KR20140135258A

KR20140135258A - 스폿 용접 조인트

Info

Publication number: KR20140135258A
Application number: KR1020147029214A
Authority: KR
Inventors: 후미노리 와타나베; 도모히토 다나카; 세이지 후루사코; 야스노부 미야자키; 히데키 하마타니; 하츠히코 오이카와
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2014-11-25
Also published as: JP5641158B2; WO2013161937A1; US20150104243A1; MX2014012776A; CN104245215B; JPWO2013161937A1; KR101592808B1; CN104245215A; US10081073B2; IN2014DN08847A

Abstract

본 발명은 인성의 부족이 발생하기 쉽고, 충분한 CTS를 확보하는 것이 어려운 인장 강도 750 내지 2500㎫의 강판의 스폿 용접에 있어서, 충분히 높은 조인트 강도, 특히 CTS를 안정적으로 확보하는 것 및 CTS가 안정적으로 확보된 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명의 스폿 용접 조인트는, 너깃의 단부로부터 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역에서, P 농도를 1㎛ 피치로 측정하여 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 P 농도의 측정값을 구하고, 100점×100점의 측정점 중, 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20점의 각 측정점에 있어서의 P 농도의 측정값의 평균값을 1점씩 어긋나게 하면서 산출하는 것을 반복하고, 이에 의해 81개×100개의 평균값을 구한 경우에, 평균 P 농도의 2배를 초과하는 평균값의 개수가 0개 이상 100개 이하이다.

Description

스폿 용접 조인트{SPOT-WELDING JOINT}

본 발명은 자동차 분야 등에서 사용하는 인장 강도 750 내지 2500㎫의 강판을 중첩하여 형성한 스폿 용접 조인트에 관한 것이다.

본원은 2012년 4월 25일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-100324호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근, 자동차 분야에서는 저연비화 혹은 CO₂ 배출량의 삭감을 위한 차체의 경량화, 또는 충돌 안전성의 향상을 위한 차체의 고강성화가 요구되고 있다. 그 요구를 충족시키기 위해서는, 차체 또는 부품 등에 고강도 강판을 사용하는 것이 유효하다. 그러나, 차체의 조립, 또는 부품의 설치 등에는 주로 스폿 용접이 사용되고 있고, 인장 강도가 높은 강판(고강도 강판)의 스폿 용접에 있어서는, 항상, 조인트부의 강도가 문제로 된다.

강판을 중첩하고, 스폿 용접을 하여 형성한 조인트(이하 「스폿 용접 조인트」라 하는 경우가 있음)에 있어서는, 인장 강도와 피로 강도가 중요한 특성이다. 특히, 전단 방향으로 인장 하중을 부하하여 측정함으로써 얻어지는 인장 전단 강도(TSS)와, 박리 방향으로 인장 하중을 부하하여 측정하는 십자 인장 시험에 의해 얻어지는 십자 인장 강도(CTS)가 스폿 용접 조인트에 있어서 중요하다. 또한, TSS 및 CTS의 측정 방법은 JIS Z 3136 및 JIS Z 3137에 각각 규정되어 있다.

인장 강도가 270㎫ 이상 750㎫ 미만인 강판에 있어서는, 스폿 용접 조인트의 CTS가 강판의 인장 강도 증가에 수반하여 증가하므로, 스폿 용접 조인트 강도에 관한 문제는 발생하기 어렵다. 그러나, 인장 강도가 750㎫를 초과하는 강판에 있어서는, 강판의 인장 강도가 증가해도 CTS는 증가하지 않거나, 반대로, CTS의 값은 감소하므로, 스폿 용접 조인트 강도가 부족한 경우가 있다.

일반적으로, 고강도 강판의 경우, 강판의 변형능 저하에 의해 너깃에의 응력 집중도가 높아지고, 게다가, 켄칭이 행해져 너깃의 인성이 저하되므로, CTS가 저하되기 쉽다. 이 때문에, 750㎫ 이상의 고강도 강판의 스폿 용접 조인트에는 CTS의 향상이 요구되고 있다.

고강도 강판의 스폿 용접 조인트에 있어서 강도와 인성을 확보하는 방법으로서, 본 통전 후에 후가열 통전을 행하는 2단 통전 방법이 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 본 통전의 종료 후 일정 시간이 경과하고 나서 템퍼 통전을 행하고, 스폿 용접 조인트의 너깃부 및 열 영향부를 어닐링하여, 스폿 용접 조인트의 경도를 저하시키는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 본 통전에 의해 너깃을 형성한 후에 본 통전 전류값 이상의 전류값으로 후가열 통전하는 방법이 기재되어 있다. 이와 같은 방법에 기초하여 제작된 스폿 용접 조인트는, 본 통전 후에 통전을 행하지 않는 1단 통전에 의한 스폿 용접 조인트보다도 양호한 특성을 나타낸다.

그러나, 이들 방법에는, 후가열 통전 시간을 길게 하면 생산성이 저하되는 것, 너깃의 연화에 의해 너깃 내부에서 박리 파단이 일어나기 쉬운 것, 및 안정적으로 높은 조인트 강도가 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

또한, 고강도 강판의 스폿 용접 조인트에 있어서 강도와 인성을 확보하는 방법으로서, 용접 후에 다른 가열 수단에 의해 용접부를 가열하는 방법이 있다. 예를 들면, 특허문헌 3에는 용접 후에 용접부를 고주파에 의해 가열하여 템퍼링 처리를 실시하는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 이 방법에는, 용접 후에 다른 공정이 필요해져 작업 수순이 번잡해지는 것, 고주파를 이용하기 위한 특수한 장치가 필요해지는 것, 및 템퍼링 처리에 의한 용접부의 연화에 의해 너깃 내에서 박리 파단이 일어나기 쉽다고 하는 문제가 있다.

특허문헌 4에는, 인장 강도가 440㎫ 이상인 강판을 스폿 용접하는 경우에, 강판의 성분 조성을 C×P≤0.0025, P : 0.015％ 이하 및 S : 0.01％ 이하로 규정하고, 용접 후, 용접부에 300℃에서 20분 정도의 열처리를 실시하여, 스폿 용접 조인트의 박리 방향 강도를 높이는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에는, 적용 가능한 강판이 한정되는 것, 및 용접에 장시간을 필요로 하므로 생산성이 낮다고 하는 문제가 있다.

특허문헌 5에는, 너깃 외층 영역의 마이크로 조직과, 마이크로 조직 중의 탄화물의 평균 입경 및 개수 밀도를 규정한 고강도 강판(인장 강도 : 750 내지 1850㎫, 탄소당량 Ceq : 0.22 내지 0.55질량％)을 사용한 스폿 용접 조인트가 기재되어 있다. 그러나, 조인트 강도에는 조인트 중의 불순물(취화 원소)의 편석 상태가 크게 영향을 미치므로, 마이크로 조직에 관한 규정만으로는 신뢰성이 높은 조인트 강도를 얻을 수는 없다.

일본 특허 출원 공개 제2002-103048호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-115706호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-125801호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-059451호 공보 일본 국제 공개 2011/025015호 팸플릿

따라서, 본 발명에서는, 인성의 부족이 발생하기 쉽고, 충분한 CTS를 확보하는 것이 어려운 인장 강도 750 내지 2500㎫의 강판의 스폿 용접에 있어서, 충분히 높은 조인트 강도, 특히 CTS를 안정적으로 확보하는 것, 및 CTS가 안정적으로 확보된 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 특허문헌 5에 기재된 스폿 용접 조인트에 있어서, 마이크로 조직에 관한 규정만으로는 충분히 높은 CTS를 갖는 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트가 얻어지지 않는 야금적 이유에 대하여 예의 조사하였다. 그 결과, 스폿 용접에 의해 생성되는 너깃 내에 있어서의, P 또는 S와 같은 취화 원소의 연속적인 편석이 스폿 용접 조인트의 기계 특성에 악영향을 미치는 것, 및 마이크로 조직에 관한 규정만으로는 스폿 용접 조인트의 기계 특성에 악영향을 미치는 취화 원소의 편석을 완화할 수 없는 것이 판명되었다.

스폿 용접에 있어서, 취화 원소의 응고 시의 편석은 피할 수 없으므로, 본 발명자들은 용접 시의 냉각 과정에 있어서의 열처리에 의해 취화 원소의 편석을 해소하는 것을 예의 검토하였다. 그 결과, 스폿 용접의 통전 후에, 일단 너깃의 단부를 응고시키고, 그 후 너깃에 소요의 조건에서 전류를 흘려 너깃을 가열하면, 너깃 단부에 있어서의 취화 원소의 편석을 완화할 수 있고, 이에 의해 스폿 용접 조인트의 CTS가 향상되는 것을 알아냈다.

본 발명은 상기 발견에 기초하여 이루어진 것이며, 그 요지는 다음과 같다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 스폿 용접 조인트는, 복수의 강판을 겹쳐 형성한 스폿 용접 조인트이며, 상기 복수의 강판을 겹친 면에 생성된 너깃의, 상기 강판의 판면에 평행한 방향의 단부로부터 상기 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 상기 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역에서, P 농도를 질량％로, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판면에 수직인 방향 각각을 따라서 1㎛ 피치로 측정하고, 이에 의해 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 상기 P 농도의 측정값을 구하고, 상기 100점×100점의 측정점 중, 상기 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20점의 각 상기 측정점에 있어서의 상기 P 농도의 측정값의 평균값을, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판면에 수직인 방향 각각을 따라서 1점씩 어긋나게 하면서 산출하는 것을 반복하고, 이에 의해 81개×100개의 상기 평균값을 구한 경우에, 상기 평균값 중, 상기 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 상기 P 농도의 측정값 모두의 평균값의 2배를 초과하는 상기 평균값의 개수가 0개 이상 100개 이하이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 스폿 용접 조인트는, 상기 복수의 강판의 인장 강도가 750 내지 2500㎫이어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 스폿 용접 조인트는, 겹쳐진 상기 강판의 평균 판 두께를 단위 ㎜로 h로 한 경우에, 상기 너깃의 직경이 단위 ㎜로 3×h^1/2 이상 7×h^1/2 이하이어도 된다.

본 발명에 의하면, CTS가 높으므로 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트를 제공할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 관한 CTS가 높은 스폿 용접 조인트의 중첩면에 수직인 너깃 단면의 메탈 플로우를 피크르산 수용액을 사용하여 현출시킨 너깃 단면의 금속 조직을 도시하는 도면이다.
도 1b는 통상의 제조 방법에 의해 형성된 1단 용접 조인트의 중첩면에 수직인 너깃 단면의 메탈 플로우를 피크르산 수용액을 사용하여 현출시킨 너깃 단면의 금속 조직을 도시하는 도면이다.
도 2a는 도 1a에 도시한 너깃 단면의 금속 조직을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2b는 도 1b에 도시한 너깃 단면의 금속 조직을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 스폿 용접에 있어서의 통전 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4a는 도 2a에 도시한 영역 y의 P 농도(질량％)를, FE-EPMA로, 250㎛×250㎛의 시야에서 해석한 결과를, 강판의 판면에 평행한 방향(겹침 계면 방향)으로 6매 배열한 것을 도시하는 도면이다.
도 4b는 도 2b에 도시한 영역 y의 P 농도(질량％)를, FE-EPMA로, 250㎛×250㎛의 시야에서 해석한 결과를, 강판의 판면에 평행한 방향(겹침 계면 방향)으로 6매 배열한 것을 도시하는 도면이다.
도 5는 P 농도의 평균값을 구하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 P 농도의 평균값을 구하는 방법을 도시하는 도면이다.

본 실시 형태에 관한, 강판을 겹쳐 형성한 스폿 용접 조인트는, 상기 강판 내에 생성된 너깃의 단부로부터 상기 강판의 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 상기 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역에서, P 농도를 질량％로, 상기 판면에 평행한 방향 및 판 두께 방향 각각을 따라서 1㎛ 피치로 측정하고, 이에 의해 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 상기 P 농도의 측정값을 구하고, 상기 100점×100점의 측정점 중, 겹친 상기 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20점의 상기 측정점에 있어서의 상기 측정값의 평균값을, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판 두께 방향 각각을 따라서 1점씩 어긋나게 하면서 산출하는 것을 반복하고, 이에 의해 81×100개의, 상기 인접하는 20점의 상기 측정점에 있어서의 상기 측정값의 평균값을 구한 경우에, 상기 평균값 중, 상기 너깃 내의 평균 P 농도의 2배를 초과하는 상기 평균값의 개수가 0개 이상 100개 이하인 것을 특징으로 한다. 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트는, 충분히 높은 조인트 강도, 특히 충분히 높은 CTS를 갖는다.

이하, 도면에 기초하여, 본 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 발명자들은, 통전 조건을 다양하게 변경하여 강판의 스폿 용접을 행하여, 다양한 스폿 용접 조인트를 제작하였다. 그리고, 스폿 용접 조인트의 너깃을 강판의 중첩면에 수직으로 절단하고, 피크르산 수용액을 사용하여 이 너깃 단면을 부식시킴으로써, 너깃 단면의 금속 조직을 관찰하였다. 그 결과, 도 3에 도시한 통전 패턴에 따라서 스폿 용접을 행하면, 도 1a에 도시된 바와 같은, 너깃 중심부의 금속 조직과 너깃 단부의 금속 조직이 상이한 스폿 용접 조인트가 얻어지는 경우가 많은 것을 알 수 있었다. 이와 같은 스폿 용접 조인트는 상술한 P 농도 분포를 갖는 경우가 많았다. 또한, 상술한 P 농도 분포를 갖는 스폿 용접 조인트는 높은 CTS를 가졌다.

도 3에 도시한 통전 패턴은 구체적으로는 이하와 같다. 먼저, 강판에 가압력을 가하면서 전류값 I_w 및 통전 시간 t_W로 본 통전(1차 통전)을 행하였다. 다음에, 전류값 I_w보다 작은 전류값 I_s 및 통전 시간 t_s에 의한 통전을 행하여, 너깃의 단부를 응고시켰다. 계속해서, 전류값 I_p 및 통전 시간 t_p에 의한 후통전(2차 통전)을 행하였다. 이 후통전에 의해, 응고된 너깃 단부가 가열되거나, 혹은 고온에서 유지된다. 강판에의 가압력은 후통전의 종료로부터 일정한 시간이 경과한 시점에서 해방하였다.

통상의 1단 통전은 용접 통전에 의해 강판을 용융시켜 너깃을 형성하는 공정을 포함하지만, 용접 통전 후에 너깃을 응고시키는 공정, 및 후통전에 의해 너깃을 가열하는 공정을 포함하지 않으므로, 너깃의 금속 조직은 모두 응고 상태의 조직으로 된다. 이에 반해, 전류값 I_w보다 작은 전류값 Is에 의한 통전을 행하여, 일단 너깃 단부를 응고시키고, 그 후에 적절한 후통전을 행하면, 너깃 단부의 금속 조직이 후통전의 열에 의해 개질되어, 인성이 향상된다고 생각된다.

도 1a 및 도 1b에, 스폿 용접 조인트의 중첩면에 수직인 너깃 단면의 부식 조직을 도시한다. 도 1a는 CTS가 높은 도 3에 도시한 통전 패턴에 의해 스폿 용접된 스폿 용접 조인트의 단면을 도시하고, 도 1b는 통상의 1단 용접 조인트에 의해 얻어지는 표준적인 CTS를 갖는 1단 용접 조인트의 단면 매크로 조직을 도시한다.

너깃 단면의 부식 조직의 조사에 의하면, 도 1a에 도시된 CTS가 향상된 스폿 용접 조인트에 있어서, 너깃의 중심부의 조직과 단부의 조직은 그 구조가 명확하게 상이한 것이 확인되었다. 너깃 단부의 조직은, 본 통전 후의 전류값 I_s 및 통전 시간 t_s로 응고한 후, 전류값 I_p 및 통전 시간 t_p에 의한 후통전에 의해 가열 혹은 고온 유지되고, 이에 의해 개질된 조직이라고 생각된다. 너깃 중심부의 조직은, 본 통전 후의 전류값 I_s 및 통전 시간 t_s로 응고되지 않고, 후통전 종료 시에 용융 응고된 상태의 개질되지 않은 조직이라고 생각된다. 여기서, 너깃 단부만이 응고되는 것은, 통전 시간 t_s 동안에 주로 너깃 단부의 열이 너깃 외부로 이동하기 때문이다. 너깃 중심부의 열은 통전 시간 t_s 동안에 충분히 외부로 이동하지 않으므로, 너깃 중심부는 통전 시간 t_s 동안에 응고하지 않는다.

1단 용접 조인트에서는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 너깃 중심부의 조직과 너깃 단부의 조직 사이에 상이가 보이지 않았다. 이것은, 전류값 I_w보다 작은 전류값 I_s 및 통전 시간 t_s에 의한 통전 및 전류값 I_p 및 통전 시간 t_p에 의한 후통전이 행해지지 않았으므로, 모든 영역이 응고 상태의 금속 조직으로 되었기 때문이라고 생각된다.

CTS가 높은 스폿 용접 조인트에서, 메탈 플로우를 현출시킴으로써 확인된 너깃 단부의 조직 변화는 취화 원소의 응고 편석 상태의 변화를 반영한 것이라고 생각된다.

따라서, 본 발명자들은, 서브마이크로미터 영역에서의 정확한 정량 분석이 가능한 FE-EPMA(「필드ㆍ에미션 전자총을 탑재한 파장 분산형 서브마이크로미터EPMA의 개발」, 마테리아(MATERIA), 사단 법인 일본 금속 학회, 2007년 2월, 제46권 제2호, p.90 내지 92 참조)를 사용하여, 편석 원소의 농도를 해석하였다.

도 2a 및 도 2b 중, 너깃의 단부를 포함하는 영역 y(너깃 내부 영역, 백색 영역, 너깃 단부 및 열 영향부를 포함하는 영역)에 있어서의 P 농도(질량％)를, 응고 편석을 검출하기 쉬운 이하의 조건에서 FE-EPMA로 해석하였다.

가속 전압 : 15㎸

빔 전류 : 0.5㎂

1픽셀당의 빔 체류 시간 : 60㎳

픽셀수 : 250×250

시야 : 1㎛×1㎛

또한, P 농도를 보다 고정밀도로 계측하기 위해서, 보다 가느다란 전자 빔 직경으로 1㎛×1㎛ 영역의 내부를 복수점 측정하고, 이 측정값을 평균화해도 된다.

편석 원소 중, P 및 S가 스폿 용접 조인트의 기계 특성에 악영향을 미치는 것이 알려져 있지만, 본 실시 형태에서는 P의 편석을 분석하였다. 일반적으로, 고강도 강판의 분야에서는, S에 비해 P의 함유량이 많은 강판이 보급되고 있기 때문이다. 그러나, S의 함유량이 P보다 많은 재료에서는, P 대신 S를 평가함으로써 마찬가지로 너깃의 금속 조직의 개질 상태를 평가 가능하다.

도 4a 및 도 4b에, 도 2a 및 도 2b에 도시한 영역 y의 P 농도(질량％)의 분포를 도시한다. 도 4a 및 도 4b는 250㎛×250㎛의 시야에서 P 농도의 분포를 해석한 결과의 화상을 평행하게 6매 배열한 것이며, 여기에서 P 농도가 높은 부분은 백색으로 표시되어 있다. 도 4a는 도 3에 도시한 통전 패턴에 의해 얻어진 CTS가 높은 스폿 용접 조인트의 해석 결과이고, 도 4b는 1단 용접에 의한 스폿 용접 조인트(1단 용접 조인트)의 해석 결과이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트에서는, P 농도가 높은 영역이 판면에 평행한 방향을 따라서 연장되어 있는 개소가 너깃 단부에 있어서 확인되지 않았다. 도 4b에 도시된 1단 용접 조인트에서는, P 농도가 높은 영역이 판면에 평행한 방향을 따라서 연장되어 있는 개소가 너깃 단부에 있어서 많이 확인되었다.

이와 같이, 통상의 스폿 용접 조인트의 너깃 단부에서는, 판면에 평행한 방향을 따른, 수십㎛ 이상의 길이의 선상의 P 응고 편석이 확인된다. 이 선상의 응고 편석이, 강판 계면으로부터의 균열 진전 저항을 저하시킨다고 생각된다. 스폿 용접 조인트의 CTS를 향상시키기 위해서는, P 응고 편석이 판면에 평행한 방향을 따라서 연속하는 일이 없도록 할 필요가 있다.

본 발명자들은, 너깃 단부에 있어서의 P의 편석의 상태를 평가하기 위해서, 도 4a 및 도 4b에 도시한 해석 결과에 있어서, 너깃 단부로부터 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 상기 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역에서, P 농도를 질량％로, 판면에 평행한 방향 및 판 두께 방향 각각을 따라서 1㎛ 피치로 측정하고, 이에 의해 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 P 농도 측정값을 구하고, 이 100점×100점의 측정점 중, 겹친 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20점의 각 측정점에 있어서의 P 농도 측정값의 평균값을, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판 두께 방향 각각을 따라서 1점씩 어긋나게 하면서 산출하는 것을 반복하고, 이에 의해 81×100개의, 인접하는 20점의 측정점에 있어서의 측정값의 평균값을 산출하고, 이들 평균값을, 상술한 직사각형 평면 영역의 평균 P 농도의 2배의 값과 비교하였다. 직사각형 평면 영역의 평균 P 농도값은 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 P 농도 측정값의 평균값으로 하였다.

너깃 단부로부터 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 상기 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역만을 평가한 것은 이하의 이유에 의한다. CTS를 측정하는 십자 인장 시험에 있어서는, 너깃 단부 및 그 주변에 존재하는 안정 균열 성장 영역이 하중을 담당하므로, 너깃 단부 및 그 주변을 포함하는 넓은 영역에서의 개질이 CTS의 향상을 위해서 유효하다. 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트는, 그와 같은 넓은 영역에 걸쳐 개질되어 있다. 그러나, 판 두께 또는 강종에 따라, 안정 균열 성장 영역의 폭은 상이하고, 또한, 너깃의 최단부에 평활 응고 조직이 나타날 가능성도 있다. 여기서, 평활 응고 조직이란, 고액 계면에서 덴드라이트 성장이 발생하지 않고 용융 금속이 응고함으로써 형성된 조직을 가리킨다. 따라서, 박리 부하가 집중되고, 또한 덴드라이트 응고되어 있다고 생각되는 당영역이, 안정 균열 성장 영역에서의 개질을 강종 또는 판 두께에 상관없이 평가하는 데 바람직하다.

편석의, 판면에 평행한 방향의 연속을 나타내기 위해서, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 각 측정점의 P 농도의 평균을 취할 필요가 있다. 점상의 편석이 존재한 경우, P 농도가 높은 측정점이 농도 측정에서 확인되지만, 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 복수의 측정점에서의 P 농도의 평균값은 낮아진다. 판면에 평행한 방향을 따른 선상의 편석이 존재한 경우, 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 복수의 측정점에서의 P 농도의 평균값은 높아진다. 따라서, 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 각 측정점의 P 농도의 평균값을 구함으로써, CTS에 영향을 미치는 선상의 편석만을 검출할 수 있다.

여기서, 평균을 취하는 구간의 길이가 지나치게 짧은 경우, 선상의 편석과 점상의 편석을 마찬가지로 카운트하게 되어 버려, 선상의 편석만을 검출할 수 없다. 평균을 취하는 구간의 길이가 지나치게 긴 경우, 구간 길이에 대하여 짧지만 CTS에 영향을 줄 정도의 길이를 갖는 선상의 편석을 충분히 검출할 수 없다. 일반적으로, 선상의 편석의 길이가 20㎛를 초과하면, CTS에 영향을 주므로, 평균을 취하는 길이는 20㎛가 바람직하다고 판단하였다.

또한, P 농도 평균값의 비교 대상을, 제공된 너깃 내의 평균 P 농도의 2배의 값으로 한 이유는, 편석이 존재하지 않는 모재에 있어서도, 장소에 따라서, P 농도는 플러스 마이너스 50％ 정도의 편차가 있기 때문이다. P 농도 평균값의 상승이 응고 시의 편석에 의한 농도 상승이라고 판단하기 위해서는, P 농도 평균값의 비교 대상을 너깃 내의 평균 P 농도의 2배로 할 필요가 있다.

이와 같이 하여 구해진, 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20개의 측정점의 평균값 8100개 중, 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 상기 P 농도 측정값 모두의 평균값의 2배를 초과하는 평균값이 100개 이하이면, CTS가 매우 높은 것을 알아냈다. 이 경우, 도 2a의 x 영역에서는 P의 편석이 완화되어, 파괴의 기점으로 되는 강판 압접부와 너깃의 교점 근방, 및 그 내부 영역의 인성이 양호하게 유지되어 있다고 생각된다.

본 통전 후에 후통전을 행함으로써, 너깃의 단부의 영역에서 편석이 개선되는 경우가 있는 것은 다음의 이유에 의한 것으로 생각된다.

본 통전에 의해 형성된 너깃은 전류를 내리면 너깃 단부로부터 응고한다. 그때, P 등의 취화 원소는 너깃의 응고 시에 덴드라이트의 경계에 편석한다. 1단 통전 스폿 용접의 경우 또는 2단 통전을 행하지만, 본 통전과 후통전 사이에 너깃을 응고시키기 위한 시간이 존재하지 않는 경우, 편석한 취화 원소는 최종 조직까지 잔존하여, 너깃의 취화 원인으로 된다.

본 실시 형태에서는, 너깃 및 그 주변의 조직은, 본 통전 종료 후, 통전 시간 t_s가 경과한 후에, 후통전에 의해 가열되지만, 그때, 후통전의 조건에 따라, 선상으로 편석한 P는 확산에 의해 균질화되거나, 혹은 역변태에 의해 생성된 미세 결정립의 입계에 재편석함으로써, 농도가 저하되거나 또는 분단된다고 추측된다.

후통전에 의한 온도 상승이 낮은 경우, 또는 후통전에 의한 가열 시간이 짧은 경우에는, 편석한 P의 확산 또는 편석한 P의 미세 결정립계에의 재편석은 충분히 일어나지 않는다. 또한, 후통전에 의한 온도 상승이 높은 경우, 또는 후통전에 의한 가열 시간이 긴 경우는, 너깃 중심의 용융부의 체적이 커져, 응고한 너깃 단부가 재용융하므로, 너깃 단부는 후통전 종료 후에 통상의 응고된 상태 그대로 조직으로 되어, 응고 편석이 남게 된다.

본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트의 너깃 직경은, 인장 강도 750 내지 2500㎫의 강판의 스폿 용접 조인트에 실용상 필요한 강도를 고려하면, 스폿 용접되는 강판의 평균 판 두께 h에 대하여, 3×h^1/2 내지 7×h^1/2㎜의 범위이다. 너깃 직경이 전극 선단 직경을 초과하면 스폿 용접 시에 먼지가 발생하기 쉬워지므로, 너깃 직경은 전극 선단 직경 이하로 하는 것이 바람직하다.

(강판의 인장 강도)

일반적으로, 강판의 인장 강도가 증가할수록, 스폿 용접 조인트에 작용하는 하중이 커지고, 또한, 용접부에 있어서의 응력 집중도 높아지기 때문에, 스폿 용접 조인트에는 높은 조인트 강도가 필요해진다.

통상, 강판의 인장 강도가 750㎫를 초과하면, 강판의 인장 강도가 그 이상 증가해도 CTS는 증가하지 않거나, 반대로, CTS의 값은 감소한다. 그러나, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트는 P의 편석이 완화되므로, 인장 강도가 750㎫ 이상인 강판을 포함하는 경우라도, 양호한 CTS를 유지할 수 있다.

강판의 인장 강도 상한은 특별히 정하지 않지만, 높으면, (ⅰ) 스폿 용접 조인트 강도의 저하 또는 편차의 억제가 곤란해지고, 또한, (ⅱ) 너깃 내에서의 결함 또는 깨짐의 억제도 곤란해진다. 따라서, 강판의 인장 강도는 2500㎫ 이하가 바람직하다.

그 때문에, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트는 인장 강도 750 내지 2500㎫의 강판의 스폿 용접에 관하여 바람직하다.

(강판의 성분 조성)

본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트에서 대상으로 하는 강판의 성분 조성은 특별히 한정되는 것은 아니다. 강판재로서, 공지의 핫 스탬프재 혹은 초하이텐 등의 냉연재 또는 열연재를 사용할 수 있지만, 구체적으로는 다음 성분 조성을 갖는 강판이 바람직하다.

예를 들면, 질량％로, C : 0.08 내지 0.40％, Si : 0.01 내지 2.50％, Mn : 0.8 내지 3.0％, P : 0.05％ 이하, S : 0.01％ 이하, N : 0.01％ 이하, O : 0.007％ 이하, Al : 1.00％ 이하이고, 잔량부가 Fe 및 불순물을 포함하는 강판을 기본으로 하고, 또한, 하기의 (a) 내지 (c)의 군으로부터 선택되는 원소를 필요에 따라서 함유하는 강판이, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트의 제조를 위해서 바람직하다.

(a) Ti : 0.005 내지 0.10％, Nb : 0.005 내지 0.10％ 및 V : 0.005 내지 0.10％의 1종 또는 2종 이상

(b) B : 0.0001 내지 0.01％, Cr : 0.01 내지 2.0％, Ni : 0.01 내지 2.0％, Cu : 0.01 내지 2.0％, Mo : 0.01 내지 0.8％로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상

(c) Ca, Ce, Mg 및 REM의 1종 이상을 합계로 0.0001 내지 0.5％

또한, 특히 P 및 S는 덴드라이트 중에 편석하여 CTS를 저하시키므로, 높은 CTS를 요구하는 경우에는 이들 원소의 함유량을 보다 적게 하는 것이 바람직하다.

성분 조성의 한정 이유에 대하여 설명한다. 또한, ％는 질량％를 의미한다.

C : 0.08 내지 0.40％

C는 강의 인장 강도를 높이는 원소이다. C 함유량이 많으면, 너깃 중의 C 함유량도 많아져, 최종적인 조직이 단단해지기 쉽다. C 함유량이 0.08％ 미만이면, 750㎫ 이상의 인장 강도를 얻기 어렵고, 너깃의 경도도 낮으므로, TSS가 낮아져 버리는 경우가 있다. 한편, C 함유량이 0.40％를 초과하면, 가공성이 저하되고, 너깃이 지나치게 단단해져 취화되어 버리는 경우가 있다. 이상의 이유에 의해, C 함유량은 0.08 내지 0.40％가 바람직하다. C 함유량은 보다 바람직하게는 0.10 내지 0.31％이다.

Si : 0.01 내지 2.50％

Si는 고용 강화 및 조직 강화에 의해 강의 강도를 높이는 원소이다. Si 함유량이 2.50％를 초과하면, 강의 가공성이 저하되는 경우가 있다. 한편, Si 함유량을 0.01％ 미만으로 저감시키는 것은 공업적으로 곤란하다. 이상의 이유에 의해, Si 함유량은 0.01 내지 2.50％가 바람직하다. Si 함유량은 보다 바람직하게는 0.05 내지 1.20％이다.

Mn : 0.8 내지 3.0％

Mn은 강의 켄칭성을 높이는 원소이다. Mn 함유량이 3.0％를 초과하면, 강의 성형성이 저하되는 경우가 있다. 한편, Mn 함유량이 0.8％ 미만이면, 750㎫ 이상의 인장 강도를 얻는 것이 어려운 경우가 있다. 이상의 이유에 의해, Mn 함유량은 0.8 내지 3.0％가 바람직하다. Mn 함유량은 보다 바람직하게는 1.0 내지 2.5％이다.

P : 0.05％ 이하

P는 편석하여 스폿 용접 조인트를 취화시키는 원소이다. P 함유량이 0.05％를 초과하면, P의 편석을 완화해도, 충분한 CTS를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, P는 적을수록 바람직하지만, P 함유량을 0.001％ 미만으로 저감하는 것은 공업적으로 어려우므로, 0.001％가 실질적인 P 함유량 하한이다. P 함유량은 보다 바람직하게는 0.03％ 이하이다.

S : 0.01％ 이하

S는 편석하여 스폿 용접 조인트를 취화시키는 원소이며, 또한, 조대한 MnS를 형성하여 강의 가공성을 열화시키는 원소이다. S 함유량이 0.01％를 초과하면, 강의 가공성이 저하됨과 함께, 너깃 내부에서의 깨짐이 발생하기 쉬워, 충분한 CTS를 얻는 것이 어려운 경우가 있다. 또한, S는 적을수록 바람직하지만, S 함유량을 0.0001％ 미만으로 저감하면, 제조 비용이 상승하므로, 0.0001％가 S 함유량의 실질적인 하한이다. S 함유량은 보다 바람직하게는 0.006％ 이하이다.

N : 0.01％ 이하

N은 조대한 질화물을 형성하여 성형성을 열화시키는 원소이며, 또한, 용접 시의 블로홀의 발생 원인으로 되는 원소이다. N 함유량이 0.01％를 초과하면, 성형성의 열화 및 블로홀의 발생이 현저해지는 경우가 있다. 또한, N은 적을수록 바람직하지만, N 함유량을 0.0005％ 미만으로 저감되면, 제조 비용이 상승하므로, 0.0005％가 N 함유량의 실질적인 하한이다. N 함유량은 보다 바람직하게는 0.007％ 이하이다.

O : 0.007％ 이하

O는 산화물을 형성하여, 강의 성형성을 열화시키는 원소이다. O 함유량이 0.007％를 초과하면, 성형성의 열화가 현저해지는 경우가 있다. 또한, O는 적을수록 바람직하지만, O 함유량을 0.0005％ 미만으로 저감하면, 제조 비용이 상승하므로, 0.0005％가 O 함유량의 실질적인 하한이다. O 함유량은 보다 바람직하게는 0.005％ 이하이다.

Al : 1.00％ 이하

Al은 탈산 원소임과 함께, 페라이트를 안정화시켜, 시멘타이트의 석출을 억제하는 원소이다. Al 함유량이 1.00％를 초과하면, 개재물이 증가되어, 성형성이 저하되는 경우가 있다. Al 함유량의 하한을 규정할 필요는 없지만, Al을 과도하게 감소시키는 것은 제련 비용의 면에서 현실적이지 않으므로, Al 함유량의 하한을 0.001％로 한다.

Ti, Nb 및 V는 석출 강화, 페라이트 결정립의 성장 억제에 의한 세립 강화 및 재결정의 억제에 의한 전위 강화에 의해, 강을 강화하는 원소이다. 어느 원소도, 그 함유량이 0.005％ 미만이면, 함유 효과가 충분하지 않고, 0.10％를 초과하면, 강의 성형성이 열화된다. Ti, Nb 및 V 각각의 함유량은 보다 바람직하게는 0.01％ 내지 0.08％이다.

B는 조직을 제어하여 강을 강화하는 원소이다. B 함유량이 0.0001％ 미만이면, 강도가 충분히 향상되지 않는다. B 함유량이 0.01％를 초과하면, 함유 효과가 포화된다. Cr, Ni, Cu 및 Mo는 강의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 어느 원소도, 그 함유량이 0.01％ 미만이면, 함유 효과가 충분하지 않고, 2.0％를 초과하면, 산 세정 시 또는 열연 시에 크랙 발생 등의 지장이 일어난다. B의 함유량은 보다 바람직하게는 0.0003％ 내지 0.08％이고, Cr, Ni, 및, Cu 각각의 함유량은 보다 바람직하게는 0.02％ 내지 1.0％이고, Mo의 함유량은 보다 바람직하게는 0.015％ 내지 0.6％이다.

(c) Ca, Ce, Mg 및 REM의 1종 이상을 합계로 0.0001 내지 0.5％

Ca, Ce, Mg 및 REM은 탈산 후의 산화물의 치수나, 열연 강판 중의 황화물의 치수를 축소하여, 성형성을 높이는 원소이다. 이들 원소의 함유량이 합계로 0.0001％ 미만이면, 함유 효과가 작고, 합계로 0.5％를 초과하면, 강의 성형성이 저하된다. 또한, REM은 란타노이드 계열의 원소이며, REM 및 Ca는 제강 단계에서 미슈 메탈의 형태로 함유시킨다. Ca, Ce, Mg 및 REM의 함유량의 합계는 보다 바람직하게는 0.0002％ 내지 0.3％이다.

(스폿 용접 조인트의 제조 방법)

상술한 바와 같이, 스폿 용접 조인트의 너깃 단부를 후통전에 의해 개질함으로써, 위에 기재한 P 농도 분포를 갖는 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 있다. 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트가 형성되는 제조 조건은, 기본적으로는, 도 3에 도시한 통전 패턴에 따른다.

도 3에 도시한 통전 패턴에 따라서 통전한 경우, 본 통전 후에, 너깃 단부를 응고시키고, 그 후에, 응고된 단부가 재용융하지 않는 범위에서, 너깃을 재가열 혹은 고온 유지하는 온도 이력이 상정된다. 너깃 단부를 응고시킬 때는, 너깃 단부를 특별히 급냉해야만 하는 이유는 없으므로, 입열이 충분히 낮아지도록 전류값을 내리면 좋다고 생각된다.

단, 너깃 단부를 응고시키는 시간이 길어지면, 혹은, 내린 전류값에 있어서의 정상 상태의 너깃이 크면, 단부로부터의 응고 영역이 좁아지므로, 전류값은 낮은 쪽이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트는, 구체적으로는, 이하의 수순에 의해 얻어진다. 이후, 전류값의 단위는 kA, 시간의 단위는 msec로 한다.

중첩된 강판(평균 판 두께 h[㎜])에 대하여 통상의 1단 통전 스폿 용접을 행한 경우에 소정의 너깃 직경 α×h^1/2[㎜]이 얻어지는 전류값 I_w 및 통전 시간 t_w를, 실험적으로 구한다. 일반적으로 너깃 형상은 대략 원형이지만, 너깃 형상이 대략 원형이 아닌 경우에는, 너깃과 동일한 면적인 원을 가정하고, 그 원의 직경을 소정의 너깃 직경 α×h^1/2[㎜]로 한다. 계속해서, 이하에 나타내는 공정에 의해 스폿 용접 조인트를 제작한다.

(본 통전 공정)

먼저, 통상의 용접 통전을 전류값 I_w 및 통전 시간 t_w로 행한다. 용접 통전 시의 가압력은, 평균 판 두께 h에 대하여, 1960×h 내지 3920×h[N]를 기준으로 한다.

(응고 공정)

통상의 용접 통전 후에, 가압한 채로, 수학식 1을 만족시키는 전류값 I_S 및 수학식 2를 만족시키는 통전 시간 t_S로 통전을 유지한다.

이에 의해, 용접부에의 입열을 감소시켜, 너깃 단부를 응고시킨다.

(후통전 공정)

응고 공정 후에, 수학식 3을 만족시키는 전류값 I_P 및 수학식 4를 만족시키는 통전 시간 t_P로 통전을 유지하고, 이에 의해, 응고된 너깃 단부를 가열 또는 고온 유지한다.

후통전 공정에서 너깃 단부를 가열 또는 고온 유지하기 위한 전류값 I_P는, 응고 공정에서 너깃 단부를 응고시키기 위한 전류값 I_W보다도 크게 할 필요가 있다. 후통전 공정에서 낮은 전류에 의한 통전을 행한 경우에는, 발열보다도 전극 또는 판으로의 열 배출이 지배적으로 되어, 너깃 단부에서 응고 편석한 P를 확산시키기 위해서 필요한 열이 충분히 얻어지지 않으므로, P의 확산에 시간이 걸려 실용성이 부족하다.

후통전 공정에서 고전류 및 장시간의 통전을 행한 경우, 재용융이 발생하므로, 단부의 개질이 일어나지 않는다.

후공정에서는 1종류의 전류값 및 통전 시간이 규정되어 있지만, 재용융이 발생하지 않는 것이면, 후통전의 패턴은 복잡해도 된다. 이 경우, 전류값은, 각 공정에서의 평균 전류값(실효값)이 상술한 수학식 3 및 수학식 4를 만족시키도록 결정하는 것이 바람직하다. 접합부가 용융하는 본 통전 공정ㆍ너깃 단부가 응고하는 응고 공정ㆍ너깃 단부가 가열 또는 고온 유지되는 후통전 공정의 각각에 있어서 복잡한 전류 패턴을 사용하는 경우는, 그 패턴에 대한 실효값을 사용하여 전류값을 결정하는 것이 바람직하다.

계속해서, 상술한 공정에 의해 얻어진 스폿 용접 조인트에 있어서의, 너깃 단부의 P의 편석 상태를 평가한다. 평가는, 너깃의 단부로부터 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역에서, P 농도를 질량％로, 판면에 평행한 방향 및 판면에 수직인 방향 각각을 따라서 1㎛ 피치로 측정하고, 이에 의해 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 P 농도 측정값을 구하고 100점×100점의 측정점 중, 겹친 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20점의 각 측정점에 있어서의 P 농도 측정값의 평균값을, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판면에 수직인 방향 각각을 따라서 1점씩 어긋나게 하면서 산출하는 것을 반복하고, 이에 의해 81×100개의, 상기 인접하는 20점의 상기 측정점에 있어서의 상기 측정값의 평균값을 구하고, 그 구해진 평균값 중, 너깃 내의 평균 P 농도(질량％)의 2배를 초과하는 평균값의 개수가 100 이하인지 여부를 판정함으로써 행한다. 너깃 내의 평균 P 농도(질량％)의 2배를 초과하는 평균값의 개수가 100 이하이면, P의 편석이 완화되어 있는 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트가 얻어졌다고 판단할 수 있다. 이 스폿 용접 조인트를 얻은 통전 조건에 기초하여 스폿 용접을 행하면, 이 스폿 용접 조인트를 얻은 강판을 사용하여, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 있다.

상술한 조건을 만족시켜 제조가 행해져도, P의 편석이 완화되지 않는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 후통전 공정 시의 전류값이 부족함으로써 너깃 단부의 개질이 충분히 행해지지 않거나, 또는 후통전 공정 시의 전류값이 지나치게 큰 것에 의해 너깃 단부의 응고 영역이 재용융해 버려, 너깃 단부의 개질이 행해지지 않는다고 생각된다. 이 경우, 너깃 단면의 메탈 플로우를 관찰하고, 관찰 결과에 기초하여 통전 조건을 변경하여, 제조 공정을 최적화한다.

P의 편석이 완화되어 있지 않지만, 단면의 메탈 플로우 관찰에 의해, 너깃의 중심부 조직과 단부의 조직이 명확하게 상이한 것을 확인할 수 있는 경우에는, 너깃 단부의 개질이 행해져 있지만 불충분하다고 생각된다. 이 원인으로서는, 후통전 공정 시의 입열량이 부족한 것, 혹은 본 통전 공정과 후통전 공정 사이의 응고 시간이 지나치게 길어 너깃 온도가 내려가 버리는 것이 생각된다. 어느 경우라도, 입열량이, 너깃을 유효하게 열처리할 수 있는 온도까지 너깃을 승온시키기 위해서 필요한 열량에 대하여 부족하기 때문이다. 따라서, I_p 혹은 t_p를 증가시키거나, 또는 t_s를 저감시킴으로써, 편석이 완화되는 조건에 가까워진다. I_p 혹은 t_p를 증가시키는 것은 입열량을 증가시키기 위해서이며, t_s를 저감시키는 것은 후통전 공정 시에 열처리해야 할 응고 영역을 저감시키기 위해서 및 너깃 단부가 보다 고온의 상태에서 입열하여, 열처리가 효과적으로 행해지는 온도까지 너깃을 용이하게 승온시키기 위해서이다.

P의 편석이 완화되어 있지 않고, 또한 단면의 메탈 플로우 관찰에 의해, 너깃의 중심부의 조직과 단부의 조직이 명확하게 상이한 것을 확인할 수 없으면, 너깃 단부의 응고 영역이 재용융해 버린 것으로 생각된다. 이것은, 후통전 공정 시의 입열량이 지나치게 큰 것에 기인하므로, I_p 혹은 t_p를 저감시키거나, 또는 t_s를 증가시킴으로써, 편석이 완화되는 조건에 가까워진다. I_p또는 t_p를 저감시키는 것은 입열량을 저감시키기 위해서이며, t_s를 증가시키는 것은 후통전 개시 전에 너깃으로부터 외부로의 방열량을 증가시켜, 후통전에 의한 입열의 효과를 저감시키기 위해서이다. 이와 같은, 통전 조건의 변경과 단면의 메탈 플로우 관찰을 반복하고, 제조 공정을 최적화함으로써, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 있다. 이 스폿 용접 조인트를 얻은 통전 조건에 기초하여 스폿 용접을 행하면, 이 스폿 용접 조인트를 얻은 강판을 사용하여, 본 실시 형태에 관한 스폿 용접 조인트를 얻을 수 있다.

권장 조건에 기초한 용접을 행해도 P의 편석이 저감되지 않는 경우의, 제조 공정의 최적화에 있어서는 수학식 1 내지 수학식 4를 만족시킬 필요는 없다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 실시예에서의 제조 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 1조건예이며, 본 발명은 이 1조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 강판 A 내지 D를 준비하고, 동일 강종의 강판을 중첩하고, 서보건 타입의 용접기를 사용하여 이것에 스폿 용접을 행하여, 스폿 용접 조인트의 시험편을 제작하였다. 그때, 본 통전의 조건 및 가압하고 나서 통전할 때까지의 시간(스퀴즈 시간)과 후통전 후의 가압의 유지 시간은, 각 강종의 조합에 있어서 일정하게 하였다.

강판 A 내지 C는 C 함유량이 0.21질량％ 또한 Ceq가 0.34％이고, 강판 D는 C 함유량이 0.19질량％ 또한 Ceq가 0.32％이었다. Ceq란 탄소당량이며, 이하의 식에 의해 구해진다.

Ceq=[C]+[Si]/30+[Mn]/20+2×[P]+4×[S]

표 중, 「-」로 나타낸 개소는 통전을 행하지 않은 것을 나타낸다.

또한, 스폿 용접 전에 예비 실험을 행해 두고, 이 예비 실험의 결과에 기초하여, 스폿 용접 시의 본 통전량을, 너깃 직경이 1매의 강판의 판 두께의 평방근의 4.5 내지 5배로 되는 값(4.5×t^1/2 내지 5×t^1/2)으로 설정하고, 후통전을 변화시킨 조건에서 용접을 실시하였다.

그리고, 조건마다, 너깃의 단면 분석과 십자 인장 강도(CTS)의 측정을 행하였다. 각 강판의 조합에 있어서, 본 발명에 있어서의 편석 완화를 만족시키는지 여부와, CTS를 평가한 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2에 나타내어진 CTS 향상률이란, 본 통전만을 행한 스폿 용접 조인트(A-6, B-4, C-4, D-5)의 CTS에 대한 CTS 증감량의 비율을 의미한다. 또한, 편석 저감이 행해져 있는지 여부는, 너깃 단부로부터 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 상기 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역에서, P 농도를 질량％로, 판면에 평행한 방향 및 판 두께 방향 각각을 따라서 1㎛ 피치로 측정하고, 이에 의해 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 P 농도 측정값을 구하고, 이 100점×100점의 측정점 중, 겹친 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20점의 각 측정점에 있어서의 P 농도 측정값의 평균값을, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판 두께 방향 각각을 따라서 1점씩 어긋나게 하면서 산출하는 것을 반복하고, 이에 의해 81×100개의, 인접하는 20점의 측정점에 있어서의 측정값의 평균값을 산출하고, 이들 평균값 중, 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 P 농도의 측정값 모두의 평균값(평균 P 농도)의 2배를 초과하는 평균값의 개수가 0개 이상 100개 이하인지 여부를 기준으로 판단하고, 평균 P 농도를 초과하는 평균값이 0개 이상 100개 이하인 시료에는 편석 저감이 행해져 있는 것으로 하여, 기호 「G」(Good)를 부가하였다. 평균 P 농도를 초과하는 평균값이 100개 이상인 시료는 기호 「B」(Bad)를 부가하였다.

표 2에 나타내는 바와 같이, P의 편석 상태가 본 발명의 기준을 만족시키고 있는 발명예에서는, 동일한 강판 세트 또한 동일한 너깃 직경임에도 불구하고, CTS의 값이 높아 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트가 얻어지고 있다. 한편, 본 발명의 기준을 만족시키고 있지 않으므로, CTS의 값이 낮은 스폿 용접 조인트로 되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 파단 형태가 양호하고, 신뢰성이 높은 스폿 용접 조인트를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 산업상 이용 가능성이 높은 것이다.

1 : 100점×100점의 측정점
2 : 81×100개의 평균값

Claims

복수의 강판을 겹쳐 형성한 스폿 용접 조인트에 있어서,
상기 복수의 강판을 겹친 면에 생성된 너깃의, 상기 강판의 판면에 평행한 방향의 단부로부터 상기 판면에 평행한 방향으로 100㎛ 내측의 점을 중심으로 한, 상기 판면에 수직인 100㎛×100㎛의 직사각형 평면 영역에서, P 농도를 질량％로, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판면에 수직인 방향 각각을 따라서 1㎛ 피치로 측정하고, 이에 의해 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 상기 P 농도의 측정값을 구하고,
상기 100점×100점의 측정점 중, 상기 판면에 평행한 방향으로 일렬로 배열된 인접하는 20점의 각 상기 측정점에 있어서의 상기 P 농도의 측정값의 평균값을, 상기 판면에 평행한 방향 및 상기 판면에 수직인 방향 각각을 따라서 1점씩 어긋나게 하면서 산출하는 것을 반복하고, 이에 의해 81개×100개의 상기 평균값을 구한 경우에,
상기 평균값 중, 상기 100점×100점의 측정점 각각에 있어서의 상기 P 농도의 측정값 모두의 평균값의 2배를 초과하는 상기 평균값의 개수가 0개 이상 100개 이하인 것을 특징으로 하는, 스폿 용접 조인트.
제1항에 있어서,
상기 복수의 강판의 인장 강도가 750 내지 2500㎫인 것을 특징으로 하는, 스폿 용접 조인트.
제1항에 있어서,
겹쳐진 상기 강판의 평균 판 두께를 단위 ㎜로 h로 한 경우에, 상기 너깃의 직경이 단위 ㎜로 3×h^1/2 이상 7×h^1/2 이하인 것을 특징으로 하는, 스폿 용접 조인트.