んでいる。自動車の構造部材や補強部材用鋼板は、成形性に優れることが要求され、複雑形状を有する部品の成形には、高い延性や伸びフランジ性（穴広げ性）の両立が求められる。また、自動車部品は主に抵抗溶接（スポット溶接）により接合されるため、抵抗溶接性（溶接性）に優れることも要求される。
成形性に優れた高強度冷延薄鋼板として、軟質なフェライトと硬質なマルテンサイトの複合した組織から成るＤＰ鋼板が知られている。例えば、特許文献１では、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．２５％、Ｓｉ：０．３〜２．５０％、Ｍｎ：１．５〜３．０％、Ｔｉ：０．００５〜０．０９％、Ｂ：０．０００１〜０．０１％、Ｐ：０．００１〜０．０３％、Ｓ：０．０００１〜０．０１％、Ａｌ：２．５％以下、Ｎ：０．０００５〜０．０１００％、Ｏ：０．０００５〜０．００７％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、鋼組織が、体積率で５０％以上のフェライトと、ブロックサイズが１μｍ以下のマルテンサイトであり、マルテンサイト中のＣ濃度が０．３〜０．９％である、延性の良好な引張最大強度９００ＭＰａ以上を有する高強度鋼板を開示している。しかし、ＤＰ鋼板は、鋼板組織中に高硬度を有するマルテンサイトが存在するため、打ち抜き加工時に軟質なフェライトとの界面にボイドが発生し、穴広げ性に劣るという欠点がある。
また、高延性と高強度を兼ね備えた鋼板として、残留オーステナイトを含有したＴＲＩＰ鋼板が知られている。残留オーステナイトは、変形中にマルテンサイトへ加工誘起変態するため、これにより、高強度と高延性の両立が可能となる。しかし、ＴＲＩＰ鋼板もまた、打ち抜き加工時に残留オーステナイトがマルテンサイトに変態することで、軟質なフェライトとの界面にボイドが発生しやすくなり、穴広げ性に劣る欠点がある。そこで、特許文献２では、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜２．０％、Ｍｎ：０．８〜３．０％、Ｐ：０．００１０〜０．１％、Ｓ：０．０００５〜０．０５％、Ｎ：０．００１０〜０．０１０％、Ａｌ：０．０１〜２．０％を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、鋼組織はフェライトまたはベイナイトまたは焼戻しマルテンサイトを主体とし、残留オーステナイト相を３％以上３０％以下含む鋼板において、上記残留オーステナイト相の中心濃度Ｃｇｃと残留オーステナイト粒の粒界の濃度ＣｇｂがＣｇｂ／Ｃｇｃ＞１．３を満たす範囲にある残留オーステナイト粒を５０％以上含有させることで、残留オーステナイト相界面の安定性を高め、伸びと穴広げ性に優れた高強度薄鋼板を開示している。
さらに、高強度冷延薄鋼板は、鋼板の成形性に加えて、抵抗溶接時に優れた継手強度を得るため、溶接時に割れが生じないことが求められている。しかし、鋼板の高強度化に伴い、特に亜鉛めっき鋼板では、抵抗溶接時に鋼板表面の亜鉛が溶融し、更に溶接部近傍に引張応力が生じることで、液体金属脆化が発生し鋼板に割れが生じる場合がある。そこで、特許文献３では、質量％で、Ｃ：０．０１５〜０．０７２％、Ｓｉ：１．２％以下、Ｍｎ：０．５〜３．０％以下、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００２〜１．２０％、Ｓｉ＋ｓｏｌ．Ａｌ＋０．４×Ｍｎ≦１．４％を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分を有する、引張強度が４５０ＭＰａ以上の鋼板に亜鉛めっきを施した、抵抗溶接の際の耐表面割れ性に優れた高張力亜鉛めっき鋼板が開示されている。
特許第４９２５６１１号公報 特開２０１１−１９５９５６号公報 特許第３７５８５１５号公報
高強度冷延薄鋼板において、高い延性と穴広げ性を併せ持つには、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎなどの添加が必要であるが、これらの含有量が増加すると抵抗溶接性が低下する問題がある。特許文献１の鋼板は５０％以上のフェライトと、Ｃ濃度が０．３〜０．９％のマルテンサイトを得るためにＳｉを積極的に活用しているが、穴広げ性や溶接性に関しては考慮されていない。
また、特許文献２の高強度薄鋼板も、残留オーステナイトを得るためにＣ、Ｓｉを多量に添加しているが、溶接性に関しては考慮されていない。
抵抗溶接（スポット溶接）において、通常、鋼板は電極に対して垂直に接触するが、自動車部品の組み立ての際、溶接箇所によっては鋼板または電極が傾き、鋼板と電極の角度に垂直からのずれ（打角）が生じてしまう。その場合、溶接時に鋼板に付与される応力負荷が不均一となり、負荷が大きい箇所では割れが発生しやすくなる。しかし、特許文献３の鋼板は打角がついた場合の溶接割れに関しては考慮されておらず、穴広げ性についても考慮されていない。
本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、９８０ＭＰａ以上の引張強さを有し、高延性、かつ高穴広げ性を併せ持つ抵抗溶接性に優れる高強度冷延薄鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、９８０ＭＰａ以上の引張強さ（ＴＳ）を有し、延性のみならず、穴広げ性に優れ、更に溶接性にも優れる高強度冷延薄鋼板およびその製造方法を得るべく鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、微細なフェライト、残留オーステナイト、マルテンサイト（焼入れままマルテンサイト）、ベイナイト、焼戻しマルテンサイトを造り込み、更に、マルテンサイト（焼入れままマルテンサイト）の粒子間距離を制御することで、Ｃ，Ｓｉの含有量を抑えつつ、優れた延性と穴広げ性を併せもち、更に溶接性にも優れる高強度冷延薄鋼板が得られることを見出した。なお、本明細書において、単に「マルテンサイト」と表記したものは「焼入れままマルテンサイト」を意味する。
穴広げ試験において、軟質相と硬質相の界面に発生したボイドは、成長、連結によってき裂となる。したがって、高い穴広げ性を得るにはボイドの発生を抑制することに加え、ボイドの成長および連結を抑制することも必要である。そこで、本発明者らは、この要求を満たすための検討を行った。その検討の結果、軟質相と硬質相の体積分率および平均結晶粒径を調整し、更に、硬質相であるマルテンサイトの粒子間距離を制御することで、穴広げ性が良好になる範囲を明らかとした。
適正形態の鋼組織を得るために、ＴｉおよびＮｂを所定量添加した鋼について、熱間圧延後の冷却停止温度を制御し、更に、冷間圧延を適切な条件範囲で施し、更に焼鈍の条件も適切に制御することで、最終的な鋼組織において、フェライト、残留オーステナイト、マルテンサイト、ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトの結晶粒を微小とすることを可能とした。さらに、マルテンサイトの粒子間距離を制御することを可能とし、Ｃ、Ｓｉの添加量を抑制しつつも、９８０ＭＰａ以上の引張強さを有し、優れた延性と穴広げ性のみならず、溶接性にも優れる高強度冷延薄鋼板が得られることを見出した。
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、以下の特徴を備えている。
［１］質量％で、Ｃ：０．０４％以上０．１２％以下、Ｓｉ：０．１５％以上０．９５％以下、Ｍｎ：２．００％以上３．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．０１０％以上２．０％以下、Ｔｉ：０．００５％以上０．０７５％以下、Ｎｂ：０．００５％以上０．０７５％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．００４０％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
体積率で、３５％以下のフェライトと、１％以上１０％以下の残留オーステナイトと、２％以上１２％以下の焼入れままマルテンサイトと、合計で２５〜７０％のベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトとを含む鋼組織と、を有し、前記フェライトの平均結晶粒径：５．０μｍ以下であり、前記残留オーステナイトの平均結晶粒径：２．０μｍ以下であり、前記焼入れままマルテンサイトの平均結晶粒径：３．０μｍ以下であり、前記ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイト相の平均結晶粒径：４．０μｍ以下であり、前記焼入れままマルテンサイトの平均粒子間距離が１．０μｍ以上を満たす高強度冷延薄鋼板。
［２］前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｖ：０．００５％以上０．２００％以下、Ｃｒ：０．０５％以上０．２０％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．２０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｓｂ：０．００２％以上０．１００％以下、Ｓｎ：０．００２％以上０．１００％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．００５０％以下、Ｍｇ：０．０００５％以上０．００５０％以下、ＲＥＭ：０．０００５％以上０．００５０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する［１］に記載の高強度冷延薄鋼板。
［３］表面に、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、あるいは電気亜鉛めっき層のいずれかを有する［１］または［２］に記載の高強度冷延薄鋼板。
［４］［１］または［２］いずれかに記載の成分組成からなる鋼スラブを、熱間圧延開始温度１１００℃以上１３００℃以下、仕上げ圧延温度８００℃以上１０００℃以下で熱間圧延し、該熱間圧延後、７００℃から冷却停止温度までの温度域の平均冷却速度が５℃／ｓ以上５０℃／ｓ以下の条件で５００℃以下の冷却停止温度まで冷却した後に巻取る熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板に、酸洗処理を施す酸洗工程と、前記酸洗工程で酸洗された熱延鋼板に、圧延率が３０％以上７０％以下の冷間圧延を施す冷間圧延工程と、前記冷間圧延工程で得られた冷延鋼板を７５０℃以上９００℃以下の温度域で１０秒以上９００秒以下保持し、該保持後、５℃／ｓ以上の平均冷却速度で、１００℃以上２５０℃以下の冷却停止温度まで冷却した後、３００℃以上４００℃以下の再加熱温度域まで加熱し、再加熱温度域で１０秒以上１８００秒以下保持する焼鈍工程とを有する高強度冷延薄鋼板の製造方法。
［５］前記焼鈍工程後に、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、あるいは電気亜鉛めっき層のいずれかを形成するためのめっき処理を施すめっき工程を有する［４］に記載の高強度冷延薄鋼板の製造方法。
本発明によれば、９８０ＭＰａ以上の引張強さを有し、優れた延性と穴広げ性を併せ持ち、更に溶接性にも優れる高強度冷延薄鋼板が得られる。本発明の高強度冷延薄鋼板を、自動車構造部材に適用することにより、自動車車体の軽量化に大きく寄与でき、自動車の燃費向上に大きく貢献できるという効果もある。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
本発明の高強度冷延薄鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０４％以上０．１２％以下、Ｓｉ：０．１５％以上０．９５％以下、Ｍｎ：２．００％以上３．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．０１０％以上２．０％以下、Ｔｉ：０．００５％以上０．０７５％以下、Ｎｂ：０．００５％以上０．０７５％以下、Ｂ：０．０００２％以上０．００４０％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する。
また、上記成分組成は、さらに、質量％で、Ｖ：０．００５％以上０．２００％以下、Ｃｒ：０．０５％以上０．２０％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．２０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｓｂ：０．００２％以上０．１００％以下、Ｓｎ：０．００２％以上０．１００％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．００５０％以下、Ｍｇ：０．０００５％以上０．００５０％以下、ＲＥＭ：０．０００５％以上０．００５０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有してもよい。
以下、各成分について説明する。成分の説明において、成分の含有量を表す「％」は「質量％」を意味する。
Ｃ：０．０４％以上０．１２％以下
Ｃは、高い固溶強化能を有し、鋼板強度の増加に有効であるとともに、本発明における残留オーステナイト、マルテンサイト、ベイナイト、および焼戻しマルテンサイトの形成に寄与する。このような効果を得るためには、０．０４％以上の含有を必要とする。Ｃが０．０４％未満では、所望の残留オーステナイトおよびマルテンサイトを得ることが困難になる。一方、０．１２％を超える多量の含有は、残留オーステナイト、マルテンサイト、ベイナイト、および焼戻しマルテンサイトが過剰に生成するため、延性と穴広げ性が低下し、更に、溶接性の低下を招く。したがって、Ｃ含有量は０．０４％以上０．１２％以下とする。下限について好ましいＣ含有量は０．０５％以上である。より好ましくは０．０６％以上、さらに好ましくは０．０７％以上である。上限について好ましいＣ含有量は０．１１％以下である。より好ましくは０．１０％以下や０．１０％未満、さらに好ましくは０．０９％以下である。
Ｓｉ：０．１５％以上０．９５％以下
Ｓｉは、フェライト中で高い固溶強化能を有し、鋼板強度の増加に寄与するとともに、炭化物（セメンタイト）の生成を抑制し、残留オーステナイトの安定化に寄与する。また、フェライトに固溶したＳｉは、加工硬化能を向上させ、フェライト相自身の延性向上に寄与する。このような効果を得るためには、０．１５％以上の含有を必要とする。一方、Ｓｉ含有量が０．９５％を超えると、残留オーステナイト安定化の寄与は飽和し、更に、溶接性の低下も招く。このため、Ｓｉ含有量は０．１５％以上０．９５％以下の範囲とする。なお、下限について好ましいＳｉ含有量は０．２５％以上である。より好ましくは０．３０％以上、さらに好ましくは０．３５％以上である。上限について好ましいＳｉ含有量は０．８５％以下である。より好ましくは０．８０％以下、さらに好ましくは０．７０％以下である。
Ｍｎ：２．００％以上３．５０％以下
Ｍｎは、固溶強化あるいは焼入れ性向上により、鋼板の強度増加に寄与するとともに、オーステナイト安定化元素であるため、所望の残留オーステナイトおよびマルテンサイトの確保に必要不可欠な元素である。このような効果を得るためには２．００％以上の含有を必要とする。一方、３．５０％を超える含有は、溶接性を低下させる上、残留オーステナイトおよびマルテンサイトを過剰に生成させ、更に、穴広げ性の低下を招く。このため、Ｍｎ含有量は２．００％以上３．５０％以下の範囲とする。なお、下限について好ましいＭｎ含有量は２．２０％以上である。より好ましくは２．４０％以上、さらに好ましくは２．６０％以上である。上限について好ましいＭｎ含有量は３．３０％以下である。より好ましくは３．１０％以下、さらに好ましくは２．９０％以下である。
Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、固溶強化により鋼板の強度増加に寄与する元素である。一方、０．０５０％を超える含有は、溶接性の低下を招くとともに、粒界偏析による粒界破壊を助長する。このため、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。Ｐ含有量の下限は特に限定されないが、過剰にＰ含有量を低減することは製造コストの増加につながるため、Ｐ含有量は０．０００１％以上が好ましい。
Ｓ：０．００５０％以下
Ｓは、粒界に偏析して熱間加工時に鋼を脆化させるとともに、ＭｎＳなどの硫化物として鋼中に存在して局部変形能を低下させる元素であり、０．００５０％を超える含有は穴広げ性の低下を招く。このため、Ｓは０．００５０％以下に限定する。Ｓ含有量の下限は特に限定されないが、過剰にＳ含有量を低減することは製造コストの増加につながるため、Ｓ含有量は０．０００１％以上が好ましい。
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、窒化物として鋼中に存在して局部変形能を低下させる元素であり、０．０１００％を超える含有は穴広げ性の低下を招く。このため、Ｎ含有量は０．０１００％以下に限定する。Ｎ含有量の下限は特に限定されないが、過剰にＮ含有量を低減することは製造コストの増加につながるため、Ｎ含有量は０．０００１％以上が好ましい。
Ａｌ：０．０１０％以上２．０％以下
Ａｌは、フェライト生成元素であり、Ｓｉと同様に炭化物（セメンタイト）の生成を抑制し、残留オーステナイトの安定化に寄与する元素である。このような効果を得るためには、０．０１０％以上含有する必要がある。好ましくは０．０１５％以上、より好ましくは０．０２０％以上である。一方、２．０％を超えると効果が飽和するため、Ａｌ含有量は２．０％以下とする。好ましくは１．８％以下、より好ましくは１．６％以下である。なお、ＡｌとＳｉの合計が、０．９５％以下であっても本発明の効果を奏する。
Ｔｉ：０．００５％以上０．０７５％以下
Ｔｉは、微細な炭化物や窒化物を形成するのみならず、結晶粒の粗大化を抑制し、加熱後の鋼組織を微細化することにより、強度の上昇に寄与する元素である。更に、ＢをＮと反応させないために、Ｔｉの添加は有効である。このような効果を得るためには、Ｔｉを０．００５％以上含有する必要がある。好ましくは０．０１０％以上、より好ましくは０．０２０％以上である。一方、Ｔｉ含有量が０．０７５％を超えると、炭化物や窒化物が過剰に生成し、延性の低下を招く。このため、Ｔｉ含有量は０．００５％以上０．０７５％以下の範囲とする。また、Ｔｉ含有量は、０．０６０％以下が好ましく、より好ましくは０．０５０％以下である。
Ｎｂ：０．００５％以上０．０７５％以下
Ｎｂは、微細な炭化物や窒化物を形成するのみならず、結晶粒の粗大化を抑制し、加熱後の鋼組織を微細化させることにより、強度の上昇に寄与する。このような効果を得るためには、０．００５％以上含有する必要がある。０．０１０％以上が好ましく、より好ましくは０．０１５％以上である。一方、Ｎｂ含有量が０．０７５％を超えると、炭化物や窒化物が過剰に生成し、延性の低下を招く。このため、Ｎｂ含有量は０．００５％以上０．０７５％以下の範囲とする。また、Ｎｂ含有量は、０．０６０％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５０％以下である。さらに好ましくは０．０４０％未満である。
Ｂ：０．０００２％以上０．００４０％以下
Ｂは、焼入れ性を向上させ、強度の上昇に寄与する有効な元素である。このような効果を得るためには、０．０００２％以上含有する必要がある。好ましくは０．０００７％以上、より好ましくは０．００１１％以上である。一方、０．００４０％を超える含有は、マルテンサイトを過剰に生成させるため、延性および穴広げ性を低下させる。このため、Ｂ含有量は０．０００２％以上０．００４０％以下の範囲とする。また、Ｂ含有量は０．００３５％以下が好ましく、より好ましくは０．００３０％以下である。
上記した成分が基本の成分であるが、本発明では基本の成分に加えてさらに、Ｖ：０．００５％以上０．２００％以下、Ｃｒ：０．０５％以上０．２０％以下、Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．２０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｓｂ：０．００２％以上０．１００％以下、Ｓｎ：０．００２％以上０．１００％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．００５０％以下、Ｍｇ：０．０００５％以上０．００５０％以下、ＲＥＭ：０．０００５％以上０．００５０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素（任意成分）を含有できる。
Ｖは、Ｖ系の析出物を生成することにより、鋼板の強化に寄与するとともに、鋼組織の微細粒化、均一化に寄与する。このような効果を得るには、Ｖ含有量を０．００５％以上とする。好ましくは０．００７％以上、より好ましくは０．０１０％以上である。一方、０．２００％を超える含有は、Ｖ系の析出物を過度に生成させ、延性が低下する。このため、Ｖを含有する場合には、Ｖ含有量は０．００５％以上０．２００％以下の範囲に限定することが好ましい。また、Ｖ含有量は、好ましくは０．１００％以下、より好ましくは０．０５０％以下である。
Ｃｒは、固溶強化により鋼板の強度増加に寄与するとともに、焼入れ性を向上させ、マルテンサイトの生成を促進することで強度増加に寄与する。このような効果を得るには、０．０５％以上の含有を必要とする。より好ましくは０．０６％以上、さらに好ましくは０．０７％以上である。一方、０．２０％を超えてＣｒを含有すると、マルテンサイトが過剰に生成し、延性や穴広げ性が低下する。このため、Ｃｒを含有する場合には、Ｃｒ含有量は０．０５％以上０．２０％以下の範囲に限定することが好ましい。また、Ｃｒ含有量は０．１５％以下が好ましく、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｍｏは、固溶強化により鋼板の強度増加に寄与するとともに、焼入れ性を向上させ、マルテンサイトの生成を促進することで強度増加に寄与する。このような効果を得るには、０．０１％以上の含有を必要とする。より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０４％以上である。一方、０．２０％を超えて含有すると、マルテンサイトが過剰に生成し、延性や穴広げ性が低下する。このため、Ｍｏを含有する場合には、Ｍｏ含有量は０．０１％以上０．２０％以下の範囲に限定することが好ましい。また、Ｍｏ含有量は０．１５％以下が好ましく、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｃｕは、固溶強化により鋼板の強度増加に寄与するとともに、焼入れ性を向上させ、マルテンサイトの生成を促進することで強度増加に寄与する。このような効果を得るためには、０．０５％以上の含有を必要とする。好ましくは０．０６％以上、より好ましくは０．０７％以上である。一方、０．２０％を超えて多量に含有すると、強度増加の効果が過度となり、延性や穴広げ性が低下する。このため、Ｃｕを含有する場合には、Ｃｕは０．０５％以上０．２０％以下の範囲に限定することが好ましい。また、Ｃｕ含有量は０．１５％以下が好ましく、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｎｉは、固溶強化により鋼板の強度増加に寄与するとともに、焼入れ性を向上させ、マルテンサイトの生成を促進することで強度増加に寄与する。このような効果を得るためには、０．０１％以上の含有を必要とする。好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０５％以上である。一方、０．２０％を超えて多量に含有すると、強度増加の効果が過度となり、延性や穴広げ性が低下するという問題がある。このため、Ｎｉを含有する場合には、Ｎｉ含有量は０．０１％以上０．２０％以下の範囲に限定することが好ましい。また、Ｎｉ含有量は０．１５％以下が好ましく、より好ましくは０．１０％以下である。
ＳｂおよびＳｎは、鋼板表面の酸化によって生じる、鋼板表層（表面から板厚方向に数十μｍ程度の領域）の脱炭を抑制する作用を有する。このような鋼板表層の脱炭を抑制すれば、鋼板表層においてマルテンサイトの生成量が減少するのを防止でき、所望の鋼板強度の確保に有効となる。このような効果を得るためには、Ｓｂ、Ｓｎをそれぞれ０．００２％以上含有させることを必要とする。一方、Ｓｂ、Ｓｎをそれぞれ、０．１００％を超えて含有するとその効果は飽和する。このため、これらを含有する場合には、Ｓｂ、Ｓｎはそれぞれ０．００２％以上０．１００％以下の範囲に限定することが好ましい。
Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭはいずれも、脱酸に用いる元素であるとともに、硫化物の形状を球状化し、硫化物の局部延性および穴広げ性への悪影響を改善する作用を有する元素である。このような効果を得るためには、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭの含有量は、それぞれ０．０００５％以上とする必要がある。一方、０．００５０％を超えて過剰に含有すると、介在物等の増加を招き、表面欠陥や内部欠陥を発生により、延性および穴広げ性が低下する。このため、これらを含有する場合には、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭは、それぞれ、０．０００５％以上０．００５０％以下の範囲に限定することが好ましい。
上記した成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。なお、上記任意成分を上記下限値未満で含む場合、その元素を不可避的不純物として含むものとする。
次に、本発明の高強度冷延薄鋼板の鋼組織について説明する。上記鋼組織は、体積率で、３５％以下のフェライトと、１％以上１０％以下の残留オーステナイトと、２％以上１２％以下の焼入れままマルテンサイトとを含み、残部がベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトからなる。
また、フェライトの平均結晶粒径：５．０μｍ以下であり、残留オーステナイトの平均結晶粒径：２．０μｍ以下であり、マルテンサイトの平均結晶粒径：３．０μｍ以下であり、ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイト相の平均結晶粒径：４．０μｍ以下であり、マルテンサイトの平均粒子間距離が１．０μｍ以上を満たす。
フェライト：体積率３５％以下かつ、平均結晶粒径５．０μｍ以下
フェライトは、延性（伸び）の向上に寄与する組織である。しかし、体積率が３５％を超えると、所望量のベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトを得ることが困難となる等して、穴広げ性が低下してしまうため、フェライトは、体積率で３５％以下の範囲とする。好ましくは３３％以下、より好ましくは３０％以下である。また、延性向上の観点からフェライトの体積率は１０％以上が好ましい。より好ましくは１５％以上、さらに好ましくは２０％以上である。
また、フェライトの平均結晶粒径が５．０μｍを超えると、穴広げ時の打ち抜き端部に生成したボイドが穴広げ中に連結しやすくなるため、良好な穴広げ性が得られない。このため、フェライトの平均結晶粒径は５．０μｍ以下の範囲とする。好ましくは４．５μｍ以下、より好ましくは４．０μｍ以下である。また、フェライトの平均結晶粒径は、通常、１．０μｍ以上や２．０μｍ以上である。
残留オーステナイト：体積率１％以上１０％以下かつ、平均結晶粒径２．０μｍ以下
残留オーステナイトは、それ自体、延性に富む相であるが、歪誘起変態してさらに延性の向上に寄与する組織であり、延性の向上および強度−延性バランスの向上に寄与する。このような効果を得るためには、残留オーステナイトは、体積率で１％以上とする必要がある。好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。一方、１０％を超えて多くなると、穴広げ性の低下を招く。このため、残留オーステナイトは、体積率で１％以上１０％以下の範囲とする。また、残留オーステナイトは、８％以下が好ましく、より好ましくは６％以下である。
また、残留オーステナイトの平均結晶粒径が２．０μｍを超えると、穴広げ試験時に生じたボイドの成長が起こりやすくなり、穴広げ性の低下を招く。このため、残留オーステナイトの平均結晶粒径は２．０μｍ以下の範囲とする。好ましくは１．５μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以下である。また、残留オーステナイトの平均結晶粒径は通常０．１μｍ以上や０．３μｍ以上である。
マルテンサイト：体積率２％以上１２％以下かつ、平均結晶粒径３．０μｍ以下
マルテンサイトは、９８０ＭＰａ以上の引張強さを得るために、体積率で２％以上必要である。好ましくは４％以上、より好ましくは６％以上である。一方、１２％を超えると、穴広げ試験時にフェライトとの界面にボイドが生じやすくなり、穴広げ率の低下を招く。このため、マルテンサイトは、体積率で２％以上１２％以下の範囲とする。また、マルテンサイトの体積率は１１％以下が好ましく、より好ましくは１０％以下である。なお、ここでいうマルテンサイトは、焼入れままマルテンサイトであり、後述する焼戻しマルテンサイトとは区別される。
またマルテンサイトの平均結晶粒径が３．０μｍを超えると、穴広げ試験時に生じたボイドの成長が起こりやすくなり、穴広げ性の低下を招く。このため、マルテンサイトの平均結晶粒径は３．０μｍ以下の範囲とする。２．５μｍ以下が好ましく、より好ましくは２．０μｍ以下である。また、マルテンサイトの平均結晶粒径は、通常、０．５μｍ以上や０．７μｍ以上である。
ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイト：平均結晶粒径４．０μｍ以下
ここでいう「焼戻しマルテンサイト」とは、焼鈍工程において、冷却温度域まで冷却した際に生成したマルテンサイトが、再加熱温度域まで加熱され、保持された際に焼戻されたマルテンサイトのことである。ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトは、軟質なフェライトと、硬質なマルテンサイトおよび残留オーステナイトとの硬度差を小さくし、穴広げ性の向上に寄与する。このため、組織中に平均結晶粒径が４．０μｍ以下のベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトを含有することが必要である。一方、４．０μｍを超えると、穴広げ時の打ち抜き破面に生成したボイドが穴広げ中に連結しやすくなるため、良好な穴広げ性が得られない。このため、ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径は４．０μｍ以下の範囲とする。好ましくは３．８μｍ以下、より好ましくは３．４μｍ以下である。また、上記平均結晶粒径は、通常、１．５μｍ以上や２．０μｍ以上である。なお、「ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径」とは、ベイナイトと焼戻しマルテンサイトとを区別せずに導出した平均結晶粒径を意味する。
ベイナイトと焼戻しマルテンサイトの合計体積率は、軟質なフェライトと、硬質なマルテンサイトおよび残留オーステナイトとの硬度差を小さくし、穴広げ性の向上に寄与するという理由で２５％以上とする。好ましくは３０％以上、より好ましくは３５％以上である。また、合計体積率が過剰に大きくなると延性が低下するという理由で７０％以下とする。好ましくは６５％以下、より好ましくは６０％未満である。また、焼戻しマルテンサイトの体積率は５９％以下になることが多い。
マルテンサイトの平均粒子間距離：１．０μｍ以上
ボイドは軟質相と硬質相の界面に生成し、隣接するボイド同士が連結することで成長し、き裂となる。ボイド同士の距離が小さいとボイドの連結が容易に生じるため、局部変形能や穴広げ性の低下を招く。したがって、良好な延性や穴広げ性を確保するには、マルテンサイトの平均粒子間距離を１．０μｍ以上にすることが必要である。好ましくは１．５μｍ以上、より好ましくは２．０μｍ以上である。また、上記平均粒子間距離は、９．０μｍ以下が好ましく、より好ましくは７．０μｍ以下である。なお、マルテンサイトの平均粒子間距離Λｍは下記の（１）式を用いて算出した（Ｔｅｔｓｕ−ｔｏ−Ｈａｇａｎｅ，ｖｏｌ．９１，（２００５），ｐ．７９６−８０２）。また、上記の通り、マルテンサイトは焼入れままマルテンサイトを意味する。また、マルテンサイトの平均粒子間距離を上記範囲にすることで、均一伸び（ｕＥｌ）が高まる傾向にある。
Λｍ=｛０．９（Ｖｍ／１００）−１／２−０．８｝×ｄｍ・・・（１）
ここで、Ｖｍ：マルテンサイトの体積率（％）、ｄｍ：マルテンサイトの平均結晶粒径（μｍ）とする。
また、上記した組織の他に、未再結晶フェライトやパーライト、セメンタイトが生成される場合があるが、上記の限定が満足されれば、本発明の目的を達成できる。ただし、体積率で、未再結晶フェライトは１０％以下、パーライトは５％以下、セメンタイトは５％以下が好ましい。
以上の面積率、平均結晶粒径、平均粒子間距離は、実施例に記載の方法で得られた値を採用する。
上記高強度冷延薄鋼板の厚みは、用途に応じて適宜設定することができる。一般的には０．８〜２．５ｍｍである。
上記した組成および組織を有する高強度冷延薄鋼板は、さらに表面に、耐食性向上のために、めっき層を有してもよい。めっき層としては、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、あるいは電気亜鉛めっき層のいずれかとすることが好ましい。溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、電気亜鉛めっき層は、公知の溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、電気亜鉛めっき層がいずれも好適である。
本発明の高強度冷延薄鋼板は、実施例で測定した、引張強さ（ＴＳ）が９８０ＭＰａ以上、破断伸び（Ｅｌ）が１２％以上、穴広げ率λが４０％以上である。これらの上限値は特に限定されないが、本発明では、通常、ＴＳが１２００ＭＰａ以下、Ｅｌが２０％以下、λが８０％以下である。また、本発明の課題を解決するために必須ではないが、ｕＥｌが９．５％以上であることが多い。好ましくはｕＥｌが１０．０％以上である。
次に、本発明の高強度冷延薄鋼板の製造方法について説明する。本発明では、上記した組成の鋼素材に、熱間圧延工程と、酸洗工程と、冷間圧延工程と、焼鈍工程とを、順次施して、高強度冷延薄鋼板とする。
熱間圧延に供する鋼スラブは、転炉等の常用の溶製方法で上記した組成の溶鋼を溶製し、成分の偏析が生じにくいという点から、連続鋳造法で所定寸法のスラブ等の鋳片（鋼素材）とすることが好ましい。なお、造塊法や薄スラブ鋳造法で得られたものでもよい。
上記した組成の鋼素材に対して、熱間圧延工程を施し、熱延板（熱延鋼板）とする。
熱間圧延工程は、上記した組成の鋼素材を再加熱し、熱間圧延を施す方式の他に、鋳造された鋼スラブを冷却することなく温片のまま加熱炉に挿入し、再加熱して圧延する方式、鋼スラブを冷却することなく保熱を行った後に直ちに圧延する方式、鋼スラブを鋳造直後に圧延する方式なども適用できる。この熱間圧延工程における具体的条件について以下説明する。
熱間圧延開始温度：１１００℃以上１３００℃以下
熱間圧延開始温度が１１００℃未満では圧延負荷が増大し、生産性が低下する一方、１３００℃超では加熱コストが増大するだけである。したがって、熱間圧延開始温度は、１１００℃以上１３００℃以下の範囲とする。
仕上げ圧延温度：８００℃以上１０００℃以下
仕上げ圧延温度が８００℃未満では、鋼組織が不均一となり、焼鈍工程後の延性や穴広げ性が低下する。仕上げ圧延温度を８００℃以上とすることで、オーステナイト単相域で圧延が完了し、均質な鋼板組織が得られる。好ましくは８５０℃以上である。一方、仕上げ圧延温度が１０００℃超では熱延鋼板の組織が粗大となり、焼鈍工程後に所望の結晶粒径を有する組織が得られない。好ましくは９５０℃以下である。したがって、仕上げ圧延温度は８００℃以上１０００℃以下とする。
７００℃から冷却停止温度までの平均冷却速度：５℃／ｓ以上５０℃／ｓ以下
熱間圧延後、７００℃から冷却停止温度までの平均冷却速度を５℃／ｓ以上５０℃／ｓ以下とすることで、熱延鋼板はベイナイトを主体とする組織に制御される。５℃／ｓ未満では、熱延鋼板の組織にフェライトもしくはパーライトが過剰に生成してしまう。好ましくは１５℃／ｓ以上である。一方、５０℃／ｓを超えるとフェライトもしくはパーライトの生成を抑制する効果が飽和する。そこで、上記平均冷却速度を５℃／ｓ以上５０℃／ｓ以下とする。なお、熱間圧延後から７００℃までについては、放冷でも、冷却手段による冷却でもよく、冷却条件は特に限定されない。
冷却停止温度：５００℃以下
上記冷却の冷却停止温度を５００℃以下とすることにより、熱延鋼板はベイナイト主体の組織に均質化される。この均質化により、焼鈍工程後の鋼組織、特にフェライトやマルテンサイトが微細化する上、所望のマルテンサイトの粒子間距離が得られる効果が得られる。一方、５００℃を超えると熱延鋼板の鋼組織にフェライトもしくはパーライトが過剰に生成し、焼鈍工程後の鋼組織が不均質となる。この不均質により、所望の平均結晶粒径を有するフェライトまたはマルテンサイトが得られない上、所望のマルテンサイトの平均粒子間距離が得られなくなるため、穴広げ性が劣化する。なお、冷却停止温度の下限は特に規定しないが、３５０℃未満では、熱延鋼板の組織に硬質なマルテンサイトが過剰に生成し、冷間圧延時の圧延負荷が増大する場合がある。このため、冷却停止温度は３５０℃以上が好ましい。
次いで、得られた熱延板に、酸洗工程を施し、鋼板表層のスケールを除去する。酸洗条件は、特に限定する必要はなく、塩酸、硫酸等を使用する常用の酸洗方法がいずれも適用できる。
冷間圧延工程は、酸洗工程を経た熱延板に冷間圧延を施し、所定板厚の冷延板（冷延鋼板）とする工程とする。
冷間圧延の圧延率：３０％以上７０％以下
冷間圧延では、鋼板に加工歪が導入される。これにより、次工程である焼鈍工程で、焼鈍温度域での再結晶を促進し、最終組織の結晶粒径を制御する。圧下率が３０％未満では、鋼板に加わる加工歪が不足し、焼鈍工程で再結晶が十分に達成しないため、最終組織の鋼組織には、未再結晶フェライトが過剰に生成する上、所望のマルテンサイトの平均粒子間距離を得られなくなるため、延性と穴広げ性が劣化する。一方、７０％を超える圧下率は、鋼板に加工歪が過度に導入されてしまい、焼鈍工程で、焼鈍温度域での再結晶が過度に促進され、フェライト、マルテンサイト、ベイナイトまたは焼戻しマルテンサイトの平均結晶粒径が粗大となる。したがって、冷間圧延の圧延率は３０％以上７０％以下の範囲である。
次いで、得られた薄冷延板は、焼鈍工程が施される。
焼鈍工程は、鋼板に所望のフェライト、残留オーステナイト、マルテンサイト、ベイナイトおよびマルテンサイトを形成するために施され、これによって高延性、高穴広げ性を併せ持つ高強度冷延薄鋼板とする。この焼鈍工程の具体的条件は以下の通りである。
焼鈍温度：７５０℃以上９００℃以下
焼鈍温度が７５０℃未満では、焼鈍温度域のオーステナイトの体積分率が少なくなるため、フェライトが過剰に生成するだけでなく、再結晶も十分に進行しないため、未再結晶フェライトも過剰に生成し、穴広げ性が低下する。一方、焼鈍温度が９００℃を超えると、オーステナイト粒が過度に粗大化し、所望の結晶粒径を得ることが困難となる。このため、焼鈍温度は７５０℃以上９００℃以下とする。下限について好ましい焼鈍温度は７７０℃以上である。上限について好ましい焼鈍温度は８８０℃以下である。なお、焼鈍温度までの加熱条件は特に限定されない。
焼鈍温度域での保持時間：１０秒以上９００秒以下
焼鈍温度域での保持時間が１０秒未満では、再結晶が十分に進行しないだけでなく、焼鈍温度域でオーステナイトが十分に生成できず、最終的に未再結晶フェライトおよびフェライトが過剰に生成する。また、９００秒を超えて保持しても、最終的に得られる鋼組織や機械的特性に影響は表れない。このため、焼鈍温度域での保持時間は１０秒以上９００秒以下の範囲とする。なお、ここで「保持」とは、等温保持以外に、当該温度域での徐冷、加熱をも含むものとする。
冷却停止温度までの平均冷却速度：５℃／ｓ以上
焼鈍温度から冷却停止温度までの平均冷却速度が５℃／ｓ未満では、冷却中にフェライトだけでなく、パーライトが過剰に生成するだけでなく、所望量のベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトが得ることが困難になる。なお、冷却は、ガス冷却が好ましいが、炉冷、ミスト冷却、ロール冷却、水冷などを組み合わせて行うことも可能である。また、平均冷却速度の上限は、特に限定されないが、通常、５０℃／ｓ以下である。
冷却停止温度：１００℃以上２５０℃以下
冷却停止温度が１００℃未満では、冷却停止時に多量のマルテンサイトが生成し、再加熱時に多量の焼戻しマルテンサイトとなるため、延性が低下する。一方、冷却停止温度が２５０℃を超えると、最終的に得られるマルテンサイトが過剰となるだけでなく、所望の平均粒子間距離Λｍが得られなくなり、穴広げ性が低下する。したがって、冷却停止温度は１００℃以上２５０℃以下の冷却停止温度域の温度に限定した。
再加熱温度：３００℃以上４００℃以下
再加熱は、冷却中に生成したマルテンサイトを焼戻すとともに、未変態オーステナイトをベイナイト変態させ、ベイナイトおよび残留オーステナイトを得るために施される。再加熱温度が３００℃未満では、マルテンサイトの焼戻しが十分に施されず、最終的に得られるマルテンサイト相が過剰となる上、所望の平均粒子間距離Λｍが得られなくなり、延性および穴広げ性が低下する。一方、再加熱温度が４００℃を超えると、フェライトが過剰に生成するだけでなく、所望量のマルテンサイトが得られなくなる。したがって、再加熱温度は、３００℃以上４００℃以下に限定した。なお、再加熱温度までの加熱条件は特に限定されない。
再加熱温度域での保持時間：１０秒以上１８００秒以下
再加熱温度域での保持時間が１０秒未満では、マルテンサイトの焼戻しが十分に施されず、最終的に生成するマルテンサイトが過剰となる上、所望の平均粒子間距離Λｍが得られなくなり、穴広げ性が低下する。一方、１８００秒を超えても鋼組織に影響しない。このため、再加熱温度域での保持時間は１０秒以上１８００秒以下とした。なお、ここで「保持」とは、等温保持以外に、当該温度域での徐冷、加熱をも含むものとする。
また、再加熱温度域での保持後の冷却は、特に規定する必要がなく、放冷等の任意の方法で、室温等の所望の温度まで冷却することができる。
本発明の製造方法では、焼鈍後に調質圧延を施してもよい。この調質圧延での伸長率は特に規定しないが、過度の伸長は延性が低下するため、好ましくは０．１％以上２．０％以下である。
上記した焼鈍工程後に、さらに、めっき処理を施し、表面にめっき層を形成してもよい。めっき処理としては、溶融亜鉛めっき処理、あるいは溶融亜鉛めっき処理および合金化処理、または電気亜鉛めっき処理とすることが好ましい。溶融亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理、電気亜鉛めっき処理は、いずれも公知の処理方法が好適である。
表１に示す組成の溶鋼を、転炉で溶製し、連続鋳造法で２３０ｍｍ厚のスラブとした。得られた鋼素材に、表２に示す条件で熱間圧延工程を施し、熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を酸洗し、表２に示す冷間圧下率で冷間圧延工程を施し、冷延鋼板を得た。なお、酸洗は、塩酸を使用した。ついで、表２に示す条件で焼鈍した。
なお、一部の冷延鋼板には、焼鈍後、さらに、溶融亜鉛めっき処理を施し、表面に溶融亜鉛めっき層を形成し、溶融亜鉛めっき薄鋼板（ＧＩ）とした。溶融亜鉛めっき処理は、連続溶融亜鉛めっきラインを利用して、焼鈍された冷延焼鈍板を必要に応じて４３０〜４８０℃の範囲の温度に再加熱し、溶融亜鉛めっき浴（浴温：４７０℃）に浸漬し、めっき層付着量が片面あたり４５ｇ／ｍ２となるように調整した。なお、浴組成をＺｎ‐０．１８質量％Ａｌとした。また、一部の溶融亜鉛めっき鋼板では、浴組成をＺｎ−０．１４質量％Ａｌとし、めっき処理後、５２０℃で合金化処理を施し、合金化溶融亜鉛めっき薄鋼板（ＧＡ）とした。なお、めっき層中のＦｅ濃度は９質量％以上１２質量％以下とした。
また、一部の冷延鋼板には、焼鈍工程終了後にさらに、電気亜鉛めっきラインを利用して、めっき付着量が片面あたり３０ｇ／ｍ２となるように、電気亜鉛めっき処理を施し、電気亜鉛めっき薄鋼板（ＥＧ）とした。
Figure 0006323627
Figure 0006323627
得られた高強度冷延薄鋼板（溶融亜鉛めっき薄鋼板、合金化溶融亜鉛めっき薄鋼板、電気亜鉛めっき薄鋼板を含む）から、試験片を採取し、組織観察、引張試験、溶接試験を実施した。試験方法はつぎのとおりとした。
（１）組織観察
まず、焼鈍され、あるいはさらにめっき処理を施された高強度冷延薄鋼板から組織観察用試験片を採取し、圧延方向断面（Ｌ断面）で板厚の１／４に相当する位置が観察面となるように、研磨し、腐食（３ｖｏｌ．％ナイタール液腐食）し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて５０００倍の倍率で観察した。得られたＳＥＭ画像を用いて、画像解析により各相の組織分率（面積率）を求め、その値を体積率として扱った。なお、画像解析では、解析ソフトとしてＭｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社の「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ」（商品名）を使用した。なお、ＳＥＭ画像では、フェライトは灰色、焼入れままマルテンサイトおよび残留オーステナイト、セメンタイトは白色を呈し、更に、ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトは灰色と白色の中間色を呈するため、その色調から各相を判断した。また、フェライト中に残留オーステナイトやセメンタイトが微細な線状または点状に観察される組織はベイナイトとし、マルテンサイト中にセメンタイトが微細な線状または点状に観察される組織は焼戻しマルテンサイトとした。また、得られたＳＥＭ画像を用いて、画像解析により、各フェライト粒、ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイト粒の面積を求め、該面積から円相当直径を算出し、それらの値を算術平均して平均結晶粒径とした。
また、上記ＳＥＭ画像と同視野の箇所をＳＥＭ−ＥＢＳＤ（後方散乱電子回折）で観察し、ＳＥＭ画像で白色を呈する組織の内、Ｐｈａｓｅ ＭａｐからＦｅのｂｃｃ構造に識別された組織を焼入れままマルテンサイトとした。また、得られたＳＥＭ画像とＰｈａｓｅ Ｍａｐを用いて、画像解析により焼入れままマルテンサイト粒の面積を求め、該面積から円相当直径を算出し、それらの値を算術平均して平均結晶粒径とした。
また、残留オーステナイト粒の平均結晶粒径はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて１５０００倍の倍率で観察し、得られたＴＥＭ画像から、画像解析により残留オーステナイト粒の面積を求め、該面積から円相当直径を算出し、それらの値を算術平均して平均結晶粒径とした。
また、焼鈍され、あるいはさらにめっき処理を施された冷延鋼板からＸ線回折用試験片を採取し、板厚の１／４に相当する位置が測定面となるように、研削、および研磨して、Ｘ線回折法により、回折Ｘ線強度から残留オーステナイト量を求めた。なお、入射Ｘ線は、ＣｏＫα線を用いた。残留オーステナイト量の計算に際しては、オーステナイトの｛１１１｝、｛２００｝、｛２２０｝、｛３１１｝面と、フェライトの｛１１０｝、｛２００｝、｛２１１｝面のピークの積分強度のすべての組み合わせについて強度比を計算し、それらの平均値を求め、当該鋼板の残留オーステナイト量（体積率）を算出した。
（２）引張試験
焼鈍され、あるいはさらにめっき処理を施された高強度冷延薄鋼板から、引張方向が圧延方向と垂直な方向（Ｃ方向）となるようにＪＩＳ ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）の規定に準拠して、引張試験を実施し、引張特性（引張強さＴＳ、破断伸びＥｌ）を求めた。また、均一伸びｕＥｌも求めた。なお、ＴＳ：９８０ＭＰａ級では、Ｅｌ：１２．０％以上である場合を、良好な強度延性バランスであるとした。また、均一伸び（ｕＥｌ）が９．５％以上であることが多いことも確認した。
得られた結果を表３に示す。

（３）穴広げ試験
焼鈍され、あるいはさらにめっき処理を施された高強度冷延薄鋼板から、１００ｍｍＷ×１００ｍｍＬサイズの試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２５６（２０１０）の規定に準拠して、クリアランス１２±１％にて、１０ｍｍφの穴を打ち抜き、６０°の円錐ポンチを上昇させ穴を広げた際に、き裂が板厚方向を貫通したところでポンチの上昇を止め、き裂貫通後の穴径と試験前の穴径から穴広げ率λ（％）を測定した。なお、ＴＳ：９８０ＭＰａ級では、λ：４０％以上である場合を、良好な穴広げ性であるとした。
得られた結果を表３に示す。
（４）溶接試験
焼鈍され、あるいはさらにめっき処理された高強度冷延薄鋼板から、１５０ｍｍＷ×５０ｍｍＬサイズの試験片を１枚用い、もう１枚は５９０ＭＰａ級溶融亜鉛めっき鋼板を用いて抵抗溶接（スポット溶接）を実施した。２枚の鋼板を重ねた板組について、溶接ガンに取付けられたサーボモータ加圧式で単相交流（５０Ｈｚ）の抵抗溶接機を用いて板組を３°傾けた状態で抵抗スポット溶接した。溶接条件は加圧力を４．０ｋＮ、ホールドタイムを０．２秒とした。溶接電流と溶接時間はナゲット径が４√ｔ ｍｍ（ｔ：高強度冷延薄鋼板の板厚）になるように調整した。溶接後は試験片を半切して、断面を光学顕微鏡で観察し、０．１ｍｍ以上のき裂が認められないものを耐抵抗溶接割れ性が良好であるとし、「○」と評価し、０．１ｍｍ以上のき裂が認められたものを「×」とした。
Figure 0006323627
Ｎｏ．１〜１３の本発明例はいずれも、所定のフェライトと、残留オーステナイト、マルテンサイト、ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトを含む組織を有し、引張強さＴＳ：９８０ＭＰａ以上の高強度と、全伸びＥｌが１２％以上を有する高延性で、かつ穴広げ率λが４０％以上を有する高穴広げ性で、更に、抵抗スポット溶接性にも優れた高強度冷延薄鋼板となっている。
これに対し、Ｎｏ．１５、１７、１９は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎが過剰に含有しているため溶接時に割れが発生しており、更に、Ｎｏ．１５、１９は所望の組織が得られず、Ｅｌとλが不足している。
また、Ｎｏ．１４、１６、１８、２０〜２２は、鋼中の成分組成が限定範囲から外れているため、ＴＳ、Ｅｌ、λの少なくとも１つの特性が劣っている。
Ｎｏ．２３〜３４は、鋼中の成分組成は限定範囲内であるが、製造方法が本発明範囲から外れているため、最終鋼板組織において、適正形態のフェライト相と、残留オーステナイト相、マルテンサイト相、ベイナイト相および焼き戻しマルテンサイト相を含む組織が得られず、ＴＳ、Ｅｌ、λの少なくとも１つの特性が劣っている。
以上のように、本発明例は、高強度で、かつ高延性と高穴広げ性を併せ持ち、更に溶接性にも優れた高強度冷延薄鋼板となっている。

Claims (5)

  1. 質量％で、
    Ｃ：０．０４％以上０．１２％以下、
    Ｓｉ：０．１５％以上０．９５％以下、
    Ｍｎ：２．００％以上３．５０％以下、
    Ｐ：０．０５０％以下、
    Ｓ：０．００５０％以下、
    Ｎ：０．０１００％以下、
    Ａｌ：０．０１０％以上２．０％以下、
    Ｔｉ：０．００５％以上０．０７５％以下、
    Ｎｂ：０．００５％以上０．０７５％以下、
    Ｂ：０．０００２％以上０．００４０％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
    体積率で、３５％以下のフェライトと、１％以上１０％以下の残留オーステナイトと、２％以上１２％以下の焼入れままマルテンサイトと、合計で２５〜７０％のベイナイトおよび焼戻しマルテンサイトとを含む鋼組織と、を有し、
    前記フェライトの平均結晶粒径：５．０μｍ以下であり、前記残留オーステナイトの平均結晶粒径：２．０μｍ以下であり、前記焼入れままマルテンサイトの平均結晶粒径：３．０μｍ以下であり、前記ベイナイトおよび焼戻しマルテンサイト相の平均結晶粒径：４．０μｍ以下であり、
    前記焼入れままマルテンサイトの平均粒子間距離が１．０μｍ以上を満たす高強度冷延薄鋼板。
  2. 前記成分組成は、さらに、質量％で、
    Ｖ：０．００５％以上０．２００％以下、
    Ｃｒ：０．０５％以上０．２０％以下、
    Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下、
    Ｃｕ：０．０５％以上０．２０％以下、
    Ｎｉ：０．０１％以上０．２０％以下、
    Ｓｂ：０．００２％以上０．１００％以下、
    Ｓｎ：０．００２％以上０．１００％以下、
    Ｃａ：０．０００５％以上０．００５０％以下、
    Ｍｇ：０．０００５％以上０．００５０％以下、
    ＲＥＭ：０．０００５％以上０．００５０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する請求項１に記載の高強度冷延薄鋼板。
  3. 表面に、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、あるいは電気亜鉛めっき層のいずれかを有する請求項１または２に記載の高強度冷延薄鋼板。
  4. 請求項１または２いずれかに記載の高強度冷延薄鋼板の製造方法であって、
    請求項１または２いずれかに記載の成分組成からなる鋼スラブを、熱間圧延開始温度１１００℃以上１３００℃以下、仕上げ圧延温度８００℃以上１０００℃以下で熱間圧延し、該熱間圧延後、７００℃から冷却停止温度までの温度域の平均冷却速度が５℃／ｓ以上５０℃／ｓ以下の条件で５００℃以下の冷却停止温度まで冷却した後に巻取る熱間圧延工程と、
    前記熱間圧延工程で得られた熱延鋼板に、酸洗処理を施す酸洗工程と
    前記酸洗工程で酸洗された熱延鋼板に、圧延率が３０％以上７０％以下の冷間圧延を施す冷間圧延工程と、
    前記冷間圧延工程で得られた冷延鋼板を７５０℃以上９００℃以下の温度域で１０秒以上９００秒以下保持し、該保持後、５℃／ｓ以上の平均冷却速度で、１００℃以上２５０℃以下の冷却停止温度まで冷却した後、３００℃以上４００℃以下の再加熱温度域まで加熱し、再加熱温度域で１０秒以上１８００秒以下保持する焼鈍工程とを有する高強度冷延薄鋼板の製造方法。
  5. 前記焼鈍工程後に、溶融亜鉛めっき層、合金化溶融亜鉛めっき層、あるいは電気亜鉛めっき層のいずれかを形成するためのめっき処理を施すめっき工程を有する請求項４に記載の高強度冷延薄鋼板の製造方法。
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