JP2004143518A

JP2004143518A - 熱延鋼板

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Publication number: JP2004143518A
Application number: JP2002308932A
Authority: JP
Inventors: Norio Imai; 今井　規雄; Toshiro Tomita; 富田　俊郎
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP4304421B2

Abstract

【課題】強度、延性、穴拡げ性及び耐疲労特性に優れ、各種の高強度構造部材の素材として好適な熱延鋼板を提供する。
【解決手段】Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．００１〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．００１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜３％、Ｖ：０．１％を超えて１．０％までを含み、残部はＦｅ及び不純物からなり、組織が平均粒径１〜５μｍのフェライトを主相とし、フェライト粒内に平均粒径が５０ｎｍ以下のＶの炭窒化物が存在することを特徴とする熱延鋼板。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種の産業機械に用いられる高強度部材の素材として好適な熱延鋼板、なかでも熱延のままで細粒組織を有する加工性と耐疲労特性に優れた熱延鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車を初めとする輸送用機械や各種産業機械の構造部材の素材として用いられる鋼材には、強度、加工性及び靱性などの機械的性質に優れることが要求される。こうした機械的性質を総合的に向上させるためには鋼材の組織を微細化することが有効であり、鋼材の組織微細化による高強度化は、合金成分を節減できるので製品コストの低減にも有効である。このため、従来から微細な組織を得るための製造方法が数多く検討されてきた。
【０００３】
従来技術における組織の微細化手段としては、例えば、特許文献１〜３に「大圧下圧延」に関する技術が、又、特許文献４及び５に「制御圧延・制御冷却」に関する技術が提案されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１には、連続熱間圧延の後段において、圧下率が４０％以上、平均歪速度が６０秒^−１の圧下を加え、更に、２秒以内に連続して圧下率が４０％以上の圧下を加える大圧下圧延により組織を微細化する技術が開示されている。しかし、上記の特許文献１で提案された技術は、１パス当たりの圧下量を４０％以上にする必要があり、一般的なホットストリップミルでは実現し難い。更に、板厚形状の制御も困難である。
【０００５】
特許文献２には、圧延直後、０．５秒以内の圧延歪を蓄積した状態から急冷して鋼の組織を微細化する技術が開示されている。しかし、この特許文献２で提案された方法では、通常仕上げタンデム圧延機の出側で行う、温度計測と板厚及び板幅の計測に支障をきたすため、生産性が低下する。
【０００６】
特許文献３には、いわゆる「Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ鋼」を動的再結晶域で多パス圧延し、平均粒径で２μｍ未満の細粒組織とする技術が開示されている。しかし、一般的なホットストリップミルにおいて、圧延温度を安定して動的再結晶温度域に制御することは極めて困難である。
【０００７】
特許文献４には、いわゆる「Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ鋼」の仕上げ圧延前に表面を強制冷却し、表層部が細粒の熱延鋼板を得る技術が開示されている。しかし、この特許文献４で提案された技術の場合、鋼板の内部における粒径は１０μｍ以上と大きいし、表層部の細粒化を行っただけでは鋼材全体の強化への寄与は極めて僅かしかない。
【０００８】
特許文献５には、いわゆる「Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｔｉ鋼」において、１１００〜９５０℃の温度範囲で圧下量が２０％以上となる圧延を施して動的再結晶させる第１段階の圧延工程と、９５０℃未満で７００℃以上の温度範囲で５℃／秒以上の冷却速度で冷却しながら１パス当たりの圧下量が２０％以上で、累積圧下率が５０％以上となる圧延を行って静的再結晶を繰り返す第２段階の圧延工程とによって、平均粒径が２μｍ以下の鋼板を得る技術が開示されている。しかし、Ｔｉの含有量が規定値を下回る鋼の場合には、上記第１段階の動的再結晶が不十分となって結晶粒を微細化し難いし、Ｔｉ無添加の鋼の場合には、上記の圧延技術を適用してもその粒径は１１μｍ以上のものでしかない。
【０００９】
【特許文献１】
特公平５−６５５６４号公報
【特許文献２】
特公平４−１１６０８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１５２５４４号公報
【特許文献４】
特開平９−１３７２４８号公報
【特許文献５】
特開平１１−９２８５９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、自動車や各種の産業機械に用いられる高強度部材の素材として好適な熱延鋼板を提供することである。具体的には、溶接性を満足できる範囲のＣ含有量で、延性、穴広げ性及び耐疲労特性が良好な熱延鋼板を安定して提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）、（２）に示す熱延鋼板にある。
【００１２】
（１）質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．００１〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．００１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜３％、Ｖ：０．１％を超えて１．０％までを含み、残部はＦｅ及び不純物からなり、組織が平均粒径１〜５μｍのフェライトを主相とし、フェライト粒内に平均粒径が５０ｎｍ以下のＶの炭窒化物が存在することを特徴とする熱延鋼板。
【００１３】
（２）質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．００１〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．００１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜３％、Ｖ：０．１％を超えて１．０％までを含み、更に、下記（ａ）群から（ｃ）群までのうちの１群以上から選ばれる少なくとも１種以上の成分を含み、残部はＦｅ及び不純物からなり、組織が平均粒径１〜５μｍのフェライトを主相とし、フェライト粒内に平均粒径が５０ｎｍ以下のＶの炭窒化物が存在することを特徴とする熱延鋼板。
【００１４】
（ａ）Ｎｂ：０．００５〜０．１０％及びＴｉ：０．００５〜０．２０％、
（ｂ）Ｃａ：０．０００２〜０．０１０％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％及びＲＥＭ（希士類元素）：０．００２〜０．１０％、
（ｃ）Ｃｒ：０．０５〜１．０％及びＭｏ：０．０５〜１．０％。
【００１５】
ここで、フェライトの「平均粒径」とは、いわゆる「切片法」で求めた平均切片長さを１．１２８倍して得たものを指す。
【００１６】
「主相」とは「組織に占める割合が５０％を超える相」をいう。
【００１７】
本発明でいう炭窒化物には、「炭化物」と「窒化物」が含まれる。すなわち、Ｖの炭窒化物には、Ｖの「炭窒化物」だけではなくＶの「炭化物」とＶの「窒化物」も含まれる。
【００１８】
更に、Ｖの「炭窒化物」は、「Ｖを含む炭窒化物」を指し、その「粒径」とは、個々の粒子の短径と長径の和の１／２で定義される値を指し、「平均粒径」は上記粒径の算術平均を指す。ここで、「Ｖを含む炭窒化物」とは、炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）を除いた部分に占めるＶの割合が１０％以上であるものを指す。
【００１９】
「ＲＥＭ（希土類元素）」は、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、ＲＥＭの含有量は上記元素の合計含有量を指す。
【００２０】
以下、上記（１）及び（２）の熱延鋼板に係る発明をそれぞれ（１）及び（２）の発明という。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前記した目的を達成するために種々検討を行い、下記（イ）〜（ホ）の知見を得た。
【００２２】
（イ）フェライト粒を微細化し、そのフェライト粒内にＶを含む炭窒化物を極めて微細に析出させることにより、延性、穴広げ性及び耐疲労特性特に優れた熱延鋼板が得られる。
【００２３】
（ロ）ＴｉやＮｂの多量の添加では粗圧延前に未固溶の炭窒化物が増加するため、延性、穴広げ性及び耐疲労特性の劣化を招くが、Ｖは多量の添加でも未固溶の炭窒化物を形成し難く、これらの特性劣化がない。
【００２４】
（ハ）ＶにＴｉやＮｂを複合添加した場合でも、ＴｉやＮｂの含有量を適正化すれば、つまり、ＴｉやＮｂを添加したときに未固溶の炭窒化物が形成されない条件とすれば、ＴｉやＮｂの添加によって未固溶の炭窒化物が増加することはなく、延性、穴広げ性及び耐疲労強度が向上する。
【００２５】
なお、上述の組織によって加工性と耐疲労特性に優れる理由は必ずしも明らかではないが、フェライト粒の微細化によるマクロ的な組織の均一化と、Ｖを含む微細炭窒化物によりフェライト粒内がより均一に強化されることに基づくものと推測される。
【００２６】
（ニ）上述の微細なフェライト粒とフェライト粒内にＶを含む微細な炭窒化物が析出した組織は、粗圧延後のタンデム圧延機列による仕上げ圧延において、最終から１段前の圧延スタンドにおいてＡｒ_３　点以上で圧延し、その後５０℃／秒以上の平均冷却速度で「Ａｒ_３　点−５０℃」以下の温度まで冷却した後、最終スタンドにおいて２０％以下の圧下を施すことによって得られる。
【００２７】
このような仕上げ圧延により前記の組織が得られる理由は必ずしも明らかではないが、最終圧延前の急冷によって、最終から１段前のスタンドでの圧延でオーステナイトに付与された歪みが維持された状態のままで最終スタンドでの圧延を受けるため歪みが蓄積されることや、最終から１段前のスタンドと最終スタンドとの間でフェライト核生成の潜伏時間が消費されて最終スタンドでの圧延を受けることなどによって、（１）　フェライトの核生成が促進されてフェライトが微細化することや（２）　炭素が過飽和なフェライトになり、Ｖの炭窒化物の微細析出が促進されることなど、によるものと推測される。
【００２８】
前記（１）及び（２）の本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００２９】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「％」表示は「質量％」を意味する。
（Ａ）熱延鋼板の化学組成
Ｃ：
Ｃは、鋼板の強度を高める作用を有し、０．０５％以上含有させることで効果が得られる。しかし、その含有量が０．２０％を超えると加工性の低下や溶接性の劣化を招く。したがって、Ｃの含有量を０．０５〜０．２％と定めた。なお、高強度化の観点からは、Ｃの含有量は０．０８％を超えて０．２％までとすることが好ましく、更に好ましくは０．１％を超えて０．２％までである。
【００３０】
Ｓｉ：
Ｓｉは、固溶強化を通じて鋼板の強度、延性及び穴広げ性を向上させる作用を有する。しかし、Ｓｉを３．０％を超えて含有させても上記作用による効果が飽和する上に、溶接性の劣化を招く。一方、下限は０％でもよいが、低減に要するコストの観点から０．００１％とする。したがって、Ｓｉ含有量を０．００１〜３．０％とした。なお、加工性の観点からは、Ｓｉの上限を２．０％とすることが好ましい。
【００３１】
Ｍｎ：
Ｍｎは、鋼板の強度を確保するとともに、鋼中に不純物として存在するＳをＭｎＳとして固定して、連続鋳造又は熱間圧延を初めとする熱間加工中に生じる割れを抑制する作用を有する。しかし、Ｍｎの含有量が０．５％未満の場合には前述の作用による割れ抑制の効果が得られず、一方、３．０％を超えて含有させてもその作用が飽和するだけでなく、加工性の低下を招く。このため、Ｍｎの含有量を０．５〜３．０％と定めた。なお、高強度化の観点からのＭｎ含有量の下限値は好ましくは１．０％である。Ｍｎ含有量の上限値は、加工性の観点から２．５％とすることが好ましく、より好ましくは２．２％未満である。
【００３２】
Ｐ：
Ｐは、鋼板の強度を高める作用を有する。この作用を得るには０．００１％以上の含有量が必要である。一方、Ｐを０．２％を超えて含有させると、粒界偏析による脆化だけでなく、溶接性も劣化する。したがって、Ｐの含有量を０．００１〜０．２％とした。なお、Ｐの含有量の上限値は０．１％とすることが好ましく、加工性をより一層向上させるために、その上限値は０．０５％とすることが一層好ましい。
【００３３】
Ａｌ：
Ａｌは、脱酸作用、主相となるフェライトが組織に占める割合の増加、更には、いわゆる「ＴＲＩＰ鋼」における「残留オーステナイト」の量を増やす作用を有する。しかし、その含有量が０．００１％未満では前記の効果が得られない。一方、Ａｌを３％を超えて含有させても前記の効果は飽和しコストが嵩むばかりである。したがって、Ａｌの含有量を０．００１〜３％とした。なお、脱酸のみを目的としてＡｌを添加する場合は、経済性の観点からＡｌの含有量の上限は０．１０％とするのがよい。
【００３４】
Ｖ：
Ｖは、本発明で最も重要な元素である。Ｖは、フェライト地に炭窒化物として微細に析出し、高強度化と、延性、穴広げ性及び耐疲労特性を向上させる作用を有する。しかし、その含有量が０．１％以下では添加効果に乏しい。一方、Ｖを１．０％を超えて含有させても上記の効果は飽和するし、Ｖの炭窒化物が粗大となって延性、穴広げ性及び、耐疲労特性が却って低下する。したがって、Ｖの含有量を０．１％を超えて１．０％までと定めた。なお、Ｖ含有量は０．２％〜１．０％とするのが好ましく、０．３〜１．０％とすれば一層好ましい。
【００３５】
前記（１）の発明に記載の熱延鋼板の化学組成は、上記のＣからＶまでの元素と、残部がＦｅ及び不純物からなるものである。
【００３６】
前記（２）の発明に記載の熱延鋼板の化学組成は、前記（１）の発明に記載の鋼のＦｅの一部に代えて、下記（ａ）群から（ｃ）群までのうちの１群以上から選ばれる少なくとも１種以上の成分を含むものである。
【００３７】
（ａ）Ｎｂ：０．００５〜０．１０％及びＴｉ：０．００５〜０．２０、
（ｂ）Ｃａ：０．０００２〜０．０１０％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％及びＲＥＭ（希士類元素）：０．００２〜０．１０％、
（ｃ）Ｃｒ：０．０５〜１．０％及びＭｏ：０．０５〜１．０％。
【００３８】
ここで上記（ａ）群に記載のＮｂとＴｉはフェライト地に炭窒化物として析出し、析出強化によって強度を一層高める作用を有するので、ＮｂとＴｉは、以下に述べる範囲内でそれぞれを単独で含有させてもよいし、複合して含有させてもよい。
【００３９】
（ｂ）群に記載のＣａからＲＥＭ（希土類元素）までのいずれの元素も介在物の形状を調整して冷間加工性を改善する作用を有するので、ＣａからＲＥＭまでの元素は、以下に述べる範囲内でそれぞれを単独で含有させてもよいし、２種以上を複合して含有させてもよい。
【００４０】
なお、ＲＥＭは、前述のとおりＳｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素を指し、ミッシュメタルの形で添加してもよい。本発明でいうＲＥＭの含有量が上記元素の合計含有量を指すことは既に述べたとおりである。
【００４１】
又、上記（ｃ）群に記載のＣｒとＭｏはいずれも固溶強化によって強度を高める作用を有するので、ＣｒとＭｏは、以下に述べる範囲内でそれぞれを単独で含有させてもよいし、複合して含有させてもよい。
【００４２】
（ａ）群（Ｎｂ及びＴｉ）：
Ｎｂ及びＴｉは、いずれもフェライト地に炭窒化物として析出し、析出強化によって強度を一層高める作用を有する元素である。この効果を確実に得るには、Ｎｂ及びＴｉのいずれも０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｎｂを０．１０％を超えて、又、Ｔｉを０．２０％を超えて含有させても上記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｎｂ及びＴｉを添加する場合には、その含有量はそれぞれ０．００５〜０．１０％、０．００５〜０．２０％とするのがよい。
【００４３】
なお、粗圧延前に未固溶のＴｉやＮｂの炭窒化物の量を低減し、強度、延性、穴広げ性及び耐疲労特性を一層向上させるという観点からは、Ｔｉ及びＮｂの含有量は、上記の規定に加えて下記▲１▼式で表される値が０．０１９０以下を満たすことが好ましい。より好ましくは０．０１６５以下、更に好ましくは０．０１４５以下である。
【００４４】
｛（４８／９３）Ｎｂ（％）＋Ｔｉ（％）｝×Ｃ（％）・・・▲１▼。
【００４５】
（ｂ）群（Ｃａ、Ｚｒ及びＲＥＭ）：
Ｃａ、Ｚｒ及びＲＥＭは、いずれも介在物の形状を調整して冷間加工性を改善する作用を有する元素である。この効果を確実に得るには、Ｃａは０．０００２％以上、Ｚｒは０．０１％以上、ＲＥＭは０．００２％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｃａ、Ｚｒ、ＲＥＭの含有量が、それぞれ０．０１０％、０．１０％、０．１０％を超えると、鋼中の介在物が多くなりすぎて加工性が劣化することがある。したがって、Ｃａ、Ｚｒ及びＲＥＭを添加する場合には、その含有量はそれぞれ０．０００２〜０．０１０％、０．０１〜０．１０％、０．００２〜０．１０％とするのがよい。
【００４６】
（ｃ）群（Ｃｒ及びＭｏ）：
Ｃｒ及びＭｏは、いずれも固溶強化によって鋼板の強度を高める作用を有する元素である。この効果を確実に得るには、Ｃｒ及びＭｏいずれも０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Ｃｒ、Ｍｏをいずれも１．０％を超えて含有させても上記の効果は飽和し、コストが嵩むばかりである。したがって、Ｃｒ及びＭｏを添加する場合には、その含有量はいずれも０．０５〜１．０％とするのがよい。
【００４７】
上記の（ａ）群から（ｃ）群までの元素については、複数の群から選ばれる元素を複合して含有させてもよい。
【００４８】
なお、鋼中に混入する不純物としては、Ｓ、Ｎなどが挙げられるが、例えばＳ、Ｎについては、できればその含有量を以下のように規制するのが望ましい。
【００４９】
Ｓ：
Ｓは硫化物系介在物を形成して加工性を低下させるため、その含有量は０．０５％以下に抑えるのが望ましい。なお、一段と優れた加工性を確保するために、Ｓの含有量は０．００８％以下とすることが一層好ましく、０．００３％以下とすれば極めて好ましい。
【００５０】
Ｎ：
Ｎは加工性を低下させるため、その含有量は０．０１％未満に抑えることが望ましい。なお、Ｎの含有量は０．００６％以下とすることが一層好ましい。
【００５１】
又、Ｃｕ、Ｎｉは変態強化及び耐食性向上の作用を有するため、それぞれ０．０５〜１．０％を含有させてもよい。
【００５２】
上述の組成を有する鋼は、例えば転炉、電気炉又は平炉等により溶製されたリムド鋼、キャップド鋼、セミキルド鋼又はキルド鋼いずれであってもよく、更に、鋳型に注入する「造塊法」又は「連続鋳造法」のいずれの手段を用いて鋼塊とされたものであってもよい。
（Ｂ）熱延鋼板の組織
主相：
主相は平均粒径１〜５μｍのフェライトとする必要がある。これはフェライト以外の相、例えばベイナイト、マルテンサイト、セメンタイト、パーライトが主相を形成すると強度が高くなって延性、穴拡げ性が低下するためである。なお、「主相」とは「組織に占める割合が５０％を超える相」をいい、主相のフェライトが組織に占める割合は６０％以上であることが好ましく、７０％以上であれば一層好ましい。
【００５３】
フェライトの平均粒径を１〜５μｍと規定するのは次の理由による。
【００５４】
すなわち、主相であるフェライトの平均粒径が５μｍ以下の場合には、従来の鋼板に比べ、少ない合金含有量で目標とする強度を確保でき、強度以外の特性の劣化も少なく、加えて、めっき性も良好となる。フェライトの平均粒径が５μｍを超えると、組織微細化による強度増加の程度が著しく少なくなり、合金元素の含有量を増やす必要が生じ、コストの上昇をきたすし、延性、穴広げ性及び耐疲労特性の低下を招く。しかし、フェライトの平均粒径が１μｍ未満の微細組織になると、却って延性が低下して加工性の低下を招く。なお、大きな強度、良好な加工性及び優れた耐疲労特性を得るという点からは、フェライトの平均粒径の上限は、４μｍとすることが好ましく、３μｍとすれば一層好ましい。一方、より一層良好な加工性を確保するという観点からは、フェライトの平均粒径の下限は、２μｍとするのがよい。
【００５５】
したがって、本発明においては主相を平均粒径が１〜５μｍのフェライトとした。
【００５６】
ここで、フェライトの「平均粒径」とは、いわゆる「切片法」で求めた平均切片長さを１．１２８倍して得たものを指すことは既に述べたとおりである。
【００５７】
主相であるフェライト以外の組織をまとめて第２相というとき、第２相は、セメンタイト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトや未変態のオーステナイト（いわゆる「残留オーステナイト」）の１種以上から構成される。なお、穴広げ性及び耐疲労特性をより一層向上させるという観点からは、第２相としてのマルテンサイト及び残留オーステナイトの割合は、それぞれ５％未満とすることが好ましく、それぞれ３％未満であれば一層好ましい。なお、第２相としてのマルテンサイト及び残留オーステナイトの割合がいずれも０％であれば極めて好ましい。
【００５８】
ここで、或る相の体積割合は面積割合に等しいことが知られており、したがって、上記フェライトが組織に占める割合は、例えば、通常の２次元的な評価方法によって求めたフェライトの割合から決定すればよい。
【００５９】
フェライト粒内のＶ炭窒化物：
主相であるフェライトの粒内には、平均粒径が５０ｎｍ以下のＶの炭窒化物が存在していなければならない。
【００６０】
フェライトの粒内にＶ炭窒化物が存在しない場合には、所望の延性、穴広げ性及び耐疲労特性特に優れた熱延鋼板が得られない。又、フェライトの粒内にＶ炭窒化物が存在してもその平均粒径が５０ｎｍを超える場合には、延性、穴広げ性及び耐疲労特性が低下する。
【００６１】
したがって、本発明においては、主相であるフェライトの粒内には、平均粒径が５０ｎｍ以下のＶの炭窒化物が存在することとした。
【００６２】
なお、フェライトの粒内に存在するＶ炭窒化物の粒径は２０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ未満である。このフェライトの粒内に存在するＶ炭窒化物の粒径の下限値は、延性、穴拡げ性及び耐疲労特性の観点から２ｎｍ程度とするのがよい。好ましくは４ｎｍ以上である。
【００６３】
ここで、本発明でいう炭窒化物には、「炭化物」と「窒化物」が含まれること、すなわち、Ｖの炭窒化物には、Ｖの「炭窒化物」だけではなくＶの「炭化物」とＶの「窒化物」も含まれること、又、Ｖの「炭窒化物」が「Ｖを含む炭窒化物」を指し、その「粒径」が、個々の粒子の短径と長径の和の１／２で定義される値を指し、「平均粒径」は上記粒径の算術平均を指すこと、更に、「Ｖを含む炭窒化物」が、炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）を除いた部分に占めるＶの割合が１０％以上であるものを指すことは既に述べたとおりである。
【００６４】
なお、より一層の延性、穴広げ性及び耐疲労特性を熱延鋼板に具備させるためには、フェライト粒界近傍の微細析出物のない領域（いわゆる「無析出帯」）の幅は０．３μｍ以下であることが好ましい。無析出帯のより好ましい幅は０．２μｍ以下であり、０．１μｍ以下であれば極めて好ましい。
【００６５】
前記（１）及び（２）の発明に係る熱延鋼板は、例えば、（Ａ）項で述べた成分組成を有する鋼塊や鋼片に粗圧延を施した後、粗圧延後のタンデム圧延機列による仕上げ圧延において、最終から１段前の圧延スタンドにおいてＡｒ_３　点以上で圧延し、その後５０℃／秒以上の平均冷却速度で「Ａｒ_３　点−５０℃」以下の温度まで冷却した後、最終スタンドにおいて２０％以下の圧下を施すことによって製造することができる。なお、「平均冷却速度」とは、冷却前後の温度差を冷却時間で除したものをいう。
【００６６】
粗圧延に供される鋼塊や鋼片は、一旦冷却された後でＡｃ_３　点以上の温度に再加熱されたもの又は、鋳造後にＡｒ_３　点以下の温度域まで温度低下していない鋼塊若しくは熱間加工後にＡｒ_３　点以下の温度域まで温度低下していない鋼片のいずれであってもよい。なお、細粒化の観点からは一旦冷却された後でＡｃ_３　点以上の温度に再加熱されたものの方が好ましい。鋳造のままで粗圧延に供する場合、保熱又は加熱を目的として、補助加熱装置を通したり加熱炉に装入しても構わない。
【００６７】
なお、鋼塊や鋼片を一旦冷却した後でＡｃ_３　点以上の温度に再加熱する場合の加熱温度は、オーステナイト結晶粒を粗大化させない１２００℃以下とすることが好ましい。又、圧延温度の確保や圧延機の負荷を低減するために１０００℃以上とすることが好ましい。より好ましくは１１００℃以上である。
【００６８】
又、鋳造後にＡｒ_３　点以下の温度域まで温度低下していない鋼塊又は熱間加工後にＡｒ_３　点以下の温度域まで温度低下していない鋼片のいずれについても、鋳造や熱間加工の後は鋼塊や鋼片を１２００℃以下の温度域にまで冷却し、その後で粗圧延することが圧延中の結晶粒成長抑制のために望ましい。なお、この場合の粗圧延は圧延温度の確保や圧延機の負荷を低減するために１０００℃以上の温度域から開始するのがよい。より好ましくは１１００℃以上である。
【００６９】
なお、熱間での粗圧延は通常の方法で行えばよい。
【００７０】
仕上げ圧延中の結晶粒の成長を抑制するという観点からは、仕上げ圧延の開始温度を低くすることが好ましい。しかし、被圧延材の圧延側先端部がタンデム圧延機列に入る前の温度を低くすれば、後端部やエッジ部での温度低下が大きくなるので、被圧延材の後端部やエッジ部での温度低下を防止するために、仕上げ圧延の前に被圧延材の温度、なかでも被圧延材の後端部やエッジ部の温度を維持するために補助加熱装置を用いてもよい。この場合、補助加熱装置による加熱温度は１１００℃以下にすることが好ましい。なお、上記の加熱は、仕上げ圧延としてオーステナイト領域での圧延が確保できるＡｃ_３　点以上の温度への加熱であればよいが、９５０℃以上の温度に加熱すれば一層好ましい。
【００７１】
仕上げ圧延は、タンデム圧延機列の最終から１段前の圧延スタンドにおいてＡｒ_３　点以上で圧延し、その後５０℃／秒以上の平均冷却速度で「Ａｒ_３　点−５０℃」以下の温度まで冷却した後、最終スタンドにおいて２０％以下の圧下を施す。
【００７２】
上記の条件によれば、フェライトの核生成が促進されるので所望の微細なフェライトが安定且つ確実に得られる。
【００７３】
最終から１段前のスタンドでの圧延は、Ａｒ_３　点未満では加工フェライトの生成を招くのみならず、軟質なフェライトへの歪み集中により未変態オーステナイトへの歪み蓄積が不十分となり、フェライトの微細化が達成できないことがある。圧延歪みの蓄積の観点からは圧延温度は「Ａｒ_３　点＋１００℃」以下が好ましく、より好ましくは「Ａｒ_３　点＋６０℃」以下である。１段前スタンドでの圧延後の平均冷却速度が５０℃／秒を下回る場合にも、フェライトの微細化が達成できないことがある。平均冷却速度は１００℃／秒以上が好ましく、より好ましくは２００℃／秒以上である。
【００７４】
最終から１段前のスタンドで圧延した後の冷却温度が「Ａｒ_３　点−５０℃」を上回る場合、所望のサイズへのフェライトの微細化が達成できないことがある。。最終から１段前のスタンドで圧延した後の冷却温度は、「Ａｒ_３　点−１００℃」以下であることがより好ましく、「Ａｒ_３　点−１５０℃」以下であれば極めて好ましい。
【００７５】
なお、最終スタンドにおける圧延は、その１段前のスタンドにおける圧延後の冷却水が最終スタンドの出側（タンデム圧延機列の出側）に流れ出ないようにする水切りの機能や、前記１段前のスタンドとの間で被圧延材に張力を付与して通板性と板厚形状の劣化を防止する機能、更には、ロール抜熱による冷却効果をも併せ持つものである。したがって、最終スタンドにおいては、被圧延材とロールを接触させるだけとし、圧延の圧下率は０％としても構わない。但し、歪み蓄積を十分に行って、フェライトの結晶粒を一層微細にするという観点からは、最終スタンドにおける圧延の圧下率は１％以上とすることが好ましく、更に好ましくは５％以上である。一方、圧下率の上限は、２０％とすることがよい。２０％を上回ると加工フェライトの生成を引き起こし加工性の低下を招くことがあるし、圧下率過多のために板厚形状不良を生じることもある。圧下率の上限は、１５％であれば一層好ましく、１０％であれば極めて好ましい。
【００７６】
なお、熱間圧延は、圧延荷重低減などを目的に潤滑剤を用いて行うのが好ましい。又、「タンデム熱延」のタンデム圧延機列の最終から２段前のスタンドまでのスタンドの間で、圧下による被圧延材の温度上昇を抑えるために冷却を行っても構わない。潤滑圧延は、最終から１段前までのスタンドで行うことが通板性の観点から好ましい。
【００７７】
仕上げ圧延後は被圧延材である鋼板を冷却して巻き取ればよい。仕上げ圧延後の冷却条件、巻き取り温度や巻き取り後の冷却条件は、製造しようとする熱延鋼板の組織に応じて適宜定めればよい。
【００７８】
例えば、第２相としてパーライトやセメンタイトを含む組織にしたい場合には、ベイナイトやマルテンサイトといった低温変態相の形成を回避するような条件で冷却及び巻き取りを行えばよい。又、第２相としてベイナイト又は、いわゆる「ＤＰ鋼（二相鋼）」や「ＴＲＩＰ鋼」のような複合組織を得たい場合には、冷却曲線上のフェライト領域のノーズを通過するような冷却を行ってフェライト変態を促進した後、パーライト変態を避けてベイナイトやマルテンサイトの領域に急冷した後、巻き取りを行えばよい。
【００７９】
なお、フェライトの粒径を極めて微細にするという観点からすれば、仕上げ圧延後の極めて短時間のうちに、例えば上記仕上げ圧延後０．５秒以内に、冷却を開始することがより好ましい。しかし、このような仕上げ圧延終了直後の冷却は、温度、板厚・板幅計測に支障をきたし生産性の低下を招くため、生産性の向上には設備改良が必要になり設備コストの上昇が避けられない。
【００８０】
なお、本発明に係る熱延鋼板に溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気めっきなどの表面処理を施した場合には、優れた耐食性をも兼備した表面処理鋼板を得ることができる。
【００８１】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
【００８２】
【実施例】
表１に示す化学組成の鋼を、実験圧延機を使用して、表２に示す条件で加熱し、粗圧延及び仕上圧延相当の圧延を行って板厚３．２ｍｍの鋼板とし、更に、冷却した後に巻き取りシミュレーションを行った。
【００８３】
巻き取りシミュレーションは、巻き取り温度まで冷却した鋼板を、巻き取り温度に保持した電気炉に装入し、その温度で１時間保持した後、２０℃／時の平均冷却速度で冷却することにより行い、巻き取り後の温度履歴を模擬した。
【００８４】
【表１】

【００８５】
【表２】

【００８６】
得られた鋼板から試験片を採取し、組織、引張特性、穴拡げ性及び耐疲労特性を調査した。
【００８７】
組織は、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を用いて相の判定をするとともに、フェライトの平均粒径と面積率（したがって、体積率）、無析出帯のサイズ（幅）及びＶの炭窒化物の粒径を求めた。
【００８８】
引張試験は、得られた鋼板からＪＩＳ５号引張試験片を採取して行った。
【００８９】
又、縦横それぞれ１００ｍｍの正方形の試験片を採取し、その中央にポンチで直径が１０ｍｍの打ち抜き穴をクリアランス１２．５％であけ、頂角６０°の円錐ポンチで前記の穴を拡げる試験を行い、下記▲２▼式によって穴広げ率（ＨＥＲ（％））を求めた。
【００９０】
ＨＥＲ（％）＝｛（板厚貫通割れ発生時の穴径−初期穴径）／初期穴径｝×１００・・・▲２▼。
【００９１】
耐疲労特性は、図１に示す試験片を用いた両振り平面曲げ試験によって評価した。すなわち、幅２０ｍｍの試験片を用いて平面曲げ試験を行い、１０^７　回の繰り返しに耐える応力（すなわち疲労限度）を求め、これを疲労強度とした。
【００９２】
表３に、前記の各調査結果をまとめて示す。なお、表３には疲労限度比（疲労強度／引張強度）も併記した。
【００９３】
【表３】

【００９４】
表３から明らかなように、本発明で定める化学組成と組織を有する試験番号１〜１２の熱延鋼板は、強度−延性バランス（ＴＳ×Ｅｌ）、強度−穴広げ性バランス（ＴＳ×ＨＥＲ）及び耐疲労特性（疲労限度比）に優れた熱延鋼板となっている。
【００９５】
これに対して、本発明で規定する条件から外れた試験番号１３〜１５の場合には、延性、穴拡げ性及び耐疲労特性の少なくともいずれかにおいて劣っている。
【００９６】
すなわち、試験番号１３は、鋼のＶの含有量が本発明の規定を上回り、組織におけるＶ炭窒化物の粒径も大きいので、延性及び穴拡げ性が低く、更に、耐疲労特性も劣っている。
【００９７】
試験番号１４は、鋼のＭｎの含有量が本発明の規定を上回り、組織におけるフェライトの割合も３６％と低いので、延性及び穴拡げ性に劣っている。
【００９８】
試験番号１５は、鋼のＣの含有量が本発明の規定を上回り、組織におけるフェライトの割合も４５％と低いので、延性及び穴拡げ性に劣っている。
【００９９】
【発明の効果】
本発明の熱延鋼板は、強度、延性、穴拡げ性及び耐疲労特性に優れるので、自動車や各種の産業機械に用いられる高強度構造部材の素材として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた疲労試験用の試験片を示す図である。

Claims

質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．００１〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．００１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜３％、Ｖ：０．１％を超えて１．０％までを含み、残部はＦｅ及び不純物からなり、組織が平均粒径１〜５μｍのフェライトを主相とし、フェライト粒内に平均粒径が５０ｎｍ以下のＶの炭窒化物が存在することを特徴とする熱延鋼板。
質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２％、Ｓｉ：０．００１〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：０．００１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜３％、Ｖ：０．１％を超えて１．０％までを含み、更に、下記（ａ）群から（ｃ）群までのうちの１群以上から選ばれる少なくとも１種以上の成分を含み、残部はＦｅ及び不純物からなり、組織が平均粒径１〜５μｍのフェライトを主相とし、フェライト粒内に平均粒径が５０ｎｍ以下のＶの炭窒化物が存在することを特徴とする熱延鋼板。
（ａ）Ｎｂ：０．００５〜０．１０％及びＴｉ：０．００５〜０．２０％
（ｂ）Ｃａ：０．０００２〜０．０１０％、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％及びＲＥＭ（希士類元素）：０．００２〜０．１０％
（ｃ）Ｃｒ：０．０５〜１．０％及びＭｏ：０．０５〜１．０％