KR20210154239A

KR20210154239A - 저항 스폿 용접부 및 저항 스폿 용접 방법, 그리고 저항 스폿 용접 조인트 및 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210154239A
Application number: KR1020217037994A
Authority: KR
Inventors: 레이코 엔도; 무네오 마츠시타; 히로시 마츠다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-12-20
Also published as: CN113891773A; US20220228233A1; CN113891773B; JP6777270B1; JPWO2020240961A1; EP3978178A1; MX2021014596A; EP3978178A4; KR102589430B1

Abstract

저항 스폿 용접부 및 저항 스폿 용접 방법, 그리고 저항 스폿 용접 조인트 및 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다. 본 발명의 저항 스폿 용접부는, 강판 중 적어도 1 장의 강판이 소정의 성분 조성의 고강도 강판이고, 너깃 내의 소정 영역을 너깃 선단 영역으로 할 때, 중첩면에 대응하는 너깃 선단 영역 중 1 개 이상에서, 너깃 선단 영역의 금속 조직이 템퍼드 마텐자이트를 주상으로 하고, 너깃 선단 영역의 경도 Hv 가 소정의 너깃 전체의 마텐자이트의 경도 Hmw 에 대해서 식 (4) 를 만족하고, 열 영향부 내의 소정의 영역을 강 HAZ 영역으로 할 때, 중첩면에 대응하는 강 HAZ 영역 중 1 개 이상에서, 강 HAZ 영역에 있어서의 경도 Hh 가 소정의 강판의 마텐자이트의 경도 Hmh 에 대해서 식 (8) 을 만족한다.
Hv ≤ Hmw - 40 ··· (4)
Hh ＜ Hmh - 25 ··· (8)

Description

저항 스폿 용접부 및 저항 스폿 용접 방법, 그리고 저항 스폿 용접 조인트 및 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법

본 발명은 저항 스폿 용접부 및 저항 스폿 용접 방법, 그리고 저항 스폿 용접 조인트 및 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 차체에는, 연비 개선을 위한 경량화, 및 충돌 안전성의 확보 관점에서, 다양한 고강도 강판 (high-tensile steel sheets) 의 적용이 진행되고 있다. 자동차의 조립 라인에서는, 부재, 예를 들어 고강도 강판을 갖는 자동차의 구조 부재의 접합으로서, 주로 저항 스폿 용접이 사용되고 있다. 저항 스폿 용접으로 접합된 용접 조인트는, 상기 서술한 바와 같이 충돌 안전성을 확보하기 위해서, 충돌 변형시여도 파단되지 않는 강도 (인장 강도) 가 요구된다. 용접 조인트의 저항 스폿 용접부의 조인트 강도는, 조인트의 전단 방향에 대한 인장 강도인 전단 인장 강도 (TSS : Tensile shear strength) 와, 조인트의 박리 방향에 대한 인장 강도인 십자 인장 강도 (CTS : Cross tension strength) 로 평가된다.

저항 스폿 용접부의 TSS 는 모재의 인장 강도와 함께 증가하는 경향이 있지만, 저항 스폿 용접부의 CTS 는 모재의 인장 강도가 780 ㎫ 이상에서는 저하되는 경우가 있는 것으로 되어 있다. CTS 가 저하될 경우, 파단 형태는, 저항 스폿 용접부의 주위의 모재 또는 HAZ (열 영향부) 에서 연성적으로 파단되는 플러그 파단으로부터 너깃 내로 취성적으로 파단되는 계면 파단 혹은 부분 플러그 파단으로 천이한다. 일반적으로, CTS 가 저하되는 원인으로는, 급랭 후의 너깃 단부의 경화에 의해서 취성적인 파괴가 일어나는 것 등으로 되어 있다.

그래서, 이 취성적인 파괴를 해결하기 위해서, 본 통전 후에 다시 통전을 행하는 후통전법이 다양하게 검토되고 있다. 본 통전 후에 다시 통전을 행하는 후통전법으로서, 예를 들어 특허문헌 1 ∼ 4 에 기재된 기술을 들 수 있다.

특허문헌 1 에는, 특정한 강종의 모재에 있어서의 너깃 (용융 응고부) 과 열 영향부가, 템퍼드 마텐자이트 조직 혹은 템퍼드 베이나이트 조직인 것이 기재되어 있다.

특허문헌 2 에는, 후통전 공정을 실시했을 때의 너깃과 코로나 본드 계면의 최고 온도를 규정하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 3 에는, 너깃 외측의 경도와 너깃 내의 조직에 대해서 규정하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 4 에는, 높은 전류치로 템퍼링을 행하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허공보 제5182855호 일본 공개특허공보 2013-103273호 일본 공개특허공보 2013-78782호 일본 공개특허공보 2010-172946호

그러나, 특허문헌 1 은, 모재의 성분 조성을 규정할 뿐으로, 너깃 및 열 영향부가 상기 조직을 얻기 위한 용접 조건, 구체적으로는 후통전의 온도 범위에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다.

특허문헌 2 는, 단시간에 고온으로 하는 후통전을 행함으로써, 편석의 저감을 가능하게 하고, 이로써 조인트 강도를 향상시키고 있다. 그러나, 특허문헌 2 에서는, 조인트 강도를 향상시키기 위해서 단시간의 통전에 의해서 편석을 완화하는 점에서, 너깃 단부의 온도가 Ms 점을 밑돌지 않는 냉각 시간을 설정 하고 있다. 이 점에서, 주통전 후의 냉각 과정에서는 마텐자이트 변태를 하지 않는 조직으로 한정하고 있어, 템퍼드 마텐자이트를 얻을 수 없다. 그 결과, 너깃 단부의 인성은 향상되지 않는다.

특허문헌 3 은, TSS 와 CTS 를 양립시키기 위해서, 너깃 내의 조직을 등축상 마텐자이트 조직으로 하고, 추가로 너깃의 외측에 모재보다 경도가 낮은 연화역이 존재하는 것을 조건으로 하고 있다. 또, 후통전으로서, 단시간 (0.1 초 이하) 에 주통전 공정의 약 2 배의 고전류를 가한다. 그러나, 얻어지는 너깃 내의 조직은 마텐자이트 조직이기 때문에, 충분한 인성이 얻어지지 않는다. 즉, 특허문헌 3 은, 높은 온도에서 템퍼링함으로써 경도를 적정하게 제어하는 것에 대해서는 전혀 고려되어 있지 않다.

특허문헌 4 는, 본 통전보다 높은 전류치로 템퍼링을 행하는 점에서, 너깃 단부가 융점을 초과하여, 용융되어 버릴 것이 우려된다. 너깃 단부가 용융되면 냉각 후에 마텐자이트로 되어 버려, 강도를 확보할 수 없다.

또, 취성적인 파괴를 해결하는 그 밖의 방법으로서, 단통전만의 저항 스폿 용접 방법도 있다. 그러나, 인장 강도가 780 ㎫ 이상에서, 강판의 성분 조성으로서 Mn 을 1.5 ∼ 10.0 질량％ 함유하는 고강도 강판 (이하, 이 강판을 중 Mn 강판으로 칭한다) 에 이 단통전만의 저항 스폿 용접 방법을 적용할 경우에는, 통전에 의해서 형성되는 용융부가 녹아 굳어질 때, 중 Mn 강판에 함유되는 오스테나이트 조직이 마텐자이트 조직으로 된다. 그 결과, 단단하여 부서지 쉬운 조직으로 되기 때문에, CTS 가 낮다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 감안하여, 상기한 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판, 특히 중 Mn 강판이어도, 저항 스폿 용접부의 너깃 단부의 인성을 향상시킴으로써 조인트 강도를 향상시킬 수 있는 저항 스폿 용접부 및 저항 스폿 용접 방법, 그리고 저항 스폿 용접 조인트 및 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판을 포함하는 판 세트의 저항 스폿 용접에 있어서의, CTS 가 저하되는 메커니즘 및 CTS 가 향상되는 방법에 대해서 예의 검토하였다.

상기 서술한 바와 같이, 강판의 고강도화가 진행됨에 따라서, CTS 는 저하된다. CTS 가 낮은 경우의 파단 형태는, 저항 스폿 용접부의 주위의 모재 또는 HAZ 에서 연성적으로 파단되는 플러그 파단으로부터 너깃 내에서 취성적으로 파단되는 계면 파단 혹은 부분 플러그 파단으로 천이한다. 그 결과, 고강도 강판에서는 CTS 를 확보하기가 곤란해진다. 계면 파단이 되는 원인은, 너깃 형성 후의 급랭에 의해서 경화 조직이 형성되는 것에 의한 너깃 단부의 취화이다. 이로써, 너깃 단부에 균열이 발생되고, 계면이 파단된다. 따라서, 이 취성 파괴를 일으키지 않기 위해서는, 너깃 단부가 인성을 구비하는 조직으로 할 필요가 있다.

그래서, 본 발명에서는, 이와 같은 고강도 강판의 저항 스폿 용접부의 CTS 를 향상시키기 위해서, 너깃 단부의 인성을 향상시키는 방법에 대해서, 더욱 예의 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 상기한 취성 파괴를 일으키는 범위에서는, 템퍼링이 진행됨으로써, 파단면이 연성적인 파면으로부터 취성적인 파면으로 변화하고, 이것에서 기인하여 취화를 일으키는 것을 지견하였다. 즉, 너깃 단부는, 템퍼링 취화역이 되는 온도역보다 고온 혹은 저온에서 템퍼링을 행함으로써, 너깃 단부의 인성을 향상시킬 수 있는 것이 밝혀졌다.

구체적으로는, 먼저, 너깃 형성을 위해서 용융점 이상의 온도역까지 가열을 행하는 주통전을 행하고, 그 후에 용융부의 응고를 거쳐, 오스테나이트 조직으로부터 마텐자이트 조직으로 변태되는 온도까지 급랭시키는 냉각 과정을 행하고, 계속해서, 너깃 단부를 적정한 온도역에서 템퍼링하는 후통전을 행한다. 이 통전 공정에 의해서, 너깃 단부의 금속 조직은, 템퍼드 마텐자이트 조직을 주상으로 한 조직으로 된다. 이로써, 너깃 단부의 특정한 영역 (후술하는 너깃 선단 영역) 에 있어서의 경도 Hv 가, 너깃 전체의 마텐자이트 조직의 경도 Hmw 에 대해서, 소정의 관계식을 만족할 때, 이 너깃 단부가 높은 인성을 갖는 템퍼드 마텐자이트 조직으로 된다. 그 결과, 저항 스폿 용접부의 계면 파단을 회피하는 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또, 상기한 템퍼링을 행한 저항 스폿 용접부에 있어서 CTS 가 높은 것은, HAZ 의 특정한 영역 (후술하는 강 HAZ 영역) 에 있어서의 경도 Hh 도, 중첩된 강판의 마텐자이트 조직의 경도 Hmh 에 대해서, 소정의 관계식을 만족하는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 상기 서술한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 아래의 것을 요지로 하는 것이다.

[1] 2 장 이상의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접한 용접 부재의 저항 스폿 용접부로서,

상기 강판 중 적어도 1 장의 강판은, 성분 조성이, 질량％ 로,

C : 0.05 ∼ 0.6 ％,

Si : 0.1 ∼ 3.5 ％,

Mn : 1.5 ∼ 10.0 ％, 및

P : 0.1 ％ 이하

의 범위를 만족하는 고강도 강판이고,

상기 강판의 중첩면과 교차하는 너깃의 경계 상의 2 점을 제 1 단부 및 제 2 단부로 하고,

상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부를 잇는 선분 X 의 길이를 D (㎜) 로 하며,

상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부로부터 상기 너깃의 중심 방향을 향한 선분 X 상의 위치를 점 O 및 점 P 로 하고, 상기 제 1 단부로부터 점 O 까지 및 상기 제 2 단부로부터 점 P 까지의 각 거리 L (㎜) 이 하기 식 (1) 을 만족하는, 상기 너깃 내의 영역을 너깃 선단 영역으로 할 때, 상기 중첩면에 대응하는 상기 너깃 선단 영역 중 1 개 이상에서,

상기 너깃 선단 영역의 금속 조직이, 템퍼드 마텐자이트를 주상으로 하고,

상기 너깃 선단 영역의 경도 Hv 가, 하기 식 (2) 및 하기 식 (3) 으로 산출되는 상기 너깃 전체의 마텐자이트의 경도 Hmw 에 대해서, 하기 식 (4) 를 만족하며,

상기 중첩면에 대해서 상측 및/또는 하측의 강판에서는,

상기 중첩면에 평행한 직선 Z 와 상기 너깃의 경계의 교점을 점 q 로 하고, 직선 Z 상에서 열 영향부 내의 위치를 점 r 로 하고,

직선 Z 와 상기 중첩면의 판 두께 방향의 거리 M (㎜) 이 하기 식 (5) 를 만족하며, 또한, 점 q 로부터 점 r 까지의 각 거리 T (㎜) 가 하기 식 (6) 을 만족하는, 상기 열 영향부 내의 영역을 강 HAZ 영역으로 할 때, 상기 중첩면에 대응하는 상기 강 HAZ 영역 중 1 개 이상에서,

상기 강 HAZ 영역에 있어서의 경도 Hh 가, 하기 식 (7) 로 산출되는 강판의 마텐자이트의 경도 Hmh 에 대해서, 하기 식 (8) 을 만족하는, 저항 스폿 용접부.

여기에서, 식 (2) ∼ 식 (3) 에 있어서,

Cw (질량％) : 너깃 내에 있어서의 각 강판으로부터의 체적당 C 함유량,

C_i (질량％) : 중첩된 각 강판의 C 함유량,

V_i (㎟) : 너깃의 중심을 통과하는 판 두께 방향 단면에 있어서, 너깃의 경계와 각 선분 X 에 의해서 둘러싸인 영역에 있어서의 각 강판의 용융 면적,

n : 중첩된 강판의 수로 한다.

M = D/20 ··· (5)

0 ＜ T ≤ D/10 ··· (6)

Hmh = 884 × Ch × (1 - 0.3 × Ch²) ＋ 294 ··· (7)

Hh ＜ Hmh - 25 ··· (8)

여기에서, 식 (7) 에 있어서, Ch (질량％) : 중첩면에 대해서 상측의 강판의 C 함유량, 혹은, 중첩면에 대해서 하측의 강판의 C 함유량으로 한다.

단, 상기 중첩면에 있어서 상기 강판 사이의 간극이 있는 경우에는, 상기 간극의 중간에 위치하고 상기 강판 표면에 평행한 직선 Y 와 교차하는 상기 너깃의 경계 상의 2 점을 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부로 한다.

[2] 상기 템퍼드 마텐자이트 중의 탄화물의 비율은, 면적률로 20 ％ 초과인, [1] 에 기재된 저항 스폿 용접부.

[3] 상기 탄화물은, 평균 결정 입경이 300 ㎚ 이하인, [2] 에 기재된 저항 스폿 용접부.

[4] 상기 고강도 강판은, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인, [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 저항 스폿 용접부.

[5] [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 저항 스폿 용접부를 생성하는 저항 스폿 용접 방법으로서,

주통전 공정으로서, 전류치 I_w (kA) 로 통전하여, 용접부를 생성하고,

그 후, 하기 식 (13) 에 나타내는 냉각 시간 t_c (㎳) 동안 냉각시키고,

그 후, 템퍼링 공정으로서, 하기 식 (14) 에 나타내는 전류치 It (kA) 로, 하기 식 (15) 에 나타내는 통전 시간 t_p (㎳) 동안, 통전을 행하는, 저항 스폿 용접 방법.

400 ≤ t_c ··· (13)

It ≤ 0.95 × I_w ··· (14)

400 ≤ t_p ··· (15)

[6] [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 저항 스폿 용접부를 갖는, 저항 스폿 용접 조인트.

[7] [5] 에 기재된 저항 스폿 용접 방법을 이용하여 저항 스폿 용접 조인트를 제조하는, 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 고강도 강판의 저항 스폿 용접부에 있어서의, 너깃 단부의 금속 조직 및 경도와, 그 너깃 단부 주변의 HAZ 의 경도를 규정함으로써, 인성을 향상시키고, 조인트 강도를 향상시킬 수 있다.

도 1(A) 및 도 1(B) 는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 저항 스폿 용접부를 설명하는 단면도이다.
도 2 는, 도 1(A) 에 나타내는 저항 스폿 용접부에 판 갭이 있는 경우를 설명하는 단면도이다.
도 3(A) 및 도 3(B) 는, 본 발명 다른 실시형태에 있어서의 저항 스폿 용접부를 설명하는 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 저항 스폿 용접의 상태를 설명하는 단면도이다.

이하, 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 또한, 본 발명은 이 실시형태에 한정되지 않는다.

도 1(A) ∼ 도 3(B) 를 사용하여, 본 발명의 저항 스폿 용접부에 대해서 설명한다.

도 1(A) ∼ 도 3(B) 에는, 본 발명에서 얻어지는 저항 스폿 용접부의 일례를 설명하는 판 두께 방향 단면도를 나타낸다. 도 1(A) 에는, 2 장의 강판을 중첩하여 용접한 저항 스폿 용접부의 전체를 나타내고, 도 1(B) 에는, 도 1(A) 에 나타내는 저항 스폿 용접부의 일부 확대도를 나타낸다. 도 2 에는, 도 1(A) 에 나타내는 저항 스폿 용접부에 있어서, 강판의 중첩면에 판 갭이 존재하는 예를 나타낸다. 도 3(A) 에는, 3 장의 강판을 중첩하여 용접한 저항 스폿 용접부의 전체를 나타내고, 도 3(B) 에는, 도 3(A) 에 나타내는 저항 스폿 용접부의 일부 확대도를 나타낸다.

본 발명은 2 장 이상의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접으로 접합한 용접 부재의 저항 스폿 용접부이다. 중첩된 강판은, 후술하는 고강도 강판을 적어도 1 장 이상 포함한다. 도 1(A) 및 도 1(B) 에 나타내는 예에서는, 하측에 배치되는 강판 (1) 과 상측에 배치되는 강판 (2) 을 중첩한다. 하측의 강판 (1) 및/또는 상측의 강판 (2) 이 고강도 강판이다.

도 1(A) ∼ 도 3(B) 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 저항 스폿 용접부 (이하, 용접부라고 칭한다) 는, 너깃 (3) 과 열 영향부 (HAZ) (6) 를 갖는다. 도시는 생략하지만, 상측의 강판 (2) 을 강판 표면으로부터 평면에서 보았을 때, 원상으로 형성된 용접부에 있어서의 너깃 (3) 의 중심을 통과하는 판 두께 방향의 단면 형상은 타원형이 된다.

먼저, 도 1(A), 도 1(B) 및 도 2 를 사용하여, 2 장의 강판의 판 세트에 있어서의 용접부에 대해서 설명한다. 각 도면에 나타내는 바와 같이, 용접부는, 너깃 (3) 내에 인성이 높은 금속 조직을 갖는 선단 영역 (31) 과, HAZ (6) 내에 소정의 경도를 구비하는 강 HAZ 영역 (61) 을 갖는다.

도 1(A) 및 도 1(B) 에 나타내는 예에서는, 중첩된 강판 (1, 2) 의 중첩면 (7) 과 교차하는 타원형의 너깃 (3) 의 경계 상의 2 점을 제 1 단부 (8a) 및 제 2 단부 (8b) 로 한다. 제 1 단부 (8a) 및 제 2 단부 (8b) 를 잇는 직선을 선분 X 라고 칭하고, 선분 X 의 길이를 D (㎜) 로 한다. 제 1 단부 (8a) 로부터 너깃 (3) 의 중심 방향을 향한 선분 X 상의 위치를 점 O 로 하고, 제 1 단부 (8a) 로부터 점 O 까지의 거리를 L (㎜) 로 한다. 제 2 단부 (8b) 로부터 너깃 (3) 의 중심 방향을 향한 선분 X 상의 위치를 점 P 로 하고, 제 2 단부 (8b) 로부터 점 P 까지의 거리를 L (㎜) 로 한다. 이들 거리 L 이 하기 식 (1) 을 만족하는, 너깃 (3) 내의 영역을 너깃 선단 영역 (31) (이하,「선단 영역」이라고 칭하는 경우도 있다.) 으로 한다. 도 1(A) 에 나타내는 바와 같이, 선단 영역 (31) 은 너깃 (3) 의 양단에 존재한다.

또한, 이 선단 영역 (31) 은, 강판의 중첩면 (7) 별로 규정할 수 있다. 즉, 3 장 이상의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접한 용접 부재인 경우에는, 2 개 이상의 중첩면을 갖는 것이 되고, 각 중첩면별로 너깃 선단 영역을 규정할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 3 장의 강판의 판 세트로 할 때에는, 중첩면은 2 개가 되고, 각 중첩면별로 너깃 선단 영역이 존재한다.

0 ＜ L ≤ 0.25 × D ··· (1)

상기와 같이, 제 1 단부 (8a) 로부터 점 O 까지의 거리 L, 및 제 2 단부 (8b) 로부터 점 P 까지의 거리 L 이, 식 (1) 을 만족하는 영역이 선단 영역 (31) 이다. 거리 L 이 식 (1) 의 조건 (즉, 0 ＜ L ≤ 0.25 × D) 을 만족하지 않을 경우, 조인트 강도에 영향을 미치는 너깃 단부의 영역에, 후술하는 본 발명의 금속 조직을 갖지 않는 것이 된다. 조인트 강도를 보다 향상시키는 관점에서, 거리 L 은, 0 ＜ L ≤ 0.20 × D 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 너깃의 중앙부 (도 1(A) 에 나타내는 예에서는, 너깃 (3) 내의 선단 영역 (31) 이외의 영역을 가리킨다.) 의 금속 조직은, 조인트 강도에 영향을 미치지 않는 점에서, 특별히 금속 조직을 규정하지 않는다.

너깃 양단의 선단 영역 (31) 의 금속 조직은, 템퍼드 마텐자이트 조직을 주상으로 한다. 본 발명에 있어서 주상이란, 템퍼드 마텐자이트 조직이, 너깃 (3) 내의 금속 조직 전체에 대해서, 면적률로 60 ％ 이상 갖는 것을 의미한다.

템퍼드 마텐자이트 조직이 60 ％ 미만일 경우, 템퍼링이 진행되지 않거나, 혹은 템퍼링의 온도가 지나치게 높음으로써 출현한 마텐자이트 조직을 많이 함유하는 금속 조직으로 되어 있다고 생각된다. 후술하는 잔부 조직의 마텐자이트 조직이 많아짐으로써, 너깃 단부는 단단하여 부서지기 쉬운 조직으로 되어 취성적인 파단이 되는 점에서, 조인트 강도는 낮아진다. 따라서, 템퍼드 마텐자이트 조직은 60 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는 80 ％ 이상으로 한다. 보다 바람직하게는 90 ％ 이상으로 한다. 본 발명에서는, 너깃 단부에 있어서, 인성을 갖는 템퍼드 마텐자이트 조직을 많이 갖는 것이 바람직한 점에서, 템퍼드 마텐자이트 조직의 상한은 특별히 설정하지 않는다. 템퍼드 마텐자이트 조직은 100 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 선단 영역 (31) 에 있어서의 금속 조직에, 템퍼드 마텐자이트 조직 이외의 조직 (이하,「잔부 조직」이라고 칭하기도 한다.) 으로서, 마텐자이트 조직을 함유하는 경우도 있다. 예를 들어, 냉각 시간이 지나치게 짧아서 마텐자이트 조직이 템퍼링되어 있지 않을 경우 (즉, 템퍼링이 완전히 진행되지 않은 경우) 나, 템퍼링의 온도가 지나치게 높아서 다시 마텐자이트 변태된 경우 (즉, 템퍼링 온도가 지나치게 높았을 경우) 에, 존재할 수 있는 마텐자이트 조직이다. 마텐자이트 조직은 특히 부서지기 쉬운 조직이기 때문에, 조인트 강도의 저하에 크게 영향을 줄 것이 우려된다. 그 때문에, 마텐자이트 조직은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하고, 40 ％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

템퍼드 마텐자이트 조직 중에는 탄화물이 석출된다. 선단 영역 (31) 의 경도 Hv 가 본 발명에서 목적으로 하는 경도를 확보하고자 템퍼링을 행하면, 템퍼드 마텐자이트 조직에서 차지하는 탄화물의 비율이 면적률로 20 ％ 초과가 되는 것을 알 수 있다. 템퍼링이 진행됨에 따라서 탄화물은 조대화되어, 인접하는 탄화물의 간격이 좁아진다. 또, 템퍼링이 진행됨에 따라서, 탄화물은 증가한다. 그 때문에, 상기한 경도의 지표와 함께 템퍼드 마텐자이트 조직 중의 탄화물의 비율을 면적률로 20 ％ 초과로 함으로써, 보다 적절하게 템퍼링 취화역의 온도로 되어 있지 않는 것을 판단할 수 있다. 즉, 보다 적절한 템퍼링 온도로 되어 있는 것을 판단할 수 있다. 따라서, 템퍼드 마텐자이트 조직 중에서 차지하는 탄화물의 비율은, 면적률로 20 ％ 초과로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 23 ％ 이상으로 하고, 더욱 바람직하게는 40 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는 85 ％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 75 ％ 이하로 하며, 더욱 바람직하게는 50 ％ 이하로 한다.

또한, 탄화물은, 템퍼링에 의해서 과포화된 C 를 배출함으로써 나타난다. 이 때문에, 탄화물의 비율에 의해서 템퍼링이 진행되고 있는 것이 나타내어진다.

여기서는, 탄화물의 평균 결정 입경 (이하, 평균 입경이라고 칭하는 경우도 있다.) 이 300 ㎚ 이하인 것의 비율을 규정하고 있다. 탄화물의 평균 입경이 300 ㎚ 초과에서는, 입이 성장하고 있음으로써, 취화역의 온도역까지 템퍼링 온도가 상승할 우려가 있기 때문이다. 또한, 본 발명에서는, 너깃 선단 영역의 조직, 및, 템퍼드 마텐자이트 조직 중의 탄화물은, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

또 본 발명에서는, 선단 영역 (31) 의 경도 Hv 는, 하기 식 (2) 및 하기 식 (3) 으로 산출되는 너깃 (3) 전체의 마텐자이트의 경도 Hmw 에 대해서, 하기 식 (4) 를 만족한다.

여기에서, 식 (2) ∼ 식 (3) 에 있어서,

C_i (질량％) : 중첩된 각 강판의 C 함유량,

n : 중첩된 강판의 수로 한다.

또한, 본 발명에 의하면, 선단 영역 (31) 의 경도 Hv 가 취화역의 범위에서는, 템퍼링이 진행되고, 파단면이 연성적인 파면으로부터 취성적인 파면으로 변화되어, 취화를 일으키는 것을 알 수 있었다. 즉, 템퍼링이 지나치게 진행되어 취화를 야기하는 경우에는, 적정한 템퍼링에 비해서, 너깃 단부의 경도가 저하될 우려가 있는 것을 알 수 있었다.

그래서, 본 발명자들은, 이 취화역에 있어서, 접합부의 파면 관찰을 SEM 으로 행하였다. 그 결과, 너깃 전체에 있어서 입계 파면을 많이 갖고, 또 너깃 단부에 있어서도 입계 파면이 많이 차지하고 있어, 취성적인 파면인 것을 알 수 있었다. 한편으로, 고온에서의 템퍼링의 경우에는, 너깃 단부의 주변에서는 딤플을 포함하는 연성적인 파면을 볼 수 있다. 이 점에서, 취화역에서는 파면에 있어서도 입계를 많이 포함하는 것이 밝혀졌다. 즉, 이 취화역에서는 입계에 P 가 편석됨으로써 취성적인 파단 형태가 되어, 조인트 강도가 저하되는 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 본 발명에서는, 너깃 단부의 금속 조직과 경도의 양방으로부터 템퍼링 상태를 판단한다.

상기 서술한 바와 같이, 선단 영역 (31) 의 경도 Hv 는, Hv ≤ Hmw - 40 의 관계식 (식 (4)) 을 만족하면, 너깃 (3) 의 단부가 취화역보다 저온 혹은 고온에서, 그리고 융점 이하의 온도역에서 템퍼링된 상태에 있기 때문에, 양호한 조인트가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 선단 영역 (31) 의 경도 Hv 의 값이 작을수록, 템퍼링이 진행된다. 템퍼링이 진행됨으로써, 너깃 단부의 인성이 향상되어, 균열이 너깃의 외부로 진행되는 점에서, 너깃 내부로는 균열이 진전되지 않고, 플러그 파단이 된다. 이 점에서, 조인트 강도는 향상된다고 생각된다. 보다 양호한 조인트가 얻어지는 템퍼링을 고려하면, 선단 영역 (31) 의 경도 Hv 는, (Hmw - 55) 이하로 하는 것이 바람직하다.

선단 영역 (31) 의 경도 Hv 의 하한은 특별히 규정하지 않는다. 본 발명의 금속 조직을 적절히 얻기 위해서는, 템퍼링에 의한 선단 영역 (31) 의 경도의 저하에 한계가 있다고 생각하는 점에서, 선단 영역 (31) 의 경도 Hv 는, (Hmv - 700) 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 적절한 후통전 온도에 의해서 템퍼드 마텐자이트를 주상으로 하는 너깃 단부의 일부는, 오스테나이트역까지 온도 상승하여, 역변태된 조직이 후통전 종료 후에 마텐자이트 조직으로 되는 경우가 있다.

또 본 발명에서는, 상기한 너깃 단부의 구성을 가짐과 함께, HAZ (6) 가 아래에 설명하는 구성을 갖는다. 즉, HAZ (6) 내의 특정한 영역 (후술하는 강 HAZ 영역 (61)) 에 있어서의 경도 Hh 가, 각 강판의 마텐자이트 조직의 경도 Hmh 에 대해서, 하기의 관계식 (식 (8)) 을 만족한다. 이로써, 조인트 강도에 영향을 미칠 가능성이 있는 HAZ 내의 영역에서도, 템퍼링이 지나치게 진행되지 않는 것을 확인할 수 있기 때문에, 본 발명의 효과가 적정하게 얻어진다.

아래에 본 발명의 HAZ (6) 의 구성을 설명한다. 도 1(A) 및 도 1(B) 에 나타내는 예에서는, 중첩면 (7) 에 대해서 상측의 강판 (2) 및/또는 하측의 강판 (1) 에 있어서의 강 HAZ 영역 (61) 이, 다음의 구성을 갖는다.

도 1(B) 에 나타내는 바와 같이, 중첩면 (7) (혹은 상기한 선분 X) 에 평행한 직선 Z 와 너깃 (3) 의 경계의 교점을 점 q 로 하고, 직선 Z 상에서 HAZ (6) 내의 위치를 점 r 로 한다. 직선 Z 와 중첩면 (7) 의 판 두께 방향의 거리 M (㎜) 이 하기 식 (5) 를 만족하며, 또한, 점 q 로부터 점 r 까지의 각 거리 T (㎜) 가 하기 식 (6) 을 만족하는, HAZ (6) 내의 영역을 강 HAZ 영역 (61) 으로 한다. 또한, 선분 X (중첩면 (7)) 와 직선 Z 는, 강판의 판 두께 방향에 대해서 수직인 선이다.

도 1(A) 및 도 1(B) 에 나타내는 예에서는, 선단 영역 (31) 의 외측에서, 상측의 강판 (2) 및 하측의 강판 (1) 에, 각각 강 HAZ 영역 (61) 이 존재한다. 또한, 강 HAZ 영역 (61) 은, 상측의 강판 (2) 에만, 혹은 하측의 강판 (1) 에만 존재해도 된다.

강 HAZ 영역 (61) 에 있어서의 경도 Hh 가, 각각 하기 식 (7) 로 산출되는 강판의 마텐자이트의 경도 Hmh 에 대해서, 하기 식 (8) 을 만족한다.

M = D/20 ··· (5)

0 ＜ T ≤ D/10 ··· (6)

Hmh = 884 × Ch × (1 - 0.3 × Ch²) + 294 ··· (7)

Hh ＜ Hmh - 25 ··· (8)

강 HAZ 영역 (61) 이 상기 식 (5) 및 상기 식 (6) 을 만족하지 않을 경우, HAZ (6) 내의 모재에 가까운 위치 (영역) 를 나타내는 것이 된다. 이 모재에 가까운 위치는, 조인트 강도에 잘 영향을 미치지 않는다. 상기 서술한 바와 같이, 본 발명은, 조인트 강도에 영향을 주는 HAZ 내의 특정한 영역의 경도를 규정함으로써, 템퍼링의 정도를 적정하게 제어할 수 있게 된다. 따라서, 강 HAZ 영역 (61) 은, 상기 식 (5) 및 상기 식 (6) 을 만족한다. 또한, 상기 식 (5) 는, M = D/15 로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 식 (6) 은, 0 ＜ T ≤ D/8 로 하는 것이 보다 바람직하다.

또, 강 HAZ 영역 (61) 의 경도 Hh 가 상기 식 (8) 을 만족하지 않을 경우, 즉 (Hmh - 25) 이상인 경우에는, 강 HAZ 영역 (61) 의 템퍼링이 지나치게 진행되어 융점까지 상승할 가능성이 있다. 그 결과, 강 HAZ 영역 (61) 의 조직이 마텐자이트로 되어 인성이 저하되기 때문에, 조인트 강도가 낮아질 우려가 있다. 따라서, HAZ (6) 에 대한 적절한 템퍼링을 행하는 관점에서, 강 HAZ 영역 (61) 의 경도 Hh 는 (Hmh - 25) 미만으로 한다. 바람직하게는, (Hmh - 40) 이하로 한다.

또한, 강 HAZ 영역 (61) 의 경도 Hh 의 하한은, 특별히 규정하지 않는다. 템퍼링에 의해서 경도가 저하되는 한계가 존재한다고 생각되는 점에서, 강 HAZ 영역 (61) 의 경도 Hh 는, (Hmh - 700) 이상으로 하는 것이 바람직하다.

단, 중첩된 강판의 중첩면에 있어서, 강판 사이에 간극 (판 갭) 이 발생되는 경우도 있다. 이 경우에는, 다음의 설명에 의해서 규정되는 선단 영역 (31) 이 상기한 금속 조직 및 경도 Hv 를 가지며, 또한, 강 HAZ 영역 (61) 이 상기한 경도 Hh 를 갖고 있으면, 본 발명의 효과가 얻어진다. 도 2 에는, 판 갭 (G) 을 갖는 용접부의 일례를 나타낸다.

도 2 에 나타내는 예에서는, 강판 (1, 2) 이 각각 마주보는 면측의 강판 표면이 이루는 2 개의 직선으로부터 등거리에 있는 직선 (즉, 판 두께 방향으로 판 갭 (G) 의 중간에 위치하고, 강판 (1, 2) 의 강판 표면에 평행한 직선 Y) 과 교차하는 너깃 (3) 의 경계 상의 2 점을 제 1 단부 (8a) 및 제 2 단부 (8b) 로 한다. 상기와 동일하게, 제 1 단부 (8a) 로부터 점 O 까지의 거리 L, 및 제 2 단부 (8b) 로부터 점 P 까지의 거리 L 이, 식 (1) 을 만족하는 너깃 (3) 내의 영역이 선단 영역 (31) 이 된다. 또, 직선 Y 를「중첩면」으로 간주하고, 상기와 동일하게, 강 HAZ 영역 (61) 을 규정하면 된다.

다음으로, 도 3(A) 및 도 3(B) 를 사용하여, 3 장의 강판의 판 세트의 용접부의 일례에 대해서 설명한다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명에서는 3 장 이상의 강판을 중첩해도 된다. 3 장 이상의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접한 용접 부재의 경우에는, 중첩면 (7) 이 2 개 이상이 되고, 중첩면 (7) 별로 선단 영역 (31) 및 강 HAZ 영역 (61) 이 존재한다. 이 경우에는, 2 개 이상의 중첩면 중 1 개 이상에서, 그 중첩면에 대응하는 선단 영역 (31) 이 상기한 금속 조직 및 경도 Hv 를 가지며, 또한 강 HAZ 영역 (61) 이 상기한 경도 Hh 를 갖고 있으면, 동일하게 본 발명의 효과는 얻어진다.

도 3(A) 및 도 3(B) 에 나타내는 예에서는, 중첩면이 2 개 있고, 위로부터 차례로 제 1 중첩면 (7a), 제 2 중첩면 (7b) 으로 한다.

제 1 중첩면 (7a) 과 너깃 (3) 의 경계 상의 2 점을 제 1 단부 (8a₁), 제 2 단부 (8b₁) 로 하고, 제 1 단부 (8a₁) 와 제 2 단부 (8b₁) 를 잇는 선분 X₁ 의 길이를 D₁ 로 한다. 선분 X₁ 상의 점 O₁ 과 제 1 단부 (8a₁) 의 거리, 및 선분 X₁ 상의 점 P₁ 과 제 2 단부 (8b₁) 의 거리를 각각 L₁ 로 한다. 이 거리 L₁ 이 상기 식 (1) 을 만족하는 너깃 (3) 내의 영역이, 선단 영역 (31) 이 된다.

또, 제 1 중첩면 (7a) 에 대해서 상측의 강판 (2) 및/또는 하측의 강판 (10) 에서는, 중첩면 (7) 에 평행한 직선 Z₁ 과 너깃 (3) 의 경계의 교점을 점 q₁ 로 하고, 직선 Z₁ 상에서 HAZ (6) 내의 위치를 점 r₁ 로 한다. 직선 Z₁ 과 제 1 중첩면 (7a) 의 판 두께 방향의 거리 M₁ (㎜) 이 상기 식 (5) 를 만족하며, 또한, 점 q₁ 과 점 r₁ 의 거리 T₁ (㎜) 이 상기 식 (6) 을 만족하는, HAZ (6) 내의 영역이 강 HAZ (61) 가 된다.

마찬가지로, 제 2 중첩면 (7b) 과 너깃 (3) 의 경계 상의 2 점을 제 1 단부 (8a₂), 제 2 단부 (8b₂) 로 하고, 제 1 단부 (8a₂) 와 제 2 단부 (8b₂) 를 잇는 선분 X₂ 의 길이를 D₂ 로 한다. 선분 X₂ 상의 점 O₂ 와 제 1 단부 (8a₂) 의 거리, 및 선분 X₂ 상의 점 P₂ 와 제 2 단부 (8b₂) 의 거리를 각각 L₂ 로 한다. 이 거리 L₂ 가 상기 식 (1) 을 만족하는 너깃 (3) 내의 영역이, 선단 영역 (31) 이 된다.

또, 제 2 중첩면 (7b) 에 대해서 상측의 강판 (10) 및/또는 하측의 강판 (1) 에서는, 제 2 중첩면 (7b) 에 평행한 직선 Z₂ 와 너깃 (3) 의 경계의 교점을 점 q₂ 로 하고, 직선 Z₂ 상에서 HAZ (6) 내의 위치를 점 r₂ 로 한다. 직선 Z₂ 와 제 2 중첩면 (7b) 의 판 두께 방향의 거리 M₂ (㎜) 가 상기 식 (5) 를 만족하며, 또한, 점 q₂ 와 점 r₂ 의 거리 T₂ (㎜) 가 상기 식 (6) 을 만족하는 영역이, 강 HAZ (61) 가 된다.

제 1 중첩면 (7a) 및 제 2 중첩면 (7b) 중 어느 하나에 대응하는 선단 영역 (31) 및 강 HAZ 영역 (61) 이, 혹은 제 1 중첩면 (7a) 및 제 2 중첩면 (7b) 의 양방에 대응하는 선단 영역 (31) 및 강 HAZ 영역 (61) 이, 상기한 조건을 만족함으로써, 너깃 단부의 인성이 향상되기 때문에 본 발명의 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에서는, 너깃 선단 영역의 경도, 열 영향부 (HAZ) 의 경도는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 사용하는 고강도 강판에 대해서 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 본 발명에서는, 중첩된 강판 중 적어도 1 장의 강판이, 아래의 성분 조성을 갖는 고강도 강판으로 한다. 즉, 고강도 강판의 성분 조성은, C, Si, Mn, P 를 각각 아래에 나타내는 범위에서 만족하고 있으면 된다. 이 범위를 만족하고 있으면, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 저항 스폿 용접 방법을 유효하게 적용할 수 있다. 이하, 특별히 언급이 없는 한, 성분 조성에 있어서의「질량％」는 간단히「％」로 기재한다.

C : 0.05 ∼ 0.6 ％

C 는 강의 강화에 기여하는 원소이다. C 함유량이 0.05 ％ 미만에서는, 강의 강도가 낮아져, 인장 강도 780 ㎫ 이상의 강판을 제작하기가 매우 곤란하다. 한편, C 함유량이 0.6 ％ 를 초과하면, 강판의 강도는 높아지기는 하지만, 경질의 마텐자이트 양이 과대해져, 마이크로 보이드가 증가한다. 또한, 너깃과 그 주변의 열 영향부 (HAZ) 가 과도하게 경화되고, 취화도 진행되기 때문에, 십자 인장 강도 (CTS) 를 향상시키는 것은 곤란하다. 그 때문에, C 함유량은 0.05 ∼ 0.6 ％ 로 한다. C 함유량은, 보다 바람직하게는 0.1 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.3 ％ 이하이다.

Si : 0.1 ∼ 3.5 ％

Si 함유량이 0.1 ％ 이상이면, 강의 강화에 유효하게 작용한다. 한편, Si 함유량이 3.5 ％ 를 초과하면, 강은 강화되기는 하지만, 인성에 악영향을 주는 경우가 있다. 그 때문에, Si 함유량은 0.1 ∼ 3.5 ％ 로 한다. Si 함유량은, 보다 바람직하게는 0.2 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 2.0 ％ 이하이다.

Mn : 1.5 ∼ 10.0 ％

Mn 함유량이 1.5 ％ 미만이면, 본 발명과 같이 장시간의 냉각을 행하지 않고도, 높은 조인트 강도를 얻을 수 있다. 한편, Mn 함유량이 10.0 ％ 를 초과하면, 용접부의 취화 혹은 취화에 수반되는 균열이 현저하게 나타나기 때문에, 조인트 강도를 향상시키는 것은 곤란하다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.5 ％ 이상 10.0 ％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 보다 바람직하게는 2.0 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 8.0 ％ 이하이다.

P : 0.1 ％ 이하

P 는 불가피적 불순물이지만, P 함유량이 0.1 ％ 를 초과하면, 용접부의 너깃단에 강편석이 나타나기 때문에 조인트 강도를 향상시키는 것은 곤란하다. 그 때문에, P 함유량은 0.1 ％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는, P 함유량은 0.05 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는, P 함유량은 0.02 ％ 이하이다.

또한, 본 발명에서는, 필요에 따라서, 추가로, Cu, Ni, Mo, Cr, Nb, V, Ti, B, Al, 및 Ca 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 첨가해도 된다.

Cu, Ni, Mo 는, 강의 강도 향상에 기여할 수 있는 원소이다. Cr은, ??칭성의 향상에 의해서 강도를 향상시킬 수 있는 원소이다. Nb, V 는, 석출 경화에 의해서 조직을 제어하여 강을 강화할 수 있는 원소이다. Ti, B 는, ??칭성을 개선하여 강을 강화할 수 있는 원소이다. Al 은, 오스테나이트 세립화를 위해서 조직을 제어할 수 있는 원소이다. Ca 는, 강의 가공성 향상에 기여할 수 있는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서, 상기 성분 조성에 더하여, 필요에 따라서, Cu, Ni, Mo, Cr, Nb, V, Ti, B, Al, 및 Ca 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 첨가해도 된다. 또한, 이들 원소는 과잉되게 함유하면 인성 열화나 균열이 발생될 우려가 있는 점에서, 이들 원소를 첨가하는 경우에는, 함유량은 합계로 5 ％ 이하이면 허용할 수 있다.

또한, 이것들 이외의 성분 조성은, Fe 및 불가피적 불순물이다.

또, 상기한 성분 조성을 갖는 고강도 강판의 인장 강도는, 780 ㎫ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 서술한 바와 같이, 특히 모재의 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 경우, CTS 가 저하될 우려가 있다. 본 발명에 의하면, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판이어도, 너깃 선단 영역 등의 금속 조직을 템퍼드 마텐자이트로 함으로써, 인성을 갖는 조직이 되는 점에서, 너깃 단부의 취성적인 파괴를 방지할 수 있다. 이로써, 용접부는 CTS 의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 인장 강도가 780 ㎫ 미만인 고강도 강판이어도, 당연히 상기 효과는 얻어진다.

중첩된 강판 중, 적어도 1 장의 강판이 아연 도금 강판이어도, 상기 효과를 얻을 수 있다. 여기에서, 아연 도금 강판이란, 아연을 주성분으로 하는 도금층을 갖는 강판을 가리킨다. 아연을 주성분으로 하는 도금층에는, 공지된 아연 도금층을 모두 포함하는 것으로 한다. 예를 들어, 아연을 주성분으로 하는 도금층으로서, 용융 아연 도금층, 전기 아연 도금층, Zn-Al 도금층 및 Zn-Ni 층 등이 포함된다.

또, 중첩된 강판은, 동종의 강판을 복수 장 중첩해도 되고, 혹은 이종의 강판을 복수 장 중첩해도 된다. 도금층을 갖는 표면 처리 강판과 도금층을 갖지 않는 강판을 중첩해도 된다. 또, 각 강판의 판 두께는 동일하거나 상이해도 전혀 문제는 없다. 예를 들어, 일반적인 자동차용 강판을 대상으로 하는 점에서, 강판의 판 두께는 0.4 ㎜ ∼ 2.2 ㎜ 가 바람직하다.

다음으로, 도 4 를 사용하여, 본 발명의 저항 스폿 용접 방법에 대해서 설명한다. 도 4 에는, 일례로서, 2 장의 강판에 저항 스폿 용접을 행하고 있는 상태를 설명하는 개략도를 나타낸다.

본 발명의 저항 스폿 용접 방법은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 하측에 배치되는 강판 (1) 과 상측에 배치되는 강판 (2) 을 중첩한다. 본 발명에서는, 중첩된 강판의 1 장 이상이 상기 서술한 성분 조성을 갖는 고강도 강판이다. 도 4 에 나타내는 예에서는, 하측의 강판 (1) 및/또는 상측의 강판 (2) 을 고강도 강판으로 한다.

이어서, 상하 1 쌍의 전극 (4, 5) 으로, 중첩된 하측의 강판 (1) 과 상측의 강판 (2) 을 협지하여, 가압하면서 통전한다. 도 4 에 나타내는 예에서는, 하측에 배치되는 전극 (4) (하의 전극) 과 상측에 배치되는 전극 (5) (상의 전극) 으로 강판 (1, 2) 을 협지한다. 상기한 통전은, 아래에 설명하는 통전 공정이다. 그리고, 필요 사이즈의 너깃 (3) 을 형성하여, 상기 서술한 저항 스폿 용접부를 갖는 용접 부재를 얻는다.

여기에서, 본 발명에 있어서의 통전 공정에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명에서는, 하의 전극 (4) 과 상의 전극 (5) 을 사용하여, 하측의 강판 (1) 과 상측의 강판 (2) 에 통전하는 공정을, 아래와 같이 제어한다.

먼저, 전류치 I_w (kA) 로 통전하는 주통전 공정을 행한다. 이어서, 하기의 식 (13) 에 나타내는 냉각 시간 t_c (㎳) 동안 냉각시키는 냉각 과정을 부여한다. 그 후, 템퍼링 공정으로서, 하기의 식 (14) 에 나타내는 전류치 I_t (kA) 와, 하기의 식 (15) 에 나타내는 통전 시간 t_p (㎳) 동안, 통전을 행한다.

400 ≤ t_c ··· (13)

I_t ≤ 0.95 × I_w ··· (14)

400 ≤ t_p ··· (15)

〔주통전 공정〕

주통전 공정이란, 중첩된 강판 (도 4 에 나타내는 예에서는, 하측의 강판 (1) 과 상측의 강판 (2)) 의 중첩부를 용융시켜 너깃 (3) 을 생성하기 위한 통전 공정이다. 본 발명에서는, 전류치 I_w (kA) 로 통전을 행하여, 용접부를 생성한다.

또한, 본 발명에서는, 주통전 공정에 있어서의 너깃 (3) 을 형성하기 위한 통전 조건, 가압 조건은 특별히 한정되지 않는다. 종래부터 사용되고 있는 용접 조건을 채용할 수 있다. 주통전의 통전 조건은, 바람직하게는, 통전 시간 t_w 를 120 ∼ 400 ㎳ 로 하고, 전류치 I_w 를 4 ∼ 8 ㎄ 로 한다. 가압 조건은, 바람직하게는 2.0 ∼ 4.0 kN 으로 한다. 전류치의 하한은, 3√t (t : 판 두께) (㎜) 이상의 너깃 직경을 확보할 수 있는 전류치인 것이 바람직하고, 전류치의 상한은, 안정적인 너깃 직경을 얻기 위해서 날림의 발생이 수반되지 않는 전류치인 것이 바람직하다.

〔냉각 과정〕

주통전 공정과 후술하는 템퍼링 공정 사이에 냉각 과정을 형성한다. 이 냉각 과정에 있어서, 선단 영역 (31) 의 조직이 마텐자이트 변태를 일으키는 온도까지 냉각시킨다. 본 발명에서는, 상기한 식 (13) 에 나타내는 냉각 시간 t_c (㎳) 동안 냉각시킨다. 냉각 시간 t_c 가 400 ㎳ 미만에서는, 너깃 단부를 마텐자이트 변태가 발생되는 온도까지 냉각시킬 수 없다. 그 결과, 선단 영역 (31) 의 마텐자이트 변태될 수 없었던 잔류 오스테나이트 조직은, 후술하는 템퍼링 공정에 있어서의 재통전, 재냉각에 의해서 마텐자이트 조직 및 잔류 오스테나이트 조직의 1 종 또는 2 종이 된다. 이들 조직은, 인성을 갖는 템퍼드 마텐자이트 조직이 아니기 때문에, 단단한 조직 그대로이다. 또 이들 조직은, 템퍼드 마텐자이트 조직이 아니고, 인성이 없는 조직인 점에서, 선단 영역 (31) 은 취화된 조직이 된다. 따라서, 냉각 시간 t_c 는 400 ㎳ 이상으로 한다.

선단 영역 (31) 의 조직을 보다 충분히 마텐자이트 조직으로 하고, 후술하는 템퍼링 공정에 있어서 선단 영역 (31) 의 조직을 템퍼드 마텐자이트 조직으로 함으로써, 조인트 강도를 향상시키기 위해서는, 냉각 시간 t_c 를 600 ㎳ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 800 ㎳ 이상으로 한다. 보다 더 바람직하게는 1000 ㎳ 이상으로 한다.

또한, 냉각 시간 t_c 의 상한은 특별히 규정하지 않는다. 시공성 향상을 위해서 단시간화를 목표로 할 때에는, 냉각 시간 t_c (㎳) 를 8000 ㎳ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 4000 ㎳ 이하로 하고, 더욱 바람직하게는 2000 ㎳ 이하로 하며, 보다 더 바람직하게는 1000 ㎳ 이하로 한다.

〔템퍼링 공정〕

템퍼링 공정은, 주통전 공정에서 형성된 너깃 (3) 에 있어서의 선단 영역 (31) 을 템퍼링하여, 인성을 향상시키기 위한 후열처리 공정이다. 본 발명에서는, 냉각 과정에서 마텐자이트 조직으로 된 선단 영역 (31) 의 조직을 템퍼링하기 위해서, 적절한 온도역에서 템퍼링 공정을 행한다.

본 발명의 효과를 얻기 위해서는, 상기 서술한 본 발명의 강판 성분에서는, 너깃을 생성한 후의 선단 영역 (31) 의 마텐자이트 조직이 템퍼드 마텐자이트 조직이 되도록, 템퍼링할 필요가 있다.

템퍼링 공정에서의 온도가 낮으면, 용접 후의 너깃 단부의 조직은 템퍼링되지 않고, 부서지기 쉬운 마텐자이트 조직이 많이 잔존한다. 또, 취화역에서 템퍼링을 행하면 입계에 P 등의 불순물이 잔존한다. 이러한 점들로부터, 선단 영역 (31) 은 취화된 금속 조직이 된다. 그 결과, 조인트 강도는 낮아진다.

한편, 템퍼링 공정에서의 온도가 높아짐에 따라서, 주통전 공정 후의 냉각에 의해서 마텐자이트로 된 조직의 역변태가 진행되고, 오스테나이트로 돌아가는 조직의 비율이 증가한다. 이 때문에, 후통전 (템퍼링 공정) 종료 후에 마텐자이트 조직이 많이 잔존하게 된다. 템퍼링의 온도가 낮은 경우와 마찬가지로 마텐자이트 조직의 비율이 많은 점에서, 조인트 강도가 낮아진다.

그래서, 선단 영역 (31) 의 조직을 취화역보다 고온 혹은 저온에서 템퍼링하여, 조직이 템퍼드 마텐자이트를 주상으로 하는 조직으로 하면, 조인트 강도는 향상된다. 이 점에서, 템퍼링 공정의 온도는 적절한 온도가 되도록 제어할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 템퍼링 공정의 용접 조건을 아래와 같이 제어하는 것이 중요하다.

템퍼링 공정에서는, 상기한 식 (14) 에 나타내는 전류치 I_t (kA) 로, 상기한 식 (15) 에 나타내는 통전 시간 t_p (㎳) 동안, 통전을 행한다.

템퍼링 공정의 통전의 전류치 I_t 가 (0.95 × I_w) ㎄ 를 초과하면, 템퍼링 통전의 전류치가 지나치게 크기 때문에, 냉각 과정에서 마텐자이트 변태된 조직이 다시, 재용융 혹은 오스테나이트역까지 온도가 상승하여, 최종적으로는 마텐자이트 조직으로 된다. 그 결과, 선단 영역 (31) 이 부서지기 쉬운 조직으로 되어, 조인트 강도는 향상되지 않는다. 따라서, 전류치 I_t 는 (0.95 × I_w) ㎄ 이하로 한다. 템퍼링 공정에 있어서, 선단 영역 (31) 이 재용융되고, 이로써 오스테나이트역까지 온도 상승하는 것을 방지하기 위해서는, 전류치 I_t 는 (0.9 × I_w) ㎄ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 (0.8 × I_w) ㎄ 이하로 한다.

또한, 전류치 I_t 의 하한은 특별히 규정하지 않는다. 단, 선단 영역 (31) 이 상기한 금속 조직이 되도록 템퍼링하기 위해서는, 전류치 I_t 는 (0.4 × I_w) ㎄ 이상으로 하는 것이 바람직하다. (0.5 × I_w) ㎄ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. (0.6 × I_w) ㎄ 이하로 하는 것이 보다 더 바람직하다.

템퍼링 공정의 통전 시간 t_p 가 400 ㎳ 미만에서는, 냉각 과정에서 생성된 선단 영역 (31) 의 마텐자이트 조직을 템퍼드 마텐자이트 조직으로 할 수 할 수 없다. 그 결과, 템퍼링 공정에 있어서 템퍼드 마텐자이트 조직을 면적률로 60 ％ 이상 생성할 수 없다. 또 선단 영역 (31) 이 상기한 경도 Hv 가 되지 않는다.

또한, 강 HAZ 영역 (61) 이 상기한 경도 Hh 를 갖기 위해서는, 취화역 이상의 온도에서 HAZ 를 템퍼링할 필요가 있지만, 지나치게 고온이 되면 융점을 초과해 버려, 마텐자이트 조직이 많이 출현한 금속 조직이 된다. 그 때문에, 템퍼링 공정은, 템퍼링할 수 있는 적정한 온도 이상으로 상승해서는 안된다. 즉, 전류치를 지나치게 올리는 것은 바람직하지 않다. 템퍼링 공정의 시간은, 길수록 템퍼링이 촉진되지만, 지나치게 길면, 적정한 온도 이상으로 상승할 우려가 있다.

따라서, 통전 시간 t_p 는 400 ㎳ 이상으로 한다. 통전 시간 t_p 는, 보다 바람직하게는 600 ㎳ 이상으로 하고, 보다 더 바람직하게는 800 ㎳ 이상으로 한다. 또한, 통전 시간 t_p 의 상한은 특별히 규정하지 않는다. 시공성 향상을 위해서 단시간화를 행하는 경우에는, 통전 시간 t_p 는 3000 ㎳ 이하로 하는 것이 바람직하고, 2000 ㎳ 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 1500 ㎳ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하고, 1000 ㎳ 이하로 하는 것이 더욱 더 바람직하다.

또, 선단 영역 (31) 에 있어서 템퍼링 공정에서 발생되는 탄화물의 입경은, 평균 입경이 300 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서의 상기 서술한 대상 강판에서는, 템퍼링의 온도에 의해서 취화역이 존재하고, 더욱 융점을 초과하는 온도역에서는, 조인트 강도가 향상되지 않는 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 융점 이하에서 또한 취화역 이하의 온도역, 혹은, 융점 이하에서 또한 취화역 이상의 온도역에서, 템퍼링할 수 있으면 된다. 본 발명에서는, 어느 쪽의 온도역이어도 템퍼드 마텐자이트가 얻어지고, 인성을 유지할 수 있는 점에서, 조인트 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 템퍼링 공정의 통전 조건 (예를 들어, 가압력, 전극, 유지 시간 등) 은, 강판의 판 세트, 판 두께에 따라서도 변화되기 때문에 특별히 한정하지 않고, 또 통전 횟수에 대한 제한은 행하지 않는다.

본 발명에서는, 상기 서술한 저항 스폿 용접 방법을 실시하는 바람직한 용접 장치로서, 상하 1 쌍의 전극을 구비하고, 1 쌍의 전극 사이에 용접하는 부분을 두고, 가압 및 통전할 수 있는 것이면 된다. 또한, 용접 중의 가압력 및 용접 전류를 각각 임의로 제어할 수 있는 가압력 제어 장치 및 용접 전류 제어 장치를 갖고 있으면 된다. 가압 기구 (예를 들어, 에어 실린더나 서보 모터 등) 나, 전류 제어 기구 (예를 들어, 교류나 직류 등), 형식 (예를 들어, 정치식, 로봇 건 등) 등은 특별히 한정되지 않는다. 전원의 종류 (단상 교류, 교류 인버터, 직류 인버터) 등도 특별히 한정되지 않는다. 전극의 형상도 특별히 한정되지 않는다. 전극의 선단 형식은, 예를 들어 JIS C 9304 : 1999 에 기재되는 DR 형 (돔 라디우스형), R 형 (라디우스형), D 형 (돔형) 을 들 수 있다.

다음으로, 본 발명의 저항 스폿 용접 조인트에 대해서 설명한다.

본 발명은, 상기 서술한 저항 스폿 용접부를 갖는 저항 스폿 용접 조인트이다. 본 발명의 저항 스폿 용접 조인트는, 예를 들어, 중첩된 2 장 이상의 강판을, 상기 서술한 금속 조직 및 경도에서 규정되는 용융부 및 HAZ 를 갖는 저항하는 스폿 용접부에서 접합한 조인트이다. 또한, 강판, 용접 조건, 용접부의 금속 조직 등은 상기 서술한 설명과 동일하기 때문에 생략한다.

다음으로, 본 발명의 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명은, 상기 서술한 저항 스폿 용접 방법을 이용하여 저항 스폿 용접 조인트를 제조하는 방법이다. 본 발명의 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법에서는, 예를 들어, 2 장 이상의 강판을 중첩한 판 세트를 1 쌍의 전극으로 협지하고, 가압하면서 상기 서술한 용접 조건에서 통전하는 저항 스폿 용접을 행하고, 필요 사이즈의 너깃을 형성하여 저항 스폿 용접 조인트를 얻는다. 또한, 강판, 용접 조건, 용접부의 금속 조직 등은 상기 서술한 설명과 동일하기 때문에 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 접합부를 템퍼링 공정에서 적절한 온도역이 되도록 제어하여 너깃 단부를 템퍼링함으로써, 선단 영역 (31) 이 상기한 금속 조직 및 경도 Hv 를 얻음과 함께, 강 HAZ 영역이 상기한 경도 Hh 를 얻는다. 또한, 강 HAZ 영역 (61) 의 경도 Hh 도 소정의 범위가 되도록 제어함으로써, 너깃 단부 및 HAZ 가 취화역의 온도로 되어 있을 가능성을 판단할 수 있다. 이로써, 용접부의 인성을 향상시키고, 또한 CTS 를 향상시킬 수 있다. 즉, TSS 와 CTS 를 양립시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 용접부를 갖는 용접 조인트를 제조함으로써, 얻어지는 용접 조인트의 조인트 강도도 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 판 세트에 상기한 강판 성분을 갖는 중 Mn 강판 (고강도 강판) 을 포함하는 경우여도, 조인트 강도 (특히 CTS) 를 보다 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 후술하는 실시예에도 기재된 바와 같이, CTS 의 기준으로 측정치가 JIS A 급 (3.4 kN) 이상인 것을 양호 (조인트 강도가 우수하다) 로 평가한다.

실시예

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 대해서, 실시예를 사용하여 설명한다. 또한, 본 발명은 아래의 실시예에 한정되지 않는다.

본 실시예에서는, 2 장의 강판 (하측의 강판 (1) 과 상측의 강판 (2)) 을 중첩한 판 세트를, C 건에 장착된 서보 모터 가압식이고 직류 전원을 갖는 저항 용접기로 저항 스폿 용접을 행하고, 필요 사이즈의 너깃 (3) 을 형성하여 저항 스폿 용접 조인트를 제작하였다.

시험편에는, 780 ㎫ 급 ∼ 1180 ㎫ 급까지의 판 두께 0.8 ㎜ 와 판 두께 1.2 ㎜ 의 고강도 강판 (강판 A ∼ 강판 H) 을 사용하였다. 시험편의 사이즈는, 장변 : 150 ㎜, 단변 : 50 ㎜ 로 하였다. 강판 A ∼ 강판 H 에는, 다음에 나타내는 성분 조성의 것을 사용하였다. 이하, 강판의 성분 조성을 나타내는「％」는, 특별히 명기하지 않는 한「질량％」를 의미한다.

[강판 A 의 성분 조성]

C : 0.20 ％, Si : 0.6 ％, Mn : 4.0 ％, P : 0.01 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

[강판 B 의 성분 조성]

C : 0.10 ％, Si : 0.2 ％, Mn : 6.0 ％, P : 0.01 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

[강판 C 의 성분 조성]

C : 0.10 ％, Si : 1.1 ％, Mn : 1.2 ％, P : 0.01 ％, Ti : 0.03 ％, B : 0.002 ％, Cr : 0.40 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

[강판 D 의 성분 조성]

C : 0.13 ％, Si : 0.8 ％, Mn : 1.2 ％, P : 0.01 ％, Cu : 0.50 ％, Ni : 0.51 ％, Mo : 0.19 ％, Al : 0.03 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

[강판 E 의 성분 조성]

C : 0.58 ％, Si : 0.25 ％, Mn : 0.75 ％, P : 0.03 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

[강판 F 의 성분 조성]

C : 0.30 ％, Si : 3.5 ％, Mn : 2.5 ％, P : 0.01 ％, Nb : 0.04 ％, V : 0.03 ％, Ca : 0.004 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

[강판 G 의 성분 조성]

C : 0.60 ％, Si : 2.0 ％, Mn : 1.5 ％, P : 0.01 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

[강판 H 의 성분 조성]

C : 0.20 ％, Si : 0.3 ％, Mn : 1.5 ％, P : 0.01 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 함유하는 강판

표 1 에 나타내는 바와 같이, 상기한 강판 A ∼ 강판 H 로부터 2 장 이상의 강판을 선택하고, 중첩하여 각 판 세트로 하였다. 판 세트 a ∼ 판 세트 h 및 판 세트 j 의 판 두께는, 모두 동일한 1.2 ㎜ 로 하였다. 판 세트 i 는, 동일 종류 중 Mn 강판 A 를 3 장 중첩하고, 판 두께는 각각 0.8 ㎜ 로 하였다.

다음으로, 각 판 세트를 사용하여, 표 2 에 나타내는 용접 조건의 저항 스폿 용접을 행하고, 필요 사이즈의 너깃 (3) 을 형성하여, 저항 스폿 용접 조인트를 얻었다. 또한, 이 때의 통전은, 아래에 나타내는 조건에서 행하였다. 통전 중의 가압력은 일정하게 하고, 여기에서는 3.5 kN 으로 행하였다. 또, 하의 전극 (4) 과 상의 전극 (5) 은, 모두 선단의 직경 : 6 ㎜, 선단의 곡률 반경 : 40 ㎜ 로 하고, 크롬구리제의 DR 형 전극을 사용하였다. 너깃 직경은, 판 두께 : t (㎜) 로 할 때 5.5√t (㎜) 이하가 되도록 형성하였다.

얻어진 저항 스폿 용접 조인트를 사용하여, 아래에 기재된 방법으로, 너깃 단부의 조직 및 경도, 열 영향부 (HAZ) 의 경도, CTS 를 각각 평가하였다.

〔너깃의 조직 및 경도〕

너깃 단부 (너깃 선단 영역) 의 조직의 관찰에 사용한 샘플은, 다음과 같이 얻었다. 제작된 저항 스폿 용접 조인트를 절단하여 시험편으로 하고, 시험편을 초음파 세정한 후에 수지 매립을 행하고, 단면을 연마하고, 나이탈 용액을 사용하여 에칭을 행하여 샘플을 얻었다. 조직의 관찰에는 SEM 을 사용하고, 1000 배 ∼ 100000 배로 관찰을 행하였다. 경도는 비커스 경도계에 의해서, JISZ2244 에 규정된 방법으로 측정하였다. 표 3-1 및 표 3-2 에, 용접 후의 저항 스폿 용접 조인트에 있어서의 너깃 선단 영역의 조직, 및 너깃 선단 영역, 너깃 전체, 열 영향부의 경도를 각각 나타낸다.

표 3-1 및 표 3-2 에 나타내는「너깃 선단 영역」의 경도의 측정 위치는, 도 1(A) 에 나타내는 바와 같이, 판 두께 방향의 단면 형상이 타원형인 너깃 (3) 의 경계와 강판끼리의 중첩면 (7) 의 선이 교차하는 2 점 (제 1 단부 (8a), 제 2 단부 (8b)) 을 잇는 선분 X 상에 있어서, 제 2 단부 (8b) 로부터 너깃 중심 방향으로 0.02 ㎜ 떨어진 위치와, 점 P 로부터 HAZ (6) 방향으로 0.02 ㎜ 떨어진 위치로 하였다. 이 2 점에 있어서 압흔을 내고, 그 값을 각각 측정하였다.

또, 너깃 선단 영역의 템퍼드 마텐자이트 조직 중에 있어서의 탄화물의 측정은, 다음과 같이 행하였다. 용접부 단면의 관찰은, 단면 샘플에 대해서 관찰용으로 얇게 나이탈 에칭을 행하고, SEM (Scanning Electron Microscope) 을 사용하여 30000 배로 촬영을 행하였다. 탄화물의 크기는 화상 처리 소프트를 사용하고, SEM 의 사진에 기초하여 계측하였다. 탄화물의 비율 (면적률) 은, 화상의 2 치화 소프트를 사용하여 탄화물의 비율 (면적률) 을 산출하였다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, 탄화물의 평균 입경이 300 ㎚ 이하인 것을 대상으로 하여 탄화물의 비율 (면적률) 을 산출하였다.

〔열 영향부의 경도〕

열 영향부로서, 상기한 강 HAZ 영역의 경도를 측정하였다. 「강 HAZ 영역 (61)」의 경도의 측정은, 상기한 너깃 단부 (너깃 선단 영역) 의 조직의 관찰과 동일한 방법으로 샘플을 제작하고, 측정을 행하였다. 또,「강 HAZ 영역 (61)」의 경도는 비커스 경도계에 의해서, JISZ2244 에 규정된 방법으로 측정하였다.

표 3-1 및 표 3-2 에 나타내는「강 HAZ 영역 (61)」의 경도의 측정 위치는, 도 1(A) 에 나타내는 바와 같이 정하였다. 또한 본 실시예에 있어서, 상측의 강판에서는, 중첩면 (7) 으로부터 판 두께 방향의 거리 M (㎜) = D/20 만큼 이간된 직선 Z 와, 이 직선 Z 와 너깃 (3) 의 경계의 교점인 점 q 로 하고, 이 직선 Z 상에서 HAZ 내의 위치를 점 r 로 하고, 점 q 로부터 점 q 까지의 거리 T (㎜) = D/10 을 만족하는 HAZ 내의 영역을 강 HAZ 영역으로 하였다. 그리고, 점 q 로부터 HAZ (6) 측을 향하여 0.3 ㎜ 떨어진 위치에 압흔을 내고, 그 값을 측정하였다. 또한, 하측의 강판에서도 상기와 동일한 영역을 강 HAZ 영역으로 하고, 점 q 로부터 HAZ (6) 측을 향하여 0.3 ㎜ 떨어진 위치에 압흔을 내고, 그 값을 측정하였다.

〔CTS 의 평가〕

CTS 의 평가는, 제작된 저항 스폿 용접 조인트에 대해서, JISZ3137 에 규정된 방법으로 십자 인장 시험을 행하고, CTS (십자 인장력) 를 측정하여 행하였다. CTS 의 기준은, 측정치가 JIS A 급 (3.4 kN) 이상인 것에 대해서 기호 ○ 를 붙이고, JIS A 급 미만인 것에 대해서 기호 × 를 붙였다. 또한, 본 실시예에서는, 기호 ○ 의 경우를 양호 (조인트 강도가 우수하다) 로 평가하고, 기호 × 의 경우를 열등하다로 평가한다. 표 4 에, 용접 후의 저항 스폿 용접 조인트에 있어서의 CTS 의 평가 결과를 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 4]

표 4 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라서 저항 스폿 용접을 행한 본 발명예에서는, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판, 특히 중 Mn 강판이어도, 저항 스폿 용접부의 너깃 단부가 인성을 갖는, 양호한 저항 스폿 용접 조인트가 얻어졌다. 이에 비해서, 본 발명의 방법의 용접 조건을 벗어나는 비교예에서는 양호한 조인트가 얻어지지 않은 것을 알 수 있다.

1 : 강판
2 : 강판
3 : 너깃
31 : 너깃 선단 영역
4 : 하의 전극
5 : 상의 전극
6 : 열 영향부 (HAZ)
61 : 강 HAZ 영역
7 : 중첩면
8a : 제 1 단부
8b : 제 2 단부
10 : 강판

Claims

2 장 이상의 강판을 중첩하여 저항 스폿 용접한 용접 부재의 저항 스폿 용접부로서,
상기 강판 중 적어도 1 장의 강판은, 성분 조성이, 질량％ 로,
C : 0.05 ∼ 0.6 ％,
Si : 0.1 ∼ 3.5 ％,
Mn : 1.5 ∼ 10.0 ％, 및
P : 0.1 ％ 이하
의 범위를 만족하는 고강도 강판이고,
상기 강판의 중첩면과 교차하는 너깃의 경계 상의 2 점을 제 1 단부 및 제 2 단부로 하고,
상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부를 잇는 선분 X 의 길이를 D (㎜) 로 하고,
상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부로부터 상기 너깃의 중심 방향을 향한 선분 X 상의 위치를 점 O 및 점 P 로 하고, 상기 제 1 단부로부터 점 O 까지 및 상기 제 2 단부로부터 점 P 까지의 각 거리 L (㎜) 이 하기 식 (1) 을 만족하는, 상기 너깃 내의 영역을 너깃 선단 영역으로 할 때, 상기 중첩면에 대응하는 상기 너깃 선단 영역 중 1 개 이상에서,
상기 너깃 선단 영역의 금속 조직이, 템퍼드 마텐자이트를 주상으로 하고,
상기 너깃 선단 영역의 경도 Hv 가, 하기 식 (2) 및 하기 식 (3) 으로 산출되는 상기 너깃 전체의 마텐자이트의 경도 Hmw 에 대해서, 하기 식 (4) 를 만족하며,
상기 중첩면에 대해서 상측 및/또는 하측의 강판에서는,
상기 중첩면에 평행한 직선 Z 와 상기 너깃의 경계의 교점을 점 q 로 하고,
직선 Z 상에서 열 영향부 내의 위치를 점 r 로 하고,
직선 Z 와 상기 중첩면의 판 두께 방향의 거리 M (㎜) 이 하기 식 (5) 를 만족하며, 또한, 점 q 로부터 점 r 까지의 각 거리 T (㎜) 가 하기 식 (6) 을 만족하는, 상기 열 영향부 내의 영역을 강 HAZ 영역으로 할 때, 상기 중첩면에 대응하는 상기 강 HAZ 영역 중 1 개 이상에서,
상기 강 HAZ 영역에 있어서의 경도 Hh 가, 하기 식 (7) 로 산출되는 강판의 마텐자이트의 경도 Hmh 에 대해서, 하기 식 (8) 을 만족하는, 저항 스폿 용접부.

여기에서, 식 (2) ∼ 식 (3) 에 있어서,
Cw (질량％) : 너깃 내에 있어서의 각 강판으로부터의 체적당 C 함유량,
C_i (질량％) : 중첩된 각 강판의 C 함유량,
V_i (㎟) : 너깃의 중심을 통과하는 판 두께 방향 단면에 있어서, 너깃의 경계와 각 선분 X 에 의해서 둘러싸인 영역에 있어서의 각 강판의 용융 면적,
n : 중첩된 강판의 수로 한다.
M = D/20 ··· (5)
0 ＜ T ≤ D/10 ··· (6)
Hmh = 884 × Ch × (1 - 0.3 × Ch²) ＋ 294 ··· (7)
Hh ＜ Hmh - 25 ··· (8)
여기에서, 식 (7) 에 있어서, Ch (질량％) : 중첩면에 대해서 상측의 강판의 C 함유량, 혹은, 중첩면에 대해서 하측의 강판의 C 함유량으로 한다.
단, 상기 중첩면에 있어서 상기 강판 사이의 간극이 있는 경우에는, 상기 간극의 중간에 위치하고 상기 강판 표면에 평행한 직선 Y 와 교차하는 상기 너깃의 경계 상의 2 점을 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부로 한다.
제 1 항에 있어서,
상기 템퍼드 마텐자이트 중의 탄화물의 비율은, 면적률로 20 ％ 초과인, 저항 스폿 용접부.
제 2 항에 있어서,
상기 탄화물은, 평균 결정 입경이 300 ㎚ 이하인, 저항 스폿 용접부.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고강도 강판은, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인, 저항 스폿 용접부.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 저항 스폿 용접부를 생성하는 저항 스폿 용접 방법으로서,
주통전 공정으로서, 전류치 I_w (kA) 로 통전하여, 용접부를 생성하고,
그 후, 하기 식 (13) 에 나타내는 냉각 시간 t_c (㎳) 동안 냉각시키고,
그 후, 템퍼링 공정으로서, 하기 식 (14) 에 나타내는 전류치 I_t (kA) 로, 하기 식 (15) 에 나타내는 통전 시간 t_p (㎳) 동안, 통전을 행하는, 저항 스폿 용접 방법.
400 ≤ t_c ··· (13)
I_t ≤ 0.95 × I_w ··· (14)
400 ≤ t_p ··· (15)
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 저항 스폿 용접부를 갖는, 저항 스폿 용접 조인트.
제 5 항에 기재된 저항 스폿 용접 방법을 이용하여 저항 스폿 용접 조인트를 제조하는, 저항 스폿 용접 조인트의 제조 방법.