JP5302840B2

JP5302840B2 - 伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板

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Publication number: JP5302840B2
Application number: JP2009231683A
Authority: JP
Inventors: 英雄畠; 俊夫村上; 朗伊庭野; 賢司斉藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP2011080106A

Description

本発明は、加工性に優れた高強度鋼板に関し、詳細には、伸び（全伸び）と伸びフランジ性のバランスに優れた高強度鋼板に関する。

例えば自動車の骨格部品などに使用される鋼板には、衝突安全性や車体軽量化による燃費軽減などを目的として高強度が求められるとともに、形状の複雑な骨格部品に加工するために優れた成形加工性も要求されるが、加工される部品によって強度をより重視するのか、加工性をより重視するのかが異なる。

このため、強度クラスに応じた、伸びと伸びフランジ性のバランスを備えた高強度鋼板の提供が切望されている。

発明者らは、引張強度７８０〜９８０ＭＰａ級の鋼板については、フェライトと焼戻しマルテンサイトからなる二相組織鋼（特許文献１、２参照）をベースとしつつ、これらの従来鋼板よりフェライトの割合を少なくすることに加え、該焼戻しマルテンサイトの硬さを低下させること、および、焼戻し時にマルテンサイト中に析出したセメンタイト粒子を微細化することで、引張強度を確保しながら、伸びフランジ性を向上させて伸びとのバランスを高めた高強度冷延鋼板の開発に成功し、既に特許出願を行った（特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１に記載の高強度冷延鋼板（以下、「先行発明鋼板１」という。）よりもさらに高い強度クラスである、引張強度１１８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板についても、伸び（全伸び；Ｅｌ）と伸びフランジ性（穴広げ率；λ）のバランスに優れた高強度鋼板の提供が切望されている。

そこで、本願発明者らは、上記先行発明鋼板１と同様に、フェライトと焼戻しマルテンサイト（以下、単に「マルテンサイト」ということあり。）からなる二相組織を有する高強度鋼板をベースとするが、上記先行発明鋼板１よりも、フェライトの割合をさらに少なくする（すなわち、マルテンサイトの割合をさらに増加させる）とともに、焼戻し条件の調整によりマルテンサイトの硬さを高く維持しつつマルテンサイト中のセメンタイトを微細化することで、マルテンサイトの高強度化と伸びフランジ性の向上を図ることで、上記要望レベルを満足しうる高強度鋼板が得られると考え、鋭意検討を行った結果、以下の発明を完成し、既に特許出願を行った（特願２００９−２０３９３９、本願出願時において未公開）。

該未公開特許出願に係る発明は、引張強度〔ＴＳ〕が１１８０ＭＰａ以上で、伸びと伸びフランジ性のバランス〔Ｅｌ×λ〕が１０００％・％以上確保できるものとして、質量％で（以下、化学成分について同じ。）、Ｃ：０．０３〜０．３０％、Ｓｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜５．０％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ｎ：０．０１％以下、Ａｌ：０．０１〜１．００％を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、硬さ３８０超４５０Ｈｖ以下の焼戻しマルテンサイトが面積率で７０％以上（１００％を含む）を含み、残部がフェライトからなる組織を有し、前記焼戻しマルテンサイト中におけるセメンタイト粒子の分布状態が、円相当直径０．０２μｍ以上０．１μｍ未満のセメンタイト粒子は、前記焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり２０個以上で、円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子は、前記焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり１．５個以下である高強度冷延鋼板である。

しかしながら、上記未公開特許出願に係る高強度冷延鋼板（以下、「先行発明鋼板２」という。）とほぼ同等の引張強度を確保しつつ、該先行発明鋼板２よりも絞り加工性に優れた（すなわち、伸びをより重視した）高強度冷延鋼板として、引張強度１１３０ＭＰａ以上で、ＴＳ×Ｅｌが１６０００ＭＰａ・％以上、かつ、Ｅｌ×λが５８０％・％以上確保できるものがさらに要望されている。

特開２００４−２５６８７２号公報特開２００４−２３２０２２号公報特開２００９−１４４２３９号公報

そこで本発明の目的は、上記先行発明鋼板２とほぼ同等の引張強度を確保しつつ、該先行発明鋼板２よりも絞り加工性に優れた（すなわち、伸びと伸びフランジ性のバランスにおいて伸びをより重視した）高強度冷延鋼板、換言すれば、上記先行発明鋼板１よりも高い強度クラスにおいて、伸びと伸びフランジ性のバランスを確保しつつ、特に絞り加工性に優れた高強度冷延鋼板を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、
質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．１〜０．３％、
Ｓｉ：１．０〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．１％以下、
Ｎ：０．０１％以下、
Ａｌ：０．０１〜１．００％
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、
硬さ３８０超５００Ｈｖ以下の焼戻しマルテンサイトが面積率で５０％以上７０％未満含み、残部が硬さ２１０〜３００Ｈｖのフェライトからなる組織を有し、
前記焼戻しマルテンサイト中におけるセメンタイト粒子の分布状態が、
円相当直径０．０２μｍ以上０．１μｍ未満のセメンタイト粒子は、前記焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり２０個以上で、
円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子は、前記焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり１．５個以下である
ことを特徴とする伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板である。

請求項２に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｃｒ：０．０１〜１．０％、および／または
Ｍｏ：０．０１〜１．０％
を含むものである請求項１に記載の伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板である。

請求項３に記載の発明は、
成分組成が、更に、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％、および／または
Ｎｉ：０．０５〜１．０％
を含むものである請求項１または２に記載の伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板である。

請求項４に記載の発明は、
更に、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
を含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板である。

本発明によれば、フェライトと焼戻しマルテンサイトからなる二相組織において、焼戻しマルテンサイトの硬さとその面積率、フェライトの硬さ、および前記焼戻しマルテンサイト中におけるセメンタイト粒子の分布状態とを適正に制御することで、伸びと伸びフランジ性のバランスにおいて伸びを改善しながらも、引張強度を確保することが可能となった。この結果、上記先行発明鋼板２とほぼ同等の引張強度を確保しつつ、該先行発明鋼板２よりも絞り加工性に優れた高強度鋼板、すなわち、上記先行発明鋼板１よりも高い強度クラスにおいて、伸びと伸びフランジ性のバランスを確保しつつ、特に絞り加工性に優れた高強度冷延鋼板を提供できるようになった。

本発明者らは、上記先行発明鋼板２と同様に、フェライトと焼戻しマルテンサイト（以下、単に「マルテンサイト」ということあり。）からなる二相組織を有する高強度鋼板をベースとするが、上記先行発明鋼板２よりも、フェライトの割合を多くする（すなわち、マルテンサイトの割合を少なくする）ことで、伸びを改善する一方、焼鈍前の冷間圧延における冷延率の上昇と焼鈍時の急速加熱により加工硬化したフェライトの軟化を防止してフェライトの硬さを高くすることで、引張強度を確保するとともに、上記先行発明鋼板２と同様に焼戻し条件の調整によりマルテンサイトの硬さを高く維持しつつマルテンサイト中のセメンタイトを微細化することで、伸びフランジ性の低下を抑制することによって、上記要望レベルを満足しうる高強度鋼板が得られると考え、鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。

以下、まず本発明鋼板を特徴づける組織について説明する。

〔本発明鋼板の組織〕
上述したとおり、本発明鋼板は、フェライトと焼戻しマルテンサイトからなる二相組織を有し、該焼戻しマルテンサイト中に析出したセメンタイト粒子の分布状態が同一である点で上記先行発明鋼板２と共通するが、以下の点で相違している。

すなわち、該焼戻しマルテンサイトの面積率が、上記先行発明鋼板２では７０％以上（１００％を含む）であるのに対し、本発明鋼板ではよりマルテンサイトの少ない側である５０％以上７０％未満に制限されている。

また、該焼戻しマルテンサイトの硬さが、上記先行発明鋼板２では３８０超４５０Ｈｖ以下であるのに対し、本発明鋼板ではより高硬度側に広い３８０超５００Ｈｖ以下に制御されている。

さらに、フェライトの硬さが、上記先行発明鋼板２では発明例で１３０〜１８１Ｈｖ、比較例で最大２０８Ｈｖである（特願２００９−２０３９３９の明細書の段落〔００２７〕中におけるＨｖＦの推定式［本願明細書中の式（１）と同じ式である。］に〔表１〕の成分組成を代入して算出した。）のに対し、本発明鋼板ではより高硬度側である２１０〜３００Ｈｖに制御されている。

＜硬さ３８０Ｈｖ超５００Ｈｖ以下の焼戻しマルテンサイト：面積率で５０％以上７０％未満＞
上記先行発明鋼板２よりも伸びを改善するため、焼戻しマルテンサイトの面積率を上記先行発明鋼板２（７０％以上）より小さい５０％以上７０％未満として、残部のフェライトの面積率を上記先行発明鋼板２より大きくする。また、フェライトの硬さを上昇させた（後述）ことにより、焼戻しマルテンサイトの硬さがより高くなっても伸びフランジ性の低下の度合いが小さくなるため、焼戻しマルテンサイトの硬さは、上記先行発明鋼板２（３８０Ｈｖ超４５０Ｈｖ以下）より高硬度側に広い３８０Ｈｖ超５００Ｈｖ以下とする。

焼戻しマルテンサイトの硬さの好ましい範囲は４２０Ｈｖ超５００Ｈｖ以下である。また、焼戻しマルテンサイトの面積率の好ましい範囲は５５％以上６５％以下である。

＜硬さ２１０〜３００Ｈｖフェライトの硬さ：残部＞
上記のように焼戻しマルテンサイトの面積率を小さくしたことによる引張強度の低下を補うため、残部のフェライトの硬さを上記先行発明鋼板２（発明例で１３０〜１８１Ｈｖ、比較例で最大２０８Ｈｖ）より高い２１０〜３００Ｈｖとする。

＜円相当直径０．０２μｍ以上０．１μｍ未満のセメンタイト粒子：焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり２０個以上、
円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子：焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり１．５個以下＞
上記先行発明鋼板２と同様、焼戻しの際にマルテンサイト中に析出したセメンタイト粒子のサイズと存在数を制御することで、伸びと伸びフランジ性をともに向上させることができる。つまり、マルテンサイト中に適度に微細なセメンタイトの粒子を多量に分散させて、転位の増殖源として働かせることで加工硬化指数を大きくし、伸びの向上に寄与させつつ、伸びフランジ変形時において破壊の起点となる粗大なセメンタイト粒子の数を減少させることで、伸びフランジ性を改善することができる。

上記作用を有効に発揮させるには、上記先行発明鋼板２と同じく、円相当直径０．０２μｍ以上０．１μｍ未満の適度に微細なセメンタイト粒子は、焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり２０個以上、好ましくは２５個以上、さらに好ましくは３０個以上とするが、円相当直径０．１μｍ以上の粗大なセメンタイト粒子は、焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり１．５個以下、好ましくは１．３個以下、さらに好ましくは１．０個以下に制限する。

なお、上記適度に微細なセメンタイト粒子の円相当直径の下限を０．０２μｍとしたのは、これより微細なセメンタイト粒子は、マルテンサイトの結晶構造に十分な歪みを与えられず、転位の増殖源としてはほとんど寄与しないと考えられるためである。

以下、焼戻しマルテンサイトの硬さおよびその面積率、フェライトの硬さ、ならびに、セメンタイト粒子のサイズおよびその存在数の測定方法または推定方法について説明するが、上記先行発明鋼板１を開示した上記特許文献３で説明した測定方法または推定方法と同じである。

まず、マルテンサイトの面積率については、各供試鋼板を鏡面研磨し、３％ナイタール液で腐食して金属組織を顕出させた後、概略４μｍ×３μｍ領域５視野について倍率２００００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を観察し、画像解析によってセメンタイトを含まない領域をフェライトとし、残りの領域をマルテンサイトとして、各領域の面積比率よりマルテンサイトの面積率を算出した。

次に、フェライトの硬さについては、下記式（１）（藤田利夫ら訳：「鉄鋼材料の設計と理論」（丸善株式会社）、昭和５６年９月３０日発行、ｐ.１０の図２．１から、低Ｃフェライト鋼の降伏応力の変化に及ぼす各合金元素量の影響の度合い（直線の傾き）を読み取って定式化を行った。なお、Ａｌ、Ｎなどその他の元素はフェライトの硬さに影響しないとした。）を用いてフェライトの硬さＨｖＦの推算を行った。

ＨｖＦ＝１０２＋２０９［％Ｐ］＋２７［％Ｓｉ］＋１０［％Ｍｎ］＋４［％Ｍｏ］−１０［％Ｃｒ］＋１２［％Ｃｕ］・・・式（１）
ここに、［％Ｘ］：成分元素Ｘの含有量（質量％）である。

次に、マルテンサイトの硬さについては、ＪＩＳＺ２２４４の試験方法に従って各供試鋼板表面のビッカース硬さ（９８．０７Ｎ）Ｈｖを測定し、下記式（２）を用いてマルテンサイトの硬さＨｖＭに換算を行った。

ＨｖＭ＝（１００×Ｈｖ−ＶＦ×ＨｖＦ）／ＶＭ・・・式（２）
ここに、ＨｖＦ：フェライトの硬さ、ＶＦ：フェライトの面積率（％）、ＶＭ：マルテンサイトの面積率（％）である。

セメンタイト粒子のサイズおよびその存在数については、各供試鋼板を鏡面研磨し、３％ナイタールで腐食して金属組織を顕出させた後、マルテンサイト内部の領域を解析できるよう、１００μｍ^２領域の視野について倍率１００００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を観察し、画像のコントラストから白い部分をセメンタイト粒子と判別してマーキングし、画像解析ソフトにて、前記マーキングした各セメンタイト粒子の面積から円相当直径を算出するとともに、単位面積あたりに存在する所定のサイズのセメンタイト粒子の個数を求めた。

次に、本発明鋼板を構成する成分組成について説明する。以下、化学成分の単位はすべて質量％である。

〔本発明鋼板の成分組成〕
Ｃ：０．１〜０．３％
Ｃは、マルテンサイトの面積率およびマルテンサイト中に析出するセメンタイト量に影響し、強度および伸びフランジ性に影響する重要な元素である。０．１％未満では強度が確保できず、一方、０．３％超ではマルテンサイトの硬さが高くなりすぎて伸びフランジ性が確保できない。Ｃ含有量の範囲は、好ましくは０．１２〜０．２５％、さらに好ましくは０．１４〜０．２０％である。

Ｓｉ：１．０〜３．０％
Ｓｉは、固溶強化元素としてフェライト強化に寄与するとともに、焼戻し時におけるセメンタイト粒子の粗大化を抑制する効果を有し、粗大なセメンタイト粒子の生成を防止しつつ、適度に微細なセメンタイト粒子の数を増大させることで、伸びと伸びフランジ性の両立に寄与する有用な元素である。１．０％未満では、フェライト強化の効果が不足するとともに、焼戻し時における適度に微細なセメンタイト粒子の増加割合に対し、粗大なセメンタイト粒子の増加割合が過大となるため、伸びと伸びフランジ性を両立できず、一方、３．０％超では加熱時におけるオーステナイトの形成を阻害するため、マルテンサイトの面積率を確保できず、伸びフランジ性を確保できない。Ｓｉ含有量の範囲は、好ましくは１．３〜２．７％、さらに好ましくは１．５〜２．５％である。

Ｍｎ：０．１〜５．０％
Ｍｎは、上記Ｓｉと同様、焼戻し時におけるセメンタイトの粗大化を抑制する効果を有し、粗大なセメンタイト粒子の生成を防止しつつ、適度に微細なセメンタイト粒子の数を増大させることで、伸びと伸びフランジ性の両立に寄与するとともに、焼入れ性を確保するのに有用な元素である。０．１％未満では焼戻し時における適度に微細なセメンタイト粒子の増加割合に対し、粗大なセメンタイト粒子の増加割合が過大となるため、伸びと伸びフランジ性を両立できず、一方、５．０％超とすると焼入れ時（焼鈍加熱後の冷却時）にオーステナイトが残存し、伸びフランジ性を低下させる。Ｍｎ含有量の範囲は、好ましくは０．３０〜２．５％、さらに好ましくは０．５０〜２．０％である。

Ｐ：０．１％以下
Ｐは不純物元素として不可避的に存在し、固溶強化により強度の上昇に寄与するが、旧オーステナイト粒界に偏析し、粒界を脆化させることで伸びフランジ性を劣化させるので、０．１％以下とする。好ましくは０．０５％以下、さらに好ましくは０．０３％以下である。

Ｓ：０．１％以下
Ｓも不純物元素として不可避的に存在し、ＭｎＳ介在物を形成し、穴拡げ時に亀裂の起点となることで伸びフランジ性を低下させるので、０．１％以下とする。より好ましくは０．０１％以下である。

Ｎ：０．０１％以下
Ｎも不純物元素として不可避的に存在し、歪時効により伸びと伸びフランジ性を低下させるので、低い方が好ましく、０．０１％以下とする。

Ａｌ：０．０１〜１．００％
ＡｌはＮと結合してＡｌＮを形成し、歪時効の発生に寄与する固溶Ｎを低減させることで伸びフランジ性の劣化を防止するとともに、固溶強化により強度向上に寄与する。０．０１％未満では鋼中に固溶Ｎが残存するため、歪時効が起こり、伸びと伸びフランジ性を確保できず、一方、１．００％超では加熱時におけるオーステナイトの形成を阻害するため、マルテンサイトの面積率を確保できず、伸びフランジ性を確保できなくなる。

本発明の鋼は上記成分を基本的に含有し、残部が実質的に鉄及び不純物であるが、その他、本発明の作用を損なわない範囲で、以下の許容成分を添加することができる。

Ｃｒ：０．０１〜１．０％、および／または、Ｍｏ：０．０１〜１．０％
これらの元素は、セメンタイトの代わりに微細な炭化物として析出することで、伸びフランジ性の劣化を抑えつつ、析出強化量を高めるのに有用な元素である。各元素とも０．０１％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも１．０％を超える添加では析出強化が過剰となり、マルテンサイトの硬さが高くなりすぎ伸びフランジ性が低下してしまう。

Ｃｕ：０．０５〜１．０％、および／または、Ｎｉ：０．０５〜１．０％
これらの元素は、セメンタイトの成長を抑制することで、適度に微細なセメンタイトが得られやすくなり、伸びと伸びフランジ性のバランスを改善するのに有用な元素である。各元素とも０．０５％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも１．０％を超える添加では焼入れ時にオーステナイトが残存し、伸びフランジ性を低下させる。

Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
これらの元素は、介在物を微細化し、破壊の起点を減少させることで、伸びフランジ性を向上させるのに有用な元素である。各元素とも０．０００５％未満の添加では上記のような作用を有効に発揮しえず、一方、各元素とも０．０１％を超える添加では逆に介在物が粗大化し、伸びフランジ性が低下する。

次に、本発明鋼板を得るための好ましい製造方法を以下に説明する。

〔本発明鋼板の好ましい製造方法〕
上記のような冷延鋼板を製造するには、まず、上記成分組成を有する鋼を溶製し、造塊または連続鋳造によりスラブとしてから熱間圧延を行なう。熱間圧延条件としては、仕上げ圧延の終了温度をＡｒ_３点以上に設定し、適宜冷却を行った後、４５０〜７００℃の範囲で巻き取る。

熱間圧延終了後は酸洗してから冷間圧延を行うが、加工硬化によりフェライトの硬さを高めるため、冷間圧延率（冷延率ともいう。）は、上記先行発明鋼板２（３０％程度）より高い５０〜８０％とするのがよい。

そして、上記冷間圧延後、引き続き、焼鈍、さらには焼戻しを行う。

［焼鈍条件］
焼鈍条件としては、前段の冷間圧延で加工硬化したフェライトの軟化を防止してフェライトの硬さを確保するため、上記先行発明鋼板２と異なり、焼鈍加熱温度：（Ａｃ１＋２０℃）〜Ａｃ３まで昇温速度１〜１０℃／ｓで急速加熱し、焼鈍保持時間：３００ｓ以下と短時間保持した後、上記先行発明鋼板２と同じく、焼鈍加熱温度から直接Ｍｓ点以下の温度まで５０℃／ｓ以上の冷却速度で急冷するのがよい。

＜焼鈍加熱温度：（Ａｃ１＋２０℃）〜Ａｃ３、昇温速度１〜１０℃／ｓ、焼鈍保持時間：３００ｓ以下＞
焼鈍加熱時に、急速加熱し、二相域加熱温度に短時間保持することで、冷間圧延時に加工硬化されたフェライトの軟化を防止しつつ、所定量をオーステナイトに変態させ、その後の冷却時にオーステナイトから変態生成するマルテンサイトの面積率を５０％以上７０％未満確保するためである。

焼鈍加熱温度が（Ａｃ１＋２０℃）未満では、焼鈍加熱時においてオーステナイトへの変態量が不足するため、その後の冷却時にオーステナイトから変態生成するマルテンサイトの量が減少して面積率５０％以上を確保できなくなり、一方、Ａｃ３を超えると、オーステナイト組織が粗大化して鋼板の曲げ性や靭性が劣化するとともに、焼鈍設備の劣化をもたらすため好ましくない。

また、昇温速度が１℃／ｓ未満では、冷間圧延時に加工硬化されたフェライトが軟化してしまいフェライトの硬さが確保できなくなり、一方、１０℃／ｓを超えると、上記フェライト軟化防止効果が飽和してしまう。

また、焼鈍保持時間が３００ｓを超えると、冷間圧延時に加工硬化されたフェライトが軟化してしまいフェライトの硬さが確保できなくなる。

＜Ｍｓ点以下の温度まで５０℃／ｓ以上の冷却速度で急冷＞
冷却中にオーステナイトからフェライトやベイナイト組織が形成されることを抑制し、マルテンサイト組織を得るためである。

Ｍｓ点より高い温度で急冷を終了させたり、冷却速度が５０℃／ｓ未満になると、ベイナイトが形成されるようになり、鋼板の強度が確保できなくなる。

［焼戻し条件］
焼戻し条件としては、上記焼鈍冷却後の温度から焼戻し加熱温度：５００〜６００℃まで１０℃／ｓ以上の平均加熱速度で加熱し、焼戻し保持時間：３０ｓ以内保持した後、１０℃／ｓ以上の平均冷却速度で冷却すればよい。

高温で短時間の焼戻しをすることにより、マルテンサイト中の転位密度の低減によるマルテンサイト硬さの低下と、マルテンサイト中のセメンタイト粒子の粗大化の両方を防止するためである。高温で短時間の焼戻しを実現するために、昇温と降温は一定以上の速度とする必要がある。

焼戻し加熱温度が５００℃未満では焼戻しが不足し、高強度ではあるが、伸びと伸びフランジ性が低下し、６００℃超では焼戻しが過剰となり強度が確保できなくなるとともに、セメンタイト粒子が粗大化し、やはり伸びと伸びフランジ性が低下する。また、平均加熱速度、平均冷却速度が１０℃／ｓ未満では、セメンタイト粒子が粗大化する。ただし、２０℃／ｓを超える速度は上記効果が飽和するので必要としない。

下記表１に示す成分の鋼を溶製し、厚さ１２０ｍｍのインゴットを作成した。これを熱間圧延で厚さ２５ｍｍにした後、再度、熱間圧延で厚さ３．２ｍｍとした。これを酸洗した後、下記表２に示すように冷延率を種々変化させて冷間圧延して供試材とし、同表に併せて示す焼鈍・焼戻し条件にて熱処理を施した。

熱処理後の各鋼板について、上記［発明を実施するための形態］の項で説明した測定方法または推定方法により、マルテンサイトの面積率およびその硬さ、フェライトの硬さ、ならびに、セメンタイト粒子のサイズおよびその存在数の測定ないし推定を行った。

また、上記各鋼板について、引張強度ＴＳ、伸びＥｌ、および伸びフランジ性λを測定した。なお、引張強度ＴＳと伸びＥｌは、圧延方向と直角方向に長軸をとってＪＩＳＺ２２０１に記載の５号試験片を作成し、ＪＩＳＺ２２４１に従って測定を行った。また、伸びフランジ性λは、鉄連規格ＪＦＳＴ１００１に則り、穴拡げ試験を実施して穴拡げ率の測定を行い、これを伸びフランジ性とした。

測定結果を表３および表４に示す。

これらの表に示すように、発明例である鋼Ｎｏ．２〜４、９、１６〜２５は、いずれも、引張強度ＴＳが１１３０ＭＰａ以上で、ＴＳ×Ｅｌが１６０００ＭＰａ・％以上、かつ、Ｅｌ×λが５８０％・％以上を満足し、上記［背景技術］の項で述べた要望レベルを満足する、上記先行発明鋼板２よりも絞り加工性に優れた（すなわち、伸びをより重視した）高強度冷延鋼板が得られた。

これに対して、比較例である鋼Ｎｏ．１、５〜８、１０〜１３、１５、２６〜２８は、いずれかの特性が劣っている。

これらの比較例のうち、鋼Ｎｏ．１、５〜８、１０、１１、１３は、製造条件が推奨範囲を外れていることにより、本発明の組織を規定する要件のうち少なくとも一つを満たさず、引張強度〔ＴＳ〕、引張強度と伸びのバランス〔ＴＳ×Ｅｌ〕、伸びと伸びフランジ性のバランス〔Ｅｌ×λ〕のうちの少なくともいずれかが劣っている。

すなわち、鋼Ｎｏ．１は、冷延率が低すぎるため、フェライト硬さが不足し、引張強度が劣っている。

また、鋼Ｎｏ．５は、焼鈍加熱温度が低すぎるため、マルテンサイト面積率が不足し（すなわち、フェライト面積率が過剰となり）、引張強度および伸びと伸びフランジ性のバランスが劣っている。

一方、鋼Ｎｏ．６は、焼鈍加熱温度が高すぎるため、フェライト硬さが低下し、引張強度および伸びと伸びフランジ性のバランスが劣っている。

また、鋼Ｎｏ．７は、焼鈍冷却速度が低すぎるため、ベイナイトが混在した組織となり、引張強度が不足し、引張強度と伸びのバランスも劣っている。

また、鋼Ｎｏ．８は、焼戻し加熱速度が低すぎるため、セメンタイト粒子が粗大化して伸びフランジ性が低下し、伸びと伸びフランジ性のバランスが劣っている。

また、鋼Ｎｏ．１０は、焼戻し保持時間が長すぎるため、セメンタイト粒子が粗大化して伸びフランジ性が低下し、伸びと伸びフランジ性のバランスが劣っている。

また、鋼Ｎｏ．１１は、焼戻し冷却速度が低すぎるため、セメンタイト粒子が粗大化して伸びフランジ性が低下し、伸びと伸びフランジ性のバランスが劣っている。

また、鋼Ｎｏ．１３は、焼戻し加熱温度が高すぎるため、マルテンサイトとフェライトの硬さがともに低下しすぎて、引張強度、伸びフランジ性とも低下し、伸びと伸びフランジ性のバランスも劣っている。

また、鋼Ｎｏ．２６〜２８は、鋼の成分組成が本発明の規定範囲を外れていることにより、本発明の組織を規定する要件のうち少なくとも一つを満たさず、引張強度〔ＴＳ〕、および、伸びと伸びフランジ性のバランス〔Ｅｌ×λ〕の少なくともいずれかが劣っている。

すなわち、鋼Ｎｏ．２６は、Ｃ含有量が低すぎることにより、マルテンサイト硬さが不足し、引張強度が劣っている。

また、鋼Ｎｏ．２７は、Ｓｉ含有量が低すぎることにより、フェライト硬さが不足して引張強度が低下するとともに、セメンタイト粒子が粗大化して伸びフランジ性が低下し、伸びと伸びフランジ性のバランスが劣っている。

また、鋼Ｎｏ．２８は、Ｃ含有量が高すぎることにより、マルテンサイト硬さが高くなりすぎて伸びフランジ性が低下し、伸びと伸びフランジ性のバランスが劣っている。

Claims

質量％で（以下、化学成分について同じ。）、
Ｃ：０．１〜０．３％、
Ｓｉ：１．０〜３．０％、
Ｍｎ：０．１〜５．０％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｓ：０．１％以下、
Ｎ：０．０１％以下、
Ａｌ：０．０１〜１．００％
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、
硬さ３８０超５００Ｈｖ以下の焼戻しマルテンサイトが面積率で５０％以上７０％未満含み、残部が硬さ２１０〜３００Ｈｖのフェライトからなる組織を有し、
前記焼戻しマルテンサイト中におけるセメンタイト粒子の分布状態が、
円相当直径０．０２μｍ以上０．１μｍ未満のセメンタイト粒子は、前記焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり２０個以上で、
円相当直径０．１μｍ以上のセメンタイト粒子は、前記焼戻しマルテンサイト１μｍ^２当たり１．５個以下である
ことを特徴とする伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板。
成分組成が、更に、
Ｃｒ：０．０１〜１．０％、および／または
Ｍｏ：０．０１〜１．０％
を含むものである請求項１に記載の伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板。
成分組成が、更に、
Ｃｕ：０．０５〜１．０％、および／または
Ｎｉ：０．０５〜１．０％
を含むものである請求項１または２に記載の伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板。
更に、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、および／または
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
を含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸びと伸びフランジ性のバランスに優れた高強度冷延鋼板。