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特開2023-37221スポット溶接継手、自動車用部品、及びスポット溶接継手の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023037221
(43)【公開日】2023-03-15
(54)【発明の名称】スポット溶接継手、自動車用部品、及びスポット溶接継手の製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 11/16 20060101AFI20230308BHJP
B23K 11/11 20060101ALI20230308BHJP
B23K 11/00 20060101ALI20230308BHJP
B23K 11/24 20060101ALI20230308BHJP
【ＦＩ】
B23K11/16
B23K11/11 540
B23K11/00 570
B23K11/24 315
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021143839
(22)【出願日】2021-09-03
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】兼光 萌
(72)【発明者】
【氏名】松田 和貴
(72)【発明者】
【氏名】児玉 真二
【テーマコード（参考）】
4E165
【Ｆターム（参考）】
4E165AA02
4E165AB02
4E165AB03
4E165AB04
4E165AC01
4E165CA02
4E165CA05
4E165CA06
4E165EA12
(57)【要約】 （修正有）
【課題】引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板が母材として用いられながら、従来よりも優れたＣＴＳを有するスポット溶接継手及び自動車部品を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係るスポット溶接継手１１は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板１１１を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組１１と、板組１１の複数の鋼板を接合するナゲット１２と、を備え、Ｐ偏析度が０．２５０％以下、及びＭｎ偏析度が１．５００％以下の要件の一方又は両方を満たし、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様に係るスポット溶接継手１１は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板１１１を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組１１と、板組１１の複数の鋼板を接合するナゲット１２と、を備え、Ｐ偏析度が０．２５０％以下、及びＭｎ偏析度が１．５００％以下の要件の一方又は両方を満たし、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組と、
前記板組の複数の前記鋼板を接合するナゲットと、
を備えるスポット溶接継手であって、
引張強さが最も大きい前記鋼板を、第１の鋼板と定義し、
前記第１の鋼板以外の前記鋼板を、第２の鋼板と定義し、
前記ナゲットのうち、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との合わせ面よりも前記第１の鋼板の側にある領域を、前記ナゲットの第１の領域と定義し、
前記スポット溶接継手の、前記ナゲットの中心を通り且つ前記板組の表面に垂直な断面において、前記第１の領域の内部であり、且つ前記第１の領域の端部に最も近い位置に設定された２００μｍ四方の矩形の領域であって、その四辺のうち１つの延在方向と前記板組の厚さ方向とが一致する領域を、Ｐ偏析評価領域と定義し、
前記Ｐ偏析評価領域において、前記Ｐ偏析評価領域の縦辺及び横辺それぞれに沿って０．５μｍ間隔で配されたＰ濃度測定点それぞれにおいて測定されたＰ濃度の平均値を、平均Ｐ濃度と定義し、
前記Ｐ偏析評価領域において、前記平均Ｐ濃度の１０倍以上のＰ濃度を有する前記Ｐ濃度測定点を、Ｐ偏析点と定義し、
前記Ｐ偏析点の個数が、全ての前記Ｐ濃度測定点の個数に占める割合をＰ偏析度と定義し、
前記スポット溶接継手の前記断面において、前記ナゲットの外部であり、前記第１の鋼板の内部であり、且つ前記第１の領域の前記端部に最も近い位置に設定された長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形の領域であって、前記長辺の延在方向と前記板組の前記厚さ方向とが一致する領域を、Ｍｎ偏析評価領域と定義し、
前記Ｍｎ偏析評価領域において、前記Ｍｎ偏析評価領域の前記長辺及び前記短辺それぞれに沿って０．６μｍ間隔で配されたＭｎ濃度測定点それぞれにおいて測定されたＭｎ濃度の平均値を、平均Ｍｎ濃度と定義し、
前記Ｍｎ偏析評価領域において、前記平均Ｍｎ濃度の１．５倍以上のＭｎ濃度を有する前記Ｍｎ濃度測定点を、Ｍｎ偏析点と定義し、
前記Ｍｎ偏析点の個数が、全ての前記Ｍｎ濃度測定点の個数に占める割合をＭｎ偏析度と定義したとき、
前記Ｐ偏析度が０．２５０％以下、及び前記Ｍｎ偏析度が１．５００％以下の要件の一方又は両方を満たし、
Ｃｋ、及び、前記ナゲットの前記中心を通り且つ前記板組の前記表面に垂直な前記断面において測定されるＳｋを下記式１に代入することによって算出されるナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満である
スポット溶接継手。
ここでＣｋは、前記板組の一方の前記表面からｋ番目の鋼板の、単位質量％での炭素量であり、Ｓｋは、前記ナゲットのうち、前記板組の前記一方の前記表面からｋ番目の前記鋼板に含まれる領域の、単位ｍｍ２での面積であり、ｎは、前記板組に含まれる前記鋼板の枚数である。
前記板組の複数の前記鋼板を接合するナゲットと、
を備えるスポット溶接継手であって、
引張強さが最も大きい前記鋼板を、第１の鋼板と定義し、
前記第１の鋼板以外の前記鋼板を、第２の鋼板と定義し、
前記ナゲットのうち、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との合わせ面よりも前記第１の鋼板の側にある領域を、前記ナゲットの第１の領域と定義し、
前記スポット溶接継手の、前記ナゲットの中心を通り且つ前記板組の表面に垂直な断面において、前記第１の領域の内部であり、且つ前記第１の領域の端部に最も近い位置に設定された２００μｍ四方の矩形の領域であって、その四辺のうち１つの延在方向と前記板組の厚さ方向とが一致する領域を、Ｐ偏析評価領域と定義し、
前記Ｐ偏析評価領域において、前記Ｐ偏析評価領域の縦辺及び横辺それぞれに沿って０．５μｍ間隔で配されたＰ濃度測定点それぞれにおいて測定されたＰ濃度の平均値を、平均Ｐ濃度と定義し、
前記Ｐ偏析評価領域において、前記平均Ｐ濃度の１０倍以上のＰ濃度を有する前記Ｐ濃度測定点を、Ｐ偏析点と定義し、
前記Ｐ偏析点の個数が、全ての前記Ｐ濃度測定点の個数に占める割合をＰ偏析度と定義し、
前記スポット溶接継手の前記断面において、前記ナゲットの外部であり、前記第１の鋼板の内部であり、且つ前記第１の領域の前記端部に最も近い位置に設定された長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形の領域であって、前記長辺の延在方向と前記板組の前記厚さ方向とが一致する領域を、Ｍｎ偏析評価領域と定義し、
前記Ｍｎ偏析評価領域において、前記Ｍｎ偏析評価領域の前記長辺及び前記短辺それぞれに沿って０．６μｍ間隔で配されたＭｎ濃度測定点それぞれにおいて測定されたＭｎ濃度の平均値を、平均Ｍｎ濃度と定義し、
前記Ｍｎ偏析評価領域において、前記平均Ｍｎ濃度の１．５倍以上のＭｎ濃度を有する前記Ｍｎ濃度測定点を、Ｍｎ偏析点と定義し、
前記Ｍｎ偏析点の個数が、全ての前記Ｍｎ濃度測定点の個数に占める割合をＭｎ偏析度と定義したとき、
前記Ｐ偏析度が０．２５０％以下、及び前記Ｍｎ偏析度が１．５００％以下の要件の一方又は両方を満たし、
Ｃｋ、及び、前記ナゲットの前記中心を通り且つ前記板組の前記表面に垂直な前記断面において測定されるＳｋを下記式１に代入することによって算出されるナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満である
スポット溶接継手。
【数1】
【請求項2】
前記板組に含まれる前記鋼板の板厚の合計値を、前記板組に含まれる前記鋼板のうち最も薄いものの板厚で割った値を板厚比と定義したとき、
前記板厚比が２以上５以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接継手。
前記板厚比が２以上５以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接継手。
【請求項3】
前記第１の鋼板と接する前記第２の鋼板の引張強さが１８００ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスポット溶接継手。
【請求項4】
全ての前記第２の鋼板の引張強さが１８００ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
【請求項5】
前記第１の鋼板が、前記板組の内部に配されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
【請求項6】
前記第１の鋼板が、前記板組の表面に配されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
【請求項7】
前記ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ、及び前記ナゲットの平均ビッカース硬さＨが、下記式２を満たすことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
１０００×Ｃｎｕｇ≦Ｈ≦５８０ ：式２
１０００×Ｃｎｕｇ≦Ｈ≦５８０ ：式２
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を有する自動車用部品。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法であって、
引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組を、スポット溶接用の一対の電極を用いて挟み、一対の前記電極の間に本通電して、前記板組を溶融させる工程と、
一対の前記電極の間の通電を中止しながら加圧を保持することにより、前記板組を冷却して、前記板組を接合するナゲットを形成する工程と、
一対の前記電極の間に後通電して、前記ナゲットを加熱する工程と、
一対の前記電極の間の通電を中止しながら加圧を保持する工程と、
を備え、
前記複数の鋼板の平均板厚ｈ（ｍｍ）、
前記本通電、前記冷却、前記後通電、及び前記保持における加圧力ＦＥ（Ｎ）、
前記本通電における電流値ＩＷ（ｋＡ）、
前記冷却における冷却時間ｔＳ（ｍｓｅｃ）、
前記後通電における電流値ＩＰ（ｋＡ）及び通電時間ｔＰ（ｍｓｅｃ）、並びに
前記保持における保持時間ｔＨ（ｍｓｅｃ）
が、下記式Ａ～式Ｅを満たす
スポット溶接継手の製造方法。
１９６０×ｈ≦ＦＥ≦３９２０×ｈ ：式Ａ
１≦ｔＳ≦４００ ：式Ｂ
０．６×ＩＷ≦ＩＰ≦０．９×ＩＷ ：式Ｃ
５０≦ｔＰ≦１０００ ：式Ｄ
０≦ｔＨ≦２００ ：式Ｅ
引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組を、スポット溶接用の一対の電極を用いて挟み、一対の前記電極の間に本通電して、前記板組を溶融させる工程と、
一対の前記電極の間の通電を中止しながら加圧を保持することにより、前記板組を冷却して、前記板組を接合するナゲットを形成する工程と、
一対の前記電極の間に後通電して、前記ナゲットを加熱する工程と、
一対の前記電極の間の通電を中止しながら加圧を保持する工程と、
を備え、
前記複数の鋼板の平均板厚ｈ（ｍｍ）、
前記本通電、前記冷却、前記後通電、及び前記保持における加圧力ＦＥ（Ｎ）、
前記本通電における電流値ＩＷ（ｋＡ）、
前記冷却における冷却時間ｔＳ（ｍｓｅｃ）、
前記後通電における電流値ＩＰ（ｋＡ）及び通電時間ｔＰ（ｍｓｅｃ）、並びに
前記保持における保持時間ｔＨ（ｍｓｅｃ）
が、下記式Ａ～式Ｅを満たす
スポット溶接継手の製造方法。
１９６０×ｈ≦ＦＥ≦３９２０×ｈ ：式Ａ
１≦ｔＳ≦４００ ：式Ｂ
０．６×ＩＷ≦ＩＰ≦０．９×ＩＷ ：式Ｃ
５０≦ｔＰ≦１０００ ：式Ｄ
０≦ｔＨ≦２００ ：式Ｅ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スポット溶接継手、自動車用部品、及びスポット溶接継手の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
抵抗スポット溶接は、安価且つ迅速に鋼板を接合することができる。そのため、抵抗スポット溶接は、例えば自動車ボディー部材の材料である高強度鋼板の接合等、様々な用途で用いられている。
【0003】
一方で自動車分野では、鋼板の高強度化及び薄肉化が進んでいる。鋼板を高強度化及び薄肉化することにより、自動車ボディー部材の強度を保ちながら、その重量を削減し、燃費向上等の効果を得ることができる。
【0004】
ここで、引張強さ１８００ＭＰａ超級の鋼板では、スポット溶接継手の接合強度の低下が課題となっている。例えば、母材鋼板の引張強さが７８０ＭＰａを超えると十字引張強さ（Ｃｒｏｓｓ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＣＴＳ）が低下するという課題がある。十字引張強さとは、板組に含まれる鋼板を剥離させる方向の応力に対する接合部の強度を意味する。
【0005】
ＣＴＳ低下の要因の一つは、ナゲットの端部付近における靭性の低下である。高強度鋼板においては、種々の条件の熱処理を適用して金属組織を最適化することによって、靭性が確保されている。しかし、高強度鋼板をスポット溶接すると、ナゲット及びその周囲の熱影響部において金属組織が変化し、その結果、ナゲットの端部の脆化が生じる。その結果、ナゲットの端部を介したスポット溶接継手の破断が生じやすくなる。以上の事情により、ナゲットの端部の脆化を抑制する接合方法が求められている。
【0006】
特許文献１には、二枚以上の鋼板を重ね合せた板組を、一対の溶接電極で挟持し、加圧し、通電して溶接する抵抗スポット溶接方法であって、通電により所定の径のナゲットを形成する本工程と、加圧しつつ無通電とする中間工程と、再通電を行なう後工程とを有し、該後工程において、ナゲットとコロナボンドの界面の非溶融部側における最高温度ＴＴが、ＴＴ＞Ａｃ３となることを特徴とする抵抗スポット溶接方法が開示されている。
【0007】
特許文献２には、炭素を０．１５質量％以上含み、引張強さが９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板のスポット溶接を２段通電で行い、第１通電工程の電流Ｉ１と第２通電工程の電流Ｉ２の比（Ｉ２／Ｉ１）を０．５～０．８とし、冷却工程の時間ｔｃを、鋼板板厚Ｈに応じて、式（０．２×Ｈ２）で計算される０．８×ｔｍｉｎ以上、２．５×ｔｍｉｎ以下の範囲とし、また第２通電工程の通電時間ｔ２を０．７×ｔｍｉｎ以上、２．５×ｔｍｉｎ以下の範囲とし、前記第１通電工程までの加圧力よりも、前記冷却工程以降における加圧力を大きくして溶接することで、焼戻しによる硬さ低減のばらつきを抑制しつつ、高い耐遅れ破壊特性を安定して得るスポット溶接方法が開示されている。
【0008】
特許文献３には、重ね合せた複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚が、引張強度７５０～２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、溶接電極で、重ね合せた複数枚の鋼板を、下記（１）式を満たす加圧力ＦＥ（Ｎ）で加圧して、本溶接電流ＩW（ｋＡ）を通電し、該通電の終了直後、上記加圧力ＦＥ（Ｎ）を保持して、下記（２）式を満たす冷却時間ｔＳ（ｍｓ）冷却して、冷却後、下記（１）式を満たす加圧力ＦＥ（Ｎ）を保持して、下記（３）式を満たす後通電電流Ｉｐ（ｋＡ）を、下記（４）式を満たす後通電時間ｔｐ（ｍｓ）、後通電し、前記冷却及び後通電を１又は２回以上繰り返すスポット溶接方法が開示されている。１９６０×ｈ≦ＦＥ≦３９２０×ｈ（１）、ｈ：鋼板の板厚（ｍｍ）、１≦ｔＳ≦３００（２）、０．６×ＩW≦Ｉｐ≦ＩW（３）、１≦ｔＰ≦５００（４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２０１３－１０３２７３号公報
【特許文献2】国際公開第２０１４／１７１４９５号
【特許文献3】特開２０１６－６８１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
特許文献１及び特許文献２における技術のいずれも、引張強さが１．５ＧＰａ未満の鋼板のスポット溶接継手を対象としている。従って、これら文献には、引張強さ１８００ＭＰａ超級の鋼板から構成されるスポット溶接継手の接合強度を向上させる手段は含まれていない。特許文献３における技術では、同一強度の鋼板の接合のみが検討対象とされており、また、スポット溶接継手の接合強度を向上させる手段が検討されていない。
【0011】
本発明は、引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板が母材として用いられながら、従来よりも優れたＣＴＳを有するスポット溶接継手及び自動車部品を提供することを課題とする。さらに本発明は、引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板を母材として用いながら、従来よりも優れたＣＴＳを有するスポット溶接継手を製造可能なスポット溶接継手の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の要旨は以下の通りである。
【0013】
（１）本発明の一態様に係るスポット溶接継手は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組と、前記板組の複数の前記鋼板を接合するナゲットと、を備えるスポット溶接継手であって、引張強さが最も大きい前記鋼板を、第１の鋼板と定義し、前記第１の鋼板以外の前記鋼板を、第２の鋼板と定義し、前記ナゲットのうち、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との合わせ面よりも前記第１の鋼板の側にある領域を、前記ナゲットの第１の領域と定義し、前記スポット溶接継手の、前記ナゲットの中心を通り且つ前記板組の表面に垂直な断面において、前記第１の領域の内部であり、且つ前記第１の領域の端部に最も近い位置に設定された２００μｍ四方の矩形の領域であって、その四辺のうち１つの延在方向と前記板組の厚さ方向とが一致する領域を、Ｐ偏析評価領域と定義し、前記Ｐ偏析評価領域において、前記Ｐ偏析評価領域の縦辺及び横辺それぞれに沿って０．５μｍ間隔で配されたＰ濃度測定点それぞれにおいて測定されたＰ濃度の平均値を、平均Ｐ濃度と定義し、前記Ｐ偏析評価領域において、前記平均Ｐ濃度の１０倍以上のＰ濃度を有する前記Ｐ濃度測定点を、Ｐ偏析点と定義し、前記Ｐ偏析点の個数が、全ての前記Ｐ濃度測定点の個数に占める割合をＰ偏析度と定義し、前記スポット溶接継手の前記断面において、前記ナゲットの外部であり、前記第１の鋼板の内部であり、且つ前記第１の領域の前記端部に最も近い位置に設定された長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形の領域であって、前記長辺の延在方向と前記板組の前記厚さ方向とが一致する領域を、Ｍｎ偏析評価領域と定義し、前記Ｍｎ偏析評価領域において、前記Ｍｎ偏析評価領域の前記長辺及び前記短辺それぞれに沿って０．６μｍ間隔で配されたＭｎ濃度測定点それぞれにおいて測定されたＭｎ濃度の平均値を、平均Ｍｎ濃度と定義し、前記Ｍｎ偏析評価領域において、前記平均Ｍｎ濃度の１．５倍以上のＭｎ濃度を有する前記Ｍｎ濃度測定点を、Ｍｎ偏析点と定義し、前記Ｍｎ偏析点の個数が、全ての前記Ｍｎ濃度測定点の個数に占める割合をＭｎ偏析度と定義したとき、前記Ｐ偏析度が０．２５０％以下、及び前記Ｍｎ偏析度が１．５００％以下の要件の一方又は両方を満たし、Ｃｋ、及び、前記ナゲットの前記中心を通り且つ前記板組の前記表面に垂直な前記断面において測定されるＳｋを下記式１に代入することによって算出されるナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満である。
ここでＣｋは、前記板組の一方の前記表面からｋ番目の鋼板の、単位質量％での炭素量であり、Ｓｋは、前記ナゲットのうち、前記板組の前記一方の前記表面からｋ番目の前記鋼板に含まれる領域の、単位ｍｍ２での面積であり、ｎは、前記板組に含まれる前記鋼板の枚数である。
（２）上記（１）に記載のスポット溶接継手では、前記板組に含まれる前記鋼板の板厚の合計値を、前記板組に含まれる前記鋼板のうち最も薄いものの板厚で割った値を板厚比と定義しとき、前記板厚比が２以上５以下であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のスポット溶接継手では、前記第１の鋼板と接する前記第２の鋼板の引張強さが１８００ＭＰａ未満であってもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、全ての前記第２の鋼板の引張強さが１８００ＭＰａ未満であってもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、前記第１の鋼板が、前記板組の内部に配されていてもよい。
（６）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、前記第１の鋼板が、前記板組の表面に配されていてもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、前記ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ、及び前記ナゲットの平均ビッカース硬さＨが、下記式２を満たしてもよい。
１０００×Ｃｎｕｇ≦Ｈ≦５８０：式２
【数1】
（２）上記（１）に記載のスポット溶接継手では、前記板組に含まれる前記鋼板の板厚の合計値を、前記板組に含まれる前記鋼板のうち最も薄いものの板厚で割った値を板厚比と定義しとき、前記板厚比が２以上５以下であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のスポット溶接継手では、前記第１の鋼板と接する前記第２の鋼板の引張強さが１８００ＭＰａ未満であってもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、全ての前記第２の鋼板の引張強さが１８００ＭＰａ未満であってもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、前記第１の鋼板が、前記板組の内部に配されていてもよい。
（６）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、前記第１の鋼板が、前記板組の表面に配されていてもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、前記ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ、及び前記ナゲットの平均ビッカース硬さＨが、下記式２を満たしてもよい。
１０００×Ｃｎｕｇ≦Ｈ≦５８０：式２
【0014】
（８）本発明の別の態様に係る自動車用部品は、上記（１）～（７）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を有する。
【0015】
（９）本発明の別の態様に係るスポット溶接継手の製造方法は、上記（１）～（７）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手の製造方法であって、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組を、スポット溶接用の一対の電極を用いて挟み、一対の前記電極の間に本通電して、前記板組を溶融させる工程と、一対の前記電極の間の通電を中止しながら加圧を保持することにより、前記板組を冷却して、前記板組を接合するナゲットを形成する工程と、一対の前記電極の間に後通電して、前記ナゲットを加熱する工程と、一対の前記電極の間の通電を中止しながら加圧を保持する工程と、を備え、前記複数の鋼板の平均板厚ｈ（ｍｍ）、前記本通電、前記冷却、前記後通電、及び前記保持における加圧力ＦＥ（Ｎ）、前記本通電における電流値ＩＷ（ｋＡ）、前記冷却における冷却時間ｔＳ（ｍｓｅｃ）、前記後通電における電流値ＩＰ（ｋＡ）及び通電時間ｔＰ（ｍｓｅｃ）、並びに前記保持における保持時間ｔＨ（ｍｓｅｃ）が、下記式Ａ～式Ｅを満たす。
１９６０×ｈ≦ＦＥ≦３９２０×ｈ ：式Ａ
１≦ｔＳ≦４００ ：式Ｂ
０．６×ＩＷ≦ＩＰ≦０．９×ＩＷ ：式Ｃ
０．５≦ｔＰ≦１０００ ：式Ｄ
０≦ｔＨ≦２００ ：式Ｅ
１９６０×ｈ≦ＦＥ≦３９２０×ｈ ：式Ａ
１≦ｔＳ≦４００ ：式Ｂ
０．６×ＩＷ≦ＩＰ≦０．９×ＩＷ ：式Ｃ
０．５≦ｔＰ≦１０００ ：式Ｄ
０≦ｔＨ≦２００ ：式Ｅ
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板が母材として用いられながら、従来よりも優れたＣＴＳを有するスポット溶接継手及び自動車部品を提供することができる。さらに本発明によれば、引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板を母材として用いながら、従来よりも優れたＣＴＳを有するスポット溶接継手を製造可能なスポット溶接継手の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】板組が２枚の鋼板を有するスポット溶接継手の、ナゲットの中心を通り且つ板組の表面に垂直な断面の模式図である。
【図2】板組が３枚の鋼板を有し、且つ第１の鋼板が板組の表面に配されるスポット溶接継手の、ナゲットの中心を通り且つ板組の表面に垂直な断面の模式図である。
【図3】板組が３枚の鋼板を有し、且つ第１の鋼板が板組の内部に配されるスポット溶接継手の、ナゲットの中心を通り且つ板組の表面に垂直な断面の模式図である。
【図4】スポット溶接条件の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明者らは、引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板を母材とするスポット溶接継手１の剥離試験結果を詳細に調査したところ、き裂がナゲット１２の溶融境界及び端部を通って形成される傾向にあることを知見した。ここでナゲット１２の端部とは、板組１１の面方向に沿ったナゲット端部のことである。例えば、図１に示される断面図において、ナゲット１２の左端及び右端が、ナゲット１２の端部である。
【0019】
さらに本発明者がナゲット１２の端部を詳細に調査したところ、ナゲット１２の端部及びその周辺においてＰ（リン）及びＭｎ（マンガン）の偏析が生じていることを知見した。そして本発明者らは、ナゲットの炭素量を希釈し、且つ特定の条件で後通電を実施することにより、偏析が緩和可能であることを知見した。一般に、引張強さ１８００ＭＰａ以上の高炭素鋼板のスポット溶接において、後通電は偏析緩和のために有効ではないと認識されている。しかし、後述するナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇを所定値以下とするように鋼板を組み合わせ、且つナゲットを形成することにより、ナゲット炭素量が低下し、後通電による偏析緩和が有効となる。ナゲット１２の端部における偏析緩和によって、き裂の進展経路が溶融境界から逸れてＣＴＳが向上する。
【0020】
以上の知見に基づいて得られた、本実施形態に係るスポット溶接継手１は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組１１と、板組１１の複数の鋼板を接合するナゲット１２と、を備え、Ｐ偏析度が０．２５０％以下、及び／又はＭｎ偏析度が１．５００％以下とされており、且つ、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満とされている。以下、本実施形態に係るスポット溶接継手１について詳細に説明する。
【0021】
（板組１１）
スポット溶接継手１の板組１１は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む。これにより、スポット溶接継手１の母材強度が飛躍的に高められる。なお、鋼板の引張強さが高められるほど、スポット溶接継手１のＣＴＳが低下することが通常であるが、本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、後述するＰ偏析度又はＭｎ偏析度を低下させることによってＣＴＳを確保している。
スポット溶接継手１の板組１１は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む。これにより、スポット溶接継手１の母材強度が飛躍的に高められる。なお、鋼板の引張強さが高められるほど、スポット溶接継手１のＣＴＳが低下することが通常であるが、本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、後述するＰ偏析度又はＭｎ偏析度を低下させることによってＣＴＳを確保している。
【0022】
ここで、本実施形態に係るスポット溶接継手１では、便宜上、引張強さが最も大きい鋼板を、第１の鋼板１１１と称する。また、第１の鋼板１１１以外の鋼板を、第２の鋼板１１２と称する。板組１１を構成する鋼板の数は、２枚以上の任意の値とすることができる。例えば図１に示されるように、鋼板の数が２枚であってもよいし、図２又は図３に示されるように、鋼板の数が３枚であってもよい。図２に示されるように、第１の鋼板１１１が板組１１の表面に配されていてもよいし、図３に示されるように、第１の鋼板１１１が板組１１の内部に配されていてもよい。板組１１を構成する鋼板の枚数が４枚以上であってもよい。
【0023】
なお、複数の鋼板の引張強さが全て同一である板組は、本実施形態に係るスポット溶接継手１においては考慮されない。一方、本実施形態に係るスポット溶接継手１では、板組が、２枚以上の同一引張強さの鋼板と、これらよりも引張強さが小さい鋼板とが組み合わせられたものであってもよい。この場合は、引張強さが最も大きい２枚以上の鋼板のうち任意の一枚を第１の鋼板１１１とみなし、残りを第２の鋼板１１２とみなす。引張強さが最も大きい２枚以上の鋼板のうち１枚以上において、後述されるＰ偏析度及びＭｎ偏析度が低減されていれば、ＣＴＳ向上効果を得ることができるからである。従って、引張強さが最大かつ同一値の鋼板が２枚以上含まれるスポット溶接継手に関しては、これらの鋼板それぞれに対して後述するＰ偏析度及びＭｎ偏析度を評価して、少なくとも１枚の鋼板に関してＰ偏析度及び／又はＭｎ偏析度の要件が満たされていれば、本実施形態に係るスポット溶接継手であるとみなされる。
【0024】
（ナゲット１２）
ナゲット１２は、板組１１に含まれる複数の鋼板が溶融凝固することにより形成された溶接金属である。ナゲット１２は、板組１１に含まれる全ての鋼板を接合するものとされる必要がある。この要件が満たされる限り、ナゲット１２の位置及び形状は特に限定されない。ただし便宜上、ナゲット１２のうち、第１の鋼板１１１と第２の鋼板１１２との合わせ面Ｓよりも第１の鋼板１１１の側にある領域を、ナゲット１２の第１の領域１２１と定義する。図３に例示されるように、第１の鋼板１１１が２枚の第２の鋼板１１２の間に配置されている場合は、ナゲット１２のうち２枚の合わせ面Ｓの間にある領域が第１の領域１２１である。第１の領域１２１は、ナゲット１２を断面観察したときに、ナゲット１２のうち第１の鋼板１１１と重なり合う部分に該当する。
ナゲット１２は、板組１１に含まれる複数の鋼板が溶融凝固することにより形成された溶接金属である。ナゲット１２は、板組１１に含まれる全ての鋼板を接合するものとされる必要がある。この要件が満たされる限り、ナゲット１２の位置及び形状は特に限定されない。ただし便宜上、ナゲット１２のうち、第１の鋼板１１１と第２の鋼板１１２との合わせ面Ｓよりも第１の鋼板１１１の側にある領域を、ナゲット１２の第１の領域１２１と定義する。図３に例示されるように、第１の鋼板１１１が２枚の第２の鋼板１１２の間に配置されている場合は、ナゲット１２のうち２枚の合わせ面Ｓの間にある領域が第１の領域１２１である。第１の領域１２１は、ナゲット１２を断面観察したときに、ナゲット１２のうち第１の鋼板１１１と重なり合う部分に該当する。
【0025】
（Ｐ偏析度及びＭｎ偏析度）
本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、Ｐ偏析度を０．２５０％以下とするか、又はＭｎ偏析度を１．５００％以下とする。Ｐ偏析度とは、ナゲット１２の第１の領域１２１の端部付近における、Ｐ偏析の度合いを意味する。Ｍｎ偏析度とは、ナゲット１２の外部であり、且つ第１の鋼板１１１の内部であり、且つナゲット１２の第１の領域１２１の端部付近における、Ｍｎ偏析の度合いを意味する。具体的には、Ｐ偏析度及びＭｎ偏析度は、以下の手順により特定される値である。
本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、Ｐ偏析度を０．２５０％以下とするか、又はＭｎ偏析度を１．５００％以下とする。Ｐ偏析度とは、ナゲット１２の第１の領域１２１の端部付近における、Ｐ偏析の度合いを意味する。Ｍｎ偏析度とは、ナゲット１２の外部であり、且つ第１の鋼板１１１の内部であり、且つナゲット１２の第１の領域１２１の端部付近における、Ｍｎ偏析の度合いを意味する。具体的には、Ｐ偏析度及びＭｎ偏析度は、以下の手順により特定される値である。
【0026】
（Ｐ偏析度の測定方法）
Ｐ偏析度の測定にあたっては、まず、スポット溶接継手１の、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面において、２００μｍ四方の矩形のＰ偏析評価領域Ａ１を設定する。Ｐ偏析評価領域Ａ１とは、以下の要件が満たされる領域である。
（ａ）ナゲット１２の第１の領域１２１の内部に配される。
（ｂ）第１の領域１２１の端部に最も近い位置に配される。
（ｃ）２００μｍ四方の矩形形状を有する。
（ｄ）四辺のうち１つの延在方向と、板組１１の厚さ方向とが一致する。
Ｐ偏析度の測定にあたっては、まず、スポット溶接継手１の、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面において、２００μｍ四方の矩形のＰ偏析評価領域Ａ１を設定する。Ｐ偏析評価領域Ａ１とは、以下の要件が満たされる領域である。
（ａ）ナゲット１２の第１の領域１２１の内部に配される。
（ｂ）第１の領域１２１の端部に最も近い位置に配される。
（ｃ）２００μｍ四方の矩形形状を有する。
（ｄ）四辺のうち１つの延在方向と、板組１１の厚さ方向とが一致する。
【0027】
ナゲット１２の第１の領域１２１の端部周辺が、最も破断しやすく、従って最も脆化を抑制すべき箇所である。また、ナゲット１２の内部が、最もＰ偏析が生じやすい領域である。さらに分析の便宜上、Ｐ偏析評価領域Ａ１は、その四辺のうち１つの延在方向が板組１１の厚さ方向と実質的に一致することが好ましい。以上の理由により、Ｐ偏析評価領域Ａ１は、上記（ａ）～（ｄ）を満たす領域と定義される。Ｐ偏析評価領域Ａ１について、図１～図３を例示しながら以下に詳細に説明する。
【0028】
図１は、板組１１が２枚の鋼板を有するスポット溶接継手１の、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面の模式図である。図１に例示されたスポット溶接継手１において、ナゲット１２の断面は楕円形状を有する。このようなスポット溶接継手１において、Ｐ偏析評価領域Ａ１は、上記要件（ａ）を満たすために、ナゲット１２の第１の領域１２１の内部に設定され、上記要件（ｃ）を満たすために、２００μｍ四方の矩形形状を有する。また、Ｐ偏析評価領域Ａ１は、上記要件（ｂ）及び（ｄ）を満たすために、その４つの頂点のうち１つがナゲット１２の外縁、即ち溶融境界に接し、且つ、この頂点と対向する２つの辺のうち１本が、第１の鋼板１１１と第２の鋼板１１２との合わせ面Ｓの延長線に接するように設定される。もっとも、ナゲット１２の断面形状が楕円ではない場合や、ナゲット１２の中心が鋼板の合わせ面Ｓからずれて形成されている場合には、Ｐ偏析評価領域Ａ１をナゲット１２の端部に近づけるために、鋼板の合わせ面Ｓから離隔させる必要が生じうる。また、曳け巣はナゲット１２の内部とはみなされない。上述した箇所が曳け巣等を含んでおり、Ｐ偏析度の測定に適しない場合は、測定箇所を上述した箇所から若干移動させることも許容される。例えば、ナゲット１２の端部に最も近い位置において測定されるＰ偏析度と、この位置から１００μｍ程度離れた位置において測定されるＰ偏析度とはほぼ同一になると考えられる。
【0029】
図２は、板組１１が３枚の鋼板を有し、且つ第１の鋼板１１１が板組１１の表面に配されるスポット溶接継手１の、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面の模式図である。ナゲット１２の断面は楕円形状を有する。このようなスポット溶接継手１においても、Ｐ偏析評価領域Ａ１は、図１に例示されたスポット溶接継手１と同様に設定することができる。
【0030】
図３は、板組１１が３枚の鋼板を有し、且つ第１の鋼板１１１が板組１１の内部に配されるスポット溶接継手１の、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面の模式図である。このようなスポット溶接継手１において、ナゲット１２の第１の領域１２１は、板組１１の内部に配される第１の鋼板１１１と重なるように設定される。Ｐ偏析評価領域Ａ１は、ナゲット１２の第１の領域１２１に設定される。また、Ｐ偏析評価領域Ａ１は、ナゲット１２の第１の領域１２１からはみ出さない範囲内で、第１の領域１２１の端部に最も近い箇所に設定される。
【0031】
このＰ偏析評価領域Ａ１において、Ｐ濃度を測定する。Ｐ濃度は、Ｐ偏析評価領域Ａ１の縦辺及び横辺それぞれに沿って０．５μｍ間隔で配されたＰ濃度測定点において測定する。Ｐ偏析評価領域Ａ１の縦辺及び横辺を区別する必要はないが、本実施形態においては便宜上、板組１１の厚さ方向に沿って延在する辺を縦辺と称し、縦辺に直交する辺を横辺と称する。Ｐ偏析評価領域Ａ１の縦辺及び横辺の長さは２００μｍであるので、Ｐ濃度測定点の個数は（２００÷０．５）２＝１６００００個となる。これら測定点において測定されたＰ濃度の平均値を、平均Ｐ濃度と定義する。また、これら測定点のうち、平均Ｐ濃度の１０倍以上のＰ濃度を有するものを、Ｐ偏析点と定義する。そして、Ｐ偏析点の個数が、全てのＰ濃度測定点の個数に占める割合を、スポット溶接継手１のＰ偏析度とみなす。
【0032】
（Ｍｎ偏析度の測定方法）
Ｍｎ偏析度の測定にあたっては、まず、スポット溶接継手１の、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面において、長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形のＭｎ偏析評価領域Ａ２を設定する。Ｐ偏析評価領域Ａ１はナゲット１２の内部に設定されるが、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、ナゲット１２の外部に設定される。具体的には、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２とは、以下の要件が満たされる領域である。
（Ａ）ナゲット１２の外部に配される。
（Ｂ）第１の鋼板１１１の内部に配される
（Ｃ）第１の領域１２１の端部に最も近い位置に配される。
（Ｄ）長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形形状を有する。
（Ｅ）長辺の延在方向と、板組１１の厚さ方向とが一致する。
Ｍｎ偏析度の測定にあたっては、まず、スポット溶接継手１の、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面において、長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形のＭｎ偏析評価領域Ａ２を設定する。Ｐ偏析評価領域Ａ１はナゲット１２の内部に設定されるが、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、ナゲット１２の外部に設定される。具体的には、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２とは、以下の要件が満たされる領域である。
（Ａ）ナゲット１２の外部に配される。
（Ｂ）第１の鋼板１１１の内部に配される
（Ｃ）第１の領域１２１の端部に最も近い位置に配される。
（Ｄ）長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形形状を有する。
（Ｅ）長辺の延在方向と、板組１１の厚さ方向とが一致する。
【0033】
Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、Ｐ偏析評価領域Ａ１と同様に、ナゲット１２の第１の領域１２１の端部に最も近い位置に設定される必要がある。ナゲット１２の第１の領域１２１の端部が、最も破断しやすく、従って最も脆化を抑制すべき箇所であるからである。また、分析の便宜上、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、その長辺の延在方向が板組１１の厚さ方向と実質的に一致するように設定される。一方でＭｎ偏析評価領域Ａ２は、Ｐ偏析評価領域Ａ１とは異なり、ナゲット１２の外部の熱影響部（ＨＡＺ）に設けられる。熱影響部とは、溶接熱によって組織、冶金的性質、機械的性質などが変化を生じた、溶融していない母材（即ち、第１の鋼板１１１及び第２の鋼板１１２）の部分のことである。本実施形態に係るスポット溶接継手１において、熱影響部は、ナゲット１２の周囲に形成される。Ｍｎ偏析評価領域Ａ２について、図１～図３を再度例示しながら以下に詳細に説明する。
【0034】
図１に例示されるスポット溶接継手１において、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、上記要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすために、ナゲット１２の外部であって且つ第１の鋼板１１１の内部の領域に設定され、上記要件（Ｄ）を満たすために、長辺２４０μｍ及び短辺１２０μｍの矩形形状を有する。また、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、上記要件（Ｃ）及び（Ｅ）を満たすために、その４つの頂点のうち１つがナゲット１２の溶融境界に接し、且つ、この頂点を含む短辺が、第１の鋼板１１１と第２の鋼板１１２との合わせ面Ｓの延長線に接するように設定される。もっとも、ナゲット１２の断面形状が楕円ではない場合や、ナゲット１２の中心が鋼板の合わせ面Ｓからずれて形成されている場合には、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２をナゲット１２の端部に近づけるために、鋼板の合わせ面Ｓから離隔させる必要が生じうる。また、上述した箇所がＭｎ偏析度の測定に適しない場合は、測定箇所を上述した箇所から若干移動させることも許容される。例えば、ナゲット１２の端部に最も近い位置において測定されるＭｎ偏析度と、この位置から１００μｍ程度離れた位置において測定されＭｎ偏析度とはほぼ同一になると考えられる。
【0035】
【0036】
図３に例示されるスポット溶接継手１において、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、第１の鋼板１１１におけるナゲット１２の外部の領域に設定される。また、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２は、ナゲット１２と重ならない範囲内で、ナゲット１２の第１の領域１２１の端部に最も近い箇所に設定される。
【0037】
このＭｎ偏析評価領域Ａ２において、Ｍｎ濃度を測定する。Ｍｎ濃度は、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２の長辺及び短辺それぞれに沿って０．６μｍ間隔で配されたＭｎ濃度測定点において測定する。Ｍｎ偏析評価領域Ａ２の長辺の長さは２４０μｍであり、短辺の長さは１２０μｍであるので、Ｍｎ濃度測定点の個数は（２４０÷０．６）×（１２０÷０．６）＝８００００個となる。これら測定点において測定されたＭｎ濃度の平均値を、平均Ｍｎ濃度と定義する。また、これら測定点のうち、平均Ｍｎ濃度の１．５倍以上のＭｎ濃度を有するものを、Ｍｎ偏析点と定義する。そして、Ｍｎ偏析点の個数が、全てのＭｎ濃度測定点の個数に占める割合を、スポット溶接継手１のＭｎ偏析度とみなす。
【0038】
Ｐ偏析部、及びＭｎ偏析部のいずれも脆く、破壊起点として働く。そのため、Ｐ偏析度を０．２５０％以下とするか、又はＭｎ偏析度を１．５００％以下とすることにより、スポット溶接継手１の剥離強度を向上させることができる。Ｐ偏析度を０．２５０％以下とし、且つ、Ｍｎ偏析度を１．５００％以下としてもよい。Ｐ偏析度は低いほど好ましいので、Ｐ偏析度を０．２３０％以下、０．２００％以下、又は０．１５０％以下としてもよい。Ｐ偏析度の下限値は特に限定されず、０％でもよいが、例えばＰ偏析度を０．０１０％以上、０．０２０％以上、又は０．０３０％以上と規定してもよい。Ｍｎ偏析度も低いほど好ましいので、Ｍｎ偏析度を１．４００％以下、１．２００％以下、又は１．０００％以下としてもよい。Ｍｎ偏析度の下限値も特に限定されず、０％でもよいが、例えばＭｎ偏析度を０．１００％以上、０．２００％以上、又は０．３００％以上と規定してもよい。
【0039】
Ｐ偏析評価領域Ａ１及びＭｎ偏析評価領域Ａ２を上述の位置に配置する理由は、この位置が、剥離強度試験の際に応力集中して破断しやすいからである。破断しやすい箇所における脆化を改善することで、剥離強度が改善される。なお、Ｐ偏析評価領域Ａ１をナゲット１２の内部に設定する一方で、Ｍｎ偏析評価領域Ａ２をナゲット１２の外部に設定した理由は、発明者らの経験則に起因する。Ｐ偏析はナゲット１２の内部で凝固偏析により顕著となりやすく、一方Ｍｎ偏析は粒界への偏析のためナゲット１２の外部、即ち鋼板内で顕著となりやすいことが確認された。なお、上述の位置で測定されたＭｎ偏析度及びＰ偏析度と、剥離強度との間には、良好な相関関係が認められた。
【0040】
（ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ）
本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、下記式１によって算出されるナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満である。
ここで、式１に含まれる符号の意味は以下の通りである。また、Ｓｋは、Ｍｎ偏析度等と同じく、ナゲット１２の中心を通り且つ板組１１の表面に垂直な断面において測定される値である。
Ｓｋ：ナゲット１２のうち、板組１１の一方の表面からｋ番目の鋼板に含まれる領域の、単位ｍｍ２での面積
Ｃｋ：板組１１の一方の表面からｋ番目の鋼板の、単位質量％での炭素量
ｎ：板組１１に含まれる鋼板の枚数
なお、式１で定義される炭素濃度指標の算出にあたり、板組を構成する複数の鋼板が第１の鋼板にあたるか、第２の鋼板にあたるかを判断する必要はない。例えば、板組を構成する鋼板の枚数ｎが２である場合、式１は下記式１’と書き換えることができる。
Ｃｎｕｇ＝（Ｓ１×Ｃ１＋Ｓ２×Ｃ２）／（Ｓ１＋Ｓ２） （式１’）
本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、下記式１によって算出されるナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満である。
【数2】
Ｓｋ：ナゲット１２のうち、板組１１の一方の表面からｋ番目の鋼板に含まれる領域の、単位ｍｍ２での面積
Ｃｋ：板組１１の一方の表面からｋ番目の鋼板の、単位質量％での炭素量
ｎ：板組１１に含まれる鋼板の枚数
なお、式１で定義される炭素濃度指標の算出にあたり、板組を構成する複数の鋼板が第１の鋼板にあたるか、第２の鋼板にあたるかを判断する必要はない。例えば、板組を構成する鋼板の枚数ｎが２である場合、式１は下記式１’と書き換えることができる。
Ｃｎｕｇ＝（Ｓ１×Ｃ１＋Ｓ２×Ｃ２）／（Ｓ１＋Ｓ２） （式１’）
【0041】
式１によって算出されるＣｎｕｇは、ナゲット１２の炭素濃度の指標である。ナゲット１２は、溶融した鋼板が混じり合って凝固したものであるので、各鋼板に含まれるナゲット面積と各鋼板の炭素量から、ナゲット１２の炭素量を推定することができる。
【0042】
ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇを０．３４００質量％未満にすることには、２つの効果があると考えられている。１つめの効果は、ナゲット１２の硬さを低下させ、ナゲット１２の靭性を向上させることである。ナゲット１２の靭性の向上は、スポット溶接継手１のＣＴＳの一層の向上に寄与する。２つめの効果は、Ｐ偏析及びＭｎ偏析を一層緩和することである。Ｐ及びＭｎの偏析緩和も、スポット溶接継手１のＣＴＳの一層の向上に寄与する。ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇを０．３３００質量％以下、０．３２００質量％以下、又は０．３０００質量％以下としてもよい。例えば、第２の鋼板１１２を低炭素鋼板とすること、及び低炭素鋼板の板厚が板組１１の総板厚に占める割合を増やすこと等の手段によって、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇを低下させることができる。ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇの下限値は特に限定されないが、板組１１が必ず１枚以上の高強度鋼板を含むことを考慮すると、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇは０．１０００質量％以上となることが通常である。
【0043】
ナゲット１２の炭素量の減少が、ナゲット端部の周辺におけるＰ及びＭｎの偏析を緩和する原因は、現時点では明らかではない。本発明者らは、サイトコンペティション効果により、上述の現象が生じていると推定している。偏析におけるサイトコンペティション効果とは、ある場所に元素が偏析すると、その場所に別の元素が偏析できなくなる現象のことである。もしナゲット１２の端部においてサイトコンペティション効果が発現しているとすれば、例えば金属組織の粒界にＣ原子及びＰ原子が偏析するスポットがある状態において、このスポットにＣが偏析すると、このスポットにＰが偏析しなくなると予想される。本発明者らは、ナゲット１２のＣ含有量が低いほど、サイトコンペティション効果によってＰ及びＭｎが拡散可能な領域が増大し、偏析が一層解消されると推定している。
【0044】
ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇを算出するためには、Ｓｋ（ｋ＝１～ｎ）を測定する必要がある。Ｓｋの測定方法は、以下の通りである。まず、スポット溶接継手１を切断して、ナゲット１２の中心を通り、且つ、板組１１の表面に垂直な断面を現出させる。この断面を、溶融境界の判別ができる程度に腐食させて、ナゲット１２を視認可能な状態とする。腐食液は例えばピクリン酸である。視認可能となったナゲット１２の光学顕微鏡写真を撮影する。そして、鋼板の合わせ面Ｓを延長した線をナゲット１２に記入する。これらの線、及びナゲット１２の外縁に囲まれた領域の面積を測定することにより、Ｓｋを求めることができる。具体的には、板組の一方の表面からｋ－１枚目の鋼板とｋ枚目の鋼板との合わせ面を延長した線と、板組の一方の表面からｋ枚目の鋼板とｋ＋１枚目の鋼板との合わせ面を延長した線と、これらの線の間にあるナゲット外縁とによって囲まれた領域の面積が、Ｓｋである。
【0045】
なお、ナゲットの炭素量の実測値は、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇと一致することが多い。ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇを測定することに代えて、ナゲットの炭素量を測定してもよい。ナゲットの炭素量の実測値が、上述したナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇを規定する数値範囲内に入っているスポット溶接継手もまた、ナゲットの炭素量が希釈されてＣＴＳが向上された、本実施形態に係るスポット溶接継手であるとみなされる。
【0046】
（板厚比）
本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、板厚比を２以上５以下としてもよい。ここで、板厚比とは、板組１１に含まれる鋼板の板厚の合計値を、板組１１に含まれる鋼板のうち最も薄いものの板厚で割った値と定義される値である。上述の定義によれば、本実施形態に係るスポット溶接継手１において、板厚比は必然的に２以上となる。一方、板厚比を２．１以上、２．５以上、又は３．０以上としてもよい。これにより、本実施形態に係るスポット溶接継手１から構成される機械部品の設計の自由度を高めることができる。また、本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、板厚比を５以下とすることが好ましい。これにより、接合不良の発生率を一層低下させることができる。板厚比を４．８以下、４．５以下、又は４．０以下としてもよい。
本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、板厚比を２以上５以下としてもよい。ここで、板厚比とは、板組１１に含まれる鋼板の板厚の合計値を、板組１１に含まれる鋼板のうち最も薄いものの板厚で割った値と定義される値である。上述の定義によれば、本実施形態に係るスポット溶接継手１において、板厚比は必然的に２以上となる。一方、板厚比を２．１以上、２．５以上、又は３．０以上としてもよい。これにより、本実施形態に係るスポット溶接継手１から構成される機械部品の設計の自由度を高めることができる。また、本実施形態に係るスポット溶接継手１においては、板厚比を５以下とすることが好ましい。これにより、接合不良の発生率を一層低下させることができる。板厚比を４．８以下、４．５以下、又は４．０以下としてもよい。
【0047】
板組１１を構成する鋼板それぞれの板厚及び鋼種を限定する必要はない。上述したナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ及び板厚比は、鋼板の板厚及び種類に影響される値である。従って、これらの値が上述の好ましい範囲内となるような板厚及び鋼種を適宜選定することができる。特に好適な板厚の例を挙げると、０．８ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。板組１１の総板厚も特に限定されない。
【0048】
（鋼板の板厚、及び引張強さ等）
鋼板の引張強さも、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板が１枚以上板組１１に含まれる限り、特に限定されない。最も引張強さが大きい第１の鋼板１１１は、必然的に、引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板とされるが、第１の鋼板１１１の引張強さが１９００ＭＰａ以上、２０００ＭＰａ以上、又は２１００ＭＰａ以上であってもよい。第１の鋼板１１１の引張強さの上限は特に限定されないが、例えば２８００ＭＰａ以下、２５００ＭＰａ以下、又は２３００ＭＰａ以下であってもよい。
鋼板の引張強さも、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板が１枚以上板組１１に含まれる限り、特に限定されない。最も引張強さが大きい第１の鋼板１１１は、必然的に、引張強さ１８００ＭＰａ以上の鋼板とされるが、第１の鋼板１１１の引張強さが１９００ＭＰａ以上、２０００ＭＰａ以上、又は２１００ＭＰａ以上であってもよい。第１の鋼板１１１の引張強さの上限は特に限定されないが、例えば２８００ＭＰａ以下、２５００ＭＰａ以下、又は２３００ＭＰａ以下であってもよい。
【0049】
第２の鋼板１１２の引張強さは、第１の鋼板１１１の引張強さ未満であれば特に限定されない。もし、引張強さが最大の鋼板が２枚以上あり、これらのうち任意の一枚を第１の鋼板１１１とみなした場合は、板組に、第１の鋼板１１１の引張強さ未満の鋼板が１枚以上含まれていればよい。一方、第２の鋼板１１２の引張強さが小さい程、ナゲット１２の炭素量を希釈する効果が高まり、スポット溶接継手１のＣＴＳが高まるので好ましい。例えば、少なくとも第１の鋼板１１１に接する第２の鋼板１１２の引張強さを１８００ＭＰａ未満、１７００ＭＰａ以下、１５００ＭＰａ以下、又は１２００ＭＰａ以下とすることが好ましい。また、全ての第２の鋼板１１２の引張強さを１８００ＭＰａ未満、１７００ＭＰａ以下、１５００ＭＰａ以下、又は１２００ＭＰａ以下とすることが一層好ましい。
【0050】
第１の鋼板１１１及び第２の鋼板１１２の一方又は両方が、その表面にめっき層を有していてもよい。めっき層の例は、例えば溶融亜鉛めっき、溶融合金亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、電気Ａｌめっき等である。例えば、第１の鋼板１１１及び第２の鋼板１１２がホットスタンプ用の鋼板であり、スポット溶接継手１がホットスタンプ部材であってもよい。
【0051】
（ナゲット１２の硬さ等）
ナゲット１２の硬さは特に限定されないが、例えば、上述のナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇとナゲット１２の平均ビッカース硬さＨとが、下記式２を満たしてもよい。
１０００×Ｃｎｕｇ≦Ｈ≦５８０ ：式２
ナゲット１２の硬さは特に限定されないが、例えば、上述のナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇとナゲット１２の平均ビッカース硬さＨとが、下記式２を満たしてもよい。
１０００×Ｃｎｕｇ≦Ｈ≦５８０ ：式２
【0052】
ナゲット１２の平均ビッカース硬さＨを５８０ＨＶ以下とすることにより、ナゲット１２の靭性を一層改善して、スポット溶接継手１のＣＴＳを一層向上させることができる。ナゲット１２の平均ビッカース硬さＨを５７０ＨＶ以下、５６０ＨＶ以下、又は５４０ＨＶ以下としてもよい。一方、ナゲット１２の炭素量に対してナゲット硬さが小さすぎると、溶融境界破断が生じにくくなる。ＣＴＳ向上の観点からは、破断形態が溶融境界破断となるようなナゲットを設けることが好ましい。ナゲット硬さがナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇの１０００倍以上であると、溶融境界で破断しやすくなるので、本実施形態に係るスポット溶接継手が特に有用である。そのため、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ×１０００を、ナゲット１２の平均ビッカース硬さＨの下限値としてもよい。
【0053】
ナゲット１２の平均ビッカース硬さＨの測定方法は、以下の通りである。まず、スポット溶接継手１を切断して、ナゲット１２の中心を通り、且つ、板組１１の表面に垂直な断面を現出させる。この断面を、溶融境界の判別ができる程度に腐食させて、ナゲット１２を視認可能な状態とする。腐食液は例えばピクリン酸である。そして、ナゲット１２の内部の１０箇所でビッカース硬さを測定する。硬さ測定はＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して行う。測定荷重は２００ｇｆとする。また、測定箇所は溶融境界から０．２ｍｍ以上ナゲット１２内側に離れた位置とする。ただし、ナゲット１２の内部に形成された空隙である曳け巣は、ナゲット１２の硬さ測定箇所とはしない。これにより得られたビッカース硬さの測定値を、ナゲット１２の平均ビッカース硬さＨとみなす。
【0054】
次に、本発明の別の態様に係る自動車用部品について説明する。本実施形態に係る自動車用部品は、上述された本実施形態に係るスポット溶接継手１を含む。従って、本実施形態に係る自動車部品は、高い母材強度及び高いＣＴＳを兼備することができる。本実施形態に係る自動車部品の種類は特に限定されないが、例えば、衝突安全性を確保するために重要な部材であるバンパー、及びＢピラーである。また、Ａピラー、サイドシル、フロアメンバー、フロントサイドメンバー、キック部、リアサイドメンバー、フロントサスタワー、トンネルリンフォース、トルクボックス、シート骨格、バッテリーケースのフレーム及びそれらのピラー同士の結合部（Ｂピラーとサイドシルの結合部、Ｂピラーとルーフレールの結合部、ルーフクロスメンバーとルーフレールの結合部）を、本実施形態に係る自動車部品としてもよい。
【0055】
次に、本発明の別の態様に係るスポット溶接継手１の製造方法について説明する。本実施形態に係る製造方法によれば、上述されたスポット溶接継手１を好適に製造することができる。ただし、以下の説明は、本実施形態に係るスポット溶接継手１を限定するものではない。
【0056】
本実施形態に係るスポット溶接継手１の製造方法は、
（Ｓ１）引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組１１を、スポット溶接用の一対の電極を用いて挟み、一対の電極の間に本通電して、板組１１を溶融させる工程、
（Ｓ２）一対の電極の間の通電を中止しながら加圧を保持することにより、板組１１を冷却して、板組１１を接合するナゲット１２を形成する工程、
（Ｓ３）一対の電極の間に後通電して、ナゲット１２を加熱する工程、及び
（Ｓ４）一対の電極の間の通電を中止しながら加圧を保持する工程
を有する。各工程における諸条件について、以下に詳細に説明する。
（Ｓ１）引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有する板組１１を、スポット溶接用の一対の電極を用いて挟み、一対の電極の間に本通電して、板組１１を溶融させる工程、
（Ｓ２）一対の電極の間の通電を中止しながら加圧を保持することにより、板組１１を冷却して、板組１１を接合するナゲット１２を形成する工程、
（Ｓ３）一対の電極の間に後通電して、ナゲット１２を加熱する工程、及び
（Ｓ４）一対の電極の間の通電を中止しながら加圧を保持する工程
を有する。各工程における諸条件について、以下に詳細に説明する。
【0057】
（Ｓ１：本通電）
まず、板組１１を、スポット溶接用の一対の電極を用いて挟む。板組１１は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有するものとする。以下、板組１１を構成する鋼板の板厚の合計値を、鋼板の枚数で割った値を、平均板厚ｈと称する。
まず、板組１１を、スポット溶接用の一対の電極を用いて挟む。板組１１は、引張強さが１８００ＭＰａ以上の鋼板を１枚以上含む、重ねられた複数の鋼板を有するものとする。以下、板組１１を構成する鋼板の板厚の合計値を、鋼板の枚数で割った値を、平均板厚ｈと称する。
【0058】
電極は、スポット溶接用の電極とする。スポット溶接用の電極とは、被溶接材を加圧すること、被溶接材に通電すること、及び被溶接材を冷却することが可能な電極のことである。例えば、電極の内部に管路を設け、この管路に冷媒を流通させることにより、電極を用いた被溶接材の冷却が可能である。
【0059】
そして、一対の電極の間に通電し、板組１１のうち電極に挟まれた箇所を溶融させる。以下、板組１１を溶融させるための通電を本通電と称する。また、図４に示されるように、本通電における電流値を本通電電流値ＩＷと称し、本通電、並びに後述する冷却、後通電、及び保持の際に電極が板組１１を挟む力を、加圧力ＦＥと称する。加圧力ＦＥは必ずしも一定値ではなく、本通電、冷却、後通電、及び保持それぞれに適用される加圧力ＦＥが相違していてもよい。また、本通電の開始から終了までの間に、加圧力ＦＥが変動してもよい。冷却、後通電、及び保持においても同様である。しかしながら、加圧力ＦＥは後述する式Ａを満たす必要がある。
【0060】
（Ｓ２：冷却）
本通電に次いで、一対の電極の間の通電を中止しながら、加圧を保持する。加圧を保持する、とは、加圧力ＦＥを０超かつ下記式Ａを満たす値に制御することを意味する。これにより、板組１１からスポット溶接用の電極への熱移動が生じ、板組１１の溶接部が冷却される。そして、本通電によって形成された溶融金属は凝固して、板組１１を接合するナゲット１２となる。以下、図４に示されるように、加圧を保持したまま通電を中止した状態の長さを冷却時間ｔＳと称する。
本通電に次いで、一対の電極の間の通電を中止しながら、加圧を保持する。加圧を保持する、とは、加圧力ＦＥを０超かつ下記式Ａを満たす値に制御することを意味する。これにより、板組１１からスポット溶接用の電極への熱移動が生じ、板組１１の溶接部が冷却される。そして、本通電によって形成された溶融金属は凝固して、板組１１を接合するナゲット１２となる。以下、図４に示されるように、加圧を保持したまま通電を中止した状態の長さを冷却時間ｔＳと称する。
【0061】
（Ｓ３：後通電）
本通電、及び冷却に次いで、一対の電極の間に再度通電をする。これにより、ナゲット１２を加熱する。以下、ナゲット１２を加熱するための通電を後通電と称する。また、図４に示されるように、後通電における電流値を後通電電流値ＩＰと称し、後通電の長さを後通電時間ｔＰと称する。凝固直後のナゲット１２にはＰ及びＭｎの偏析が生じている。後通電をすることにより、Ｐ及びＭｎを拡散させ、偏析を緩和することができる。
本通電、及び冷却に次いで、一対の電極の間に再度通電をする。これにより、ナゲット１２を加熱する。以下、ナゲット１２を加熱するための通電を後通電と称する。また、図４に示されるように、後通電における電流値を後通電電流値ＩＰと称し、後通電の長さを後通電時間ｔＰと称する。凝固直後のナゲット１２にはＰ及びＭｎの偏析が生じている。後通電をすることにより、Ｐ及びＭｎを拡散させ、偏析を緩和することができる。
【0062】
（Ｓ４：保持）
本通電、冷却、及び後通電に次いで、一対の電極の間の通電を中止しながら加圧を保持する。これにより、加熱されたナゲット１２を冷却する。以下、後通電終了後に、加圧力ＦＥが０超かつ下記式Ａを満たす値に制御されている時間を、保持時間ｔＨと称する。
本通電、冷却、及び後通電に次いで、一対の電極の間の通電を中止しながら加圧を保持する。これにより、加熱されたナゲット１２を冷却する。以下、後通電終了後に、加圧力ＦＥが０超かつ下記式Ａを満たす値に制御されている時間を、保持時間ｔＨと称する。
【0063】
上述された一連の工程において、平均板厚ｈ（ｍｍ）、加圧力ＦＥ（Ｎ）、本通電電流値ＩＷ（ｋＡ）、冷却時間ｔＳ（ｍｓｅｃ）、後通電電流値ＩＰ（ｋＡ）、後通電時間ｔＰ（ｍｓｅｃ）、及び保持時間ｔＨ（ｍｓｅｃ）が、下記式Ａ～式Ｅを満たすように制御される。
１９６０×ｈ≦ＦＥ≦３９２０×ｈ ：式Ａ
１≦ｔＳ≦４００ ：式Ｂ
０．６×ＩＷ≦ＩＰ≦０．９×ＩＷ ：式Ｃ
５０≦ｔＰ≦１０００ ：式Ｄ
０≦ｔＨ≦２００ ：式Ｅ
１９６０×ｈ≦ＦＥ≦３９２０×ｈ ：式Ａ
１≦ｔＳ≦４００ ：式Ｂ
０．６×ＩＷ≦ＩＰ≦０．９×ＩＷ ：式Ｃ
５０≦ｔＰ≦１０００ ：式Ｄ
０≦ｔＨ≦２００ ：式Ｅ
【0064】
式Ａは、本通電の開始から、加圧の保持の終了に至るまでの加圧力ＦＥの上下限値と、平均板厚ｈとの関係を規定している。平均板厚ｈに対して加圧力ＦＥが小さすぎると、本通電時に鋼板の間に隙間が生じ、溶接不良が生じるおそれがある。また、平均板厚ｈに対して加圧力ＦＥが大きすぎると、本通電時に電極が板組１１の内部に向けて陥入し、スポット溶接継手１の表面に凹凸が生じるおそれがある。以上の事情を考慮して、加圧力ＦＥの下限値は１９６０×ｈとし、上限値は３９２０×ｈとする。なお、上述の通り、加圧力ＦＥを一定にする必要はない。本通電を開始した瞬間から、加圧の保持が終了するまでの間、式Ａに規定される範囲内で加圧力ＦＥが変動してもよい。
【0065】
本通電の条件は特に限定されない。本通電電流値ＩＷ、及び本通電時間は、板組１１の総板厚等を考慮しながら、適切なサイズを有するナゲット１２を形成可能な条件を適宜選択することができる。通常、板組１１の総板厚が大きいほど、入熱を高める必要がある。入熱を高めるためには、本通電電流値ＩＷ、及び／又は本通電時間を大きくすればよい。
【0066】
式Ｂは、冷却時間ｔＳを規定している。冷却時間ｔＳは１～４００ｍｓｅｃの範囲内とされる。冷却時間ｔＳが短すぎると、溶融金属が完全に凝固する前に後通電が開始することとなり、正常なナゲット１２を形成することができない。一方、冷却時間ｔＳが長すぎると、スポット溶接継手１の製造効率が損なわれる。
【0067】
式Ｃは、本通電電流値ＩＷと後通電電流値ＩＰとの関係を規定している。後通電電流値ＩＰが本通電電流値ＩＷの０．９倍を超過すると、ナゲット１２が再溶融するおそれがある。一方、後通電電流値ＩＰが本通電電流値ＩＷの０．６倍を下回ると、Ｐ及びＭｎを十分に拡散させることができず、Ｐ偏析度及び／又はＭｎ偏析度を十分に低下させることができない。
【0068】
式Ｄは、後通電時間ｔＰを規定している。後通電時間ｔＰは５０～１０００ｍｓｅｃの範囲内とされる。後通電時間ｔＰが短すぎると、Ｐ及びＭｎを十分に拡散させることができず、Ｐ偏析度及び／又はＭｎ偏析度を十分に低下させることができない。一方、後通電時間ｔＰが長すぎると、スポット溶接継手１の製造効率が損なわれる。なお、一般に、引張強さ１８００ＭＰａ以上の高炭素鋼板のスポット溶接において、後通電は偏析緩和のために有効ではないと認識されている。しかし本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法では、高強度の第１の鋼板と、これよりも強度が小さい第２の鋼板とを組み合わせて、ナゲットの炭素を希釈している。具体的には、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇが０．３４００質量％未満に抑制されている。このようなナゲットに対して後通電を行うと、偏析緩和が達成され、き裂の進展経路が溶融境界から逸れるようになり、スポット溶接継手１のＣＴＳが高められる。
【0069】
式Ｅは、保持時間ｔＨを規定している。ここで、保持時間ｔＨとは、後通電が終了した時点から、電極が鋼板表面から離れる時点までの期間の長さである。保持時間を設けることは必ずしも必須ではなく、例えば保持時間ｔＨを０ｍｓｅｃとしてもよい。即ち、後通電の終了と同時に電極を開放して、加圧力を１９６０×ｈ以下に低下させてもよい。しかしながら、後通電の安定性を考慮して、保持時間ｔＨを０ｍｓｅｃ超としてもよい。一方、保持時間ｔＨが２００ｍｓｅｃを超えると、スポット溶接継手１の製造効率が損なわれる。
【実施例0070】
実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明する。ただし、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例に過ぎない。本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。
【0071】
鋼板Ａ～Ｋを組み合わせて種々の板組を作成した。これらに本通電、冷却、及び後通電をして、種々のスポット溶接継手を製造し、そのＣＴＳ等を評価した。
【0072】
表１には、鋼板の引張強さ、板厚、Ｃ含有量、及びＭｎ含有量を記載した。
【0073】
表２には、板組を構成する鋼板の種類、板組の合計板厚、鋼板の平均板厚ｈ、及び加圧力ＦＥを記載した。また、鋼板の平均板厚ｈから算出される加圧力ＦＥの上下限値も、あわせて表２に記載した。
【0074】
表３には、本通電における本通電電流値ＩＷ、冷却における冷却時間ｔＳ、後通電における後通電電流値ＩＰ及び後通電時間ｔＰ、並びに保持時間ｔＨを記載した。また、本通電電流値ＩＷから算出される後通電電流値ＩＰの上下限値も、あわせて表３に記載した。
【0075】
表４には、スポット溶接継手のＰ偏析度、Ｍｎ偏析度、及びＣＴＳ向上率を記載した。さらに、式１によって算出されるナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ、及びナゲット１２の平均ビッカース硬さＨ、及び板厚比も記載した。Ｐ偏析度、Ｍｎ偏析度、ナゲット炭素量指標Ｃｎｕｇ、及びナゲット１２の平均ビッカース硬さＨの測定方法は上述の通りとした。
【0076】
ＣＴＳ向上率は、以下の手順で測定した。まず、表２等に記載のスポット溶接継手１～２３と同一の板組に対して、後通電を省略したスポット溶接を行って、スポット溶接継手１´～２３´を作製した。これらのスポット溶接継手１´～２３´を、ＣＴＳ向上率の基準として用いることとした。以下、これらのスポット溶接継手を、評価基準スポット溶接継手１´～２３´と称する。なお、評価基準スポット溶接継手１´～２３´の断面を評価したところ、全て、Ｐ偏析度が０．２５０％超且つＭｎ偏析度が１．５００％超であった。評価基準スポット溶接継手の溶接条件は以下の通りとした。
・加圧力ＦＥ＝３．９２～４．００（ｋＮ）
・単通電電流値Ｉ＝７～８．５（ｋＡ）
・通電時間ｔＰ＝３６０（ｍｓｅｃ）
・加圧力ＦＥ＝３．９２～４．００（ｋＮ）
・単通電電流値Ｉ＝７～８．５（ｋＡ）
・通電時間ｔＰ＝３６０（ｍｓｅｃ）
【0077】
次に、後通電をしたスポット溶接継手１～２３、及び後通電を省略した評価基準スポット溶接継手１´～２３´のＣＴＳを、ＪＩＳ Ｚ ３１３７：１９９９「抵抗スポット及びプロジェクション溶接継手の十字引張試験に対する試験片寸法及び試験方法」に準拠して測定した。さらに、スポット溶接継手１～２３のＣＴＳそれぞれを、評価基準スポット溶接継手１´～２３´のＣＴＳで割った値を求めた。この値を、スポット溶接継手１～２３のＣＴＳ向上率とみなした。ＣＴＳ向上率が７％以下のスポット溶接継手を「×」と評価し、ＣＴＳ向上率が７％超２５％以下のスポット溶接継手を「△」と評価し、ＣＴＳ向上率が２５％超４３％以下のスポット溶接継手を「〇」と評価し、ＣＴＳ向上率が４３％超のスポット溶接継手を「◎」と評価した。評価が△、〇、又は◎となったスポット溶接継手を、従来よりも優れたＣＴＳを有するスポット溶接継手とみなした。
【0078】
【表1】
【0079】
【表2】
【0080】
【表3】
【0081】
【表4】
【0082】
Ｐ偏析度が０．２５０％以下、及びＭｎ偏析度が１．５００％以下の要件の一方又は両方を満たす実施例スポット溶接継手は、Ｐ及びＭｎの偏析が解消されていない評価基準スポット溶接継手に比べて、７％超のＣＴＳの向上が見られた。即ち、これらのスポット溶接継手は、従来よりも優れたＣＴＳを有した。
【0083】
一方、例６、例１２、及び例１３のスポット溶接継手は、Ｐ及びＭｎの偏析が解消されなかった比較例である。このスポット溶接継手においては、ＣＴＳの改善が見られなかった。
【符号の説明】
【0084】
１ スポット溶接継手
１１ 板組
１１１ 第１の鋼板
１１２ 第２の鋼板
Ｓ 合わせ面
１２ ナゲット
１２１ 第１の領域
Ａ１ Ｐ偏析評価領域
Ａ２ Ｍｎ偏析評価領域
ＦＥ 加圧力
ＩＷ 本通電電流値
ｔＳ 冷却時間
ＩＰ 後通電電流値
ｔＰ 後通電時間
ｔＨ 保持時間
１１ 板組
１１１ 第１の鋼板
１１２ 第２の鋼板
Ｓ 合わせ面
１２ ナゲット
１２１ 第１の領域
Ａ１ Ｐ偏析評価領域
Ａ２ Ｍｎ偏析評価領域
ＦＥ 加圧力
ＩＷ 本通電電流値
ｔＳ 冷却時間
ＩＰ 後通電電流値
ｔＰ 後通電時間
ｔＨ 保持時間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】