JP7549282B2 - 鋼板 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板に関する。

鋼中に固溶したリン（Ｐ）（以下、「固溶Ｐ」ともいう）は、鋼中の特定の箇所、例えば、デンドライト樹間、結晶粒界に濃化して、鋼材の靭性、延性、耐食性及び溶接性などの特性を低下させる場合があることが知られている。鋼材のこれらの特性を向上させるためには、鋼中の固溶Ｐ量を低減することが重要であるが、Ｐ含有量を極端に低減させるには製造コストの上昇が避けられない。そのため、従来技術において鋼中のＰを無害化する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１では、希土類元素（ＲＥＭ）を含有する大入熱溶接用調質高張力鋼が記載されている。また、特許文献１では、Ｂ含有量を０．００１０重量％までにして、ＲＥＭ含有量を０．００２重量％以上とすることにより、Ｐを極端に低下させなくても応力除去焼なましによる母材靭性の劣化を実用上問題のない程度にすることが可能であり、かつ大入熱溶接特性も優れることが教示されている。

特許文献２では、Ｐ含有量に応じてＮｄを含有することによって、Ｐのミクロ偏析が分散された鋼が記載されている。特許文献２では、デンドライト樹間において濃化するＰと添加したＮｄとを化合させ、Ｐを鋼中に微細に分散させて無害化することが記載されている。また、特許文献２では、溶鋼に含有されるＲＥＭをＮｄ単体とすることにより粒界脆化を起こしにくくすることができると記載されている。

特開昭５９－１５９９６６号公報 特開２０１０－１００９２３号公報

鋼中の固溶Ｐが比較的多いと粒界脆化を引き起こし、鋼板の靭性及び延性等の低下を招くことから、これらの特性を向上させるためには、鋼中の固溶Ｐ量を低減して粒界脆化を抑制することが好ましい。しかしながら、特許文献１では、鋼中の固溶Ｐ量を低減するという観点からは十分な検討はなされていない。一方、特許文献２では、ＲＥＭのうち実用鋼に添加可能なものはＬａ、Ｃｅ及びＮｄに限られ、Ｐを無害化するために最も有効なＲＥＭとしてＮｄを選択した旨が記載されている。したがって、特許文献２では、Ｌａ、Ｃｅ及びＮｄ以外の元素については必ずしも十分な検討はなされておらず、それゆえ特許文献２に記載の発明においては、鋼中における固溶Ｐ量の低減、さらには固溶Ｐに起因する粒界脆化の抑制に関して依然として改善の余地があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、新規な構成により、固溶Ｐに起因する粒界脆化の発生を抑制可能な鋼板を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために、鋼中の固溶Ｐ量を低減させることのできる元素について検討を行った。その結果、本発明者らは、特定元素の量を一定量以上確保するとともに、当該特定元素の量と鋼中のＰ含有量との関係を所定の範囲内とすることにより、鋼中の固溶Ｐ量を低減させることができることを見出した。更に、本発明者らは、鋼板の有効結晶粒の微細化によって単位体積当たりの粒界面積が増大し、結晶粒界に偏析するＰ量（粒界偏析Ｐ量）が顕著に低減することを見出し、本発明を完成させた。

上記目的を達成し得た鋼板は、以下のとおりである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．０２０～０．５００％、
Ｓｉ：０．１０～３．００％、
Ｍｎ：０．５０～３．００％、
Ｐ：０．０００１～０．１００％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：１．０００％以下、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｏ：０．０１００％以下、
Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
Ｎｂ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～０．２００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～０．５０％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｚｒ：０～０．０６００％、
Ｃａ：０～０．０６００％、
Ｍｇ：０～０．０６００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．０６００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
下記式１及び式２を満たす化学組成を有し、
有効結晶粒径が１０．０μｍ以下であり、
板厚が６．０ｍｍ以下である、鋼板。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
１．８０×［Ｐ］－（０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］） ＜ ０．０１０ ・・・式２
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、［Ｓ］、及び［Ｐ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００３～０．１００％、
Ｔｉ：０．００５～０．２００％、
Ｖ：０．００１～１．００％、
Ｃｕ：０．００１～０．５０％、
Ｎｉ：０．００１～１．００％、
Ｃｒ：０．００１～１．００％、
Ｍｏ：０．００１～０．５０％、
Ｗ：０．００１～０．５０％、
Ｚｒ：０．０００１～０．０６００％、
Ｃａ：０．０００１～０．０６００％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０６００％、並びに
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０．０００１～０．０６００％
のうち１種又は２種以上を含む、上記（１）に記載の鋼板。
（３）Ｍｇ含有量が０％であるか又は０．０００３～０．０６００％である、上記（１）又は（２）に記載の鋼板。
（４）Ｍｇ含有量が０％であるか又は０．００１６～０．０６００％である、上記（３）に記載の鋼板。
（５）前記有効結晶粒径が７．５μｍ以下である、上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の鋼板。

本発明によれば、鋼中の固溶Ｐ量が低減された鋼板を提供することができる。

Ｘ元素を含有するリン化物の析出ノーズを示す模式図である。

＜鋼板＞
本発明の実施形態に係る鋼板は、質量％で、
Ｃ：０．０２０～０．５００％、
Ｓｉ：０．１０～３．００％、
Ｍｎ：０．５０～３．００％、
Ｐ：０．０００１～０．１００％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：１．０００％以下、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｏ：０．０１００％以下、
Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
Ｎｂ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～０．２００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～１．００％、
Ｃｒ：０～１．００％、
Ｍｏ：０～０．５０％、
Ｗ：０～０．５０％、
Ｚｒ：０～０．０６００％、
Ｃａ：０～０．０６００％、
Ｍｇ：０～０．０６００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．０６００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
下記式１及び式２を満たす化学組成を有し、
有効結晶粒径が１０．０μｍ以下であり、
板厚が６．０ｍｍ以下であることを特徴としている。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
１．８０×［Ｐ］－（０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］） ＜ ０．０１０ ・・・式２
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、［Ｓ］、及び［Ｐ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。

鋼材の靭性、延性、耐食性及び溶接性などの特性を向上させるためには、先に述べたとおり、鋼中の固溶Ｐ量を低減することが一般に重要である。特に、鋼板の製造工程において施される熱処理や溶接による熱影響は、旧オーステナイト粒界への固溶Ｐの偏析を助長する場合がある。例えば、高強度化のためにマルテンサイト及びベイナイトなどの組織を利用した鋼板においては、鋼中の固溶Ｐが比較的多いと、上記の熱処理や溶接による熱影響などに起因して当該固溶Ｐが旧オーステナイト粒界に偏析し、いわゆる粒界脆化を引き起こし、その結果として鋼板の延性及び靭性等を低下させることがある。これに関連して、鋼中のＰ自体の含有量を低減すれば、それに応じて固溶Ｐ量を低減することができるため、当該固溶Ｐに起因する粒界脆化の発生を抑制することが可能である。しかしながら、Ｐ含有量を過度に低減することは、精錬に時間を要し、生産性の低下や製造コストの大幅な上昇を招くという問題がある。

そこで、本発明者らは、鋼中の固溶Ｐと反応してその量を低減させることのできる元素について検討を行った。その結果、本発明者らは、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃの元素（以下、「Ｘ元素」ともいう）の量をそれらの元素が鋼中で形成する介在物、より具体的にはこれらの元素の酸化物、窒化物及び硫化物との関係を考慮しつつ一定量以上確保し（すなわち、式１の左辺に対応する当該Ｘ元素の有効量を０．０００３％以上とし）、さらに当該特定元素の有効量と鋼中のＰ含有量との関係を所定の範囲内とすることにより（すなわち、式２の左辺に対応する量を０．０１０％未満とすることにより）、Ｐの少なくとも一部をリン化物として固定することができ、このようなリン化物の生成に起因して鋼中の固溶Ｐ量を低減することができることを見出した。また、本発明者らは、このような固溶Ｐ量自体の低減に加えて、鋼板の有効結晶粒を微細化すること、より具体的には鋼板の有効結晶粒径を１０．０μｍ以下にすることで、単位体積当たりの粒界面積を増大させることができるため、特定の粒界への固溶Ｐの偏析をより低減することができ、その結果として固溶Ｐに起因する粒界脆化の発生を顕著に抑制することができることを見出した。

上記のＸ元素は、鋼中に存在するＯ（酸素）、Ｎ（窒素）及びＳ（硫黄）と結びついて、酸化物、窒化物及び硫化物からなる介在物を形成しやすいという性質を有する。Ｘ元素が鋼中でこのような介在物を形成してしまうと、固溶Ｐとの反応に寄与することができるＸ元素の量が少なくなり、固溶Ｐ量を十分に低減することができなくなる。本発明においては、このような介在物を考慮したＸ元素の量を、後で詳しく説明する上記式１によって当該Ｘ元素の有効量として算出し、そして当該有効量を一定量以上、すなわち０．０００３％以上確保することで、当該Ｘ元素を固溶Ｐと反応させてリン化物を形成することができる。リン化物を形成することで、固溶Ｐの少なくとも一部を固定することができ、固溶Ｐの粒界への偏析を顕著に抑制することが可能となる。本発明者らの検討の結果、Ｘ元素の有効量と鋼中のＰ含有量を同様に後で詳しく説明する上記式２の関係を満たすようにすることで、より高い固溶Ｐの低減効果を達成できることが見出された。したがって、本発明によれば、Ｐ含有量を過度に低減することなしに鋼中の固溶Ｐ量が十分に低減された鋼板を得ることができるため、当該固溶Ｐに関連する鋼板の特性、例えば、靭性、延性、耐食性、溶接性などの特性を顕著に改善することが可能となる。より具体的には、鋼中の固溶Ｐ量を低減することで、例えば焼鈍、溶接等の際に固溶Ｐが旧オーステナイト粒界に偏析することを抑制することができ、さらには有効結晶粒径を所定の範囲内に低減することで単位体積当たりの粒界面積が増大するため、固溶Ｐの粒界偏析をさらに顕著に抑制することが可能となる。その結果として、本発明によれば、粒界脆化の発生を確実に抑制することができ、それゆえ鋼板の靭性、延性等の特性を顕著に向上させることが可能となる。

本発明におけるＸ元素は、上記のとおりＯ、Ｎ及びＳと結びついて介在物を形成しやすく、それゆえ鋼中で所定の有効量を確保することは一般に困難である。このような事情から、上記Ｘ元素による固溶Ｐの低減効果は従来知られていなかった。しかしながら、近年の精錬技術の進歩により、一般に不純物として鋼中に存在するＯ、Ｎ及びＳなどの元素の含有量を非常に低いレベルにまで低減することが可能となったこともあり、今回、上記Ｘ元素の所定範囲内における有効量を実現することができた。したがって、上記Ｘ元素に関する固溶Ｐの低減効果は、今回、本発明者らによって初めて明らかにされたことであり、極めて意外であり、また驚くべきことである。

以下、本発明の実施形態に係る鋼板についてより詳しく説明する。以下の説明において、各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味するものである。また、本明細書において、数値範囲を示す「～」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。

［Ｃ：０．０２０～０．５００％］
炭素（Ｃ）は、硬さの安定化及び／又は強度の確保に必要な元素である。これらの効果を十分に得るために、Ｃ含有量は０．０２０％以上である。Ｃ含有量は０．０２２％以上、０．０２５％以上又は０．０３０％以上であってもよい。一方で、Ｃを過度に含有すると、靭性、曲げ性及び／又は溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｃ含有量は０．５００％以下である。Ｃ含有量は０．４８０％以下、０．４５０％以下又は０．４００％以下であってもよい。

［Ｓｉ：０．１０～３．００％］
ケイ素（Ｓｉ）は脱酸元素であり、強度の向上にも寄与する元素である。これらの効果を十分に得るために、Ｓｉ含有量は０．１０％以上である。Ｓｉ含有量は０．１５％以上、０．２０％以上又は０．３０％以上であってもよい。一方で、Ｓｉを過度に含有すると、靭性が低下したり、スケール疵と呼ばれる表面品質不良を発生したりする場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は３．００％以下である。Ｓｉ含有量は２．００％以下、１．００％以下又は０．６０％以下であってもよい。

［Ｍｎ：０．５０～３．００％］
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性及び／又は強度の向上に有効な元素であり、有効なオーステナイト安定化元素でもある。これらの効果を十分に得るために、Ｍｎ含有量は０．５０％以上である。Ｍｎ含有量は０．５５％以上、０．６０％以上又は０．８０％以上であってもよい。一方で、Ｍｎを過度に含有すると、靭性に有害なＭｎＳが生成したり、耐酸化性を低下させたりする場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は３．００％以下である。Ｍｎ含有量は２．７０％以下、２．５０％以下又は２．００％以下であってもよい。

［Ｐ：０．０００１～０．１００％以下］
リン（Ｐ）は製造工程で混入する元素である。鋼中の固溶Ｐ量を低減するという観点からはＰは少ないほど好ましい。しかしながら、Ｐ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｐ含有量は０．０００１％以上である。Ｐ含有量は０．０００５％以上、０．００１％以上、０．００３％以上又は、０．００５％以上であってもよい。Ｐ含有量は、製造コストの観点から、０．００７％以上であってもよい。一方で、Ｐを過度に含有すると、鋼中の固溶Ｐ量が増加し、鋼板の種々の特性、例えば靭性、延性、耐食性及び／又は溶接性などの特性が低下する場合がある。したがって、Ｐ含有量は０．１００％以下である。Ｐ含有量は０．０９５％以下、０．０９０％以下、０．０７０％以下、０．０５０％以下又は０．０３０％以下であってもよい。

［Ｓ：０．０１００％以下］
硫黄（Ｓ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＳ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｓ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｓ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上、０．００１０％以上、０．００１５％以上又は０．００２０％以上であってもよい。一方で、Ｓを過度に含有すると、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、靭性が低下する場合がある。したがって、Ｓ含有量は０．０１００％以下である。Ｓ含有量は０．００９０％以下、０．００８０％以下、０．００７０％以下、０．００６０％以下、０．００５０％以下又は０．００４０％以下であってもよい。

［Ａｌ：１．０００％以下］
アルミニウム（Ａｌ）は、脱酸元素であり、耐食性及び／又は耐熱性を向上させるのに有効な元素でもある。Ａｌ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るために、好ましくは０．００１％以上である。Ａｌ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ａｌを過度に含有すると、粗大な介在物が生成して靭性を低下させたり、製造過程で割れなどのトラブルが発生したり、及び／又は耐疲労特性を低下させたりする場合がある。したがって、Ａｌ含有量は１．０００％以下である。Ａｌ含有量は０．９００％以下、０．８００％以下、０．７００％以下、０．６００％以下、０．５００％以下又は０．４００％以下であってもよい。

［Ｎ：０．０１００％以下］
窒素（Ｎ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＮ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｎ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｎ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上、０．００１０％以上、０．００１５％以上、０．００２０％以上、０．００２５％以上又は０．００３０％以上であってもよい。一方で、Ｎを過度に含有すると、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、靭性が低下する場合がある。したがって、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。Ｎ含有量は０．００９０％以下、０．００８０％以下、０．００７０％以下又は０．００６０％以下であってもよい。

［Ｏ：０．０１００％以下］
酸素（Ｏ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＯ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｏ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｏ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上、０．００１０％以上、０．００１５％以上、０．００２０％以上、０．００２５％以上又は０．００３０％以上であってもよい。一方で、Ｏを過度に含有すると、粗大な介在物が形成され、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、鋼板の成形性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｏ含有量は０．０１００％以下である。Ｏ含有量は０．００９０％以下、０．００８０％以下、０．００７０％以下、０．００６０％以下、０．００５０％以下又は０．００４０％以下であってもよい。

［Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素］
本発明の実施形態に係るＸ元素は、Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％であり、プラセオジム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、及びスカンジウム（Ｓｃ）はリン化物の形成に基づく固溶Ｐの低減効果を発現することができる。当該固溶Ｐの低減効果を発現することで、当該固溶Ｐに関連する鋼板の特性、例えば、靭性、延性、耐食性、溶接性などの特性を顕著に改善することが可能となる。

上記Ｘ元素は、いずれか１つの元素を単独で使用してもよいし、又は上記元素のうち２種以上のあらゆる特定の組み合わせにおいて使用してもよい。また、当該Ｘ元素は、後で詳しく説明する式１及び２を満たす量において存在すればよく、その下限値は特に限定されない。しかしながら、例えば、各Ｘ元素の含有量又は合計の含有量は０．００１０％以上であってもよく、好ましくは０．００５０％以上であり、より好ましくは０．０１５０％以上であり、さらにより好ましくは０．０３００％以上であり、最も好ましくは０．０５００％以上である。一方で、Ｘ元素を過度に含有しても効果が飽和し、それゆえ当該Ｘ元素を必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、各Ｘ元素の含有量は０．８０００％以下であり、例えば０．７０００％以下、０．６０００％以下、０．５０００％以下、０．４０００％以下又は０．３０００％以下であってもよい。また、Ｘ元素の含有量の合計は９．６０００％以下であり、例えば６．００００％以下、５．００００％以下、４．００００％以下、２．００００％以下、１．００００％以下又は０．５０００％以下であってもよい。

本発明の実施形態に係る鋼板の基本化学組成は上記のとおりである。さらに、当該鋼板は、必要に応じて以下の任意選択元素のうち１種又は２種以上を含有してもよい。例えば、鋼板は、Ｎｂ：０～０．１００％、Ｔｉ：０～０．２００％、Ｖ：０～１．００％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～１．００％、Ｃｒ：０～１．００％、Ｍｏ：０～０．５０％、及びＷ：０～０．５０％うち１種又は２種以上を含有してもよい。また、鋼板は、Ｚｒ：０～０．０６００％、Ｃａ：０～０．０６００％、Ｍｇ：０～０．０６００％、並びにＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．０６００％、のうち１種又は２種以上を含有してもよい。以下、これらの任意選択元素について詳しく説明する。

［Ｎｂ：０～０．１００％］
ニオブ（Ｎｂ）は、析出強化及び再結晶の抑制等に寄与する元素である。Ｎｂ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｎｂ含有量は０．００３％以上であることが好ましい。例えば、Ｎｂ含有量は０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ｎｂを過度に含有すると、効果が飽和し、加工性及び／又は靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｎｂ含有量は０．１００％以下である。溶接熱影響部（ＨＡＺ）の靭性低下を抑制するという観点からは、Ｎｂ含有量は０．０８０％以下、０．０５０％以下又は０．０３０％以下であってもよい。

［Ｔｉ：０～０．２００％］
チタン（Ｔｉ）は、析出強化等により鋼板の強度向上に寄与する元素である。Ｔｉ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｔｉ含有量は０．００５％以上であることが好ましい。Ｔｉ含有量は０．０１０％以上、０．０５０％以上又は０．０８０％以上であってもよい。一方で、Ｔｉを過度に含有すると、多量の析出物が生成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｔｉ含有量は０．２００％以下である。Ｔｉ含有量は０．１５０％以下又は０．１００％以下であってもよい。

［Ｖ：０～１．００％］
バナジウム（Ｖ）は、析出強化等により鋼板の強度向上に寄与する元素である。Ｖ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｖ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｖ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上又は０．１０％以上であってもよい。一方で、Ｖを過度に含有すると、多量の析出物が生成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｖ含有量は１．００％以下である。Ｖ含有量は０．８０％以下、０．６０％以下又は０．５０％以下であってもよい。

［Ｃｕ：０～０．５０％］
銅（Ｃｕ）は強度及び／又は耐食性の向上に寄与する元素である。Ｃｕ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｕ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｕ含有量は０．０１％以上、０．０５％以上、０．１０％以上又は０．２０％以上であってもよい。一方で、Ｃｕを過度に含有すると、靭性や溶接性の劣化を招く場合がある。したがって、Ｃｕ含有量は０．５０％以下である。Ｃｕ含有量は０．４５％以下、０．４０％以下、０．３５％以下又は０．３０％以下であってもよい。

［Ｎｉ：０～１．００％］
ニッケル（Ｎｉ）は強度及び／又は耐熱性の向上に寄与する元素であり、有効なオーステナイト安定化元素でもある。Ｎｉ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｎｉ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｎｉ含有量は０．０１％以上、０．０５％以上、０．１０％以上、０．１５％以上又は０．２０％以上であってもよい。一方で、Ｎｉを過度に含有すると、合金コストの増加に加えて熱間加工時の変形抵抗が増大し、設備負荷が大きくなる場合がある。したがって、Ｎｉ含有量は１．００％以下である。経済性の観点及び／又は溶接性の低下を抑制するという観点からは、Ｎｉ含有量は０．８０％以下、０．７０％以下、０．６０％以下又は０．５０％以下であってもよい。

［Ｃｒ：０～１．００％］
クロム（Ｃｒ）は強度及び／又は耐食性の向上に寄与する元素である。Ｃｒ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｒ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｒ含有量は０．０１％以上、０．０５％以上、０．１０％以上、０．１５％以上又は０．２０％以上であってもよい。一方で、Ｃｒを過度に含有すると、合金コストの増加に加えて靭性が低下する場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は１．００％以下である。溶接性及び／又は加工性の低下を抑制するという観点からは、Ｃｒ含有量は０．８０％以下、０．７０％以下、０．６０％以下又は０．５０％以下であってもよい。

［Ｍｏ：０～０．５０％］
モリブデン（Ｍｏ）は鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素であり、耐食性の向上にも寄与する元素である。Ｍｏ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｍｏ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｍｏ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上又は０．１０％以上であってもよい。一方で、Ｍｏを過度に含有すると、熱間加工時の変形抵抗が増大し、設備負荷が大きくなる場合がある。したがって、Ｍｏ含有量は０．５０％以下である。Ｍｏ含有量は０．４５％以下、０．４０％以下又は０．３０％以下であってもよい。

［Ｗ：０～０．５０％］
タングステン（Ｗ）は鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｗ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｗ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｗ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上又は０．１０％以上であってもよい。一方で、Ｗを過度に含有すると、延性や溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｗ含有量は０．５０％以下である。Ｗ含有量は０．４５％以下、０．４０％以下又は０．３０％以下であってもよい。

［Ｚｒ：０～０．０６００％］
ジルコニウム（Ｚｒ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｚｒ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｚｒ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｚｒを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＺｒを必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｚｒ含有量は０．０６００％以下である。

［Ｃａ：０～０．０６００％］
カルシウム（Ｃａ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｃａ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｃａ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｃａを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＣａを必要以上に鋼板中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｃａ含有量は０．０６００％以下である。

［Ｍｇ：０～０．０６００％］
マグネシウム（Ｍｇ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｍｇ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｍｇ含有量は０．０００３％以上、０．０００５％以上、０．０００７％以上、０．００１０％以上、０．００１５％超、０．００１６％以上、０．００１７％以上、０．００１８％以上、０．００１９％以上、０．００２０％以上、０．００２２％以上、０．００２５％以上、０．００２８％以上又は０．００３０％以上であってもよい。一方で、Ｍｇを過度に含有しても効果が飽和し、粗大な介在物の形成に起因して冷間成形性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｍｇ含有量は０．０６００％以下である。Ｍｇ含有量は０．０５００％以下、０．０４００％以下、０．０３００％以下又は０．０２００％以下であってもよい。

［Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．０６００％］
ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）及びイットリウム（Ｙ）は、Ｃａ及びＭｇと同様に硫化物の形態を制御できる元素である。Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０％であってもよいが、このような効果を得るためには０．０００１％以上であることが好ましい。Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０．０００２％以上、０．０００３％以上又は０．０００４％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、粗大な酸化物等が形成して冷間成形性が低下する場合がある。したがって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０．０６００％以下であり、０．０５００％以下、０．０４００％以下、０．０３００％以下又は０．０２００％以下であってもよい。

本発明の実施形態に係る鋼板において、上記の元素以外の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。不純物とは、鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分等である。

［Ｘ元素の有効量］
本発明の実施形態によれば、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃからなるＸ元素の有効量は、下記式１の左辺によって求められ、そしてその値は下記式１を満たすようにする。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。

上記Ｘ元素の有効量を上記式１を満たすようにすることで、鋼中に存在しているＸ元素と鋼中の固溶Ｐを反応させてリン化物を形成することができ、このようなリン化物の形成に伴い、鋼中の固溶Ｐ量を低減することが可能となる。より詳しく説明すると、これらのＸ元素（以下、単に「Ｘ」ともいう）は、鋼中に存在するＯ（酸素）、Ｎ（窒素）及びＳ（硫黄）と結びついて、酸化物（Ｘ₂Ｏ₃）、窒化物（ＸＮ）及び硫化物（ＸＳ）からなる介在物を形成する傾向がある。当該介在物を形成してしまうと、少なくともこれらの介在物中のＸ元素は固溶Ｐとの反応に寄与することはできない。したがって、固溶Ｐとの反応を促進して鋼中の固溶Ｐ量を低減するためには、介在物を形成せずに鋼中でリン化物を形成し得るＸ元素の量を増加させる必要がある。

ここで、リン化物を形成し得るＸ元素の量は、鋼中に含まれるＸ元素の量から介在物（酸化物、窒化物及び硫化物）を形成するのに消費され得る最大量を差し引くことによって概算することが可能である。そこで、本発明の実施形態においては、このようにして概算される鋼中の固溶Ｐ量を低減するのに有効なＸ元素の量（すなわち「Ｘ元素の有効量」）は、具体的には下記式Ａによって定義される。
Ｘの有効量［原子％］＝Σ（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[X]）×［Ｘ］－（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[O]）×［Ｏ］×２／３－（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[N]）×［Ｎ］－（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[S]）×［Ｓ］ ・・・式Ａ
ここで、ＸはＰｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃの各Ｘ元素を表し、Ｍ_[X]はＸ元素の原子量、Ｍ_[Fe]はＦｅの原子量、Ｍ_[O]はＯの原子量、Ｍ_[N]はＮの原子量、Ｍ_[S]はＳの原子量を表し、［Ｘ］、［Ｏ］、［Ｎ］及び［Ｓ］は、それぞれ対応する元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。

上記式Ａについて以下に詳しく説明すると、まず、本発明の実施形態に係る鋼板には種々の合金元素が含有されているものの、鋼板全体としてはほぼＦｅによって構成されていることが明らかである。このため、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃの各Ｘ元素の原子％は、近似的には各Ｘ元素の含有量［質量％］にＦｅの原子量と当該各Ｘ元素の原子量の比を掛け算すること、すなわち（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[X]）×［Ｘ］によって算出することができる。したがって、（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[X]）×［Ｘ］によって算出される各Ｘ元素の量を合計することで（すなわちΣ（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[X]）×［Ｘ］を計算することで）、Ｘ元素全体の原子％を算出することができる。

次に、Ｘ元素全体の原子％のうち、酸化物（Ｘ₂Ｏ₃）、窒化物（ＸＮ）及び硫化物（ＸＳ）を形成するのに消費され得る最大量（原子％）を差し引くことで、固溶Ｐ量を低減するのに有効に作用し得る鋼中のＸ元素の量を算出することができる。ここで、酸化物（Ｘ₂Ｏ₃）、窒化物（ＸＮ）及び硫化物（ＸＳ）を形成するのに消費され得るＸ元素の最大量（原子％）は、上で説明したのと同様の理由から近似的には鋼中のＦｅ、Ｏ、Ｎ及びＳの原子量並びにＯ、Ｎ及びＳの含有量を用いて、それぞれ（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[O]）×［Ｏ］×２／３、（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[N]）×［Ｎ］、及び（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[S]）×［Ｓ］として算出することが可能である。したがって、固溶Ｐ量を低減するためのＸ元素の有効量は、下記式Ａによって定義することができる。
Ｘの有効量［原子％］＝Σ（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[X]）×［Ｘ］－（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[O]）×［Ｏ］×２／３－（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[N]）×［Ｎ］－（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[S]）×［Ｓ］ ・・・式Ａ

ここで、Ｆｅ、Ｏ、Ｎ及びＳ並びに各Ｘ元素の原子量は、それぞれＦｅ：５５．８４５、Ｏ：１５．９９９４、Ｎ：１４．００６９、Ｓ：３２．０６８、Ｐｒ：１４０．９０８、Ｓｍ：１５０．３６、Ｅｕ：１５１．９６４、Ｇｄ：１５７．２５、Ｔｂ：１５８．９２５、Ｄｙ：１６２．５００、Ｈｏ：１６４．９３０、Ｅｒ：１６７．２５９、Ｔｍ：１６８．９３４、Ｙｂ：１７３．０４５、Ｌｕ：１７４．９６７、Ｓｃ：４４．９５５９である。したがって、上記式Ａに各元素の原子量を代入して整理すると、Ｘ元素の原子％による有効量は近似的には下記式Ｂによって表すことが可能となる。
有効量＝０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ・・・式Ｂ
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。

本発明の実施形態においては、固溶Ｐ量を低減するためには、上記式Ｂによって求められるＸ元素の有効量は０．０００３％以上、すなわち下記式１を満たすことが少なくとも必要である。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
Ｘ元素の有効量は、例えば０．０００５％以上又は０．０００７％以上であってもよく、好ましくは０．００１０％以上、より好ましくは０．００１５％以上、さらにより好ましくは０．００３０％以上、最も好ましくは０．００５０％以上又は０．０１００％以上である。Ｘ元素の有効量は、０．０２００％以上、０．０３００％以上、０．０５００％以上、０．０８００％以上、０．１０００％以上、０．１２００％以上、０．１５００％以上、０．１８００％以上又は０．２０００％以上であってもよい。また、上記式１からも明らかなように、当該有効量を安定的に確保するためには、鋼中のＯ、Ｎ及びＳの含有量を極力低減することが好ましい。ここで、Ｘ元素の有効量の上限は特に限定されないが、当該Ｘ元素の有効量を過度に増加させても効果が飽和するとともに、製造コストの上昇（Ｘ元素の含有量増加に伴う合金コストの上昇及び／又はＯ、Ｎ及びＳに関する精錬コストの上昇）を招くことになり必ずしも好ましくない。したがって、Ｘ元素の有効量は好ましくは２．００００％以下であり、例えば１．８０００％以下、１．５０００％以下、１．２０００％以下、１．００００％以下又は０．８０００％以下であってもよい。

［Ｘ元素の有効量と鋼中のＰ含有量との関係］
本発明の実施形態によれば、上記のＸ元素の有効量と鋼中のＰ含有量は、下記式２を満たす。
１．８０×［Ｐ］－（０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］） ＜ ０．０１０ ・・・式２
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、［Ｓ］、及び［Ｐ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。

Ｘ元素とＰは１：１の割合で結合してリン化物（ＸＰ）を形成することから、鋼中のＰ含有量（原子％）からＸ元素の有効量（原子％）を差し引くことで、鋼板の化学組成から求められる理論上の固溶Ｐ量を算出することができる。ここで、原子％によるＰ含有量の値は、Ｘ元素の有効量に関連して上で説明したのと同様の理由から近似的には鋼中のＦｅ及びＰの原子量並びに質量％によるＰ含有量を用いて（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[P]）×［Ｐ］として算出することが可能である（ここで、Ｍ_[Fe]はＦｅの原子量、Ｍ_[P]はＰの原子量を表し、［Ｐ］はＰ含有量［質量％］であり、Ｐを含有しない場合は０である）。したがって、理論上の固溶Ｐ量は近似的には下記式Ｃによって表すことが可能となる。
理論上の固溶Ｐ量［原子％］
＝（Ｍ_[Fe]／Ｍ_[P]）×［Ｐ］－Ｘの有効量［原子％］ ・・・式Ｃ

ここで、Ｆｅ及びＰの原子量は、それぞれＦｅ：５５．８４５及びＰ：３０．９７３８である。したがって、上記式ＣにＦｅ及びＰの原子量並びに式Ｂを代入して整理すると、原子％による理論上の固溶Ｐ量は近似的には下記式Ｄによって表すことが可能となる。
理論上の固溶Ｐ量［原子％］＝１．８０×［Ｐ］－（０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］） ・・・式Ｄ
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、［Ｓ］、及び［Ｐ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。

本発明の実施形態においては、実際に測定される固溶Ｐ量を低減し、それによって当該固溶Ｐに関連する鋼板の特性、例えば、靭性、延性、耐食性、溶接性などの特性を改善するためには、上記式１を満たすことに加えて、上記式Ｄによって求められる理論上の固溶Ｐ量が０．０１０％未満であること、すなわち下記式２を満たすことが必要である。
１．８０×［Ｐ］－（０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］） ＜ ０．０１０ ・・・式２
理論上の固溶Ｐ量（すなわち式２の左辺）は、好ましくは０．００８％以下、より好ましくは０．００５％以下、さらにより好ましくは０．００３％以下、最も好ましくは０％以下である。また、理論上の固溶Ｐ量を低減して上記式２を確実に満足させるためには、当然ながら鋼中のＰ含有量を極力低減することが好ましい。ここで、理論上の固溶Ｐ量の下限は特に限定されないが、理論上の固溶Ｐ量を過度に低減しても効果が飽和するとともに、製造コストの上昇（Ｐに関する精錬コストの上昇及び／又はＸ元素の含有量増加に伴う合金コストの上昇）を招くことになり必ずしも好ましくない。したがって、理論上の固溶Ｐ量は好ましくは－２．０００％以上であり、例えば－１．８００％以上、－１．５００％以上、－１．３００％以上、－１．０００％以上又は－０．８００％以上であってもよい。

［有効結晶粒径：１０．０μｍ以下］
本発明の実施形態においては、固溶Ｐ量自体の低減に加えて、鋼板の有効結晶粒を微細化することで、単位体積当たりの粒界面積を増大させることができるため、特定の結晶粒界に偏析するＰ量（粒界偏析Ｐ量）をより低減することができる。その結果、鋼板の靭性、延性等の特性を向上させることが可能となる。このような粒界脆化抑制効果及びそれに関連する靭性等の向上効果を顕著なものとするために、鋼板の有効結晶粒径は１０．０μｍ以下である。鋼板の有効結晶粒径は、好ましくは９．０μｍ以下、８．０μｍ以下、７．５μｍ以下、７．０μｍ以下、６．５μｍ以下、６．０μｍ以下、５．５μｍ以下又は５．０μｍ以下である。鋼板の有効結晶粒径は、小さいほど好ましいが、１．０μｍ以上、２．０μｍ以上又は３．０μｍ以上であってもよい。

［鋼板の有効結晶粒径の測定］
本発明の実施形態において、有効結晶粒径は、電子線後方散乱回折法（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＥＢＳＤ）によって測定される。より具体的には、有効結晶粒径は以下のようにして決定される。圧延方向に平行かつ板面に対して垂直な断面が観察面となるように鋼板から試料を採取し、断面を鏡面研磨し、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置で、鋼板の圧延方向４００μｍ×厚さ方向４００μｍの領域を０．２μｍ間隔でＥＢＳＤによる測定を行い、結晶方位情報を得る。ＥＢＳＤでは、得られた結晶方位情報を用いて画像解析装置により結晶方位差が１５°以上の大傾角粒界で囲われた領域の円相当直径を解析し、それらの平均値を求め、有効結晶粒径として決定する。

本発明の実施形態に係る鋼板は、例えば、熱間圧延後又は熱間圧延及び焼鈍が施された熱延鋼板であってもよいし、冷間圧延及び焼鈍が施された冷延鋼板であってもよい。冷延鋼板はめっき等の表面処理が施された表面処理鋼板をも包含するものである。本発明の実施形態に係る鋼板の板厚は６．０ｍｍ以下である。鋼板の板厚を６．０ｍｍ以下とするためには、熱間圧延などにおいて十分な圧下量を確保する必要があり、このような比較的高い圧下量によって有効結晶粒の微細化を促進させることができる。鋼板の板厚は、５．０ｍｍ以下、４．０ｍｍ以下、又は３．０ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下又は２．０ｍｍ以下であってもよい。鋼板の板厚は０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上又は０．８ｍｍ以上であってもよい。

本発明の実施形態に係る鋼板の製造方法は、一般に薄鋼板を製造する際に適用される工程を含み、例えば、上で説明した化学組成を有するスラブを鋳造する工程、鋳造されたスラブを熱間圧延する工程、及び得られた圧延材を冷却して巻き取る工程、必要に応じて冷間圧延工程、焼鈍工程、表面処理工程等をさらに含んでいてもよい。以下、本発明の実施形態に係る鋼板の好ましい製造方法について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態に係る鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。

本実施形態に係る鋼板の製造方法は、以下の工程（ａ）～（ｆ）：
（ａ）上記の化学組成を有するスラブを１１００℃以上、１３５０℃未満に加熱する加熱工程、
（ｂ）前記スラブを１０００℃以上、１１００℃以下の鋼板温度で粗圧延する粗圧延工程、
（ｃ）得られた粗バーを６．０ｍｍ以下の板厚まで仕上げ圧延する仕上げ圧延工程であって、粗圧延工程後、９５０℃以上の温度範囲での保持時間が６０秒以上であり、仕上げ圧延の終了温度が８５０℃以上、１０５０℃以下である仕上げ圧延工程、
（ｄ）得られた圧延材を６２０℃以下の冷却停止温度まで１０℃／秒以上の平均冷却速度で冷却する冷却工程、
（ｅ）得られた鋼板を巻取る巻取り工程、及び
（ｆ）任意選択で、前記鋼板を９５０℃以下の温度で焼鈍する焼鈍工程
を含むことができる。

とりわけ、冷延鋼板又はめっき鋼板を製造する場合には、本実施形態に係る鋼板の製造方法は、更に、以下の工程（ｇ）～（ｊ）：
（ｇ）前記鋼板を酸洗及び冷延する工程、
（ｈ）前記鋼板を酸洗及び冷延し、次いで９００℃以下の温度で冷延板焼鈍及び調質圧延を行う工程、
（ｉ）前記鋼板を酸洗及び冷延し、次いで９００℃以下の温度で冷延板焼鈍、めっき及び調質圧延を行う工程、及び
（ｊ）前記鋼板を酸洗し、めっきを施し、次いで１．０％以下の圧下率で調質圧延を行う工程
のうち何れか１つの工程を含むことができる。以下、各工程についてより詳細に説明する。

［（ａ）加熱工程］
加熱工程は、粗圧延工程前にスラブに対して行われる。加熱温度は、Ｘ元素の固溶の促進という観点から、好ましくは１１００℃以上である。一方、加熱温度は、スラブの金属組織の粗大化を抑制し、鋼板の結晶粒径を均質にするという観点から、好ましくは１３５０℃未満である。加熱前のスラブの温度は限定されず、室温であってよい。連続鋳造等によって得られたスラブをそのまま粗圧延に供する場合は、スラブの温度は１０００℃以上であってもよい。一方、金属組織の微細化の観点から、スラブを４００℃以下に冷却し、次いで加熱してもよい。

［（ｂ）粗圧延工程］
粗圧延工程は、仕上げ圧延工程の前に粗圧延機によって行われる。粗圧延工程は、鋼中の固溶Ｐをリン化物として固定するために、１０００℃以上、１１００℃以下の鋼板温度で粗圧延する。粗圧延に次いで３０秒以上保持することを含むことが好ましい。

［（ｃ）仕上げ圧延工程］
仕上げ圧延工程は、粗圧延工程の後に仕上げ圧延機によって行われる。仕上げ圧延の終了温度（仕上げ圧延機の出側温度、仕上げ温度という場合がある）は、変形抵抗の増大による圧延機への負担の抑制という観点から、好ましくは８５０℃以上である。また、仕上げ温度は、Ｘ元素のリン化物の析出を促進させ、固溶Ｐの粒界偏析を抑制するという観点から、好ましくは１０５０℃以下である。

熱間圧延での熱履歴はリン化物の生成のために重要である。図面を参照して以下により詳しく説明する。図１は、Ｘ元素を含有するリン化物の析出ノーズを示す模式図である。図１は上記のとおり模式図であり、実際には具体的に用いられるＸ元素等に応じて析出ノーズの曲線は変化する。図１を参照すると、粗圧延による加工がある場合には、リン化物の析出ノーズ（図１中の実線）が短時間側にシフトする。１０００～１１００℃の範囲で粗圧延による歪みを付加した後、仕上げ圧延において、９５０℃以上の温度範囲で６０秒以上保持することで、仕上げ圧延での熱履歴が析出ノーズ内を通るため、Ｘ元素と鋼中の固溶Ｐを反応させてリン化物を形成することができる。一方で、粗圧延による加工がある場合であっても、仕上げ圧延において、９５０℃以上の温度範囲での保持時間が約１０秒程度の短い時間である場合には、熱間圧延での熱履歴が析出ノーズ内を通らず、リン化物を形成することができない場合がある。「保持」とは、上記の温度範囲内で放冷又は空冷等により徐々に温度が低下する場合を包含するものである。

仕上げ圧延において、９５０℃以上の温度範囲での保持時間の上限は、特に限定されない。粗圧延及び仕上げ圧延を含む熱間圧延においてこのような熱履歴を含めることで、鋼中の固溶ＰをＸ元素と確実に反応させてリン化物として固定することができるため、粒界に偏析するＰ量を顕著に低減することができる。また、本発明の実施形態に係る鋼板の製造では、固溶Ｐをリン化物として固定するためのＸ元素の有効量を確保することも重要であり、そのためにはＸ元素と鋼中で介在物を形成し得るＯ、Ｎ及びＳの含有量を精錬工程において十分に低減しておくことが極めて重要である。

仕上げ圧延後の鋼板の板厚は、金属組織の微細化に必要とされる圧下量の確保という観点から、好ましくは６．０ｍｍ以下である。有効結晶粒を微細化させる効果は、仕上げ圧延後の板厚に依存し、仕上げ圧延後の板厚の値が小さいほど、有効結晶粒の微細化効果が得られる。この効果を有効に得るという観点から、仕上げ圧延後の板厚は、より好ましくは５．０ｍｍ以下又は４．０ｍｍ以下である。仕上げ圧延後の鋼板の板厚は、１．０ｍｍ以上であってよい。

［（ｄ）冷却工程］
仕上げ圧延の終了後、所望の鋼板組織を得るために任意の冷却パターンにて冷却を実施することができる。しかしながら、オーステナイトの粒成長を抑制するという観点から、冷却停止温度は好ましくは６２０℃以下である。本実施形態では、仕上げ圧延設備の後段に冷却設備を設置し、この冷却設備に対して仕上げ圧延後の鋼板を通過させながら冷却を行う。冷却設備は、例えば、冷却媒体として水を用いた水冷設備であってよい。また、冷却設備には、途中に空冷区間がない設備や、途中に１以上の空冷区間を有する設備がある。本実施形態では、いずれの冷却設備を用いてもよい。

オーステナイトの粒成長を抑制して所望の有効結晶粒径を得るという観点から、仕上げ圧延の終了後、６２０℃以下の冷却停止温度までの平均冷却速度（以下、熱間圧延後の平均冷却速度という場合がある）は１０℃／秒以上であることが好ましい。ここで、平均冷却速度は、仕上げ圧延の終了温度と冷却停止温度の差を、仕上げ圧延の最終スタンド出側から冷却終了（冷却設備の出側）までの所要時間で除すことにより算出される。空冷区間を有する冷却設備を用いる場合であっても、冷却終了時までの平均冷却速度が１０℃／秒以上であればよい。熱間圧延後の平均冷却速度の上限は特に限定されない。板厚方向の組織分布の均質化という観点から、熱間圧延後の平均冷却速度は、好ましくは１００℃／秒以下である。

［（ｅ）巻取り工程］
巻取り工程は、冷却工程の後、鋼板をコイル状に巻取り、熱延鋼板を得る工程である。本実施形態の鋼板は、巻き取った熱延鋼板を最終製品としてもよく、熱延鋼板に更に冷間圧延等を施したものを最終製品としてもよい。次工程に冷間圧延工程が含まれる場合は、冷延時の負荷を下げるために、５５０℃以上で巻取り、軟質化することが好ましい。熱延のまま製品となる熱延鋼板は、強度を確保するため、５５０℃未満で巻取ることが好ましい。

［（ｆ）焼鈍工程］
焼鈍工程は、巻取り工程によって得られた熱延鋼板の金属組織及び特性を調整するために任意選択で施される熱処理を含む工程である。焼鈍工程の最高加熱温度は特に限定されないが、例えば９５０℃以下であってよい。一方、最高加熱温度は、生産性の観点から、好ましくは５００℃以上である。以下、焼鈍工程後の任意選択の各操作について説明する。

［酸洗・冷延］
酸洗は、熱延鋼板の表面に形成されたスケールを除去する操作である。酸洗処理の条件は特に限定しない。冷延は、酸洗後、鋼板を狙いの板厚に冷間圧延する操作である。本実施形態では、冷延工程の条件は特に限定する必要がないが、通常は圧下率が３０％以上、８０％以下であれば、加工性、板厚精度において特に問題はない。圧下率が８０％を超えると、鋼板エッジの割れや、加工硬化による強度上昇で圧延機の負荷が高くなる場合がある。

［冷延板焼鈍］
冷延板焼鈍は、冷延鋼板の金属組織及び特性を調整するために施される熱処理を含む操作である。冷延板焼鈍の最高加熱温度は特に限定されないが、例えば９００℃以下であってよい。一方、最高加熱温度は、生産性の観点から、好ましくは５００℃以上である。

［めっき］
めっきは、耐食性の向上を目的として、熱延鋼板又は冷延鋼板の表面に施される操作である。めっき処理は、例えば、電気めっき、溶融めっき、合金化溶融めっき等の処理である。めっき処理が焼鈍を含む場合、焼鈍の最高加熱温度は特に限定されないが、例えば９００℃以下であってよい。一方、最高加熱温度は、生産性の観点から、好ましくは５００℃以上である。

［調質圧延］
調質圧延は、鋼板の形状矯正や表面粗さの調整を目的とした操作である。調質圧延は、焼鈍後又はめっき後の鋼板に施される。調質圧延の圧下率は、圧延加工組織の残存の防止という観点から、好ましくは１．０％以下である。

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

本例では、まず、種々の化学組成を有する鋼を転炉にて溶製し、連続鋳造にて厚さ２３０ｍｍのスラブとした。次いで当該スラブを１１５０℃～１２５０℃に加熱し、１０００℃以上、１１００℃以下の鋼板温度で粗圧延した。次に、得られた粗バーを、仕上げ圧延において、９５０℃以上の温度範囲での保持時間が６０秒以上、仕上げ圧延の終了温度が８５０℃以上、１０５０℃以下となるように仕上げ圧延し、表１に示す板厚を有する圧延材を得た。次に、仕上げ圧延の終了温度から６００℃の冷却停止温度まで表１に示す平均冷却速度にて冷却した後、５５０℃未満の温度で巻取りを行って熱延鋼板を製造した。得られた各鋼板から採取した試料を分析した化学組成を表１に示す。鋼板の有効結晶粒径は以下の方法によって測定した。

［鋼板の有効結晶粒径の測定］
鋼板の有効結晶粒径は、ＥＢＳＤによって以下のようにして決定した。圧延方向に平行かつ板面に対して垂直な断面が観察面となるように鋼板から試料を採取し、断面を鏡面研磨し、鋼板表面から板厚の１／４深さ位置で、鋼板の圧延方向４００μｍ×厚さ方向４００μｍの領域でＥＢＳＤによる測定を行った。ＥＢＳＤでは画像解析装置を用いて結晶方位差が１５°以上の大傾角粒界で囲われた領域の円相当直径を解析し、それらの平均値を求め、有効結晶粒径として決定した。

［評価］
鋼板の製造工程において施される熱処理や溶接による熱影響で結晶粒界への固溶Ｐの偏析が助長されることがある。鋼中の固溶Ｐが比較的多いと、このような熱処理の際に粒界脆化を引き起こす場合がある。このような場合には、粒界破壊が起こりやすくなるため、鋼板の靭性が低下する。そこで、上で得られた各鋼板について、粒界脆化の抑制効果を検証した。具体的には、まず、表１の各鋼板を５５０℃で１０時間保持する熱処理を実施し、次に熱処理後の鋼板から採取したサブサイズのＪＩＳ４号試験片に基づいてＪＩＳ Ｚ２２４２：２０１８の規定に準拠して－１９６℃でシャルピー衝撃試験を行った。このとき、試験片の破面が圧延方向に垂直になるように試験片を切り出し、ノッチの加工を行った。次いで、シャルピー衝撃試験後の試験片の破面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察した。より具体的にはＳＥＭにより試験片の板厚の１／４位置かつＶノッチから２ｍｍ離れた位置において、２５０μｍ（板厚方向）×５００μｍ（板厚方向）の範囲を撮影し、得られた画像から全破面の面積に対する粒界破面の面積の割合（粒界破面率）を算出した。粒界破面が上記視野における面積率で５０％未満であるものを合格とし、粒界脆化の発生が抑制された鋼板として評価し、５０％以上であるものを不合格とした。その結果を表１に示す。

表１を参照すると、比較例４０では、式１で表されるＸ元素の有効量が低く、また式２で表される理論上の固溶Ｐ量も高かったために、鋼中の固溶Ｐ量を十分に低減できなかったと考えられる。その結果として、比較例４０では粒界脆化の発生を十分に抑制することができなかった。一方、比較例３９では、式１及び２を満足するものであったが、冷却工程での平均冷却速度が低かったために、有効結晶粒を十分に微細化させることができず、結果として粒界脆化の発生を十分に抑制することができなかった。比較例４１では、式２で表される理論上の固溶Ｐ量が高かったために、鋼中の固溶Ｐ量を十分に低減できなかったと考えられ、結果として粒界脆化の発生を十分に抑制することができなかった。これとは対照的に、実施例では、Ｘ元素の有効量を高くかつ理論上の固溶Ｐ量を低く、さらには有効結晶粒を微細化することで、粒界脆化が抑制され、鋼板の靭性、特に低温靭性が顕著に向上していることを確認した。

本発明の実施形態に係る鋼板は、例えば、自動車及び家電等の用途に使用される薄鋼板である。これらの材料において本発明の実施形態に係る鋼板を適用した場合には、鋼中の固溶Ｐに起因する粒界脆化の発生を抑制することができるため、鋼板の靭性（特には低温靭性）、延性などの特性を顕著に改善することが可能である。

Claims (5)

1. 質量％で、
   Ｃ：０．０２０～０．５００％、
   Ｓｉ：０．１０～３．００％、
   Ｍｎ：０．５０～３．００％、
   Ｐ：０．０００１～０．１００％以下、
   Ｓ：０．０１００％以下、
   Ａｌ：１．０００％以下、
   Ｎ：０．０１００％以下、
   Ｏ：０．０１００％以下、
   Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
   Ｎｂ：０～０．１００％、
   Ｔｉ：０～０．２００％、
   Ｖ：０～１．００％、
   Ｃｕ：０～０．５０％、
   Ｎｉ：０～１．００％、
   Ｃｒ：０～１．００％、
   Ｍｏ：０～０．５０％、
   Ｗ：０～０．５０％、
   Ｚｒ：０～０．０６００％、
   Ｃａ：０～０．０６００％、
   Ｍｇ：０～０．０６００％、
   Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．０６００％、並びに
   残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
   下記式１及び式２を満たす化学組成を有し、
   有効結晶粒径が１０．０μｍ以下であり、
   板厚が６．０ｍｍ以下である、鋼板。
   ０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
   １．８０×［Ｐ］－（０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］） ＜ ０．０１０ ・・・式２
   ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、［Ｓ］、及び［Ｐ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
2. 前記化学組成が、さらに、質量％で、
   Ｎｂ：０．００３～０．１００％、
   Ｔｉ：０．００５～０．２００％、
   Ｖ：０．００１～１．００％、
   Ｃｕ：０．００１～０．５０％、
   Ｎｉ：０．００１～１．００％、
   Ｃｒ：０．００１～１．００％、
   Ｍｏ：０．００１～０．５０％、
   Ｗ：０．００１～０．５０％、
   Ｚｒ：０．０００１～０．０６００％、
   Ｃａ：０．０００１～０．０６００％、
   Ｍｇ：０．０００１～０．０６００％、並びに
   Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０．０００１～０．０６００％
   のうち１種又は２種以上を含む、請求項１に記載の鋼板。
3. Ｍｇ含有量が０％であるか又は０．０００３～０．０６００％である、請求項１又は２に記載の鋼板。
4. Ｍｇ含有量が０％であるか又は０．００１６～０．０６００％である、請求項３に記載の鋼板。
5. 前記有効結晶粒径が７．５μｍ以下である、請求項１又は２に記載の鋼板。

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