JP2023083966A - Resistance spot-weld joint and production method for the same - Google Patents
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- Resistance Welding (AREA)
Abstract
Description
本発明は、抵抗スポット溶接継手及びその製造方法に関する。 The present invention relates to resistance spot welded joints and methods of making same.
近年、自動車業界では、燃費向上の観点から車体の軽量化が求められている。車体の軽量化と衝突安全性を両立するためには、骨格部品等において使用する鋼板の高強度化が有効な方法の一つであり、このような背景から高強度鋼板の開発が進められている。 In recent years, in the automobile industry, there has been a demand for lighter vehicle bodies from the viewpoint of improving fuel efficiency. Increasing the strength of the steel plates used in frame parts is an effective way to achieve both vehicle weight reduction and collision safety. there is
自動車等で用いられる高強度鋼板は優れた溶接施工性が求められる。自動車車体の組立及び部品の取付けなどの工程では、主として抵抗スポット溶接が利用されているが、特に亜鉛めっき鋼板同士の抵抗スポット溶接又は亜鉛めっき鋼板と非めっき鋼板の抵抗スポット溶接においては、液体金属脆化(Liquid Metal Embrittle:LME)割れを抑制する必要がある。この現象は、溶接入熱により液相化した亜鉛が粒界に沿って鋼板内部に侵入したところに、溶接により発生する引張応力が作用することで生じる割れである。高強度鋼板を用いたスポット溶接において、このようなLME割れが生じると、溶接継手の強度が確保できなくなるために、当該高強度鋼板の使用が阻害される場合がある。 High-strength steel sheets used in automobiles and the like are required to have excellent weldability. Resistance spot welding is mainly used in processes such as assembly of automobile bodies and attachment of parts. It is necessary to suppress embrittlement (Liquid Metal Embrittle: LME) cracking. This phenomenon is caused by the tensile stress generated by welding acting on zinc that has been liquefied due to the heat input from welding and penetrates into the interior of the steel sheet along the grain boundaries. In spot welding using a high-strength steel sheet, if such an LME crack occurs, the strength of the welded joint cannot be ensured, which may hinder the use of the high-strength steel sheet.
これに関連して、特許文献1では、重ね合わされた複数の鋼板が抵抗溶接されてなる接合構造体であって、前記複数の鋼板の内、少なくとも1枚の前記鋼板は、炭素当量Ceqが0.53%以上となる化学成分を有し、引張強度が590MPa以上である高張力鋼板であり、前記高張力鋼板は、重ね合わせ面側と溶接電極側の少なくとも一方の表面に形成される亜鉛系めっき層と母材との間、又は、重ね合される亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系めっき層と隣り合う重ね合わせ面に脱炭層を有し、前記脱炭層は、5μm以上、200μm以下の厚さを有することを特徴とする接合構造体が記載されている。また、特許文献1では、母材と比較してA3点が高く、オーステナイト変態(逆変態)しにくい脱炭層が亜鉛系めっき層と母材との間に存在することで、溶接時にHAZ(熱影響部)表層が粗大なオーステナイト組織となりにくく、その結果、溶接時に亜鉛系めっき層の溶融した亜鉛が分散してHAZの結晶粒界へ侵入する亜鉛による脆化が抑制され、溶融亜鉛存在時にたとえ引張応力が働いたとしても割れを防止できると記載されている。
In this regard,
特許文献2では、複数の鋼板がスポット溶接されたスポット溶接部材であって、前記複数の鋼板の少なくとも1つが、表面にめっき層を有しない、引張強さが780MPa以上の高強度冷延鋼板であり、前記複数の鋼板の少なくとも1つが、表面に亜鉛系めっき層を有する亜鉛系めっき鋼板であり、スポット溶接部のコロナボンドの内部における表層Zn濃度が1質量%以上、25質量%未満であるスポット溶接部材が記載されている。また、特許文献2では、スポット溶接部のコロナボンドの内部における表層Zn濃度を制御することにより、スポット溶接部材が高強度冷延鋼板を含むにもかかわらず、溶接部におけるもらいLME割れ(高強度鋼板と溶接される相手材が亜鉛系めっき層を有している場合に生じるLME割れ)を抑制することができると記載されている。 In Patent Document 2, a spot-welded member in which a plurality of steel plates are spot-welded, wherein at least one of the plurality of steel plates is a high-strength cold-rolled steel plate having a tensile strength of 780 MPa or more without a plating layer on the surface. At least one of the plurality of steel sheets is a zinc-based plated steel sheet having a zinc-based coating layer on the surface, and the surface layer Zn concentration inside the corona bond of the spot welded portion is 1% by mass or more and less than 25% by mass. A spot welded member is described. In addition, in Patent Document 2, by controlling the surface layer Zn concentration inside the corona bond of the spot welded part, even though the spot welded member contains a high-strength cold-rolled steel sheet, the coke LME crack (high-strength It is described that it is possible to suppress LME cracking that occurs when the steel plate and the mating material to be welded have a zinc-based coating layer.
特許文献3では、所定の成分組成を有し、フェライトの面積率が15%以上55%以下、硬質相の面積率が40%以上85%以下、残留オーステナイトの体積率が4%以上20%以下、前記残留オーステナイト中の炭素濃度が0.55%以上1.10%以下、鋼板中の拡散性水素量が0.80質量ppm以下、表層軟化厚みが5μm以上150μm以下および高温引張試験後の鋼板表層の対応粒界頻度が0.45以下である鋼組織を有し、引張強さが980MPa以上である高強度鋼板が記載されている。また、特許文献3では、高温引張試験後の鋼板表層の対応粒界頻度を0.45以下、かつ、表層軟化厚みを5μm以上150μm以下に制御することで、耐LME特性に優れた高強度鋼板を実現することができると記載されている。 In Patent Document 3, it has a predetermined composition, a ferrite area ratio of 15% to 55%, a hard phase area ratio of 40% to 85%, and a retained austenite volume ratio of 4% to 20%. , the carbon concentration in the retained austenite is 0.55% or more and 1.10% or less, the amount of diffusible hydrogen in the steel sheet is 0.80 mass ppm or less, the surface layer softening thickness is 5 μm or more and 150 μm or less, and the steel sheet after the high temperature tensile test A high-strength steel sheet having a steel structure with a surface layer corresponding grain boundary frequency of 0.45 or less and a tensile strength of 980 MPa or more is described. Further, in Patent Document 3, by controlling the corresponding grain boundary frequency of the steel plate surface layer after the high temperature tensile test to 0.45 or less and the surface layer softening thickness to 5 μm or more and 150 μm or less, high-strength steel plate excellent in LME resistance can be realized.
一般に、LME割れは、比較的高い強度を有する鋼板をスポット溶接した場合にその発生が顕著となり、鋼板を高強度化するほどLME割れの感受性が高まる傾向にあることが知られている。一方で、自動車業界等では、鋼板のさらなる軽量化も求められており、このような軽量化を達成するためには、鋼板をこれまで以上に高強度化する必要が生じる。したがって、従来と同等又はそれ以上の高強度化を行った鋼板を用いてスポット溶接した場合においても、LME割れの課題を解決し得ることに対して継続したニーズがあり、従来技術の溶接部材や高強度鋼板においてもこの観点で依然として改善の余地がある。 Generally, it is known that LME cracking becomes conspicuous when steel sheets having relatively high strength are spot-welded, and that the higher the strength of the steel sheet, the higher the susceptibility to LME cracking. On the other hand, in the automobile industry and the like, there is a demand for further weight reduction of steel sheets, and in order to achieve such weight reduction, it becomes necessary to increase the strength of steel sheets more than ever before. Therefore, there is a continuing need to solve the problem of LME cracking even when spot welding is performed using a steel plate having a strength equal to or higher than that of conventional welding members. High-strength steel sheets still have room for improvement from this point of view.
そこで、本発明は、新規な構成により、高強度鋼板を含む抵抗スポット溶接継手であって、スポット溶接時のLME割れの発生を抑制できる抵抗スポット溶接継手及びその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a resistance spot welded joint including high-strength steel sheets, which can suppress the occurrence of LME cracking during spot welding, and a method for manufacturing the same. do.
本発明者らは、LME割れの発生を抑制又は低減するための手法について、特に抵抗スポット溶接継手において使用される高強度鋼板に着目して検討を行った。その結果、本発明者らは、亜鉛系めっきと接する高強度鋼板の母材表面からの深さ領域を1~10μmの第1の深さ領域、10~60μmの第2の深さ領域、及び60μm以上の第3の深さ領域に分けた場合に、第2の深さ領域の硬さを第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低くした3層構造とすることにより、スポット溶接時の変形により高強度鋼板に導入される歪を比較的硬さの軟らかい層(第2の深さ領域)が担うことができ、それによって最表層(第1の深さ領域)における歪の過度な増加を抑えることで鋼板内部への溶融亜鉛の侵入を抑制することができることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors of the present invention have studied a technique for suppressing or reducing the occurrence of LME cracking, focusing particularly on high-strength steel sheets used in resistance spot welded joints. As a result, the present inventors defined the depth region from the base material surface of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating as a first depth region of 1 to 10 μm, a second depth region of 10 to 60 μm, and When divided into a third depth region of 60 μm or more, spot welding is performed by forming a three-layer structure in which the hardness of the second depth region is lower than the hardness of the first and third depth regions. The relatively hard and soft layer (second depth region) can bear the strain introduced into the high-strength steel plate due to the deformation of time, thereby preventing excessive strain in the outermost layer (first depth region). The present inventors have found that the intrusion of molten zinc into the inside of the steel sheet can be suppressed by suppressing the increase in the steel sheet, and have completed the present invention.
上記目的を達成し得た本発明は下記のとおりである。
(1)重ね合わされた複数の鋼板と、
前記鋼板を接合するナゲット、並びに、前記ナゲットの周囲に形成されたコロナボンド及び熱影響部を有する溶接部と
を備える抵抗スポット溶接継手であって、
前記複数の鋼板のうち1枚以上が、引張強さが980MPa以上の高強度鋼板であり、
前記高強度鋼板が亜鉛系めっきを有するか、又は、前記高強度鋼板と隣接する鋼板が亜鉛系めっきを有し、
前記高強度鋼板の母材が前記亜鉛系めっきと接する母材表面において、
前記母材表面から10~60μmの深さ領域の硬さが、前記母材表面から1~10μmの深さ領域の硬さ及び前記母材表面から60μm以上の深さ領域の硬さよりも低いことを特徴とする、抵抗スポット溶接継手。
(2)前記高強度鋼板の母材が前記亜鉛系めっきと接する母材表面が、重ね合わされた複数の鋼板の重ね面に位置し、
前記母材表面から1~10μmの深さ領域に直径0.1μm未満の析出物が10~200個/μm2の数密度で存在しており、
前記母材表面から10~60μmの深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満であることを特徴とする、上記(1)に記載の抵抗スポット溶接継手。
(3)前記高強度鋼板の母材が前記亜鉛系めっきと接する母材表面が位置する前記複数の鋼板の重ね面のコロナボンド内における前記亜鉛系めっきのη相の量が20面積%以下であることを特徴とする、上記(2)に記載の抵抗スポット溶接継手。
(4)前記高強度鋼板の母材が前記亜鉛系めっきと接する母材表面が、重ね合わされた複数の鋼板の最も外側の表面に位置し、
前記母材表面から1~10μmの深さ領域に直径0.1μm未満の析出物が10~200個/μm2の数密度で存在しており、
前記母材表面から10~60μmの深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満であることを特徴とする、上記(1)に記載の抵抗スポット溶接継手。
(5)前記高強度鋼板の母材が前記亜鉛系めっきと接する母材表面が位置する前記複数の鋼板の最も外側の表面の溶接部肩部における前記亜鉛系めっきのη相の量が20面積%以下であることを特徴とする、上記(4)に記載の抵抗スポット溶接継手。
(6)重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで連続的に低下させる工程と
を備えることを特徴とする、上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
(7)重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで低下させる工程と
を備え、前記ナゲットの形成が完了した時点での電極間の電流値をIと定義し、前記鋼板の単位mmでの合計板厚の1/2をtmと定義した場合に、
前記電極の間の前記電流値を0まで低下させる際又は0まで低下させた後0.04秒未満の間に、前記電極の間の電流値を、0.9×Iから0.3×Iまでの範囲内において、単位secで0.12×tm以上、一定値に保持することを特徴とする、上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
(8)重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に予備通電して前記鋼板を予備加熱する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
を備えることを特徴とする、上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
(9)重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで低下させる工程と、
前記電極の間の前記電流値を0にした状態で、0.2sec以上0.4sec以下、前記加圧力を0.8×P以上に保持する工程と
を備え、Pは前記ナゲットの形成が完了した時点での加圧力であることを特徴とする、上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。
The present invention that has achieved the above object is as follows.
(1) a plurality of superimposed steel plates;
A resistance spot welded joint comprising a nugget joining the steel plates and a weld having a corona bond and a heat affected zone formed around the nugget,
At least one of the plurality of steel plates is a high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more,
The high-strength steel sheet has zinc-based plating, or a steel sheet adjacent to the high-strength steel sheet has zinc-based plating,
On the base material surface where the base material of the high-strength steel sheet is in contact with the zinc-based plating,
The hardness in a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is lower than the hardness in a depth region of 1 to 10 μm from the base material surface and the hardness of a depth region of 60 μm or more from the base material surface. A resistance spot weld joint characterized by:
(2) the surface of the base material of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is located on the overlapping surface of the plurality of steel sheets,
Precipitates with a diameter of less than 0.1 μm are present in a depth region of 1 to 10 μm from the base material surface at a number density of 10 to 200/μm 2 ,
The resistance spot welded joint according to (1) above, characterized in that the amount of solid solution C in a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is less than 0.20% by mass.
(3) The amount of η phase of the zinc-based plating in the corona bond of the overlapping surfaces of the plurality of steel sheets where the base material surface of the high-strength steel sheet is in contact with the zinc-based plating is 20 area% or less. The resistance spot welded joint according to (2) above, characterized in that:
(4) the surface of the base material of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is located on the outermost surface of the plurality of superimposed steel sheets;
Precipitates with a diameter of less than 0.1 μm are present in a depth region of 1 to 10 μm from the base material surface at a number density of 10 to 200/μm 2 ,
The resistance spot welded joint according to (1) above, characterized in that the amount of solid solution C in a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is less than 0.20% by mass.
(5) The amount of η phase of the zinc-based plating at the weld shoulder of the outermost surface of the plurality of steel plates where the base material surface of the high-strength steel sheet is in contact with the zinc-based plating is 20 areas. % or less, the resistance spot welded joint according to (4) above.
(6) a step of pressing a plurality of superimposed steel plates using a pair of opposing electrodes;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
Any one of the above (1) to (5), characterized by comprising a step of continuously reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining the pressure on the plurality of steel plates. A method for manufacturing a resistance spot welded joint according to 1.
(7) a step of pressing a plurality of superimposed steel plates using a pair of electrodes facing each other;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining the pressure on the plurality of steel plates, wherein the current value between the electrodes at the time when the nugget formation is completed is defined as I; When 1/2 of the total plate thickness in the unit mm of the steel plate is defined as tm,
When the current value between the electrodes is reduced to 0 or less than 0.04 seconds after the current value is reduced to 0, the current value between the electrodes is reduced from 0.9 × I to 0.3 × I The method for manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of the above (1) to (5), wherein a constant value of 0.12 × tm or more in units of seconds is maintained within the range of .
(8) a step of pressing a plurality of superimposed steel plates using a pair of opposing electrodes;
A step of preheating the steel plates by pre-energizing between the electrodes while pressurizing the plurality of steel plates;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
A method for manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of (1) to (5) above, characterized by comprising:
(9) a step of pressing a plurality of superimposed steel plates using a pair of electrodes facing each other;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining pressure on the plurality of steel plates;
and holding the pressure at 0.8×P or more for 0.2 sec or more and 0.4 sec or less with the current value between the electrodes set to 0, where P is the completion of the formation of the nugget. The method for manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of (1) to (5) above, wherein the pressure is applied at the time of welding.
本発明によれば、高強度鋼板を含む抵抗スポット溶接継手であって、スポット溶接時のLME割れの発生を抑制できる抵抗スポット溶接継手及びその製造方法を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a resistance spot welded joint including high-strength steel sheets and capable of suppressing the occurrence of LME cracking during spot welding, and a method for manufacturing the same.
<抵抗スポット溶接継手>
本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手は、
重ね合わされた複数の鋼板と、
前記鋼板を接合するナゲット、並びに、前記ナゲットの周囲に形成されたコロナボンド及び熱影響部を有する溶接部と
を備え、
前記複数の鋼板のうち1枚以上が、引張強さが980MPa以上の高強度鋼板であり、
前記高強度鋼板が亜鉛系めっきを有するか、又は、前記高強度鋼板と隣接する鋼板が亜鉛系めっきを有し、
前記高強度鋼板の母材が前記亜鉛系めっきと接する母材表面において、
前記母材表面から10~60μmの深さ領域の硬さが、前記母材表面から1~10μmの深さ領域の硬さ及び前記母材表面から60μm以上の深さ領域の硬さよりも低いことを特徴としている。
<Resistance spot welding joint>
A resistance spot welded joint according to an embodiment of the present invention comprises:
a plurality of superimposed steel plates;
A nugget for joining the steel plates, and a weld having a corona bond and a heat affected zone formed around the nugget,
At least one of the plurality of steel plates is a high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more,
The high-strength steel sheet has zinc-based plating, or a steel sheet adjacent to the high-strength steel sheet has zinc-based plating,
On the base material surface where the base material of the high-strength steel sheet is in contact with the zinc-based plating,
The hardness in a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is lower than the hardness in a depth region of 1 to 10 μm from the base material surface and the hardness of a depth region of 60 μm or more from the base material surface. is characterized by
先に述べたとおり、LME割れは、比較的高い強度を有する鋼板をスポット溶接した場合にその発生が顕著となり、鋼板を高強度化するほどLME割れの感受性が高まる傾向にあることが知られている。高強度鋼板を少なくとも1枚以上含む2枚以上の鋼板を重ねてスポット溶接して継手を作製する際、打角(電極の軸方向と、鋼板の表面に垂直な方向とがなす角度)や板間の隙間などの外乱の程度が増大すると、溶接金属(ナゲット)の外側に形成される圧接部(コロナボンド)の内部若しくはそのすぐ外側又は電極側の表面でLME割れが発生する場合がある。LME割れは、亜鉛が溶融した状態又は融点に近い温度で引張応力が負荷されると発生する。その引張応力の大きさは、電極による加圧力や溶接部の膨張収縮、電極解放時のスプリングバックなど多くの要因に影響される。LME割れの発生はこのように温度や引張応力の大きさに影響されるため、LME割れを抑制するためには、温度や引張応力の上昇を抑制することが重要となる。しかしながら、接合に十分なナゲット径を得るためには溶接入熱を高めて温度上昇を図る必要がある。このため、温度上昇を抑制することは困難な場合がある。そこで、本発明者らは、スポット溶接時に負荷される応力を抑制又は低減することでLME割れに対処すべく、抵抗スポット溶接継手において使用される高強度鋼板に着目し、当該高強度鋼板の構成をより適切なものとする観点から検討を行った。 As described above, LME cracking becomes conspicuous when steel sheets having relatively high strength are spot-welded, and it is known that the higher the strength of the steel sheet, the higher the susceptibility to LME cracking. there is When two or more steel plates containing at least one high-strength steel plate are piled up and spot-welded to produce a joint, the striking angle (the angle between the axial direction of the electrode and the direction perpendicular to the surface of the steel plate) and the plate If the degree of disturbance such as a gap between weld metals (nuggets) increases, LME cracks may occur inside or just outside the press contact (corona bond) formed on the outside of the weld metal (nugget) or on the surface on the electrode side. LME cracking occurs when tensile stress is applied while zinc is molten or at a temperature close to its melting point. The magnitude of the tensile stress is affected by many factors such as the pressure applied by the electrode, the expansion and contraction of the welded portion, and the springback when the electrode is released. Since the occurrence of LME cracking is thus affected by temperature and the magnitude of tensile stress, it is important to suppress increases in temperature and tensile stress in order to suppress LME cracking. However, in order to obtain a sufficient nugget diameter for joining, it is necessary to increase the welding heat input to raise the temperature. Therefore, it may be difficult to suppress the temperature rise. Therefore, the present inventors focused on a high-strength steel plate used in resistance spot welded joints in order to cope with LME cracking by suppressing or reducing the stress applied during spot welding, and the structure of the high-strength steel plate was examined from the viewpoint of making it more appropriate.
より具体的には、本発明者らは、まず、LME割れの発生には、スポット溶接の際に負荷される応力に起因して高強度鋼板の表層に導入される“歪”の影響が大きいことを見出した。例えば、同じ通電サイクル(熱履歴)であっても、鋼板の塑性変形量を大きくするようにスポット溶接を行うと、LME割れの発生が顕著となることがわかった。LME割れが“歪”の増加に伴って生じやすくなる理由は、鋼板表層における歪の増加に伴い、鋼板の表層から内部への溶融亜鉛の侵入が起こりやすくなるためと考えられる。したがって、鋼板表層における歪の増加を防ぐことで、高強度鋼板をスポット溶接して溶接継手を製造した場合においてもLME割れの発生を抑えることが可能となる。本発明者らは、鋼板表層の歪増加を防ぐための手段として、鋼板表層において板厚方向に硬度差を与えることが有効であることを見出した。具体的には、亜鉛系めっきと接する高強度鋼板の母材表面からの深さを1~10μmの第1の深さ領域、10~60μmの第2の深さ領域、及び60μm以上の第3の深さ領域に分けた場合に、第2の深さ領域の硬さが第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低くなるように制御される。高強度鋼板の板厚方向における母材表面からの深さ領域を第2の深さ領域の硬さが第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低くなるよう制御された3層構造とすることにより、スポット溶接時の変形により高強度鋼板の表層に導入される歪を比較的硬さの軟らかい層(第2の深さ領域)が担うことができ、それによって最表層(第1の深さ領域)における応力の上昇ひいては歪の過度な増加を抑えることが可能となる。したがって、上記の3層構造からなる深さ領域を有する高強度鋼板を使用することで、スポット溶接時における溶融亜鉛の鋼板内部への侵入を抑制してLME割れの発生を顕著に抑制又は防止することができ、その結果として健全な継手強度を有する抵抗スポット溶接継手を得ることが可能となる。 More specifically, the present inventors first found that the occurrence of LME cracks is greatly affected by the "strain" introduced into the surface layer of the high-strength steel sheet due to the stress applied during spot welding. I found out. For example, it has been found that even with the same energization cycle (thermal history), when spot welding is performed so as to increase the amount of plastic deformation of the steel sheet, the occurrence of LME cracking becomes significant. The reason why LME cracking is more likely to occur with an increase in "strain" is thought to be that as the strain in the surface layer of the steel sheet increases, molten zinc is more likely to penetrate from the surface layer of the steel sheet into the interior. Therefore, by preventing an increase in strain in the surface layer of the steel sheet, it is possible to suppress the occurrence of LME cracking even when a welded joint is manufactured by spot-welding high-strength steel sheets. The present inventors have found that it is effective to provide a difference in hardness in the thickness direction of the surface layer of the steel sheet as a means for preventing an increase in strain in the surface layer of the steel sheet. Specifically, the depth from the base material surface of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is a first depth region of 1 to 10 μm, a second depth region of 10 to 60 μm, and a third depth of 60 μm or more. depth regions, the hardness of the second depth region is controlled to be lower than the hardness of the first and third depth regions. A three-layer structure in which the depth region from the base material surface in the plate thickness direction of the high-strength steel plate is controlled so that the hardness of the second depth region is lower than the hardness of the first and third depth regions By doing so, the strain introduced into the surface layer of the high-strength steel plate due to deformation during spot welding can be borne by a relatively hard and soft layer (second depth region), thereby resulting in the outermost layer (first It is possible to suppress an excessive increase in stress and thus an excessive increase in strain in the depth region). Therefore, by using a high-strength steel sheet having a depth region composed of the above three-layer structure, the penetration of molten zinc into the steel sheet during spot welding is suppressed, and the occurrence of LME cracking is significantly suppressed or prevented. As a result, it is possible to obtain resistance spot welded joints having sound joint strength.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手についてより詳しく説明するが、これらの説明は、本発明の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。 Hereinafter, resistance spot welded joints according to embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. is not intended to be limited to such specific embodiments.
図1は、本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の製造を模式的に示す図であり、図1(a)は抵抗スポット溶接継手の製造前の状態を示し、図1(b)は抵抗スポット溶接を行った際の状態を示している。図1(a)を参照すると、980MPa以上の引張強さを有する高強度鋼板11がその両方の表面に亜鉛系めっき12を有しており、当該高強度鋼板11が亜鉛系めっきを有していない鋼板11’と重ね面15において隣接した状態で重ね合わされている。次に、図1(b)において示すように、重ね合わされた2枚の鋼板が対向する一対の電極Aを用いて加圧される。そして、2枚の鋼板を加圧しながら電極Aの間に通電することによりナゲット13及びコロナボンド14が形成され、最終的に、重ね合わされた2枚の鋼板11及び11’と、これらの鋼板を接合するナゲット13並びに当該ナゲット13の周囲に形成されたコロナボンド14及び熱影響部16を有する溶接部17とを備えた抵抗スポット溶接継手1が製造される。ナゲット13の形状及び構造等は特に限定されないが、例えば、ナゲット13は一重構造又は二重構造を有し、好ましくは一重構造を有する。抵抗スポット溶接の際にナゲットが凝固する程度の短時間のクール時間(無通電時間)を経た後、再通電を行う場合がある。このような場合には、クール時の冷却と再通電後の冷却とで2段階の冷却を行うため、ナゲットが二重構造を有することとなる。本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手1は、このようなクール時間の有無に関係なく製造できるため、ナゲット13は一重構造と二重構造の両方が可能であるが、好ましい実施形態によれば、抵抗スポット溶接継手1のナゲット13は一重構造を有する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the production of a resistance spot welded joint according to an embodiment of the present invention, FIG. 1(a) shows the state before production of the resistance spot welded joint, and FIG. The state when resistance spot welding is performed is shown. Referring to FIG. 1(a), a high-
図1(b)においては、高強度鋼板11がその両方の表面に亜鉛系めっき12を有するため、高強度鋼板11の母材が亜鉛系めっき12と接する母材表面は、重ね面15と、その反対側すなわち重ね合わされた2枚の鋼板の最も外側(電極A側)の表面の両方に位置することとなる。この場合には、スポット溶接時の変形により高強度鋼板11に導入される歪に起因して、高強度鋼板11の両側すなわち重ね面15側と電極A側の両方においてLME割れが生じる可能性がある。より具体的には、例えば、重ね面15のコロナボンド14の内部又はそのすぐ外側や、電極A側の表面の熱影響部(例えば電極圧痕部の外縁に対応する溶接部肩部18又はその周辺)などにおいてLME割れが生じる可能性がある。しかしながら、本発明の実施形態によれば、高強度鋼板11の母材表面からの深さ領域が、上記のとおり第2の深さ領域の硬さが第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低くなるよう制御された3層構造を有することで、第2の深さ領域がスポット溶接時の変形により鋼板に導入される歪を第1の深さ領域よりも多く吸収することが可能となり、その結果として高強度鋼板11の重ね面15側と電極A側の両方においてLME割れの発生を抑制することが可能となる。
In FIG. 1B, since the high-
図1(a)及び(b)では、理解を容易にするため、2枚の鋼板のみを重ね合わせて、しかも一方の高強度鋼板11のみに亜鉛系めっき12を施した溶接継手の場合について説明したが、本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手1は、必ずしもこのような溶接継手には限定されず、高強度鋼板11の母材が亜鉛系めっき12と接する種々の構成を有する溶接継手を包含し得る。例えば、980MPa以上の引張強さを有する高強度鋼板11が亜鉛系めっき12を有する場合には、2枚以上の複数の鋼板、例えば3枚の鋼板のうち少なくとも1枚の高強度鋼板11が一方又は両方の表面に亜鉛系めっき12を有していればよく、他の鋼板は高強度鋼板11であってもよいし又は高強度鋼板11でなくてもよい。また、これらの他の鋼板は亜鉛系めっき12を有していてもよいし又は亜鉛系めっき12を有していなくてもよい。図1(a)及び(b)では、高強度鋼板11が両方の表面に亜鉛系めっき12を有している場合について示しているが、例えば、高強度鋼板11が重ね面15側のみに亜鉛系めっき12を有していてもよい。この場合には、重ね面15のコロナボンド14の内部又はそのすぐ外側などにおいてLME割れが生じる可能性があるものの、本発明の実施形態によれば、亜鉛系めっき12を備えた高強度鋼板11の母材表面からの深さ領域が上記の3層構造を有するため、第2の深さ領域がスポット溶接時の変形により鋼板に導入される歪を確実に吸収することで、高強度鋼板11の重ね面15側のコロナボンド14の内部やそのすぐ外側などにおいてLME割れが発生するのを確実に抑制することができる。同様に、高強度鋼板11が電極A側のみに亜鉛系めっき12を有する場合には、通常は、電極A側の表面の熱影響部などにおいてLME割れが生じる可能性があるものの、本発明の実施形態によれば、亜鉛系めっき12を備えた高強度鋼板11の母材表面からの深さ領域が上記の3層構造を有するため、第2の深さ領域がスポット溶接時の変形により鋼板に導入される歪を確実に吸収することで、高強度鋼板11の電極A側の表面の熱影響部などにおいてLME割れが発生するのを確実に抑制することができる。
For ease of understanding, FIGS. 1(a) and 1(b) describe the case of a welded joint in which only two steel sheets are superimposed and only one of the high-
一方で、高強度鋼板11が亜鉛系めっき12を有していない場合には、1枚以上の他の鋼板のうち当該高強度鋼板11と重ね合わされる鋼板が少なくとも重ね面15側に亜鉛系めっき12を有していればよい。これら2枚の鋼板以外に追加の鋼板を含む場合には、当該追加の鋼板は高強度鋼板11であってもよいし又は高強度鋼板11でなくてもよく、亜鉛系めっき12を有していてもよいし又は亜鉛系めっき12を有していなくてもよい。例えば、両方の表面に亜鉛系めっき12を有する比較的低い引張強さの鋼板11’の両側に亜鉛系めっき12を有していない高強度鋼板11を重ね合わせた3枚組の鋼板をスポット溶接する場合には、鋼板11’の両側の重ね面15側のコロナボンド14の内部等でLME割れが生じる可能性がある。しかしながら、他の2枚の高強度鋼板11として上記の3層構造からなる深さ領域を有する高強度鋼板を使用することで、これらの高強度鋼板における第2の深さ領域がスポット溶接時の変形により鋼板に導入される歪を確実に吸収することで、高強度鋼板11の重ね面15側のコロナボンド14の内部等においてLME割れが発生するのを確実に抑制することができる。
On the other hand, when the high-
図2は、2枚の鋼板を重ね合わせた場合の本発明の好ましい実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の模式図である。図2(a)及び(b)の両方において、高強度鋼板11は両方の表面に亜鉛系めっき12を有し、図2(a)は図1の場合と同様の構成を有するのに対し、図2(b)は、亜鉛系めっき12を有する2枚の高強度鋼板11が重ね面15において隣接した状態で重ね合わされている。図2(a)では、図1に関連して説明したとおり、1枚の高強度鋼板11の重ね面15側と電極A側の2つの領域がLME割れのリスクにさらされることになる。一方で、図2(b)では、重ね面15側と各高強度鋼板11の電極側の合計3つの領域がLME割れのリスクにさらされることになる。しかしながら、高強度鋼板11の母材表面からの深さ領域を上記のとおり10~60μmの第2の深さ領域の硬さが1~10μmの第1の深さ領域及び60μm以上の第3の深さ領域の硬さよりも低くした3層構造とすることで、上記の全ての領域においてLME割れのリスクを回避することができるか又は確実に抑制することができる。また、図2(b)において、2枚の高強度鋼板11のうち一方のみを上記3層構造を有する鋼板としてもよく、このような実施形態も本発明に包含される。この場合、両方の高強度鋼板11が上記3層構造を有する抵抗スポット溶接継手の場合と比較して継手強度が幾分低下する可能性はあるものの、上記3層構造を有する高強度鋼板を使用する枚数及び位置は、所望の継手強度等を考慮して適宜決定すればよい。
FIG. 2 is a schematic diagram of a resistance spot welded joint according to a preferred embodiment of the present invention when two steel sheets are superimposed. In both FIGS. 2(a) and (b), the high-
図3は、3枚の鋼板を重ね合わせた場合の本発明の好ましい実施形態に係る抵抗スポット溶接継手の模式図である。図3(a)~(e)の全ての実施形態において、高強度鋼板11は両方の表面に亜鉛系めっき12を有している。この場合、高強度鋼板11の全ての母材表面が亜鉛系めっき12と接することになる。このため、図3(a)~(e)では、高強度鋼板11が配置される重ね面15側及び電極側の全ての領域がLME割れのリスクにさらされることになる。しかしながら、高強度鋼板11の母材表面からの深さ領域を上記のとおり10~60μmの第2の深さ領域の硬さが1~10μmの第1の深さ領域及び60μm以上の第3の深さ領域の硬さよりも低くした3層構造とすることで、上記の全ての領域においてLME割れのリスクを回避することができるか又は確実に抑制することができる。また、図3(c)~(e)において、複数枚の高強度鋼板11のうち一枚のみを上記3層構造を有する鋼板としてもよく、このような実施形態も本発明に包含される。この場合、全ての高強度鋼板11が上記3層構造を有する抵抗スポット溶接継手の場合と比較して継手強度が幾分低下する可能性はあるものの、上記3層構造を有する高強度鋼板を使用する枚数及び位置は、所望の継手強度等を考慮して適宜決定すればよい。
FIG. 3 is a schematic diagram of a resistance spot welded joint according to a preferred embodiment of the present invention when three steel sheets are superimposed. In all the embodiments of FIGS. 3(a)-(e), the high
図3(a)~(e)では、理解を容易にするため、全ての高強度鋼板11が両方の表面に亜鉛系めっき12を有している場合について説明したが、本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手1は、必ずしもこのような溶接継手には限定されず、高強度鋼板11の母材が亜鉛系めっき12と接する種々の構成を有する溶接継手を包含し得る。例えば、高強度鋼板11が亜鉛系めっき12を有する場合には、少なくとも1枚の高強度鋼板11が一方又は両方の表面に亜鉛系めっき12を有していればよく、他の鋼板は高強度鋼板11であってもよいし又は高強度鋼板11でなくてもよい。また、これらの他の鋼板は亜鉛系めっき12を有していてもよいし又は亜鉛系めっき12を有していなくてもよい。一方で、高強度鋼板11が亜鉛系めっき12を有していない場合には、2枚の他の鋼板のうち当該高強度鋼板11と重ね合わされる鋼板が少なくとも重ね面15側に亜鉛系めっき12を有していればよい。残りの1枚の鋼板は高強度鋼板11であってもよいし又は高強度鋼板11でなくてもよく、亜鉛系めっき12を有していてもよいし又は亜鉛系めっき12を有していなくてもよい。以下、本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手において使用される高強度鋼板についてより詳しく説明する。
In FIGS. 3A to 3E, for ease of understanding, the case where all high-
[高強度鋼板]
本発明の実施形態に係る高強度鋼板は、980MPa以上の引張強さを有し、亜鉛系めっきと接する母材表面からの深さ領域を第2の深さ領域(母材表面から10~60μmの深さ領域)の硬さが第1及び第3の深さ領域(母材表面から1~10μm及び60μm以上の深さ領域)の硬さよりも低くなるよう制御された3層構造とする任意の材料であってよい。一般的に、鋼板は強度が高くなるほどLME割れに対する感受性が高まる傾向にあり、引張強さが980MPa以上の場合にその傾向が特に強くなる。したがって、980MPa以上の引張強さを有する高強度鋼板に対して上記の3層構造を適用することで、LME割れの抑制効果が特に顕著なものとなる。例えば、引張強さは1080MPa以上、1180MPa以上又は1200MPa以上であってもよい。上限は特に限定されないが、例えば、引張強さは2300MPa以下、2000MPa以下、1800MPa以下又は1500MPa以下であってもよい。引張強さは、試験片の長手方向が鋼板の圧延直角方向と平行になる向きからJIS5号試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠して引張試験を行うことで測定される。
[High-strength steel plate]
The high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention has a tensile strength of 980 MPa or more, and the depth region from the base material surface in contact with the zinc-based plating is the second depth region (10 to 60 μm from the base material surface A three-layer structure that is controlled so that the hardness of the first and third depth regions (depth regions of 1 to 10 μm and 60 μm or more from the surface of the base material) is lower than the hardness of the depth region) Optional material. In general, a steel sheet tends to be more susceptible to LME cracking as its strength increases, and this tendency is particularly strong when the tensile strength is 980 MPa or more. Therefore, by applying the above three-layer structure to a high-strength steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more, the effect of suppressing LME cracking becomes particularly remarkable. For example, the tensile strength may be 1080 MPa or higher, 1180 MPa or higher, or 1200 MPa or higher. Although the upper limit is not particularly limited, for example, the tensile strength may be 2300 MPa or less, 2000 MPa or less, 1800 MPa or less, or 1500 MPa or less. Tensile strength is measured by taking a JIS No. 5 test piece from a direction in which the longitudinal direction of the test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate, and performing a tensile test in accordance with JIS Z 2241:2011.
第2の深さ領域の硬さは、第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低ければよく特に限定されない。ここで、本発明において、第2の深さ領域(母材表面から10~60μmの深さ領域)の硬さとは、第2の深さ領域の平均ビッカース硬さをいうものである。したがって、本発明において、「第2の深さ領域(母材表面から10~60μmの深さ領域)の硬さが第1及び第3の深さ領域(母材表面から1~10μm及び60μm以上の深さ領域)の硬さよりも低い」とは、第2の深さ領域の平均ビッカース硬さが第1及び第3の深さ領域の平均ビッカース硬さよりも低いことを意味する。例えば、第2の深さ領域の平均ビッカース硬さは、第1及び/又は第3の深さ領域の平均ビッカース硬さの0.98倍以下であってもよい。第1の深さ領域に生じる歪の増加を抑える観点からは、第2の深さ領域の平均ビッカース硬さは相対的により低いことが好ましい。したがって、第2の深さ領域の平均ビッカース硬さは、第1及び/又は第3の深さ領域の平均ビッカース硬さの0.95倍以下であることが好ましく、0.92倍以下であることがより好ましく、0.90倍以下であることが最も好ましい。下限は特に限定されないが、例えば、第2の深さ領域の平均ビッカース硬さは、第1及び/又は第3の深さ領域の平均ビッカース硬さの0.60倍以上又は0.70倍以上であってもよい。 The hardness of the second depth region is not particularly limited as long as it is lower than the hardness of the first and third depth regions. Here, in the present invention, the hardness of the second depth region (the depth region of 10 to 60 μm from the base material surface) refers to the average Vickers hardness of the second depth region. Therefore, in the present invention, "the hardness of the second depth region (a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface) is the same as the hardness of the first and third depth regions (1 to 10 μm and 60 μm or more from the base material surface. "lower than the hardness of the depth region)" means that the average Vickers hardness of the second depth region is lower than the average Vickers hardness of the first and third depth regions. For example, the average Vickers hardness of the second depth region may be less than or equal to 0.98 times the average Vickers hardness of the first and/or third depth regions. From the viewpoint of suppressing an increase in strain occurring in the first depth region, it is preferable that the average Vickers hardness of the second depth region is relatively lower. Therefore, the average Vickers hardness of the second depth region is preferably 0.95 times or less than the average Vickers hardness of the first and/or third depth regions, and is 0.92 times or less. is more preferable, and 0.90 times or less is most preferable. Although the lower limit is not particularly limited, for example, the average Vickers hardness of the second depth region is 0.60 times or more or 0.70 times or more the average Vickers hardness of the first and / or third depth regions may be
本発明において、「第1の深さ領域の硬さ」、「第2の深さ領域の硬さ」及び「第3の深さ領域の硬さ」は、JIS Z 2244-1:2020に準拠したビッカース硬さ試験を行うことで以下のようにして決定される。まず、高強度鋼板の熱影響を受けていない熱影響部の外側領域における母材表面から2μmの深さ位置から板厚方向に3μm間隔で3点のビッカース硬さを押し込み荷重20g重で測定し、それらの平均値が第1の深さ領域の硬さとして決定される。次に、母材表面から10μmの深さ位置から板厚方向に10μm間隔で6点のビッカース硬さを押し込み荷重20g重で測定し、それらの平均値が第2の深さ領域の硬さとして決定される。最後に、母材表面から60μmの深さ位置から板厚方向に100μm間隔で5点のビッカース硬さを押し込み荷重20g重で測定し、それらの平均値が第3の深さ領域の硬さとして決定される。 In the present invention, the "hardness of the first depth region", "hardness of the second depth region" and "hardness of the third depth region" are based on JIS Z 2244-1: 2020. It is determined as follows by performing a Vickers hardness test. First, the Vickers hardness was measured at three points at intervals of 3 μm in the plate thickness direction from a depth of 2 μm from the base material surface in the outer region of the heat-affected zone of the high-strength steel plate, which was not affected by heat, with an indentation load of 20 g. , their average value is determined as the hardness of the first depth region. Next, the Vickers hardness was measured at 6 points at intervals of 10 μm in the plate thickness direction from a depth of 10 μm from the base material surface with an indentation load of 20 g, and their average value was taken as the hardness of the second depth region. It is determined. Finally, the Vickers hardness was measured at 5 points at intervals of 100 μm in the plate thickness direction from a depth of 60 μm from the base material surface with an indentation load of 20 g, and their average value was taken as the hardness of the third depth region. It is determined.
[高強度鋼板の好ましい実施形態]
以下、第2の深さ領域の硬さが第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低くなるよう制御された3層構造からなる深さ領域を有する高強度鋼板を実現するための好ましい構成について説明するが、これらの説明は、本発明の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
[Preferred embodiment of high-strength steel plate]
Hereinafter, a preferred method for realizing a high-strength steel sheet having a depth region having a three-layer structure in which the hardness of the second depth region is lower than the hardness of the first and third depth regions Although configurations will be described, these descriptions are intended to be merely exemplary of preferred embodiments of the invention and are not intended to limit the invention to such specific embodiments.
[母材表面から1~10μmの第1の深さ領域における直径0.1μm未満の析出物の数密度が10~200個/μm2]
高強度鋼板では、母材表面から1~10μmの第1の深さ領域において直径0.1μm未満の析出物を10~200個/μm2の数密度で存在させることが好ましい。このような微細な析出物が多数存在することにより、第1の深さ領域の鋼板組織が微細化し、その結果、鋼板の第1の深さ領域における強度及び硬さを第2の深さ領域の強度及び硬さよりも高くすることができる。このため、スポット溶接時に高温まで加熱された段階での第1の深さ領域における鋼板の変形抵抗を増加させることができる。したがって、スポット溶接時に電極を鋼板に押し付けて通電させ、高温保持中に荷重を加える際、鋼板の第1の深さ領域における塑性歪の増加を抑えることができる。溶接時の変形抵抗を高めてLME割れを抑制する観点から、第1の深さ領域における直径0.1μm未満の析出物の数密度下限値を10個/μm2以上とすることが好ましく、15個/μm2以上、30個/μm2以上、60個/μm2以上又は90個/μm2以上であってもよい。一方で、析出物の数密度が多すぎると、高密度に酸化物が存在することで鋼板表面の電気抵抗が増加し、鋼板表層における発熱量が高くなり、その結果として溶接性が低下する場合がある。このため、第1の深さ領域における直径0.1μm未満の析出物の数密度は200個/μm2以下とすることが好ましく、150個/μm2以下又は120個/μm2以下であってもよい。上記の析出物は、任意の析出物であってよく特に限定されないが、例えばTi析出物、W析出物を含み、より具体的にはTi酸化物、Ti炭化物を含む。本発明における析出物とは、例えば酸化物や炭化物の粒子であり、TiO、TiO2、Ti2O3、Ti3O5、TiCである。
[The number density of precipitates with a diameter of less than 0.1 μm in the first depth region of 1 to 10 μm from the base material surface is 10 to 200/μm 2 ]
In a high-strength steel sheet, it is preferable that precipitates having a diameter of less than 0.1 μm are present at a number density of 10 to 200/μm 2 in a first depth region of 1 to 10 μm from the base material surface. Due to the presence of a large number of such fine precipitates, the steel sheet structure in the first depth region is refined, and as a result, the strength and hardness in the first depth region of the steel plate are reduced to those in the second depth region. can be higher than the strength and hardness of Therefore, it is possible to increase the deformation resistance of the steel plate in the first depth region when it is heated to a high temperature during spot welding. Therefore, when the electrode is pressed against the steel plate and energized during spot welding, and a load is applied while the steel plate is maintained at a high temperature, an increase in plastic strain in the first depth region of the steel plate can be suppressed. From the viewpoint of increasing the deformation resistance during welding and suppressing LME cracking, the lower limit of the number density of precipitates with a diameter of less than 0.1 μm in the first depth region is preferably 10 / μm 2 or more, and 15 / It may be μm 2 or more, 30/μm 2 or more, 60/μm 2 or more, or 90/μm 2 or more. On the other hand, if the number density of precipitates is too high, the presence of high-density oxides increases the electrical resistance of the steel sheet surface, increasing the amount of heat generated in the steel sheet surface layer, and as a result, weldability may deteriorate. . Therefore, the number density of precipitates having a diameter of less than 0.1 μm in the first depth region is preferably 200/μm 2 or less, and may be 150/μm 2 or less or 120/μm 2 or less. . The above precipitates may be arbitrary precipitates and are not particularly limited, but include, for example, Ti precipitates and W precipitates, more specifically Ti oxides and Ti carbides. Precipitates in the present invention are, for example, particles of oxides and carbides, such as TiO, TiO 2 , Ti 2 O 3 , Ti 3 O 5 and TiC.
[母材表面から1~10μmの第1の深さ領域における直径0.1μm未満の析出物の数密度の測定方法]
母材表面から1~10μmの第1の深さ領域における析出物の直径と数密度の測定は、鋼の断面における組織観察を行うことで決定される。析出物の分散状態はRD方向(鋼板の圧延方向)又はTD方向(鋼板の幅方向)のそれぞれの観察の方向で変わらないため、ND面(母材表面)に対して垂直な面において組織観察を行えばよい。試料は高強度鋼板の熱影響を受けていない熱影響部の外側領域における母材表面から採取される。機械研磨により研磨面を鏡面に仕上げる予備処理を施した素材の表層部分から、集束イオンビーム(FIB:Focus Ion Beam)加工装置により、観察用の試料を切り出し、電界放出型透過型電子顕微鏡(FE-TEM:Field Emission Transmission Electron Microscopy)による倍率が5万倍での観察と、エネルギー分散型X線検出器(EDX:Energy Dispersive X-raySpectrometry)による組成分析を併用し、析出物の特定とともに個々の析出物粒子の直径を求める。観察の視野は、板厚方向に10μmであり、かつ、板厚方向を2次元図である観察像における高さ方向とする時に、この高さ方向に直交する横方向の長さが5μmである領域、即ち50μm2とし、観察及び組成分析で得た直径0.1μm未満の析出物の総数を、この面積で除すことにより、単位面積あたりの析出物の個数(数密度)を求める。また、この領域が含まれる寸法であれば観察に供する試料の面積に制限はないものの、後述する表層部の固溶C量を測定するために試料の高さは60μm超であることが望ましい。更に、試料の膜厚が変わると測定される炭化物の総数は変化し得るため、試料の膜厚は10~30nmとし、15~25nmの膜厚で試料を作製することが好ましい。
[Method for measuring the number density of precipitates with a diameter of less than 0.1 μm in the first depth region of 1 to 10 μm from the base material surface]
Measurement of the diameter and number density of precipitates in the first depth region of 1-10 μm from the base metal surface is determined by microstructural observation of the cross-section of the steel. Since the dispersed state of precipitates does not change depending on the direction of observation, RD (rolling direction of steel sheet) or TD (width direction of steel sheet), the structure is observed in a plane perpendicular to the ND plane (base material surface). should be done. Samples are taken from the base metal surface in the outer region of the heat-affected zone of the high-strength steel plate. A focused ion beam (FIB) processing device cuts out a sample for observation from the surface layer of the material that has undergone preliminary processing to mirror-finish the polished surface by mechanical polishing, and a field emission transmission electron microscope (FE) is used. - TEM: Field Emission Transmission Electron Microscopy) observation at a magnification of 50,000 times and composition analysis by an energy dispersive X-ray detector (EDX: Energy Dispersive X-ray Spectrometry) are used together to identify precipitates and individual Determine the diameter of the precipitate particles. The field of view for observation is 10 μm in the plate thickness direction, and when the plate thickness direction is the height direction in the observation image, which is a two-dimensional view, the length of the horizontal direction perpendicular to the height direction is 5 μm. The number of precipitates per unit area (number density) is determined by dividing the total number of precipitates with a diameter of less than 0.1 µm obtained by observation and compositional analysis by this area, ie, 50 µm 2 . In addition, although there is no limit to the area of the sample to be observed as long as the size includes this region, it is desirable that the height of the sample exceeds 60 μm in order to measure the amount of solid solution C in the surface layer portion, which will be described later. Furthermore, since the total number of carbides to be measured may change when the film thickness of the sample changes, it is preferable to set the film thickness of the sample to 10 to 30 nm and prepare the sample with a film thickness of 15 to 25 nm.
[母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満]
一般的に、固溶C量は鋼の強度に影響を与え、固溶C量が多いほど変形抵抗が増加する。一方で固溶C量が少ないほど鋼の強度が低下し、すなわち鋼が比較的軟らかくなる。先に述べたとおり、スポット溶接時にLME割れが発生するのを抑えるためには、鋼板表層における歪の増加を防ぐことが重要である。したがって、本発明の実施形態に係る高強度鋼板では、母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量を少なくすること、好ましくは鋼板全体のC含有量と比較して少なくすることで、第2の深さ領域の強度及び硬さを第1の深さ領域よりも低下させることができる。その結果として、第2の深さ領域が、スポット溶接時の熱間変形により鋼板に導入される歪を第1の深さ領域よりも多く吸収することが可能となり、LME割れを抑えることが可能となる。第2の深さ領域の固溶C量が高すぎると、第2の深さ領域における鋼の強度及び硬さが増し、第1の深さ領域に生じる歪の増加を第2の深さ領域が十分に抑制することができない場合がある。このため、第2の深さ領域の固溶C量は0.20質量%未満とすることが好ましく、0.19質量%以下、0.18質量%以下又は0.17質量%以下であってもよい。下限値は特に限定されず0質量%であってもよい。例えば、固溶C量は0.01質量%以上、0.05質量%以上又は0.10質量%以上であってもよい。
[Amount of dissolved C in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is less than 0.20% by mass]
In general, the amount of dissolved C affects the strength of steel, and the greater the amount of dissolved C, the higher the deformation resistance. On the other hand, the smaller the amount of dissolved C, the lower the strength of the steel, that is, the steel becomes relatively soft. As described above, in order to suppress the occurrence of LME cracking during spot welding, it is important to prevent an increase in strain in the surface layer of the steel sheet. Therefore, in the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention, the amount of dissolved C in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is reduced, preferably compared to the C content of the entire steel sheet. By doing so, the strength and hardness of the second depth region can be made lower than that of the first depth region. As a result, the second depth region can absorb more strain introduced into the steel sheet due to hot deformation during spot welding than the first depth region, making it possible to suppress LME cracking. becomes. If the amount of dissolved C in the second depth region is too high, the strength and hardness of the steel in the second depth region increase, and the strain generated in the first depth region increases. may not be sufficiently suppressed. For this reason, the amount of dissolved C in the second depth region is preferably less than 0.20% by mass, and is 0.19% by mass or less, 0.18% by mass or less, or 0.17% by mass or less. good too. The lower limit is not particularly limited and may be 0% by mass. For example, the amount of dissolved C may be 0.01% by mass or more, 0.05% by mass or more, or 0.10% by mass or more.
[母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量の測定方法]
第2の深さ領域の固溶C量は、第1の深さ領域における析出物の数密度の測定方法に関連して説明した手順と同様にして評価用の試料を切り出し、FE-TEMによる観察及びEDXによる分析から求める。母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の組成を求めるため、試料の高さは少なくとも60μm超である必要がある。Cが固溶Cではなく析出物として存在する場合、その存在形態は酸化物を含む非金属介在物と炭化物の2種に限定される。酸化物を含む非金属介在物や炭化物におけるCの濃度は、鋼板の平均成分値の2倍を超える値を持つ。このため、母材表面から10~60μmの第2の深さ領域におけるFE-TEM及びEDXによるマップ分析値において、鋼板の平均組成の2倍以下の領域を鋼母相とみなし、その領域の平均C量を固溶C量とする。
[Method for measuring the amount of dissolved C in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface]
The amount of solid solution C in the second depth region is obtained by cutting out a sample for evaluation in the same manner as the procedure described in relation to the method for measuring the number density of precipitates in the first depth region, observing with FE-TEM and Obtained from EDX analysis. In order to determine the composition of the second depth region from 10 to 60 μm from the base material surface, the height of the sample should be at least greater than 60 μm. When C exists as precipitates instead of dissolved C, its existence forms are limited to two types: nonmetallic inclusions containing oxides and carbides. The concentration of C in nonmetallic inclusions and carbides containing oxides has a value exceeding twice the average component value of the steel sheet. For this reason, in the map analysis values by FE-TEM and EDX in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface, the region of twice or less the average composition of the steel plate is regarded as the steel matrix, and the average of that region Let the amount of C be the amount of dissolved C.
高強度鋼板全体の化学組成におけるC含有量は0.20~0.40質量%であることが好ましい。本発明の実施形態に係る高強度鋼板では、母材表面から10~60μmの第2の深さ領域よりも内部(鋼板の深さ方向中心)側では、平均炭素濃度が母材の炭素濃度とほぼ同じか又は完全に同じとなる。このため、高強度鋼板のC含有量を0.20~0.40質量%とすることで、母材表面から10~60μmの第2の深さ領域と比較して、より硬い層が母材表面から60μm以上深い領域に存在することを確実にすることができる。高強度鋼板のC含有量は0.21質量%以上、0.22質量%以上、0.23質量%以上又は0.24質量%以上であってもよい。同様に、高強度鋼板のC含有量は0.38質量%以下、0.36質量%以下又は0.34質量%以下であってもよい。 The C content in the chemical composition of the entire high-strength steel sheet is preferably 0.20-0.40% by mass. In the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention, the average carbon concentration is the carbon concentration of the base material inside (the center of the steel sheet in the depth direction) of the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface. almost the same or completely the same. Therefore, by setting the C content of the high-strength steel sheet to 0.20 to 0.40% by mass, a harder layer is formed in the base material than in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface. It can be ensured that it exists in a region deeper than 60 μm from the surface. The C content of the high-strength steel sheet may be 0.21% by mass or more, 0.22% by mass or more, 0.23% by mass or more, or 0.24% by mass or more. Similarly, the C content of the high-strength steel sheet may be 0.38% by mass or less, 0.36% by mass or less, or 0.34% by mass or less.
[板厚]
高強度鋼板の板厚は、特に限定されないが、剛性を高める観点からは0.2mm以上であることが好ましく、0.3mm以上、0.6mm以上、1.0mm以上又は2.0mm以上であってもよい。一方で、板厚が厚すぎると、張出成形時の成形荷重が増加し、金型の損耗や生産性の低下を招く場合がある。このため、高強度鋼板の板厚は6.0mm以下であることが好ましく、5.0mm以下又は4.0mm以下であってもよい。
[Thickness]
The plate thickness of the high-strength steel plate is not particularly limited, but is preferably 0.2 mm or more from the viewpoint of increasing rigidity, and may be 0.3 mm or more, 0.6 mm or more, 1.0 mm or more, or 2.0 mm or more. may On the other hand, if the plate thickness is too thick, the forming load during stretch forming will increase, which may lead to mold wear and a decrease in productivity. Therefore, the thickness of the high-strength steel sheet is preferably 6.0 mm or less, and may be 5.0 mm or less or 4.0 mm or less.
上記の好ましい高強度鋼板を用いた場合のより具体的な実施形態としては、亜鉛系めっきと接する高強度鋼板の母材表面が、重ね合わされた複数の鋼板の重ね面に位置する実施形態1と、重ね合わされた複数の鋼板の最も外側(すなわち電極側)の表面に位置する実施形態2と、その両方(実施形態3)とが挙げられ、下記のとおりである。
[実施形態1]
高強度鋼板の母材が亜鉛系めっきと接する母材表面が、重ね合わされた複数の鋼板の重ね面に位置し、当該母材表面から1~10μmの第1の深さ領域に直径0.1μm未満の析出物が10~200個/μm2の数密度で存在しており、当該母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満である。
[実施形態2]
高強度鋼板の母材が亜鉛系めっきと接する母材表面が、重ね合わされた複数の鋼板の最も外側の表面に位置し、当該母材表面から1~10μmの第1の深さ領域に直径0.1μm未満の析出物が10~200個/μm2の数密度で存在しており、当該母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満である。
[実施形態3]
高強度鋼板の母材が亜鉛系めっきと接する母材表面が、重ね合わされた複数の鋼板の重ね面及び最も外側の表面に位置し、当該母材表面から1~10μmの第1の深さ領域に直径0.1μm未満の析出物が10~200個/μm2の数密度で存在しており、当該母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満である。
As a more specific embodiment when using the above preferred high-strength steel sheet, the base material surface of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is positioned on the overlapping surface of the plurality of steel sheets. , Embodiment 2 located on the outermost (ie, electrode side) surface of the stacked steel sheets, and both (Embodiment 3), as follows.
[Embodiment 1]
The surface of the base material of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is located on the overlapping surface of the plurality of steel sheets, and the diameter of the base material is 0.1 μm in the first depth region of 1 to 10 μm from the surface of the base material. Precipitates are present at a number density of 10 to 200/μm 2 , and the solid solution C amount in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is less than 0.20% by mass. .
[Embodiment 2]
The base material surface of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is located on the outermost surface of the plurality of superimposed steel sheets, and the diameter is 0 in a first depth region of 1 to 10 μm from the base material surface. Precipitates of less than 1 μm are present at a number density of 10 to 200/μm 2 , and the solid solution C amount in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is less than 0.20% by mass. is.
[Embodiment 3]
The base material surface where the base material of the high-strength steel sheet is in contact with the zinc-based plating is located on the overlapping surface and the outermost surface of the plurality of stacked steel sheets, and the first depth region of 1 to 10 μm from the base material surface. Precipitates with a diameter of less than 0.1 μm are present at a number density of 10 to 200/μm 2 , and the solid solution C amount in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is 0.20. It is less than % by mass.
[複数の鋼板の重ね面のコロナボンド内における亜鉛系めっきのη相の量が20面積%以下]
実施形態1及び3に関連する本発明のさらに好ましい実施形態によれば、高強度鋼板の母材が亜鉛系めっきと接する母材表面が位置する複数の鋼板の重ね面のコロナボンド内における亜鉛系めっきのη相の量は20面積%以下である。亜鉛系めっきのη相とは、Znを主体(例えばZn含有量が95~100質量%)とし、Feなどの他の元素が固溶状態で含まれている相を意味する。溶接の入熱によって亜鉛系めっきと鋼板との間で合金化が進行すると、鋼板の重ね面に形成されるコロナボンド内において、初期の亜鉛系めっきからZnを主体とするη相の割合が減少することとなる。通常の溶接方法と比較して、より入熱の多い溶接方法を実施することで、亜鉛系めっきと鋼板との間の合金化をさらに促進させることができるため、コロナボンド内における亜鉛系めっきのη相の量を20面積%以下まで低減することが可能となる。スポット溶接時の入熱によって重ね面側の亜鉛系めっきの合金化が進行することで当該亜鉛系めっきの融点が高くなる。このため、η相の割合が比較的高い場合と比較して、溶融亜鉛の鋼板内部への侵入を抑制又は低減することができ、重ね面におけるLME割れの抑制効果をさらに高めることが可能となる。LME割れの抑制効果を高める観点からは、コロナボンド内における亜鉛系めっきのη相の量はより小さいことが好ましく、例えば18面積%以下又は15面積%以下であってもよい。
[The amount of η phase of zinc-based plating in the corona bond of the overlapping surfaces of a plurality of steel sheets is 20 area% or less]
According to a further preferred embodiment of the present invention, which relates to
コロナボンド内における亜鉛系めっきのη相の面積率の測定は、以下のようにして行われる。SEM-EDSにより溶接部断面におけるコロナボンドのZn及びFe元素分布像を撮影する。その像におけるη相を、Zn濃度が95%以上及びFe濃度が5%以下の領域と定義する。この定義を満たす部分とそれ以外の部分を画像解析ソフトにより二値化し、コロナボンド内の亜鉛系めっきに占めるη相の面積率を算出する。測定領域は、例えば横方向に100μm、高さ方向に10μmの矩形とすればよい。ただし、高さ方向はコロナボンド内めっき層厚みに応じて増加させる必要がある。合計のめっき層厚みが10μmを超える場合は測定領域の高さは10μmを超える値に設定する。この測定領域の内のη相の面積を同領域内のZnが存在する領域の面積で除せばη相の面積率が求まる。η相の面積率は、コロナボンドの外側端部で測定する。 The area ratio of the η phase of the zinc-based plating in the corona bond is measured as follows. A SEM-EDS is used to photograph the Zn and Fe element distribution images of the corona bond in the cross section of the weld zone. The η phase in the image is defined as the region with Zn concentration above 95% and Fe concentration below 5%. The portion that satisfies this definition and the other portion are binarized using image analysis software, and the area ratio of the η phase in the zinc-based plating within the corona bond is calculated. The measurement area may be, for example, a rectangle with a width of 100 μm and a height of 10 μm. However, it is necessary to increase the height in accordance with the thickness of the plating layer inside the corona bond. When the total plating layer thickness exceeds 10 μm, the height of the measurement area is set to a value exceeding 10 μm. The area ratio of the η phase can be obtained by dividing the area of the η phase within the measurement region by the area of the region in which Zn exists. The eta-phase area fraction is measured at the outer edge of the corona bond.
[複数の鋼板の最も外側の表面の溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の量が20面積%以下]
実施形態2及び3に関連する本発明のさらに好ましい実施形態によれば、高強度鋼板の母材が亜鉛系めっきと接する母材表面が位置する複数の鋼板の最も外側すなわち電極側の表面の溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の量は20面積%以下である。溶接の入熱によって亜鉛系めっきと鋼板との間で合金化が進行すると、先に説明したコロナボンド内だけでなく、電極側の熱影響部内においても、初期の亜鉛系めっきからZnを主体とするη相の割合が減少することとなる。したがって、通常の溶接方法と比較して、より入熱の多い溶接方法を実施することで、亜鉛系めっきと鋼板との間の合金化をさらに促進させることができるため、電極側の熱影響部内における亜鉛系めっきのη相の量を20面積%以下まで低減することが可能となる。本実施形態においては、電極側の熱影響部を代表して溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の量が規定される。先に説明したのと同様に、スポット溶接時の入熱によって電極側の亜鉛系めっきの合金化が進行することで当該亜鉛系めっきの融点が高くなる。このため、η相の割合が比較的高い場合と比較して、溶融亜鉛の鋼板内部への侵入を抑制又は低減することができ、電極側の表面におけるLME割れの抑制効果をさらに高めることが可能となる。LME割れの抑制効果を高める観点からは、溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の量はより小さいことが好ましく、例えば18面積%以下又は15面積%以下であってもよい。
[The amount of η phase of the zinc-based plating in the weld shoulders on the outermost surfaces of the plurality of steel sheets is 20 area% or less]
According to a further preferred embodiment of the present invention related to Embodiments 2 and 3, welding of the outermost surface, that is, the electrode-side surface of a plurality of steel sheets where the base material surface of the high-strength steel sheet is in contact with the zinc-based plating The amount of η phase of the zinc-based plating on the shoulder is 20 area % or less. When the alloying progresses between the zinc-based coating and the steel sheet due to the heat input of welding, not only in the corona bond described above, but also in the heat-affected zone on the electrode side, the initial zinc-based coating is mainly composed of Zn. The ratio of the η phase to be used is reduced. Therefore, by implementing a welding method with a higher heat input than a normal welding method, the alloying between the zinc-based plating and the steel sheet can be further promoted, so the heat-affected zone on the electrode side It is possible to reduce the amount of η phase in the zinc-based plating to 20 area % or less. In the present embodiment, the amount of η phase of the zinc-based plating on the shoulder portion of the weld is defined as a representative of the heat affected zone on the electrode side. As described above, the melting point of the zinc-based coating increases as the zinc-based coating on the electrode side is alloyed by the heat input during spot welding. For this reason, it is possible to suppress or reduce the penetration of molten zinc into the steel sheet compared to the case where the proportion of the η phase is relatively high, and it is possible to further enhance the effect of suppressing LME cracks on the surface on the electrode side. becomes. From the viewpoint of enhancing the effect of suppressing LME cracking, the amount of the η phase of the zinc-based plating in the shoulder portion of the weld is preferably smaller, and may be, for example, 18 area % or less or 15 area % or less.
溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の面積率の測定は、以下のようにして行われる。SEM-EDSにより溶接部断面における溶接部肩部の外側境界(溶接中の電極加圧を受け電極形状を反映した曲率を持つ部分から、電極が接触しない平坦な部分に急に形状を変化する部位)を中心とした横方向に100μm、高さ方向に10μmの矩形の範囲のZn及びFe元素分布像を撮影する。ただし、高さ方向は上記肩部のめっき層厚みに応じて増加させる必要がある。合計のめっき層厚みが10μmを超える場合は測定領域の高さは10μmを超える値に設定する。その像におけるη相を、Zn濃度が95%以上及びFe濃度が5%以下の領域と定義する。この定義を満たす部分とそれ以外の部分を画像解析ソフトにより二値化し、溶接部肩部における亜鉛系めっきに占めるη相の面積率を算出する。具体的には、この測定領域の内のη相の面積を同領域内のZnが存在する領域の面積で除せばη相の面積率が求まる。 The measurement of the area ratio of the η phase of the zinc-based plating on the weld shoulder is performed as follows. By SEM-EDS, the outer boundary of the weld shoulder in the cross section of the weld (the part where the shape suddenly changes from the part with the curvature reflecting the electrode shape due to the electrode pressure during welding to the flat part where the electrode does not contact) ) in a rectangular range of 100 μm in the horizontal direction and 10 μm in the vertical direction. However, it is necessary to increase the height in accordance with the thickness of the plating layer of the shoulder portion. When the total plating layer thickness exceeds 10 μm, the height of the measurement area is set to a value exceeding 10 μm. The η phase in the image is defined as the region with Zn concentration above 95% and Fe concentration below 5%. The part that satisfies this definition and the other part are binarized by image analysis software, and the area ratio of the η phase in the zinc-based plating on the shoulder of the weld is calculated. Specifically, the area ratio of the η phase can be obtained by dividing the area of the η phase within the measurement region by the area of the region in which Zn exists.
[高強度鋼板の好ましい化学組成]
先に述べたとおり、本発明の実施形態に係る高強度鋼板は、980MPa以上の引張強さを有し、亜鉛系めっきと接する母材表面からの深さ領域を第2の深さ領域の硬さが第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低くなるよう制御された3層構造とする任意の材料であってよい。したがって、高強度鋼板の化学組成は、特に限定されず、上記の要件を満たす範囲で適切に決定すればよい。より詳しくは、本発明は、上記のとおり、高強度鋼板を含み、スポット溶接時のLME割れの発生を抑制できる抵抗スポット溶接継手を提供することを目的とするものであって、980MPa以上の引張強さを有し、上記の3層構造からなる深さ領域を有する高強度鋼板を使用することによって当該目的を達成するものである。したがって、高強度鋼板の化学組成自体は、本発明の目的を達成する上で必須の技術的特徴でないことは明らかである。以下、本発明の実施形態に係る高強度鋼板の好ましい化学組成について詳しく説明するが、これらの説明は、上記の要件を満たすための高強度鋼板の好ましい化学組成の単なる例示を意図するものであって、本発明をこのような特定の化学組成を有する高強度鋼板に限定することを意図するものではない。また、以下の説明において、各元素の含有量の単位である「%」は、特に断りがない限り「質量%」を意味するものである。さらに、本明細書において、数値範囲を示す「~」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
[Preferred chemical composition of high-strength steel sheet]
As described above, the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention has a tensile strength of 980 MPa or more, and the depth region from the base material surface in contact with the zinc-based plating is the hardness of the second depth region. It may be any material in a three-layer structure with a controlled hardness lower than the hardness of the first and third depth regions. Therefore, the chemical composition of the high-strength steel sheet is not particularly limited, and may be appropriately determined within the range that satisfies the above requirements. More specifically, as described above, the object of the present invention is to provide a resistance spot-welded joint that includes a high-strength steel plate and can suppress the occurrence of LME cracking during spot welding, and has a tensile strength of 980 MPa or more. The object is achieved by using a high-strength steel sheet having strength and having a depth region of the three-layer structure described above. Therefore, it is clear that the chemical composition of the high-strength steel sheet itself is not an essential technical feature for achieving the object of the present invention. Preferred chemical compositions of high-strength steel sheets according to embodiments of the present invention will be described in detail below, but these explanations are intended to be mere examples of preferred chemical compositions of high-strength steel sheets for satisfying the above requirements. Therefore, it is not intended that the present invention be limited to high strength steel sheets having such a specific chemical composition. Also, in the following description, the unit of content of each element, "%", means "% by mass" unless otherwise specified. Furthermore, in this specification, the term "to" indicating a numerical range is used to include the numerical values before and after it as lower and upper limits, unless otherwise specified.
[C:0.20~0.40%]
Cは、安価に引張強さを増加させる元素であり、鋼の強度を制御するために重要な元素である。このような効果を十分に得るために、C含有量は0.20%以上とすることが好ましい。C含有量は0.21%以上、0.22%以上、0.23%以上又は0.24%以上であってもよい。一方で、Cを過度に含有すると、伸びの低下を招く場合がある。このため、C含有量は0.40%以下とすることが好ましい。C含有量は0.38%以下、0.36%以下又は0.34%以下であってもよい。
[C: 0.20 to 0.40%]
C is an element that increases the tensile strength at low cost and is an important element for controlling the strength of steel. In order to sufficiently obtain such effects, the C content is preferably 0.20% or more. The C content may be 0.21% or more, 0.22% or more, 0.23% or more, or 0.24% or more. On the other hand, an excessive C content may lead to a decrease in elongation. Therefore, the C content is preferably 0.40% or less. The C content may be 0.38% or less, 0.36% or less, or 0.34% or less.
[Si:0.01~2.00%]
Siは、脱酸剤として作用し、冷延板焼鈍中の冷却過程における炭化物の析出を抑制する元素である。このような効果を十分に得るために、Si含有量は0.01%以上とすることが好ましい。Si含有量は0.10%以上、0.30%以上又は0.80%以上であってもよい。一方で、Siを過度に含有すると、鋼強度の増加とともに伸びの低下を招く場合がある。このため、Si含有量は2.00%以下とすることが好ましい。Si含有量は1.80%以下、1.50%以下又は1.20%以下であってもよい。
[Si: 0.01 to 2.00%]
Si is an element that acts as a deoxidizing agent and suppresses the precipitation of carbides during the cooling process during cold-rolled sheet annealing. In order to sufficiently obtain such effects, the Si content is preferably 0.01% or more. The Si content may be 0.10% or more, 0.30% or more, or 0.80% or more. On the other hand, an excessive Si content may increase the strength of the steel and decrease the elongation. Therefore, the Si content is preferably 2.00% or less. The Si content may be 1.80% or less, 1.50% or less, or 1.20% or less.
[Mn:0.10~4.00%]
Mnは、鋼のフェライト変態に影響を与える因子であり、強度上昇に有効な元素である。このような効果を十分に得るために、Mn含有量は0.10%以上とすることが好ましい。Mn含有量は0.50%以上、1.00%以上又は1.50%以上であってもよい。一方で、Mnを過度に含有すると、鋼強度の増加とともに伸びの低下を招く場合がある。このため、Mn含有量は4.00%以下とすることが好ましい。Mn含有量は3.30%以下、3.00%以下又は2.70%以下であってもよい。
[Mn: 0.10 to 4.00%]
Mn is a factor that affects the ferrite transformation of steel and is an element effective in increasing strength. In order to sufficiently obtain such effects, the Mn content is preferably 0.10% or more. The Mn content may be 0.50% or more, 1.00% or more, or 1.50% or more. On the other hand, an excessive Mn content may increase the strength of the steel and decrease the elongation. Therefore, the Mn content is preferably 4.00% or less. The Mn content may be 3.30% or less, 3.00% or less, or 2.70% or less.
[P:0.0200%以下]
Pは、フェライト粒界に強く偏析し粒界の脆化を促す元素である。P含有量は少ないほど好ましいため、理想的には0%である。しかしながら、P含有量の過度な低減はコストの大幅な増加を招くため、P含有量は0.0001%以上としてもよく、0.0010%以上又は0.0050%以上であってもよい。一方で、Pを過度に含有すると、上記のとおり粒界偏析により鋼の脆化を招く場合がある。このため、P含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。P含有量は0.0180%以下、0.0150%以下又は0.0100%以下であってもよい。
[P: 0.0200% or less]
P is an element that strongly segregates at ferrite grain boundaries and promotes embrittlement of the grain boundaries. Since the P content is preferably as small as possible, it is ideally 0%. However, excessive reduction of the P content causes a significant increase in cost, so the P content may be 0.0001% or more, 0.0010% or more, or 0.0050% or more. On the other hand, an excessive P content may cause embrittlement of the steel due to grain boundary segregation as described above. Therefore, the P content is preferably 0.0200% or less. The P content may be 0.0180% or less, 0.0150% or less, or 0.0100% or less.
[S:0.0200%以下]
Sは、鋼中でMnS等の非金属介在物を生成し、鋼材部品の延性の低下を招く元素である。S含有量は少ないほど好ましいため、理想的には0%である。しかしながら、S含有量の過度な低減はコストの大幅な増加を招くため、S含有量は0.0001%以上としてもよく、0.0002%以上、0.0010%以上又は0.0050%以上であってもよい。一方で、Sを過度に含有すると、冷間成形時に非金属介在物を起点とした割れの発生を招く場合がある。このため、S含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。S含有量は0.0180%以下、0.0150%以下又は0.0100%以下であってもよい。
[S: 0.0200% or less]
S is an element that forms non-metallic inclusions such as MnS in steel and causes a decrease in ductility of steel parts. Ideally, the S content is 0% because the smaller the S content, the better. However, since an excessive reduction in the S content causes a significant increase in cost, the S content may be 0.0001% or more, 0.0002% or more, 0.0010% or more, or 0.0050% or more. There may be. On the other hand, an excessive S content may cause cracks starting from non-metallic inclusions during cold forming. Therefore, the S content is preferably 0.0200% or less. The S content may be 0.0180% or less, 0.0150% or less, or 0.0100% or less.
[Al:1.500%以下]
Alは、鋼の脱酸剤として作用しフェライトを安定化する元素であり、必要に応じて含有されてもよい。Alは含有されていなくてもよいため、Al含有量の下限は0%である。その効果を十分に得るためには、Al含有量は0.001%以上とすることが好ましく、0.010%以上、0.050%以上又は0.100%以上であってもよい。一方で、Alを過度に含有すると、冷延板焼鈍において冷却過程でのフェライト変態及びベイナイト変態が過度に促進するため鋼板の強度が低下する場合がある。このため、Al含有量は1.500%以下とすることが好ましい。Al含有量は1.400%以下、1.200%以下又は1.000%以下であってもよい。
[Al: 1.500% or less]
Al is an element that acts as a deoxidizing agent for steel and stabilizes ferrite, and may be contained as necessary. Since Al may not be contained, the lower limit of the Al content is 0%. In order to sufficiently obtain the effect, the Al content is preferably 0.001% or more, and may be 0.010% or more, 0.050% or more, or 0.100% or more. On the other hand, when Al is contained excessively, ferrite transformation and bainite transformation are excessively accelerated in the cooling process of cold-rolled steel sheet annealing, which may reduce the strength of the steel sheet. Therefore, the Al content is preferably 1.500% or less. The Al content may be 1.400% or less, 1.200% or less, or 1.000% or less.
[N:0.0200%以下]
Nは、鋼板中で粗大な窒化物を形成し、鋼板の加工性を低下させる元素である。また、Nは、溶接時のブローホールの発生原因となる元素である。N含有量は少ないほど好ましいため、理想的には0%である。しかしながら、N含有量の過度な低減は製造コストの大幅な増加を招くため、N含有量は0.0001%以上としてもよく、0.0005%以上、0.0010%以上又は0.0050%以上であってもよい。一方で、Nを過度に含有すると、Tiと結合して多量のTiNを生成させるため、鋼板中の固溶Ti量が少なくなり、鋼板表層における析出物(例えばTi酸化物)の生成を制御できなくなる場合がある。このため、N含有量は0.0200%以下とすることが好ましい。N含有量は0.0150%以下、0.0100%以下又は0.0080%以下であってもよい。
[N: 0.0200% or less]
N is an element that forms coarse nitrides in the steel sheet and reduces the workability of the steel sheet. Also, N is an element that causes blowholes during welding. Ideally, the N content is 0% because the smaller the N content, the better. However, since an excessive reduction in the N content causes a significant increase in manufacturing costs, the N content may be 0.0001% or more, 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0050% or more. may be On the other hand, when N is contained excessively, it combines with Ti to generate a large amount of TiN, so the amount of solid solution Ti in the steel sheet decreases, and the generation of precipitates (for example, Ti oxides) in the steel sheet surface layer cannot be controlled. may disappear. Therefore, the N content is preferably 0.0200% or less. The N content may be 0.0150% or less, 0.0100% or less, or 0.0080% or less.
[Ti:0.005~0.500%]
Tiは、冷延板焼鈍における加熱及び均熱の工程において、焼鈍雰囲気から鋼の表層に侵入する酸素と結び付いて鋼板表層に微細な析出物(例えばTi酸化物)を形成するのに必要な元素である。このような析出物を十分に形成させるために、Ti含有量は0.005%以上とすることが好ましい。Ti含有量は0.010%以上、0.050%以上、0.100%以上又は0.150%以上であってもよい。一方で、Tiを過度に含有すると、過剰な析出物の形成を引き起こしたり、冷延板焼鈍中の冷却過程においてフェライト変態を促進して強度の低下を引き起こしたりする場合がある。このため、Ti含有量は0.500%以下とすることが好ましい。Ti含有量は0.450%以下、0.400%以下、0.350%以下又は0.300%以下であってもよい。
[Ti: 0.005 to 0.500%]
Ti is an element necessary for forming fine precipitates (e.g., Ti oxides) on the surface layer of the steel sheet by combining with oxygen that enters the surface layer of the steel from the annealing atmosphere in the heating and soaking steps in cold-rolled steel annealing. is. In order to sufficiently form such precipitates, the Ti content is preferably 0.005% or more. The Ti content may be 0.010% or more, 0.050% or more, 0.100% or more, or 0.150% or more. On the other hand, an excessive Ti content may cause the formation of excessive precipitates or promote ferrite transformation in the cooling process during cold-rolled steel annealing, resulting in a decrease in strength. Therefore, the Ti content is preferably 0.500% or less. The Ti content may be 0.450% or less, 0.400% or less, 0.350% or less, or 0.300% or less.
高強度鋼板の好ましい基本化学組成は上記のとおりである。さらに、高強度鋼板は、必要に応じて、残部のFeの一部に代えて、Co:0~0.5000%、Ni:0~1.0000%、Mo:0~1.0000%、Cr:0~2.0000%、O:0~0.0200%、B:0~0.0100%、Nb:0~0.5000%、V:0~0.5000%、Cu:0~0.5000%、W:0~0.1000%、Ta:0~0.1000%、Sn:0~0.0500%、Sb:0~0.0500%、As:0~0.0500%、Mg:0~0.0500%、Ca:0~0.0500%、Y:0~0.0500%、Zr:0~0.0500%、La:0~0.0500%、及びCe:0~0.0500%からなる群より選択される1種又は2種以上を含有してもよい。各元素は0.0001%以上、0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。 A preferred basic chemical composition of the high-strength steel sheet is as described above. Furthermore, the high-strength steel sheet, if necessary, replaces part of the remaining Fe with Co: 0 to 0.5000%, Ni: 0 to 1.0000%, Mo: 0 to 1.0000%, Cr : 0-2.0000%, O: 0-0.0200%, B: 0-0.0100%, Nb: 0-0.5000%, V: 0-0.5000%, Cu: 0-0. 5000%, W: 0-0.1000%, Ta: 0-0.1000%, Sn: 0-0.0500%, Sb: 0-0.0500%, As: 0-0.0500%, Mg: 0-0.0500%, Ca: 0-0.0500%, Y: 0-0.0500%, Zr: 0-0.0500%, La: 0-0.0500%, and Ce: 0-0. It may contain one or more selected from the group consisting of 0500%. Each element may be 0.0001% or more, 0.0005% or more, or 0.0010% or more.
本発明の実施形態に係る高強度鋼板において、上記の元素以外の残部は、Fe及び不純物からなる。不純物とは、高強度鋼板を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分等である。 In the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention, the balance other than the above elements consists of Fe and impurities. Impurities are components and the like that are mixed due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ores and scraps, when industrially manufacturing high-strength steel sheets.
高強度鋼板の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、高強度鋼板の化学組成は、誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-AES:Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定すればよい。C及びSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス融解-熱伝導度法を用い、Oは不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法を用いて測定すればよい。高強度鋼板の表面に亜鉛系めっきを備える場合は、機械研削により亜鉛系めっきを除去してから化学組成の分析を行えばよい。 The chemical composition of the high-strength steel sheet can be measured by a general analytical method. For example, the chemical composition of a high-strength steel sheet may be measured using Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). C and S can be measured using a combustion-infrared absorption method, N can be measured using an inert gas fusion-thermal conductivity method, and O can be measured using an inert gas fusion-nondispersive infrared absorption method. When zinc-based plating is provided on the surface of the high-strength steel sheet, the chemical composition may be analyzed after removing the zinc-based plating by mechanical grinding.
[高強度鋼板の製造方法]
次に、本発明の実施形態に係る高強度鋼板の好ましい製造方法について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態に係る高強度鋼板を製造するための特徴的な方法の例示を意図するものであって、当該高強度鋼板を以下に説明するような製造方法によって製造されるものに限定することを意図するものではない。
[Manufacturing method of high-strength steel plate]
Next, a preferred method for manufacturing the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention will be described. The following description is intended to illustrate a characteristic method for manufacturing the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention, and the high-strength steel sheet is manufactured by the manufacturing method described below. It is not intended to be limited to
本発明の実施形態に係る高強度鋼板の製造方法は、例えば、高強度鋼板に関連して上で説明した化学組成を有する鋼片を熱間圧延し、次いで580℃以下で巻き取る工程、
得られた熱延鋼板を酸洗して前記熱延鋼板の表面上に存在する酸化スケールを除去するとともに前記熱延鋼板の表層を少なくとも5μm除去する工程、及び
前記熱延鋼板を冷間圧延し、次いで焼鈍する工程であって、前記焼鈍は、得られた冷延鋼板を露点が-20~20℃の雰囲気中200~400℃の温度域で20~180秒間保持し、次いで露点が-20~20℃の雰囲気中740~900℃の温度域で45~300秒間保持することを含む工程
を含むことを特徴としている。以下、各工程について詳しく説明する。
A method for producing a high-strength steel sheet according to an embodiment of the present invention includes, for example, hot-rolling a billet having the chemical composition described above in relation to the high-strength steel sheet, followed by coiling at 580° C. or less;
a step of pickling the obtained hot-rolled steel sheet to remove oxide scale existing on the surface of the hot-rolled steel sheet and removing at least 5 μm of the surface layer of the hot-rolled steel sheet; and cold-rolling the hot-rolled steel sheet. Then, a step of annealing, wherein the obtained cold-rolled steel sheet is held in an atmosphere with a dew point of -20 to 20 ° C. in a temperature range of 200 to 400 ° C. for 20 to 180 seconds, and then the dew point is -20. It is characterized by including a step of holding in an atmosphere of up to 20°C in a temperature range of 740°C to 900°C for 45 to 300 seconds. Each step will be described in detail below.
[熱間圧延及び巻き取り工程]
本工程では、高強度鋼板に関連して上で説明した化学組成を有する鋼片が熱間圧延に供される。使用する鋼片は、生産性の観点から連続鋳造法によって鋳造することが好ましいが、造塊法又は薄スラブ鋳造法によって製造してもよい。また、鋳造された鋼片に対し、板厚調整等のために、任意選択で仕上げ圧延の前に粗圧延を施してもよい。このような粗圧延は、所望のシートバー寸法が確保できればよく、その条件は特に限定されない。熱間圧延は、特に限定されないが、一般的には仕上げ圧延の完了温度が650℃以上となるような条件下で行われる。仕上げ圧延の完了温度が低すぎると、圧延反力が高まり、所望の板厚を安定して得ることが困難となるからである。上限は特に限定されないが、一般的には仕上げ圧延の完了温度は950℃以下である。
[Hot rolling and winding process]
In this process, a billet having the chemical composition described above in relation to high strength steel is subjected to hot rolling. The steel slabs to be used are preferably cast by continuous casting from the viewpoint of productivity, but may be produced by ingot casting or thin slab casting. Further, the cast steel slab may optionally be subjected to rough rolling before finish rolling for plate thickness adjustment and the like. Conditions for such rough rolling are not particularly limited as long as the desired sheet bar dimensions can be secured. Hot rolling is not particularly limited, but is generally carried out under such conditions that the completion temperature of finish rolling is 650° C. or higher. This is because if the finish rolling completion temperature is too low, the rolling reaction force increases, making it difficult to stably obtain a desired plate thickness. The upper limit is not particularly limited, but generally the finish rolling completion temperature is 950° C. or less.
[巻き取り温度]
熱間圧延後、得られた熱延鋼板は580℃以下の巻き取り温度で巻き取られる。巻き取り温度は、オーステナイトからフェライト、パーライト、ベイナイト及びマルテンサイトへの鋼組織の変態挙動を制御するとともに、Tiの析出挙動を制御する重要な因子である。比較的高い温度で巻き取ると、巻き取り後に鋼組織中で粗大なTi析出物が生成する場合がある。このような場合には、後で詳しく説明される冷延板焼鈍の後に鋼板の表層組織に特性(強度、硬さ等)の十分な傾斜(すなわち第2の深さ領域の硬さが第1の深さ領域の硬さよりも低くなるような特性の傾斜)を付与することができなくなる。したがって、このような粗大なTi析出物の生成を抑えるために、巻き取り温度はできるだけ低いほうが好ましく、具体的には580℃以下とする。巻き取り温度は好ましくは550℃以下である。例えば、巻き取り温度は室温以下であってもよいが、室温以下の温度で巻き取るためには鋼板を冷却する水の温度を室温以下に下げる必要があり、製造コストの増加を引き起こす。また、急冷により鋼板内の残留応力が高まるため、例えば、10℃未満の温度で鋼板を巻き取ると、後工程の酸洗においてコイルをほどく際に、鋼板の割れを招き、生産性が低下する。このため、特に限定されないが、巻き取り温度の下限値は一般的には10℃以上であり、好ましくは50℃以上である。
[Winding temperature]
After hot rolling, the obtained hot-rolled steel sheet is coiled at a coiling temperature of 580°C or less. The coiling temperature is an important factor controlling the transformation behavior of the steel structure from austenite to ferrite, pearlite, bainite and martensite, and controlling the precipitation behavior of Ti. If the steel is coiled at a relatively high temperature, coarse Ti precipitates may form in the steel structure after coiling. In such a case, after cold-rolled steel sheet annealing, which will be described in detail later, the surface layer structure of the steel sheet has a sufficient gradient of properties (strength, hardness, etc.) (that is, the hardness of the second depth region is the first). It becomes impossible to impart a characteristic gradient that is lower than the hardness of the depth region of . Therefore, in order to suppress the formation of such coarse Ti precipitates, the coiling temperature is preferably as low as possible, specifically 580° C. or less. The winding temperature is preferably 550° C. or less. For example, the coiling temperature may be room temperature or below, but in order to wind the steel sheet at a temperature below room temperature, it is necessary to lower the temperature of the water for cooling the steel sheet below room temperature, which causes an increase in manufacturing costs. In addition, since the residual stress in the steel sheet increases due to rapid cooling, for example, if the steel sheet is coiled at a temperature of less than 10 ° C., the steel sheet will crack when the coil is uncoiled in the subsequent pickling process, resulting in a decrease in productivity. . Therefore, although not particularly limited, the lower limit of the winding temperature is generally 10°C or higher, preferably 50°C or higher.
[酸洗工程]
巻取った熱延鋼板を巻き戻し、酸洗に供する。酸洗を行うことで、熱延鋼板の表面上に存在する酸化スケールを除去して、冷延鋼板の化成処理性や、めっき性の向上を図ることができる。酸化スケールとは、鋼板の表面に形成された酸化物の層(外部酸化層)をいうものであり、鋼板との界面に生成するFeOとSiO2の複合酸化物であるファイアライト(Fe2SiO4)等を含む。加えて、酸洗では鋼板の表層の溶解を促進させ、熱延鋼板の表層において酸化スケールの下すなわち鋼板内部に生成した酸化物(内部酸化物)も完全に取り除かれる。鋼板内部に生成した酸化物を完全に取り除くこと、すなわち鋼板内部に生成した内部酸化層の厚さを0μmとすることで、鋼中のTiが酸素と結びつくのを抑制してTiを固溶状態で存在させることが可能となる。ここで、内部酸化層の厚さは、鋼板の表面から鋼板の板厚方向(鋼板の表面に垂直な方向)に進んだ場合における鋼板の表面から内部酸化物が存在する最も遠い位置までの距離をいうものである。酸洗後に現れた新生面から板厚内部において固溶Tiを残すことにより、冷延板焼鈍後に鋼板の最表層に微細なTi析出物を多く生成することができ、その結果として表層組織に特性の十分な傾斜を付与することができる。酸洗は一回でもよいが、熱延鋼板の酸化スケールの下に生成した鋼中の酸化物をより確実に取り除くために、複数回に分けて行ってもよく、酸洗の前後に研削ブラシなどによる機械研磨を施してもよい。また、酸洗前後での板厚の変化の測定に代替して、酸洗前後のコイル重量の変化から鋼板表層の除去量を求めてもよい。鋼板表層の除去量が5μm未満では、酸化スケール下の酸化物は完全には除去されず、すなわち内部酸化層の厚さが0μm超となり、冷延板焼鈍時の加熱工程において、鋼板表層に残存する内部酸化物から酸素の供給を受けて、鋼板表層においてTi酸化物が析出及び粗大化し、冷延板焼鈍後に鋼板の表層組織に特性の十分な傾斜を付与することができなくなる。このため、鋼板表層の除去量は5μm以上、より具体的には片面で5μm以上とし、好ましくは7μm以上、より好ましくは10μm以上である。酸洗による鋼板表層の除去量は多いほど好ましいものの、過度な鋼の溶損は、酸洗速度の低下及び歩留まり低下による生産性の低下を引き起こす。このため、上限値は一般的には150μm以下であり、120μm以下、100μm以下、70μm以下、50μm以下又は30μm以下であってもよい。
[Pickling process]
The wound hot-rolled steel sheet is unwound and subjected to pickling. By pickling, the oxide scale existing on the surface of the hot-rolled steel sheet can be removed, and the chemical convertability and the platability of the cold-rolled steel sheet can be improved. Oxide scale refers to an oxide layer (external oxide layer) formed on the surface of a steel sheet. Fayalite (Fe 2 SiO 4 ), etc. In addition, the pickling promotes the dissolution of the surface layer of the steel sheet, and completely removes oxides (internal oxides) formed under the oxide scale on the surface layer of the hot-rolled steel sheet, that is, inside the steel sheet. By completely removing the oxides generated inside the steel sheet, that is, by setting the thickness of the internal oxide layer generated inside the steel sheet to 0 μm, the combination of Ti in the steel with oxygen is suppressed and Ti is brought into a solid solution state. It is possible to exist in Here, the thickness of the internal oxide layer is the distance from the surface of the steel sheet to the farthest position where the internal oxide exists when proceeding from the surface of the steel sheet in the thickness direction of the steel sheet (direction perpendicular to the surface of the steel sheet). It means. By leaving solid solution Ti in the inside of the sheet thickness from the new surface that appeared after pickling, a large amount of fine Ti precipitates can be generated in the outermost layer of the steel sheet after cold-rolled sheet annealing. Sufficient inclination can be provided. Pickling may be done once, but in order to more reliably remove the oxides in the steel formed under the oxide scale of the hot-rolled steel sheet, it may be carried out several times. It may be subjected to mechanical polishing such as. Alternatively, instead of measuring the change in plate thickness before and after pickling, the removal amount of the steel sheet surface layer may be obtained from the change in coil weight before and after pickling. If the amount of removal of the steel sheet surface layer is less than 5 μm, the oxide under the oxide scale is not completely removed, that is, the thickness of the internal oxide layer exceeds 0 μm, and remains on the steel sheet surface layer in the heating process during cold-rolled steel annealing. Oxygen is supplied from the internal oxides, Ti oxides precipitate and coarsen in the steel sheet surface layer, and after cold-rolled steel sheet annealing, the surface layer structure of the steel sheet cannot be imparted with a sufficient gradient in properties. Therefore, the removal amount of the surface layer of the steel sheet is 5 μm or more, more specifically, 5 μm or more, preferably 7 μm or more, and more preferably 10 μm or more on one side. Although it is preferable to remove the surface layer of the steel sheet by pickling as much as possible, excessive erosion of the steel causes a decrease in pickling speed and a decrease in productivity due to a decrease in yield. Therefore, the upper limit is generally 150 μm or less, and may be 120 μm or less, 100 μm or less, 70 μm or less, 50 μm or less, or 30 μm or less.
[冷間圧延及び焼鈍工程]
最後に、得られた熱延鋼板は、冷間圧延、次いで所定の焼鈍(以下、「冷延板焼鈍」ともいう)を施され、本発明の実施形態に係る高強度鋼板が得られる。冷間圧延における圧下率は、特に限定されず、任意の適切な値であってよい。例えば、当該圧下率は5%以上、10%以上若しくは30%以上であってよく、及び/又は90%以下、75%以下若しくは50%以下であってもよい。以下、冷延板焼鈍について詳しく説明する。
[Cold rolling and annealing process]
Finally, the obtained hot-rolled steel sheet is cold-rolled and then subjected to predetermined annealing (hereinafter also referred to as "cold-rolled steel sheet annealing") to obtain the high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention. The rolling reduction in cold rolling is not particularly limited, and may be any appropriate value. For example, the rolling reduction may be 5% or more, 10% or more, or 30% or more, and/or may be 90% or less, 75% or less, or 50% or less. The cold-rolled sheet annealing will be described in detail below.
[冷延板焼鈍]
[200~400℃の温度域での露点]
冷延板焼鈍中の加熱工程において、炉内におけるガス雰囲気の露点を高めること、具体的には露点を-20~20℃の範囲内に制御することにより鋼板内部への酸素の侵入を促し、鋼板の最表層部に微細なTi析出物を生むことができる。これらの微細なTi析出物を核として、加熱処理に続く均熱処理において母材表面から1~10μmの第1の深さ領域に直径0.1μm未満の析出物を10個/μm2以上生成させ、冷延板焼鈍後の鋼板における最表層の硬さを増加させることができる。露点が低すぎると、鋼板内に侵入する酸素の量が足りず、微細なTi析出物の核が少なくなるため、冷延板焼鈍後の鋼板の最表層において析出物を十分な量で析出させることができなくなる。このため、露点の下限値は-20℃以上とし、好ましくは-15°以上である。一方で、露点が高いと、鋼板内に侵入する酸素の量が過剰となり、粗大なTi析出物が低い数密度で生成することとなる。このため、露点の上限値は20℃以下とし、好ましくは15℃以下である。
[Cold-rolled sheet annealing]
[Dew point in the temperature range of 200 to 400 ° C.]
In the heating process during cold-rolled steel annealing, increasing the dew point of the gas atmosphere in the furnace, specifically controlling the dew point within the range of -20 to 20 ° C. promotes the penetration of oxygen into the steel plate, Fine Ti precipitates can be produced in the outermost layer of the steel sheet. Using these fine Ti precipitates as nuclei, 10 or more precipitates with a diameter of less than 0.1 μm are generated/μm 2 in the first depth region of 1 to 10 μm from the base material surface in the soaking treatment following the heat treatment. , the hardness of the outermost layer in the steel sheet after cold-rolled steel annealing can be increased. If the dew point is too low, the amount of oxygen that enters the steel sheet is insufficient, and the number of fine Ti precipitate nuclei decreases. I can't do it. Therefore, the lower limit of the dew point is -20°C or higher, preferably -15°C or higher. On the other hand, if the dew point is high, the amount of oxygen that enters the steel sheet becomes excessive, and coarse Ti precipitates are formed at a low number density. Therefore, the upper limit of the dew point is 20°C or lower, preferably 15°C or lower.
[200~400℃の温度域での保持時間]
冷延板焼鈍中の加熱工程において、鋼板の最表層部に微細なTi析出物を生むためには、露点とともに、200~400℃の温度域での保持時間を制御することが効果的である。ここで、保持時間とは、200~400℃の温度域に滞在している時間をいうものであり、よって200~400℃の間で徐々に昇温されている場合の時間を包含するものである。保持時間が短いと、鋼板内に侵入する酸素の量が足りず、微細なTi析出物の核が少なくなるため、冷延板焼鈍後の鋼板の最表層において析出物を十分な量で析出させることができなくなる。このため、保持時間の下限値は20秒以上とし、好ましくは30秒以上である。一方で、保持時間が長いと、鋼板内に侵入する酸素の量が過剰となり、粗大なTi析出物が低い数密度で生成することとなる。このため、保持時間の上限値は180秒以下とし、好ましくは150秒以下である。
[Holding time in the temperature range of 200 to 400°C]
In the heating process during cold-rolled steel annealing, it is effective to control the dew point and the holding time in the temperature range of 200 to 400° C. in order to produce fine Ti precipitates on the outermost layer of the steel sheet. Here, the holding time means the time during which the temperature stays in the temperature range of 200 to 400°C, and thus includes the time when the temperature is gradually raised between 200 to 400°C. be. If the holding time is short, the amount of oxygen that penetrates into the steel sheet is insufficient, and the number of fine Ti precipitate nuclei decreases. I can't do it. Therefore, the lower limit of the retention time is set to 20 seconds or longer, preferably 30 seconds or longer. On the other hand, if the holding time is long, the amount of oxygen entering the steel sheet becomes excessive, and coarse Ti precipitates are formed with a low number density. Therefore, the upper limit of the retention time is set to 180 seconds or less, preferably 150 seconds or less.
[740~900℃の温度域での露点]
冷延板焼鈍において、200~400℃の温度域における露点と保持時間を最適化して鋼板の最表層部に微細なTi析出物を生成させた後、これらの微細なTi析出物を核として、740~900℃における露点を制御することにより、鋼板の最表層において析出物を十分な量で析出させることができる。さらに、740~900℃での保持では、200~400℃での保持に比べて鋼中の合金元素の拡散が促進されるため、鋼中に固溶していたCが酸素と結びつき、雰囲気中に脱離(脱炭反応)して固溶C量が低下する。この効果により母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量を0.20質量%未満に低減でき、この領域に軟質層を新たに作ることが可能となる。露点が低すぎると、鋼板内に侵入する酸素の量が足りないため、Ti析出物並びに当該Ti析出物を核としたSi及びMn酸化物の粗大化が足りず、冷延板焼鈍後の鋼板の最表層において析出物を十分な量で析出させることができず、加えて、母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量を低減できなくなる。このため、露点の下限値は-20℃以上とし、好ましくは-15℃以上である。一方で、露点が高いと、鋼板内に侵入する酸素の量が過剰となり、Ti析出物並びに当該Ti析出物を核としたSi及びMn酸化物の粗大化及び合体を抑えることができなくなり、析出物の数密度が低下する。このため、露点の上限値は20℃以下とし、好ましくは15℃以下である。
[Dew point in the temperature range of 740 to 900 ° C.]
In cold-rolled sheet annealing, after optimizing the dew point and holding time in the temperature range of 200 to 400 ° C. to generate fine Ti precipitates in the outermost layer of the steel sheet, these fine Ti precipitates are used as nuclei, By controlling the dew point at 740 to 900° C., a sufficient amount of precipitates can be deposited in the outermost layer of the steel sheet. Furthermore, holding at 740 to 900°C promotes the diffusion of alloying elements in the steel compared to holding at 200 to 400°C, so that C dissolved in the steel combines with oxygen, desorption (decarburization reaction), and the amount of dissolved C decreases. Due to this effect, the amount of dissolved C in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface can be reduced to less than 0.20% by mass, making it possible to form a new soft layer in this region. If the dew point is too low, the amount of oxygen that penetrates into the steel sheet is insufficient, so Ti precipitates and Si and Mn oxides with the Ti precipitates as nuclei are insufficiently coarsened, and the steel sheet after cold-rolled sheet annealing. In addition, the solid solution C amount in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface cannot be reduced. Therefore, the lower limit of the dew point is -20°C or higher, preferably -15°C or higher. On the other hand, if the dew point is high, the amount of oxygen that enters the steel sheet becomes excessive, and it becomes impossible to suppress the coarsening and coalescence of Ti precipitates and Si and Mn oxides with the Ti precipitates as nuclei. The number density of objects decreases. Therefore, the upper limit of the dew point is 20°C or lower, preferably 15°C or lower.
[740~900℃の温度域での保持時間]
冷延板焼鈍において、200~400℃の温度域における露点と保持時間を最適化して鋼板の最表層部に微細なTi析出物を生成させた後、これらの微細なTi析出物を核として、740~900℃における保持時間を制御することにより、鋼板の最表層において析出物を十分な量で析出させることができる。さらに、740~900℃での保持では、200~400℃での保持に比べて鋼中の合金元素の拡散が促進されるため、鋼中に固溶していたCが酸素と結びつき、雰囲気中に脱離(脱炭反応)して固溶C量が低下する。この効果により母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量を0.20質量%未満に低減でき、この領域に軟質層を新たに作ることが可能となる。ここで、保持時間とは、740~900℃の温度域に滞在している時間をいうものであり、よって740~900℃の間で徐々に昇温されている場合の時間を包含するものである。保持時間が短いと、鋼板内に侵入する酸素の量が足りないため、Ti析出物並びに当該Ti析出物を核としたSi及びMn酸化物の粗大化が足りず、冷延板焼鈍後の鋼板の最表層において析出物を十分な量で析出させることができず、加えて、母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量を低減できなくなる。このため、保持時間の下限値は45秒以上とし、好ましくは48秒以上又は60秒以上である。一方で、保持時間が長いと、鋼板内に侵入する酸素の量が過剰となり、Ti析出物並びに当該Ti析出物を核としたSi及びMn酸化物の粗大化及び合体を抑えることができなくなり、析出物の数密度が低下する。このため、保持時間の上限値は300秒以下とし、好ましくは250秒以下である。
[Holding time in the temperature range of 740 to 900 ° C.]
In cold-rolled sheet annealing, after optimizing the dew point and holding time in the temperature range of 200 to 400 ° C. to generate fine Ti precipitates in the outermost layer of the steel sheet, these fine Ti precipitates are used as nuclei, By controlling the holding time at 740 to 900° C., a sufficient amount of precipitates can be deposited in the outermost layer of the steel sheet. Furthermore, holding at 740 to 900°C promotes the diffusion of alloying elements in the steel compared to holding at 200 to 400°C, so that C dissolved in the steel combines with oxygen, desorption (decarburization reaction), and the amount of dissolved C decreases. Due to this effect, the amount of dissolved C in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface can be reduced to less than 0.20% by mass, making it possible to form a new soft layer in this region. Here, the holding time means the time during which the temperature stays in the temperature range of 740 to 900°C, and thus includes the time when the temperature is gradually increased between 740 to 900°C. be. If the holding time is short, the amount of oxygen that enters the steel sheet is insufficient, so that Ti precipitates and Si and Mn oxides with the Ti precipitates as nuclei are insufficiently coarsened, and the steel sheet after cold-rolled sheet annealing. In addition, the solid solution C amount in the second depth region of 10 to 60 μm from the base material surface cannot be reduced. Therefore, the lower limit of the retention time is 45 seconds or longer, preferably 48 seconds or longer, or 60 seconds or longer. On the other hand, if the holding time is long, the amount of oxygen that enters the steel sheet becomes excessive, making it impossible to suppress coarsening and coalescence of Ti precipitates and Si and Mn oxides with the Ti precipitates as nuclei. The number density of precipitates decreases. Therefore, the upper limit of the holding time is 300 seconds or less, preferably 250 seconds or less.
本発明の実施形態に係る高強度鋼板の製造方法では、上記のとおり、鋼板表層に微細な析出物(例えばTi酸化物)を形成させるためにTiを含有させており、より具体的には、Tiを含有する熱延鋼板を巻き取り工程において580℃以下の比較的低い巻き取り温度で巻き取ることで、鋼組織中の粗大なTi析出物の生成が抑制され、次の酸洗工程において熱延鋼板表層の除去量を5μm以上とすることで外部酸化物に加えて内部酸化物も完全に取り除かれ、鋼中のTiが酸素と結びつくのを抑制してTiを固溶状態で存在させることを可能とする。次に、焼鈍工程において200~400℃での制御された焼鈍(露点:-20~20℃、保持時間:20~180秒)により微細なTi析出物を生成し、次いで740~900℃での制御された焼鈍(露点:-20~20℃、保持時間:40~300秒)により、上記の微細なTi析出物を核として鋼板の最表層に析出物を十分な量で析出させることができる。このような析出物に起因する析出強化によって最表層の硬さを増加させることができる。さらに、このような高温下で鋼中の合金元素の拡散が促進され、鋼中に固溶していたCが酸素と結びついて雰囲気中に脱離し、母材表面から10~60μmの第2の深さ領域の固溶C量を0.20質量%未満に低減することができる。その結果として、この領域に最表層に比べて軟らかい層を形成することができる。すなわち、本発明の実施形態に係る高強度鋼板の製造方法では、Tiの存在を前提として、これを含有する鋼を特に巻き取り工程、酸洗工程、及び焼鈍工程の製造条件を適切に制御することにより、鋼板の表層組織に硬さ等の特性の十分な傾斜を付与することを可能としている。 In the method for producing a high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention, as described above, Ti is contained in order to form fine precipitates (for example, Ti oxide) on the surface layer of the steel sheet. More specifically, By coiling the hot-rolled steel sheet containing Ti at a relatively low coiling temperature of 580°C or less in the coiling process, the formation of coarse Ti precipitates in the steel structure is suppressed, and the heat is reduced in the subsequent pickling process. By setting the removal amount of the surface layer of the rolled steel sheet to 5 μm or more, not only the external oxide but also the internal oxide are completely removed, suppressing the combination of Ti in the steel with oxygen and allowing Ti to exist in a solid solution state. enable Next, in the annealing step, controlled annealing at 200 to 400°C (dew point: -20 to 20°C, holding time: 20 to 180 seconds) produces fine Ti precipitates, followed by annealing at 740 to 900°C. By controlled annealing (dew point: -20 to 20°C, holding time: 40 to 300 seconds), a sufficient amount of precipitates can be precipitated on the outermost layer of the steel sheet using the fine Ti precipitates as nuclei. . Precipitation strengthening resulting from such precipitates can increase the hardness of the outermost layer. Furthermore, under such high temperature, the diffusion of alloying elements in the steel is promoted, and C solid solution in the steel is combined with oxygen and desorbed into the atmosphere, resulting in a second The amount of dissolved C in the depth region can be reduced to less than 0.20% by mass. As a result, a softer layer than the outermost layer can be formed in this region. That is, in the method for producing a high-strength steel sheet according to the embodiment of the present invention, on the premise of the presence of Ti, the production conditions for the steel containing Ti are appropriately controlled, particularly in the coiling process, pickling process, and annealing process. Thus, it is possible to impart a sufficient gradient of properties such as hardness to the surface layer structure of the steel sheet.
焼鈍後の冷却、焼戻し及びめっき処理等の操作は、特には限定されず、他の所望の特性を考慮して、任意の適切な条件を適宜選択して実施すればよい。 Operations such as cooling after annealing, tempering, and plating are not particularly limited, and any appropriate conditions may be appropriately selected in consideration of other desired properties.
[高強度鋼板以外の鋼板]
本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手において使用される複数の鋼板のうち上で説明した高強度鋼板以外の鋼板としては、任意の適切な鋼板を使用することが可能である。このような鋼板としては、例えば、同様に引張強さが980MPa以上であって、母材表面からの深さ領域が上記の3層構造を有していない高強度鋼板であってもよい。一方で、このような鋼板が低強度鋼板である場合には、当該鋼板は、引張強さが980MPa未満であること以外は、化学組成、金属組織、及び形状等は特に限定されない。したがって、上で説明した高強度鋼板以外の鋼板については、抵抗スポット溶接継手の用途や所望の特性、例えば所望の継手強度などに応じて、適切な鋼板を適宜選択すればよい。
[Steel sheets other than high-strength steel sheets]
Any appropriate steel plate can be used as the steel plate other than the high-strength steel plate described above among the plurality of steel plates used in the resistance spot welded joint according to the embodiment of the present invention. Such a steel plate may be, for example, a high-strength steel plate that similarly has a tensile strength of 980 MPa or more and does not have the three-layer structure described above in the depth region from the surface of the base material. On the other hand, when such a steel sheet is a low-strength steel sheet, the steel sheet is not particularly limited in chemical composition, metallographic structure, shape, etc., except that the steel sheet has a tensile strength of less than 980 MPa. Therefore, as for steel sheets other than the high-strength steel sheets described above, an appropriate steel sheet may be appropriately selected according to the application and desired properties of the resistance spot welded joint, such as desired joint strength.
[亜鉛系めっき]
亜鉛系めっきは、特に限定されず、任意の適切な亜鉛系めっきであってよい。亜鉛系めっきは、溶融亜鉛めっき及び電気亜鉛めっきのいずれでもよい。溶融亜鉛めっきは、例えば、溶融亜鉛めっき(GI)に加えて、合金化溶融亜鉛めっき(GA)、溶融Zn-Al合金めっき、溶融Zn-Al-Mg合金めっき、溶融Zn-Al-Mg-Si合金めっき等を含む。電気亜鉛めっきは、例えば、電気亜鉛めっき(EG)に加えて、電気Zn-Ni合金めっき等を含む。好ましくは、亜鉛系めっきは、溶融亜鉛めっき(GI)、合金化溶融亜鉛めっき(GA)、又は電気亜鉛めっき(EG)である。めっき付着量は、特に制限されず一般的な付着量でよい。亜鉛系めっきは、最終的な抵抗スポット溶接継手において高強度鋼板の母材と接していればよく、スポット溶接前は、高強度鋼板及びそれ以外の鋼板のいずれに施されていてもよい。
[Zinc-based plating]
Zinc-based plating is not particularly limited, and may be any appropriate zinc-based plating. The zinc-based plating may be either hot dip galvanizing or electrogalvanizing. Hot-dip galvanizing includes, for example, hot-dip galvanizing (GI), hot-dip galvanizing (GA), hot-dip Zn-Al alloy plating, hot-dip Zn-Al-Mg alloy plating, hot-dip Zn-Al-Mg-Si Including alloy plating, etc. Electro-galvanizing includes, for example, electro-galvanizing (EG) as well as electro-Zn—Ni alloy plating. Preferably, the zinc-based plating is hot dip galvanizing (GI), hot dip galvannealing (GA), or electrogalvanizing (EG). The plating amount is not particularly limited, and a general amount may be used. The zinc-based plating may be in contact with the base material of the high-strength steel sheet at the final resistance spot-welded joint, and may be applied to either the high-strength steel sheet or other steel sheets before spot welding.
<抵抗スポット溶接継手の製造方法>
本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手は、上記の高強度鋼板に亜鉛系めっきを施し、それを他の鋼板と重ね合わせた複数の鋼板、又は上記の高強度鋼板を亜鉛系めっきを有する他の鋼板と重ね合わせた複数の鋼板を、当業者に公知の任意の適切なスポット溶接方法を用いて製造することが可能である。したがって、例えば、上記のようにして重ね合わされた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧しながら通常の条件下で電極間に通電することによりナゲット及びその周囲にコロナボンドを形成することで本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手を製造することが可能である。以下では、このような通常のスポット方法と比較して、さらにLME割れを抑制することが可能なより好ましい抵抗スポット溶接継手の製造方法について詳しく説明する。
<Method for manufacturing resistance spot welded joint>
A resistance spot welded joint according to an embodiment of the present invention is a plurality of steel sheets obtained by applying zinc-based plating to the above-described high-strength steel sheet and superimposing it on another steel sheet, or the above-described high-strength steel sheet has zinc-based plating. Multiple steel plates stacked with other steel plates can be manufactured using any suitable spot welding method known to those skilled in the art. Therefore, for example, a plurality of steel plates stacked as described above are pressurized using a pair of electrodes facing each other, and an electric current is passed between the electrodes under normal conditions to form a corona bond on the nugget and its surroundings. It is thus possible to manufacture resistance spot welded joints according to embodiments of the present invention. In the following, a more preferable method for manufacturing a resistance spot-welded joint that can further suppress LME cracking as compared with such a normal spot method will be described in detail.
[製造方法1:ダウンスロープの利用]
製造方法1は、亜鉛系めっきを有する高強度鋼板を含むか又は亜鉛系めっきを有する鋼板及び当該鋼板と隣接する高強度鋼板を含む重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と(S1)、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と(S2)、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで連続的に低下させる工程と(S3)
を備えることを特徴としている。
[Manufacturing method 1: Use of down slope]
(S2) forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
(S3) continuously reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining the pressure on the plurality of steel plates;
It is characterized by comprising
図4は、製造方法1における電流の経時変化を概略的に示す図である。図4を参照すると、工程S1において高強度鋼板を含む複数の鋼板を対向する一対の電極を用いて加圧し、次いで工程S2において複数の鋼板を加圧しながら電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成した後、工程S3において複数の鋼板への加圧を維持しながら電極の間の電流値を0まで連続的に低下させている。このような電流値の連続的な低下、すなわち電流値のダウンスロープを利用することで、電流値Iを1段階で急速に低下させた場合と比較して、冷却時の引張応力の増大を抑制することが可能となる。LME割れは溶接時に発生する引張応力が作用することで生じる。したがって、このような電流値のダウンスロープを利用した製造方法によって引張応力の増大を抑制することで、LME割れの発生を抑制することが可能となる。加えて、電流値のダウンスロープを利用することで、電流値を1段階で急速に低下させた場合と比較して、溶接入熱を高めることができ、それゆえ亜鉛系めっきと鋼板との間の合金化を促進させることができる。その結果として、コロナボンド内及び/又は溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の量を低減し、より具体的には20面積%以下まで低減することが可能となる。このような合金化によって亜鉛系めっきの融点が高くなるため、η相の割合が比較的高い場合と比較して、溶融亜鉛の鋼板内部への侵入を抑制又は低減することができ、鋼板の重ね面及び/又は電極側の表面におけるLME割れの抑制効果をさらに高めることが可能となる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing changes over time in current in
[製造方法1の好ましい実施形態]
製造方法1の好ましい実施形態は、亜鉛系めっきを有する高強度鋼板を含むか又は亜鉛系めっきを有する鋼板及び当該鋼板と隣接する高強度鋼板を含む重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と(S1)、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と(S2)、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで連続的に低下させる工程と(S3)
を備え、前記ナゲットの形成が完了した時点での前記電極の間の電流値Iと、前記ナゲットの形成が完了した前記時点から前記電流値を0とした時点までの期間である第1期間における前記電極の間の電流値の平均値Iaveとが、0.30×I≦Iave≦0.90×Iの関係を満たし、
前記電流値を0.90×Iとした時点から、前記電流値を0.30×Iとした時点までの期間である第2期間の長さを420msec以上とし、かつ、
前記第1期間における加圧力を、常に、前記ナゲットの形成が完了した前記時点での加圧力Pの1.1倍以上とすることを特徴としている。
[Preferred embodiment of production method 1]
In a preferred embodiment of
(S2) forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
(S3) continuously reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining the pressure on the plurality of steel plates;
In a first period, which is a current value I between the electrodes when the formation of the nugget is completed, and a period from the time when the formation of the nugget is completed to the time when the current value is set to 0 The average value Iave of the current values between the electrodes satisfies the relationship of 0.30 × I ≤ Iave ≤ 0.90 × I,
The length of a second period, which is a period from when the current value is set to 0.90×I to when the current value is set to 0.30×I, is 420 msec or longer, and
The pressurizing force in the first period is always 1.1 times or more the pressurizing force P at the time when the formation of the nugget is completed.
図5は、製造方法1の好ましい実施形態における電流と加圧力の経時変化を概略的に示す図である。図5を参照すると、まず、工程S1において高強度鋼板を含む複数の鋼板を対向する一対の電極を用いて加圧し、次いで工程S2において複数の鋼板を加圧しながら電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する。次に、工程S3において、当該工程S3の期間に対応する第1期間、すなわちナゲットの形成が完了した時点から電流値を0とした時点までの期間に対応する第1期間にわたり加圧力を常にナゲットの形成が完了した時点での加圧力Pの1.1倍に維持しつつ、電極の間の電流値Iを0まで連続的に低下させている。加えて、本実施形態では、第1期間において、電極間の電流値の時間積分値の平均に対応する平均値Iaveが0.30×I≦Iave≦0.90×Iの関係を満たし、さらに電流値を0.90×Iとした時点から0.30×Iとした時点までの期間に対応する第2期間の長さが420msec以上となるように制御している。LME割れは、高強度鋼板と液体亜鉛とが接した状態で当該高強度鋼板に引張応力がかけられたときに生じ、とりわけ電極解放時にこのような引張応力が増大しやすい。また、例えば、コロナボンドにおいて高強度鋼板と液体亜鉛とが接し得るのは、コロナボンドの温度が907℃(亜鉛蒸気が液化する可能性がある温度)以下でかつ420℃(液体亜鉛が凝固する可能性がある温度)以上のときである。したがって、コロナボンドの温度が確実に約420℃を下回るまでの期間、好ましくは第1期間にわたって電極により印加される加圧力を、ナゲットの形成が完了した時点での加圧力Pの1.1倍以上に維持することで、高強度鋼板と液体亜鉛とが接している間にコロナボンドに生じる引張応力を緩和することができる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing changes over time in current and applied pressure in a preferred embodiment of
加えて、ナゲットの形成が完了した時点での電流値Iと第1期間における電流値の平均値Iaveとが0.30×I≦Iave≦0.90×Iの関係を満たし、かつ、第2期間の長さを420msec以上とすると、溶接部の冷却速度が低下する。また、この場合、電極による抜熱が小さくなり、溶接部からその周囲の鋼板への熱移動が促進される。その結果、溶接部の温度低下の際に、溶接部の収縮は緩やかとなり、その一方で、溶接部周囲の鋼板による溶接部の拘束力は小さくなる。このようなメカニズムにより、溶接部における引張応力が一層低減されると考えられる。したがって、製造方法1の好ましい実施形態によれば、当該製造方法1に関連して説明したダウンスロープの利用によるLME割れ抑制効果に比べて、さらに高いLME割れ抑制効果を達成することが可能となる。特に限定されないが、I及びIaveは、0.45×I≦Iave≦0.85×Iの関係を満たすように制御してもよい。
In addition, the current value I when the formation of the nugget is completed and the average value Iave of the current values in the first period satisfy the relationship of 0.30×I≦Iave≦0.90×I, and the second If the length of the period is set to 420 msec or more, the cooling rate of the welded portion is lowered. Also, in this case, heat removal by the electrodes is reduced, and heat transfer from the welded portion to the surrounding steel plate is promoted. As a result, when the temperature of the welded portion is lowered, the contraction of the welded portion becomes moderate, while the restraining force of the welded portion by the steel plate around the welded portion becomes smaller. It is believed that such a mechanism further reduces the tensile stress in the weld. Therefore, according to the preferred embodiment of the
[製造方法2:後通電の利用]
製造方法2は、亜鉛系めっきを有する高強度鋼板を含むか又は亜鉛系めっきを有する鋼板及び当該鋼板と隣接する高強度鋼板を含む重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と(S1)、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と(S2)、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで低下させる工程と(S3)
を備え、前記ナゲットの形成が完了した時点での電極間の電流値をIと定義し、前記鋼板の単位mmでの合計板厚の1/2をtmと定義した場合に、
前記電極の間の前記電流値を0まで低下させる際又は0まで低下させた後0.04秒未満の間に、前記電極の間の電流値を、0.9×Iから0.3×Iまでの範囲内において、単位secで0.12×tm以上、一定値に保持することを特徴としている。
[Manufacturing method 2: Use of post-energization]
Manufacturing method 2 includes a plurality of superimposed steel sheets including a high-strength steel sheet having zinc-based plating or including a steel sheet having zinc-based plating and a high-strength steel sheet adjacent to the steel sheet, using a pair of electrodes facing each other. and pressurizing (S1),
(S2) forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
(S3) reducing a current value between the electrodes to 0 while maintaining pressure on the plurality of steel plates;
When the current value between the electrodes at the time when the formation of the nugget is completed is defined as I, and 1/2 of the total plate thickness in mm of the steel plate is defined as tm,
When the current value between the electrodes is reduced to 0 or less than 0.04 seconds after the current value is reduced to 0, the current value between the electrodes is reduced from 0.9 × I to 0.3 × I It is characterized in that it is held at a constant value of 0.12×tm or more in the unit sec within the range of up to .
図6は、製造方法2における電流の経時変化を概略的に示す図である。図6を参照すると、工程S1において高強度鋼板を含む複数の鋼板を対向する一対の電極を用いて加圧し、次いで工程S2において複数の鋼板を加圧しながら電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成した後、工程S3において複数の鋼板への加圧を維持しながら電極の間の電流値を0まで低下させる際に、工程S2における電流値Iに対して0.9×Iから0.3×Iまでの範囲内の一定値で所定の時間にわたり保持させている。スポット溶接時に溶接金属が凝固する過程で当該溶接金属中に含まれるPなどの元素が凝固偏析し、継手強度を低下させる場合がある。これに対し、工程S2においてナゲット及びコロナボンドを形成した後、電流値Iを急激に低下させずに、一旦、0.9×Iから0.3×Iまでの範囲内の一定値で所定の時間にわたり保持(後通電)することで、凝固偏析を分散させることができ、このような偏析緩和効果により継手強度の低下を抑制することが可能となる。加えて、このような後通電を利用することで、ダウンスロープの利用の場合と同様に、電流値Iを1段階で急速に低下させた場合と比較して、溶接入熱を高めることができ、それゆえ亜鉛系めっきと鋼板との間の合金化を促進させることができる。その結果として、コロナボンド内及び/又は溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の量を低減し、より具体的には20面積%以下まで低減することが可能となる。このような合金化によって亜鉛系めっきの融点が高くなるため、η相の割合が比較的高い場合と比較して、溶融亜鉛の鋼板内部への侵入を抑制又は低減することができ、鋼板の重ね面及び/又は電極側の表面におけるLME割れの抑制効果をさらに高めることが可能となる。 FIG. 6 is a diagram schematically showing changes over time in current in manufacturing method 2. As shown in FIG. Referring to FIG. 6, in step S1, a plurality of steel plates including a high-strength steel plate are pressed using a pair of opposing electrodes, and then in step S2, a current is applied between the electrodes while pressing the plurality of steel plates to obtain a nugget. And after forming the corona bond, when the current value between the electrodes is reduced to 0 while maintaining the pressure on the plurality of steel plates in step S3, the current value I in step S2 is 0.9 × I to 0.3×I for a predetermined time. In the process of solidifying the weld metal during spot welding, an element such as P contained in the weld metal may solidify and segregate, reducing the joint strength. On the other hand, after the nuggets and corona bonds are formed in step S2, the current value I is not rapidly decreased, and is once set to a predetermined value within the range of 0.9×I to 0.3×I. By holding (post-energizing) for a long period of time, solidification segregation can be dispersed, and such a segregation mitigation effect can suppress a decrease in joint strength. In addition, by using such post-energization, similarly to the case of using the down slope, the welding heat input can be increased compared to the case where the current value I is rapidly decreased in one step. , so that the alloying between the zinc-based coating and the steel sheet can be promoted. As a result, it is possible to reduce the amount of η phase in the zinc-based plating in the corona bond and/or in the weld shoulder, more specifically, to 20 area % or less. Such alloying raises the melting point of the zinc-based coating, so compared to the case where the proportion of the η phase is relatively high, it is possible to suppress or reduce the intrusion of molten zinc into the steel sheet. It is possible to further enhance the effect of suppressing LME cracks on the surface and/or the electrode-side surface.
上記の偏析緩和効果及び合金化促進効果を確実に得る観点からは、後通電の際の電流値は高いことが好ましく、具体的には0.9×Iから0.8×Iまでの範囲内の一定値であることが好ましい。保持時間は、重ね合わされた複数の鋼板の合計板厚が厚くなるほど長くする必要があり、具体的には、保持時間は、当該複数の鋼板の単位mmでの合計板厚の1/2をtmと定義した場合に、単位secで0.12×tm以上とすることが必要である。上限は特に限定されないが、例えば、保持時間は0.6sec以下であってもよい。偏析緩和効果を高める観点からは、工程S3において、通電をしないクール時間を経ずに電流値を0.9×Iから0.3×Iまでの範囲内の一定値で保持することが好ましい。しかしながら、比較的短時間であれば、工程S3において通電をしないクール時間を経た後、電流値を上記の一定値に保持してもよい。このようなクール時間(無通電時間)は、電流値を0まで低下させた後0.04秒未満又は0.03秒以下であることが好ましい。これにより偏析緩和効果をある程度維持しつつ、合金化促進効果に基づいて鋼板の重ね面及び/又は電極側の表面におけるLME割れの抑制効果をさらに高めることが可能となる。電流値Iは、特に限定されないが、一般的には5~12kAである。 From the viewpoint of reliably obtaining the segregation relaxation effect and the alloying promotion effect, the current value during the post-energization is preferably high, specifically within the range of 0.9 × I to 0.8 × I. is preferably a constant value. The holding time needs to be longer as the total thickness of the multiple steel sheets becomes thicker. , it must be 0.12×tm or more in units of seconds. Although the upper limit is not particularly limited, the retention time may be 0.6 sec or less, for example. From the viewpoint of enhancing the segregation mitigation effect, in step S3, it is preferable to keep the current value at a constant value within the range of 0.9×I to 0.3×I without passing through a cooling time during which no current is applied. However, for a relatively short period of time, the current value may be maintained at the above constant value after a cool time during which no current is applied in step S3. Such a cool time (non-energization time) is preferably less than 0.04 seconds or 0.03 seconds or less after the current value is decreased to zero. As a result, while maintaining the segregation mitigation effect to some extent, it is possible to further enhance the effect of suppressing LME cracks on the lapped surface and/or the electrode-side surface of the steel sheet based on the alloying promotion effect. The current value I is not particularly limited, but is generally 5-12 kA.
[製造方法3:予備通電]
製造方法3は、亜鉛系めっきを有する高強度鋼板を含むか又は亜鉛系めっきを有する鋼板及び当該鋼板と隣接する高強度鋼板を含む重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に予備通電して前記鋼板を予備加熱する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
を備えることを特徴としている。
[Manufacturing method 3: preliminary energization]
Manufacturing method 3 includes a plurality of superimposed steel sheets including a high-strength steel sheet having zinc-based plating or including a steel sheet having zinc-based plating and a high-strength steel sheet adjacent to the steel sheet, using a pair of electrodes facing each other. a step of pressurizing with
A step of preheating the steel plates by pre-energizing between the electrodes while pressurizing the plurality of steel plates;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
It is characterized by comprising
製造方法3では、ナゲット及びコロナボンドを形成する本通電の前に予備通電を行うことで、予備通電を行わない場合と比較して、溶接入熱を高めることができ、それゆえ亜鉛系めっきと鋼板との間の合金化を促進させることができる。その結果として、製造方法1及び2の場合と同様に、コロナボンド内及び/又は溶接部肩部における亜鉛系めっきのη相の量を20面積%以下まで低減することが可能となる。その結果として、溶融亜鉛の鋼板内部への侵入を抑制又は低減することができ、鋼板の重ね面及び/又は電極側の表面におけるLME割れの抑制効果をさらに高めることが可能となる。予備通電の具体的な条件は特に限定されず、当業者に公知の任意の適切な条件を選択すればよい。例えば、予備通電は、本通電よりも低い一定の電流値を所定の時間にわたって通電させることによって実施してもよいし又は電流を徐々に増大させる通電、すなわちアップスロープ通電としてもよい。
In manufacturing method 3, by performing preliminary energization before the main energization that forms the nugget and corona bond, the welding heat input can be increased compared to the case where no preliminary energization is performed. It can promote alloying with the steel plate. As a result, as in the case of
[製造方法4:保持延長]
製造方法4は、亜鉛系めっきを有する高強度鋼板を含むか又は亜鉛系めっきを有する鋼板及び当該鋼板と隣接する高強度鋼板を含む重ね合わせられた複数の鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と(S1)、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と(S2)、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで低下させる工程と(S3)、
前記電極の間の前記電流値を0にした状態で、0.2sec以上0.4sec以下、前記加圧力を0.8×P以上に保持する工程と(S4)
を備え、Pは前記ナゲットの形成が完了した時点での加圧力であることを特徴としている。
[Manufacturing method 4: retention extension]
Manufacturing method 4 includes a plurality of superimposed steel sheets including a high-strength steel sheet having zinc-based plating or including a steel sheet having zinc-based plating and a high-strength steel sheet adjacent to the steel sheet, using a pair of electrodes facing each other. and pressurizing (S1),
(S2) forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
a step of reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining pressure on the plurality of steel plates (S3);
a step of maintaining the applied pressure at 0.8×P or more for 0.2 sec or more and 0.4 sec or less with the current value between the electrodes set to 0 (S4);
and P is the pressurization force at the time when the formation of the nugget is completed.
製造方法4では、電極の間の電流値を0まで低下させた後、すぐに電極を解放させずに所定の期間及び加圧力にて電極の保持を延長し、次いで解放することで引張応力の発生を低減するようにしている。より詳しく説明すると、まず、工程S1において電極によって鋼板が室温のまま加圧されて鋼板に負荷される引張応力が増大し、次いで工程S2における通電による温度上昇に伴い、鋼板の材料強度が低下するとともに引張応力が低下する。次に、工程S3において通電を停止すると、鋼板が冷却され、それに伴い引張応力が回復することとなる。この状態で電極を直ちに又は比較的短い保持時間で解放してしまうと、解放した瞬間に引張応力が大きく増大し、しかも比較的高温の状態であることから、溶融亜鉛が十分に固まっておらず、LME割れのリスクが高まることになる。そこで、製造方法4では、工程S3の後に、工程S4において加圧力を少し低下させた状態で0.2sec以上0.4sec以下の時間保持することで、電極を直ちに又は0.1sec程度の比較的短い保持時間で解放した場合と比較して引張応力の増大を抑制することができ、さらには十分に温度を低下させた後に電極を解放するため、溶融亜鉛を完全に又は十分に凝固させることができる。したがって、製造方法4によれば、工程S4を含まない場合と比較してLME割れのリスクを大きく低減することが可能となる。電極保持時間を0.4sec超にすると、溶接部の焼入れ速度が高くなり、溶接部硬さが上昇傾向を示す場合がある。この場合、溶接部、特にナゲットの靭性が劣化し、継手強度や耐水素脆化特性の観点で劣位となる場合があるため、電極保持時間は0.4secを上限とする。引張応力の低減効果を高める観点から、工程S4における加圧力は工程S2の加圧力P、すなわちナゲットの形成が完了した時点での加圧力Pに対して0.8×P以上とする必要がある。上限は特に限定されないが、例えば、工程S4における加圧力は0.9×Pであってもよい。加圧力Pは、特に限定されないが、一般的には2~8kNである。 In production method 4, after the current value between the electrodes is reduced to 0, the electrodes are not released immediately, but the electrodes are held for a predetermined period of time and with an applied pressure, and then released to release the tensile stress. We are trying to reduce the occurrence. In more detail, first, in step S1, the steel plate is pressed by the electrodes at room temperature, and the tensile stress applied to the steel plate increases, and then in step S2, the material strength of the steel plate decreases as the temperature rises due to the energization. Tensile stress decreases with Next, when the energization is stopped in step S3, the steel sheet is cooled and the tensile stress is recovered accordingly. In this state, if the electrode is released immediately or after a relatively short holding time, the tensile stress will increase greatly at the moment of release, and since the temperature is relatively high, the molten zinc will not solidify sufficiently. , the risk of LME cracking increases. Therefore, in manufacturing method 4, after step S3, in step S4, the applied pressure is slightly reduced and held for a time of 0.2 sec or more and 0.4 sec or less, so that the electrode is immediately or relatively removed for about 0.1 sec. It is possible to suppress the increase in tensile stress compared to the case of releasing with a short holding time, and furthermore, because the electrode is released after the temperature is sufficiently lowered, the molten zinc can be completely or sufficiently solidified. can. Therefore, according to manufacturing method 4, the risk of LME cracking can be greatly reduced compared to the case where step S4 is not included. If the electrode holding time exceeds 0.4 sec, the quenching speed of the welded portion increases, and the hardness of the welded portion tends to increase. In this case, the toughness of the welded portion, particularly the nugget, deteriorates, and joint strength and resistance to hydrogen embrittlement may be inferior, so the upper limit of the electrode holding time is 0.4 sec. From the viewpoint of enhancing the effect of reducing the tensile stress, the pressure in step S4 should be 0.8×P or more with respect to the pressure P in step S2, that is, the pressure P at the time the nugget formation is completed. . Although the upper limit is not particularly limited, the applied pressure in step S4 may be 0.9×P, for example. The applied pressure P is not particularly limited, but is generally 2 to 8 kN.
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
以下の実施例では、高強度鋼板を種々の条件下で製造し、得られた高強度鋼板を用いて複数の製造方法によって本発明の実施形態に係る抵抗スポット溶接継手を製造して、その際のLME割れの発生の有無について調べた。 In the following examples, high-strength steel sheets were manufactured under various conditions, and resistance spot-welded joints according to embodiments of the present invention were manufactured using the obtained high-strength steel sheets by a plurality of manufacturing methods. The presence or absence of the occurrence of LME cracking was investigated.
[例1]
[高強度鋼板の製造]
質量%で、C:0.22%又は0.24%、Si:0.41%、Mn:0.64%、P:0.0190%、S:0.0038%、Al:0.717%、N:0.0021%、Ti:0.470%、並びに残部:Fe及び不純物からなる化学組成を有する鋼を溶製して鋼片を製造した。これらの鋼片を1220℃に加熱した炉内に挿入し、60分間保持する均一化処理を与えた後に大気中に取出し、熱間圧延して板厚2.6mmの鋼板を得た。熱間圧延における仕上げ圧延の完了温度は910℃であり、550℃まで冷却して巻き取った。続いて、この熱延鋼板の酸化スケールを酸洗により片面10μmの厚みを鋼板の両面の表層から除去し(酸洗後冷間圧延前の内部酸化層の厚さは0μm)、圧下率45%の冷間圧延を施し、板厚を1.6mmに仕上げた。さらに、この冷延鋼板を焼鈍し、具体的には860℃まで昇温する際、200~400℃の温度範囲を露点-5℃(比較鋼板1及び2は25℃)の雰囲気に制御し、その温度範囲における保持時間を30秒とし、加えて、740~900℃の温度範囲を露点5℃の雰囲気に制御し、その温度範囲における保持時間を120秒(比較鋼板1は35秒)とした。最後に、冷延鋼板を所定の条件下で冷却し、次いで合金化溶融亜鉛めっき(GA)を通常の条件下で施して、亜鉛系めっきを有する高強度鋼板(高強度鋼板1及び2並びに比較鋼板1及び2)を製造した。各高強度鋼板の特性は表1に示すとおりである。引張強さは、試験片の長手方向が鋼板の圧延直角方向と平行になる向きからJIS5号試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠して引張試験を行うことで測定した。
[Example 1]
[Manufacturing of high-strength steel sheets]
% by mass, C: 0.22% or 0.24%, Si: 0.41%, Mn: 0.64%, P: 0.0190%, S: 0.0038%, Al: 0.717% , N: 0.0021%, Ti: 0.470%, and the balance: Fe and impurities. These steel slabs were placed in a furnace heated to 1220° C., held for 60 minutes for homogenization, taken out into the atmosphere, and hot rolled to obtain a steel plate having a thickness of 2.6 mm. The completion temperature of finish rolling in hot rolling was 910°C, and the steel was cooled to 550°C and coiled. Subsequently, the oxide scale of this hot-rolled steel sheet is removed from the surface layers of both sides of the steel sheet by pickling to a thickness of 10 μm on one side (the thickness of the internal oxide layer after pickling and before cold rolling is 0 μm), and the rolling reduction is 45%. was cold rolled to finish the plate thickness to 1.6 mm. Furthermore, when the cold-rolled steel sheet is annealed, specifically, when the temperature is raised to 860 ° C., the temperature range of 200 to 400 ° C. is controlled to an atmosphere with a dew point of -5 ° C. (
[抵抗スポット溶接継手の製造:同種2枚組]
次に、表1に示す高強度鋼板について、同じ鋼板を2枚重ね合わせて抵抗スポット溶接を行うことにより抵抗スポット溶接継手を製造した。表1中の通常(1段通電)とは、重ね合わせられた2枚の高強度鋼板を、対向する一対の電極を用いて加圧する工程と、これらの高強度鋼板を加圧しながら電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程とを備えた方法によって製造したことを意味する。他の製造方法1~4は本明細書中で説明した製造方法に対応している。詳細な製造条件は下記のとおりである。
[Manufacturing of resistance spot welded joints: set of two of the same type]
Next, with respect to the high-strength steel plates shown in Table 1, resistance spot welded joints were produced by superimposing two identical steel plates and performing resistance spot welding. Normal (single-stage energization) in Table 1 means a process of pressing two superimposed high-strength steel sheets using a pair of opposing electrodes, and pressing these high-strength steel sheets while pressing between the electrodes. and forming a nugget and a corona bond by energizing the nugget. Other production methods 1-4 correspond to the production methods described herein. Detailed manufacturing conditions are as follows.
2枚の鋼板は略水平に配置し、一対の電極はこれらの鋼板を挟むように配置した。一方の鋼板の上に配された電極を可動電極とし、他方の鋼板の下に配された電極を固定電極とし、上方の電極を下方の電極に向けて移動させることにより、鋼板を加圧した。通電の開始にあたっては、電流値を瞬間的に所定値まで上昇させ、その後ナゲット完成まで電流値を一定に維持した。その他の溶接条件を以下に示す。打角とは、可動電極の軸方向と、鋼板の表面に垂直な方向とがなす角度である。クリアランスとは、鋼板表面と電極の間隔のことであり、ここでは、溶接前の下側電極の先端と鋼板表面が最も近接している個所の間隔と定義する。打角及びクリアランスは抵抗スポット溶接の外乱要素であり、LME割れを生じさせる要因である。打角及びクリアランスを以下のように設定することで、LME割れが比較的生じやすい条件とした。加圧力は、ナゲット形成後、表1に記載の保持時間において加圧力P:4kNのまま保持した。
溶接機:サーボ加圧定置式溶接機 単相交流(周波数50kHz)
電極:ドームラジアス(DR)Cr-Cu
電極先端の形状:φ6mm、R40mm
通電及び保持の間の加圧力P:4kN
ナゲットの形成が完了した時点での電流値I:8kA(5.5~6.5mmのナゲットを形成する条件)
本通電(ナゲットを形成する際)の通電時間:18サイクル(360ms)
打角:5°
クリアランス:0.3mm
Two steel plates were arranged substantially horizontally, and a pair of electrodes were arranged so as to sandwich these steel plates. The electrode placed on one steel plate was used as a movable electrode, and the electrode placed under the other steel plate was used as a fixed electrode. By moving the upper electrode toward the lower electrode, the steel plates were pressed. . At the start of energization, the current value was instantaneously increased to a predetermined value, and thereafter the current value was kept constant until the nugget was completed. Other welding conditions are shown below. The striking angle is the angle between the axial direction of the movable electrode and the direction perpendicular to the surface of the steel plate. The clearance is the distance between the surface of the steel plate and the electrode, and is defined here as the distance between the tip of the lower electrode before welding and the surface of the steel plate closest to each other. Striking angle and clearance are disturbance factors in resistance spot welding, and are factors that cause LME cracking. By setting the striking angle and the clearance as follows, conditions were established in which LME cracking is relatively likely to occur. After forming the nugget, the applied pressure was maintained at P: 4 kN for the holding time shown in Table 1.
Welder: Servo pressurized stationary welder, single-phase AC (frequency 50 kHz)
Electrode: Dome Radius (DR) Cr-Cu
Shape of electrode tip: φ6mm, R40mm
Applied force P during energization and holding: 4 kN
Current value I at the completion of nugget formation: 8 kA (conditions for forming a nugget of 5.5 to 6.5 mm)
Energization time for main energization (when forming a nugget): 18 cycles (360 ms)
Hitting angle: 5°
Clearance: 0.3mm
[耐LME割れ性の評価]
各高強度鋼板につき10回ずつ抵抗スポット溶接を実施した。これにより得られた抵抗スポット溶接継手を、ナゲットの中心を通り鋼板表面に垂直な面で切断し、断面を適宜調製して光学顕微鏡で割れの有無を確認した。試験数10回のうち割れ数(試験数10回のうちの割れ発生の回数)が3以下の場合を合格とし、スポット溶接時のLME割れの発生を抑制できる抵抗スポット溶接継手として評価した。その結果を表1に示す。
[Evaluation of LME cracking resistance]
Resistance spot welding was performed 10 times for each high-strength steel plate. The resistance spot-welded joint thus obtained was cut along a plane passing through the center of the nugget and perpendicular to the surface of the steel sheet, and the cross-section was appropriately prepared, and the presence or absence of cracks was confirmed with an optical microscope. The number of cracks in 10 tests (the number of cracks in 10 tests) was 3 or less, and was evaluated as a resistance spot welded joint capable of suppressing the occurrence of LME cracks during spot welding. Table 1 shows the results.
表1を参照すると、比較例1では、第2の深さ領域の硬さが第1及び第3の深さ領域の硬さよりも低いという要件を満足しなかったために、スポット溶接時の変形により鋼板に導入される歪を第2の深さ領域が十分に吸収することができず、第1の深さ領域における歪の過度な増加を招いたものと考えられる。その結果として、鋼板の表層から内部への溶融亜鉛の侵入が生じたものと考えられ、LME割れの発生を十分に抑制することができなかった。比較例2では、第2の深さ領域の硬さは第3の硬さ領域の硬さよりも低く制御できていたものの、第2の深さ領域の硬さが第1の深さ領域の硬さよりも低いという要件を満足しなかったために、同様にスポット溶接時の変形により鋼板に導入される歪を第2の深さ領域が十分に吸収することができず、第1の深さ領域における歪の過度な増加を招いたものと考えられる。その結果として、鋼板の表層から内部への溶融亜鉛の侵入が生じたものと考えられ、LME割れの発生を十分に抑制することができなかった。 Referring to Table 1, in Comparative Example 1, since the requirement that the hardness of the second depth region is lower than the hardness of the first and third depth regions was not satisfied, deformation during spot welding resulted in It is believed that the strain introduced into the steel sheet could not be sufficiently absorbed by the second depth region, resulting in an excessive increase in strain in the first depth region. As a result, it is considered that molten zinc penetrated from the surface layer of the steel sheet to the inside, and the occurrence of LME cracking could not be sufficiently suppressed. In Comparative Example 2, although the hardness of the second depth region was controlled to be lower than the hardness of the third hardness region, the hardness of the second depth region was lower than the hardness of the first depth region. Since the requirement of being lower than the depth was not satisfied, the strain introduced into the steel plate by deformation during spot welding could not be sufficiently absorbed by the second depth region, and in the first depth region This is considered to have caused an excessive increase in strain. As a result, it is considered that molten zinc penetrated from the surface layer of the steel sheet to the inside, and the occurrence of LME cracking could not be sufficiently suppressed.
これとは対照的に、本発明例3~10では、第2の深さ領域の硬さを第1の深さ領域の硬さ及び第3の深さ領域の硬さよりも低く制御することで、スポット溶接時の変形により鋼板に導入される歪を第2の深さ領域が十分に吸収することができ、第1の深さ領域における歪の過度な増加を抑えることができたものと考えられる。その結果として、全ての本発明例においてLME割れの発生を十分に抑制することができた。とりわけ、製造方法1~3によって製造された本発明例4~7及び10では、重ね面におけるコロナボンド内及び電極側の表面の溶接部肩部におけるη相の面積率が20面積%以下であったために、LME割れが全く観察されず、非常に高い耐LME割れ性を達成することができた。また、本発明例3~10のうち製造方法においてクール時間を設けた本発明例6では、ナゲットが二重構造を有していたのに対し、他の全ての本発明例では、ナゲットは一重構造を有していた。
In contrast, in Examples 3 to 10 of the present invention, by controlling the hardness of the second depth region to be lower than the hardness of the first depth region and the hardness of the third depth region, It is believed that the second depth region was able to sufficiently absorb the strain introduced into the steel plate due to deformation during spot welding, and that an excessive increase in strain in the first depth region could be suppressed. be done. As a result, it was possible to sufficiently suppress the occurrence of LME cracks in all the invention examples. In particular, in Examples 4 to 7 and 10 of the present invention produced by
[例2]
[抵抗スポット溶接継手の製造:異種2又は3枚組]
本例では、例1の高強度鋼板2と引張強さが603MPaの低強度鋼板を用いて表2に示す組み合わせにより2枚組又は3枚組の抵抗スポット溶接継手を製造した。製造条件の詳細は例1及び表2に示すとおりである。また、各鋼板の亜鉛系めっき(合金化溶融亜鉛めっき)の有無についても表2に示すとおりである。耐LME割れ性の評価についても、例1の場合と同様に、試験数10回のうち割れ数が3以下の場合を合格とし、スポット溶接時のLME割れの発生を抑制できる抵抗スポット溶接継手として評価した。その結果を表2に示す。
[Example 2]
[Manufacturing of resistance spot welded joints: set of 2 or 3 sheets of different types]
In this example, two-piece or three-piece resistance spot-welded joints were manufactured according to the combinations shown in Table 2 using the high-strength steel sheet 2 of Example 1 and the low-strength steel sheet having a tensile strength of 603 MPa. Details of the manufacturing conditions are as shown in Example 1 and Table 2. Table 2 also shows the presence or absence of zinc-based plating (alloyed hot-dip galvanizing) on each steel sheet. Regarding the evaluation of LME cracking resistance, as in Example 1, the case where the number of cracks is 3 or less in 10 tests is passed, and the resistance spot welded joint that can suppress the occurrence of LME cracks during spot welding. evaluated. Table 2 shows the results.
表2を参照すると、本発明例11~13の全てにおいて、第2の深さ領域の硬さが第1の深さ領域の硬さ及び第3の深さ領域の硬さよりも低い高強度鋼板2を使用することで、LME割れの発生を十分に抑制することができた。 Referring to Table 2, in all of Inventive Examples 11 to 13, the hardness of the second depth region is lower than the hardness of the first depth region and the hardness of the third depth region. By using No. 2, it was possible to sufficiently suppress the occurrence of LME cracking.
1 抵抗スポット溶接継手
11 高強度鋼板
11’ 鋼板
12 亜鉛系めっき
13 ナゲット
14 コロナボンド
15 重ね面
16 熱影響部
17 溶接部
18 溶接部肩部
A 電極
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記鋼板を接合するナゲット、並びに、前記ナゲットの周囲に形成されたコロナボンド及び熱影響部を有する溶接部と
を備える抵抗スポット溶接継手であって、
前記複数の鋼板のうち1枚以上が、引張強さが980MPa以上の高強度鋼板であり、
前記高強度鋼板が亜鉛系めっきを有するか、又は、前記高強度鋼板と隣接する鋼板が亜鉛系めっきを有し、
前記高強度鋼板の母材が前記亜鉛系めっきと接する母材表面において、
前記母材表面から10~60μmの深さ領域の硬さが、前記母材表面から1~10μmの深さ領域の硬さ及び前記母材表面から60μm以上の深さ領域の硬さよりも低いことを特徴とする、抵抗スポット溶接継手。 a plurality of superimposed steel plates;
A resistance spot welded joint comprising a nugget joining the steel plates and a weld having a corona bond and a heat affected zone formed around the nugget,
At least one of the plurality of steel plates is a high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more,
The high-strength steel sheet has zinc-based plating, or a steel sheet adjacent to the high-strength steel sheet has zinc-based plating,
On the base material surface where the base material of the high-strength steel sheet is in contact with the zinc-based plating,
The hardness in a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is lower than the hardness in a depth region of 1 to 10 μm from the base material surface and the hardness of a depth region of 60 μm or more from the base material surface. A resistance spot weld joint characterized by:
前記母材表面から1~10μmの深さ領域に直径0.1μm未満の析出物が10~200個/μm2の数密度で存在しており、
前記母材表面から10~60μmの深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満であることを特徴とする、請求項1に記載の抵抗スポット溶接継手。 The surface of the base material of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is located on the overlapping surface of the plurality of steel sheets,
Precipitates with a diameter of less than 0.1 μm are present in a depth region of 1 to 10 μm from the base material surface at a number density of 10 to 200/μm 2 ,
2. The resistance spot welded joint according to claim 1, wherein the amount of dissolved C in a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is less than 0.20% by mass.
前記母材表面から1~10μmの深さ領域に直径0.1μm未満の析出物が10~200個/μm2の数密度で存在しており、
前記母材表面から10~60μmの深さ領域の固溶C量が0.20質量%未満であることを特徴とする、請求項1に記載の抵抗スポット溶接継手。 The base material surface of the high-strength steel sheet in contact with the zinc-based plating is located on the outermost surface of the plurality of superimposed steel sheets,
Precipitates with a diameter of less than 0.1 μm are present in a depth region of 1 to 10 μm from the base material surface at a number density of 10 to 200/μm 2 ,
2. The resistance spot welded joint according to claim 1, wherein the amount of dissolved C in a depth region of 10 to 60 μm from the base material surface is less than 0.20% by mass.
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで連続的に低下させる工程と
を備えることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。 A step of pressing a plurality of steel plates that are superimposed using a pair of electrodes facing each other;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
The step of continuously reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining the pressure on the plurality of steel plates, according to any one of claims 1 to 5. A method of manufacturing a resistance spot welded joint.
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで低下させる工程と
を備え、前記ナゲットの形成が完了した時点での電極間の電流値をIと定義し、前記鋼板の単位mmでの合計板厚の1/2をtmと定義した場合に、
前記電極の間の前記電流値を0まで低下させる際又は0まで低下させた後0.04秒未満の間に、前記電極の間の電流値を、0.9×Iから0.3×Iまでの範囲内において、単位secで0.12×tm以上、一定値に保持することを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。 A step of pressing a plurality of steel plates that are superimposed using a pair of electrodes facing each other;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining the pressure on the plurality of steel plates, wherein the current value between the electrodes at the time when the nugget formation is completed is defined as I; When 1/2 of the total plate thickness in the unit mm of the steel plate is defined as tm,
When the current value between the electrodes is reduced to 0 or less than 0.04 seconds after the current value is reduced to 0, the current value between the electrodes is reduced from 0.9 × I to 0.3 × I The method for manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is held at a constant value of 0.12 × tm or more in units of seconds within the range of up to.
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に予備通電して前記鋼板を予備加熱する工程と、
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
を備えることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。 A step of pressing a plurality of steel plates that are superimposed using a pair of electrodes facing each other;
A step of preheating the steel plates by pre-energizing between the electrodes while pressurizing the plurality of steel plates;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
A method for manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises
前記複数の鋼板を加圧しながら前記電極の間に通電することにより、ナゲット及びコロナボンドを形成する工程と、
前記複数の鋼板への加圧を維持しながら前記電極の間の電流値を0まで低下させる工程と、
前記電極の間の前記電流値を0にした状態で、0.2sec以上0.4sec以下、前記加圧力を0.8×P以上に保持する工程と
を備え、Pは前記ナゲットの形成が完了した時点での加圧力であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の抵抗スポット溶接継手の製造方法。 A step of pressing a plurality of steel plates that are superimposed using a pair of electrodes facing each other;
forming a nugget and a corona bond by energizing between the electrodes while pressing the plurality of steel plates;
reducing the current value between the electrodes to 0 while maintaining pressure on the plurality of steel plates;
and holding the pressure at 0.8×P or more for 0.2 sec or more and 0.4 sec or less with the current value between the electrodes set to 0, where P is the completion of the formation of the nugget. The method for manufacturing a resistance spot welded joint according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure is applied at the time when the pressure is applied.
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