本发明涉及高强度钢板。特别是涉及低温韧性和延展性优异的、抗拉强度1100MPa以上的高强度钢板。本发明的高强度钢板，适合作为用于建筑机械、工业机械等的用途的厚钢板使用。
背景技术：
用于建筑机械和工业机械等的厚钢板，伴随着近年的轻量化的需要增加，要求有更高强度的性能。另外，就用于上述用途的厚钢板，考虑到在寒冷地区的使用，也要求高母材韧性，特别是母材的低温韧性，但一般来说，强度和韧性处于相反的倾向，随着强度变高而韧性降低。作为提高强度和母材韧性等的技术，例如可列举下述的专利文献1～4。
在专利文献1中，公开有一种关于钢板的技术，其一边维持抗拉强度1100MPa级以上的高强度，一边使低温韧性优异。在该专利文献1中，通过管理Al、N的含量并使夹杂物减少，从而实现高强度·高韧性化。
在专利文献2中，也公开有一种钢板的技术，其一边维持抗拉强度1100MPa级的高强度，一边使低温韧性优异。在该专利文献2中，通过添加C达0.20％以上，并且控制轧制加热温度而使γ晶粒微细，从而实现高强度·高韧性化。
在专利文献3中，记述有一种既维持着抗拉强度1100MPa级的高强度，同时焊接性优异的钢板的技术。在该专利文献3中，通过添加稀土类元素来确保上述焊接性。
另外在专利文献4中，公开有一种既维持着抗拉强度1100MPa级的高强度，低温韧性又优异的钢板的技术。在该专利文献4中，通过管理碳等量Ceq和淬火性，来达成预期的目的。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63－169359号公报
专利文献2：日本特开平9－118950号公报
专利文献3：日本特开昭56－14127号公报
专利文献4：日本特开2005－179783号公报
在厚钢板中，考虑建筑机械等在制作时的弯曲加工等，无论是高延展性，还是高强度和高低温韧性都有所要求。在上述专利文献1～4中记述，能够得到钢板的强度、低温韧性和焊接性等，但对于延展性未予以考虑，也没有公开延展性的提高手段。
此外，对于建筑机械和工业机械等所用的厚钢板，还要求耐磨耗性优异。一般来说，厚钢板的耐磨耗性与硬度相关，担心磨耗的厚钢板需要提高硬度。
技术实现要素：
本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种即使是抗拉强度在1100MPa以上的高强度，低温韧性和延展性也优异，此外耐磨耗性也优异的钢板。以下，将上述“低温韧性”仅称为“韧性”。
能够解决上述课题的本发明的高强度钢板，是抗拉强度为1100MPa以上的高强度钢板，其特征在于，钢中成分以质量％计满足
C：0.13～0.17％、
Si：0.1～0.5％、
Mn：1.0～1.5％、
P：高于0％并在0.02％以下、
S：高于0％并在0.0020％以下、
Cr：0.50～1.0％、
Mo：0.20～0.6％、
Al：0.030～0.085％、
B：0.0003～0.0030％、
Nb：0％以上并在0.030％以下、和
N：高于0％并在0.0060％以下，
余量：是铁和不可避免的杂质，并且，
由下式(1)表示的A值为0.0015以下，并且
由下式(3)表示的E值为0.95以上，并且，
距钢板表面深2mm的位置的布氏硬度HBW(10/3000)为360以上且440以下点。
A值＝10D×[S]…(1)
在式(1)中，[S]表示以质量％计的钢中S含量，D表示下式(2)所代表的值。
D＝0.1×[C]+0.07×[Si]－0.03×[Mn]+0.04×[P]－0.06×[S]+0.04×[Al]－0.01×[Ni]+0.10×[Cr]+0.003×[Mo]－0.020×[V]－0.010×[Nb]+0.15×[B]…(2)
在式(2)中，[]表示以质量％计的钢中各元素含量。另外，钢中不包含的元素的含量作为0质量％计算。
E值＝1.16×([C]/10)0.5×(0.7×[Si]+1)×(3.33×[Mn]+1)×(0.35×[Cu]+1)×(0.36×[Ni]+1)×(2.16×[Cr]+1)×(3×[Mo]+1)×(1.75×[V]+1)×(200×[B]+1)/(0.1×t)…(3)
在式(3)中，[]表示以质量％计的钢中各元素含量，t表示由mm表示的板厚。另外，钢中不包含的元素的含量作为0质量％计算。
所述高强度钢板的钢中成分，以质量％计还含有从Cu：高于0％并在1.5％以下、V：高于0％并在0.20％以下、和Ni：高于0％并在1.0％以下所构成的群中选择的一种以上的元素作为其他的元素。
本发明的高强度钢板如上述构成，因此即使是抗拉强度为1100MPa以上的高强度钢板，低温韧性和延展性也优异，此外耐磨耗性也优异。
具体实施方式
本发明者们首先发现，为了确保建筑机械等在制作时所需要的良好的弯曲加工性，使作为延展性的一个指标、即拉伸试验时的断面收缩率(Reduction of Area，RA)为60％以上即可，为了得到高强度和优异的低温韧性能够共同达成的钢板，而就该RA≥60％反复进行了锐意研究。其结果发现，如果适当控制钢中成分的各含量，并且使后述的A值和E值一起满足规定的范围，则与只规定钢中成分的各含量的情况相比，能够进一步提高低温韧性和延展性，换言之，为了得到期望的特性，需要适当控制钢中各成分，并且需要一并适当控制下述的A值和E值，从而想到本发明。以下，对于本发明，从本发明的钢中成分开始进行说明。
C：0.13～0.17％
C是用于确保母材(钢板)的强度和硬度必要而不可或缺的元素。为了有效地发挥这样的作用，使C量的下限为0.13％以上。C量优选为0.135％以上。但是，若C量变得过剩，则母材的布氏硬度HBW高于440，因此使C量的上限为0.17％以下。C量的优选的上限为0.165％以下，更优选为0.160％以下。
Si：0.1～0.5％
Si具有脱氧作用，并且对于母材的强度提高是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，使Si量的下限为0.1％以上。Si量的优选的下限为0.20％以上，更优选为0.25％以上。但是，若Si量变得过剩，则焊接性劣化，因此使Si量的上限为0.5％以下。Si量的优选的上限为0.40％以下。
Mn：1.0～1.5％
Mn对于母材的强度提高是有效的元素，为了有效地发挥这样的作用，使Mn量的下限为1.0％以上。Mn量的优选的下限为1.10％以上。但是，若Mn量变得过剩，则焊接性劣化，因此使Mn量的上限为1.5％以下。Mn量的优选的上限为1.4％以下，更优选的上限为1.3％以下。
P：高于0％并在0.02％以下
P在钢材中是不可避免被包含的元素，若P量变得过剩，则韧性劣化，因此使P量的上限为0.02％。P量尽可能少的方法为宜，P量的优选的上限为0.015％以下，更优选为0.010％以下。还有，因为使P为0有困难，所以下限高于0％。
S：高于0％并在0.0020％以下
S在钢材中是不可避免被包含的元素，若S量过多，则大量生成MnS，韧性劣化，因此使S量的上限为0.0020％以下。S量尽可能少的方法为宜，S量的优选的上限为0.0015％以下。还有，因为使S为0有困难，所以下限高于0％。
Cr：0.50～1.0％
Cr对于母材的强度提高是有效的元素，为了有效地发挥这样的作用，使Cr量的下限为0.50％以上。Cr量的优选的下限为0.55％以上，更优选的下限为0.60％以上。另一方面，若Cr量过多，则焊接性劣化，因此使Cr量的上限为1.0％以下。Cr量的优选的上限为0.90％以下，更优选的上限为0.85％以下。
Mo：0.20～0.6％
Mo对于母材的强度和硬度的提高是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，使Mo量的下限为0.20％以上。Mo量的优选的下限为0.25％以上。但是，若Mo量过多，则焊接性劣化，因此使Mo量的上限为0.6％以下。Mo量的优选的上限为0.55％以下，更优选的上限为0.50％以下。
Al：0.030～0.085％
Al是用于脱氧的元素，为了有效地发挥这样的作用，使Al量的下限为0.030％以上。但是，若Al量过多，则形成粗大的Al系夹杂物，使韧性劣化，因此使Al量的上限为0.085％以下。Al量的优选的上限为0.080％以下。
B：0.0003～0.0030％
B提高淬火性，对于母材和焊接部(HAZ部)的强度提高是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，使B量的下限为0.0003％以上。B量的优选的下限为0.0005％以上。但是，若B量变得过剩，则碳硼化物析出，使韧性劣化，使B量的上限为0.0030％以下。B量的优选的上限为0.0020％以下，更优选的上限为0.0015％以下。
Nb：0％以上并在0.030％以下
Nb在板坯加热时固溶，在轧制冷却后再加热时，作为微细的铌碳化物析出，从而使奥氏体晶粒微细化，对于提高韧性是有效的元素。为了充分发挥该效果，优选使Nb含有0.005％以上，更优选为0.010％以上。但是，若Nb量过多，则析出物粗大化，反而使韧性劣化，因此使Nb量的上限为0.030％以下。Nb量的优选的上限为0.025％以下。
N：高于0％并在0.0060％以下
N在钢材中是不可避免被包含的元素，若N量过多，则由于固溶N的存在导致韧性劣化，因此使N量的上限为0.0060％以下。N量尽可能少的方法为宜，N量的优选的上限为0.0055％以下，更优选的上限为0.0050％以下。还有，因为使N为0有困难，所以下限高于0％。
本发明的高强度钢板，满足上述钢中成分，余量：是铁和不可避免的杂质。为了进一步提高母材的强度和韧性，也可以还含有下述量的从Cu、V、和Ni所构成的群中选择的一种以上的元素。这些元素可以单独使用，也可以两种以上并用。
Cu：高于0％并在1.5％以下
Cu对于母材的强度和韧性的提高是有效的元素。为了使这样的作用有效地发挥，优选使Cu量的下限为0.05％以上，更优选为0.10％以上。但是，若Cu量变得过剩，则焊接性劣化，因此Cu量的上限优选为1.5％以下。Cu量的上限更优选为1.4％以下，进一步优选为1.0％以下。
V：高于0％并在0.20％以下
V对于母材的强度和韧性的提高是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选使V量的下限为0.01％以上，更优选为0.02％以上。但是，若V量变得过剩，则焊接性劣化，因此优选使V量的上限为0.20％以下。更优选为0.18％以下，进一步优选为0.15％以下。
Ni：高于0％并在1.0％以下
Ni对于母材的强度和韧性的提高是有效的元素。为了有效地发挥这样的作用，Ni量的下限优选为0.05％以上，更优选为0.10％以上。但是，若Ni量变得过剩，则焊接性劣化，因此优选使Ni量的上限为1.0％以下。更优选为0.8％以下。
还有，本发明的高强度钢板不含Ti。这是由于，若添加Ti，则1100MPa以上的高强度域的韧性和延展性降低。
[由下式(1)表示的A值为0.0015以下]
A值＝10D×[S]…(1)
在式(1)中，[S]表示以质量％计的钢中S含量，D是由下式(2)表示的值。
D＝0.1×[C]+0.07×[Si]－0.03×[Mn]+0.04×[P]－0.06×[S]+0.04×[Al]－0.01×[Ni]+0.10×[Cr]+0.003×[Mo]－0.020×[V]－0.010×[Nb]+0.15×[B]…(2)
在式(2)中，[]表示以质量％计的钢中各元素含量。另外，钢中不包含的元素的含量作为0质量％计算。
设定上式(1)的原委如下。首先，就用于提高钢板的韧性和延展性的手段进行锐意研究时想到，抑制MnS的生成特别有效。于是，从抑制MnS生成的观点出发，在抑制钢中S量的同时，对于S以外的元素，也从MnS易生成度的观点出发进行研究，本发明者们，以系数表示各元素对MnS生成带来影响的程度，如上式(1)这样使之公式化。
还发现，如此得到的由上式(1)表示的A值，与韧性和延展性之间存在相互关联，于是本发明者们，如后述的实施例评价的那样，进一步就用于达成希望的低温韧性和延展性的A值的范围进行了研究。其结果发现，使该A值为0.0015以下即可。上述A值优选为0.00140以下，更优选为0.00130以下，进一步优选为0.00120以下。A值的下限值没有特别限定，但如果考虑本发明中规定的成分组成，则大致为0.00050左右。还有，以下将上式(1)中的10D表现为“F值”。
[由下式(3)表示的E值为0.95以上]
E值＝1.16×([C]/10)0.5×(0.7×[Si]+1)×(3.33×[Mn]+1)×(0.35×[Cu]+1)×(0.36×[Ni]+1)×(2.16×[Cr]+1)×(3×[Mo]+1)×(1.75×[V]+1)×(200×[B]+1)/(0.1×t)…(3)
在式(3)中，[]表示以质量％计的钢中各元素含量，t表示以mm表示的板厚。另外，钢中不包含的元素的含量作为0质量％计算。
式(3)是考虑板厚而规定表示淬火性的DI的算式，是为了根据板厚而控制DI所规定的算式。本发明者们发现，由上式(3)表示的E值，特别与强度和低温韧性之间存在相互关联，如后述的实施例中评价的那样，就用于达成希望的强度和低温韧性的E值的范围进行了研究。其结果发现，如果使上述E值为0.95以上，则能够达成希望的强度和低温韧性。上述E值优选为1.00以上，更优选为1.05以上。还有，E值的上限值没有特别限定，但如果考虑本发明中规定的成分组成，则大体上为4.0左右。
本发明的高强度钢板，其耐磨耗性也优异，但为此，需要满足距钢板表面深2mm的位置的布氏硬度HBW(10/3000)为360以上。所述所谓“距钢板表面深2mm的位置”，是指从钢板表面起沿板厚方向至深度2mm的位置。上述布氏硬度优选为365以上，更优选为370以上。另一方面，若上述布氏硬度过高，则引起延展性和低温韧性的降低，因此使上限为440以下。上述布氏硬度优选为435以下，更优选为430以下。还有，上述所谓(10/3000)，表示作为布氏硬度的测量条件，以直径10mm的超高合金球施加3000kgf的压力。
以上，对于赋予本发明以特征的钢中成分、A值、E值、和布氏硬度进行了说明。还有，在本说明书中所谓厚钢板，意思是板厚为6mm以上的钢板。
在本说明书中，“低温韧性”、“延展性”分别表示母材的低温韧性、母材的延展性。在本说明书中，所谓“低温韧性优异”，意思如后述的实施例所述，满足vE-40≥50J。另外本发明者们发现，为了良好地进行弯曲加工，如上述，使作为延展性的一个指标、即拉伸试验时的断面收缩率为60％以上即可。总之在本说明书中，所谓“延展性优异”意思就是满足RA≥60％。另外所谓“耐磨耗性优异”，意思就是距钢板表面深2mm的位置的布氏硬度HBW(10/3000)为360以上且440以下。
用于得到本发明的钢板的制造方法未特别限定，能够通过使用满足本发明的成分组成的钢液，进行热轧、淬火而制造。所述热轧遵循通常的条件(1000℃以上的加热温度、轧制温度、压下率)进行即可。为了确保充分的淬火性，所述淬火优选将钢板加热至880℃以上进行。
本申请基于2014年9月11日申请的日本国专利出申请第2014－185084号主张优先权的利益。2014年9月11日申请的日本国专利出申请第2014－185084号的说明书的全部内容，为了本申请的参考而援引。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受下述实施例限制，也可以在能够适合前·后述的宗旨的范围加以变更实施，这些均包含在本发明的技术的范围内。
使用表1的成分组成的钢材，进行热轧、淬火，制造表2所示的板厚的厚钢板。所述表1的“－”意思是没有添加元素。表2中的F值，是规定的式(1)中的10D的值。
所述热轧，如下述，加热至1000～1200℃，以下述条件进行，得到表2所示厚度的热轧板。
(热轧的条件)
加热温度：1000～1200℃
最终温度：800～1100℃
冷却方法：空冷
接着，加热至Ac3点以上之后，经淬火(Q)而制造厚钢板(Q钢板)。
对于如此得到的各钢板，评价以下的特性。
(1)抗拉强度和延展性
从如上述这样得到的各钢板上，提取JIS Z 2201所规定的4号试验片，以JIS Z 2201规定的方法进行拉伸试验，测量抗拉强度和断裂时的断面收缩率。在表2中，将抗拉强度表示为“TS”，将断面收缩率表示为“RA”。在本实施例中，TS为1100MPa以上的，高强度评价为优异(合格)，RA为60％以上的，母材的延展性评价为优异(合格)。
(2)低温韧性
从如上述这样得到的各钢板的板厚t/4位置，在L方向上提取3个JIS Z 2242规定的2mmV切口试验片。然后，使用该试验片，以JIS Z 2242中规定的方法进行摆锤冲击试验，测量－40℃下的吸收能。在表2中，将－40℃下的吸收能表示为“vE-40”。然后，在本实施例中，上述3个vE-40的平均值为50J以上的，母材的低温韧性评价为优异(合格)。
(3)布氏硬度
测量如上述这样得到的各钢板的、从表面起沿板厚方向至深度2mm的位置的布氏硬度。详细地说，切削钢板表面，将距钢板表面深2mm并与钢板表面平行的面作为测量面。而后，依据JIS Z 2243，以直径10mm的超高合金球施加3000kgf的压力进行测量。测量进行3次，计算其平均值。在本实施例中，如此得到的布氏硬度(平均值)为360以上且440以下的，评价为耐磨耗性优异(合格)。
这些结果显示在表2中。
[表1]
[表2]
表1和表2的实验No.1～10，满足本发明规定的成分组成、A值和E值，因此尽管为TS≥1100MPa的高强度，低温韧性和延展性两方也优异。此外因为还适当地控制了布氏硬度，所以耐磨耗性也优异。
相对于此，下述例有着以下的问题。
实验No.11因为Cr量不足，E值也低，因此强度不足，并且低温韧性降低。
实验No.12因为C量过剩，并且Cr量不足，E值也低，因此布氏硬度高于上限，延展性和低温韧性降低。还有，该实验No.12虽然E值低，但因为C量过剩，所以一般认为抗拉强度达1100MPa以上。
实验No.13～15因为Cr量不足，并且E值低，所以强度不足，并且低温韧性也降低。还有，实验No.15因为B量过剩，所以为低温韧性相当差的结果。
实验No.16和24其S量过剩，并且A值也高于上限，因此延展性和低温韧性降低。
实验No.17其S量和Nb量过剩，A值也高于上限，因此延展性和低温韧性降低。
实验No.18～20其钢中各元素含量和E值虽然处于规定范围内，但A值高于上限，因此延展性和低温韧性降低。
实验No.21其Nb量和N量过剩，A值高于上限，因此延展性和低温韧性降低。
实验No.22和23虽然钢中各元素含量和E值处于规定范围内，但A值高于上限，因此延展性和低温韧性降低。
实验No.25虽然钢中各元素含量和A值处于规定范围内，但E值低于下限值，因此造成强度和低温韧性差的结果。