WO2019230580A1

WO2019230580A1 - スポット溶接継手、スポット溶接継手を備える自動車骨格部品、及びスポット溶接継手の製造方法

Info

Publication number: WO2019230580A1
Application number: PCT/JP2019/020589
Authority: WO
Inventors: 佑銭谷; 智史広瀬; 敦雄古賀; 幸一 ▲浜▼田; 泰山　正則
Original assignee: 日本製鉄株式会社
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2019-12-05
Also published as: EP3804899B1; CN112203793B; MX2020012739A; EP3804899A1; EP3804899A4; US20210205915A1; CN112203793A

Abstract

このスポット溶接継手は、引張強さが１１００ＭＰａ以上、かつ、硬質マルテンサイト組織を主体とする、第１の鋼板と、前記第１の鋼板に重ねられた第２の鋼板と、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間に形成された、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との界面における直径がＤのナゲットと、前記第１の鋼板の、前記ナゲットの中心を通る板厚方向の断面の、前記第１の鋼板の前記板厚方向の全てかつ前記ナゲットの中心から板面方向に０．５×Ｄ～１．０×Ｄの領域を占め、前記領域の硬度の最大値と硬度の最小値との差が８０ＨＶ以下であり、前記領域の前記硬度の最大値が前記第１の鋼板の硬度の最大値よりも低い、硬度制御領域と、を備える。

Description

スポット溶接継手、スポット溶接継手を備える自動車骨格部品、及びスポット溶接継手の製造方法

　本開示は、スポット溶接継手、スポット溶接継手を備える自動車骨格部品、及びスポット溶接継手の製造方法に関する。
　本願は、２０１８年０５月３１日に、日本に出願された特願２０１８－１０５２３３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　複数の鋼板部材を重ねて構成される構造物では、鋼板部材同士を重ね合わせた重ね合わせ部に対して、抵抗スポット溶接による接合が広く行われている。

　例えば、特許文献１では、ハット材とクロージングプレートとがスポット溶接により互いに接合されるエネルギー吸収部材が記載されている。

　現在、自動車用の高強度鋼板として、引張強さが９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板が広く用いられている。近年では引張強さ１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板も適用されはじめている。引張強さ１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板は、一般に高い強度を得るために焼き入れ組織を含む。抵抗スポット溶接を行うと、鋼板を溶接するナゲットが形成され、ナゲットの周囲に熱影響部（ｈｅａｔ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｚｏｎｅ）（以下、ＨＡＺという）が生じる。一般にＨＡＺは焼き入れ組織を含む。但し、焼き入れ組織を有する高強度鋼板に、抵抗スポット溶接を行った場合、焼き入れ組織である母材より硬さが低い領域（ＨＡＺ軟化部）が形成される。母材の焼き入れ組織がスポット抵抗溶接の熱により焼き戻されるからである。

　一般に、硬さが低い領域があると強度が低下する。しかし、このようなＨＡＺ軟化部は、抵抗スポット溶接の継手評価に用いられる引張せん断試験、及び十字引張試験（ＪＩＳＺ３１３７）の評価結果には影響しない。但し、面内引張応力が負荷された場合には、ＨＡＺ軟化部に局所的にひずみが集中してＨＡＺ軟化部に破断を生じる場合がある。

　自動車が衝突した際にキャビン内の乗客を保護する必要がある。このため、Ａピラー、Ｂピラー、ルーフレール、サイドシルといった自動車車体を構成する構造部材（重ね溶接部材）は、高い強度を備える必要がある。一般に自動車車体を構成する構造部材は、複数の鋼板部材を重ね合わせてフランジ（重ね合わせ部）を抵抗スポット溶接により接合して筒状の閉断面を形成して製造される。衝突時の変形抵抗を向上させ、少ない変形量でより多くの衝突エネルギーを吸収させるには、素材(母材)の高強度化や溶接(スポット)打点の増加といった手法がとられる。
　抵抗スポット溶接される上記部材のフランジの一部には、衝突時に面内引張応力が負荷されることがある。母材を高強度化し、スポット打点を増加しても、前述のＨＡＺ軟化部が生じると、母材の強度と部品の形状とから想定される耐衝突性能を得られない場合がある。
　従って、高強度鋼板からなる鋼板部材を自動車車体の構造部材に適用する場合には、ナゲットの周辺領域が破断の起点となるのを抑制することが求められる。

　従来、抵抗溶接スポット溶接によって形成された溶接部材の特性を改善するための検討がなされてきた。例えば、特許文献２には、スポット溶接部の特性を改善した溶接継手として、スポット溶接部を１００～４００℃で熱処理し、Ｌ字引張継手強度を向上させた溶接継手が記載されている。また、特許文献３には、スポット溶接部に後通電を行い、十字引張継手強度を改善させる方法が記載されている。特許文献４には、スポット溶接電極の周囲をコイルで巻いたもので溶接後速やかに高周波誘導加熱してスポット溶接部及び溶融部を焼き戻すことで、ＴＳＳと材料強度との比と、ＣＴＳと材料強度との積とから評価される接合強度を改善する溶接方法が記載されている。

　しかしながら、これらの特許文献２～４に開示された技術では、ＴＳＳやＣＴＳの向上には一定の効果が得られるものの、鋼板に面内引張応力が負荷された際のＨＡＺ軟化部での破断について考慮されていない。

　このような課題に対し、特許文献５には、スポット溶接に供されるフランジ部の一部または全部にソフトゾーンと呼ばれる１１００ＭＰａ未満の強度を有する領域を有することで、エネルギー吸収能力を高めたＢピラーが記載されている。

　しかしながら、特許文献５に開示されたＢピラーでは、サイドフランジを軟化させる必要があるので、曲げ性能が低下するおそれがある。また、特許文献５では溶接の前に部品内で軟化領域を設けるので、部品の形状精度が低下するという課題もある。部品の形状精度が低下すると、溶接時に部品間に隙間が生じることになり、溶接が難化する。

日本国特開２００６－１４２９０５号公報日本国特開２０１０－０５９４５１号公報日本国特開２０１５－０９３２８２号公報日本国特許第５４５９７５０号公報日本国特許第５８９４０８１号公報

　本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、面内引張応力が負荷された場合でも、ナゲットの周辺の領域から破断を抑制できるスポット溶接継手、そのスポット溶接継手を備える自動車骨格部品、及びそのスポット溶接継手の製造方法を提供することを課題とする。

　本発明者らは、高強度鋼板のスポット溶接継手に対して調査、検討を行った。その結果、ＨＡＺ軟化部を含むナゲット周辺の所定の領域における硬度を制御することで、面内応力負荷時のＨＡＺ軟化部での破断を抑制できることを見出した。

　母材より硬さが低いＨＡＺ軟化部は、９８０ＭＰａ未満の引張強さの鋼板ではほとんど形成されない。ＨＡＺ軟化部は、９８０ＭＰａ以上の引張強さの鋼板において発生し得る。特に、焼き入れ処理によって高強度化された引張強さ１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板やホットスタンプで成形したホットスタンプ材（高強度鋼板部材）のスポット溶接部でＨＡＺ軟化部の発生は著しい。

　本開示は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）本開示の一態様に係るスポット溶接継手は、引張強さが１１００ＭＰａ以上、かつ、硬質マルテンサイト組織を主体とする、第１の鋼板と、前記第１の鋼板に重ねられた第２の鋼板と、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間に形成された、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との界面における直径がＤのナゲットと、前記第１の鋼板の前記ナゲットの中心を通る板厚方向の断面の、前記第１の鋼板の前記板厚方向の全てかつ前記ナゲットの中心から板面方向に０．５×Ｄ～１．０×Ｄの領域を占め、前記領域の硬度の最大値と硬度の最小値との差が８０ＨＶ以下であり、前記領域の前記硬度の最大値が前記第１の鋼板の硬度の最大値よりも低い、硬度制御領域と、を備える。
（２）上記（１）に記載のスポット溶接継手では、前記断面内に他のナゲットを備えてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載のスポット溶接継手では、全ての前記断面に前記硬度制御領域があってもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれかに記載のスポット溶接継手では、前記領域の前記硬度の最大値が、２５０ＨＶ～４５０ＨＶであってもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載のスポット溶接継手では、前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板がめっき鋼板であってもよい。
（６）本開示の別の態様に係る自動車骨格部品は、上記（１）～（５）のいずれかに記載のスポット溶接継手を備える。
（７）本開示の別の態様に係るスポット溶接継手の製造方法は、引張強さが１１００ＭＰａ以上かつ硬質マルテンサイト組織を主体とする第１の鋼板と第２の鋼板とを重ね合わせて抵抗スポット溶接を行うことによって、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間に、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との界面における直径がＤのナゲットを形成し、前記第１の鋼板の前記ナゲットの中心を通る板厚方向の断面の、前記第１の鋼板の前記板厚方向の全てかつ前記ナゲットの中心から板面方向に０．５×Ｄ～１．０×Ｄの領域の全てを焼き戻す。
（８）上記（７）に記載のスポット溶接継手の製造方法は、前記領域の硬度の最大値と硬度の最小値との差が８０ＨＶ以下、かつ前記領域の前記硬度の最大値が前記第１の鋼板の硬度の最大値よりも低くなるように焼き戻しを行ってもよい。
（９）上記（７）または（８）に記載のスポット溶接継手の製造方法は、全ての前記断面の前記領域に焼き戻しを行ってもよい。
（１０）上記（８）または（９）に記載のスポット溶接継手の製造方法は、前記領域の前記硬度の最大値が、２５０ＨＶ～４５０ＨＶであってもよい。

　本開示のスポット溶接継手によれば、面内引張応力が負荷された場合でも、ナゲット周辺のＨＡＺ軟化部からの破断が生じにくくなる。このため、自動車車体を構成する構造部材に用いた場合、高い耐衝突性能を得ることができる。
　また、本開示の自動車骨格部品では、ＨＡＺ軟化部からの破断が生じにくくなる。このため、高い耐衝突性能を得ることができる。
　また、本開示のスポット溶接継手の製造方法では、自動車車体を構成する構造部材に用いた場合に、高い耐衝突性能を得ることができるスポット溶接継手を製造することができる。

本実施形態に係るスポット溶接継手のナゲット中心を通る板厚方向の断面図である。本実施形態に係るスポット溶接継手のナゲット中心を通る板厚方向の断面図である。本実施形態に係るスポット溶接継手のナゲット中心を通る板厚方向の断面図であって、断面内に他のナゲットを含む場合の例である。本実施形態に係る自動車骨格部品の一例であるＢピラーの模式図である。本実施形態に係る自動車骨格部品の一例であるＢピラーのＢ－Ｂにおける断面図である。実施例で用いた試験片を示す模式図である。

　本開示の一実施形態に係るスポット溶接継手（本実施形態に係るスポット溶接継手）、本実施形態に係る自動車骨格部品、本実施形態に係るスポット溶接継手の製造方法について、図面を参照して説明する。

　まず、本実施形態に係るスポット溶接継手について説明する。
　図１、図２に示すように、本実施形態に係るスポット溶接継手１は、第１の鋼板１１と、第１の鋼板１１に重ねられた第２の鋼板１２と、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２の間に形成された第１の鋼板１１と第２の鋼板１２との界面における直径がＤのナゲット２とを備える。すなわち、ナゲット２によって、第1の鋼板１１と第２の鋼板１２とは接合されている。

　また、本実施形態に係るスポット溶接継手１は、第１の領域３２を占める硬度制御領域３３を備える。第１の領域３２は、ナゲット２の中心Ｏを通る第１の鋼板１１の板厚方向の断面において、板面方向（第１の鋼板１１の板厚方向と垂直な方向の少なくとも一つの方向、例えば図１中の矢印１０２の方向）の、ナゲット２の中心Ｏから０．５×Ｄ離れた位置とナゲット２の中心Ｏから１．０×Ｄ離れた位置の間（以下０．５×Ｄ～１．０×Ｄの範囲と呼ぶ場合がある）かつ第１の鋼板１１の板厚全域である。
　本実施形態において、第１の領域３２を占める硬度制御領域３３とは、第１の領域３２の全体を、硬度制御領域３３が含むことを意味する。

　通常、ＨＡＺ軟化部は、ナゲットから所定の距離だけ離れた領域に形成される。本実施形態に係るスポット溶接継手１では、ナゲットの中心Ｏから板面方向に０．５×Ｄ～１．０×Ｄの範囲に生じる。そのため、本実施形態に係るスポット溶接継手１では、ナゲット２周辺からの破断を抑制するため、硬度制御領域３３に焼き戻しの処理を行うことで、第１の領域３２の硬度を後述するように制御する。
　例えば、十字引張強さ等の観点であれば、第１の鋼板と第２の鋼板との界面付近のみ焼き戻すことで継手強度の改善効果が得られる可能性がある。しかしながら、面内引張応力が負荷された場合のＨＡＺ軟化部からの破断を防止するためには、第１の鋼板１１の板厚全域に焼き戻し処理を行って硬度を制御する必要がある。
　また、上述したように、本開示においては、図１に示すように、ＨＡＺ軟化部が０．５×Ｄ～１．０×Ｄの範囲に生じるスポット溶接継手を対象としている。これはナゲット２とＨＡＺ軟化部とに挟まれる範囲の硬度だけを制御してもＨＡＺ軟化部からの破断を十分に防止することができず、ナゲット２から少なくともＨＡＺ軟化部までを含む領域、好ましくはＨＡＺ軟化部を超える領域までの硬度を制御しないと、面内引張応力が負荷された場合のＨＡＺ軟化部からの破断を防止することができないからである。

　また、ナゲット２周辺からの破断をより確実に抑制するためには、図２に示すように、第１の領域３２に加えて、第２の領域３４の硬度も、第１の領域３２の硬度と同様に制御することが望ましい。第２の領域３４とは、更にナゲット２の中心Ｏから板面方向に１．０×Ｄ離れた位置と２．５×Ｄ離れた位置の間（１．０×Ｄ～２．５×Ｄの範囲）かつ第１の鋼板１１の板厚全域である。図２に示す硬度制御領域は、第１の領域及び第２の領域を含んでいる。すなわち、図２に示すように、焼き戻しを行う硬度制御領域３３が第１の領域３２と第２の領域３４とを占めるようにして、第１の領域３２および第２の領域３４の硬度を制御することが好ましい。

　図１及び図２に示す硬度制御領域３３は、第１の領域３２、または第１の領域３２および第２の領域３４に隣接する周辺領域を有していてもよい。周辺領域は、第１の領域３２、または第１の領域３２および第２の領域３４を焼き戻して硬度を制御する際に焼き戻しの熱に影響された領域である。すなわち、周辺領域とは焼き戻しの熱に影響されていない高硬度部（母材部）と、第１の領域３２、または第２の領域３４との間にある硬度遷移部である。

　また、第１の領域３２と第２の領域３４とは、断面に垂直な方向（図１または図２の紙面に垂直な方向）の厚さが０．７５×Ｄ以上であることが望ましい。更に望ましくは、第１の領域３２と第２の領域３４との断面に垂直な方向の厚さは、Ｄ（１．０×Ｄ）以上であることがより望ましい。そうすれば、ひずみが集中しうるＨＡＺ軟化部３１のすべての位置が軟化するので、ＨＡＺ軟化部３１での破断がさらに抑制され、破断までの伸び量を増加させることができる。

　本実施形態において、ナゲット２の直径Ｄは、ナゲット２の中心Ｏを通る第１の鋼板１１の板厚方向の断面の、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２との界面における、ナゲット２の板面方向の長さである。
　ナゲット２は、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とを重ね合わせて抵抗スポット溶接を行うことによって得られる。

　第１の鋼板１１は、硬質マルテンサイト組織を主体とする引張強さが１１００ＭＰａ以上の鋼板とする。引張強さが１１００ＭＰａ未満の鋼板ではＨＡＺ軟化部３１が明確に現れないので、発明の課題が生じないからである。一方、第２の鋼板１２については、限定されない。

　上述したように、引張強さ１１００ＭＰａ以上の高強度鋼板は、一般的に硬質マルテンサイトのような焼き入れ組織が主体の（少なくとも５０面積％以上、例えば８０面積％以上である）組織を有している。このような組織は、焼き入れによる組織の変態によって得られる。焼き入れ組織を主体とする鋼板にスポット溶接部を行った場合、抵抗スポット溶接の熱によりナゲットの周囲のＨＡＺにおいて、硬質マルテンサイトが焼き戻される。すなわち、硬質マルテンサイトが焼き戻しマルテンサイトやベイナイト、フェライト等の軟質な組織に変化する。これにより、母材より硬さが低い領域（ＨＡＺ軟化部３１）が生じる。面内応力が負荷された場合、このＨＡＺ軟化部３１が破断の起点となる。

　第１の鋼板１１の硬質マルテンサイトの組織分率は、溶接熱影響を受けていない位置の組織を顕微鏡観察することにより確認できる。具体的には、鋼板の板厚方向断面の、第１の鋼板１１の表面から板厚の１／８の位置、３／８の位置、５／８の位置、７／８の位置の各５ヶ所から採取したサンプルについて、レペラ腐食液を用いてエッチング処理し、光学顕微鏡により１０００倍の倍率で１００μｍ四方の視野を観察し、観察視野内で、白色～赤褐色に見えるものがマルテンサイトであるとしてマルテンサイトの面積率を測定する。観察した２０視野のマルテンサイトの面積率を平均することで、第１の鋼板１１のマルテンサイト面積率が得られる。
　その後、同じサンプルを用いて、ピクラールを用いてエッチング処理し、光学顕微鏡により１０００倍の倍率で１００μｍ四方の視野を観察し、観察視野内で、マルテンサイトのうちの硬質マルテンサイトの割合を求める。炭化物が含まれているマルテンサイトを硬質マルテンサイト、炭化物が含まれていないマルテンサイトを焼き戻しマルテンサイトであると判断する。
　２０視野のマルテンサイトにおける硬質マルテンサイトの割合を求めて平均し、その平均値を上記で求めた第１の鋼板１１のマルテンサイト面積率に乗じることによって、第１の鋼板１１の硬質マルテンサイトの組織分率（面積率）を求めることができる。
　硬質マルテンサイトの面積率の平均が５０％以上であれば、硬質マルテンサイト組織が主体であると判断する。

　本実施形態に係るスポット溶接継手１では、上述したように、第１の領域３２の硬度が制御される。具体的には、第１の領域３２の硬度の最大値と硬度の最小値との差が８０ＨＶ以下である。また、第１の領域３２における、硬度の最大値が、第１の鋼板１１の硬度の最大値よりも低くなっている。
　更に望ましくは、第１の領域３２および第２の領域３４の硬度の最大値と硬度の最小値との差が８０ＨＶ以下である。この場合、第１の領域３２および第２の領域３４の中での最大硬度が第１の鋼板１１の最大硬度より低いことが好ましい。
　このような溶接継手であれば、ＨＡＺ軟化部３１からの破断が抑制され、面内引張応力が負荷された場合にも母材破断となる。一方、第１の領域３２における硬度の最大値と硬度の最小値との差（硬度差）が８０ＨＶを超えると、第１の鋼板の両側から引張応力（面内引張応力）が負荷された際に、ＨＡＺ軟化部３１にひずみが集中するので、ＨＡＺ軟化部３１から破断が生じる。好ましくは、上述した第１の領域３２における硬度の最大値と最小値との差（硬度差）が５０ＨＶ以下である。更に、第２の領域の硬度も同様に制御すれば、ＨＡＺ軟化部への応力の集中がより緩和される。

　硬質マルテンサイト組織を主体とする鋼板では、溶接熱影響を受けた部分の硬度は、溶接前の硬度より低くなる。そのため、第１の鋼板１１の硬度の最大値は、第１の鋼板１１の抵抗スポット溶接による熱影響を受けていない位置の硬度を測定し、その最大値を用いる。抵抗スポット溶接による熱影響を受けていない位置として、例えば、ナゲット２から、他のナゲットのない方向へ１５ｍｍ以上離れた位置の硬度を測定すればよい。
　具体的には、ビッカース硬度計を用いて、荷重を１．０ｋｇｆとして、抵抗スポット溶接による熱影響を受けていない１０ヶ所の、第１の鋼板１１の表面から板厚の１／８の位置、３／８の位置、５／８の位置、７／８の位置の硬度を測定し、その最大値を用いる。

　第１の領域３２の硬度の最大値および最小値は、荷重を１００ｇｆとしたビッカース硬度計を用いて測定する。具体的には、第１の鋼板１１のナゲットの中心Ｏを含む板厚方向断面において、第１の鋼板１１の表面から板厚の１／８の位置、３／８の位置、５／８の位置、７／８の位置を、第１の領域３２の板厚方向に垂直方向（すなわち、板面方向）の一方の端部からもう一方の端部まで０．１ｍｍ間隔で硬度を測定する。そして、測定された硬度のうちの最大値及び最小値を、第１の領域３２の硬度の最大値及び硬度の最小値とする。

　Ｂピラー等の自動車骨格部品の場合、一般に、重ね合わされた鋼板の複数箇所にスポット溶接部が形成される。

　衝突の際には複数のナゲットを結ぶ方向に面内引張応力が生じる。そのため、本実施形態に係るスポット溶接継手１がナゲット２と他のナゲットとを含む場合、図３に示すように、第１の鋼板１１のナゲット２の中心Ｏを通る板厚方向の断面を観察した際に、同じ断面内に他のナゲット２が含まれることが好ましい。言い換えれば、少なくともナゲット２から他のナゲット２’に向かう方向（図３中の矢印１０２の方向）において、硬度制御領域３３を設けることが、ＨＡＺ軟化部３１での破断を抑制する上で好ましい。

　本実施形態に係るスポット溶接継手１は、Ｂピラー以外にも適用が可能である。例えば、Ａピラーやサイドシルなどである。上述した通り、ナゲット間を結ぶ方向が引張応力の生じる有力な方向である。しかしながら、適用される部品や衝突の状態によっては、引張応力がいずれの方向にも生じる可能性がある。
　ナゲット２の板面方向の全周方向に硬度制御領域３３を設ければ面内のいずれの方向に引張応力が負荷されてもＨＡＺ軟化部３１での破断を抑制することができるので好ましい。換言すると、ナゲット２の中心Ｏを含む全ての板厚方向断面において、硬度制御領域３３が存在することが好ましい。

　硬度制御領域３３に含まれる第１の領域３２の硬度の最大値は、２５０ＨＶ～４５０ＨＶであることが好ましい。さらに第２の領域３４の硬度の最大値が２５０ＨＶ～４５０ＨＶであればより好ましい。硬度の最大値が２５０ＨＶ未満であると、構造部材として、十分な強度が得られなくなることが懸念される。また、４５０ＨＶ超であると、母材の強度を超えることが懸念される。

　第１の鋼板１１及び／または第２の鋼板１２は、めっき鋼板であってもよい。めっき鋼板とすることで、耐食性を向上させることができる。めっき鋼板としては、例えば溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、アルミめっき鋼板等が例示される。

　次に、本実施形態に係る自動車骨格部品について説明する。
　本実施形態に係る自動車骨格部品は、上述した本実施形態に係るスポット溶接継手１を少なくとも１部に含む自動車骨格部品である。例えば、図４及び図５に示すようなＢピラー２０１である。

　本実施形態に係る自動車骨格部品では、ＨＡＺ軟化部での破断を抑制した本実施形態に係るスポット溶接継手１を備えている。このため、高強度鋼板を用いた場合に、高い耐衝突性能が得られる。

　次に、本実施形態に係るスポット溶接継手１の製造方法について説明する。
　本実施形態に係るスポット溶接継手１は、引張強さが１１００ＭＰａ以上かつ硬質マルテンサイト組織を主体とする第１の鋼板１１と、第２の鋼板１２とを重ね合わせて抵抗スポット溶接を行うことによって、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２との間に第１の鋼板１１と第２の鋼板１２との界面における直径がＤのナゲット２を形成し、その後、第１の鋼板１１のナゲット２の中心Ｏを通る板厚方向の断面の第１の鋼板１１の板厚方向全て、かつナゲット２の中心Ｏから板面方向に０．５×Ｄ～１．０×Ｄの領域の全てである第１の領域３２を焼き戻すことによって製造することができる。
　第１の領域３２を焼き戻すため、第１の領域３２を占める硬度制御領域３３に対して焼き戻しを行えばよい。
　第１の領域３２のみならず、第２の領域３４も焼き戻す方が、高い継手強度を得るためには望ましい。そのため、硬度制御領域３３が、第１の領域３２および第２の領域３４の両方を占めるようにすることが好ましい。

　本実施形態に係るスポット溶接継手１の製造方法では、抵抗スポット溶接を行った第１の鋼板１１に対し、面内引張応力のかかる少なくとも１つの方向に硬度制御領域３３を設ける。すなわち、ナゲット２の中心Ｏから少なくても１つの方向のＨＡＺ軟化部３１とその周辺の領域とを焼き戻す。これにより、ＨＡＺ軟化部３１を含む第１の領域３２における硬度差を小さくできる。このようにしてＨＡＺ軟化部３１からの破断が抑制された本実施形態に係るスポット溶接継手１を製造することができる。

　抵抗スポット溶接は、用途に応じた条件で行えばよく、限定されない。
　焼き戻し条件も特に限定されないが、焼き入れ組織である硬質マルテンサイトを焼き戻し組織とするため、５００～７００℃の温度で焼き戻しを行うことが好ましい。焼き戻し温度が５００℃未満であると、硬度差を十分に低減できない場合がある。一方、焼き戻し温度が７００℃超であるのも好ましくない。なぜなら、組織の一部がオーステナイトに変態し、そのオーステナイトが焼き戻し後の冷却において、再度焼き入れ組織となるからである。再度焼き入れ組織となると、第１の領域３２の硬度を十分に低下させられない場合がある。継手強度の観点では、母材部の強度を低下させずに第１の領域３２を占める硬度制御領域３３の焼き戻しを行うことが好ましい。その場合、焼き戻しには、レーザーを用いた熱処理、通電による熱処理など、局所的に加熱できる方法を用いることが好ましい。

　確実に発明の効果を得るために、焼き戻しによる硬度の狙いは、ナゲット２から少なくとも１つの方向における硬度制御領域３３が占める第１の領域３２の硬度が、第１の鋼板１１の母材部の硬度の最大値よりも低く、かつ第１の領域３２における硬度の最大値と硬度の最小値との差がビッカース硬さで８０ＨＶ以下とする。より確実にＨＡＺ軟化部３１からの破断を抑制するために、これらの硬度の狙いは第１の領域３２のみならず、第２の領域３４にも適用することが望ましい。

　また、第１の鋼板の面内方向の、ナゲット２の全周方向に硬度制御領域３３を設けることが望ましい。すなわち、第１の鋼板のナゲット２の中心Ｏを通る板厚方向の全ての断面において、第１の領域３２が上記の硬さを満足するように焼き戻しを行うことが望ましい。ナゲット２の全周方向に焼き戻しを行うことで、第１の鋼板のどの方向に面内引張応力が生じても効果が得られるからである。更に、第２の領域３４も焼き戻すことがより確実にＨＡＺ軟化部３１からの破断を抑制するためには望ましい。

　また、硬度制御領域３３にある第１の領域３２の硬度の最大値が、２５０ＨＶ～４５０ＨＶとなるように、条件を制御して焼き戻しを行えば、構造部材としても強度を十分に確保した上で、ＨＡＺ軟化部３１からの破断が抑制される溶接継手を製造することができるので好ましい。より確実にＨＡＺ軟化部３１からの破断を抑制するために、第２の領域３４においても硬度の最大値が、２５０ＨＶ～４５０ＨＶであることが望ましい。

　所定の硬度を得るための具体的な焼き戻し条件は、例えば事前に類似の条件で製造されたスポット溶接継手に対し、種々の条件で焼き戻しを行って硬度の変化を調べる等の方法によって決定することができる。

　以下に、本開示を図６及び表１を参照して実施例により具体的に説明する。これらの実施例は、本開示の効果を確認するための一例であり、本開示を限定するものではない。

　焼き入れ処理を経て得られた板厚１．６ｍｍの鋼板から、図６に示すような標点間距離が５０ｍｍである引張試験片を採取した。同一の鋼板から、３つの引張試験片を採取し、一つは、そのままＪＩＳＺ２２４１：２０１１に準じて引張試験を行い、鋼板の引張強さを求めた。
　また、鋼板の板厚方向断面の、表面から板厚の１／８の位置、３／８の位置、５／８の位置、７／８の位置の各５ヶ所から採取したサンプルについて、レペラ腐食液を用いてエッチング処理し、光学顕微鏡により１０００倍の倍率で１００μｍ四方の視野を観察し、観察視野内で、白色～赤褐色に見えるものがマルテンサイトであるとしてマルテンサイトの面積率を測定した。観察した２０視野のマルテンサイトの面積率を平均することで、マルテンサイト面積率を求めた。その後、同じサンプルを用いて、ピクラールを用いてエッチング処理し、光学顕微鏡により１０００倍の倍率で１００μｍ四方の視野を観察し、観察視野内で、マルテンサイトのうちの硬質マルテンサイトの割合を求めた。そして、２０視野のマルテンサイトにおける硬質マルテンサイトの割合を求めて平均し、その平均値をマルテンサイト面積率に乗じることによって、硬質マルテンサイトの面積率を求めた。

　残り２つの引張試験片については、平行部の１箇所に板厚１．６ｍｍ、２０ｍｍ角のタブ板を重ね、単相交流スポット溶接機を用いて、以下に示す条件で抵抗スポット溶接を行った。抵抗スポット溶接により、引張試験片とタブ板との間には、ナゲット径Ｄが５×√ｔ（ｔ：引張試験片の板厚（ｍｍ））であるナゲットが形成された。
　電極：ＤＲ型電極（先端φ６ｍｍ　Ｒ４０）
　加圧力：４００ｋｇｆ
　通電時間２０ｃｙｃ

　抵抗スポット溶接後、溶接を行った２つの試験片のうち一方について、第１の鋼板側からレーザーを照射して焼き戻しを行った。継手番号１～５、ナゲット中心から０．５×Ｄ～２．５×Ｄの全ての範囲を含む領域に対して、焼き戻しを行った。継手番号６～１０については、ナゲット中心から０．５×Ｄ～１．０×Ｄの全ての範囲を含む領域に対して、焼き戻しを行った。
　継手番号１１～１９については、ナゲットの試験片の長手方向と平行な方向に幅０．７５×Ｄで、ナゲットの中心から０．５×Ｄ～２．５×Ｄの範囲に対して、焼き戻しを行った。
　継手番号２０については、溶接後の硬度制御領域に相当する位置を、溶接前に予めレーザーを用いて焼き戻した後、抵抗スポット溶接を行った。溶接後は焼き戻しを行わなかった。

　全ての試験体は、室温まで冷却した後に引張速度を１０ｍｍ／ｍｉｎとして引張試験を行い、破断位置及び破断伸びの向上代を評価した。破断伸びは、溶接前後に焼き戻しを行わなかった試験体を基準とし、基準に対して何％破断伸びが向上したのかによって評価した。
　溶接まま材に対し、破断伸びが、１００～１５０％であればＰｏｏｒ、１５０～２５０％であればＧｏｏｄ、２５０％以上であればＥｘｃｅｌｌｅｎｔとし、Ｇｏｏｄ以上であれば十分な効果が得られていると判断した。

　また、鋼板の板厚方向断面の、ナゲットの中心から０．５×Ｄ～２．５×Ｄの範囲（継手番号１～５、１１～２０）またはナゲットの中心から０．５×Ｄ～１．０×Ｄの範囲（継手番号６～１０）の硬度の最小値と硬度の最大値とを測定した。
　具体的には、対象となる領域の、鋼板の表面から板厚の１／８の位置、３／８の位置、５／８の位置、７／８の位置を、板面方向の一方の端部からもう一方の端部まで０．１ｍｍ間隔で硬度を測定し、硬度の最大値および最小値を得た。

　また、鋼板の硬度の最大値を求めるため、一方のナゲットから、もう一方のナゲットとは反対方向へ１５ｍｍ～２０ｍｍ離れた１０か所について、ビッカース硬度計を用いて、荷重を１．０ｋｇｆとして、表面から板厚の１／８の位置、３／８の位置、５／８の位置、７／８の位置の硬度を測定した。
　結果を表１に示す。

　継手番号１～５、１７～１９（本発明例）では、焼き戻し部（ナゲットの中心から０．５×Ｄ～２．５×Ｄの範囲のビッカース硬さの最大値と最小値との差が８０ＨＶ以下であり、この領域でのビッカース硬さの最大値が、母材部のビッカース硬さの最大値よりも低かった。その結果、破断位置がＨＡＺ軟化部ではなく、また破断伸びは焼き戻しを行わない場合に対して、２５０％以上となった。
　継手番号６～１０（本発明例）では、焼き戻し部（ナゲットの中心から０．５×Ｄ～１．５×Ｄの範囲のビッカース硬さの最大値と最小値との差が８０ＨＶ以下であり、この領域のビッカース硬さの最大値が、母材部のビッカース硬さの最大値よりも低かった。その結果、破断はナゲット周囲の焼き戻し部であったが、破断伸びは焼き戻しを行わない場合に対して、１５０％以上に向上した。
　一方、継手番号１１～１６及び２０（比較例）では、焼き戻し部のビッカース硬さの最大値と最小値との差が８０ＨＶ以上、またはこの領域のビッカース硬さの最大値が、母材部のビッカース硬さの最大値よりも高かった。その理由は、焼き戻し時の加熱不足であると考えられる。また、継手番号２０については、溶接により発生したＨＡＺ軟化部が割れに影響したものと考えられる。

　本開示のスポット溶接継手によれば、面内引張応力が負荷された場合でも、ナゲット周辺領域のＨＡＺ軟化部からの破断を抑制できるので、自動車車体を構成する構造部材に用いた場合、所定の耐衝突性能を得ることができる。また、本開示の自動車骨格部品では、ＨＡＺ軟化部からの破断を抑制できるので、所定の耐衝突性能を得ることができる。また、本開示のスポット溶接継手の製造方法では、自動車車体を構成する構造部材に用いた場合、所定の耐衝突性能を得ることができるスポット溶接継手を製造することができる。
　そのため、産業上の利用可能性が高い。

　１　　スポット溶接継手
　２　　ナゲット
　２’　　ナゲット（他のナゲット）
　Ｏ　　ナゲットの中心
　１１　　第１の鋼板
　１２　　第２の鋼板
　３１　　ＨＡＺ軟化部
　３２　　第１の領域
　３３　　硬度制御領域
　３４　　第２の領域
　１０２　板面方向
　２０１　　Ｂピラー

Claims

　引張強さが１１００ＭＰａ以上、かつ、硬質マルテンサイト組織を主体とする、第１の鋼板と、
　前記第１の鋼板に重ねられた第２の鋼板と、
　前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間に形成された、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との界面における直径がＤのナゲットと、
　前記第１の鋼板の、前記ナゲットの中心を通る板厚方向の断面の、前記第１の鋼板の前記板厚方向の全てかつ前記ナゲットの中心から板面方向に０．５×Ｄ～１．０×Ｄの領域を占め、前記領域の硬度の最大値と硬度の最小値との差が８０ＨＶ以下であり、前記領域の前記硬度の最大値が前記第１の鋼板の硬度の最大値よりも低い、硬度制御領域と、
を備える、スポット溶接継手。
　前記断面内に他のナゲットを備える、請求項１に記載のスポット溶接継手。
　全ての前記断面に前記硬度制御領域がある、請求項１または２に記載のスポット溶接継手。
　前記領域の前記硬度の最大値が、２５０ＨＶ～４５０ＨＶである、請求項１～３のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
　前記第１の鋼板及び前記第２の鋼板がめっき鋼板である、請求項１～４のいずれか一項に記載のスポット溶接継手。
　請求項１～５のいずれか一項に記載のスポット溶接継手を備える自動車骨格部品。
　引張強さが１１００ＭＰａ以上かつ硬質マルテンサイト組織を主体とする第１の鋼板と第２の鋼板とを重ね合わせて抵抗スポット溶接を行うことによって、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との間に、前記第１の鋼板と前記第２の鋼板との界面における直径がＤのナゲットを形成し、
　前記第１の鋼板の前記ナゲットの中心を通る板厚方向の断面の、前記第１の鋼板の前記板厚方向の全てかつ前記ナゲットの中心から板面方向に０．５×Ｄ～１．０×Ｄの領域の全てを焼き戻す、
スポット溶接継手の製造方法。
　前記領域の硬度の最大値と硬度の最小値との差が８０ＨＶ以下、かつ前記領域の前記硬度の最大値が前記第１の鋼板の硬度の最大値よりも低くなるように焼き戻しを行う、請求項７に記載のスポット溶接継手の製造方法。
　全ての前記断面の前記領域に焼き戻しを行う、請求項７または８に記載のスポット溶接継手の製造方法。
　前記領域の前記硬度の最大値が、２５０ＨＶ～４５０ＨＶである、請求項８または９に記載のスポット溶接継手の製造方法。