CN118119835A - 钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够进行高精度且定量的评价的在钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法。将一方或双方为镀锌类钢板的第一钢板和第二钢板无缝隙地重叠而成的板组用具有与上述第一钢板及第二钢板的主表面垂直的轴向的一对电极夹持，边加压边通电来进行电阻点焊。与电阻点焊的通电结束同时或在其以后，对第二钢板的焊接部赋予被控制为规定应变量的弯曲应变及拉伸应变中的一方或双方的应变。之后，观察第二钢板的焊接部，掌握有无液态金属脆性裂纹作为观察结果，基于该观察结果，评价第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

Description

钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法

技术领域

本发明涉及钢板的电阻点焊部的液态金属脆性裂纹(LME裂纹：Liquid MetalEmbrittlement Cracking)敏感性的评价方法，具体而言，涉及评价当对包括镀锌类钢板在内的两张以上的钢板进行了电阻点焊时在焊接金属(熔核：Nugget)周围发生的LME裂纹的敏感性的方法。此外，在本说明书中，“钢板的LME裂纹的敏感性”是指作为钢板所固有的特性的LME裂纹的容易度。

背景技术

1990年代以后，出于汽车防锈的目的，汽车车体用钢板大量应用合金化热浸镀锌钢板等实施了包含锌的镀覆表面处理的钢板(镀锌类钢板)，上述钢板大多在冲裁、冲压加工之后通过电阻点焊组装为汽车车体。

最近，出于改善汽车油耗的目的，正在推进车体的轻量化，同时要求提升碰撞安全性，上述镀锌类钢板具有高强度化的趋势，开发了多种耐腐蚀性优异的高强度的镀锌类钢板，同样通过电阻点焊广泛应用于汽车车体。

在该电阻点焊中，将重叠两张以上的多张钢板而成的板组用通常为水冷的一对Cr－Cu制的电极夹持，边加压边流通大电流，通过此时发生的电阻焦耳发热，使板组的内部熔融、凝固，形成作为焊接金属的熔核从而接合。最近发现在高强度镀锌类钢板的电阻点焊热影响部，如图1所示存在从板间缝隙的表面沿板厚方向发生裂纹的情况，其原因是由镀层中的锌导致的液态金属脆性裂纹(LME裂纹)。

这样的由锌导致的LME裂纹当然使焊接接头强度下降，而且还会导致冲击时的焊接部的剥落、焊接接头的疲劳强度下降。因此，希望避免LME裂纹发生的方法、即LME裂纹敏感性较低的镀锌钢板的应用、焊接工序的开发、和它们的工业化应用。在它们的开发过程中，重要的是LME裂纹敏感性的准确评价。

在工业化应用的钢板的情况下，在通常的实验室的电阻点焊(将多张钢板无缝隙地重叠，用与该钢板垂直地配置的一对电极进行焊接的方法)中，LME裂纹发生频率较低，所以难以再现性良好地评价LME裂纹敏感性的情况较多。作为评价这样的钢板的LME裂纹的方法，虽不是系统且统一的方法，但应用有在各处根据经验促进LME裂纹发生的试验方法，根据该条件下的LME裂纹的发生程度，相对地评价LME裂纹敏感性。

例如，如图2及图3所示，公知在对两张镀锌类钢板进行电阻点焊时以在钢板间形成几mm程度的缝隙(片材间隙)的方式配置钢板并焊接的片材间隙法、另外在此基础上将电极带有从钢板面的法线方向错开几度的角度(打角)地配置来进行加压、焊接的片材间隙+电极打角法。在上述方法中，在通电及保持之后，由于在释放由电极进行的加压时在熔核周围发生的变形应力及变形应变，而促进LME裂纹发生。而且，通过观察焊接部的截面有无裂纹、裂纹的长度等，评价LME裂纹敏感性。非专利文献1中记载有通过片材间隙+电极打角法的电阻点焊而发生LME裂纹的情况。

非专利文献1：可視化手法を用いた継手強度におよぼすLME割れ発生位置の影響調査、溶接学会全国大会講演概要(使用了可视化方法的影响接头强度的LME裂纹发生位置的影响调查，焊接学会全国大会演讲概要)第103集(2018-9)

然而，在这样的现有的LME裂纹敏感性的评价方法中，与没有片材间隙、打角的焊接相比，焊接电流的通电路径产生明显的偏差，是无法再现适当的熔核形状的状态下的评价。该通电路径的偏差当然受到片材间隙及打角的影响，其影响程度也根据钢板的强度等级而不同。另外，容易预料到在释放由电极进行的加压时在熔核周围发生的变形应力及变形应变也根据钢板的强度等级而不同。另外，还担心如下情况：由于设置过度的片材间隙，而妨碍发生LME裂纹的部位的钢板彼此的接触，产生难以保持因焊接而熔融了的锌的状况，反而成为难以产生LME裂纹的状态。

因此，在这样的现有的LME裂纹敏感性的评价方法中，在改变了焊接条件、钢种的情况下，焊接部的形状、力学特性、锌的接触状况等是不稳定的，所以可以说LME裂纹发生的再现性较低。另外，现有的LME裂纹敏感性的评价方法是对是否发生了LME裂纹的定性或相对的评价，而不是定量的敏感性的评价，另外，是也无法评价LME裂纹发生的极限应变量的状况。

发明内容

因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种能够进行高精度且定量的评价的钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法。

本发明的重点结构如下。

[1]一种钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，具有：

焊接工序，在上述焊接工序中，将一方或双方为镀锌类钢板的第一钢板和第二钢板无缝隙地重叠而成的板组用具有与上述第一钢板及第二钢板的主表面垂直的轴向的一对电极夹持，边加压边通电来进行电阻点焊；

应变赋予工序，在上述应变赋予工序中，与上述电阻点焊的通电结束同时或在其以后，对上述第二钢板的焊接部赋予被控制为规定应变量的弯曲应变及拉伸应变中的一方或双方的应变；

观察工序，在上述应变赋予工序后，观察上述第二钢板的焊接部，掌握有无液态金属脆性裂纹作为观察结果；以及

评价工序，在上述评价工序中，基于上述观察结果，评价上述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

[2]根据上述[1]所记载的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，

采用从同种钢板选取的多张试验片作为上述第一钢板，并且采用从同种钢板选取的多张试验片作为上述第二钢板，进行多次由上述焊接工序、上述应变赋予工序以及上述观察工序构成的一系列工序，

此时，上述应变赋予工序在赋予上述应变的时刻及上述规定应变量中的一方或双方相互不同的多个条件下进行，上述多个条件由在上述第二钢板的焊接部发生液态金属脆性裂纹的第一条件、和在上述第二钢板的焊接部不发生液态金属脆性裂纹的第二条件构成，

上述评价工序包括：

在上述第一条件中的至少一个上述第一条件下，确定上述第二钢板的焊接部中的上述液态金属脆性裂纹的发生位置；

上述多个条件中，(i)针对上述第一条件，求出上述发生位置处的赋予上述应变的时刻的温度作为应变赋予温度，(ii)针对上述第二条件，求出与上述发生位置对应的位置处的赋予上述应变的时刻的温度作为应变赋予温度；

基于上述多个条件的上述观察结果，求出上述应变赋予温度及上述规定应变量与有无上述液态金属脆性裂纹的关系；以及

基于上述关系，评价上述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

[3]根据上述[2]所记载的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，

上述评价工序包括：

根据上述关系，确定在上述第二钢板的焊接部发生液态金属脆性裂纹的应变量及温度的区域；和

基于上述区域，评价上述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

[4]根据上述[3]所记载的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，

上述评价工序包括：

根据上述区域，求出在上述第二钢板的焊接部发生液态金属脆性裂纹的最小应变量；和

基于上述最小应变量，评价上述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

[5]根据上述[1]～[4]中的任一项所记载的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，

上述多次焊接工序在同一焊接条件下进行。

[6]根据上述[1]～[5]中的任一项所记载的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，

在上述应变赋予工序中，上述弯曲应变的赋予通过对上述第二钢板施加弯曲变形以使上述第二钢板具有一定的曲率来进行。

[7]根据上述[1]～[6]中的任一项所记载的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，

在上述应变赋予工序中，上述拉伸应变的赋予通过对上述第二钢板施加拉伸变形来进行。

[8]根据上述[1]～[7]中的任一项所记载的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其中，

在上述观察工序中，从上述第二钢板剥离上述第一钢板，从曾与上述第一钢板焊接的主表面侧观察上述第二钢板的焊接部。

根据本发明的钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，能够高精度且定量地评价液态金属脆性裂纹敏感性。

附图说明

图1是表示电阻点焊部中的LME裂纹的发生位置的剖视图。

图2是表示现有的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法(片材间隙法)的例子的侧视图。

图3是表示现有的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法(片材间隙法+电极打角法)的例子的侧视图。

图4是表示根据本发明的一个实施方式进行的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法中电阻点焊的方法的侧视图。

图5是表示本发明例中赋予弯曲应变的装置的概要的侧视图。

图6是表示本发明例中使用的弯曲块的形状的侧视图及俯视图。

图7是表示同时赋予弯曲应变和拉伸应变的装置的概要的侧视图。

图8是表示赋予拉伸应变的装置的概要的侧视图。

图9是表示根据本发明的一个实施方式进行的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法中电阻点焊的通电结束时的电阻点焊部的温度分布的图表的例子。

图10是表示根据本发明的一个实施方式进行的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法中LME裂纹的发生位置(距熔核熔融线0.5mm的位置)处的自电阻点焊的通电结束起的温度履历的图表的例子。

图11是例示本发明的一个实施方式中在评价对象的钢板(第二钢板)的焊接部发生LME裂纹的应变量及温度的区域(LME裂纹发生应变－温度区域(以下称为LTR(LMEcracking Temperature Range))的图表。

图12A是表示本发明例中作为评价对象的780MPa级的GA钢板的基于焊接部的应变赋予温度及应变量与有无LME裂纹发生的关系确定出的LME裂纹发生区域LTR的图表。

图12B是表示本发明例中作为评价对象的980MPa级的GA钢板的基于焊接部的应变赋予温度及应变量与有无LME裂纹发生的关系确定出的LME裂纹发生区域LTR的图表。

图12C是表示本发明例中作为评价对象的1180MPa级的GA钢板的基于焊接部的应变赋予温度及应变量与有无LME裂纹发生的关系确定出的LME裂纹发生区域LTR的图表。

图13是表示根据本发明的一个实施方式进行的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法中下板b(第二钢板)的上表面中的LME裂纹发生区域与赋予应变时的电阻点焊部的温度分布的对应关系的图。

具体实施方式

(LME裂纹发生的机理及本发明的技术思想)

由于焊接时的发热，镀层中的锌被加热而成为熔融状态，并且与母材(基体钢板)的合金化得到进展(镀层中的Fe浓度增大)，但在通电结束后的冷却过程中，锌以熔融状态存在于熔核周围的热影响部直到约800℃左右的温度为止。另外，可以理解为在冷却过程中，由于焊接部的热收缩，拉伸应变作用于锌处于熔融状态的热影响部，熔融锌与由于焊接而粗大化了的母材的奥氏体晶界接触，使粒界强度下降，从而发生LME裂纹。

即，电阻点焊中的LME裂纹是沿着由于焊接而被加热为Ac₃转变温度以上的焊接热影响部的粗大奥氏体晶界发生的裂纹。因此，可知LME裂纹在焊接热影响部达到最高加热温度并形成粗大奥氏体晶粒后的冷却过程中发生。在电阻点焊中，在通电期间自不必说，在通电后焊接部也被电极加压及保持，在熔核完全凝固后释放由电极进行的加压。但是，焊接热影响部成为最高加热温度是在通电结束时。因此，可以认为LME裂纹能够通过将包含粗大化了的奥氏体晶界和熔融锌的实际的焊接热影响部在通电结束时以后的冷却过程放置于力学拉伸环境来再现。

这样，若考虑电阻点焊部经历的热循环、材质变化以及力学行为，则可以认为通过与电阻点焊的通电结束同时或在其以后对焊接部赋予力学拉伸负荷，能够忠实地再现LME裂纹现象。

因此，本发明提供如下的方法：对通过无缝隙地重叠多张钢板并利用与其垂直地配置的电极进行焊接的通常的电阻点焊方法形成的熔核周围，赋予被人为地控制的应变，来准确且定量地评价LME裂纹。

作为能够在比较短的时间内对焊接部赋予能够人为地控制的力学拉伸负荷的实用方法，可以赋予弯曲应变、拉伸应变以及弯曲应变与拉伸应变的合成应变中的任意一者。根据通过该方法再现的LME裂纹的有无，能够定量地评价LME裂纹敏感性。

(钢板的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法)

根据本发明的一个实施方式进行的钢板的电阻点焊部中的LME裂纹敏感性的评价方法具有：

(I)焊接工序，在上述焊接工序中，将一方或双方为镀锌类钢板的第一钢板和第二钢板无缝隙地重叠而成的板组用具有与上述第一钢板及第二钢板的主表面垂直的轴向的一对电极夹持，边加压边通电来进行电阻点焊；

(II)应变赋予工序，在上述应变赋予工序中，与上述电阻点焊的通电结束同时或在其以后，对上述第二钢板的焊接部赋予被控制为规定应变量的弯曲应变及拉伸应变中的一方或双方的应变；

(III)观察工序，在上述应变赋予工序后，观察上述第二钢板的焊接部，掌握有无液态金属脆性裂纹作为观察结果；以及

(IV)评价工序，在上述评价工序中，基于上述观察结果，评价上述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

在本实施方式中，“第二钢板”是成为LME裂纹敏感性的评价对象的钢板，“第一钢板”是与该第二钢板重叠并焊接的对象钢板。第一钢板及第二钢板只要一方或双方为镀锌类钢板即可。在第一钢板及第二钢板中的一方为镀锌类钢板的情况下，另一方是未实施锌类镀覆的任意钢板。此外，即使在作为评价对象的第二钢板是未实施锌类镀覆的钢板的情况下，只要作为对象钢板的第一钢板是镀锌类钢板，就可能由于因此产生的熔融锌而在第二钢板的焊接部中LME裂纹成为问题。

在本发明中，“钢板”是指板厚为0.6～3.2mm的薄钢板。另外，“镀锌类钢板”是在表面具有包含30质量％以上的锌的镀层的钢板，例如能够举出合金化热浸镀锌钢板(GA)、未合金化的热浸镀锌钢板(GI)、镀Zn－Ni钢板等。

另外，在本发明中，“焊接部”是指由焊接金属(熔核)及热影响部(HAZ)构成的区域。

[焊接工序(I)]

在焊接工序(I)中，如图4所示，将第一钢板(图4中是作为镀Zn钢板的上板a)和第二钢板(图4中是作为镀Zn钢板的下板b)无缝隙地重叠而成的板组用具有与第一钢板及第二钢板的主表面垂直的轴向的一对电极夹持，边加压边通电来进行电阻点焊。这样，通过在无片材间隙且无电极打角的状态下进行电阻点焊，而与现有的方法不同，在由电极进行的加压时不会对焊接部施加无法控制的变形应变，这带来高精度的评价。此外，板组可以由第一钢板及第二钢板两张构成，也可以由包括除此以外的钢板在内的3张以上的钢板构成。此外，第一钢板和第二钢板“无缝隙地”重叠是指如图2及图3那样，不在第一钢板与第二钢板之间设置隔离物来有意地在两者之间设置片材间隙。即，“无缝隙地”是指在两者之间没有隔离物即可，当然允许在两钢板的表面间存在微小的空隙。另外，具有与第一钢板及第二钢板的主表面“垂直”的轴向的一对电极是指并非如图3那样使一对电极带有有目的的打角。即，“垂直”并非纯粋地指数学上的垂直，当然允许从电极设置的精度的观点不可避免的偏差、误差。

[应变赋予工序(II)]

在应变赋予工序(II)中，与电阻点焊的通电结束同时或在其以后，对第二钢板的焊接部赋予被控制为规定应变量的弯曲应变及拉伸应变中的一方或双方的应变。赋予应变的时机优选为与通电结束同时或自通电结束起规定时间以内。“规定时间”是指到由于焊接而熔融了的锌再次凝固为止的时间。

在这样的时机对作为评价对象的第二钢板的焊接部赋予被人为地控制的弯曲应变及拉伸应变中的一方或双方的应变，使焊接部周围的相对于LME裂纹最脆弱的部位承受诱发裂纹的力学环境。其结果是，能够不会被熔核、焊接热影响部的形状等影响地，进行高精度且再现性优异的LME裂纹敏感性的评价。

赋予第二钢板的焊接部的应变量只要考虑第二钢板的拉伸强度等机械特性、成分组成等适当决定即可，并不特别限定，例如通过设为10％以下、优选为5％以下的应变量，能够对任意钢种进行适当的LME裂纹敏感性的评价。应变量的下限优选为根据在第二钢板发生LME裂纹的最小应变量来决定，由于根据钢种而改变，所以无法一概而论地规定，但应变量能够大体设为0.1％以上的应变量。

赋予的应变的种类只要能够实现所希望的应变量，无论弯曲应变还是拉伸应变还是它们两者都可以。例如如图5所示，弯曲应变的赋予通过对第二钢板(下板b)施加弯曲变形以使第二钢板(下板b)具有一定的曲率来进行。在图5中，通过使支架(日文：ヨーク)向铅垂下方向下降，第二钢板(下板b)沿着图6中也示出的具有规定曲率的表面的弯曲块，以越是从第二钢板(下板b)的焊接部远离的位置、与第一钢板(上板a)分离越大的方式弯曲，从而对焊接部赋予与规定曲率相应的应变量的弯曲应变。

拉伸应变的赋予能够通过对第二钢板(下板b)施加拉伸变形来进行。例如如图8所示，通过对沿水平方向设置的第二钢板(下板b)沿水平方向施加规定的拉伸变形，来对焊接部赋予规定应变量的拉伸应变。

赋予弯曲应变及拉伸应变这两者例如能够使用图7所示的设备来进行。在图7中，支架通过卡盘固定于第二钢板(下板b)，在该状态下使支架向铅垂下方向下降，从而第二钢板(下板b)沿着具有规定曲率的表面的弯曲块弯曲，对焊接部赋予与规定曲率相应的应变量的弯曲应变，并且对第二钢板(下板b)施加拉伸变形，对焊接部赋予规定应变量的拉伸应变。

[观察工序(III)及评价工序(IV)]

在观察工序(III)中，观察第二钢板的焊接部，掌握有无LME裂纹作为观察结果。然后，在评价工序(IV)中，基于在观察工序(III)中得到的观察结果，评价第二钢板的焊接部中的LME裂纹敏感性。在本实施方式中，由于上述的焊接工序及应变赋予工序，能够高精度且定量地评价LME裂纹敏感性。

这里，LME裂纹有电极所接触的最表面及最背面的在电极周围发生的裂纹、和钢板彼此的重叠面的熔核周围发生的裂纹，分别区别为“外裂纹”、“内裂纹”。一般而言，外裂纹发生于最表面及最背面，所以能够比较容易地检测，检测后的应对也能够比较容易地进行，相对于此，内裂纹难以检测，存在于产品内的危险度较大。

在观察工序(III)中，例如能够参照图1，从第二钢板(下板b)剥离第一钢板(上板a)，从曾与第一钢板(上板a)焊接的主表面侧观察第二钢板(下板b)的焊接部。这样的话，能够适当地观察内裂纹，而优选。

[优选的LME裂纹敏感性的评价方法]

在本实施方式中，采用从同种钢板选取的多张试验片作为第一钢板，并且采用从同种钢板选取的多张试验片作为第二钢板，进行多次由上述焊接工序、上述应变赋予工序以及上述观察工序构成的一系列工序，此时，上述应变赋予工序优选为以赋予上述应变的时刻及上述规定应变量这两者中的一方或双方相互不同的多个条件进行。这里，“同种钢板”是指具有相同成分组成并且经由相同条件下的制造工序得到的，作为产品是同一规格，可以预计具有同等的LME裂纹敏感性的钢板。作为“同种钢板”的典型例子，可以举出同一钢板、同一卷材。

是否在从同种钢板选取的多张试验片(第二钢板)发生LME裂纹取决于赋予应变的时刻(应变赋予时机)和应变量。在本实施方式中，上述多个条件由在第二钢板的焊接部发生LME裂纹的第一条件、和在第二钢板的焊接部不发生LME裂纹的第二条件构成。

以下对在这样的多个条件下进行多次由上述焊接工序、上述应变赋予工序以及上述观察工序构成的一系列工序(试验)的意义进行说明。本发明的发明人经深入研究而得到以下见解。即，当采用通常的汽车用薄钢板作为第二钢板，在一般的条件下进行了电阻点焊的情况下，电阻点焊的通电结束时的电阻点焊部的温度分布例如如图9所示，在距熔核熔融线仅1mm以内的热影响部形成1500～800℃的温度分布。在一般的条件下，通电时间为10/50～20/50秒(200～400毫秒)，通电紧后的热影响部的温度分布非常陡峭。

得知：在该情况下，按第一条件进行了赋予应变时的发生LME裂纹的位置始终是相同的位置(例如距熔核熔融线约0.5mm的位置)。容易发生LME裂纹的区域例如可以设想为距熔核熔融线0.5mm的位置与距熔核熔融线1.0mm的位置之间的环状区域。但是，在采用通常的汽车用薄钢板，在一般的条件下进行了电阻点焊的情况下，不会在该宽度仅为0.5mm的区域内发生多个裂纹。仅在该区域内的最容易发生LME裂纹的部位发生裂纹，这是因为该裂纹开口，从而吸收、缓和其周围的应变。在该区域内最容易发生LME裂纹的部位是母材的奥氏体晶粒径变得最大的部位、即距熔核熔融线最近的部位(距熔核熔融线约0.5mm的位置)。

即，在评价工序(IV)中，在上述第一条件中的至少一个上述第一条件下，确定第二钢板的焊接部中的LME裂纹的发生位置。如上所述，LME裂纹的发生位置始终是相同的位置，所以对于确定LME裂纹的发生位置，只要在第一条件中的至少一个第一条件下进行就够了。

采用了第一条件的情况下的LME裂纹的发生位置(距熔核熔融线0.5mm的位置)处的自电阻点焊的通电结束起的温度履历例如是图10那样。该位置在通电结束时达到最高加热温度(1100℃，也参照图9)，之后迅速地冷却。即，在“与电阻点焊的通电结束同时或在其以后”的范围内变更应变赋予时机是指变更在赋予应变时刻的该位置的温度。

因此，在评价工序(IV)中，上述多个条件中，(i)针对第一条件，求出LME裂纹发生位置处的赋予应变的时刻的温度作为应变温度，(ii)针对第二条件，求出与LME发生位置对应的位置(与第一条件相同，例如距熔核熔融线约0.5mm的位置)处的赋予应变的时刻的温度作为应变赋予温度。

此外，某个时刻(图9中为通电结束时)的电阻点焊部的温度分布、某个位置(图10中为距熔核熔融线约0.5mm的位置)处的自电阻点焊的通电结束起的温度履历能够通过实测来求出，也能够通过使用电阻点焊的温度分布分析软件进行数值分析来求出。

如以上那样，在评价工序(IV)中，基于上述多个条件下的观察结果(有无LME裂纹)，求出上述应变赋予温度及上述规定应变量与有无上述LME裂纹的关系，基于该关系，评价第二钢板的焊接部中的LME裂纹敏感性。

例如，在应变赋予工序中，将赋予的应变量固定为某个一定值，对应变赋予时机进行各种变更地进行多次试验，从而能够在某个应变量下求出LME裂纹发生的温度范围(参照图11)。例如，某个应变量下的LME裂纹发生温度范围越窄，能够评价为LME裂纹敏感性越低。在该例子中，能够基于LME裂纹发生温度范围这一定量参数评价LME裂纹敏感性。

通过在各种应变量下进行同样的试验，而如图11所示，能够求出在第二钢板的焊接部发生LME裂纹的应变量及温度的区域(LTR：LME cracking Temperature Range)。这样，在评价工序(IV)中，优选为根据上述应变赋予温度及上述规定的应变量与有无上述LME裂纹的关系，确定在第二钢板的焊接部发生LME裂纹的应变量及温度的区域(LTR)，基于该区域，评价第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

具体而言，能够根据该区域LTR，求出在第二钢板的焊接部发生LME裂纹的最小应变量(极限应变量)，基于该最小应变量，评价第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。具体而言，极限应变量越大，能够评价为LME裂纹敏感性越低。在该例子中，能够基于极限应变量这一定量参数评价LME裂纹敏感性。另外，能够定量地掌握发生LME裂纹的温度范围，能够综合性地评价第二钢板的LME裂纹敏感性。

此外，在进行多次由焊接工序、应变赋予工序以及观察工序构成的一系列工序的情况下，该多次焊接工序优选为在同一焊接条件下进行。但是，在求出图11所示的LME裂纹发生应变－温度区域LTR的例子中，并非必须在同一焊接条件下进行。该情况下，即使在不同的焊接条件下进行，也能够得到同一LTR。因此，能够通过不同焊接条件下的试验，适当地评价LME裂纹敏感性。

此外，如上所述，虽在按一般的条件对通常的汽车用薄钢板进行了电阻点焊的情况下不适用，但在有意地采用了宽松的焊接条件的情况下，也能够采用如下的评价方法。即，在观察工序(III)中，参照图13的上图，求出第二钢板(下板b)的焊接部的呈同心圆状地位于熔核周围的LME裂纹发生区域的宽度，在评价工序(IV)中，能够采用该LME裂纹发生区域的宽度作为观察结果。例如，LME裂纹发生区域的宽度越小，能够评价为LME裂纹敏感性越低。此外，“LME裂纹发生区域”能够确定为将在熔核周围发生的全部LME裂纹包含在内的最小的环状区域。若有意地采用宽松的焊接条件，则在LME裂纹容易发生的区域(例如距熔核熔融线0.5mm的位置与距熔核熔融线1.0mm的位置之间的环状区域)发生多个LME裂纹，这样，能够将LME裂纹发生的范围确定为“区域”。

在焊接部周围由于焊接加热而形成有与时间一起变化的温度分布，能够通过实测或数值分析而比较高精度地求出赋予应变的瞬间的温度分布。因此，例如如图13下图所示，优选为求出赋予应变的时刻的第二钢板(下板b)的焊接部的温度分布。

然后，将在图13的上图中已求出的LME裂纹发生区域应用于该温度分布，从而求出LME裂纹发生区域所对应的温度范围(LME裂纹发生温度范围)，在评价工序(IV)中，能够采用该LME裂纹发生温度范围作为观察结果。例如，LME裂纹发生温度范围越窄，能够评价为LME裂纹敏感性越低。

该情况下，采用从同种钢板选取的多张试验片作为第一钢板，并且采用从同种钢板选取的多张试验片作为第二钢板，进行多次由上述焊接工序、上述应变赋予工序以及上述观察工序构成的一系列工序，此时，上述应变赋予工序优选为在上述规定应变量相互不同的多个条件下进行。

而且，在评价工序(IV)中，能够基于上述多个条件中的各条件下的观察结果，评价第二钢板的焊接部中的LME裂纹敏感性。例如，能够根据上述多个条件中的各条件下的观察结果，求出在第二钢板发生LME裂纹的最小应变量，基于该最小应变量(极限应变量)，评价第二钢板的焊接部中的LME裂纹敏感性。以下，示出两个求出极限应变量的具体方法。

第一例如图13的上图那样，针对上述多个条件的每一个进行：确定LME裂纹发生区域，将该LME裂纹发生区域应用于图13的下图的温度分布，求出LME裂纹发生区域所对应的温度范围(LME裂纹发生温度范围)。由此，能够求出所赋予的应变量与LME裂纹发生温度范围的关系(与图11所示的LTR同样的LTR)。根据该关系，能够求出在第二钢板发生LME裂纹的最小应变量，基于该最小应变量(极限应变量)，评价第二钢板的焊接部中的LME裂纹敏感性。具体而言，极限应变量越大，能够评价为LME裂纹敏感性越低。在该例子中，能够基于极限应变量这一定量参数来评价LME裂纹敏感性。另外，能够定量地掌握LME裂纹发生的温度范围，能够综合性地评价第二钢板的LME裂纹敏感性。

第二例与第一例不同，不根据LME裂纹发生区域确定LME裂纹发生温度范围，而是基于LME裂纹发生区域的宽度进行评价。即，在观察工序中，针对上述多个条件的每一个进行：求出第二钢板的焊接部中的LME裂纹发生区域的宽度。由此，能够求出所赋予的应变量与LME裂纹发生区域的宽度的关系。根据该关系，能够求出在第二钢板发生LME裂纹的最小应变量，基于该最小应变量(极限应变量)，评价第二钢板的焊接部中的LME裂纹敏感性。与第一例同样，具体而言，极限应变量越大，能够评价为LME裂纹敏感性越低。在该例子中，能够基于极限应变量这一定量参数来评价LME裂纹敏感性。

此外，在进行多次由焊接工序、应变赋予工序以及观察工序构成的一系列工序的情况下，该多次焊接工序优选为在同一焊接条件下进行。但是，在第一例子中，并非必须在同一焊接条件下进行。在第一例子中，即使在不同的焊接条件下进行，也能够得到同一LTR。因此，能够通过不同焊接条件下的试验，适当地评价LME裂纹敏感性。

通过以上说明的本实施方式求出的LME裂纹发生应变－温度区域(LTR)、根据LTR求出的极限应变量是将镀层也包括在内的该钢板所具有的固有指标，也是表示该钢板的电阻点焊的热循环过程中的金属学物性行为引起的现象的指标。因此，本实施方式不仅是LME裂纹敏感性的定量评价方法，具有还能够应用于用于抑制或防止LME裂纹的材料开发的可能性。

例如，通过将LTR与在实际部件的电阻点焊过程中焊接部承受的力学应变履历及热履历组合，能够预测、推断该实际部件的焊接部中的LME裂纹的发生，另外，根据相对于裂纹发生极限应变量的裕度，还能够应用于实际部件的LME裂纹发生风险管理。

(本发明例1～3)

在本发明例1中，采用板厚为1.6mm、锌单位面积重量两面均为60g/m²的780MPa级合金化热浸镀锌钢板(GA钢板)作为第一钢板及第二钢板，通过单相交流焊接机实施了电阻点焊。在本发明例2中，采用板厚为1.6mm、锌单位面积重量两面均为60g/m²的980MPa级合金化热浸镀锌钢板(GA钢板)作为第一钢板及第二钢板，通过单相交流焊接机实施了电阻点焊。在本发明例3中，采用板厚为1.6mm、锌单位面积重量两面均为60g/m²的1180MPa级合金化热浸镀锌钢板(GA钢板)作为第一钢板及第二钢板，通过单相交流焊接机实施了电阻点焊。在本发明例1～3中的任意一个中，焊接用电极都使用Cr－Cu制的16DR6－40R(DR型电极，外径16φ，电极面：6φ，40R)帽型电极，重叠两张GA钢板，以加压力为350N、挤压时间为5/50秒、通电时间为12/50秒、保持时间为5/50秒且以熔核径成为4√t(＝5.1mm，t：板厚)的焊接电流，实施了电阻点焊。

图5中示出实施本发明例1～3时作成的弯曲应变赋予装置。在弯曲应变赋予装置中，使用了图6所示的形状的弯曲半径为50mm、70mm、120mm、200mm、400mm以及800mm的6种弯曲块。本发明例1～3中供试验的钢板的板厚(t：mm)为1.6mm，所以在用上述弯曲块(弯曲半径：Rmm)赋予了弯曲应变的情况下，评价钢板表面中的应变量(ε)能够以ε＝t/(2R+t)求出，所以分别为1.57％、1.13％、0.66％、0.40％、0.20％以及0.10％。在上述弯曲块的中央部实施了能够非接触地配置电阻点焊用电极的孔加工。另外，弯曲块由作为非磁性材料的奥氏体类不锈钢钢制成以便不成为焊接通电时的阻抗负荷。用于赋予应变的动力源使用了动作速度(支架下降速度、拉伸速度)为400mm/秒的液压单元。关于应变赋予时机的控制，与焊接电流波形的计测同时，使用激光位移仪计测用于赋予应变的支架或拉伸十字头的位移并记录于数据记录器，精密地计测了对焊接部赋予应变的时机。

在LME裂纹评价中，在焊接、赋予应变后，从焊接部的上板部侧用5mmφ的扁钻仅在上板开孔而不对下板表面造成损伤地并且不使下板表面变形地仅去除上板，使下板上表面露出。之后，用显微镜平面地观察该表面，确认有无LME裂纹发生，并且确定出裂纹的发生位置。其结果是，在发明例1～3中的任意一个中，在LME裂纹发生的条件下，都确认到LME裂纹发生在距熔核熔融线0.5mm的位置的焊接热影响部。

焊接部的温度分析使用作为电阻点焊的温度分布分析通用软件的SORPAS2D，对距熔核熔融线0.5mm的位置的冷却过程中的温度履历进行数值分析并求出。将其中一个例子在图10中示出。在发明例1～3中，根据距熔核熔融线0.5mm的位置处的温度履历，求出赋予应变时的温度作为“应变赋予温度”。按以上要领，在与通电结束同时及在其以后的多个条件的时机，赋予上述6个条件的应变量的拉伸应变，调查各试验中有无LME裂纹发生。基于该调查结果，在发明例1～3的每一个中，对LME裂纹发生应变－温度区域作图，综合性地评价LME裂纹敏感性。

(比较例)

作为比较例，实施了现有的LME裂纹评价方法。即，实施了通常的焊接法、板间缝隙设为2mm的片材间隙法、以及在板间缝隙设为2mm的基础上电极打角设为5°的片材间隙+电极打角法的3种评价方法。在比较例的LME裂纹评价中，在焊接结束后剖切焊接接头截面，在嵌入研磨后进行蚀刻处理，通过显微镜实施截面微观组织观察，确定并评价裂纹发生状况。此外，采用板厚为1.6mm、锌单位面积重量两面均为60g/m²的780MPa级、980MPa级以及1180MPa级合金化热浸镀锌钢板(GA钢板)作为第一钢板及第二钢板，通过单相交流焊接机实施了电阻点焊。焊接用电极使用Cr－Cu制的16DR6－40R(DR型电极，外径16φ，电极面：6φ，40R)帽型电极，重叠两张相同钢种的GA钢板，以加压力为350N、挤压时间为5/50秒、通电时间为12/50秒、保持时间为5/50秒且以熔核径成为4√t(＝5.1mm，t：板厚)的焊接电流，实施了电阻点焊。

[评价结果]

表1中汇总示出比较例，表2、表3以及表4中汇总示出根据本发明例进行的780MPa级、980MPa级以及1180MPa级GA钢板的LME裂纹敏感性的评价结果。

[表1]

表1

[表2]

表2

[表3]

表3

[表4]

[表

在比较例中，在780MPa级GA钢中，在现有的任何评价方法中都未发现LME裂纹的发生，在980MPa级GA钢中，在最严格的片材间隙+电极打角法中发生了LME裂纹。另外，在1180MPa级GA钢中，在片材间隙法中也发生了LME裂纹，所以能够确认LME裂纹敏感性按780MPa级GA钢＜980MPa级GA钢＜1180MPa级GA钢的顺序定性地变大，但并非定量，也无法确认其程度。

与此相对地，在本发明例中，不发生LME裂纹的上限应变量在780MPa级GA钢的情况下为0.66％，在980MPa级GA钢的情况下为0.20％，在1180MPa级GA钢的情况下，在应变量为0.10％时发生LME裂纹，不发生LME裂纹的应变量不足0.10％。这样，在本发明例1～3中，成为如下的的评价：能够定量地理解LME裂纹敏感性，另外，还能够定量且具体地确认材料发生LME裂纹的风险。另外，将发明例子1～3中的各钢板的LME裂纹发生应变－温度区域(LTR)分别在图12A、图12B以及图12C中示出。若图示为LTR，则能够更加明确地识别各钢板中的LME裂纹发生极限应变量，能够确认在780MPa级GA钢的情况下为约0.9％，在980MPa级GA钢的情况下为约0.3％，在1180MPa级GA钢的情况下约0.1％。另外，同时可知在任何钢板中，因最低应变量而发生裂纹的温度范围为1000～1050℃，伴随赋予应变量的增大，该裂纹发生温度范围扩大，其上限扩大到1100℃，下限扩大到750℃。

这样，在本发明例1～3中，不仅是根据有无LME裂纹发生进行的评价，还能够通过表示将镀层也包括在内的该材料所具有的对LME裂纹的敏感性的定量指标来进行评价。

工业上的可利用性

根据本发明的钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，能够高精度且定量地评价液态金属脆性裂纹敏感性。

Claims (8)

1.一种液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其是钢板的电阻点焊部中的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，具有：

焊接工序，在所述焊接工序中，将一方或双方为镀锌类钢板的第一钢板和第二钢板无缝隙地重叠而成的板组用具有与所述第一钢板及第二钢板的主表面垂直的轴向的一对电极夹持，边加压边通电来进行电阻点焊；

应变赋予工序，在所述应变赋予工序中，与所述电阻点焊的通电结束同时或在其以后，对所述第二钢板的焊接部赋予被控制为规定应变量的弯曲应变及拉伸应变中的一方或双方的应变；

观察工序，在所述应变赋予工序后，观察所述第二钢板的焊接部，掌握有无液态金属脆性裂纹作为观察结果；以及

评价工序，在所述评价工序中，基于所述观察结果，评价所述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

2.根据权利要求1所述的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，

采用从同种钢板选取的多张试验片作为所述第一钢板，并且采用从同种钢板选取的多张试验片作为所述第二钢板，进行多次由所述焊接工序、所述应变赋予工序以及所述观察工序构成的一系列工序，

此时，所述应变赋予工序在赋予所述应变的时刻及所述规定应变量中的一方或双方相互不同的多个条件下进行，所述多个条件由在所述第二钢板的焊接部发生液态金属脆性裂纹的第一条件、和在所述第二钢板的焊接部不发生液态金属脆性裂纹的第二条件构成，

所述评价工序包括：

在所述第一条件中的至少一个所述第一条件下，确定所述第二钢板的焊接部中的所述液态金属脆性裂纹的发生位置；

所述多个条件中，(i)针对所述第一条件，求出所述发生位置处的赋予所述应变的时刻的温度作为应变赋予温度，(ii)针对所述第二条件，求出与所述发生位置对应的位置处的赋予所述应变的时刻的温度作为应变赋予温度；

基于所述多个条件的所述观察结果，求出所述应变赋予温度及所述规定应变量与有无所述液态金属脆性裂纹的关系；以及

基于所述关系，评价所述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

3.根据权利要求2所述的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，

所述评价工序包括：

根据所述关系，确定在所述第二钢板的焊接部发生液态金属脆性裂纹的应变量及温度的区域；和

基于所述区域，评价所述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

4.根据权利要求3所述的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，

所述评价工序包括：

根据所述区域，求出在所述第二钢板的焊接部发生液态金属脆性裂纹的最小应变量；和

基于所述最小应变量，评价所述第二钢板的焊接部中的液态金属脆性裂纹敏感性。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，

所述多次焊接工序在同一焊接条件下进行。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，

在所述应变赋予工序中，所述弯曲应变的赋予通过对所述第二钢板施加弯曲变形以使所述第二钢板具有一定的曲率来进行。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，

在所述应变赋予工序中，所述拉伸应变的赋予通过对所述第二钢板施加拉伸变形来进行。

8.根据权利要求1～7中的任一项所述的液态金属脆性裂纹敏感性的评价方法，其特征在于，

在所述观察工序中，从所述第二钢板剥离所述第一钢板，从曾与所述第一钢板焊接的主表面侧观察所述第二钢板的焊接部。