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(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】P2024087512
(43)【公開日】2024-07-01
(54)【発明の名称】スポット溶接方法および溶接継手の製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 11/24 20060101AFI20240624BHJP
B23K 11/11 20060101ALI20240624BHJP
C22C 38/04 20060101ALI20240624BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20240624BHJP
C22C 38/58 20060101ALI20240624BHJP
【ＦＩ】
B23K11/24 315
B23K11/11 540
C22C38/04
C22C38/00 301W
C22C38/00 301U
C22C38/58
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022202365
(22)【出願日】2022-12-19
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 新構造材料技術研究組合「残留γ相制御中高炭素鋼板の異種・同種材料接合技術の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100206140
【弁理士】
【氏名又は名称】大釜 典子
(72)【発明者】
【氏名】村上 俊夫
【テーマコード（参考）】
4E165
【Ｆターム（参考）】
4E165AA02
4E165AC01
4E165BB02
4E165BB12
4E165CA02
4E165CA06
4E165CA13
(57)【要約】
【課題】１１８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板であっても、高い継手強度の溶接継手を形成できるスポット溶接方法。
【解決手段】２枚の鋼板を重ね合わせて、一対の電極で板厚方向に挟む工程と、前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす、スポット溶接方法。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
【選択図】図２
【解決手段】２枚の鋼板を重ね合わせて、一対の電極で板厚方向に挟む工程と、前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす、スポット溶接方法。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の鋼板と第２の鋼板とを重ね合わせて、一対の電極で板厚方向に挟む工程と、
前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、
前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、
前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、
前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、
電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす、スポット溶接方法。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、
前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、
前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、
前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、
電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす、スポット溶接方法。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
【請求項2】
前記第１の鋼板は、
Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含み、
引張強度が１１８０ＭＰａ以上で、かつ
以下の式（３）を満たす、請求項１に記載のスポット溶接方法。
（ＴＳ１）×（ＥＬ１）０．５＞５２００ （３）
ここで、ＴＳ１は、前記第１の鋼板の引張強度（ＭＰａ）であり、
ＥＬ１は、前記第１の鋼板の伸び（％）である。
Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含み、
引張強度が１１８０ＭＰａ以上で、かつ
以下の式（３）を満たす、請求項１に記載のスポット溶接方法。
（ＴＳ１）×（ＥＬ１）０．５＞５２００ （３）
ここで、ＴＳ１は、前記第１の鋼板の引張強度（ＭＰａ）であり、
ＥＬ１は、前記第１の鋼板の伸び（％）である。
【請求項3】
前記第１の鋼板は、
Ｓｉ：１．００質量％以上、および
Ｍｎ：１．００質量％以上
のうちの１種または２種をさらに含む、請求項１に記載のスポット溶接方法。
Ｓｉ：１．００質量％以上、および
Ｍｎ：１．００質量％以上
のうちの１種または２種をさらに含む、請求項１に記載のスポット溶接方法。
【請求項4】
前記第２の鋼板は、引張強度が５００ＭＰａ以下である、請求項２に記載のスポット溶接方法。
【請求項5】
前記第１の鋼板の板厚ｔ１が１．０ｍｍ以上であり、前記第２の鋼板の板厚ｔ２が１．０ｍｍ未満である、請求項１に記載のスポット溶接方法。
【請求項6】
２枚以上の鋼板をスポット溶接することにより溶接継手を製造する方法であって、
前記スポット溶接は、請求項１～５のいずれか１項に記載のスポット溶接方法により実施される、溶接継手の製造方法。
前記スポット溶接は、請求項１～５のいずれか１項に記載のスポット溶接方法により実施される、溶接継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、スポット溶接方法および溶接継手の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、車両における乗員の安全性向上が求められており、係る目的のために車体の強度を向上させてきた。他方、地球温暖化問題等の深刻化を背景に、自動車の燃費改善の動きが加速している。燃費改善には車体の軽量化が有効であることが知られている。
【0003】
自動車の軽量化および衝突性能の確保を両立するために、自動車の車体に使用される鋼板の高強度化および高延性化が求められている。その手段として、鋼板に含まれるＣ量およびＭｎ量の増加などがあげられる。一方、鋼板の接合にはスポット溶接が活用されるが、鋼板中のＣ量およびＭｎ量を増加すると焼入れ性が高くなりすぎ、スポット溶接により形成された接合部は、硬化に伴う脆化が顕著となり、溶接継手の強度（ＪＩＳ Ｚ ３１４０）が劣化する。
【0004】
継手強度を高めることのできるスポット溶接方法として、３段通電による溶接が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１には、C含有量が０．３０質量％超、０．７０質量％以下である少なくとも１枚の鋼板を含む２枚以上の鋼板を合わせた板組を、一対の電極で板厚方向に挟み込んで加圧しながら電流値Ｉ１（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする第１無通電工程と、
前記第１無通電工程後、電流値Ｉ２（ｋＡ）および時間ｔ２（ｍｓ）で通電する第２通電工程（ただし、０．６≦Ｉ２/Ｉ１≦１．１および５０≦ｔ２≦１０００を満たす）と、
前記第２通電工程後、時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする第２無通電工程（ただし、３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００を満たす。ここでＭｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］である）と、
前記第２無通電工程後、電流値Ｉ３（ｋＡ）および時間ｔ３（ｍｓ）で通電する第３通電工程（ただし、０．４≦Ｉ３/Ｉ１≦１．０、および２００≦ｔ３を満たす）と、
を連続して行う、スポット溶接方法が開示されている。
前記第１通電工程後、１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下の時間ｔｃ１を無通電とする第１無通電工程と、
前記第１無通電工程後、電流値Ｉ２（ｋＡ）および時間ｔ２（ｍｓ）で通電する第２通電工程（ただし、０．６≦Ｉ２/Ｉ１≦１．１および５０≦ｔ２≦１０００を満たす）と、
前記第２通電工程後、時間ｔｃ２（ｍｓ）を無通電とする第２無通電工程（ただし、３．５×１０－３×Ｍｓ２－３．３×Ｍｓ＋１１００＜ｔｃ２≦９０００を満たす。ここでＭｓ（℃）＝５６１－４７４×［Ｃ］－３３×［Ｍｎ］－１７×［Ｎｉ］－１７×［Ｃｒ］－２１×［Ｍｏ］である）と、
前記第２無通電工程後、電流値Ｉ３（ｋＡ）および時間ｔ３（ｍｓ）で通電する第３通電工程（ただし、０．４≦Ｉ３/Ｉ１≦１．０、および２００≦ｔ３を満たす）と、
を連続して行う、スポット溶接方法が開示されている。
【0005】
特許文献１に開示されたスポット溶接方法は、第２通電工程により偏析緩和ならびに整粒化を図ると共に、第２無通電工程後の第３通電工程で焼戻しを施すものであり、これにより、７８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板を含む板組であっても、高い継手強度が確保できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２１－１５４３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
自動車の更なる軽量化および衝突性能向上のためには、１１８０ＭＰａ級以上の高強度かつ高延性の鋼板の使用が検討されている。１１８０ＭＰａ級以上の高強度かつ高延性の鋼板は、Ｃ量が多いのみならず、他の合金元素（例えばＳｉ、Ｍｎ）を多く含むため、スポット溶接が困難であり、特許文献１に開示されたスポット溶接方法であっても継手強度を確保することが難しかった。そのため、１１８０ＭＰａ級以上の鋼板のためのスポット溶接方法が必要とされていた。
【0008】
本発明の一実施形態は、例えば１１８０ＭＰａ級以上のような高強度鋼板であっても、高い継手強度の溶接継手を形成できるスポット溶接方法と、当該スポット溶接方法を用いた溶接継手の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の態様１は、
第１の鋼板と第２の鋼板とを重ね合わせて、一対の電極で板厚方向に挟む工程と、
前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、
前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、
前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、
前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、
電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす、スポット溶接方法である。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
第１の鋼板と第２の鋼板とを重ね合わせて、一対の電極で板厚方向に挟む工程と、
前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、
前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、
前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、
前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、
電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす、スポット溶接方法である。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
【0010】
本発明の態様２は、
前記第１の鋼板は、
Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含み、
引張強度が１１８０ＭＰａ以上で、かつ
以下の式（３）を満たす、態様１に記載のスポット溶接方法である。
（ＴＳ１）×（ＥＬ１）０．５＞５２００ （３）
ここで、ＴＳ１は、前記第１の鋼板の引張強度（ＭＰａ）であり、
ＥＬ１は、前記第１の鋼板の伸び（％）である。
前記第１の鋼板は、
Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含み、
引張強度が１１８０ＭＰａ以上で、かつ
以下の式（３）を満たす、態様１に記載のスポット溶接方法である。
（ＴＳ１）×（ＥＬ１）０．５＞５２００ （３）
ここで、ＴＳ１は、前記第１の鋼板の引張強度（ＭＰａ）であり、
ＥＬ１は、前記第１の鋼板の伸び（％）である。
【0011】
本発明の態様３は、
前記第１の鋼板は、
Ｓｉ：１．００質量％以上、および
Ｍｎ：１．００質量％以上
のうちの１種または２種をさらに含む、態様１または２に記載のスポット溶接方法である。
前記第１の鋼板は、
Ｓｉ：１．００質量％以上、および
Ｍｎ：１．００質量％以上
のうちの１種または２種をさらに含む、態様１または２に記載のスポット溶接方法である。
【0012】
本発明の態様４は、
前記第２の鋼板は、引張強度が５００ＭＰａ以下である、態様１～３のいずれか１つに記載のスポット溶接方法である。
前記第２の鋼板は、引張強度が５００ＭＰａ以下である、態様１～３のいずれか１つに記載のスポット溶接方法である。
【0013】
本発明の態様５は、
前記第１の鋼板の板厚ｔ１が１．０ｍｍ以上であり、前記第２の鋼板の板厚ｔ２が１．０ｍｍ未満である、態様１～４のいずれか１つに記載のスポット溶接方法である。
前記第１の鋼板の板厚ｔ１が１．０ｍｍ以上であり、前記第２の鋼板の板厚ｔ２が１．０ｍｍ未満である、態様１～４のいずれか１つに記載のスポット溶接方法である。
【0014】
本発明の態様６は、
２枚以上の鋼板をスポット溶接することにより溶接継手を製造する方法であって、
前記スポット溶接は、態様１～５のいずれか１つに記載のスポット溶接方法により実施される、溶接継手の製造方法である。
２枚以上の鋼板をスポット溶接することにより溶接継手を製造する方法であって、
前記スポット溶接は、態様１～５のいずれか１つに記載のスポット溶接方法により実施される、溶接継手の製造方法である。
【発明の効果】
【0015】
本発明の一実施形態によれば、例えば１１８０ＭＰａ級以上のような高強度鋼板であっても、高い継手強度の溶接継手を形成できるスポット溶接方法と、当該スポット溶接方法を用いた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】
【0016】
【図1】２枚の鋼板をスポット溶接する方法を説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明者は、特許文献１に開示されたスポット溶接方法を用いて、１１８０ＭＰａ級以上の高強度鋼板のスポット溶接を行うと、溶接継手の接手強度が十分ではない場合があり得ることを発見し、鋭意検討を行った。
【0018】
鋼板中にＣを多量に含み、強度ならびに延性に優れた鋼板は、溶接時に溶接部（ナゲット）が非常に硬化しやすく、かつ、脆化する傾向がある。そのため、溶接部を焼戻して、溶接部の延性を高めるために、テンパー通電と呼ばれる工程を付与する必要がある。しかしながら、鋼板の延性を確保するため添加されるＳｉ、Ｍｎなどの添加元素は、焼戻し軟化抵抗を示すため、焼戻しには十分な加熱が必要となる。
【0019】
通電による抵抗発熱を活用した焼戻しでは、溶接部全体を均等に焼き戻すことが難しい。これは、電流密度が最も高くなるナゲット中央部が、他の部分よりも高温になるためである。
そこで本発明者らは、３回の通電工程（第１～第３通電工程）における電流値と、通電工程の間の無通電工程における、通電を停止する時間とを適切に制御することで、第３通電工程が終了したときに溶接部全体を均一に焼き戻すことができ、その結果、継手強度を向上できることを見いだした。
そこで本発明者らは、３回の通電工程（第１～第３通電工程）における電流値と、通電工程の間の無通電工程における、通電を停止する時間とを適切に制御することで、第３通電工程が終了したときに溶接部全体を均一に焼き戻すことができ、その結果、継手強度を向上できることを見いだした。
【0020】
＜実施形態１：スポット溶接方法＞
本発明の実施形態１に係る鋼板のスポット溶接方法について詳述する。
本発明の実施形態１に係る鋼板のスポット溶接方法について詳述する。
【0021】
実施形態１に係るスポット溶接方法は、
２枚の鋼板（第１の鋼板と第２の鋼板）を重ね合わせて、一対の電極で板厚方向に挟む工程と、
重ねた鋼板をスポット溶接する工程と、を含む。
スポット溶接する工程は、
前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、
前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、
前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、
前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、
電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
２枚の鋼板（第１の鋼板と第２の鋼板）を重ね合わせて、一対の電極で板厚方向に挟む工程と、
重ねた鋼板をスポット溶接する工程と、を含む。
スポット溶接する工程は、
前記一対の電極間に電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する第１通電工程と、
前記第１通電工程の後に、３００ｍｓ以上通電を停止する第１無通電工程と、
前記第１無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第２通電工程と、
前記第２通電工程の後に、２００ｍｓ以上通電を停止する第２無通電工程と、
前記第２無通電工程の後に、前記一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する第３通電工程と、を含み、
電流値Ｉａ、ＩｂおよびＩｃが以下の式（１）および（２）を満たす。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
【0022】
以下に、各工程について詳述する。
【0023】
［重ねた鋼板を一対の電極で挟む工程］
図１に示すように、２枚の鋼板（第１の鋼板Ｐ１、第２の鋼板Ｐ２）を重ね合わせて、重ね合わせた部分（重ね合わせ部）を一対の電極（第１の電極１１、第２の電極１２）で板厚方向に挟む。２枚の鋼板を重ね合わせる場合には、少なくとも溶接する一部分のみが重なっていても、または全体が重なっていてもよい。
２枚の鋼板の重ね合わせ部を、上下方向から第１の電極１１と第２の電極１２で加圧しつつ通電することにより、板間でのジュール熱で鋼板同士の界面を溶融させる。その準備として、通電前の段階で、鋼板の重ね合わせ部を電極間に挟持固定する。
図１に示すように、２枚の鋼板（第１の鋼板Ｐ１、第２の鋼板Ｐ２）を重ね合わせて、重ね合わせた部分（重ね合わせ部）を一対の電極（第１の電極１１、第２の電極１２）で板厚方向に挟む。２枚の鋼板を重ね合わせる場合には、少なくとも溶接する一部分のみが重なっていても、または全体が重なっていてもよい。
２枚の鋼板の重ね合わせ部を、上下方向から第１の電極１１と第２の電極１２で加圧しつつ通電することにより、板間でのジュール熱で鋼板同士の界面を溶融させる。その準備として、通電前の段階で、鋼板の重ね合わせ部を電極間に挟持固定する。
【0024】
（第１の鋼板Ｐ１、第２の鋼板Ｐ２）
実施形態１のスポット溶接方法は、Ｃ量が多く、かつ高強度の鋼板を含む板組の溶接に特に適している。
例えば、第１の鋼板Ｐ１は、Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含み、かつ以下の式（３）を満たしていることが好ましい。
（ＴＳ１）×（ＥＬ１）０．５＞５２００ （３）
ここで、ＴＳ１は、第１の鋼板の引張強度（ＭＰａ）であり、
ＥＬ１は、第１の鋼板の伸び（％）である。
実施形態１のスポット溶接方法は、Ｃ量が多く、かつ高強度の鋼板を含む板組の溶接に特に適している。
例えば、第１の鋼板Ｐ１は、Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含み、かつ以下の式（３）を満たしていることが好ましい。
（ＴＳ１）×（ＥＬ１）０．５＞５２００ （３）
ここで、ＴＳ１は、第１の鋼板の引張強度（ＭＰａ）であり、
ＥＬ１は、第１の鋼板の伸び（％）である。
【0025】
式（３）を満たす第１の鋼板Ｐ１は、引張強度と伸び両方に優れた、高強度高延性鋼板である。第１の鋼板Ｐ１の引張強度は、好ましくは１１８０ＭＰａ以上であり、より好ましくは１４７０ＭＰａ以上である。第１の鋼板Ｐ１の引張強度ＴＳ１の上限は特に限定されないが、例えば１９００ＭＰａ以下である。このような鋼板は、例えば自動車の車体の骨格部材として使用されている。
実施形態１のスポット溶接方法は、このような高強度高延性鋼板のスポット溶接に好適である。
実施形態１のスポット溶接方法は、このような高強度高延性鋼板のスポット溶接に好適である。
【0026】
第１の鋼板Ｐ１に含まれ得る合金元素について説明する。
第１の鋼板Ｐ１は、Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含むことが好ましい。
第１の鋼板Ｐ１は、さらに、以下に記載した合金元素（１）～（４）の１つまたは２つ以上を含んでもよい。
（１）Ｓｉ：１．００質量％以上、およびＭｎ：１．００質量％以上のうちの１種または２種
（２）Ｐ：０質量％超０．０５０質量％以下、Ｓ：０質量％超０．０１０質量％以下、Ａｌ：０．０１質量％以上０．１０質量％以下、およびＮ：０質量％超、０．０１０質量％以下のうちの１種または２種以上
（３）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ：合計で０質量％超０．３００質量％以下
（４）Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ：合計で０質量％超０．１００質量％以下
第１の鋼板Ｐ１は、Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下を含むことが好ましい。
第１の鋼板Ｐ１は、さらに、以下に記載した合金元素（１）～（４）の１つまたは２つ以上を含んでもよい。
（１）Ｓｉ：１．００質量％以上、およびＭｎ：１．００質量％以上のうちの１種または２種
（２）Ｐ：０質量％超０．０５０質量％以下、Ｓ：０質量％超０．０１０質量％以下、Ａｌ：０．０１質量％以上０．１０質量％以下、およびＮ：０質量％超、０．０１０質量％以下のうちの１種または２種以上
（３）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ：合計で０質量％超０．３００質量％以下
（４）Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ：合計で０質量％超０．１００質量％以下
【0027】
以下、各元素について詳述する。
【0028】
（Ｃ：０．２５質量％以上０．５０質量％以下）
Ｃは、鋼板の強度と延性を確保するために添加してもよいが、その一方で、溶接時に溶接部を硬化させ、継手強度低下の要因となる。そのため、Ｃ量は０．２５質量％以上０．５０質量％以下の範囲とすることが好ましい。
Ｃは、鋼板の強度と延性を確保するために添加してもよいが、その一方で、溶接時に溶接部を硬化させ、継手強度低下の要因となる。そのため、Ｃ量は０．２５質量％以上０．５０質量％以下の範囲とすることが好ましい。
【0029】
（Ｓｉ：１．００質量％以上、およびＭｎ：１．００質量％以上のうちの１種または２種）
これらの元素は、鋼板の引張強度を向上させる効果を有する。その一方で、これらの元素は、鋼板の焼戻し軟化抵抗を大きくする。スポット溶接では、溶接部に生じる硬質相（マルテンサイト）を焼き戻しすることにより、溶接継手の靱性を高めて、溶接継手の強度を向上させている。焼戻し軟化抵抗が大きくなると、焼き戻しによる軟化が抑制されるため、溶接継手の強度向上を妨げる原因となり得る。
実施形態１のスポット溶接方法であれば、３段通電の条件を制御することにより、溶接部を十分に焼戻すことができるため、ＳｉおよびＭｎの１種または２種を含み、焼戻し軟化抵抗が大きい鋼板に、強度の高い溶接継手を形成することができる。
これらの元素は、鋼板の引張強度を向上させる効果を有する。その一方で、これらの元素は、鋼板の焼戻し軟化抵抗を大きくする。スポット溶接では、溶接部に生じる硬質相（マルテンサイト）を焼き戻しすることにより、溶接継手の靱性を高めて、溶接継手の強度を向上させている。焼戻し軟化抵抗が大きくなると、焼き戻しによる軟化が抑制されるため、溶接継手の強度向上を妨げる原因となり得る。
実施形態１のスポット溶接方法であれば、３段通電の条件を制御することにより、溶接部を十分に焼戻すことができるため、ＳｉおよびＭｎの１種または２種を含み、焼戻し軟化抵抗が大きい鋼板に、強度の高い溶接継手を形成することができる。
【0030】
Ｓｉ量は、好ましくは１．００質量％以上、より好ましくは１．２０質量％以上であり、好ましくは３．００質量％以下、より好ましくは２．７０質量％以下である。
Ｍｎ量は、好ましくは１．００質量％以上、より好ましくは１．２０質量％以上であり、好ましくは３．００質量％以下、より好ましくは２．７０質量％以下である。
Ｍｎ量は、好ましくは１．００質量％以上、より好ましくは１．２０質量％以上であり、好ましくは３．００質量％以下、より好ましくは２．７０質量％以下である。
【0031】
（Ｐ：０質量％超０．０５０質量％以下）
Ｐは、不純物元素として不可避的に存在する。Ｐは、鋼板の伸び（ＥＬ）を低下させる。Ｐ量は、好ましくは０．０５０質量％以下、より好ましくは０．０３０質量％以下である。Ｐ含有量は少なければ少ない程好ましく、０質量％であることが最も好ましいが、製造工程上の制約などにより０質量％超、例えば、０．００１質量％程度残存してしまう場合がある。
Ｐは、不純物元素として不可避的に存在する。Ｐは、鋼板の伸び（ＥＬ）を低下させる。Ｐ量は、好ましくは０．０５０質量％以下、より好ましくは０．０３０質量％以下である。Ｐ含有量は少なければ少ない程好ましく、０質量％であることが最も好ましいが、製造工程上の制約などにより０質量％超、例えば、０．００１質量％程度残存してしまう場合がある。
【0032】
（Ｓ：０質量％超０．０１０質量％以下）
Ｓは、不純物元素として不可避的に存在する。Ｓは、ＭｎＳ等の硫化物系介在物を形成し、当該介在物が鋼板の割れの起点となる。Ｓ量は、好ましくは０．０１０質量％以下、より好ましくは０．００５質量％以下である。Ｓ含有量は少なければ少ない程好ましく、０質量％であることが最も好ましいが、製造工程上の制約などにより０質量％超、例えば、０．００１質量％程度残存してしまう場合がある。
Ｓは、不純物元素として不可避的に存在する。Ｓは、ＭｎＳ等の硫化物系介在物を形成し、当該介在物が鋼板の割れの起点となる。Ｓ量は、好ましくは０．０１０質量％以下、より好ましくは０．００５質量％以下である。Ｓ含有量は少なければ少ない程好ましく、０質量％であることが最も好ましいが、製造工程上の制約などにより０質量％超、例えば、０．００１質量％程度残存してしまう場合がある。
【0033】
（Ａｌ：０．０１質量％以上０．１０質量％以下）
Ａｌは、脱酸元素として機能し、溶鋼中の酸素量を低減することで、介在物の数密度を低減させ、鋼材の基本品質を向上させる。このような作用を有効に発揮させるために、Ａｌ量は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０１５質量％以上、特に好ましくは０．０２質量％以上である。一方、Ａｌ量が過剰であると、フェライトの形成が促進され、所望の金属組織（焼戻しマルテンサイト）を得にくくなる。Ａｌ量は、好ましくは０．１０質量％以下、より好ましくは０．０８質量％以下、特に好ましくは０．０６質量％以下である。
Ａｌは、脱酸元素として機能し、溶鋼中の酸素量を低減することで、介在物の数密度を低減させ、鋼材の基本品質を向上させる。このような作用を有効に発揮させるために、Ａｌ量は、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０１５質量％以上、特に好ましくは０．０２質量％以上である。一方、Ａｌ量が過剰であると、フェライトの形成が促進され、所望の金属組織（焼戻しマルテンサイト）を得にくくなる。Ａｌ量は、好ましくは０．１０質量％以下、より好ましくは０．０８質量％以下、特に好ましくは０．０６質量％以下である。
【0034】
（Ｎ：０質量％超０．０１０質量％以下）
Ｎは、不純物元素として不可避的に存在する。Ｎ量は０質量％であることが最も好ましいが、製造工程上不可避的に残存してしまう。Ｎ量は上記観点から低減することが好ましく、Ｎ量は好ましくは０．０１０質量％以下、より好ましくは０．００８質量％以下、特に好ましくは０．００６質量％以下である。
Ｎは、不純物元素として不可避的に存在する。Ｎ量は０質量％であることが最も好ましいが、製造工程上不可避的に残存してしまう。Ｎ量は上記観点から低減することが好ましく、Ｎ量は好ましくは０．０１０質量％以下、より好ましくは０．００８質量％以下、特に好ましくは０．００６質量％以下である。
【0035】
（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ：合計で０質量％超０．３００質量％以下）
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、およびＮｉは、焼入れ性を高めて鋼材強度を高め、強度・延性バランス向上に寄与しうる元素であり、選択的に添加することができる。一方、添加しすぎると、焼戻し軟化抵抗が高くなりすぎて、３段通電を行っても継手強度を確保することが難しくなる。Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、およびＮｉの合計量は、好ましくは０．３００質量％以下、より好ましくは０．１５０質量％以下、特に好ましくは０．１２０質量％以下であり、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０２０質量％以上である。
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、およびＮｉは、焼入れ性を高めて鋼材強度を高め、強度・延性バランス向上に寄与しうる元素であり、選択的に添加することができる。一方、添加しすぎると、焼戻し軟化抵抗が高くなりすぎて、３段通電を行っても継手強度を確保することが難しくなる。Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、およびＮｉの合計量は、好ましくは０．３００質量％以下、より好ましくは０．１５０質量％以下、特に好ましくは０．１２０質量％以下であり、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．０２０質量％以上である。
【0036】
（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ：合計で０質量％超０．１００質量％以下）
Ｖ、Ｎｂ、およびＴｉは、Ｃと反応して鋼板中で微細な炭化物を形成し、組織微細化に寄与しうる元素であり、選択的に添加することができる。一方、添加しすぎると、鋼板の製造時または溶接時に粗大な炭化物が形成されるようになり、鋼材の延性および継手強度が劣化することが懸念される。Ｖ、Ｎｂ、およびＴｉの合計含有量は、好ましくは０．１００質量％以下、より好ましくは０．０５０質量％以下、特に好ましくは０．０２０質量％以下であり、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．００５質量％以上である。
Ｖ、Ｎｂ、およびＴｉは、Ｃと反応して鋼板中で微細な炭化物を形成し、組織微細化に寄与しうる元素であり、選択的に添加することができる。一方、添加しすぎると、鋼板の製造時または溶接時に粗大な炭化物が形成されるようになり、鋼材の延性および継手強度が劣化することが懸念される。Ｖ、Ｎｂ、およびＴｉの合計含有量は、好ましくは０．１００質量％以下、より好ましくは０．０５０質量％以下、特に好ましくは０．０２０質量％以下であり、好ましくは０質量％超、より好ましくは０．００５質量％以上である。
【0037】
（残部：Ｆｅおよび不可避的不純物）
好ましい１つの実施形態では、第１の鋼板Ｐ１の残部は、鉄および不可避的不純物である。不可避的不純物としては、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる微量元素（例えば、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｎなど）の混入が許容される。
好ましい１つの実施形態では、第１の鋼板Ｐ１の残部は、鉄および不可避的不純物である。不可避的不純物としては、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる微量元素（例えば、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｎなど）の混入が許容される。
【0038】
第２の鋼板Ｐ２は、例えば引張強度が５００ＭＰａ以下の軟鋼板であってもよい。実施形態１に係るスポット溶接方法では、高強度鋼板と軟鋼板とのスポット溶接にも好適である。軟鋼板は、例えば自動車の車体の外板等に使用されている。
第２の鋼板Ｐ２は、高強度鋼板（引張強度が、例えば１１８０ＭＰａ以上）であってもよい。
第２の鋼板Ｐ２は、高強度鋼板（引張強度が、例えば１１８０ＭＰａ以上）であってもよい。
【0039】
第１の鋼板Ｐ１、第２の鋼板Ｐ２の厚さは特に限定されないが、自動車の車体に用いられる鋼板に適した板厚を有していてもよい。
車体の骨格は、衝突時に変形しにくくするために、厚い（例えば厚さ１．０ｍｍ以上）鋼板から形成し、車体の外側を覆う外板は、薄い（例えば１．０ｍｍ未満）鋼板から形成することがある。そのため、第１の鋼板Ｐ１の板厚ｔ１は、例えば１．０ｍｍ以上であり、第２の鋼板Ｐ２の板厚ｔ２は、例えば１．０ｍｍ未満であってもよい。
車体の骨格は、衝突時に変形しにくくするために、厚い（例えば厚さ１．０ｍｍ以上）鋼板から形成し、車体の外側を覆う外板は、薄い（例えば１．０ｍｍ未満）鋼板から形成することがある。そのため、第１の鋼板Ｐ１の板厚ｔ１は、例えば１．０ｍｍ以上であり、第２の鋼板Ｐ２の板厚ｔ２は、例えば１．０ｍｍ未満であってもよい。
【0040】
［重ねた鋼板をスポット溶接する工程］
実施形態１のスポット溶接方法は、３段通電で行われる。第１通電工程および第１無通電工程で、ナゲットおよびＨＡＺの全体をマルテンサイト化した後、第２通電工程と第３通電工程の２回に分けて焼き戻しすることを特徴としている。そのため、焼戻し軟化抵抗の大きい鋼板であっても、ナゲットおよびＨＡＺの全体を十分に焼き戻すことができる。
実施形態１のスポット溶接方法は、３段通電で行われる。第１通電工程および第１無通電工程で、ナゲットおよびＨＡＺの全体をマルテンサイト化した後、第２通電工程と第３通電工程の２回に分けて焼き戻しすることを特徴としている。そのため、焼戻し軟化抵抗の大きい鋼板であっても、ナゲットおよびＨＡＺの全体を十分に焼き戻すことができる。
【0041】
図２（ａ）は、スポット溶接時の通電パターンを説明するグラフであり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す通電パターンにおける溶接部の温度を示すグラフである。
重ねた鋼板をスポット溶接する工程は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、
(i) 第１通電工程、(ii) 第１無通電工程、(iii) 第２通電工程、(iv) 第２無通電工程、および(v) 第３通電工程を含む。
重ねた鋼板をスポット溶接する工程は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、
(i) 第１通電工程、(ii) 第１無通電工程、(iii) 第２通電工程、(iv) 第２無通電工程、および(v) 第３通電工程を含む。
【0042】
実施形態１に係るスポット溶接方法は、３段通電で行っている点では、特許文献１に開示された従来のスポット溶接方法と類似しているものの、細かい条件が異なっているため、溶接後の金属組織が全く異なるものとなる。
図３（ａ）には、特許文献１に開示された、スポット溶接時の通電パターンを説明するグラフを示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す通電パターンにおける溶接部の温度を示すグラフである。
実施形態１のスポット溶接方法に関する図２（ａ）、（ｂ）のグラフと、特許文献１のスポット溶接方法に関する図３（ａ）、（ｂ）のグラフとを比較することで、実施形態１のスポット溶接方法の特徴が、より詳しく理解されるであろう。
図３（ａ）には、特許文献１に開示された、スポット溶接時の通電パターンを説明するグラフを示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す通電パターンにおける溶接部の温度を示すグラフである。
実施形態１のスポット溶接方法に関する図２（ａ）、（ｂ）のグラフと、特許文献１のスポット溶接方法に関する図３（ａ）、（ｂ）のグラフとを比較することで、実施形態１のスポット溶接方法の特徴が、より詳しく理解されるであろう。
【0043】
以下に、実施形態１のスポット溶接方法における第１～第３通電工程および第１～第２無通電工程について説明する。
【0044】
(i) 第１通電工程
第１通電工程では、重ね合わせた２枚の鋼板を挟持している一対の電極間に、電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する。通電時の発熱で溶融領域を形成し、鋼板に溶接部（ナゲット）を形成する。
通電する電流値Ｉａおよび通電時間は、チリが発生せず、かつ適切な寸法のナゲットを形成できるように設定する。電流値Ｉａの適正範囲、および通電時間の適正範囲は、溶接する鋼板の成分、強度および厚さ、スポット溶接時に使用する溶接チップの先端径等で異なるが、例えば電流値Ｉａは４ｋＡ以上９ｋＡ以下、通電時間は１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下の範囲内で設定し得る。
第１通電工程では、重ね合わせた２枚の鋼板を挟持している一対の電極間に、電流値Ｉａ（ｋＡ）で通電する。通電時の発熱で溶融領域を形成し、鋼板に溶接部（ナゲット）を形成する。
通電する電流値Ｉａおよび通電時間は、チリが発生せず、かつ適切な寸法のナゲットを形成できるように設定する。電流値Ｉａの適正範囲、および通電時間の適正範囲は、溶接する鋼板の成分、強度および厚さ、スポット溶接時に使用する溶接チップの先端径等で異なるが、例えば電流値Ｉａは４ｋＡ以上９ｋＡ以下、通電時間は１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下の範囲内で設定し得る。
【0045】
最適な電流値Ｉａを決定するために、予備実験を行うことが好ましい。溶接対象となる２枚の鋼板を重ねて一対の電極で挟持し、電流値を０．５ｋＡ刻みまたは１．０ｋＡ刻みで変化させながら通電を行い、チリが発生せずに溶接できた最大の電流値を「電流値Ｉａ」として適用することが好ましい。
【0046】
(ii) 第１無通電工程
第１無通電工程では、３００ｍｓ以上、好ましくは３００ｍｓ以上２０００ｍｓ以下の間、一対の電極間の通電を停止する。第１無通電工程は、第１通電工程で形成された溶融池を冷却してナゲットを形成し、さらに、ナゲットおよびその周囲のＨＡＺを冷却してマルテンサイト化するのに十分な時間で行う。第１無通電工程の完了時には、ナゲットおよびＨＡＺの金属組織は、マルテンサイト（焼入れままマルテンサイト）となる。
通電停止時間が短すぎると、ナゲット部およびＨＡＺをマルテンサイト化できず、長すぎると生産性が低下するため好ましくない。
第１無通電工程では、３００ｍｓ以上、好ましくは３００ｍｓ以上２０００ｍｓ以下の間、一対の電極間の通電を停止する。第１無通電工程は、第１通電工程で形成された溶融池を冷却してナゲットを形成し、さらに、ナゲットおよびその周囲のＨＡＺを冷却してマルテンサイト化するのに十分な時間で行う。第１無通電工程の完了時には、ナゲットおよびＨＡＺの金属組織は、マルテンサイト（焼入れままマルテンサイト）となる。
通電停止時間が短すぎると、ナゲット部およびＨＡＺをマルテンサイト化できず、長すぎると生産性が低下するため好ましくない。
【0047】
なお、特許文献１に開示されたスポット溶接方法では、第１無通電工程は１６ｍｓ以上２００ｍｓ以下と短い。図３（ｂ）から分かるように、第１無通電工程が短いため、ナゲットおよびＨＡＺはＡ３点よりも高い温度のまま、次の第２通電工程に移行する。そのため、第１無通電工程の完了時に、ナゲットおよびＨＡＺはマルテンサイト化していない。
【0048】
(iii) 第２通電工程
実施形態１に係るスポット溶接方法の第２通電工程では、一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する。電流値Ｉｂは、第１通電工程における電流値Ｉａとの関係が以下の式（１）を満たすように設定する。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
実施形態１に係るスポット溶接方法の第２通電工程では、一対の電極間に電流値Ｉｂ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する。電流値Ｉｂは、第１通電工程における電流値Ｉａとの関係が以下の式（１）を満たすように設定する。
０．７０＜Ｉｂ／Ｉａ＜０．９９ （１）
【0049】
第２通電工程の目的は、ナゲット中央部（ナゲットのうち、通電時の電流密度の高い中央部分）、ナゲット外縁部（ナゲット中央部を囲む部分）、およびＨＡＺのうち、ナゲット外縁部とＨＡＺに形成されたマルテンサイトを十分に焼き戻すことである。第２通電工程の通電時間と電流値を上記の通りに制御することにより、ナゲット外縁部とＨＡＺを、マルテンサイトを焼き戻して軟化するのに適した温度に加熱できる。なお、通電時に、ナゲット外縁部とＨＡＺの温度は、Ａ３点未満である必要がある。Ａ３点以上に加熱されると、焼き入れされてしまい、冷却後にマルテンサイト（焼入れままマルテンサイト）が形成されるためである。
一方、通電時に電流密度が高くなるナゲット中央部は、ナゲット外縁部およびＨＡＺよりも高温になるため、Ａ３点以上の温度まで加熱される。
一方、通電時に電流密度が高くなるナゲット中央部は、ナゲット外縁部およびＨＡＺよりも高温になるため、Ａ３点以上の温度まで加熱される。
【0050】
ナゲット外縁部とＨＡＺのマルテンサイトは、第２通電工程により焼き戻すことができるが、ナゲット中央部のマルテンサイトは、第２通電工程でＡ３点以上に加熱されるため、次の第２無通電工程によって再度マルテンサイト化する。
【0051】
電流値Ｉｂ（式（１）を満たすように設定）と、通電時間については、以下のような理由から適切に設定する必要がある。
電流値Ｉｂが低すぎて、Ｉｂ／Ｉａが０．７０以下であると、ナゲット外縁部とＨＡＺの硬さを低下させることができないため、最終的に得られる溶接継手の継手強度が低下しうる。
通電時間が短すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
電流値Ｉｂが低すぎて、Ｉｂ／Ｉａが０．７０以下であると、ナゲット外縁部とＨＡＺの硬さを低下させることができないため、最終的に得られる溶接継手の継手強度が低下しうる。
通電時間が短すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
【0052】
電流値Ｉｂが高すぎて、Ｉｂ／Ｉａが０．９９以上であると、ナゲット外縁部とＨＡＺがオーステナイト域まで加熱されて、再焼入れにより硬化するため、最終的に得られる溶接継手の継手強度が低下しうる。
通電時間が長すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
通電時間が長すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
【0053】
なお、特許文献１に開示されたスポット溶接方法では、第２通電工程の目的は、ナゲット内の溶融境界付近の結晶粒の整粒化であり、第１通電工程でできた溶融境界を越えずにナゲット中央部を溶融させて、ナゲット端部付近に適切な熱を入れることである。つまり、図３（ｂ）に示すように、ナゲット中央部は融点以上に加熱され、ナゲット外縁部とＨＡＺは、Ａ３点以上の温度に加熱される。結果として、ナゲットおよびＨＡＺの全体がＡ３点以上に加熱されて、次の第２無通電工程によって、ナゲットおよびＨＡＺの全体がマルテンサイト化する。
【0054】
(iv) 第２無通電工程
実施形態１に係るスポット溶接方法の第２無通電工程では、２００ｍｓ以上、好ましくは２００ｍｓ以上１５００ｍｓ以下の間、一対の電極間の通電を停止する。第２無通電工程では、第２通電工程においてＡ３点以上の温度に加熱されたナゲット中央部がマルテンサイト化する。一方、ナゲット外縁部とＨＡＺは第２通電工程で焼き戻されたため、焼戻しマルテンサイトのままである。
第２無通電工程が完了すると、ナゲット中央部は焼入れままマルテンサイトで、その周囲（ナゲット外縁部とＨＡＺ）が焼戻しマルテンサイト、という金属組織となる。
通電停止時間が短すぎると、ナゲット中央部をマルテンサイト化できず、長すぎると生産性が低下するため好ましくない。
実施形態１に係るスポット溶接方法の第２無通電工程では、２００ｍｓ以上、好ましくは２００ｍｓ以上１５００ｍｓ以下の間、一対の電極間の通電を停止する。第２無通電工程では、第２通電工程においてＡ３点以上の温度に加熱されたナゲット中央部がマルテンサイト化する。一方、ナゲット外縁部とＨＡＺは第２通電工程で焼き戻されたため、焼戻しマルテンサイトのままである。
第２無通電工程が完了すると、ナゲット中央部は焼入れままマルテンサイトで、その周囲（ナゲット外縁部とＨＡＺ）が焼戻しマルテンサイト、という金属組織となる。
通電停止時間が短すぎると、ナゲット中央部をマルテンサイト化できず、長すぎると生産性が低下するため好ましくない。
【0055】
なお、特許文献１に開示されたスポット溶接方法では、図３（ｂ）に示すように、第２無通電工程によって、ナゲット（ナゲット中央部とナゲット外縁部を含む）およびＨＡＺの全体がマルテンサイト化する。第２無通電工程が完了すると、ナゲットおよびＨＡＺの全体が、焼入れままマルテンサイトになる。
【0056】
(v) 第３通電工程
実施形態１に係るスポット溶接方法の第３通電工程では、一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する。電流値Ｉｃは、第１通電工程における電流値Ｉａとの関係が以下の式（２）を満たすように設定する。
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
実施形態１に係るスポット溶接方法の第３通電工程では、一対の電極間に電流値Ｉｃ（ｋＡ）、通電時間１００ｍｓ以上１０００ｍｓ以下で通電する。電流値Ｉｃは、第１通電工程における電流値Ｉａとの関係が以下の式（２）を満たすように設定する。
０．６５＜Ｉｃ／Ｉａ＜０．８０ （２）
【0057】
第３通電工程の目的は、ナゲット外縁部とＨＡＺを焼戻しマルテンサイトのまま維持しつつ、ナゲット中央部の焼入れままマルテンサイトを焼き戻しすることである。
第３通電工程の通電時間と電流値を上記の通りに制御することにより、ナゲット中央部を、マルテンサイトを焼き戻して軟化するのに適した温度に加熱できる。なお、通電時に、ナゲット中央部、ナゲット外縁部およびＨＡＺの全ての温度は、Ａ３点未満である必要がある。
第３通電工程の通電時間と電流値を上記の通りに制御することにより、ナゲット中央部を、マルテンサイトを焼き戻して軟化するのに適した温度に加熱できる。なお、通電時に、ナゲット中央部、ナゲット外縁部およびＨＡＺの全ての温度は、Ａ３点未満である必要がある。
【0058】
電流値Ｉｃ（式（２）を満たすように設定）と、通電時間については、以下のような理由から適切に設定する必要がある。
電流値Ｉｃが低すぎて、Ｉｃ／Ｉａが０．６５以下であると、ナゲット中央部の硬さを低下させることができないため、最終的に得られる溶接継手の継手強度が低下しうる。
通電時間が短すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
電流値Ｉｃが低すぎて、Ｉｃ／Ｉａが０．６５以下であると、ナゲット中央部の硬さを低下させることができないため、最終的に得られる溶接継手の継手強度が低下しうる。
通電時間が短すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
【0059】
電流値Ｉｃが高すぎて、Ｉｃ／Ｉａが０．８０以上であると、ナゲットおよびＨＡＺの一部または全部がオーステナイト域まで加熱されて、再焼入れにより硬化するため、最終的に得られる溶接継手の継手強度が低下しうる。
通電時間が長すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
通電時間が長すぎる場合も、同様の問題が生じうる。
【0060】
第３通電工程において、ナゲット外縁部およびＨＡＺの温度は、電流密度が高いナゲット中央部の温度より低い。そのため、第３通電工程において、ナゲット中央部が、マルテンサイトを十分に焼き戻すことができる温度まで加熱されたとしても、ナゲット外縁部およびＨＡＺは、マルテンサイトを焼き戻すには温度が低すぎるおそれがある。しかしながら、ナゲット外縁部およびＨＡＺのマルテンサイトは、第２通電工程において既に焼き戻しされているので、第３通電工程において、焼き戻しできる温度まで加熱されなかったとしても全く問題はない。
【0061】
なお、特許文献１に開示されたスポット溶接方法では、第３通電工程によって、ナゲットおよびＨＡＺの全体が焼戻しできるとしている。しかしながら、焼戻し軟化抵抗の大きい（つまり、添加元素の多い）高強度鋼板では、第３通電工程のみで、ナゲットおよびＨＡＺの全体を十分に軟化することは困難である。その結果、特許文献１に開示されたスポット溶接方法では、ナゲット中央部のみが焼き戻されて、ナゲット外縁部およびＨＡＺは焼き戻しできていない（または焼戻しが不十分）ことになり得る。
【0062】
実施形態１に係るスポット溶接方法によれば、第２通電工程で、ナゲット外縁部およびＨＡＺのマルテンサイトを焼戻し、第３通電工程で、ナゲット中央部のマルテンサイトを焼き戻すことにより、焼戻し軟化抵抗の大きい鋼板であっても、溶接部の全体を十分に軟化できる。よって、溶接継手の脆性破壊が抑制されて溶接継手の強度を改善することができる。
【0063】
［電極１１、１２について］
次に、スポット溶接に用いる電極１１、１２について、図１を参照しながら詳しく説明する。
次に、スポット溶接に用いる電極１１、１２について、図１を参照しながら詳しく説明する。
【0064】
図１に示すように、第１の電極１１は、鋼板に接触する電極先端１１ｘを有し、第２の電極１２は、鋼板に接触する電極先端１２ｘを有している。
図１に示す第１の電極１１は円柱状の先端平滑型電極である。第１の電極１１の形状としては、先端平滑型（図１）、ＤＲ型など、スポット溶接で一般的に用いられる電極形状を用いることができる。なお、第２の電極１２の形状および寸法についても、第１の電極１１と同様である。
図１に示す第１の電極１１は円柱状の先端平滑型電極である。第１の電極１１の形状としては、先端平滑型（図１）、ＤＲ型など、スポット溶接で一般的に用いられる電極形状を用いることができる。なお、第２の電極１２の形状および寸法についても、第１の電極１１と同様である。
【0065】
重ね合わせた鋼板は、上下一対の電極（第１の電極１１および第２の電極１２）の電極先端１１ｘ、１２ｘの間で加圧される。
第１の電極１１および第２の電極１２によって重ね合わせ部に付与される荷重（これを「電極荷重」と称する）が高いと、溶接中の加熱および溶融に起因する鋼板の変形を抑制する効果、およびチリの発生を抑制する効果が高い。しかし、電極荷重が高すぎると、溶接中に溶接部が押しつぶされて変形して、板厚残存率が減少するおそれがある。電極荷重が低すぎると、溶接中に溶接部で発生する熱を、第１の電極１１および第２の電極１２を介して放熱する抜熱量が小さくなり、表チリが発生しやすくなる。
第１の電極１１および第２の電極１２によって重ね合わせ部に付与される荷重（これを「電極荷重」と称する）が高いと、溶接中の加熱および溶融に起因する鋼板の変形を抑制する効果、およびチリの発生を抑制する効果が高い。しかし、電極荷重が高すぎると、溶接中に溶接部が押しつぶされて変形して、板厚残存率が減少するおそれがある。電極荷重が低すぎると、溶接中に溶接部で発生する熱を、第１の電極１１および第２の電極１２を介して放熱する抜熱量が小さくなり、表チリが発生しやすくなる。
【0066】
電極荷重の下限は好ましくは１．５ｋＮであり、より好ましくは２．０ｋＮである。電極荷重は過度に高くなければよく、その上限は、好ましくは７．０ｋＮ、より好ましくは６．０ｋＮである。
【0067】
第１の電極１１、第２の電極１２の材料としては、純銅、クロム銅、アルミナ分散銅など、スポット溶接で一般的に用いられる電極材料を用いることができる。
【0068】
＜実施形態２：溶接継手の製造方法＞
実施形態２は、実施形態１に係るスポット溶接方法によって、溶接継手を製造する方法である。
実施形態２の製造方法で製造した溶接継手は、高い継手強度（例えば、高い引張せん断強度（ＴＳＳ）、高い十字引張強度（ＣＴＳ）など）を有する。
実施形態２は、実施形態１に係るスポット溶接方法によって、溶接継手を製造する方法である。
実施形態２の製造方法で製造した溶接継手は、高い継手強度（例えば、高い引張せん断強度（ＴＳＳ）、高い十字引張強度（ＣＴＳ）など）を有する。
【0069】
引張せん断試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１３６：１９９９に準拠して測定する。十字引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１３７：１９９９に準拠して測定する。引張せん断強度（ＴＳＳ）と十字引張強度（ＣＴＳ）は、それぞれ複数回（２～３回）測定し、その平均値を評価に用いる。
【0070】
引張せん断強度（ＴＳＳ）と十字引張強度（ＣＴＳ）の良否判断の基準は、ＪＩＳ Ｚ ３１４０に記載されているように、板厚により変化するものとする。
引張せん断強度（ＴＳＳ）であれば、ＪＩＳ Ｚ ３１４０：２０１７「スポット溶接部の検査方法及び判定基準」の表７のＡ級、ＡＦ級継手の「平均値」以上であることが好ましく、当該「平均値」の１．１０倍以上がより好ましい。
十字引張強度（ＣＴＳ）であれば、ＪＩＳ Ｚ ３１４０：２０１７の表９のＡ級、ＡＦ級継手の「平均値」の１．１４倍以上が好ましく、当該「平均値」の１．２０倍以上がより好ましい。
引張せん断強度（ＴＳＳ）であれば、ＪＩＳ Ｚ ３１４０：２０１７「スポット溶接部の検査方法及び判定基準」の表７のＡ級、ＡＦ級継手の「平均値」以上であることが好ましく、当該「平均値」の１．１０倍以上がより好ましい。
十字引張強度（ＣＴＳ）であれば、ＪＩＳ Ｚ ３１４０：２０１７の表９のＡ級、ＡＦ級継手の「平均値」の１．１４倍以上が好ましく、当該「平均値」の１．２０倍以上がより好ましい。
【0071】
板厚１．４ｍｍ、引張強度１４６３ＭＰａの鋼板の場合、溶接継手の引張せん断強度（ＴＳＳ）であれば、好ましくは１２．５ｋＮ以上、より好ましくは１３．８ｋＮ以上であり、溶接継手の十字引張強度（ＣＴＳ）であれば、好ましくは５．０５ｋＮ以上、より好ましくは５．３２ｋＮ以上である。
【実施例0072】
・被溶接試験体
表１に示す成分組成および物性（引張強度ＴＳ、伸びＥＬ）鋼板を２枚準備して重ね合わせて、被溶接試験体（２枚の鋼板の積層体）を作製した。この鋼板は（ＴＳ）×（ＥＬ）０．５＞５２００を満たしている。
表１に示す成分組成および物性（引張強度ＴＳ、伸びＥＬ）鋼板を２枚準備して重ね合わせて、被溶接試験体（２枚の鋼板の積層体）を作製した。この鋼板は（ＴＳ）×（ＥＬ）０．５＞５２００を満たしている。
【0073】
【表1】
【0074】
被溶接試験体は、所定の試験片形状（十字引張試験用：幅５０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、断面観察用：４０ｍｍ×４０ｍｍ）のものを作製した。
【0075】
・溶接方法
溶接機には、エアシリンダ方式の加圧機構を有する直流インバータスポット溶接機を用いた。第１の電極１１および第２の電極１２には、ＤＲ形状（電極径１３．０ｍｍ、先端径６．０ｍｍ）のクロム銅製の電極チップを使用した。
溶接機には、エアシリンダ方式の加圧機構を有する直流インバータスポット溶接機を用いた。第１の電極１１および第２の電極１２には、ＤＲ形状（電極径１３．０ｍｍ、先端径６．０ｍｍ）のクロム銅製の電極チップを使用した。
【0076】
作製した被溶接試験体を、第１の電極１１および第２の電極１２で加圧挟持した。第１の電極１１および第２の電極１２による電極荷重は４．０ｋＮとした。
【0077】
直流電流を用いて、溶接の予備実験を行った。電流値が４ｋＡ以上５ｋＡ以下では、チリが発生せずに溶接され、電流値が６ｋＡ以上８ｋＡ以下では、チリが発生した。よって、第１通電工程における電流値Ｉａを５ｋＡに決定した。
【0078】
表２に示す条件で、(i) 第１通電工程、(ii) 第１無通電工程、(iii) 第２通電工程、(iv) 第２無通電工程、および(v) 第３通電工程を行って、溶接試験を行った。なお、溶接時の電流は直流電流とした。
表中、「－」は、その工程を行っていないことを意味し、下線を付した数値は、本発明の実施形態の範囲から外れていることを示している。ただし、「－」については、本発明の範囲から外れていても下線を付していないことに留意されたい。
表中、「－」は、その工程を行っていないことを意味し、下線を付した数値は、本発明の実施形態の範囲から外れていることを示している。ただし、「－」については、本発明の範囲から外れていても下線を付していないことに留意されたい。
【0079】
各試験で、３つの被溶接試験体の溶接を行い、継手強度の測定と、溶接部の断面の硬度分布を測定した。
【0080】
（継手強度の測定）
溶接継手の継手強度を評価するために、十字引張試験を実施した。十字引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１３７：１９９９に準拠して行った。十字引張強度（ＣＴＳ）を２回測定し、その平均値を計算した。ＣＴＳの平均値を表３に示す。
溶接継手の継手強度を評価するために、十字引張試験を実施した。十字引張試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１３７：１９９９に準拠して行った。十字引張強度（ＣＴＳ）を２回測定し、その平均値を計算した。ＣＴＳの平均値を表３に示す。
【0081】
溶接継手の十字引張強度（ＣＴＳ）は、５．０５ｋＮ未満を「不良」、５．０５ｋＮ以上を「良」、５．３２ｋＮ以上を「優」と評価する。
ＣＴＳの測定結果が「不良」と判断された数値には下線を引いた。
ＣＴＳの測定結果が「不良」と判断された数値には下線を引いた。
【0082】
【表2】
【0083】
【表3】
【0084】
試験Ｎｏ．７、１１、１３および１５は、実施形態１で規定した溶接条件を全て満足する「実施例」であった。そのため、溶接継手の十字引張強度（ＣＴＳ）が高かった。
一方、試験Ｎｏ．１～６、８～１０、１２、１４および１６は、実施形態１で規定した溶接条件を満足しない「比較例」であった。そのため、ＣＴＳが低かった。各比較例において、溶接条件を満たしていない点を以下にまとめる。
一方、試験Ｎｏ．１～６、８～１０、１２、１４および１６は、実施形態１で規定した溶接条件を満足しない「比較例」であった。そのため、ＣＴＳが低かった。各比較例において、溶接条件を満たしていない点を以下にまとめる。
【0085】
試験Ｎｏ．１では、第１通電工程のみ行い、その他の工程を行わなかった。
試験Ｎｏ．２～５では、第１通電工程～第２通電工程まで行ったが、第３通電工程を行わなかった。また、試験Ｎｏ．２は、第１通電工程の電流値Ｉａに対する第２通電工程の電流値Ｉｂの値（Ｉｂ／Ｉａ）が、式（１）を満たしていなかった。
試験Ｎｏ．２～５では、第１通電工程～第２通電工程まで行ったが、第３通電工程を行わなかった。また、試験Ｎｏ．２は、第１通電工程の電流値Ｉａに対する第２通電工程の電流値Ｉｂの値（Ｉｂ／Ｉａ）が、式（１）を満たしていなかった。
【0086】
試験Ｎｏ．６、８～１０、１１は、第１通電工程の電流値Ｉａに対する第３通電工程の電流値Ｉｃの値（Ｉｃ／Ｉａ）が、式（２）を満たしていなかった。
試験Ｎｏ．１４は、第１無通電工程の時間が、実施形態１で規定した時間より短かった。
試験Ｎｏ．１６は、第２無通電工程の時間が、実施形態１で規定した時間より短かった。
試験Ｎｏ．１４は、第１無通電工程の時間が、実施形態１で規定した時間より短かった。
試験Ｎｏ．１６は、第２無通電工程の時間が、実施形態１で規定した時間より短かった。
【0087】
（溶接部の断面の硬度分布）
試験Ｎｏ．１、４および１１について、溶接部を板厚方向に切断し、断面にナゲットおよびＨＡＺ露出させた。マイクロビッカース硬度計を用いて、ナゲット中央部、ナゲット外縁部、およびＨＡＺのビッカース硬さを測定した。図４は、溶接部の断面の光学顕微鏡写真である。破線の矩形で囲った部分が硬度の測定範囲であり、矩形中の各点は、硬度の測定位置である。図５（ａ）～（ｃ）には、硬度測定の結果（測定位置に硬度を記載した硬度分布）を示す。
試験Ｎｏ．１、４および１１について、溶接部を板厚方向に切断し、断面にナゲットおよびＨＡＺ露出させた。マイクロビッカース硬度計を用いて、ナゲット中央部、ナゲット外縁部、およびＨＡＺのビッカース硬さを測定した。図４は、溶接部の断面の光学顕微鏡写真である。破線の矩形で囲った部分が硬度の測定範囲であり、矩形中の各点は、硬度の測定位置である。図５（ａ）～（ｃ）には、硬度測定の結果（測定位置に硬度を記載した硬度分布）を示す。
【0088】
試験Ｎｏ．１（図５（ａ））は、第１通電工程（および第１無通電工程）を行った後のナゲットおよびＨＡＺの硬度を確認でき、試験Ｎｏ．４（図５（ｂ））は、さらに第２通電工程（および第２無通電工程）を行った後のナゲットおよびＨＡＺの硬度を確認でき、試験Ｎｏ．１１（図５（ｃ））は、さらに第３通電工程を行った後のナゲットおよびＨＡＺの硬度を確認できる。つまり、試験Ｎｏ．１よび４は、試験Ｎｏ．１１の途中段階の状態を示している。
【0089】
図５（ａ）に示す試験Ｎｏ．１では、ナゲットおよびＨＡＺの全体で、ビッカース硬さが約６５０Ｈｖ以上（約６５０Ｈｖ以上約７３０Ｈｖ以下）になっていた。第１通電工程により形成されたナゲットとその周辺のＨＡＺが、第１無通電工程で冷却された結果、ナゲットおよびＨＡＺの全体がマルテンサイト化したためであると考えられる。なお、ナゲット内に、部分的に硬さの低い部分（６４６Ｈｖ、６４１Ｈｖ）の部分があるが、これはナゲット内に形成された欠陥によるものであると推測される。
【0090】
図５（ｂ）に示す試験Ｎｏ．４では、ナゲット中央部のビッカース硬さが、約６５０Ｈｖ以上（約６５０Ｈｖ以上約７２０Ｈｖ以下）になっており、ナゲット外縁部とＨＡＺのビッカース硬さが約６５０Ｈｖ未満（約４００Ｈｖ以上約６４０Ｈｖ以下）に低下していた。これは、第２通電工程により、ナゲット外縁部とＨＡＺに形成されたマルテンサイトが焼き戻しされて軟化し、かつ、ナゲット中央部は再びマルテンサイト化したため硬度が高くなったと考えられる。
【0091】
図５（ｃ）に示す試験Ｎｏ．１１では、ナゲット全体（ナゲット中央部、ナゲット外縁部）およびＨＡＺの全てにおいて、ビッカース硬さが約６５０Ｈｖ未満（約３７０Ｈｖ以上約５７０Ｈｖ以下）に低下していた。第３通電工程により、ナゲット中央部のマルテンサイトも焼き戻されて、ナゲットおよびＨＡＺが全て軟化したためであると考えられる。
【0092】
このように、実施形態１に係るスポット溶接方法のように、特定条件で３段通電を行うことにより、ナゲットおよびＨＡＺを全体に軟化することができることが確認できた。
【符号の説明】
【0093】
１１ 第１の電極
１２ 第２の電極
Ｐ１ 第１の鋼板
Ｐ２ 第２の鋼板
１２ 第２の電極
Ｐ１ 第１の鋼板
Ｐ２ 第２の鋼板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
