JP2016531200A - 高強度および高成形鋼を用いたスポット溶接継手ならびにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− 600MPa以上の降伏力
− 1000MPa以上の引張強度
− 15%以上の一様伸び
− 少なくとも0.5重量%のAlおよび1%より低い粗分離領域の表面割合を含む溶融ゾーン。粗分離領域は、少なくともベースメタル公称リン含有量を含む、20μm2よりも大きいゾーンとして規定される。
− 場合により、1mm2当たり2×106以上の50nmより大きい鉄炭化物の密度を含む溶融ゾーンの微細構造。
− 場合により、溶融ゾーンと本発明の鋼との境界の微細構造はフェライト粒子内部にマルテンサイト18Rを有さない。
0.05≦C≦0.21%
4.0≦Mn≦7.0%
0.5≦Al≦3.5%
Si≦2.0%
Ti≦0.2%
V≦0.2%
Nb≦0.2%
P≦0.025%
B≦0.0035%
S≦0.004%
を含み、組成物の残部は鉄および精錬に起因する不可避的不純物であるアルミニウム合金鋼である継手を有し、前記鋼は、600MPa以上の降伏力、1000MPa以上の最大抗張力および15%以上の一様伸びを示し、前記鋼の微細構造は、20%から50%のオーステナイト、40%から80%の焼鈍フェライト、25%未満のマルテンサイトを含み、前記スポット溶接継手は、0.5%を超えるAlを含有し、1%未満の粗分離領域の表面割合を含む溶融ゾーンの微細構造によって特徴付けられる。粗分離領域は、鋼のリン含有量より多い量のリンを含有する、20μm2よりも大きいゾーンとして規定される。
− 組成が本発明に従うアルミニウム合金鋼を鋳造してスラブを得、
− 1150℃から1300℃の間の温度Treheatで前記スラブを再加熱し、
− 再加熱された前記スラブを800℃から1250℃の間の温度で熱間圧延して熱間圧延鋼を得(最後の熱間圧延パスは800℃以上の温度Tlpで行われる)、
− 650℃以下の巻取温度Tcoilingまで1から150℃/秒の間で前記熱間圧延鋼を冷却し、
− その後、Tcoilingで、冷却された前記熱間圧延鋼を巻き取り、
− 場合により、前記熱間圧延鋼は、400℃から600℃の間で1から24時間の間バッチ焼鈍されるか、650℃から750℃の間で20から180秒の間連続焼鈍される。
− 熱間延鋼板を脱スケールし、
− 冷間圧延鋼板を得るために、30%から70%の間の冷間圧延率で鋼板を冷間圧延し、− 焼鈍温度Tannealまで少なくとも1℃/秒に等しい加熱速度Hrateで鋼板を加熱し、
− 30から700秒の間の時間の間、以下のように規定されるTminからTmaxの間の温度Tannealで鋼を焼鈍し、
Tmin=721−36*C−20*Mn+37*Al+2*Si(℃で表される)
Tmax=690+145*C−6.7*Mn+46*Al+9*Si(℃で表される)
− 好ましくは5℃/秒から70℃/秒の間の冷却速度で鋼板を冷却し、
冷間圧延鋼を板に切断して冷間圧延鋼板を得、
− 3kAから15kAの間の実効強度および150から850daNの間の電極に適用される力で、別の金属と冷間圧延鋼板の少なくとも1つを溶接し(前記電極の活性面直径が4から10mmの間である)、
− 場合により、鋼板をVcooling2で350℃から550℃の間の温度TOAまで冷却し、TOAで10から300秒の間の時間、溶融コーティングされるように、維持し、
− 鋼板を好ましくは5℃/秒を超え70℃/秒未満の冷却速度Vcooling3で室温までさらに冷却し、冷間圧延され、焼鈍された鋼板を得る。
− Tmin=721−36*C−20*Mn+37*Al+2*Si(℃で表される)
− Tmax=690+145*C−6.7*Mn+46*Al+9*Si(℃で表される)
ここで、化学組成の元素は重量パーセントで与えられる。
・ 少なくとも0.2秒の印加電流なしでの最初の工程
・ 溶接の間に印加される平均強度の60%から90%の間の電流を溶接継手に印加することからなる第2の工程
からなり、これによりマルテンサイトを焼戻し、ナゲット靭性と熱影響ゾーンを改善する。工程1と工程2の合計時間は0.1から2秒の間である。
・Treheatは再加熱温度である
・Tlpは仕上げ圧延温度である
・Vcooling1は最後の熱間圧延パスの後の冷却速度である
・Tcoilingは巻取温度である
・IA Tはホットバンド上に行われた中間焼鈍の温度である
・IA tはホットバンド上に行われた中間焼鈍の期間である
・Rateは冷間圧延還元の速度である
・Hrateは加熱速度である
・Tannealは焼鈍時の均熱温度である
・tannealは焼鈍時の均熱期間である
・Vcooling2は室温までの焼鈍後の冷却速度である
・ フェライト:「OK」は焼鈍された板の微細構造において40から80%の間の体積分率を有するフェライトの存在を指す。「KO」は、フェライト割合がこの範囲外である比較例を指す。
・ オーステナイト:「OK」は焼鈍された板の微細構造において20から50%の間の体積割合を有するオーステナイトの存在を指す。「KO」は、オーステナイト割合がこの範囲外である比較例を指す。
・ マルテンサイト:「OK」は焼鈍された板の微細構造において25%未満の体積割合を有するマルテンサイトの存在または非存在を指す。「KO」は、マルテンサイト割合が25%を超える比較例を指す。
・ UTS(MPa)は、圧延方向に対する長手方向における引張試験により測定した最大抗張力を指す。
・YS(MPa)は、圧延方向に対する長手方向における引張試験により測定した降伏力を指す。
・UEI(%)は、圧延方向に対する長手方向における引張試験で測定された一様伸びを指す。
・YS/TSは、降伏力と最大抗張力の間の比を指す。
・TEIは、ISO 12.5×50試験片で測定された全伸びを指す。
− 溶接電流範囲:溶接電流(溶接強度とも呼ばれる)範囲はkAで表される。溶接範囲の最小値は、直径が4.25√t以上であるナゲットを開発するのに必要な溶接電流によって規定され、ここでtはmmで表される材料の厚みである。溶接電流範囲の最大値は、ナゲットからの溶融金属の排出が発生する電流により規定される。
− アルファ値は、溶接径および厚みで割ったクロス試験(cross test)における最大荷重である。それは、daN/mm2で表される抵抗性のスポット溶接について正規化された荷重である。
− プラグ比:プラグ比はMZの直径で割ったプラグ径に等しい。図18に示すように、プラグ比が低いほど、溶融ゾーン靭性が低い。
Claims (21)
- 少なくとも2つの鋼板のスポット溶接継手であって、鋼板の少なくとも一方は重量パーセントで
0.05≦C≦0.21%
4.0≦Mn≦7.0%
0.5≦Al≦3.5%
Si≦2.0%
Ti≦0.2%
V≦0.2%
Nb≦0.2%
P≦0.025%
B≦0.0035%
S≦0.004%
を含み、組成物の残部は鉄および精錬に起因する不可避的不純物であるアルミニウム合金鋼で作製され、前記アルミニウム合金鋼板は、600MPa以上の降伏力、1000MPa以上の最大抗張力および15%以上の一様伸びを示し、前記アルミニウム合金鋼板の微細構造は20%から50%のオーステナイト、40%から80%の焼鈍フェライト、25%未満のマルテンサイトを含み、前記スポット溶接継手は0.5%を超えるAlを含有し、1%未満の分離領域の表面割合を含む溶融ゾーンの微細構造を示し、前記分離領域は、アルミニウム合金鋼板の公称リン含有量より多い量のリンを含有する、20μm2よりも大きいゾーンである、スポット溶接継手。 - 前記アルミニウム合金鋼の化学組成は、1.0≦Al≦3.0%であるアルミニウム含有率を有する、請求項1に記載のスポット溶接継手。
- 前記アルミニウム合金鋼の化学組成は、1.0≦Al≦2.5%であるアルミニウム含有率を有する、請求項2に記載のスポット溶接継手。
- 前記アルミニウム合金鋼の化学組成は、Si≦1.5%であるケイ素含有率を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
- 前記アルミニウム合金鋼の化学組成は、Si≦1.0%であるケイ素含有率を有する、請求項4に記載のスポット溶接継手。
- 前記アルミニウム合金鋼の微細構造が、50%から70%の間の焼鈍フェライトを含有する、請求項1から5のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
- 前記アルミニウム合金鋼の微細構造が、20%未満のマルテンサイトを含有する、請求項1から6のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
- 前記継手が、50nmより大きく、密度が1mm2当たり2×106以上である鉄炭化物を含有し、ならびに溶融ゾーンと前記アルミニウム合金鋼との境界における微細構造は、フェライト粒子内部に斜方晶系の針状相を有するマルテンサイト18Rを有さない、請求項1から7のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を含む2つの鋼板のアセンブリ。
- 少なくとも2つの鋼板のスポット溶接継手であって、少なくとも1つの鋼板が、請求項1から8のいずれか一項に従うアルミニウム合金鋼板で作製されている、スポット溶接継手を製造する方法であって、連続する以下の工程:
− 組成が請求項1から5のいずれか一項に従うアルミニウム合金鋼を鋳造してスラブを得る工程、
− 1150℃から1300℃の間の温度Treheatで、前記スラブを再加熱する工程、
− 再加熱された前記スラブを800℃から1250℃の間の温度で熱間圧延して、熱間圧延鋼を得る工程であって、最後の熱間圧延パスは800℃以上の温度Tlpで行われる工程、
− 1から150℃/秒の間で前記熱間圧延鋼を650℃以下の巻取温度Tcoilingまで冷却する工程、その後
− Tcoilingで、冷却された前記熱間圧延鋼を巻き取る工程、
− 脱スケールする工程、
− 30%から70%の間の冷間圧延率で冷間圧延して、冷間圧延鋼板を得る工程、
− 焼鈍温度Tannealまで、少なくとも1℃/秒に等しい加熱速度Hrateで加熱する工程、
− 30から700秒の間の時間の間、以下のように規定されるTminおよびTmaxの間の温度Tannealで焼鈍する工程、
Tmin=721−36*C−20*Mn+37*Al+2*Si(℃で表される)
Tmax=690+145*C−6.7*Mn+46*Al+9*Si(℃で表される)
− 5℃/秒から70℃/秒の間の冷却速度で目標温度まで冷却する工程、
− 前記冷間圧延鋼を板に切断して冷間圧延鋼板を得る工程、
− 3kAから15kAの間の実効強度および150から850daNの間の電極に適用される力で、別の金属と前記冷間圧延鋼板の少なくとも1つを溶接する工程であって、前記電極の活性面直径が4から10mmの間である工程、
を含む方法。 - 熱間圧延鋼板が400℃から600℃の間で1から24時間の間バッチ焼鈍される請求項10に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 熱間圧延鋼板が650℃から750℃の間で20から180秒の間連続焼鈍される請求項10に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 薄スラブ鋳造機を使用して鋼の鋳造を行って前記熱間圧延鋼板を得る請求項10または11に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 前記目標温度が350℃から550℃の間の温度TOAであり、TOAで10と300秒の間の時間維持される請求項10に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 鋼板を5℃/秒を超え70℃/秒未満の冷却速度Vcooling3で室温までさらに冷却し、冷間圧延され、焼鈍された鋼板を得る請求項14に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 鋼板は170から400℃の間の温度Ttemperで200から800秒の間の時間ttemperの間焼戻しされる請求項10から14のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 焼鈍後、冷間圧延鋼板はZnまたはZn合金でさらにコーティングされる請求項10から15のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 焼鈍後、冷間圧延鋼板はAlまたはAl合金でさらにコーティングされる請求項10から15のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 溶接強度の60%から90%の間の強度で0.1から2秒の間の時間後熱処理を適用する請求項10から17のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を製造する方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載のスポット溶接継手または2つの鋼板のアセンブリまたは請求項10から19のいずれか一項に従って製造されたスポット溶接継手を含む構造部品。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載のスポット溶接継手、構造部品またはアセンブリを含むか、請求項10から20のいずれか一項に従うスポット溶接継手により製造された、自動車。
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