WO2016158047A1 - レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体 - Google Patents

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Definitions

  • This disclosure relates to a steel material for laser welding and a laser welded assembly.
  • Laser welding such as CO 2 laser welding is used for joining steel materials such as steel plates. For example, a predetermined portion of a plurality of superposed steel materials is irradiated with laser, and the laser irradiated portion is melted and solidified to form a weld metal portion. Steel materials are joined to each other through the weld metal portion (see, for example, Patent Document 1).
  • laser welding has the advantage that it can be performed in the atmosphere, nitrogen, oxygen, etc. in the atmosphere melt into the molten metal by laser irradiation, and when the molten metal solidifies, the nitrogen, oxygen, etc. Released. For this reason, welding defects such as pits and blowholes may occur at the laser welding location (welded metal portion). Such a welding defect may cause a decrease in aesthetics and a decrease in welding strength.
  • the steel material for laser welding which is one aspect of the present disclosure includes a hot-rolled mild steel plate and a steel strip specified in JIS G 3131 (2011), a cold-rolled steel plate and a steel strip specified in JIS G 3141 (2011). , JIS G 3113 (2011), hot rolled steel plate and steel strip for automobile structure, JIS G 3134 (2011), automotive workable hot rolled high strength steel plate and steel strip, JIS G 3135 ( 2011) a workable cold-rolled high-tensile steel sheet and steel strip for automobiles defined in 2011), and a steel material selected from the group consisting of carbon steel pipes for machine structures defined in JIS G 3445 (2011). And sol. Al: 0.04 to 1% (mass%, the same shall apply hereinafter) is contained.
  • the above-mentioned steel material for laser welding is the above-mentioned specific steel material, and sol.
  • the content of Al (hereinafter, appropriately referred to as solute Al) is within the specific range. Therefore, for example, when steel materials are laser-welded, when nitrogen, oxygen, or the like in the atmosphere dissolves in the molten metal, the nitrogen, oxygen, etc. are trapped in a small amount of solute Al contained in the steel material.
  • the trap effect of nitrogen, oxygen, etc. by this solid solution Al suppresses release of nitrogen, oxygen, etc. when the molten metal solidifies, and finally, nitrogen, oxygen, etc., at the laser welding location (welded metal part) It is possible to suppress the occurrence of welding defects such as pits and blowholes due to the above.
  • the above steel for laser welding is sol. Al: 0.04 to 0.12% may be contained. In this case, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of welding defects such as pits and blowholes at the laser welding location (welded metal portion).
  • the laser-welded joint according to another aspect of the present disclosure is a laser-welded joint obtained by joining a plurality of steel plates by laser welding.
  • the Al content is 0.04 to 1% (mass%, the same shall apply hereinafter).
  • the above laser welded joint is a sol.
  • the content of Al (solid solution Al) is within the specific range. Therefore, when the steel plates are laser-welded, when nitrogen, oxygen, etc. in the atmosphere are dissolved in the molten metal, the nitrogen, oxygen, etc. are trapped in a small amount of solid solution Al contained in the steel plate.
  • the trap effect of nitrogen, oxygen, etc. by this solid solution Al suppresses release of nitrogen, oxygen, etc. when the molten metal solidifies, and finally, nitrogen, oxygen, etc., at the laser welding location (welded metal part) It is possible to suppress the occurrence of welding defects such as pits and blowholes due to the above.
  • the steel plate is sol.
  • the Al content may be 0.04 to 0.12%. In this case, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of welding defects such as pits and blowholes at the laser welding location (welded metal portion).
  • the steel material for laser welding according to the present disclosure is a steel material used for laser welding.
  • the steel material for laser welding is a steel material used when joining steel materials by laser welding, for example. Examples of laser welding include CO 2 laser welding, YAG laser welding, semiconductor laser welding, LD-excited solid laser welding (including disk laser welding), and fiber laser welding.
  • the steel materials applied to the steel for laser welding are hot rolled mild steel plate and steel strip specified in JIS G 3131 (2011), cold rolled steel plate and steel strip specified in JIS G 3141 (2011), JIS G Hot-rolled steel sheet and steel strip for automobile structure specified in 3113 (2011), workable hot-rolled high-tensile steel sheet and steel strip for automobile specified in JIS G 3134 (2011), JIS G 3135 (2011) It is a kind of steel material selected from the group consisting of a workable cold-rolled high-tensile steel plate and steel strip specified for automobiles, and a carbon steel pipe for machine structure specified in JIS G 3445 (2011).
  • JIS G 3131 (2011) Examples of hot rolled mild steel sheets and steel strips include SPHC, SPHD, SPHE, and SPHF.
  • the chemical components of each type are as shown in Table 1 below.
  • the other characteristics of each type are as defined in JIS.
  • JIS G 3141 (2011): SPCC, SPCD, SPCE, SPCF, and SPCG are examples of types of cold rolled steel sheets and steel strips.
  • the chemical components of each type are as shown in Table 2 below.
  • the other characteristics of each type are as defined in JIS.
  • JIS G 3113 (2011) Examples of the hot rolled steel sheet and steel strip for automobile structure include SAPH310, SAPH370, SAPH400, and SAPH440. Each type of chemical component is as shown in Table 3 below. The other characteristics of each type are as defined in JIS.
  • SPFH490, SPFH540, SPFH590, SPFH540Y, and SPFH590Y are examples of types of workable hot-rolled high-tensile steel plates and steel strips for automobiles. The characteristics of each type are as defined in JIS.
  • JIS G 3135 (2011) As types of workable cold-rolled high-tensile steel plates and steel strips for automobiles, SPFC340, SPFC370, SPFC390, SPFC440, SPFC490, SPFC540, SPFC590, SPFC490Y, SPFC540Y, SPFC590Y, SPFC980Y, SPFC980Y, SPFC Is mentioned.
  • the characteristics of each type are as defined in JIS.
  • the laser welding steel material is one type of steel material selected from a plurality of steel materials specified by JIS, and the sol.
  • the content of Al (solid solution Al) is 0.04 to 1%. Solute Al contained in the steel material, at the time of laser welding, nitrogen dissolved it in the air in the molten metal, to trap oxygen, etc. (e.g., by bonding with Al and N 2 to produce the AlN, Al and O 2 To form Al 2 O 3 ). Due to the trap effect of nitrogen, oxygen, etc. by this solid solution Al, the release of nitrogen, oxygen, etc. when the molten metal solidifies can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of welding defects such as pits and blowholes at the laser welding location (welded metal portion).
  • remote welding remote laser welding
  • the distance between the laser light source and the workpiece (steel material) is long, and it is difficult to use a shielding gas (Ar, He, etc.) during laser welding. Therefore, nitrogen, oxygen, etc. in the atmosphere easily dissolve in the molten metal during laser welding. Therefore, the trap effect of nitrogen, oxygen, etc. by the solute Al described above can be more effectively exhibited, and the occurrence of welding defects such as pits and blowholes at the laser welding location (welded metal portion) can be sufficiently suppressed.
  • the laser welding steel material is one type of steel material selected from a plurality of steel materials specified by JIS, and the sol.
  • the content of Al (solid solution Al) is 0.04 to 1%.
  • each element contained in the steel material will be described.
  • C has the effect of increasing the strength of the steel material. In order to ensure the strength of the steel material, a predetermined amount of C may be contained in the steel material. On the other hand, if the content of C in the steel material increases, the weldability of the steel material may be reduced, so the C content may be set to a predetermined amount or less (less than).
  • Si Since Si has an effect of increasing the strength of the steel material and has an effect as a deoxidizer in the steel material, a predetermined amount of Si may be contained in the steel material. On the other hand, if the Si content in the steel material increases, the toughness and weldability of the steel material may decrease, so the Si content may be set to a predetermined amount or less (less than).
  • the steel material may contain a predetermined amount of Mn.
  • the Mn content in the steel material increases, the toughness of the steel material may decrease, so the Mn content may be set to a predetermined amount or less (less than).
  • the P content in the steel material may be set to a predetermined amount or less (less than).
  • the S content in the steel material may be set to a predetermined amount or less (less than).
  • Nb Since Nb has an effect of suppressing coarsening of crystal grains in the steel material, a predetermined amount of Nb may be contained in the steel material. On the other hand, if the Nb content in the steel material increases, the toughness of the steel material may decrease, so the Nb content may be set to a predetermined amount or less (less than).
  • V Since V has an effect of suppressing coarsening of crystal grains in the steel material, a predetermined amount of V may be contained in the steel material. On the other hand, if the V content in the steel material increases, the toughness of the steel material may decrease, so the V content may be set to a predetermined amount or less (less).
  • sol. Al In addition to the effects described above, Al has an effect as a deoxidizer in steel materials, so sol. A predetermined amount of Al may be contained. On the other hand, if the content of Al in the steel material increases, the toughness of the steel material may be reduced. The content of Al may be a predetermined amount or less (less than).
  • the laser welded assembly of the present disclosure is formed by joining a plurality of steel plates by laser welding.
  • the laser welded assembly is obtained, for example, by forming a weld metal portion at a predetermined portion of a plurality of stacked steel plates by laser welding and joining the plurality of steel plates via the weld metal portions. Examples of laser welding include the various laser welding described above.
  • the above-described steel materials specifically, a hot rolled mild steel plate and steel strip specified in JIS G 3131 (2011), a cold rolled steel plate and steel strip specified in JIS G 3141 (2011), Hot-rolled steel sheets and steel strips for automobile structures specified in JIS G 3113 (2011), workable hot-rolled high-tensile steel sheets and steel bands for automobiles specified in JIS G 3134 (2011), JIS G 3135 (2011) Can be used, such as a workable cold-rolled high-tensile steel plate and steel strip as defined in JIS G 3445 (2011).
  • the steel plate is sol.
  • the content of Al (solid solution Al) is 0.04 to 1%.
  • Solid solution Al contained in the steel plate traps nitrogen, oxygen, etc. in the atmosphere dissolved in the molten metal during laser welding (for example, Al and N 2 combine to produce AlN, and Al and O 2 To form Al 2 O 3 ). Due to the trap effect of nitrogen, oxygen, etc. by this solid solution Al, the release of nitrogen, oxygen, etc. when the molten metal solidifies can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of welding defects such as pits and blowholes at the laser welding location (welded metal portion).
  • the thickness of the steel plate may be within a range of 0.4 to 4 mm.
  • the thickness of the steel plates may be within a range of 0.4 to 4 mm.
  • the welding between the steel plates may be insufficient even if the gap between the stacked steel plates is, for example, about 0.1 mm.
  • the thickness of a steel plate exceeds 4 mm, for example, a weld metal part cannot be formed so as to penetrate a plurality of stacked steel plates, and welding (for example, through welding) of a plurality of steel plates is insufficient. There is a risk of becoming.
  • steel sheet one type of steel material selected from a plurality of steel materials specified by JIS described above can be used.
  • the content of Al (solid solution Al) is 0.04 to 1%.
  • Each element (C, Si, Mn, P, S, Nb, V, sol. Al) contained in the steel plate is as described above.
  • the steel material for laser welding and the laser welded assembly of the present disclosure can be applied as, for example, parts and members for land vehicles such as automobiles. Since laser welding is used for parts and members for land vehicles such as automobiles, the effects of the present disclosure can be effectively exhibited.
  • JIS Japan Industrial Standards, and the contents (types of steel, chemical components, etc.) prescribed by JIS are described in the JIS Handbook (issued on January 21, 2011). Is based.
  • Example 1 First, various steel plates (Samples 1 and 2 as comparative examples, Sample 3 as an example of the present disclosure) having chemical components shown in Table 5 below were prepared.
  • “sol.Al” is solid solution Al
  • “ins.Al” is non-solid solution Al
  • the various steel plates are hot-rolled mild steel plates (type: SPHC, plate thickness: 2.3 mm) defined in JIS G 3131 (2011).
  • the content of Al (solid solution Al) is different. That is, various steel plates have C: 0.12% or less, Mn: 0.60% or less, P: 0.045% or less, S: 0.035% or less, sol.
  • the welding defect by laser welding was evaluated about various steel plates. Specifically, as shown in FIG. 1, two steel plates 2 of the same kind whose surfaces were degreased using acetone were overlapped. And the laser 3 was irradiated to the predetermined site
  • Laser welding was performed by remote CO 2 laser welding. The welding conditions were laser output: 3 kW, work distance (distance between the laser light source and the work): 900 mm, and welding speed: 1 m / min.
  • the laser welded joint 1 formed by joining the two steel plates 2 through the weld metal part 21 was obtained. Thereafter, it was visually confirmed whether or not welding defects such as pits were generated on the surface of the weld metal portion 21 which is a laser weld location. Moreover, the chemical composition of the weld metal part 21 was also investigated.
  • Table 6 shows the evaluation of welding defects by laser welding.
  • the steel plates (laser welded joints) of Samples 1 and 2, which are comparative examples, are sol. Since the content of Al (solid solution Al) was less than 0.04%, welding defects such as pits occurred at the laser welding location (welded metal portion). When sample 1 and sample 2 are compared, sol. Sample 2 with a higher content of Al (solid solution Al) had fewer welding defects.
  • Sample 1 There are welding defects (many)” and “Sample 2: There are welding defects (small)” are described.
  • the steel plate (laser welded joint) of Sample 3 which is an example of the present disclosure is a sol. Since the Al content was 0.04% or more, welding defects such as pits did not occur in the laser welded portion (welded metal portion). Table 6 shows “Sample 3: No welding defect”.
  • Sample 3 is a sol.
  • the content of Al (solid solution Al) is lower than that of the base metal, and the ins. Since the content of Al (non-solid Al) is higher than that of the base material, sol. Al (solid solution Al) causes some state change, and the ins. It is thought that nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), etc. were trapped by the amount of Al (insoluble Al).
  • Example 1 a hot rolled mild steel plate (type: SPHC) defined in JIS G 3131 (2011) was used as the steel material, but various steel materials (JIS G) applied to the present disclosure.
  • JIS G 3135 (2011) Automotive workable cold-rolled high-tensile steel plate and steel strip
  • JIS G 3445 (2011) Carbon for machine structure Steel pipe

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Abstract

レーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管からなる群より選択される１種の鋼材であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４～１％（質量％、以下同じ）を含有する。

Description

レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１５年３月３１日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１５－７３８６９号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１５－７３８６９号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は、レーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体に関する。
　鋼板等の鋼材同士の接合には、ＣＯ２レーザー溶接等のレーザー溶接が用いられる。例えば、重ね合わせた複数の鋼材の所定部位にレーザーを照射し、レーザーを照射した部分を溶融、凝固させ、溶接金属部を形成する。この溶接金属部を介して、鋼材同士を接合する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－１３２６８６号公報
　しかしながら、レーザー溶接は、大気中で行うことができるという利点があるものの、レーザー照射によって溶融した金属に大気中の窒素、酸素等が溶け込み、溶融した金属が凝固する際にその窒素、酸素等が放出される。そのため、レーザー溶接箇所（溶接金属部）に、ピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生することがある。このような溶接欠陥は、美観の低下、溶接強度の低下を招くおそれがある。
　本開示においては、レーザー溶接箇所におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できるレーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体を提供することが望ましい。
　本開示の一の態様であるレーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管からなる群より選択される１種の鋼材であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４～１％（質量％、以下同じ）を含有する。
　上記レーザー溶接用鋼材は、上記特定の鋼材であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ（以下、適宜、固溶Ａｌという）の含有量を上記特定の範囲としている。そのため、例えば、鋼材同士をレーザー溶接する際に、溶融した金属に大気中の窒素、酸素等が溶け込んだ場合、その窒素、酸素等が鋼材中に含まれる微量の固溶Ａｌにトラップされる。この固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果により、溶融した金属が凝固する際の窒素、酸素等の放出が抑制され、最終的に、レーザー溶接箇所（溶接金属部）に、窒素、酸素等に起因するピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生することを抑制できる。
　上記レーザー溶接用鋼材は、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４～０．１２％を含有していてもよい。この場合には、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
　本開示の他の態様であるレーザー溶接接合体は、複数の鋼板をレーザー溶接により接合してなるレーザー溶接接合体であって、鋼板は、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４～１％（質量％、以下同じ）である。
　上記レーザー溶接接合体は、レーザー溶接により接合する鋼板のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量を上記特定の範囲としている。そのため、鋼板同士をレーザー溶接する際に、溶融した金属に大気中の窒素、酸素等が溶け込んだ場合、その窒素、酸素等が鋼板中に含まれる微量の固溶Ａｌにトラップされる。この固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果により、溶融した金属が凝固する際の窒素、酸素等の放出が抑制され、最終的に、レーザー溶接箇所（溶接金属部）に、窒素、酸素等に起因するピット、ブローホール等の溶接欠陥が発生することを抑制できる。
　上記レーザー溶接接合体において、鋼板は、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４～０．１２％であってもよい。この場合には、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
　このように、本開示によれば、レーザー溶接箇所におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できるレーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体を提供することができる。
レーザー溶接接合体を示す断面説明図である。
　１…レーザー溶接接合体
　２…鋼板（鋼材）
　２１…溶接金属部
　以下、本開示の実施形態を説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施し得る。また、異なる実施態様を適宜組み合わせて得られる構成についても、本開示の範疇に含まれる。
　＜レーザー溶接用鋼材＞
　本開示のレーザー溶接用鋼材は、レーザー溶接に用いられる鋼材である。レーザー溶接用鋼材は、例えば、鋼材同士をレーザー溶接により接合する際に用いられる鋼材である。レーザー溶接としては、例えば、ＣＯ２レーザー溶接、ＹＡＧレーザー溶接、半導体レーザー溶接、ＬＤ励起固体レーザー溶接（ディスクレーザー溶接を含む）、ファイバーレーザー溶接等が挙げられる。
　レーザー溶接用鋼材に適用される鋼材は、ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管からなる群より選択される１種の鋼材である。
　ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）：熱間圧延軟鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ、ＳＰＨＥ、ＳＰＨＦが挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表１に示すとおりである。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
 
　ＪＩＳ　Ｇ　３１４１（２０１１）：冷間圧延鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＦ、ＳＰＣＧが挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表２に示すとおりである。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
 
　ＪＩＳ　Ｇ　３１１３（２０１１）：自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＡＰＨ３１０、ＳＡＰＨ３７０、ＳＡＰＨ４００、ＳＡＰＨ４４０が挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表３に示すとおりである。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
 
　ＪＩＳ　Ｇ　３１３４（２０１１）：自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＦＨ４９０、ＳＰＦＨ５４０、ＳＰＦＨ５９０、ＳＰＦＨ５４０Ｙ、ＳＰＦＨ５９０Ｙが挙げられる。各種類の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
　ＪＩＳ　Ｇ　３１３５（２０１１）：自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯の種類としては、ＳＰＦＣ３４０、ＳＰＦＣ３７０、ＳＰＦＣ３９０、ＳＰＦＣ４４０、ＳＰＦＣ４９０、ＳＰＦＣ５４０、ＳＰＦＣ５９０、ＳＰＦＣ４９０Ｙ、ＳＰＦＣ５４０Ｙ、ＳＰＦＣ５９０Ｙ、ＳＰＦＣ７８０Ｙ、ＳＰＦＣ９８０Ｙ、ＳＰＦＣ３４０Ｈが挙げられる。各種類の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
　ＪＩＳ　Ｇ　３４４５（２０１１）：機械構造用炭素鋼鋼管の種類としては、ＳＴＫＭ１１Ａ、ＳＴＫＭ１２Ａ、ＳＴＫＭ１２Ｂ、ＳＴＫＭ１２Ｃ、ＳＴＫＭ１３Ａ、ＳＴＫＭ１３Ｂ、ＳＴＫＭ１３Ｃ、ＳＴＫＭ１４Ａ、ＳＴＫＭ１４Ｂ、ＳＴＫＭ１４Ｃ、ＳＴＫＭ１５Ａ、ＳＴＫＭ１５Ｃ、ＳＴＫＭ１６Ａ、ＳＴＫＭ１６Ｃ、ＳＴＫＭ１７Ａ、ＳＴＫＭ１７Ｃ、ＳＴＫＭ１８Ａ、ＳＴＫＭ１８Ｂ、ＳＴＫＭ１８Ｃ、ＳＴＫＭ１９Ａ、ＳＴＫＭ１９Ｃ、ＳＴＫＭ２０Ａが挙げられる。各種類の化学成分は、以下の表４に示すとおりである。なお、ＳＴＫＭ２０Ａについては、Ｎｂ及びＶの両方が含有されていてもよく、その場合にはＮｂ及びＶの含有量の和を０．０１５％以下とすればよい。また、各種類の他の特性等は、ＪＩＳに規定されているとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
 
　上述したとおり、レーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳで規定される複数の鋼材より選択される１種の鋼材であり、かつ、その鋼材のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４～１％である。鋼材中に含まれる固溶Ａｌは、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込んだ大気中の窒素、酸素等をトラップする（例えば、ＡｌとＮ２とが結合してＡｌＮを生成し、ＡｌとＯ２とが結合してＡｌ２Ｏ３を生成する）。この固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果により、溶融金属が凝固する際の窒素、酸素等の放出を抑制できる。その結果、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できる。
　また、リモート溶接（リモートレーザー溶接）の場合、レーザーの光源とワーク（鋼材）との間の距離が遠く、レーザー溶接の際に、シールドガス（Ａｒ、Ｈｅ等）を用いることが困難である。そのため、レーザー溶接時に、溶融した金属に大気中の窒素、酸素等が溶け込みやすい。よって、上述した固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果をより有効に発揮することができ、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
　レーザー溶接用鋼材中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４％未満の場合には、上述した固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果を十分に発揮することができず、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できない。また、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が１％を超える場合には、鋼材の製造管理が困難になったり、プレス等における加工性が低下したりする等の別の問題が生じる。
　上述したとおり、レーザー溶接用鋼材は、ＪＩＳで規定される複数の鋼材より選択される１種の鋼材であり、かつ、その鋼材のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４～１％である。ここで、鋼材に含有される各元素について説明する。
　Ｃ：
　Ｃは鋼材の強度を高める効果を有する。鋼材の強度を確保するため、鋼材中にＣを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＣの含有量が多くなると鋼材の溶接性が低下するおそれがあるため、Ｃの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　Ｓｉ：
　Ｓｉは鋼材の強度を高める効果を有し、鋼材における脱酸剤としての効果を有するため、鋼材中にＳｉを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＳｉの含有量が多くなると鋼材の靱性及び溶接性が低下するおそれがあるため、Ｓｉの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　Ｍｎ：
　Ｍｎは鋼材の強度を高める効果を有するため、鋼材中にＭｎを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＭｎの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、Ｍｎの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　Ｐ：
　Ｐは鋼材の靱性を低下させるおそれがあるため、鋼材中のＰの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　Ｓ：
　Ｓは鋼材の靱性を低下させるおそれがあるため、鋼材中のＳの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　Ｎｂ：
　Ｎｂは鋼材中の結晶粒粗大化を抑制する効果があるため、鋼材中にＮｂを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＮｂの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、Ｎｂの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　Ｖ：
　Ｖは鋼材中の結晶粒粗大化を抑制する効果があるため、鋼材中にＶを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＶの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、Ｖの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　ｓｏｌ．Ａｌ：
　Ａｌは上述した効果に加えて、鋼材における脱酸剤としての効果を有するため、鋼材中にｓｏｌ．Ａｌを所定量含有してもよい。一方、鋼材中のＡｌの含有量が多くなると鋼材の靱性が低下するおそれがあるため、ｓｏｌ．Ａｌの含有量を所定量以下（未満）としてもよい。
　＜レーザー溶接接合体＞
　本開示のレーザー溶接接合体は、複数の鋼板をレーザー溶接により接合してなる。レーザー溶接接合体は、例えば、レーザー溶接により、重ね合わせた複数の鋼板の所定部位に溶接金属部を形成し、この溶接金属部を介して複数の鋼板を接合することによって得られる。レーザー溶接としては、例えば、上述した各種レーザー溶接等が挙げられる。
　鋼板としては、上述した鋼材、具体的には、ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管等を用いることができる。
　鋼板は、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４～１％である。鋼板中に含まれる固溶Ａｌは、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込んだ大気中の窒素、酸素等をトラップする（例えば、ＡｌとＮ２とが結合してＡｌＮを生成し、ＡｌとＯ２とが結合してＡｌ２Ｏ３を生成する）。この固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果により、溶融金属が凝固する際の窒素、酸素等の放出を抑制できる。その結果、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を抑制できる。
　また、上述したとおり、リモート溶接（リモートレーザー溶接）の場合、レーザー溶接時に、溶融した金属に大気中の窒素、酸素等が溶け込みやすい。よって、上述した固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果をより有効に発揮することができ、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
　鋼板中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４％未満の場合には、上述した固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果を十分に発揮することができず、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できない。また、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が１％を超える場合には、鋼板の製造管理が困難になったり、プレス等における加工性が低下したりする等の別の問題が生じる。
　鋼板の厚みは、０．４～４ｍｍの範囲内としてもよい。鋼板の厚みをこのような特定の範囲内とすることにより、重ね合わせた複数の鋼板をレーザー溶接によって容易に接合できる。また、鋼板をこのような特定の範囲の厚みの薄板とすることにより、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込む大気中の窒素、酸素等の量を抑制できる。そのため、固溶Ａｌによる窒素、酸素等のトラップ効果を十分に発揮でき、レーザー溶接箇所におけるピット、ブローホール等の溶接欠陥の発生を十分に抑制できる。
　鋼板の厚みが０．４ｍｍ未満の場合には、重ね合わせた鋼板同士の間の隙間が例えば０．１ｍｍ程度の隙間であっても、鋼板同士の溶接が不十分となるおそれがある。また、鋼板の厚みが４ｍｍを超える場合には、例えば、重ね合わせた複数の鋼板を貫通するように溶接金属部を形成することができず、複数の鋼板の溶接（例えば貫通溶接）が不十分となるおそれがある。
　鋼板は、上述したＪＩＳで規定される複数の鋼材より選択される１種の鋼材を用いることができ、さらにｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４～１％である。鋼板に含有される各元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｖ、ｓｏｌ．Ａｌ）については、上述したとおりである。
　本開示のレーザー溶接用鋼材及びレーザー溶接接合体は、例えば、自動車等の陸上乗物用の部品、部材等として適用することができる。自動車等の陸上乗物用の部品、部材等には、レーザー溶接が用いられるため、本開示の効果を有効に発揮することができる。
　なお、ＪＩＳとは日本工業規格（Ｊａｐａｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）のことであり、ＪＩＳで規定されている内容（鋼材の種類、化学成分等）は、ＪＩＳハンドブック（２０１１年１月２１日発行）の記載に基づいている。
　次に、本開示の実施例を、比較例と対比しながら説明し、本開示の効果を実証する。これらの実施例は、本開示の一実施態様を示すものであり、本開示は何らこれらに限定されない。
　（実施例１）
　まず、下記の表５に示す化学成分を有する各種の鋼板（比較例である試料１、２、本開示の実施例である試料３）を準備した。表５において、「ｓｏｌ．Ａｌ」は固溶Ａｌ、「ｉｎｓ．Ａｌ」は非固溶Ａｌ、「Ｂａｌ．」は残余成分（Ｂａｌａｎｃｅ）である。
　各種の鋼板は、ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板（種類：ＳＰＨＣ、板厚：２．３ｍｍ）であり、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量がそれぞれ異なる。すなわち、各種の鋼板は、Ｃ：０．１２％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）：所定量（試料１：０．０２％、試料２：０．０３％、試料３：０．０５％）を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
 
　次に、各種の鋼板について、レーザー溶接による溶接欠陥の評価を行った。
　具体的には、図１に示すように、アセトンを用いて表面を脱脂した同種の２枚の鋼板２を重ね合わせた。そして、重ね合わせた鋼板２の所定部位にレーザー３を照射し、レーザー３を照射した部分を溶融、凝固させ、重ね合わせた２枚の鋼板２を貫通するように溶接金属部２１を形成した。なお、レーザー溶接は、リモートＣＯ２レーザー溶接により行った。溶接条件は、レーザー出力：３ｋＷ、ワークディスタンス（レーザー光源とワークとの距離）：９００ｍｍ、溶接速度：１ｍ／分とした。
　これにより、溶接金属部２１を介して２枚の鋼板２を接合してなるレーザー溶接接合体１を得た。その後、レーザー溶接箇所である溶接金属部２１の表面にピット等の溶接欠陥が発生しているかどうかを目視により確認した。また、溶接金属部２１の化学成分についても調査した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
  
 
　表６に、レーザー溶接による溶接欠陥の評価を示す。
　同表からわかるように、比較例である試料１、２の鋼板（レーザー溶接接合体）は、母材のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が０．０４％未満であるため、レーザー溶接箇所（溶接金属部）にピット等の溶接欠陥が発生した。試料１と試料２とを比較すると、ｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が多い試料２のほうが溶接欠陥の数が少なかった。表６には、「試料１：溶接欠陥有り（多）」、「試料２：溶接欠陥有り（少）」と表記した。
　一方、本開示の実施例である試料３の鋼板（レーザー溶接接合体）は、母材のｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４％以上であるため、レーザー溶接箇所（溶接金属部）にピット等の溶接欠陥が発生しなかった。表６には「試料３：溶接欠陥無し」と表記した。
　これは、鋼板中に含まれるｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）が、レーザー溶接時に、溶融金属に溶け込んだ大気中の窒素、酸素等をトラップし、溶融金属が凝固する際の窒素、酸素等の放出を抑制したことにより、レーザー溶接箇所（溶接金属部）におけるピット等の溶接欠陥の発生を抑制できたと考えられる。
　また、試料３は、溶接金属部のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量が母材よりも低く、溶接金属部のｉｎｓ．Ａｌ（非固溶Ａｌ）の含有量が母材よりも高いことから、鋼材中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）が何らかの状態変化を起こし、溶接金属部のｉｎｓ．Ａｌ（非固溶Ａｌ）の量だけ、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）等をトラップしたと考えられる。
　なお、実施例１では、鋼材として、ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板（種類：ＳＰＨＣ）を用いたが、本開示に適用される各種鋼材（ＪＩＳ　Ｇ
　３１３１（２０１１）：熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１４１（２０１１）：冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１１３（２０１１）：自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３４（２０１１）：自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３５（２０１１）：自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３４４５（２０１１）：機械構造用炭素鋼鋼管）であれば、鋼材中のｓｏｌ．Ａｌ（固溶Ａｌ）の含有量を調整することにより、実施例１と同様の結果が得られるものと推測される。

Claims (4)

  1. 　レーザー溶接用鋼材であって、
    　ＪＩＳ　Ｇ　３１３１（２０１１）に規定される熱間圧延軟鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ
    　３１４１（２０１１）に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１１３（２０１１）に規定される自動車構造用熱間圧延鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３４（２０１１）に規定される自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３１３５（２０１１）に規定される自動車用加工性冷間圧延高張力鋼板及び鋼帯、ＪＩＳ　Ｇ　３４４５（２０１１）に規定される機械構造用炭素鋼鋼管からなる群より選択される１種の鋼材であり、かつ、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４～１％（質量％、以下同じ）を含有する、レーザー溶接用鋼材。
  2. 　前記ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４～０．１２％を含有する、請求項１に記載のレーザー溶接用鋼材。
  3. 　複数の鋼板をレーザー溶接により接合してなるレーザー溶接接合体であって、
    　前記鋼板は、ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４～１％（質量％、以下同じ）である、レーザー溶接接合体。
  4. 　前記鋼板は、前記ｓｏｌ．Ａｌの含有量が０．０４～０．１２％である、請求項３に記載のレーザー溶接接合体。
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