焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板、めっき薄鋼板並びにそれらの製造方法
【課題】焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板を提供する。
【解決手段】質量％で、C ：0.0010〜0.0040％、Si：0.05％以下、Mn：0.1〜1.0％、P ：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.01〜0.10％、N ：0.0050％以下及びNb：0.005〜0.025％を含有し、かつ、〔％Nb〕／〔％C〕≦10及び〔％Mn〕／〔％C〕≧100を満足し、残部がFe及び不可避不純物の組成からなり、引張強度（ＴＳ）が340MPa以上、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上、均一伸びが18％以上、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする。
【解決手段】質量％で、C ：0.0010〜0.0040％、Si：0.05％以下、Mn：0.1〜1.0％、P ：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.01〜0.10％、N ：0.0050％以下及びNb：0.005〜0.025％を含有し、かつ、〔％Nb〕／〔％C〕≦10及び〔％Mn〕／〔％C〕≧100を満足し、残部がFe及び不可避不純物の組成からなり、引張強度（ＴＳ）が340MPa以上、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上、均一伸びが18％以上、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドア又はフード等のパネル部品や、自販機、デスク、家電・ＯＡ機器、建材等の焼付塗装が施される部品に最適である焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板並びにめっき薄鋼板と、それらの製造方法に関する。
なお、本発明において、薄鋼板とは、板厚が2.0mm以下の冷延鋼板を意味する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する関心の高まりを受けて、製造の際にCO2排出量の大きい鋼板の使用を削減したいという要望が増している。また、自動車分野などでは、車体を軽くすることで燃費を向上させるとともに、排ガスを低減するというニーズが益々大きくなっている。
そのため、鋼板を高強度化し薄肉化することが有効であると考えられる。ただし、鋼板を非常に高強度化する場合、プレス時にスプリングバックによる形状不良や、均一伸びが不足することに起因した歪みの集中により割れが発生するという問題があった。
【０００３】
従来、薄鋼板のプレス部品の中にはプレス加工後に焼付塗装されるものも多く、そのような部品に関しては、焼付け時の熱を利用し、プレス加工後さらに高強度化できる高強度鋼板に対してのニーズが非常に大きかった。
【０００４】
ここで、焼付硬化性に優れた鋼板としては、例えば特許文献１には、重量％でC≦0.01%の鋼においてB／N＝0.5〜1.6としてNを固定することで時効性を改善するとともに、Nb／C＝0.5〜4として固溶Cを残留させることで焼付硬化性を付与する技術が開示されている。また、特許文献２には、重量％でC＝0.001〜0.0035％、Ti≧0.005％の鋼において、（Ti／48）／（S／32＋N／14）≦1.0としてS、NをTiで固定し、添加したCが全量固溶C量となるよう制御することで、焼付硬化性を付与する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、鋼板を高強度化することが困難であるという問題があった。
また、特許文献２の技術では、ある程度の強度を得ることはできるものの、十分な均一伸びを確保できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平昭５８−８４９２９号公報
【特許文献２】特開平２−１９７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したとおり、従来の技術では、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板を提供することは困難であった。
本発明は、上記した従来技術が抱える問題を有利に解決するもので、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板、並びにめっき薄鋼板を、その有利な製造方法と共に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上述した課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた。その結果、特定の組成からなる鋼素材に対し、熱間圧延後、冷却してコイルに550℃以上の巻取り温度で巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後、焼鈍を行うに当たって、加熱速度、均熱温度及び均熱時間の適正化を図るとともに、調質圧延を行うに当たって、板厚減少率の適正化を図ることで、製造された薄鋼板について、所望の焼付硬化性、成形性及び強度が得られることを見出した。
【０００９】
本発明は、上記の知見に基づき完成されたもので、その要旨構成は次のとおりである。
（１）質量％で、C ：0.0010〜0.0040％、Si：0.05％以下、Mn：0.1〜1.0％、P ：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.01〜0.10％、N ：0.0050％以下及びNb：0.005〜0.025％を含有し、かつ、〔％Nb〕／〔％C〕≦10及び〔％Mn〕／〔％C〕≧100を満足し、残部がFe及び不可避不純物の組成からなり、
引張強度（ＴＳ）が340MPa以上、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上、均一伸びが18％以上、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００１０】
（２）さらに質量％で、B：0.0005〜0.0030％を含有することを特徴とする上記（１）に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１１】
（３）さらに質量％で、Ti：0.003〜0.050％を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１２】
（４）さらに質量％で、V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.005〜0.050％含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１３】
（５）さらに質量％で、Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.01〜0.10％含有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１４】
（６）さらに質量％で、Sb：0.005〜0.050％を含有することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１５】
（７）さらに質量％で、Ca及びREMのうちから選択される一種又は二種をそれぞれ0.0005〜0.01％含有することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１６】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の鋼板の表面に、めっき層をさらに備えることを特徴とするめっき薄鋼板。
【００１７】
（９）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の鋼素材に対し、熱間圧延後、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後に焼鈍を行い、その後、調質圧延を施して薄鋼板を製造するに当たり、
前記巻取り温度を550℃以上とし、前記焼鈍は、500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上、均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃、均熱時間：10〜1000sの条件で行い、前記調質圧延の板厚減少率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００１８】
（１０）上記（９）に記載の製造方法によって得られた薄鋼板の表面に、焼鈍後、めっき処理を施すことを特徴とするめっき薄鋼板の製造方法。
【００１９】
（１１）前記めっき処理の後、該めっき層にさらに合金化処理を施すことを特徴とする上記（１０）に記載のめっき薄鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板、並びにめっき薄鋼板を、その有利な製造方法と共に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】各供試体について、〔％Nb〕／〔％C〕と焼付硬化量（ＢＨ）との関係を示したものである。
【図２】各供試体について、〔％Mn〕／〔％C〕と降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）との関係を示したものである。
【図３】各供試体について、加熱速度と均一伸びとの関係を示したものである。
【図４】各供試体について、降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）と加熱速度との関係を示したものである。
【図５】各供試体について、均熱温度と均一伸びとの関係を示したものである。
【図６】各供試体について、均熱温度と焼付硬化量（ＢＨ）との関係を示したものである。
【図７】各供試体について、調質圧延の板厚減少率と均一伸びとの関係を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明において、薄鋼板の成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、以下の成分組成を表す％は、特に断らない限り質量％を意味するものとする。
【００２３】
C：0.0010〜0.0040％
Cは、Nbと結合して微細炭化物を形成し、鋼板の高強度化に寄与するとともに、加工硬化率を向上させる。また、固溶Cとしても存在することで、焼付硬化性を向上させる。そのため、C含有量は0.0010％以上とする必要がある。ただし、多量のCは、炭化物や固溶Cの増加によって均一伸びを低下させるだけでなく、固溶Cが多く存在する場合には、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が大きくなる。そのため、C量は0.0040％以下とする必要があり、好ましくは0.0030％以下、より好ましくは0.0025％以下、さらに好ましくは0.0020％以下とする。
【００２４】
Si：0.05％以下
Siは、多量に添加すると、硬質化により加工性が劣化したり、焼鈍時のSi酸化物の生成によりめっき性が阻害されたりしてしまう。したがって、Siは0.05％以下とする必要があり、好ましくは0.03％以下、より好ましくは0.02％以下、さらに好ましくは0.01%以下とする。
【００２５】
Mn：0.1〜1.0％
Mnは、固溶強化により高強度化に寄与するだけでなく、固溶Cと相互作用をもつことで固溶Cに起因した促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）の上昇を抑制することができる。また、焼鈍時における加熱途中の回復を抑制することで、均熱時に均一な再結晶粒とし均一伸びを向上させることができる。さらには有害な鋼中SをMnSとして無害化する作用も有する。このような効果を得るため、Mnは0.1%以上とする必要がある。一方、多量のMnは、硬質化により均一伸びを低下させるだけでなく、焼鈍時のMn酸化物の生成によりめっき性が阻害される。そのためMn量は1.0%以下とする必要がある。
【００２６】
P：0.10％以下
Pは、粒界に偏析して、延性や靭性を劣化させることから、0.10％以下とする必要がある。下限は特に設定しないが、高強度化に有効に作用することから、好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.05%以上である。
【００２７】
S：0.03％以下
Ｓは、熱間での延性を著しく低下させることで、熱間割れを誘発し、表面性状を著しく劣化させる。さらに、Sは、強度にほとんど寄与しないばかりか、不純物元素として粗大なMnSを形成することにより、延性、を低下させる。これらの問題はS量が0.03％を超えると顕著となり、極力低減することが望ましい。したがって、S量は0.03％以下とする必要があり、好ましくは0.02％以下、より好ましくは0.01％以下とする。
【００２８】
Al：0.01〜0.10％
Alは、Nを窒化物として固定することで、固溶Nによる時効劣化を抑制することができる。このような効果を得るためにはAlは0.01％以上とする必要があり、好ましくは0.03%以上とする。一方、多量のAlは、鋼中アルミ酸化物の増加を招き延性が低下することから0.1%以下とする必要がある。
【００２９】
Ｎ：0.0050％以下
Ｎは、Tiと結合してTiＮを形成したり、Alと結合してAlＮを形成したりする。ただし、Ｎ含有量が0.01％を超えるとこれらの窒化物がフェライト粒内に分散して加工硬化率が低下する。このため、Ｎ量は0.01％以下とする必要があり、好ましくは0.0030％以下、より好ましくは0.0020％以下とする。
【００３０】
また、本発明では、Ti及びNbのうちから選択される少なくとも一種の元素を含有させる必要がある。
【００３１】
Nb：0.005〜0.025％
Nbは、Cと微細な炭化物を形成することで硬質化に寄与することができる。さらに、Nbの微細な炭化物は焼鈍時における加熱途中の回復を抑制することで、均熱時に均一な再結晶粒とし均一伸びを向上させることができる。そのためNbは0.005%以上とする必要があり、好ましくは0.010%以上である。一方、多量のNb添加は固溶Cを減少させることで焼付硬化性を低下させるだけでなく、熱間での変形抵抗値を上げて圧延を困難にしてしまう。したがって、Nbは0.025%以下とする必要があり、好ましくは0.020%以下とする。
【００３２】
〔％Nb〕／〔％C〕≦10
また、Cの含有量に対するNbの含有量の比が大きいと、炭化物が形成しやすく固溶Cを残留させることが困難となってしまう。そのため〔％Nb〕／〔％C〕は10以下とする必要があり、好ましくは7.7以下、より好ましくは6.5以下とする。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００３３】
〔％Mn〕／〔％C〕≧100
Cに対するMnの比を大きくすることで、固溶Cとの相互作用による促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）の上昇を抑制することができる。このような効果を得るため、〔％Mn〕／〔％C〕は100以上とする必要があり、好ましくは150以上、より好ましくは200以上とする。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００３４】
なお、本発明の残部は、Fe及び不可避不純物である。これは、本発明の作用・効果を損なわない限り、不可避的不純物をはじめ、他の微量元素を含有するものが本発明の範囲に含まれることを意味する。
【００３５】
さらに、強度、焼付硬化性、延性、時効後の降伏伸びを向上させることを目的として、次の元素を添加することができる。
【００３６】
B：0.0005〜0.0030％
Bは、Nを窒化物として固定することで、固溶Nによる時効劣化を抑制することができる。また粒界に偏析して耐二次加工脆性を向上させることができる。このような効果を得るためにはBを0.0005%以上添加することが好ましい。一方、多量のBは熱間での変形抵抗値を上げて圧延を困難にしてしまう。したがって、Bを添加する場合には0.0030%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.0020%以下とする。
【００３７】
Ti：0.003〜0.050％
Tiは、Nを窒化物として固定することで、固溶Nによる時効劣化を抑制することができる。このような効果を得るためTiを0.003%以上添加することが好ましい。一方、多量のTiを添加するとCと炭化物を形成し固溶Cを残すことが困難となってしまう。したがって、Tiを添加する場合には0.050%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.030%以下とする。
【００３８】
V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.005〜0.050％
V、Ta、W及びMoは、微細析出物を形成することですることで高強度化に寄与できる。このような効果を得るため、V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上を添加する場合には、それぞれ0.005％以上添加することが好ましい。一方、これらの元素を多量に添加すると延性が大きく低下することから、これらの元素の含有量はそれぞれ0.050％以下とすることが好ましい。
【００３９】
Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.01〜0.10％
Cr、Ni及びCuは、組織を細粒化することで高強度化に寄与できる。このような効果を得るため、Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上を添加する場合には、各元素をそれぞれ0.01％以上添加することが好ましい。一方、これらの元素を多量に添加すると延性が大きく低下することから、これらの元素の含有量はそれぞれ0.10％以下とすることが好ましい。
【００４０】
Sb：0.005〜0.050％
Sbは、熱間圧延時の加熱炉において、表面に偏析しスラブが窒化するのを防止することでNによる時効劣化を抑制することができる。このような効果を得るためSbを添加する場合には0.005%以上添加することが好ましい。一方、多量にSbを添加すると製造コストが上昇することからSbを添加する場合は0.050%以下とすることが好ましい。
【００４１】
Ca及びREMのうちから選択される一種又は二種をそれぞれ0.0005〜0.01％
Ca及びREMは、硫化物の形態を制御することで延性を向上させることができる。このような効果を得るためCa及びREMの一種又は二種をそれぞれ0.0005％以上添加することが好ましい。一方、多量の添加は製造コストが上昇することから、これらの元素の含有量はそれぞれ0.01％以下とすることが好ましい。
【００４２】
なお、不純物として、Sn、Mg、Co、As、Pb、Zn、O等を合計で0.5％以下含んでいても、特性には問題ない。
【００４３】
引張強度（ＴＳ）：340MPa以上
本発明の高強度薄鋼板は、引張強度（ＴＳ）が340MPa以上であることを特徴とする。ＴＳを340MPa以上とすることで、強度が必要な部材に対し鋼板を薄肉化することができるからである。ここで、前記ＴＳは、圧延直角方向よりJIS5引張り試験片を切り出し、JIS Z 2241に準拠した引張り試験によって測定することができる。
【００４４】
焼付硬化量（ＢＨ）：30MPa以上
本発明の高強度薄鋼板は、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上であることを特徴とする。ＢＨを30MPa以上とすることで、プレス成型時の荷重を小さくするとともに、プレス成型後の強度を上昇させることができるからである。ここで、前記ＢＨは、圧延直角方向よりJIS5引張り試験片を切り出し、JIS G3135に準拠した塗装焼付硬化量試験方法によって測定することができる。
【００４５】
均一伸び：18％以下
本発明の高強度薄鋼板は、均一伸びが18%以上であることを特徴とする。均一伸びを18%以上とすることで、プレス成型時に歪が集中するのを抑制し、割れの発生を抑制できるからである。
【００４６】
促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）：1.0％以下
本発明の高強度薄鋼板は、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする。促進時効後の降伏伸びを1.0％以下とすることで、プレス成型時のしわの発生を抑制することができるからである。ここで、促進時効後のYP−Elは、圧延直角方向よりJIS5引張り試験片を切り出し、100℃で6時間保持した後に引張り試験をおこなったときの降伏点伸びとして測定することができる。
【００４７】
また、本発明の鋼板は、表面にめっき皮膜を有するものとしてもよい。鋼板表面にめっき皮膜を形成することにより、薄鋼板の耐食性が向上する。なお、めっき皮膜としては、例えば溶融亜鉛めっき皮膜や合金化溶融亜鉛めっき皮膜の他、電気亜鉛めっき、例えばZn−Ni電気合金めっき等が挙げられる。
【００４８】
次に、本発明の薄鋼板の製造方法について説明する。
本発明では、好適には連続鋳造で得られたスラブを鋼素材とし、熱間圧延後、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後、焼鈍及び調質圧延を施して薄鋼板を製造する。
そして、巻取り温度を550℃以上とし、前記焼鈍は、500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上、均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃、均熱時間：10〜1000sの条件で行い、前記調質圧延の板厚減少率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることを特徴とする。
【００４９】
熱間圧延後の巻取り温度：550℃以上
熱間圧延後の巻取り温度が低いと、AlNの析出が抑制され、Nが固溶状態で残ってしまうため、Nによる時効劣化が起こってしまう。また、NbCの析出も抑制され、熱間圧延鋼板の段階で固溶Cが残留すると、冷間圧延時に剪断歪が多く導入される結果、均一伸びが著しく低下してしまう。さらに、アシキュラーフェライトの生成により、鋼板が硬質化し、その後の冷間圧延時における荷重も高くなってしまうことから、操業上の困難をともなう。したがって、巻取り温度は550℃以上とする必要があり、好ましくは600℃以上とする。巻取り温度の上限は特に設けないが、巻取り温度が高いとスケール生成が促進され鋼板歩留まりが低下するだけでなく、酸洗時のスケール残りに起因した表面欠陥などが発生することから、750℃以下とすることが好ましく、より好ましくは700℃以下、さらに好ましくは650℃以下とする。
【００５０】
焼鈍における500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上
焼鈍時の加熱速度が小さいと、加熱途中で回復が促進し、均熱時に粗大な回復粒がそのまま残り、均一な再結晶が抑制されることで均一伸びが低下してしまう。さらに、加工転位が減少することで、析出物が安定化してしまい、その後の均熱時にNbCの再固溶が抑制されるため、固溶Cが少なくなる結果、焼付硬化性が低下してしまう。加熱途中での回復は500℃以上で顕著となり、また、このような作用はC含有量に対するNb含有量の比（〔％Nb〕／〔％C〕）が大きくなるほど顕在化することから、500℃から均熱までを平均0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃/ｓ以上で加熱する必要があり、好ましくは0.2×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／ｓ以上、より好ましくは0.3×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／ｓ以上、さらに好ましくは0.5×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上とする。加熱速度の上限は特に設けず、IHなどを使って100℃／s以上で加熱しても構わないが、特別な加熱装置を用いない場合には、30℃／s以下で十分である。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００５１】
焼鈍における均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃
均熱温度が低いと、再結晶が完了しないだけでなく、NbCの再固溶が抑制されるため、固溶Cが少なくなる結果、焼付硬化性が低下してしまう。このような作用はC含有量に対するNb含有量の比〔％Nb〕／〔％C〕が大きくなるほど顕在化することから、均熱温度は（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）℃以上とする必要があり、好ましくは（650＋15×〔％Nb〕／〔％C〕）℃以上、より好ましくは（650＋20×〔％Nb〕／〔％C〕）℃以上とする。一方、均熱温度が高くなると、フェライト粒が粗大化し、強度が低下するとともに、NbCの再固溶が促進され固溶Cが多くなりすぎる結果、均一伸びの低下や促進時効後のYP-Eｌの上昇を招いてしまう。したがって、均熱温度は900℃以下とする必要があり、好ましくは860℃以下、より好ましくは840℃以下である。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００５２】
焼鈍における均熱時間：10〜1000s
均熱時間が短いと再結晶が完了せず均一伸びが著しく低下してしまうことから、均熱時間は10s以上とする必要があり、好ましくは30s以上、より好ましくは100s以上とする。一方、均熱時間が長いと、フェライト粒が粗大化し、強度が低下してしまうことから、均熱時間は1000s以下とする必要があり、好ましくは500s以下、より好ましくは300s以下、さらに好ましくは200s以下とする。
【００５３】
調質圧延における板厚減少率：0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％
焼鈍後に調質圧延をおこなうことで、ＹＰ−ＥＬを小さくし、プレス成型時のしわの発生を抑制することができる。さらにMnを添加し粒内強度を高めた鋼では、調質圧延時に導入される歪を粒界近傍に集中させることで、加工時の粒内変形を促進させることができ、均一伸びを向上させることができる。このような作用を得るには、Mnが多いほどより多くの歪を必要とすることから、調質圧延における板厚減少率は0.8×〔％Mn〕%以上とする必要がある。一方、調質圧延による板厚減少率が大きくなると、加工歪による均一伸びは低下するが、Mnが少ないほどより少ない歪で均一伸びの低下が顕著となることから、板厚減少率は（2＋〔％Mn〕）%以下とする必要がある。なお、調質圧延においては、圧延ロールによる圧下を加えてもよいし、鋼板にテンションを加えた引張りによる加工を加えてもよい。さらに、圧延と引張りの複合でもよい。
【００５４】
発明の実施に当たり、溶製方法は、通常の転炉法、電炉法等、適宜適用することができる。溶製された鋼は、スラブに鋳造後そのまま、あるいは、温片や冷片のスラブを再加熱し、熱間圧延を施す。熱間圧延で加熱する場合には、1100〜1250℃程度で加熱すればよい。
粗圧延後の仕上げ圧延ではオーステナイト域で圧延を終了するのが好ましい。
仕上げ圧延後、巻取りまでの冷却速度も、特に規定しないが、空冷以上の冷速があれば十分であるが、20℃／s以上の急冷や100℃／s以上の超急冷をおこなってもよい。
【００５５】
その後、通常の酸洗後に、冷間圧延をおこなうに際しては、50〜80％程度の冷圧率で圧延をおこなえばよい。焼鈍に際し、500℃までの昇温過程における昇温速度は任意だが、遅いと作業効率が低下するため3℃／ｓ以上の昇温速度で焼鈍すればよい。均熱後の冷却は任意であるが、遅いと作業効率が低下するため5℃／s以上の冷却速度で冷却すればよい。冷却途中において、300〜450℃温度で30〜600s間保持する、いわゆる過時効処理をおこなっても特に問題はない。
【００５６】
また、冷却途中において必要に応じて420〜500℃の亜鉛めっき浴に浸漬することで溶融亜鉛めっきを施すこともできる。
さらに、めっき浴浸漬後に460〜570℃程度の温度まで再加熱をおこない1s以上、より好ましくは5s以上保持することで亜鉛と鉄を合金化させる、いわゆる合金化処理を行うこともできる。
めっきに際しては亜鉛以外に、Alめっきや亜鉛とAlの複合めっきなどを行うこともできる。また、焼鈍途中でめっきを施さなかった場合には、電気亜鉛めっきやNiめっきなどを施してもよく、冷延鋼板やめっき鋼板の上に、化成処理などにより皮膜を形成することも可能である。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例について説明する。
表１に供試体の化学組成、表２に鋼板の製造条件を示す。表１の成分組成になる溶鋼を、連続鋳造してスラブ（鋼素材）とした。得られたスラブを、表２の条件に従って、熱間圧延し、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後に焼鈍し、その後、調質圧延を施して薄鋼板を製造した。
【００５８】
なお、めっき処理については、ＧＡは合金化溶融亜鉛めっき、ＧＩは溶融亜鉛めっき、ＥＧは電気亜鉛めっきを示し、ＧＡ及びＧＩは焼鈍時の冷却途中で、ＥＧは焼鈍後に、めっき処理を施した。
【００５９】
また、引張強度（ＨＳ）を測定するための引張試験は、圧延直角方向より引張試験片を切り出し、JIS Z 2241に準拠して引張り試験を行った。
均一伸びは、JIS Z 2241に記載の最大試験力時全伸びとした。
焼付硬化量（ＢＨ）の測定は、供試体に予歪2％を付与した後、170℃で20分間保持し、予歪による加工硬化後の降伏点（ＹＰ）の上昇量とした。
促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）の測定については、100℃で6時間保持し、25℃で6ヶ月相当時効させた状態を模擬することによって行った。
測定・算出した結果については表３に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【００６３】
また、図１に供試体No.1〜22、35、36についての、焼付硬化量（ＢＨ）に及ぼす〔％Nb〕／〔％C〕の影響を示す。〔％Nb〕／〔％C〕≦10とすることで、BH≧30MPaを実現することが可能となる。
図２に供試体No.1〜22、30、37についての、降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）に及ぼす〔％Mn〕／〔％C〕の影響を示す。〔％Mn〕／〔％C〕≧100とすることでＹＰ−ＥＬ≦1.0％を実現できる。
図３に、供試体No.1〜24について、均一伸びに及ぼす加熱速度の影響を示す。加熱速度≧0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／sとすることで均一伸び≧18％を実現できる。図４に供試体No.1〜24について、降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）（％）におよぼす加熱速度の影響を示す。加熱速度≧0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／sとすることでＹＰ−ＥＬ≦1.0％を実現できる。なお、図３、４の横軸は、加熱速度を（〔％Nb〕／〔％C〕）で割った値を表している。
図５に均熱温度が900℃以下である供試体No.1〜22、26、27について、均一伸びに及ぼす均熱温度の影響を示す。均熱温度≧650＋10×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃とすることで均一伸び≧18％を実現できる。図６に均熱温度が900℃以下である供試体No.1〜22、26、27について、焼付硬化量（ＢＨ）に及ぼす均熱温度の影響を示す。均熱温度≧650＋10×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃とすることでＢＨ≧30MPaを実現できる。なお、図５、６の横軸は、均熱温度を（650＋10×（〔％Nb〕／〔％C〕））で割った値を表している。
図７に供試体No.1〜22、40、41について、均一伸びに及ぼす調質圧延の板厚減少率の影響を示す。調圧率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることで均一伸び≧18％を実現できる。なお、図７の横軸は、（板厚減少率−0.8×〔％Mn〕）を｛（2＋〔％Mn〕）−0.8×〔％Mn〕｝で割った値を表しており、板厚減少率が（0.8×〔％Mn〕）％（下限値）の場合には0となり、板厚減少率が（2＋〔％Mn〕）％（上限値）の場合には1となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板、並びにめっき薄鋼板を、その有利な製造方法と共に提供することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドア又はフード等のパネル部品や、自販機、デスク、家電・ＯＡ機器、建材等の焼付塗装が施される部品に最適である焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板並びにめっき薄鋼板と、それらの製造方法に関する。
なお、本発明において、薄鋼板とは、板厚が2.0mm以下の冷延鋼板を意味する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する関心の高まりを受けて、製造の際にCO2排出量の大きい鋼板の使用を削減したいという要望が増している。また、自動車分野などでは、車体を軽くすることで燃費を向上させるとともに、排ガスを低減するというニーズが益々大きくなっている。
そのため、鋼板を高強度化し薄肉化することが有効であると考えられる。ただし、鋼板を非常に高強度化する場合、プレス時にスプリングバックによる形状不良や、均一伸びが不足することに起因した歪みの集中により割れが発生するという問題があった。
【０００３】
従来、薄鋼板のプレス部品の中にはプレス加工後に焼付塗装されるものも多く、そのような部品に関しては、焼付け時の熱を利用し、プレス加工後さらに高強度化できる高強度鋼板に対してのニーズが非常に大きかった。
【０００４】
ここで、焼付硬化性に優れた鋼板としては、例えば特許文献１には、重量％でC≦0.01%の鋼においてB／N＝0.5〜1.6としてNを固定することで時効性を改善するとともに、Nb／C＝0.5〜4として固溶Cを残留させることで焼付硬化性を付与する技術が開示されている。また、特許文献２には、重量％でC＝0.001〜0.0035％、Ti≧0.005％の鋼において、（Ti／48）／（S／32＋N／14）≦1.0としてS、NをTiで固定し、添加したCが全量固溶C量となるよう制御することで、焼付硬化性を付与する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、鋼板を高強度化することが困難であるという問題があった。
また、特許文献２の技術では、ある程度の強度を得ることはできるものの、十分な均一伸びを確保できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平昭５８−８４９２９号公報
【特許文献２】特開平２−１９７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したとおり、従来の技術では、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板を提供することは困難であった。
本発明は、上記した従来技術が抱える問題を有利に解決するもので、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板、並びにめっき薄鋼板を、その有利な製造方法と共に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上述した課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた。その結果、特定の組成からなる鋼素材に対し、熱間圧延後、冷却してコイルに550℃以上の巻取り温度で巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後、焼鈍を行うに当たって、加熱速度、均熱温度及び均熱時間の適正化を図るとともに、調質圧延を行うに当たって、板厚減少率の適正化を図ることで、製造された薄鋼板について、所望の焼付硬化性、成形性及び強度が得られることを見出した。
【０００９】
本発明は、上記の知見に基づき完成されたもので、その要旨構成は次のとおりである。
（１）質量％で、C ：0.0010〜0.0040％、Si：0.05％以下、Mn：0.1〜1.0％、P ：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.01〜0.10％、N ：0.0050％以下及びNb：0.005〜0.025％を含有し、かつ、〔％Nb〕／〔％C〕≦10及び〔％Mn〕／〔％C〕≧100を満足し、残部がFe及び不可避不純物の組成からなり、
引張強度（ＴＳ）が340MPa以上、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上、均一伸びが18％以上、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００１０】
（２）さらに質量％で、B：0.0005〜0.0030％を含有することを特徴とする上記（１）に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１１】
（３）さらに質量％で、Ti：0.003〜0.050％を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１２】
（４）さらに質量％で、V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.005〜0.050％含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１３】
（５）さらに質量％で、Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.01〜0.10％含有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１４】
（６）さらに質量％で、Sb：0.005〜0.050％を含有することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１５】
（７）さらに質量％で、Ca及びREMのうちから選択される一種又は二種をそれぞれ0.0005〜0.01％含有することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【００１６】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の鋼板の表面に、めっき層をさらに備えることを特徴とするめっき薄鋼板。
【００１７】
（９）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の鋼素材に対し、熱間圧延後、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後に焼鈍を行い、その後、調質圧延を施して薄鋼板を製造するに当たり、
前記巻取り温度を550℃以上とし、前記焼鈍は、500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上、均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃、均熱時間：10〜1000sの条件で行い、前記調質圧延の板厚減少率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００１８】
（１０）上記（９）に記載の製造方法によって得られた薄鋼板の表面に、焼鈍後、めっき処理を施すことを特徴とするめっき薄鋼板の製造方法。
【００１９】
（１１）前記めっき処理の後、該めっき層にさらに合金化処理を施すことを特徴とする上記（１０）に記載のめっき薄鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板、並びにめっき薄鋼板を、その有利な製造方法と共に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】各供試体について、〔％Nb〕／〔％C〕と焼付硬化量（ＢＨ）との関係を示したものである。
【図２】各供試体について、〔％Mn〕／〔％C〕と降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）との関係を示したものである。
【図３】各供試体について、加熱速度と均一伸びとの関係を示したものである。
【図４】各供試体について、降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）と加熱速度との関係を示したものである。
【図５】各供試体について、均熱温度と均一伸びとの関係を示したものである。
【図６】各供試体について、均熱温度と焼付硬化量（ＢＨ）との関係を示したものである。
【図７】各供試体について、調質圧延の板厚減少率と均一伸びとの関係を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明において、薄鋼板の成分組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。なお、以下の成分組成を表す％は、特に断らない限り質量％を意味するものとする。
【００２３】
C：0.0010〜0.0040％
Cは、Nbと結合して微細炭化物を形成し、鋼板の高強度化に寄与するとともに、加工硬化率を向上させる。また、固溶Cとしても存在することで、焼付硬化性を向上させる。そのため、C含有量は0.0010％以上とする必要がある。ただし、多量のCは、炭化物や固溶Cの増加によって均一伸びを低下させるだけでなく、固溶Cが多く存在する場合には、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が大きくなる。そのため、C量は0.0040％以下とする必要があり、好ましくは0.0030％以下、より好ましくは0.0025％以下、さらに好ましくは0.0020％以下とする。
【００２４】
Si：0.05％以下
Siは、多量に添加すると、硬質化により加工性が劣化したり、焼鈍時のSi酸化物の生成によりめっき性が阻害されたりしてしまう。したがって、Siは0.05％以下とする必要があり、好ましくは0.03％以下、より好ましくは0.02％以下、さらに好ましくは0.01%以下とする。
【００２５】
Mn：0.1〜1.0％
Mnは、固溶強化により高強度化に寄与するだけでなく、固溶Cと相互作用をもつことで固溶Cに起因した促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）の上昇を抑制することができる。また、焼鈍時における加熱途中の回復を抑制することで、均熱時に均一な再結晶粒とし均一伸びを向上させることができる。さらには有害な鋼中SをMnSとして無害化する作用も有する。このような効果を得るため、Mnは0.1%以上とする必要がある。一方、多量のMnは、硬質化により均一伸びを低下させるだけでなく、焼鈍時のMn酸化物の生成によりめっき性が阻害される。そのためMn量は1.0%以下とする必要がある。
【００２６】
P：0.10％以下
Pは、粒界に偏析して、延性や靭性を劣化させることから、0.10％以下とする必要がある。下限は特に設定しないが、高強度化に有効に作用することから、好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.05%以上である。
【００２７】
S：0.03％以下
Ｓは、熱間での延性を著しく低下させることで、熱間割れを誘発し、表面性状を著しく劣化させる。さらに、Sは、強度にほとんど寄与しないばかりか、不純物元素として粗大なMnSを形成することにより、延性、を低下させる。これらの問題はS量が0.03％を超えると顕著となり、極力低減することが望ましい。したがって、S量は0.03％以下とする必要があり、好ましくは0.02％以下、より好ましくは0.01％以下とする。
【００２８】
Al：0.01〜0.10％
Alは、Nを窒化物として固定することで、固溶Nによる時効劣化を抑制することができる。このような効果を得るためにはAlは0.01％以上とする必要があり、好ましくは0.03%以上とする。一方、多量のAlは、鋼中アルミ酸化物の増加を招き延性が低下することから0.1%以下とする必要がある。
【００２９】
Ｎ：0.0050％以下
Ｎは、Tiと結合してTiＮを形成したり、Alと結合してAlＮを形成したりする。ただし、Ｎ含有量が0.01％を超えるとこれらの窒化物がフェライト粒内に分散して加工硬化率が低下する。このため、Ｎ量は0.01％以下とする必要があり、好ましくは0.0030％以下、より好ましくは0.0020％以下とする。
【００３０】
また、本発明では、Ti及びNbのうちから選択される少なくとも一種の元素を含有させる必要がある。
【００３１】
Nb：0.005〜0.025％
Nbは、Cと微細な炭化物を形成することで硬質化に寄与することができる。さらに、Nbの微細な炭化物は焼鈍時における加熱途中の回復を抑制することで、均熱時に均一な再結晶粒とし均一伸びを向上させることができる。そのためNbは0.005%以上とする必要があり、好ましくは0.010%以上である。一方、多量のNb添加は固溶Cを減少させることで焼付硬化性を低下させるだけでなく、熱間での変形抵抗値を上げて圧延を困難にしてしまう。したがって、Nbは0.025%以下とする必要があり、好ましくは0.020%以下とする。
【００３２】
〔％Nb〕／〔％C〕≦10
また、Cの含有量に対するNbの含有量の比が大きいと、炭化物が形成しやすく固溶Cを残留させることが困難となってしまう。そのため〔％Nb〕／〔％C〕は10以下とする必要があり、好ましくは7.7以下、より好ましくは6.5以下とする。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００３３】
〔％Mn〕／〔％C〕≧100
Cに対するMnの比を大きくすることで、固溶Cとの相互作用による促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）の上昇を抑制することができる。このような効果を得るため、〔％Mn〕／〔％C〕は100以上とする必要があり、好ましくは150以上、より好ましくは200以上とする。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００３４】
なお、本発明の残部は、Fe及び不可避不純物である。これは、本発明の作用・効果を損なわない限り、不可避的不純物をはじめ、他の微量元素を含有するものが本発明の範囲に含まれることを意味する。
【００３５】
さらに、強度、焼付硬化性、延性、時効後の降伏伸びを向上させることを目的として、次の元素を添加することができる。
【００３６】
B：0.0005〜0.0030％
Bは、Nを窒化物として固定することで、固溶Nによる時効劣化を抑制することができる。また粒界に偏析して耐二次加工脆性を向上させることができる。このような効果を得るためにはBを0.0005%以上添加することが好ましい。一方、多量のBは熱間での変形抵抗値を上げて圧延を困難にしてしまう。したがって、Bを添加する場合には0.0030%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.0020%以下とする。
【００３７】
Ti：0.003〜0.050％
Tiは、Nを窒化物として固定することで、固溶Nによる時効劣化を抑制することができる。このような効果を得るためTiを0.003%以上添加することが好ましい。一方、多量のTiを添加するとCと炭化物を形成し固溶Cを残すことが困難となってしまう。したがって、Tiを添加する場合には0.050%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.030%以下とする。
【００３８】
V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.005〜0.050％
V、Ta、W及びMoは、微細析出物を形成することですることで高強度化に寄与できる。このような効果を得るため、V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上を添加する場合には、それぞれ0.005％以上添加することが好ましい。一方、これらの元素を多量に添加すると延性が大きく低下することから、これらの元素の含有量はそれぞれ0.050％以下とすることが好ましい。
【００３９】
Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.01〜0.10％
Cr、Ni及びCuは、組織を細粒化することで高強度化に寄与できる。このような効果を得るため、Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上を添加する場合には、各元素をそれぞれ0.01％以上添加することが好ましい。一方、これらの元素を多量に添加すると延性が大きく低下することから、これらの元素の含有量はそれぞれ0.10％以下とすることが好ましい。
【００４０】
Sb：0.005〜0.050％
Sbは、熱間圧延時の加熱炉において、表面に偏析しスラブが窒化するのを防止することでNによる時効劣化を抑制することができる。このような効果を得るためSbを添加する場合には0.005%以上添加することが好ましい。一方、多量にSbを添加すると製造コストが上昇することからSbを添加する場合は0.050%以下とすることが好ましい。
【００４１】
Ca及びREMのうちから選択される一種又は二種をそれぞれ0.0005〜0.01％
Ca及びREMは、硫化物の形態を制御することで延性を向上させることができる。このような効果を得るためCa及びREMの一種又は二種をそれぞれ0.0005％以上添加することが好ましい。一方、多量の添加は製造コストが上昇することから、これらの元素の含有量はそれぞれ0.01％以下とすることが好ましい。
【００４２】
なお、不純物として、Sn、Mg、Co、As、Pb、Zn、O等を合計で0.5％以下含んでいても、特性には問題ない。
【００４３】
引張強度（ＴＳ）：340MPa以上
本発明の高強度薄鋼板は、引張強度（ＴＳ）が340MPa以上であることを特徴とする。ＴＳを340MPa以上とすることで、強度が必要な部材に対し鋼板を薄肉化することができるからである。ここで、前記ＴＳは、圧延直角方向よりJIS5引張り試験片を切り出し、JIS Z 2241に準拠した引張り試験によって測定することができる。
【００４４】
焼付硬化量（ＢＨ）：30MPa以上
本発明の高強度薄鋼板は、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上であることを特徴とする。ＢＨを30MPa以上とすることで、プレス成型時の荷重を小さくするとともに、プレス成型後の強度を上昇させることができるからである。ここで、前記ＢＨは、圧延直角方向よりJIS5引張り試験片を切り出し、JIS G3135に準拠した塗装焼付硬化量試験方法によって測定することができる。
【００４５】
均一伸び：18％以下
本発明の高強度薄鋼板は、均一伸びが18%以上であることを特徴とする。均一伸びを18%以上とすることで、プレス成型時に歪が集中するのを抑制し、割れの発生を抑制できるからである。
【００４６】
促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）：1.0％以下
本発明の高強度薄鋼板は、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする。促進時効後の降伏伸びを1.0％以下とすることで、プレス成型時のしわの発生を抑制することができるからである。ここで、促進時効後のYP−Elは、圧延直角方向よりJIS5引張り試験片を切り出し、100℃で6時間保持した後に引張り試験をおこなったときの降伏点伸びとして測定することができる。
【００４７】
また、本発明の鋼板は、表面にめっき皮膜を有するものとしてもよい。鋼板表面にめっき皮膜を形成することにより、薄鋼板の耐食性が向上する。なお、めっき皮膜としては、例えば溶融亜鉛めっき皮膜や合金化溶融亜鉛めっき皮膜の他、電気亜鉛めっき、例えばZn−Ni電気合金めっき等が挙げられる。
【００４８】
次に、本発明の薄鋼板の製造方法について説明する。
本発明では、好適には連続鋳造で得られたスラブを鋼素材とし、熱間圧延後、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後、焼鈍及び調質圧延を施して薄鋼板を製造する。
そして、巻取り温度を550℃以上とし、前記焼鈍は、500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上、均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃、均熱時間：10〜1000sの条件で行い、前記調質圧延の板厚減少率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることを特徴とする。
【００４９】
熱間圧延後の巻取り温度：550℃以上
熱間圧延後の巻取り温度が低いと、AlNの析出が抑制され、Nが固溶状態で残ってしまうため、Nによる時効劣化が起こってしまう。また、NbCの析出も抑制され、熱間圧延鋼板の段階で固溶Cが残留すると、冷間圧延時に剪断歪が多く導入される結果、均一伸びが著しく低下してしまう。さらに、アシキュラーフェライトの生成により、鋼板が硬質化し、その後の冷間圧延時における荷重も高くなってしまうことから、操業上の困難をともなう。したがって、巻取り温度は550℃以上とする必要があり、好ましくは600℃以上とする。巻取り温度の上限は特に設けないが、巻取り温度が高いとスケール生成が促進され鋼板歩留まりが低下するだけでなく、酸洗時のスケール残りに起因した表面欠陥などが発生することから、750℃以下とすることが好ましく、より好ましくは700℃以下、さらに好ましくは650℃以下とする。
【００５０】
焼鈍における500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上
焼鈍時の加熱速度が小さいと、加熱途中で回復が促進し、均熱時に粗大な回復粒がそのまま残り、均一な再結晶が抑制されることで均一伸びが低下してしまう。さらに、加工転位が減少することで、析出物が安定化してしまい、その後の均熱時にNbCの再固溶が抑制されるため、固溶Cが少なくなる結果、焼付硬化性が低下してしまう。加熱途中での回復は500℃以上で顕著となり、また、このような作用はC含有量に対するNb含有量の比（〔％Nb〕／〔％C〕）が大きくなるほど顕在化することから、500℃から均熱までを平均0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃/ｓ以上で加熱する必要があり、好ましくは0.2×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／ｓ以上、より好ましくは0.3×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／ｓ以上、さらに好ましくは0.5×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上とする。加熱速度の上限は特に設けず、IHなどを使って100℃／s以上で加熱しても構わないが、特別な加熱装置を用いない場合には、30℃／s以下で十分である。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００５１】
焼鈍における均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃
均熱温度が低いと、再結晶が完了しないだけでなく、NbCの再固溶が抑制されるため、固溶Cが少なくなる結果、焼付硬化性が低下してしまう。このような作用はC含有量に対するNb含有量の比〔％Nb〕／〔％C〕が大きくなるほど顕在化することから、均熱温度は（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）℃以上とする必要があり、好ましくは（650＋15×〔％Nb〕／〔％C〕）℃以上、より好ましくは（650＋20×〔％Nb〕／〔％C〕）℃以上とする。一方、均熱温度が高くなると、フェライト粒が粗大化し、強度が低下するとともに、NbCの再固溶が促進され固溶Cが多くなりすぎる結果、均一伸びの低下や促進時効後のYP-Eｌの上昇を招いてしまう。したがって、均熱温度は900℃以下とする必要があり、好ましくは860℃以下、より好ましくは840℃以下である。なお、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【００５２】
焼鈍における均熱時間：10〜1000s
均熱時間が短いと再結晶が完了せず均一伸びが著しく低下してしまうことから、均熱時間は10s以上とする必要があり、好ましくは30s以上、より好ましくは100s以上とする。一方、均熱時間が長いと、フェライト粒が粗大化し、強度が低下してしまうことから、均熱時間は1000s以下とする必要があり、好ましくは500s以下、より好ましくは300s以下、さらに好ましくは200s以下とする。
【００５３】
調質圧延における板厚減少率：0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％
焼鈍後に調質圧延をおこなうことで、ＹＰ−ＥＬを小さくし、プレス成型時のしわの発生を抑制することができる。さらにMnを添加し粒内強度を高めた鋼では、調質圧延時に導入される歪を粒界近傍に集中させることで、加工時の粒内変形を促進させることができ、均一伸びを向上させることができる。このような作用を得るには、Mnが多いほどより多くの歪を必要とすることから、調質圧延における板厚減少率は0.8×〔％Mn〕%以上とする必要がある。一方、調質圧延による板厚減少率が大きくなると、加工歪による均一伸びは低下するが、Mnが少ないほどより少ない歪で均一伸びの低下が顕著となることから、板厚減少率は（2＋〔％Mn〕）%以下とする必要がある。なお、調質圧延においては、圧延ロールによる圧下を加えてもよいし、鋼板にテンションを加えた引張りによる加工を加えてもよい。さらに、圧延と引張りの複合でもよい。
【００５４】
発明の実施に当たり、溶製方法は、通常の転炉法、電炉法等、適宜適用することができる。溶製された鋼は、スラブに鋳造後そのまま、あるいは、温片や冷片のスラブを再加熱し、熱間圧延を施す。熱間圧延で加熱する場合には、1100〜1250℃程度で加熱すればよい。
粗圧延後の仕上げ圧延ではオーステナイト域で圧延を終了するのが好ましい。
仕上げ圧延後、巻取りまでの冷却速度も、特に規定しないが、空冷以上の冷速があれば十分であるが、20℃／s以上の急冷や100℃／s以上の超急冷をおこなってもよい。
【００５５】
その後、通常の酸洗後に、冷間圧延をおこなうに際しては、50〜80％程度の冷圧率で圧延をおこなえばよい。焼鈍に際し、500℃までの昇温過程における昇温速度は任意だが、遅いと作業効率が低下するため3℃／ｓ以上の昇温速度で焼鈍すればよい。均熱後の冷却は任意であるが、遅いと作業効率が低下するため5℃／s以上の冷却速度で冷却すればよい。冷却途中において、300〜450℃温度で30〜600s間保持する、いわゆる過時効処理をおこなっても特に問題はない。
【００５６】
また、冷却途中において必要に応じて420〜500℃の亜鉛めっき浴に浸漬することで溶融亜鉛めっきを施すこともできる。
さらに、めっき浴浸漬後に460〜570℃程度の温度まで再加熱をおこない1s以上、より好ましくは5s以上保持することで亜鉛と鉄を合金化させる、いわゆる合金化処理を行うこともできる。
めっきに際しては亜鉛以外に、Alめっきや亜鉛とAlの複合めっきなどを行うこともできる。また、焼鈍途中でめっきを施さなかった場合には、電気亜鉛めっきやNiめっきなどを施してもよく、冷延鋼板やめっき鋼板の上に、化成処理などにより皮膜を形成することも可能である。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例について説明する。
表１に供試体の化学組成、表２に鋼板の製造条件を示す。表１の成分組成になる溶鋼を、連続鋳造してスラブ（鋼素材）とした。得られたスラブを、表２の条件に従って、熱間圧延し、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後に焼鈍し、その後、調質圧延を施して薄鋼板を製造した。
【００５８】
なお、めっき処理については、ＧＡは合金化溶融亜鉛めっき、ＧＩは溶融亜鉛めっき、ＥＧは電気亜鉛めっきを示し、ＧＡ及びＧＩは焼鈍時の冷却途中で、ＥＧは焼鈍後に、めっき処理を施した。
【００５９】
また、引張強度（ＨＳ）を測定するための引張試験は、圧延直角方向より引張試験片を切り出し、JIS Z 2241に準拠して引張り試験を行った。
均一伸びは、JIS Z 2241に記載の最大試験力時全伸びとした。
焼付硬化量（ＢＨ）の測定は、供試体に予歪2％を付与した後、170℃で20分間保持し、予歪による加工硬化後の降伏点（ＹＰ）の上昇量とした。
促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）の測定については、100℃で6時間保持し、25℃で6ヶ月相当時効させた状態を模擬することによって行った。
測定・算出した結果については表３に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【００６３】
また、図１に供試体No.1〜22、35、36についての、焼付硬化量（ＢＨ）に及ぼす〔％Nb〕／〔％C〕の影響を示す。〔％Nb〕／〔％C〕≦10とすることで、BH≧30MPaを実現することが可能となる。
図２に供試体No.1〜22、30、37についての、降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）に及ぼす〔％Mn〕／〔％C〕の影響を示す。〔％Mn〕／〔％C〕≧100とすることでＹＰ−ＥＬ≦1.0％を実現できる。
図３に、供試体No.1〜24について、均一伸びに及ぼす加熱速度の影響を示す。加熱速度≧0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／sとすることで均一伸び≧18％を実現できる。図４に供試体No.1〜24について、降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）（％）におよぼす加熱速度の影響を示す。加熱速度≧0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／sとすることでＹＰ−ＥＬ≦1.0％を実現できる。なお、図３、４の横軸は、加熱速度を（〔％Nb〕／〔％C〕）で割った値を表している。
図５に均熱温度が900℃以下である供試体No.1〜22、26、27について、均一伸びに及ぼす均熱温度の影響を示す。均熱温度≧650＋10×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃とすることで均一伸び≧18％を実現できる。図６に均熱温度が900℃以下である供試体No.1〜22、26、27について、焼付硬化量（ＢＨ）に及ぼす均熱温度の影響を示す。均熱温度≧650＋10×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃とすることでＢＨ≧30MPaを実現できる。なお、図５、６の横軸は、均熱温度を（650＋10×（〔％Nb〕／〔％C〕））で割った値を表している。
図７に供試体No.1〜22、40、41について、均一伸びに及ぼす調質圧延の板厚減少率の影響を示す。調圧率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることで均一伸び≧18％を実現できる。なお、図７の横軸は、（板厚減少率−0.8×〔％Mn〕）を｛（2＋〔％Mn〕）−0.8×〔％Mn〕｝で割った値を表しており、板厚減少率が（0.8×〔％Mn〕）％（下限値）の場合には0となり、板厚減少率が（2＋〔％Mn〕）％（上限値）の場合には1となる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板、並びにめっき薄鋼板を、その有利な製造方法と共に提供することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、C ：0.0010〜0.0040％、Si：0.05％以下、Mn：0.1〜1.0％、P ：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.01〜0.10％、N ：0.0050％以下及びNb：0.005〜0.025％を含有し、かつ、〔％Nb〕／〔％C〕≦10及び〔％Mn〕／〔％C〕≧100を満足し、残部がFe及び不可避不純物の組成からなり、
引張強度（ＴＳ）が340MPa以上、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上、均一伸びが18％以上、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【請求項２】
さらに質量％で、B：0.0005〜0.0030％を含有することを特徴とする請求項１に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項３】
さらに質量％で、Ti：0.003〜0.050％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項４】
さらに質量％で、V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.005〜0.050％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項５】
さらに質量％で、Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.01〜0.10％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項６】
さらに質量％で、Sb：0.005〜0.050％を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項７】
さらに質量％で、Ca及びREMのうちから選択される一種又は二種をそれぞれ0.0005〜0.01％含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の鋼板の表面に、めっき層をさらに備えることを特徴とするめっき薄鋼板。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の組成からなる鋼素材に対し、熱間圧延後、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後に焼鈍を行い、その後、調質圧延を施して薄鋼板を製造するに当たり、
前記熱間圧延後の巻取り温度を550℃以上とし、前記焼鈍は、500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上、均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃、均熱時間：10〜1000sの条件で行い、前記調質圧延の板厚減少率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法によって得られた薄鋼板の表面に、焼鈍後、めっき処理を施すことを特徴とするめっき薄鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記めっき処理の後、該めっき層にさらに合金化処理を施すことを特徴とする請求項１０に記載のめっき薄鋼板の製造方法。
【請求項１】
質量％で、C ：0.0010〜0.0040％、Si：0.05％以下、Mn：0.1〜1.0％、P ：0.10％以下、S：0.03％以下、Al：0.01〜0.10％、N ：0.0050％以下及びNb：0.005〜0.025％を含有し、かつ、〔％Nb〕／〔％C〕≦10及び〔％Mn〕／〔％C〕≧100を満足し、残部がFe及び不可避不純物の組成からなり、
引張強度（ＴＳ）が340MPa以上、焼付硬化量（ＢＨ）が30MPa以上、均一伸びが18％以上、促進時効後の降伏伸び（ＹＰ−ＥＬ）が1.0％以下であることを特徴とする焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【請求項２】
さらに質量％で、B：0.0005〜0.0030％を含有することを特徴とする請求項１に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項３】
さらに質量％で、Ti：0.003〜0.050％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項４】
さらに質量％で、V、Ta、W及びMoのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.005〜0.050％含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項５】
さらに質量％で、Cr、Ni及びCuのうちから選択される一種又は二種以上をそれぞれ0.01〜0.10％含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項６】
さらに質量％で、Sb：0.005〜0.050％を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項７】
さらに質量％で、Ca及びREMのうちから選択される一種又は二種をそれぞれ0.0005〜0.01％含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の鋼板の表面に、めっき層をさらに備えることを特徴とするめっき薄鋼板。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の組成からなる鋼素材に対し、熱間圧延後、冷却してコイルに巻き取り、ついで酸洗後、冷間圧延した後に焼鈍を行い、その後、調質圧延を施して薄鋼板を製造するに当たり、
前記熱間圧延後の巻取り温度を550℃以上とし、前記焼鈍は、500℃から均熱温度域までの加熱速度：0.1×（〔％Nb〕／〔％C〕）℃／s以上、均熱温度：（650＋10×〔％Nb〕／〔％C〕）〜900℃、均熱時間：10〜1000sの条件で行い、前記調質圧延の板厚減少率を0.8×〔％Mn〕〜（2＋〔％Mn〕）％とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の焼付硬化性及び成形性に優れた高強度薄鋼板の製造方法。
ただし、〔％M〕は、鋼中のM元素の含有量（質量％）を示す。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法によって得られた薄鋼板の表面に、焼鈍後、めっき処理を施すことを特徴とするめっき薄鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記めっき処理の後、該めっき層にさらに合金化処理を施すことを特徴とする請求項１０に記載のめっき薄鋼板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−６４１６９（Ｐ２０１３−６４１６９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２１９１（Ｐ２０１１−２０２１９１）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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