WO2021117878A1 - アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ、及び溶接継手の製造方法 - Google Patents

アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ、及び溶接継手の製造方法 Download PDF

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WO2021117878A1
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aluminum
welding
less
plated steel
steel sheet
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PCT/JP2020/046326
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石田　欽也
雄二郎 巽
富士本　博紀
泰山　正則
康信 宮▲崎▼
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日本製鉄株式会社
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent

Definitions

  • the present invention relates to a solid wire for welding an aluminum-plated steel sheet and a method for manufacturing a welded joint.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-223818 filed in Japan on December 11, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Hot stamping (hereinafter sometimes referred to as hot stamping) is attracting attention as one of the techniques for forming steel sheets.
  • hot stamping the steel sheet is heated to a high temperature and press-formed in a temperature range equal to or higher than the Ar 3 transformation temperature. Further, in hot stamping, a press-formed steel sheet is rapidly cooled by heat removal from a die, and a transformation is caused at the same time as molding under a press pressure.
  • Hot stamping is a technique capable of producing a hot stamped product (hereinafter, may be referred to as a "hot stamp molded product") having high strength and excellent shape freezing property.
  • a tailored blank in which the end faces of at least two steel plates are butted and joined by laser welding, plasma welding, etc. is used as a steel material for hot stamping. Since a plurality of steel plates are joined according to the purpose, the tailored blank can freely change the plate thickness and strength in one component. Therefore, by hot stamping the tailored blank, it is possible to obtain a high-strength hot press-molded product in which the plate thickness, strength, and the like are freely changed.
  • the tailored blank When the tailored blank is molded by hot stamping, it is heated to a temperature range of, for example, 800 ° C to 1000 ° C. Therefore, aluminum-plated steel sheets plated with aluminum such as Al—Si, which has a high plating boiling point, are often used for tailored blanks.
  • aluminum which is a component of the aluminum-plated layer or the intermetallic compound layer, may be mixed in the weld metal. Since aluminum is a ferrite-forming element, the hardness of the weld metal after hot stamping decreases due to the mixing of aluminum. Therefore, when aluminum is mixed with the weld metal, there is a problem that the weld metal is broken and the strength of the welded joint is lowered.
  • Patent Document 1 proposes a tailored blank in which the average concentration of aluminum contained in the welding metal and the three Ac points of the welding metal are controlled. Further, in Patent Document 2, the tailored product is controlled so that the product of the average concentration of aluminum contained in the welding metal, the hardness of the welding metal after hot stamping, and the thickness of the thinnest portion of the welding metal satisfies a certain relationship. A blank has been proposed.
  • Patent Document 3 discloses a method for producing a tailor-made semi-finished sheet metal product using a filler wire containing at least one alloy element that promotes the formation of austenite without containing almost aluminum.
  • Patent Document 4 describes a method for producing a tailored blank using a filler wire containing a larger amount of austenite-forming elements than a base steel sheet. However, it is not sufficient from the viewpoint of ensuring the strength of the welded joint.
  • An object of the present invention is a solid wire for welding an aluminum-plated steel plate capable of forming a weld metal having high hardness after hot stamping even if aluminum (Al) is mixed in the weld metal when the aluminum-plated steel plate is welded. It is to provide a method of manufacturing a welded joint.
  • the present inventors have found that by welding an aluminum-plated steel plate, a weld metal having high hardness can be formed even if aluminum is mixed with the weld metal.
  • the gist of the present invention is as follows. ⁇ 1>
  • the solid wire for welding an aluminum-plated steel sheet according to one aspect of the present invention has a chemical composition content in mass% with respect to the total weight of the wire.
  • the solid wire for welding the aluminum-plated steel sheet according to ⁇ 1> or ⁇ 2> may have a diameter of 0.6 mm to 1.2 mm.
  • ⁇ 4> In the method for manufacturing a welded joint according to one aspect of the present invention, at least one aluminum-plated steel sheet having a plate thickness of 0.7 mm to 3.2 mm is welded, and the aluminum-plated steel sheet is welded to the above ⁇ 1> to. Weld using the solid wire for welding the aluminum-plated steel sheet according to any one of ⁇ 3>.
  • the method for manufacturing a welded joint according to ⁇ 4> above may be performed by laser welding.
  • the weld metal having high hardness after hot stamping can be obtained. Can be formed.
  • the component composition of the solid wire for welding aluminum-plated steel sheets was determined based on the above findings.
  • the solid wire for welding an aluminum-plated steel sheet of the present disclosure can obtain the effect intended by the present disclosure by the synergistic effect of each component.
  • the composition of the components will be described below.
  • the solid wire is a steel wire having a predetermined component or a steel wire having Cu plating on the surface.
  • the total wire mass means the total mass of the solid wire including Cu plating.
  • the chemical composition of the solid wire is represented by mass%, which is a ratio to the total mass of the wire, and the description regarding the mass% is simply described as%.
  • the numerical range represented by using "-” means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
  • the content of the component (element) may be expressed as "C amount" in the case of the content of C (carbon), for example.
  • the content of other elements may be described in the same manner.
  • the "weld metal” means a metal that is a part of a welded portion and is melt-solidified during welding.
  • the "melted and solidified metal” means both a molten base steel plate and a molten solid wire. Therefore, the weld metal refers to a metal in which the steel plate base material and the solid wire are melted and mixed.
  • the solid wire for welding of the aluminum-plated steel plate of the present disclosure has a chemical composition content of C: 0.08 to 0.20%, Si: less than 0.50%, Mn: 1 in mass% with respect to the total wire mass. .5-2.8%, Mo: 0.30-2.0%, P: 0.050% or less, S: 0.030% or less, Al: 0.10% or less, N: 0.010% or less , Cu: 0.50% or less, and has a chemical composition in which the balance is composed of iron and impurities.
  • each element will be described.
  • C (C: 0.08 to 0.20%) C is an important element for enhancing the hardenability of the weld metal and increasing the hardness of martensite. If the amount of C is less than 0.08%, the hardenability is insufficient and martensite is difficult to be formed, and the hardness of martensite is not sufficient. Therefore, the amount of C is set to 0.08 or more. On the other hand, when C exceeds 0.20%, the hardness of the weld metal suitable for the base steel sheet when used for welding the base steel sheet having a C amount of 0.15% by mass to 0.30% by mass. May not be obtained. Therefore, the amount of C is set to 0.20% or less. The amount of C may be 0.09% or more, 0.10% or more, or 0.11% or more. Further, the amount of C may be 0.16% or less, or 0.15% or less.
  • Si less than 0.50%
  • Si is positively added as a deoxidizing element.
  • Si is a ferrite-forming element, and the effect of improving hardenability is not high. Therefore, the Si content is preferably low. Therefore, the amount of Si is set to less than 0.50%.
  • the amount of Si is preferably less than 0.25%, more preferably 0.20% or less, still more preferably 0.15%, still more preferably 0.10% or less. It is not necessary that Si is contained in the solid wire, and the Si content may be 0%, or more than 0%, or 0.01%.
  • Mn is a deoxidizing element and is an effective element for stably securing the strength after quenching in order to enhance the hardenability of the weld metal. If the amount of Mn is less than 1.5%, the effect may not be sufficient. Therefore, the amount of Mn is 1.5% or more, preferably 1.7% or more. On the other hand, if the amount of Mn exceeds 2.8%, not only the effect is saturated, but also the toughness and ductility of the weld metal may be lowered. Therefore, the amount of Mn is 2.8% or less, preferably 2.5% or less.
  • Mo 0.30 to 2.0%
  • Mo is an element effective for increasing the proportion of martensite in the weld metal because it has a lower ferrite forming ability than Al and enhances the hardenability of the weld metal. If the amount of Mo is less than 0.30%, the effect may not be sufficient. Therefore, the amount of Mo is set to 0.30% or more. The amount of Mo is preferably 0.40% or more. On the other hand, if the amount of Mo exceeds 2.0%, ferrite may be formed in the weld metal and the hardness may be lowered. It causes an increase in addition cost. Therefore, the amount of Mo is set to 2.0% or less. The amount of Mo is preferably 1.0% or less, more preferably 0.60% or less.
  • P is an element that is generally mixed as an impurity in steel, and is usually contained as an impurity in solid wire.
  • P is one of the main elements that cause high-temperature cracking of the weld metal, it is desirable to suppress it as much as possible. If the amount of P exceeds 0.050%, high-temperature cracking of the weld metal becomes remarkable, so the upper limit of P is 0.050% or less.
  • the lower limit of the amount of P is not particularly limited and is more than 0%, but may be 0.001% or more from the viewpoint of cost and productivity of de-P.
  • S is also an element that is generally mixed as an impurity in steel, and is usually contained as an impurity in solid wire.
  • the amount of S may be 0.020% or less. Since the lower limit of the amount of S is not particularly limited, it is more than 0%. From the viewpoint of cost and productivity, the amount of S may be 0.001% or more.
  • Al is a ferrite-producing element.
  • the amount of Al is set to 0.10% or less.
  • the amount of Al may be 0.070% or less and 0.030% or less. Since the lower limit of the amount of Al is not particularly limited, it is more than 0%. From the viewpoint of cost and productivity, the amount of Al may be 0.001% or more.
  • N is an element contained as an impurity in a solid wire for welding an aluminum-plated steel sheet. Further, N is an element that forms inclusions in the weld metal and deteriorates the toughness after hot press molding. Therefore, the amount of N is set to 0.010% or less. The amount of N is preferably 0.008% or less, more preferably 0.006% or less. The lower limit of the amount of N does not need to be specified, but from the viewpoint of cost, the lower limit is preferably 0.0002%.
  • Solid wires may be Cu plated to stabilize wire feedability and electrical conductivity. Therefore, when Cu plating is applied, the solid wire contains a certain amount of Cu. On the other hand, if the Cu content is excessive, welding cracks are likely to occur, so the Cu content is 0.50% or less. Since Cu is not an essential element, the lower limit when Cu is not contained is 0%.
  • Cr, Ni, B, Ti, V, Nb Cr, Ni, B, Ti, V, and Nb are not essential elements, but one or more may be contained at the same time, if necessary. The effect and the upper limit value obtained by containing each element will be described. When these elements are not contained, the amount of these elements is 0%.
  • Cr is an element useful for improving the hardenability of the weld metal and improving the hardness of the weld metal. Therefore, Cr may be contained in the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet. However, since Cr is a ferrite-forming element, if Cr is contained in the solid wire in an amount of more than 1.5%, the proportion of martensite in the weld metal decreases. Therefore, the amount of Cr is preferably 1.5% or less. The upper limit may be 1.0%.
  • Ni is an effective element for improving the tensile strength and toughness of weld metal. Therefore, Ni may be contained in the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet. However, if the solid wire contains more than 3.0% of Ni, welding cracks are likely to occur. Therefore, the amount of Ni is preferably 3.0% or less. The upper limit of the amount of Ni may be 2.0%.
  • B is an element effective for improving the hardenability of the weld metal. Therefore, B may be contained in the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet. When B is contained in the solid wire in an amount of more than 0.010%, the toughness is lowered due to the excessively high strength of the weld metal, and welding cracks are likely to occur. Therefore, the amount of B is preferably 0.010% or less. In order to obtain the above-mentioned effect of B, the amount of B is preferably 0.0005% or more, preferably 0.001% or more.
  • Ti is an element effective for miniaturizing the microstructure of weld metal. Therefore, Ti may be contained in the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet. When Ti is contained in the solid wire in an amount of more than 0.20%, the toughness of the weld metal is lowered and welding cracks are likely to occur. Therefore, the amount of Ti is preferably 0.20% or less. In order to obtain the above-mentioned effect of Ti, the amount of Ti is preferably 0.01% or more, preferably 0.05% or more.
  • V is an element effective for miniaturizing the microstructure of weld metal. Therefore, V may be contained in the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet. When V is contained in the solid wire in an amount of more than 0.50%, the toughness of the weld metal is lowered and welding cracks are likely to occur. Therefore, the amount of V is preferably 0.50% or less. In order to obtain the above-mentioned effect of V, the amount of V is preferably 0.05% or more, preferably 0.10% or more.
  • Nb is an element effective for miniaturizing the microstructure of weld metal. Therefore, Nb may be contained in the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet. When Nb is contained in the solid wire in an amount of more than 0.20%, the toughness of the weld metal is lowered and welding cracks are likely to occur. Therefore, the amount of Nb is preferably 0.20% or less. In order to obtain the above-mentioned effect of Nb, the amount of Nb is preferably 0.01% or more, preferably 0.05% or more.
  • the solid wire for welding the aluminum-plated steel sheet of the present disclosure preferably has the contents of Si, Mn, Mo, and Al so as to satisfy the following formula (1). If the following equation (1) is satisfied, a sufficient proportion of martensite in the weld metal can be secured when the aluminum-plated steel sheet is welded. Mn + 2.5Mo-6Si-3.5Al ⁇ 2.2 ... (1) Since the larger the value of the formula (1) is, the higher the effect is exhibited, the formula (1) is preferably 2.4 or more, more preferably 2.6 or more. Further, although the upper limit of the formula (1) is not particularly set, it is less than 8 from the range in which each element is included. It is not necessary that Si is contained in the solid wire, and the Si content may be 0%, or more than 0%, or 0.01%.
  • the solid wire for welding the aluminum-plated steel sheet of the present disclosure preferably has the contents of Si, Mn, Ti, and Al so as to satisfy the following formula (2). If the following (2) can be satisfied when the Mn content is high and the Ti and Al contents are low, hardenability of the weld metal and good mechanical properties can be obtained, and defects such as weld cracks can be suppressed. Can be achieved at the same time. (Si + Mn / 5) / (Ti + Al) ⁇ 4.0 ... (2)
  • the rest of the chemical composition of the solid wire for welding of aluminum-plated steel sheets consists of Fe and impurities.
  • the impurities include components contained in raw materials such as ore and scrap, or components mixed in solid wires for welding of aluminum-plated steel sheets in the manufacturing process. Impurities mean components that are not intentionally contained in the solid wire for welding of aluminum-plated steel sheets.
  • the diameter of the solid wire affects the weldability.
  • the diameter of the solid wire exceeds 1.2 mm, for example, when welding by laser welding, the diameter is too large with respect to the size of the molten pool, so that the wire may be insufficiently melted or melt unstable.
  • the solid wire may be supplied to the molten portion without being completely melted to generate a heterogeneous weld metal, or the solid wire may be left stuck in the molten portion and may be left behind. is there. Therefore, the diameter of the solid wire is preferably 1.2 mm or less. If the diameter of the solid wire is less than 0.6 mm, it tends to be difficult to supply the solid wire to a predetermined position due to winding habits or the like. Also, the manufacturing cost of the wire tends to increase significantly. Therefore, the diameter of the solid wire is preferably 0.6 mm or more. It is preferably 0.8 mm or more.
  • Such a solid wire can be manufactured by a usual method. That is, the molten steel adjusted to a desired chemical composition is solidified, rolled to form an original wire, and the diameter is reduced and annealed to form a wire. Further, the wire is drawn to obtain a wire having a desired diameter.
  • the welded joint is obtained by welding an aluminum-plated steel sheet using the solid wire for welding an aluminum-plated steel sheet of the present disclosure.
  • the aluminum-plated steel sheet used together with the solid wire for welding the aluminum-plated steel sheet of the present disclosure will be described.
  • the aluminum-plated steel sheet used together with the solid wire for welding the aluminum-plated steel sheet of the present disclosure will be described.
  • an intermetallic compound layer and an aluminum-plated layer are formed in this order on the surface of the base steel sheet from the base steel sheet side.
  • the aluminum-plated steel sheet used together with the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet of the present disclosure is not particularly limited, but a suitable range for the base steel sheet, the aluminum-plated layer, and the intermetallic compound layer will be described below.
  • the thickness of the aluminum-plated steel sheet is 0.7 to 3.2 mm. This is because martensite is likely to be formed in the weld metal through the hot stamping process within this range.
  • the thickness of the aluminum-plated steel sheet is preferably 0.8 mm or more, more preferably 1.0 mm or more.
  • the thickness of the aluminum-plated steel sheet is preferably 2.9 mm or less, more preferably 2.6 mm or less.
  • the aluminum-plated steel sheet may have an exposed portion at its end where the aluminum-plated layer and the intermetallic compound layer are removed to expose the base steel sheet.
  • the exposed portion it is preferable because the decrease in fatigue strength of the weld metal is suppressed.
  • the steel plate In the exposed portion, the steel plate may not be completely exposed, and a small amount of the aluminum plating layer and the intermetallic compound layer may remain at the end portion.
  • the aluminum plating layer and the intermetallic compound layer are appropriately left at the end portion because both the fatigue strength and the corrosion resistance of the weld metal can be improved.
  • the corrosion resistance of the weld metal can be expected to be improved.
  • the edge of the aluminum-plated steel sheet means a portion adjacent to the end face of the aluminum-plated steel sheet.
  • the end portion of the aluminum-plated steel sheet is a region located around the aluminum-plated steel sheet, and means a region in a range of up to 7 mm from the end face of the aluminum-plated steel sheet in the maximum range.
  • the end face of the aluminum-plated steel sheet means the surface of the surface of the aluminum-plated steel sheet that is exposed in the direction orthogonal to the thickness direction.
  • sagging may occur due to a cutting means such as a shear in a region including an edge of the aluminum-plated steel sheet among the edges located around the aluminum-plated steel sheet. ..
  • a cutting means such as a shear in a region including an edge of the aluminum-plated steel sheet among the edges located around the aluminum-plated steel sheet. ..
  • the intermetallic compound layer and the aluminum-plated layer at the end of the aluminum-plated steel plate where the sagging has occurred are removed by cutting, grinding, etc., the intermetallic compound layer and the aluminum-plated layer are left in the sagging portion while leaving the intermetallic compound layer and the aluminum-plated layer. It is possible to form an exposed portion in which the base metal steel plate is exposed.
  • the base steel sheet of the aluminum-plated steel sheet is not particularly limited as long as it is obtained by a usual method including a hot rolling step, a cold rolling step, an annealing step, a plating step and the like.
  • the base steel plate may be either a hot-rolled steel plate or a cold-rolled steel plate.
  • a steel sheet prepared to have high tensile strength after the hot stamping step may be used.
  • a steel sheet having a tensile strength of 1000 to 2000 MPa can be used.
  • the plate thickness is 0.7 mm to 3.2 mm.
  • a steel plate having a tensile strength of 1500 to 2000 MPa is used from the upper part to the central part where deformation due to a collision is desired, and a steel plate having a tensile strength of 1000 MPa class to 1500 MPa is used for the lower part where energy is desired to be absorbed. Things can be considered. Further, the thickness of the steel plate is considered to be 1.4 mm to 2.6 mm at the upper part and 1.0 mm to 1.6 mm at the lower part.
  • the strength and plate thickness of each part are the tensile strength and plate thickness that satisfy the performance such as strength, rigidity, energy absorption, deformation behavior, fracture behavior, etc. required for the part. Should be used appropriately.
  • Examples of the preferable chemical composition of the base steel sheet include the following chemical compositions.
  • “%” indicating the content of the component (element) means “mass%”.
  • the base steel plate is by mass% C: 0.15% to 0.30%, Si: 0% to 1.00%, Mn: 0.20% to 3.00%, Al: 0.005% to 0.10%, P: 0.03% or less, S: 0.010% or less, N: 0.010% or less, Ti: 0% to 0.20%, Nb: 0% to 0.20%, V : 0% to 0.50%, W: 0% to 1.0%, Cr: 0% to 1.0%, Mo: 0% to 1.0%, Cu: 0% to 1.0%, Ni : 0% to 1.0%, B: 0% to 0.0100%, Mg: 0% to 0.05%, Ca: 0% to 0.05%, REM: 0% to 0.05%, Sn It has a chemical composition consisting of: 0% to 0.5%, Bi: 0% to 0.05%, and the balance
  • the aluminum plating layer is formed on both sides of the base steel plate.
  • the method for forming the aluminum plating layer is not particularly limited.
  • the aluminum plating layer may be formed on both sides of the base steel plate by a hot-dip plating method (a method of immersing the base steel plate in a molten metal bath containing mainly aluminum to form an aluminum-plated layer).
  • the aluminum plating layer is a plating layer containing aluminum as a main component, and may contain 50% by mass or more of aluminum.
  • the aluminum plating layer may contain an element other than aluminum (for example, Si), or may contain impurities that are mixed in during the manufacturing process.
  • the aluminum-plated layer may contain, for example, 5% to 12% of Si (silicon) in mass%, and the balance may have a chemical composition consisting of aluminum and impurities.
  • the aluminum-plated layer may contain 5% to 12% of Si (silicon) and 2% to 4% of Fe (iron) in mass%, and the balance may have a chemical composition consisting of aluminum and impurities. ..
  • Si is contained in the aluminum plating layer in the above range, deterioration of workability and corrosion resistance can be suppressed. Moreover, the thickness of the intermetallic compound layer can be reduced.
  • the thickness of the aluminum plating layer is not particularly limited, but for example, the average thickness is preferably 8 ⁇ m (micrometer) or more, and preferably 10 ⁇ m or more.
  • the thickness of the aluminum plating layer is, for example, preferably 40 ⁇ m or less, and preferably 30 ⁇ m or less in terms of average thickness.
  • the intermetallic compound layer is a layer formed at the boundary between the base steel plate and the aluminum plating layer when aluminum plating is provided on the base steel plate. Specifically, the intermetallic compound layer is formed by the reaction of iron (Fe) of the base steel sheet with a metal containing aluminum (Al) in a molten metal bath containing mainly aluminum.
  • the intermetallic compound layer is mainly formed of a plurality of types of compounds represented by Fe x Al y (x and y represent 1 or more).
  • the aluminum plating layer contains Si (silicon)
  • the intermetallic compound layer is composed of a plurality of compounds represented by Fe x Al y and Fe x Al y Si z (x, y, z represent 1 or more). It is formed.
  • the thickness of the intermetallic compound layer is not particularly limited, but for example, the average thickness is preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 3 ⁇ m or more.
  • the thickness of the intermetallic compound layer is, for example, preferably 10 ⁇ m or less, and preferably 8 ⁇ m or less in terms of average thickness.
  • the thickness of the intermetallic compound layer represents the average thickness of the intermetallic compound layer.
  • the thickness of the intermetallic compound layer can be controlled by the temperature and immersion time of the molten metal bath containing mainly aluminum.
  • Total thickness of aluminum plating layer and intermetallic compound layer The total thickness of the aluminum plating layer and the intermetallic compound layer is preferably 40 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less. This range is preferable because it is easy to form a molten metal having high hardness after hot stamping.
  • the average thickness of the aluminum-plated steel sheet is, for example, the cross section of the aluminum-plated steel sheet is lined from the surface of the aluminum-plated steel sheet to the base steel sheet using a field emission electron probe microanalyzer (FE-EPMA). It is obtained by analyzing and measuring the aluminum concentration and iron concentration.
  • the measurement conditions are an acceleration voltage of 15 kV, a beam diameter of about 100 nm, an irradiation time of 1000 ms per point, and a measurement pitch of 60 nm.
  • the measurement distance may be such that the thicknesses of the aluminum-plated layer and the intermetallic compound layer can be measured.
  • the measurement distance is about 30 ⁇ m to 80 ⁇ m in the thickness direction from the surface of the aluminum-plated steel sheet to the base steel sheet.
  • the base steel sheet having the above-mentioned chemical composition as an example, as a measured value of the aluminum concentration in the cross section of the aluminum-plated steel sheet, the region where the aluminum (Al) concentration is 0.06% by mass or less is the base steel sheet and aluminum.
  • a region having a concentration of more than 0.06% by mass is judged to be an intermetallic compound layer or an aluminum plating layer.
  • a region having an iron (Fe) concentration of more than 4% by mass is determined to be an intermetallic compound layer, and a region having an iron concentration of 4% by mass or less is determined to be an aluminum plating layer.
  • the distance from the boundary between the base steel plate and the intermetallic compound layer to the boundary between the intermetallic compound layer and the aluminum plating layer is defined as the thickness of the intermetallic compound layer. Further, the distance from the boundary between the intermetallic compound layer and the aluminum-plated layer to the surface of the aluminum-plated steel sheet on which the aluminum-plated layer is formed is defined as the thickness of the aluminum-plated layer.
  • the thickness of the aluminum-plated layer and the thickness of the intermetallic compound layer are obtained by linearly analyzing the surface from the surface of the aluminum-plated steel sheet to the surface of the base steel sheet (the boundary between the base steel sheet and the intermetallic compound layer) with an electron beam microanalyzer, for example. , Measure as follows.
  • the thickness of the aluminum-plated layer is determined by dividing the thickness from the surface of the aluminum-plated steel plate having the aluminum-plated layer to the intermetallic compound layer into five equal parts according to the above-mentioned criteria.
  • the thickness of the aluminum plating layer is taken as the average value of the obtained values.
  • the thickness of the intermetallic compound layer is obtained at five positions obtained by dividing the plate width of the aluminum-plated steel plate into five equal parts, and the value obtained by averaging the obtained values is calculated as the intermetallic compound.
  • the thickness of the layer For the thickness of the base steel plate, for example, the thickness of the base steel plate is obtained at five positions obtained by dividing the plate width of the aluminum-plated steel plate into five equal parts using a scale with an optical microscope, and the average value of the obtained values is used as the base steel plate. The thickness of the steel plate.
  • the aluminum-plated steel sheet has been described above, the aluminum-plated steel sheet used together with the solid wire for welding the aluminum-plated steel sheet of the present disclosure is not limited to these.
  • a welding method in which the penetration width of the aluminum-plated steel sheet is small and the amount of aluminum mixed in the weld metal is small is preferable.
  • Examples of such a welding method include laser welding, plasma welding, and electron beam welding that can heat a narrow area.
  • laser welding is preferable. The conditions for laser welding will be described below.
  • the laser output is less than 3.0 kW, the penetration depth of the weld may be shallow. Therefore, the laser output is preferably 3.0 kW or more. If the laser output exceeds 7.0 kW, the molten metal may melt off. Therefore, the laser output should be 7.0 kW or less.
  • the laser welding speed is preferably 4.0 m / min or more. If the laser welding speed exceeds 7.0 m / min, the shape of the weld bead may be distorted due to scattering of the melt. Therefore, the laser welding speed is preferably 7.0 m / min or less.
  • shield gas may be supplied to the molten pool and its surroundings.
  • argon, nitrogen, helium, carbon dioxide, oxygen or a mixture thereof may be used as a shield gas.
  • the supply amount of the solid wire for welding of the aluminum-plated steel sheet of the present disclosure when welding the aluminum-plated steel sheet can be appropriately adjusted according to the composition of the base steel sheet, the plate thickness, and the welding conditions. That is, the supply amount of the filler wire is adjusted so that underfill does not occur and the molten metal does not bulge excessively to the back side.
  • a welded joint manufactured by using the welded joint manufacturing method of the present disclosure has a high proportion of martensite in the weld metal.
  • Martensite hardness H M is determined from the following equation (3).
  • H M 884C (1-0.3C 2) +294 ⁇ (3)
  • C represents a numerical value when the average C concentration of the weld metal is expressed in mass%.
  • Hardness after hot stamping of weld metal of the welded joint of the present disclosure the C content of the steel sheet, martensite hardness H M estimated from C content of weld metal, which is estimated from the amount of C and welding conditions of the solid wire On the other hand, it is 90% or more.
  • Table 1 shows the chemical composition of the base steel sheet of the aluminum-plated steel sheet
  • Table 2 shows the chemical composition of the solid wire. Numerical values outside the scope of the present invention are underlined. Alloy components that are not intentionally added are left blank in the table. Although P, S, and N are not intentionally added alloying elements, the component analysis values are described. Al is an element that mainly plays a role as an antacid, but since it is a ferrite-producing element, the analytical values are described.
  • the amount of Cu in Table 2 is a value including Cu plating.
  • the solid wire is obtained by melting the raw materials having the chemical components shown in Table 2, then forging, rolling, drawing, annealing, drawing to the final diameter shown in Table 3, and then partially drawing as shown in Table 2.
  • J21 and J22 in Table 3 form an aluminum-plated layer and an intermetallic compound layer in a range of 1.5 mm from the edge toward the center in the plate width direction on each of the upper and lower end surfaces of the aluminum-plated steel sheet. It is removed to form an exposed portion where the base steel plate is exposed.
  • J23, J24, J25 and J26 in Table 3 are aluminum in the range from the position 0.5 mm from the edge to the position 1.5 mm from the edge toward the center side in the plate width direction on the upper surface.
  • the plating layer and the intermetallic compound layer are removed to form an exposed portion where the base steel plate is exposed, and the aluminum plating layer and the aluminum plating layer in the range of 1.5 mm from the edge toward the center side in the width direction on the lower surface.
  • the intermetallic compound layer is removed to form an exposed portion where the base steel plate is exposed.
  • the thickness of the plating layers of J23, J24, J25 and J26 in Table 3 indicates the total average thickness of the aluminum plating layer and the intermetallic compound layer from the edge to 0.5 mm toward the center in the plate width direction. ..
  • the aluminum plating layer in the range from the edge to 1.5 mm toward the center in the width direction is removed by a laser, and the exposed portion where the intermetallic compound layer is exposed is removed. Is forming.
  • the thickness of the plating layers of J27 and J28 in Table 3 indicates the thickness of the intermetallic compound layer after the aluminum plating layer is removed by a laser.
  • the steel plate A and the steel plate B shown in Table 3 are prepared, the end faces of the steel plate A and the steel plate B are butted against each other, and while supplying the solid wire shown in Table 3, butt welding is performed by laser welding to form a welded joint.
  • the plating thickness in Table 3 shows the total of the average thickness of the aluminum plating layer and the average thickness of the intermetallic compound layer. Laser welding was adjusted so as to perform penetration welding under the conditions of a laser output of 3.0 kW (kilowatt) to 7.0 kW and a welding speed of 4.0 m / min (meters per minute) to 7.0 m / min.
  • the supply amount of the solid wire was adjusted so that underfill did not occur and the molten metal did not bulge excessively on the back side.
  • the obtained welded joint was heated in a furnace heated to 950 ° C. for 4 minutes, and then molded and quenched with a water-cooled mold to prepare a hot stamp molded product.
  • the Vickers hardness of the obtained welded joint was measured according to JIS Z 2244 (2009). The measuring method will be described below.
  • the obtained welded joint is cut at a position half of the weld line in a direction perpendicular to the weld line.
  • a line passing through the center of the width of the weld metal and parallel to the thickness direction of the aluminum-plated steel sheet is defined as a measurement line F for measurement (measurement line F in FIG. 1).
  • the center of the width of the weld metal 200 is a position perpendicular to the thickness direction of the aluminum-plated steel plate, and the position where the weld metal is narrowest on the aluminum-plated steel plate 100 (steel plate A) side (the most aluminum-plated steel plate 100 (steel plate A)). ) Enters the weld metal side) and the position where the weld metal is narrowest on the aluminum-plated steel plate 110 (steel plate B) side (the position where the aluminum-plated steel plate 110 (steel plate B) enters the weld metal side most). Refers to the center of.
  • the Vickers hardness is measured at the center D (center D in FIG.
  • the weld metal 200 on the measurement line F with a load of 0.5 kgf. Further, the measurement is performed on the measurement line F and at the upper two points and the lower two points of the center D, and the average value thereof is taken as the hardness of the weld metal.
  • the distance between the centers of the indentations after each measurement shall be at least three times the diagonal length of the indentations.
  • the measurement range is 1/4 L above and below, where L is the length of the weld metal on the measurement line.
  • Hv is an estimated hardness of the weld metal (unit: HV0.5)
  • C is a numerical value when the average C concentration of the weld metal is expressed in mass%.
  • a solid wire for welding of the aluminum-plated steel plate and a welded joint capable of forming a weld metal having high hardness can be manufactured.
  • High industrial potential because it can provide a method.
  • Base steel plate 14 Aluminum plated layer 16 Intermetallic compound layer 100
  • Aluminum plated steel plate 110 Aluminum plated steel plate 200 Welded metal 300 Welded joint

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Abstract

このアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤであって、ワイヤ全質量に対する質量％で、化学組成の含有量が、Ｃ：０．０８～０．２０％、Ｓｉ：０．５０％未満、Ｍｎ：１．５～２．８％、Ｍｏ：０．３０～２．０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、 であり、残部が鉄および不純物からなる。

Description

アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ、及び溶接継手の製造方法
　本発明は、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ、及び溶接継手の製造方法に関する。本願は、２０１９年１２月１１日に、日本に出願された特願２０１９－２２３８１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　鋼板を成形する技術のひとつとして熱間プレス（以下、ホットスタンプと称する場合がある）が注目されている。ホットスタンプでは、鋼板を高温に加熱し、Ａｒ３変態温度以上の温度域でプレス成形している。さらに、ホットスタンプでは、プレス成形した鋼板を金型による抜熱で急速に冷却し、プレス圧が掛かった状態で成形と同時に変態を起こさせる。ホットスタンプは、高強度でかつ形状凍結性の優れた熱間プレス成形品（以下、「ホットスタンプ成形品」と称する場合がある。）を製造することができる技術である。
　少なくとも２枚の鋼板の端面を突合せて、レーザー溶接、プラズマ溶接等によって接合したテーラードブランクが、ホットスタンプ用鋼材として用いられている。目的に応じて、複数の鋼板を接合するため、テーラードブランクは、一つの部品の中で板厚および強度を自由に変化させることができる。そのため、テーラードブランクに対してホットスタンプすることで、板厚、強度等を自由に変化させた高強度の熱間プレス成形品を得ることができる。
　テーラードブランクをホットスタンプにより成形する場合、例えば８００℃～１０００℃の温度域に加熱される。そのため、めっき沸点が高いＡｌ－Ｓｉ等のアルミニウムめっきがなされたアルミニウムめっき鋼板がテーラードブランクに使用されることが多い。
　アルミニウムめっき鋼板を突合せ溶接したテーラードブランクにおいて、アルミニウムめっき層又は金属間化合物層の成分であるアルミニウムが溶接金属に混入する場合がある。アルミニウムはフェライト生成元素であるため、アルミニウムの混入によって、ホットスタンプ後の溶接金属の硬さが低下する。そのため、アルミニウムが溶接金属に混入した場合、溶接金属で破断が生じ、溶接継手の強度が低下するという課題がある。
　この課題に対し、特許文献１には、溶接金属に含有されるアルミニウムの平均濃度や溶接金属のＡｃ３点を制御したテーラードブランクが提案されている。また、特許文献２には、溶接金属に含有されるアルミニウムの平均濃度やホットスタンプ後の溶接金属の硬さと溶接金属の最も薄い部分の厚みの積が一定の関係を満足するように制御したテーラードブランクが提案されている。特許文献３には、アルミニウムをほぼ含有せず、オーステナイトの形成を促進する合金元素を少なくとも１種含有するフィラーワイヤを用いたテーラーメイド半完成板金製品の製造方法が開示されている。特許文献４には、母材鋼板よりも、オーステナイト生成元素を多く含んだフィラーワイヤを用いたテーラードブランクの製造方法が記載されている。しかしながら、溶接継手の強度を確保する観点では、十分ではない。
日本国特許第５３１６６７０号公報 日本国特許第５３１６６６４号公報 日本国特許第６４３００７０号公報 日本国特許第５８７３９３４号公報
　しかしながら、アルミニウムめっき鋼板を溶接して形成された溶接金属には、これらの技術で得られる溶接金属の強度（硬さ）よりも更に高い強度（硬さ）が求められている。
　本発明の課題は、アルミニウムめっき鋼板を溶接した際にアルミニウム（Ａｌ）が溶接金属に混入したとしても、ホットスタンプ後に高い硬さを有する溶接金属を形成可能なアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ及び溶接継手の製造方法を提供することである。
　本発明者らが鋭意検討したところ、フェライト生成能を有するが、焼き入れ性が高いＭｏを含有し、かつ、フェライト生成能を有し、焼入れ性が低いＳｉの含有量を低減したソリッドワイヤを用いて、アルミニウムめっき鋼板の溶接をすることで、アルミニウムが溶接金属に混入したとしても高い硬さを有する溶接金属が形成できることを本発明者らは見出した。本発明の要旨は以下の通りである。
＜１＞　本発明の一態様に係るアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、ワイヤ全質量に対する質量％で、化学組成の含有量が、
　　Ｃ：０．０８～０．２０％、
　　Ｓｉ：０．５０％未満、
　　Ｍｎ：１．５～２．８％、
　　Ｍｏ：０．３０～２．０％、
　　Ｐ：０．０５０％以下、
　　Ｓ：０．０３０％以下、
　　Ａｌ：０．１０％以下、
　　Ｎ：０．０１０％以下、
　　Ｃｕ：０．５０％以下、
であり、残部が鉄および不純物からなる。
＜２＞　上記＜１＞に記載のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、さらに、前記鉄の一部に代えて、
　　Ｃｒ：１．５％以下、
　　Ｎｉ：３．０％以下、
　　Ｂ　：０．０１０％以下、
　　Ｔｉ：０．２０％以下、
　　Ｖ：　０．５０％以下、
　　Ｎｂ：０．２０％以下、
のうち１種または２種以上を含有してもよい。
　＜３＞　上記＜１＞又は＜２＞に記載の前記アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、直径が０．６ｍｍ～１．２ｍｍであってもよい。
　＜４＞　本発明の一態様に係る溶接継手の製造方法は、板厚０．７ｍｍ～３．２ｍｍのアルミニウムめっき鋼板を少なくとも１枚以上溶接し、かつ、前記アルミニウムめっき鋼板を上記＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤを用いて溶接する。
　＜５＞　上記＜４＞に記載の溶接継手の製造方法は、レーザー溶接を用いて溶接してもよい。
　本発明のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ及び溶接継手の製造方法によれば、アルミニウムめっき鋼板を溶接した際にアルミニウムが溶接金属に混入したとしても、ホットスタンプ後に高い硬さを有する溶接金属を形成することができる。
ビッカース硬さ試験を説明するための溶接金属の断面の模式図である。
　以下、本実施形態に係るアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ及び溶接継手の製造方法について説明する。
＜ソリッドワイヤ＞
　溶接金属の硬さを高くするためには、溶接金属中のフェライトの割合を減らし、マルテンサイトの割合を増やすことが有効である。フェライト生成元素であるアルミニウムが溶接金属に混入した場合でも、高いマルテンサイト比率を有する溶接金属を得るために本発明者らは、鋭意検討した結果、下記の知見を得た。
　（Ａ）ソリッドワイヤのＭｏ含有量を適正範囲に制御することで、溶接金属の焼入れ性が改善されるため、溶接金属中のマルテンサイトの割合が増加する。
　（Ｂ）ソリッドワイヤのＳｉ含有量を低減させることで、溶接金属中のフェライトの生成が抑制され、溶接金属中のフェライトの割合が低下する。
　本開示では、上述の知見に基づいて、アルミニウムめっき鋼板溶接用のソリッドワイヤの成分組成を決定した。本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、各成分の相乗効果により、本開示の目的とする効果が得られる。以下、成分組成について説明する。
　ソリッドワイヤは、所定の成分を有する鋼線、または表面にＣｕめっきが施された鋼線である。ワイヤ全質量とはＣｕめっきを含めたソリッドワイヤの全質量を意味する。また、本明細書において、ソリッドワイヤの化学成分をワイヤの全質量に対する割合である質量％で表すものとし、その質量％に関する記載を単に％と記載して説明する。本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。そして、本明細書中において、成分（元素）の含有量について、例えば、Ｃ（炭素）の含有量の場合、「Ｃ量」と表記することがある。また、他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
　本明細書において、「溶接金属（ｗｅｌｄ　ｍｅｔａｌ）」とは、溶接部の一部であって、溶接中に溶融凝固した金属を意味する。ここで「溶融凝固した金属」とは、溶融した母材鋼板と溶融したソリッドワイヤの両方を意味する。従って、溶接金属とは、鋼板母材とソリッドワイヤとが溶けて、混ざり合った金属を指す。
　本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、ワイヤ全質量に対する質量％で、化学組成の含有量が、Ｃ：０．０８～０．２０％、Ｓｉ：０．５０％未満、Ｍｎ：１．５～２．８％、Ｍｏ：０．３０～２．０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．５０％以下、であり、残部が鉄および不純物からなる化学組成を有する。以下、各元素について説明する。
（Ｃ：０．０８～０．２０％）
　Ｃは、溶接金属の焼入れ性を高めるとともに、マルテンサイトの硬さを増加させる上で重要な元素である。Ｃ量が０．０８％未満であると、焼入性が不足しマルテンサイトが生成し難くなる上、マルテンサイトの硬さが十分ではなくなる。そのため、Ｃ量は０．０８以上とする。一方、Ｃが０．２０％を超えた場合、Ｃ量が０．１５質量％～０．３０質量％の母材鋼板の溶接に用いた際に、母材鋼板に対し適切な溶接金属の硬さが得られなくなる場合がある。したがって、Ｃ量は０．２０％以下とする。Ｃ量は０．０９％以上、０．１０％以上、又は０．１１％以上であってもよい。また、Ｃ量は０．１６％以下、又は０．１５％以下であってもよい。
（Ｓｉ：０．５０％未満）
　通常のソリッドワイヤでは脱酸元素として、Ｓｉを積極的に添加している。しかし、Ｓｉは、フェライト生成元素であり、焼入れ性の向上効果が高くない。そのため、Ｓｉの含有量は低いことがよい。従って、Ｓｉ量は０．５０％未満とする。また、Ｓｉ量は、好ましくは０．２５％未満、より好ましくは０．２０％以下、さらに好ましくは０．１５％、よりさらに好ましくは０．１０％以下である。
　なお、Ｓｉがソリッドワイヤに含まれる必要はなく、Ｓｉ含有量を０％、又は０％超、０．０１％としてもよい。
（Ｍｎ：１．５～２．８％）
　Ｍｎは、脱酸元素であるとともに、溶接金属の焼入れ性を高めるため、焼入れ後強度を安定して確保するために有効な元素である。Ｍｎ量が１．５％未満では、その効果が十分でない場合がある。従って、Ｍｎ量は１．５％以上、好ましくは１．７％以上とする。一方、Ｍｎ量が２．８％を超えると、その効果が飽和するばかりか、溶接金属の靱性や延性の低下を招く場合がある。したがって、Ｍｎ量は２．８％以下、好ましくは２．５％以下とする。
（Ｍｏ：０．３０～２．０％）
　Ｍｏは、フェライト生成能がＡｌよりも低く、溶接金属の焼入れ性を高めるため、溶接金属中のマルテンサイトの割合を増加させるために有効な元素である。Ｍｏ量が０．３０％未満では、その効果が十分でない場合がある。従って、Ｍｏ量は０．３０％以上とする。Ｍｏ量は好ましくは０．４０％以上である。一方、Ｍｏ量が２．０％を超えると、溶接金属中にフェライトが生成し、硬さが低くなる恐れがある。添加コストの増加を招く。したがって、Ｍｏ量は２．０％以下とする。Ｍｏ量は、好ましくは１．０％以下、さらに好ましくは０．６０％以下である。
（Ｐ：０．０５０％以下）
　Ｐは、一般に鋼中に不純物として混入する元素であって、またソリッドワイヤ中にも不純物として含まれるのが通常である。ここでＰは、溶接金属の高温割れを発生させる主要元素の一つであるから、できる限り抑制することが望ましい。Ｐ量が０．０５０％を越えれば、溶接金属の高温割れが顕著になるから、Ｐの上限は０．０５０％以下である。
　なお、Ｐ量の下限は、特に制限されないため、０％超であるが、脱Ｐのコスト及び生産性の観点から、０．００１％以上であってもよい。
（Ｓ：０．０３０％以下）
　Ｓも、Ｐと同様に一般に鋼中に不純物として混入する元素であって、また、ソリッドワイヤ中にも不純物として含まれるのが通常である。Ｓ量が０．０３０％を超えると、溶接金属に凝固割れが発生する。従って、Ｓ量は０．０３０％以下である。Ｓ量は、０．０２０％以下であってもよい。なお、Ｓ量の下限は、特に制限されないため、０％超である。コスト及び生産性の観点から、Ｓ量は０．００１％以上であってもよい。
（Ａｌ：０．１０％以下）
　Ａｌは、フェライト生成元素である。Ａｌの含有量が０．１０％超である場合、溶接金属中のフェライトの割合が増加し、溶接金属の硬さが低下するおそれがある。従って、Ａｌ量は０．１０％以下とする。Ａｌ量は０．０７０％以下、０．０３０％以下であってもよい。なお、Ａｌ量の下限は、特に制限されないため、０％超である。コスト及び生産性の観点から、Ａｌ量は０．００１％以上であってもよい。
（Ｎ：０．０１０％以下）
　Ｎは、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤにて不純物として含有される元素である。さらにＮは、溶接金属中にて介在物を形成し、熱間プレス成形後の靱性を劣化させる元素である。したがって、Ｎ量は０．０１０％以下とする。好ましくはＮ量は０．００８％以下、さらに好ましくは０．００６％以下である。Ｎ量の下限は特に規定する必要はないが、コストの観点からは下限は０．０００２％とすることが好ましい。
（Ｃｕ：０．５０％以下）
　ソリッドワイヤには、ワイヤ送給性及び通電性を安定化するためにＣｕめっきが施されることがある。従って、Ｃｕめっきを施した場合、ソリッドワイヤにはある程度の量のＣｕが含有される。一方、Ｃｕの含有量が過剰となると、溶接割れが発生しやすくなるため、Ｃｕ量は０．５０％以下である。なお、Ｃｕは必須の元素ではないため、Ｃｕを含有させない場合の下限は０％である。
（Ｃｒ、Ｎｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ）
　Ｃｒ、Ｎｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂは必須の元素ではないが、必要に応じて１種または２種以上を同時に含有してもよい。各元素を含有することにより得られる効果と上限値について説明する。なお、これらの元素を含有させない場合はこれらの元素の量は０％である。
（Ｃｒ：１．５％以下）
　Ｃｒは、溶接金属の焼入れ性を高めて溶接金属の硬さを向上させることに有用な元素である。そのため、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤにＣｒが含有されていてもよい。ただし、Ｃｒはフェライト生成元素であるため、ソリッドワイヤ中にＣｒを１．５％超含有させると溶接金属中のマルテンサイトの割合が低下する。従って、Ｃｒ量は１．５％以下とするのがよい。上限は、１．０％としてもよい。
（Ｎｉ：３．０％以下）
　Ｎｉは、溶接金属の引張強度と靭性を向上させるために有効な元素である。そのため、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤにＮｉが含有されていてもよい。ただし、ソリッドワイヤ中にＮｉを３．０％超含有させると、溶接割れが発生しやすくなる。従って、Ｎｉ量は３．０％以下とするのがよい。Ｎｉ量の上限は２．０％としてもよい。
（Ｂ：０．０１０％以下）
　Ｂは溶接金属の焼入れ性を向上するのに有効な元素である。そのため、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤにＢが含有されていてもよい。Ｂをソリッドワイヤ中に０．０１０％超含有させると、溶接金属の過度な高強度化によって靭性が低下し、溶接割れが発生しやすくなる。従って、Ｂ量は０．０１０％以下とするのが良い。上述のＢの効果を得るためには、Ｂ量は０．０００５％以上、好ましくは０．００１％以上とするのがよい。
（Ｔｉ：０．２０％以下）
　Ｔｉは溶接金属のミクロ組織の微細化に有効な元素である。そのため、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤにＴｉが含有されていてもよい。Ｔｉをソリッドワイヤ中に０．２０％超含有させると、溶接金属の靭性が低下し、溶接割れが発生しやすくなる。従って、Ｔｉ量は０．２０％以下とするのが良い。上述のＴｉの効果を得るためには、Ｔｉ量は０．０１％以上、好ましくは０．０５％以上とするのがよい。
（Ｖ：０．５０％以下）
　Ｖは溶接金属のミクロ組織の微細化に有効な元素である。そのため、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤにＶが含有されていてもよい。Ｖをソリッドワイヤ中に０．５０％超含有させると、溶接金属の靭性が低下し、溶接割れが発生しやすくなる。従って、Ｖ量は０．５０％以下とするのが良い。上述のＶの効果を得るためには、Ｖ量は０．０５％以上、好ましくは０．１０％以上とするのがよい。
（Ｎｂ：０．２０％以下）
　Ｎｂは溶接金属のミクロ組織の微細化に有効な元素である。そのため、アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤにＮｂが含有されていてもよい。Ｎｂをソリッドワイヤ中に０．２０％超含有させると、溶接金属の靭性が低下し、溶接割れが発生しやすくなる。従って、Ｎｂ量は０．２０％以下とするのが良い。上述のＮｂの効果を得るためには、Ｎｂ量は０．０１％以上、好ましくは０．０５％以上とするのがよい。
　（Ｍｎ＋２．５Ｍｏ－６Ｓｉ－３．５Ａｌ≧２．２）
　本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、下記の（１）式を満たすように、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ａｌの含有量を設定することが好ましい。下記（１）式を満足すれば、アルミニウムめっき鋼板の溶接をした際に、溶接金属中のマルテンサイトの割合を十分確保することができる。
　Ｍｎ＋２．５Ｍｏ－６Ｓｉ－３．５Ａｌ≧２．２・・・・（１）
　なお、上記効果は（１）式の値が大きいほど高く発揮されるため、（１）式は好ましくは２．４以上、より好ましくは２．６以上である。また、（１）式の上限は特に設けないが、各元素の含まれる範囲から８未満となる。
　なお、Ｓｉがソリッドワイヤに含まれる必要はなく、Ｓｉ含有量を０％、又は０％超、０．０１％としてもよい。
　（（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧４．０）
　　本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤは、下記の（２）式を満たすように、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ，Ａｌの含有量を設定することが好ましい。Ｍｎ含有量が高く、ＴｉやＡｌの含有量が低い場合に、下記（２）を満たすことができれば、溶接金属の焼入性及び良好な機械的特性の獲得と、溶接割れのような欠陥抑制の両立を図ることができる。
　（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧４．０・・・・（２）
（残部）
　アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤの化学組成の残部は、Ｆｅおよび不純物からなる。ここで、不純物とは、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれる成分、または、製造の過程でアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤに混入する成分が例示される。不純物とは、意図的にアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤに含有させたものではない成分を意味する。
（直径）
　ソリッドワイヤの直径は、溶接性に影響を与える。ソリッドワイヤの直径が１．２ｍｍ超の場合、例えばレーザー溶接で溶接する際に、溶融池の大きさに対して直径が太すぎるためワイヤの溶融不足や溶融不安定が生じる可能性がある。その結果、溶融部にソリッドワイヤが完全に溶融しないまま供給されて不均質な溶接金属を生成したり、ソリッドワイヤが溶融部に刺さったまま取り残されたりしてしまうなど欠陥を生じてしまう場合がある。従って、ソリッドワイヤの直径は、１．２ｍｍ以下が好ましい。ソリッドワイヤの直径が０．６ｍｍ未満の場合、巻き癖などによりソリッドワイヤを所定の位置に供給することが困難になる傾向がある。また、ワイヤの製造コストも著しく増加する傾向がある。従って、ソリッドワイヤの直径は０．６ｍｍ以上が好ましい。好ましくは０．８ｍｍ以上とする。
　このようなソリッドワイヤは、通常の方法で製造できる。すなわち、所望の化学組成に調整した溶鋼を凝固させ、圧延により原線をつくり、縮径、焼鈍をして素線をつくる。さらに、素線を伸線していくことで、所望の直径のワイヤとする。
＜溶接継手の製造方法＞
　次に本開示の溶接継手の製造方法について説明する。溶接継手は、本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤを用いてアルミニウムめっき鋼板を溶接することで得られる。以下、本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤと共に用いられるアルミニウムめっき鋼板について説明する。
（アルミニウムめっき鋼板）
　次に、本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤと共に用いられるアルミニウムめっき鋼板について説明する。アルミニウムめっき鋼板は、母材鋼板の表面上に母材鋼板側から、金属間化合物層、アルミニウムめっき層がこの順で形成されている。本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤと共に用いられるアルミニウムめっき鋼板としては特に限定されないが、母材鋼板、アルミニウムめっき層、金属間化合物層について好適な範囲について以下に説明する。
（アルミニウムめっき鋼板の板厚）
　アルミニウムめっき鋼板の板厚は、０．７～３．２ｍｍである。この範囲であれば、ホットスタンプ工程を経て溶接金属中にマルテンサイトが形成されやすいためである。アルミニウムめっき鋼板の板厚は、好ましくは、０．８ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上である。また、アルミニウムめっき鋼板の板厚は、好ましくは、２．９ｍｍ以下、より好ましくは、２．６ｍｍ以下である。
　アルミニウムめっき鋼板は、その端部にアルミニウムめっき層及び金属間化合物層が除去されて母材鋼板が露出した露出部を有していてもよい。露出部が形成されている場合、溶接金属の疲労強度の低下が抑制されるため好ましい。露出部は、完全に鋼板が露出していなくて、アルミニウムめっき層と金属間化合物層が端部に少し残っていてもよい。端部にアルミニウムめっき層と金属間化合物層とが適度に残ることで、溶接金属の疲労強度と耐食性の両方を向上できる点で好ましい。端縁において、金属間化合物層のみを残して、その上のアルミニウムめっき層だけを除去してもよい。そうすると、溶接金属の耐食性の向上も期待できる。
　なお、アルミニウムめっき鋼板の端縁は、アルミニウムめっき鋼板の端面と隣接する部位を意味する。アルミニウムめっき鋼板の端部は、アルミニウムめっき鋼板の周囲に位置している領域であって、最大の範囲で、アルミニウムめっき鋼板の端面から７ｍｍまでの範囲の領域を意味する。アルミニウムめっき鋼板の端面は、アルミニウムめっき鋼板の表面のうち、厚み方向に直交する方向に向けて露出している面を意味する。
　アルミニウムめっき鋼板を打ち抜いて打ち抜き部材を得る際に、アルミニウムめっき鋼板の周囲に位置する端部のうち、アルミニウムめっき鋼板の端縁を含む領域では、シャー等の切断手段によってダレが発生する場合がある。ダレが発生したアルミニウムめっき鋼板の端部における金属間化合物層およびアルミニウムめっき層を、切削、研削等によって除去すると、ダレが発生している部分に金属間化合物層とアルミニウムめっき層とを残しながら、母材鋼板を露出させた露出部を形成することができる。ダレ部分に金属間化合物層とアルミニウムめっき層とがある場合、アルミニウムめっき鋼板を溶接する際に、ダレ部分のアルミニウムめっき層と金属間化合物層とが溶接金属中に取り込まれるため、溶接金属の塗装後耐食性が向上する。
（母材鋼板）
　アルミニウムめっき鋼板の母材鋼板は、熱間圧延工程、冷間圧延工程、焼鈍工程、めっき工程等を含む通常の方法により得られたものであればよく、特に限定されるものではない。母材鋼板は熱延鋼板または冷延鋼板のいずれでもよい。母材鋼板には、例えば、ホットスタンプ工程後に高い引張強度を有するように調製された鋼板を使用することがよい。具体的には、引張強度１０００～２０００ＭＰａの鋼板が使用され得る。板厚は０．７ｍｍ～３．２ｍｍである。例えば、自動車のＢピラーの場合、衝突による変形を防止したい上部から中央部にかけては引張強度１５００～２０００ＭＰａ級の鋼板を用いて、エネルギーを吸収したい下部は引張強度１０００ＭＰａ級～１５００ＭＰａ級の鋼板を用いることなどが考えられる。また、鋼板の板厚は上部は１．４ｍｍ～２．６ｍｍ、下部は１．０ｍｍ～１．６ｍｍなどが考えられる。ただし、これは一例であり、適用部品によってそれぞれの部位の強度や板厚は部品に必要な強度、剛性、エネルギー吸収量、変形挙動、破壊挙動等の性能を満足するような引張強度と板厚を適切に用いれば良い。
　母材鋼板の好ましい化学組成の一例としては、例えば、以下の化学組成が挙げられる。
　なお、以下、成分（元素）の含有量を示す「％」は、「質量％」を意味する。
　母材鋼板は、質量％で、Ｃ：０．１５％～０．３０％、Ｓｉ：０％～１．００％、Ｍｎ：０．２０％～３．００％、Ａｌ：０．００５％～０．１０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｔｉ：０％～０．２０％、Ｎｂ：０％～０．２０％、Ｖ：０％～０．５０％、Ｗ：０％～１．０％、Ｃｒ：０％～１．０％、Ｍｏ：０％～１．０％、Ｃｕ：０％～１．０％、Ｎｉ：０％～１．０％、Ｂ：０％～０．０１００％、Ｍｇ：０％～０．０５％、Ｃａ：０％～０．０５％、ＲＥＭ：０％～０．０５％、Ｓｎ：０％～０．５％、Ｂｉ：０％～０．０５％、並びに残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有する。
（アルミニウムめっき層）
　アルミニウムめっき層は、母材鋼板の両面に形成される。アルミニウムめっき層を形成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、アルミニウムめっき層は、溶融めっき法（アルミニウムを主体として含む溶融金属浴中に母材鋼板を浸漬させ、アルミニウムめっき層を形成させる方法）により、母材鋼板の両面に形成してもよい。
　ここで、アルミニウムめっき層とは、アルミニウムを主体として含むめっき層であり、アルミニウムを５０質量％以上含有していればよい。目的に応じて、アルミニウムめっき層はアルミニウム以外の元素（例えば、Ｓｉなど）を含んでいてもよく、製造の過程などで混入してしまう不純物を含んでいてもよい。アルミニウムめっき層は、具体的には、例えば、質量％で、Ｓｉ（シリコン）を５％～１２％含み、残部はアルミニウムおよび不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、アルミニウムめっき層は質量％で、Ｓｉ（シリコン）を５％～１２％、Ｆｅ（鉄）を２％～４％を含み、残部はアルミニウムおよび不純物からなる化学組成を有していてもよい。
　上記範囲でアルミニウムめっき層にＳｉを含有させると、加工性および耐食性の低下が抑制され得る。また、金属間化合物層の厚みを低減し得る。
　アルミニウムめっき層の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、平均厚みで８μｍ（マイクロメートル）以上であることがよく、１０μｍ以上であることが好ましい。また、アルミニウムめっき層の厚みは、例えば、平均厚みで４０μｍ以下であることがよく、３０μｍ以下であることが好ましい。
（金属間化合物層）
　金属間化合物層は、母材鋼板上にアルミニウムめっきを設ける際に、母材鋼板とアルミニウムめっき層との間の境界に形成される層である。具体的には、金属間化合物層は、アルミニウムを主体として含む溶融金属浴中での母材鋼板の鉄（Ｆｅ）とアルミニウム（Ａｌ）を含む金属との反応によって形成される。金属間化合物層は、主にＦｅｘＡｌｙ（ｘ、ｙは１以上を表す）で表される化合物の複数種で形成されている。アルミニウムめっき層がＳｉ（シリコン）を含む場合は、金属間化合物層はＦｅｘＡｌｙおよびＦｅｘＡｌｙＳｉｚ（ｘ、ｙ、ｚは１以上を表す）で表される化合物の複数種で形成されている。
　金属間化合物層の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば平均厚みで１μｍ以上であることがよく、３μｍ以上であることがより好ましい。また、金属間化合物層の厚みは、例えば平均厚みで１０μｍ以下であることがよく、８μｍ以下であることが好ましい。なお、金属間化合物層の厚みは、金属間化合物層における平均厚みを表す。
　なお、金属間化合物層の厚みは、アルミニウムを主体として含む溶融金属浴の温度と浸漬時間によって制御し得る。
（アルミニウムめっき層と金属間化合物層の合計厚み）
　アルミニウムめっき層と金属間化合物層の合計の厚みは、４０μｍ以下がよく、より好ましくは、３０μｍ以下である。この範囲であれば、ホットスタンプ後に高い硬さを有する溶融金属を形成しやすいため、好ましい。
（母材鋼板、金属間化合物層、およびアルミニウムめっき層の平均厚み）
　アルミニウムめっき鋼板の平均厚みは例えば、アルミニウムめっき鋼板の断面を電界放出型電子線マイクロアナライザ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ-Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ　ＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｓｅｒ：ＦＥ－ＥＰＭＡ）を用いて、アルミニウムめっき鋼板の表面から母材鋼板までを線分析し、アルミニウム濃度と鉄濃度を測定することで得られる。測定条件は、加速電圧１５ｋＶ、ビーム径１００ｎｍ程度、１点あたりの照射時間１０００ｍｓ、測定ピッチ６０ｎｍである。測定距離は、アルミニウムめっき層、金属間化合物層の厚みが測定できるようにすればよく、例えば測定距離は、アルミニウムめっき鋼板の表面から母材鋼板までを厚み方向に３０μｍ～８０μｍ程度とする。
　前述の化学組成を有する母材鋼板を例にして説明すると、アルミニウムめっき鋼板の断面のアルミニウム濃度の測定値として、アルミニウム（Ａｌ）濃度が０．０６質量％以下である領域を母材鋼板、アルミニウム濃度が０．０６質量％超である領域を金属間化合物層またはアルミニウムめっき層と判断する。また、金属間化合物層およびアルミニウムめっき層のうち、鉄（Ｆｅ）濃度が４質量％超である領域を金属間化合物層、鉄濃度が４質量％以下である領域をアルミニウムめっき層と判断する。
　なお、母材鋼板と金属間化合物層との境界から金属間化合物層とアルミニウムめっき層との境界までの距離を金属間化合物層の厚みとする。また、金属間化合物層とアルミニウムめっき層との境界からアルミニウムめっき層が形成されたアルミニウムめっき鋼板の表面までの距離をアルミニウムめっき層の厚みとする。
　アルミニウムめっき層の厚み、及び金属間化合物層の厚みは、アルミニウムめっき鋼板の表面から母材鋼板の表面（母材鋼板および金属間化合物層の境界）までを電子線マイクロアナライザにより線分析し、例えば、次のようにして測定する。
　アルミニウムめっき層の厚みは、前述の判断基準にしたがって、アルミニウムめっき層を有するアルミニウムめっき鋼板の表面から金属間化合物層までの厚みを、アルミニウムめっき鋼板の板幅を５等分した５箇所の位置で求め、求めた値の平均値をアルミニウムめっき層の厚みとする。
　同様に、金属間化合物層の厚みを測定する場合、アルミニウムめっき鋼板の板幅を５等分した５箇所の位置で金属間化合物層の厚みを求め、求めた値を平均した値を金属間化合物層の厚みとする。
　母材鋼板の厚みは、例えば、光学顕微鏡でスケールを用いて、アルミニウムめっき鋼板の板幅を５等分した５箇所の位置で母材鋼板の厚みを求め、求めた値を平均した値を母材鋼板の厚みとする。
　以上、アルミニウムめっき鋼板について説明したが、本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤと共に用いられるアルミニウムめっき鋼板は、これらに限定されるものではない。
（溶接方法）
　本開示の溶接継手の製造方法に用いられる溶接方法としては、アルミニウムめっき鋼板の溶け込み幅が小さく溶接金属中にアルミニウムの混入が少ない溶接方法が好ましい。そのような溶接方法としては、狭い領域を加熱できるレーザー溶接、プラズマ溶接、電子ビーム溶接などが挙げられる。特に本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤを用いて溶接する場合、レーザー溶接が好ましい。以下、レーザー溶接の条件について説明する。
　レーザー出力が３．０ｋＷ未満の場合、溶接部の溶け込み深さが浅くなる場合がある。従って、レーザー出力は３．０ｋＷ以上とするのがよい。レーザー出力が７．０ｋＷ超だと溶融金属の溶け落ちが起こる場合がある。従って、レーザー出力は７．０ｋＷ以下とするのがよい。
　レーザー溶接の速度が４．０ｍ／ｍｉｎ（メートル毎分）未満であると、ポロシティ（空洞）が生じる場合がある。従って、レーザー溶接の速度は４．０ｍ／ｍｉｎ以上とするのがよい。レーザー溶接の速度が７．０ｍ／ｍｉｎ超であると、融液が飛散するなどして溶接ビードの形状がいびつになる場合がある。従って、レーザー溶接の速度は７．０ｍ／ｍｉｎ以下とするのがよい。
　レーザー溶接の際に、シールドガスが溶融池及びその周囲に供給されてもよい。その際、アルゴン、窒素、ヘリウム、二酸化炭素、酸素又はこれらの混合物をシールドガスとして用いてもよい。
　アルミニウムめっき鋼板を溶接する際の本開示のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤの供給量は、母材鋼板の組成、板厚、溶接条件に合わせて適宜調整することができる。すなわち、アンダーフィルの発生が無く、裏側への溶融金属の過大な膨出が無いように、フィラーワイヤの供給量を調整する。
（溶接金属の硬さ）
　本開示の溶接継手の製造方法を用いて製造した溶接継手は、溶接金属中のマルテンサイトの割合が高くなる。マルテンサイト硬さＨＭは、下記式（３）から求められる。
　ＨＭ＝８８４Ｃ（１－０．３Ｃ２）＋２９４・・・・・（３）
　ここで、Ｃは、溶接金属の平均Ｃ濃度を質量％で表したときの数値を示す。
　本開示の溶接継手の溶接金属のホットスタンプ後の硬さは、鋼板のＣ量、ソリッドワイヤのＣ量及び溶接条件から推定される溶接金属のＣ量から推定されるマルテンサイト硬さＨＭに対し、９０％以上となる。
　以上、溶接継手の製造方法を説明したが、本発明の目的を損なわない範囲で適宜変更することができる。
　以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
　アルミニウムめっき鋼板の母材鋼板の化学組成を表１に、ソリッドワイヤの化学組成を表２に示す。本発明の範囲外の数値には下線を付した。意図的に添加しない合金成分は表において空白とした。Ｐ、Ｓ、Ｎは意図的に添加した合金元素ではないが、成分分析値を記載した。Ａｌは主に脱酸剤としての役割を担う元素であるが、フェライト生成元素であるため、分析値を記載した。なお、表２中のＣｕ量は、Ｃｕめっきを含めた値である。ソリッドワイヤは表２の化学成分を有する原料を融解させた後、鍛造、圧延、伸線、焼鈍し、表３に記載の最終直径まで伸線した後、表２に示す通りに、一部のソリッドワイヤの表面にＣｕめっきをして作製した。なお、表３中のＪ２１及びＪ２２は、アルミニウムめっき鋼板の端部上下面それぞれについて、板幅方向に中央側に向かって端縁から１．５ｍｍまでの範囲のアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を除去し、母材鋼板が露出している露出部を形成している。また、表３中のＪ２３、Ｊ２４、Ｊ２５及びＪ２６は、上面において、板幅方向に中央側に向かって端縁から０．５ｍｍの位置から、端縁から１．５ｍｍの位置までの範囲のアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を除去し、母材鋼板が露出している露出部を形成し、下面において、幅方向に中央側に向かって端縁から１．５ｍｍまでの範囲のアルミニウムめっき層及び金属間化合物層を除去し、母材鋼板が露出している露出部を形成している。表３中のＪ２３、Ｊ２４、Ｊ２５及びＪ２６のめっき層の厚みは、板幅方向に中央側に向かって端縁から０．５ｍｍまでのアルミニウムめっき層及び金属間化合物層の平均厚みの合計を示す。また、表３中のＪ２７及びＪ２８は、幅方向に中央側に向かって端縁から１．５ｍｍまでの範囲のアルミニウムめっき層をレーザーで除去し、金属間化合物層が露出している露出部を形成している。表３中のＪ２７及びＪ２８のめっき層の厚みは、レーザーでアルミニウムめっき層を除去した後の金属間化合物層の厚みを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　次に、表３に示す鋼板Ａ及び鋼板Ｂを用意し、鋼板Ａ及び鋼板Ｂの端面を突合せて、表３に記載のソリッドワイヤを供給しながら、レーザー溶接により突合せ溶接を行い、溶接継手を作製した。なお、表３のめっき厚みはアルミニウムめっき層の平均厚み及び金属間化合物層の平均厚みの合計を示す。レーザー溶接は、レーザー出力３．０ｋＷ（キロワット）～７．０ｋＷ、溶接速度４．０ｍ／ｍｉｎ（メートル毎分）～７．０ｍ／ｍｉｎの条件で貫通溶接するように調整した。ソリッドワイヤはアンダーフィルの発生が無く、裏側への溶融金属の過大な膨出が無いように、供給量を調整した。得られた溶接継手を９５０℃に加熱した炉で４分間加熱し、その後水冷した金型で成形、焼入れしてホットスタンプ成形品を作製した。
　（ビッカース硬さ試験）
　得られた溶接継手に対し、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４（２００９）に準拠しビッカース硬さを測定した。測定方法について以下に説明する。
　得られた溶接継手を溶接線の半分の位置で、溶接線に対し垂直な方向に切断する。得られた断面において、溶接金属の幅中央を通り、アルミニウムめっき鋼板の厚み方向に平行な線を測定を行う測定線Ｆとする（図１の測定線Ｆ）。ここで、溶接金属２００の幅中央とは、アルミニウムめっき鋼板の厚み方向に垂直な方向で、アルミニウムめっき鋼板１００（鋼板Ａ）側で溶接金属が最も狭くなる位置（最もアルミニウムめっき鋼板１００（鋼板Ａ）が溶接金属側に入り込んだ位置）とアルミニウムめっき鋼板１１０（鋼板Ｂ）側で溶接金属が最も狭くなる位置（最もアルミニウムめっき鋼板１１０（鋼板Ｂ）が溶接金属側に入り込んだ位置）との間の中心をいう。ビッカース硬さは測定線Ｆ上にある溶接金属２００の中心Ｄ（図１の中心Ｄ）において、荷重０．５ｋｇｆで行う。さらに、測定線Ｆ上、且つ中心Ｄの上２点、下２点で測定し、それらの平均値を溶接金属の硬さとする。各測定後の圧痕の中心間の距離は、圧痕の対角線長さの３倍以上とする。なお、測定範囲は、測定線上の溶接金属の長さをＬとしたときに、上下に１／４Ｌの範囲とする。
　評価の基準とする溶接金属の硬さの推定値Ｈｖは、アルミニウムめっき鋼板１００（鋼板Ａ）のＣ量、アルミニウムめっき鋼板１１０（鋼板Ｂ）のＣ量及びソリッドワイヤのＣ量と溶接条件とから導いた溶接金属の平均Ｃ濃度を用い下記式（４）から求めた。
　Ｈｖ＝８８４Ｃ（１－０．３Ｃ２）＋２９４・・・・・（４）
　ここでＨｖは溶接金属の推定硬さ（単位：ＨＶ０．５）、Ｃは、溶接金属の平均Ｃ濃度を質量％で表したときの数値を示す。
　測定して得られた溶接金属の硬さ（実測値）が、この計算された推定硬さに対して９０％以上を合格とした。
　（引張試験）
　得られた溶接継手を用い、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１（２０１１）に準拠して、溶接線が負荷方向に対して垂直に配置したＪＩＳ５号試験片を作製した。作製したＪＩＳ５号試験片を用い、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１（２０１１）に基づき引張試験を行った。引張試験速度は１０ｍｍ／ｍｉｎ一定とした。試験後の破断経路が鋼板Ａ側であれば合格とし、破断経路が溶接金属の場合は不合格とした。
　これらの試験の結果を表３に示す。本発明の範囲外のワイヤＮｏ．には下線を付した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示すように、本発明例に係る継手Ｎｏ．Ｊ１～Ｊ１０、Ｊ１５～Ｊ２４、Ｊ２９～Ｊ３６は、ソリッドワイヤの化学組成が適正であるため、硬さに優れた溶接金属を形成することができた。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ１１は、Ｍｏ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ１２は、Ｍｏ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ１３は、Ｓｉ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ１４は、Ｍｏ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ２５は、Ｍｏ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ２６は、Ｍｏ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ２７は、Ｓｉ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　比較例に係る継手Ｎｏ．Ｊ２８は、Ｍｏ含有量が適正範囲外であるため、溶接金属の硬さが基準を下回り、破断経路も溶接金属であった。
　本発明によれば、アルミニウムめっき鋼板を溶接した際にアルミニウムが溶接金属に混入したとしても、高い硬さを有する溶接金属を形成することができるアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ及び溶接継手の製造方法を提供することができるため、産業上の利用可能性が高い。
１２　母材鋼板
１４　アルミニウムめっき層
１６　金属間化合物層
１００　アルミニウムめっき鋼板
１１０　アルミニウムめっき鋼板
２００　溶接金属
３００　溶接継手

Claims (5)

  1. 　アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤであって、ワイヤ全質量に対する質量％で、化学組成の含有量が、
    　　Ｃ：０．０８～０．２０％、
    　　Ｓｉ：０．５０％未満、
    　　Ｍｎ：１．５～２．８％、
    　　Ｍｏ：０．３０～２．０％、
    　　Ｐ：０．０５０％以下、
    　　Ｓ：０．０３０％以下、
    　　Ａｌ：０．１０％以下、
    　　Ｎ：０．０１０％以下、
    　　Ｃｕ：０．５０％以下、
    であり、残部が鉄および不純物からなる
    　アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ。
  2. 　さらに、前記鉄の一部に代えて、
    　　Ｃｒ：１．５％以下、
    　　Ｎｉ：３．０％以下、
    　　Ｂ　：０．０１０％以下、
    　　Ｔｉ: ０．２０％以下、
    　　Ｖ　: ０．５０％以下、
    　　Ｎｂ: ０．２０％以下、
    のうち１種または２種以上を含有する請求項１に記載のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ。
  3. 　前記アルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤの直径が０．６ｍｍ～１．２ｍｍである請求項１又は２に記載のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤ。
  4. 　板厚０．７ｍｍ～３．２ｍｍのアルミニウムめっき鋼板を少なくとも１枚以上溶接し、かつ、前記アルミニウムめっき鋼板を請求項１から３のうちいずれか１項に記載のアルミニウムめっき鋼板の溶接用ソリッドワイヤを用いて溶接する溶接継手の製造方法。
  5. 　レーザー溶接を用いて溶接する請求項４に記載の溶接継手の製造方法。
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