(57)【要約】  高強度鋼板を1枚以上含んでも、高いCTSが得られるスポット溶接継手及びその溶接方法を提供する。  複数枚の鋼板を含むスポット溶接継手1であって、1枚以上の鋼板が引張強度750〜2500MPaの高強度鋼板であり、鋼板の板厚方向断面において、最外側に配置された高強度鋼板S1と他の鋼板1Bとの重ね合わせ面を面Aとし、板厚方向の直線L1上にある高強度鋼板S1側のナゲット端部位置Eと、面Aと直線L1との交点Oと、の距離の1/2となる点を通り面Aと平行な面を面Bとした時に、面Aと面Bとに挟まれるナゲット端部線NEL上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に250μm離れた該接線と平行な直線L2と、L2に垂直な直線L3と、の交点Xを中心とする一辺が30μmの高強度鋼板S1を母材とする熱影響部4に含まれる正方形領域SAにおいて、ラスマルテンサイトから構成されるブロックの幅の平均値が0.5〜7.0μｍである。
2017064817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより形成されるスポット溶接継手であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されており、最外側に配置されている高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記スポット溶接により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
前記高強度鋼板Ｓ１と、当該高強度鋼板Ｓ１に重ね合わされている他の鋼板と、の重ね合わせ面を面Ａとし、
ナゲットの中心を通る板厚方向の直線Ｌ１と前記高強度鋼板Ｓ１側のナゲットの端部を示す線との交点と、前記面Ａと前記直線Ｌ１との交点と、の距離の１／２となる点を通り、前記面Ａと平行な面を面Ｂとしたときに、
ナゲットの端部を示す線のうち、前記面Ａと前記面Ｂとに挟まれるナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、当該正方形領域が前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれており、
前記正方形領域において、ラスマルテンサイトから構成されるブロックの幅の平均値が０．５〜７．０μｍであることを特徴とするスポット溶接継手。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
【請求項２】
複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより形成されるスポット溶接継手であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されておらず、最外側に配置されていない高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記スポット溶接により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
ナゲットの端部を示す線のうち、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とするナゲットの端部を示すナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、当該正方形領域が前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれており、
前記正方形領域において、ラスマルテンサイトから構成されるブロックの幅の平均値が０．５〜７．０μｍであることを特徴とするスポット溶接継手。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
【請求項３】
複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接するスポット溶接方法であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されており、最外側に配置されている高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記重ね合わせた複数枚の鋼板に溶接電極を介して通電する本溶接工程と、
前記本溶接工程後に、前記高強度鋼板Ｓ１のＭｓ点以上の温度に維持しながら、前記本溶接工程により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
前記高強度鋼板Ｓ１と、当該高強度鋼板Ｓ１に重ね合わされている他の鋼板と、の重ね合わせ面を面Ａとし、
ナゲットとなるべき部分の中心を通る板厚方向の直線Ｌ１と前記高強度鋼板Ｓ１側のナゲットとなるべき部分の端部を示す線との交点と、前記面Ａと前記直線Ｌ１との交点と、の距離の１／２となる点を通り、前記面Ａと平行な面を面Ｂとしたときに、
ナゲットとなるべき部分の端部を示す線のうち、前記面Ａと前記面Ｂとに挟まれるナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれる正方形領域が、前記高強度鋼板Ｓ１のＡｒ３点［℃］以上、（Ａｒ３点＋４００）［℃］以下の範囲で、０．０４秒以上５．０秒以下加熱されるよう制御する加熱制御工程と、を有することを特徴とするスポット溶接方法。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
【請求項４】
複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接するスポット溶接方法であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されておらず、最外側に配置されていない高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記重ね合わせた複数枚の鋼板に溶接電極を介して通電する本溶接工程と、
前記本溶接工程後に、前記高強度鋼板Ｓ１のＭｓ点以上の温度に維持しながら、前記本溶接工程により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
ナゲットとなるべき部分の端部を示す線のうち、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とするナゲットとなるべき部分の端部を示すナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれる正方形領域が、前記高強度鋼板Ｓ１のＡｒ３点［℃］以上、（Ａｒ３点＋４００）［℃］以下の範囲で、０．０４秒以上５．０秒以下加熱されるよう制御する加熱制御工程と、を有することを特徴とするスポット溶接方法。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより得られるスポット溶接継手および当該スポット溶接継手を得るのに好適なスポット溶接方法に関する。特に、１枚以上の高強度鋼板を含む複数枚の鋼板から構成された場合であっても、引張強度に優れたスポット溶接継手および当該スポット溶接継手を得るのに好適なスポット溶接方法に関する。【０００２】
近年、自動車分野では、低燃費化およびＣＯ２排出量の削減のため、車体を軽量化することが求められている。また、衝突安全性を向上させるため、車体部材を高強度化することが求められている。これらの要求を満たすためには、車体および部品等に高強度鋼板を使用することが有効である。ところで、車体の組立および部品の取付けの際には、複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接して形成されたスポット溶接継手が用いられている。【０００３】
スポット溶接継手において、引張強度は重要な特性である。引張強度には、せん断方向に引張荷重を負荷して測定する引張せん断力（ＴＳＳ）と、剥離方向に引張荷重を負荷して測定する十字引張力（ＣＴＳ）と、がある。なお、引張せん断力および十字引張力の測定方法は、それぞれ、ＪＩＳ  Ｚ  ３１３６およびＪＩＳ  Ｚ  ３１３７に規定されている。【０００４】
引張強度がそれほど高くない鋼板、たとえば、２７０ＭＰａ〜６００ＭＰａ程度の引張強度を有する鋼板を複数枚重ね合わせて形成されるスポット溶接継手のＣＴＳは、継手を構成する鋼板の引張強度の増加に伴い増加するため、継手の引張強度に関する問題は生じ難い。【０００５】
しかしながら、引張強度が高い鋼板、たとえば、引張強度が７５０ＭＰａ以上の鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板により形成されるスポット溶接継手におけるＣＴＳは、継手を構成する鋼板の引張強度が増加しても、増加しないか、又は、減少する。鋼板の変形能の低下により溶接部への応力集中が高まることと、溶接部に焼きが入ることにより溶接部の靱性が低下することが、その理由である。このため、引張強度が高い鋼板、いわゆる高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板により形成されるスポット溶接継手におけるＣＴＳの向上が求められている。【０００６】
高強度鋼板を含んで形成されるスポット溶接継手における強度および靭性を確保する方法としては、たとえば、特許文献１〜６に記載されている方法が挙げられる。【０００７】
特許文献１には、鋼板を溶融させて接合するための本通電が終了してから一定時間が経過した後に、テンパー通電を行うことにより、スポット溶接継手の接合部（ナゲット部及び熱影響部）を焼鈍して、硬さを低下させる方法が記載されている。【０００８】
しかしながら、この方法では、テンパー通電を行う前に、マルテンサイト変態をほぼ完了させる必要がある。このため、本通電終了後、長い冷却時間が必要になる。さらに、この方法により得られるスポット溶接継手では、ナゲットが軟化してせん断力が低下する。【０００９】
特許文献２には、溶接後に、溶接部を、溶接とは別の加熱手段である高周波加熱により焼戻し処理する方法が記載されている。しかしながら、この方法では、溶接後に別工程が必要となり作業手順が煩雑になる。また、この方法では、高周波を利用するための特殊な装置が必要となる。さらに、この方法により得られるスポット溶接継手では、ナゲットが軟化してせん断力が低下する。【００１０】
特許文献３には、本溶接によりナゲットを形成した後に、本溶接電流以上の電流で後通電する方法が記載されている。しかしながら、この方法では、後通電時間を長くすると、得られるスポット溶接継手において、ナゲット径が拡大するだけで、組織が通常の溶接と同じになる。【００１１】
特許文献４には、引張強度が４４０ＭＰａ以上の鋼板をスポット溶接する方法が記載されている。この方法では、鋼板の成分組成を、Ｃ×Ｐ≦０．００２５、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１％以下に規制する。そして、溶接後、溶接部に３００℃で２０分程度の熱処理を施す。しかしながら、この方法では、適用可能な鋼板が限定される。さらに、この方法では、溶接に長時間を要して生産性が低い。【００１２】
特許文献５には、ナゲット外層域のミクロ組織と、ミクロ組織中の炭化物の平均粒径及び個数密度と、を規定した高強度鋼板（引張強度：７５０〜１８５０ＭＰａ、炭素当量Ｃeq：０．２２〜０．５５質量％）を含んで形成されるスポット溶接継手が記載されている。しかしながら、ナゲットの外側で破断する場合には、ナゲットの組織は何ら寄与しないので、ミクロ組織に係る規定は意味がない。【００１３】
特許文献６には、引張強度が９００〜１８５０ＭＰａ、板厚が１．８〜２．８ｍｍの鋼板をスポット溶接する方法が記載されている。この方法では、溶接後、引き続き、溶接電流の０．５倍〜０．９倍の電流で、溶接時間の０．３倍〜０．５倍の時間、後通電を行う。しかしながら、この方法では、本溶接と後通電との間の時間についての検討が十分になされておらず、継手強度の向上に寄与するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１０３０４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１２５８０１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１５７０６号公報
【特許文献４】特開２０１０−０５９４５１号公報
【特許文献５】国際公開第２０１１／０２５０１５号
【特許文献６】特開２０１１−００５５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上のような背景から、従来、引張強度が高い高強度鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板により形成されるスポット溶接継手においては、靱性が不足し易く、十分に高い十字引張力を確保することが難しい。【００１６】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされ、引張強度が高い高強度鋼板、具体的には、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａである高強度鋼板を少なくとも１枚含んでいても、十分に高い十字引張力（ＣＴＳ）が得られるスポット溶接継手および当該スポット溶接継手を得るのに好適なスポット溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明者らは、上記課題を解決する方法について、冶金学的視点及び力学的視点から鋭意検討した。その結果、溶融凝固部（以下「ナゲット」という）内部の靭性を確保するだけでは、十字引張試験の際、ナゲット内部で生じる低荷重破断を抑制できても、ナゲット周辺部、すなわち熱影響部で生じる低荷重破断を抑制できないことが判明した。【００１８】
そして、信頼性の高いスポット溶接継手を得るためには、ナゲット内部だけでなく、ナゲット周辺部の組織をも併せて改善することが必要であり、そのためには、溶融部に凝固域が形成された後、凝固域を囲む熱影響部の組織を制御することにより、熱影響部で生じる低荷重破断を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１９】
すなわち、本発明の態様は、
（１）複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより形成されるスポット溶接継手であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されており、最外側に配置されている高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記スポット溶接により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
前記高強度鋼板Ｓ１と、当該高強度鋼板Ｓ１に重ね合わされている他の鋼板と、の重ね合わせ面を面Ａとし、
ナゲットの中心を通る板厚方向の直線Ｌ１と前記高強度鋼板Ｓ１側のナゲットの端部を示す線との交点と、前記面Ａと前記直線Ｌ１との交点と、の距離の１／２となる点を通り、前記面Ａと平行な面を面Ｂとしたときに、
ナゲットの端部を示す線のうち、前記面Ａと前記面Ｂとに挟まれるナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、当該正方形領域が前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれており、
前記正方形領域において、ラスマルテンサイトから構成されるブロックの幅の平均値が０．５〜７．０μｍであることを特徴とするスポット溶接継手。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
（２）複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接することにより形成されるスポット溶接継手であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されておらず、最外側に配置されていない高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記スポット溶接により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
ナゲットの端部を示す線のうち、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とするナゲットの端部を示すナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、当該正方形領域が前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれており、
前記正方形領域において、ラスマルテンサイトから構成されるブロックの幅の平均値が０．５〜７．０μｍであることを特徴とするスポット溶接継手。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。【００２０】
（３）複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接するスポット溶接方法であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されており、最外側に配置されている高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記重ね合わせた複数枚の鋼板に溶接電極を介して通電する本溶接工程と、
前記本溶接工程後に、前記高強度鋼板Ｓ１のＭｓ点以上の温度に維持しながら、前記本溶接工程により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
前記高強度鋼板Ｓ１と、当該高強度鋼板Ｓ１に重ね合わされている他の鋼板と、の重ね合わせ面を面Ａとし、
ナゲットとなるべき部分の中心を通る板厚方向の直線Ｌ１と前記高強度鋼板Ｓ１側のナゲットとなるべき部分の端部を示す線との交点と、前記面Ａと前記直線Ｌ１との交点と、の距離の１／２となる点を通り、前記面Ａと平行な面を面Ｂとしたときに、
ナゲットとなるべき部分の端部を示す線のうち、前記面Ａと前記面Ｂとに挟まれるナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれる正方形領域が、前記高強度鋼板Ｓ１のＡｒ３点［℃］以上、（Ａｒ３点＋４００）［℃］以下の範囲で、０．０４秒以上５．０秒以下加熱されるよう制御する加熱制御工程と、を有することを特徴とするスポット溶接方法。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
（４）複数枚の鋼板を重ね合わせてスポット溶接するスポット溶接方法であって、
前記複数枚の鋼板のうち少なくとも１枚の鋼板は、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａの高強度鋼板であり、
下記（Ａ）式で表される前記高強度鋼板の炭素当量Ｃeqが０．２０質量％〜０．５５質量％であり、
前記複数枚の鋼板の重ね合わせにおいて、高強度鋼板が最外側に配置されておらず、最外側に配置されていない高強度鋼板を高強度鋼板Ｓ１とし、
前記重ね合わせた複数枚の鋼板に溶接電極を介して通電する本溶接工程と、
前記本溶接工程後に、前記高強度鋼板Ｓ１のＭｓ点以上の温度に維持しながら、前記本溶接工程により前記鋼板の表面に形成された溶接痕の中心を通り、かつ、前記鋼板の板厚方向に沿って切った断面において、
ナゲットとなるべき部分の端部を示す線のうち、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とするナゲットとなるべき部分の端部を示すナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線に対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、前記任意の位置を通り、前記直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点を中心とする一辺が３０μmの正方形領域であって、前記高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部に含まれる正方形領域が、前記高強度鋼板Ｓ１のＡｒ３点［℃］以上、（Ａｒ３点＋４００）［℃］以下の範囲で、０．０４秒以上５．０秒以下加熱されるよう制御する加熱制御工程と、を有することを特徴とするスポット溶接方法。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（Ａ）
前記（Ａ）式における[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、引張強度が７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａである高強度鋼板を少なくとも１枚含んでいても、十分に高い十字引張力（ＣＴＳ）が得られるスポット溶接継手および当該スポット溶接継手を得るのに好適なスポット溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本実施形態に係るスポット溶接継手の板厚方向における模式的な断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るスポット溶接継手の熱影響部を構成するマルテンサイト組織におけるブロックを説明するための模式的な図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態に係るスポット溶接継手のうち、２枚の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、高強度鋼板が最外側に配置されている場合に、当該スポット溶接継手の板厚方向における断面において、ブロックの幅を測定する正方形領域を説明するための模式的な図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本実施形態に係るスポット溶接継手のうち、３枚の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、高強度鋼板が最外側に配置されている場合に、当該スポット溶接継手の板厚方向における断面において、ブロックの幅を測定する正方形領域を説明するための模式的な図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本実施形態に係るスポット溶接継手のうち、３枚の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、高強度鋼板が最外側に配置されていない場合に、当該スポット溶接継手の板厚方向における断面において、ブロックの幅を測定する正方形領域を説明するための模式的な図である。
【図４】図４は、スポット溶接を開始する際の、２枚の鋼板と溶接電極の配置の一例を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るスポット溶接方法において、加熱制御工程において、図３Ａ〜図３Ｃに示す正方形領域に加わる温度履歴を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明例に係るスポット溶接継手の正方形領域におけるマルテンサイト組織を示すＳＥＭ写真である。
【図７】図７は、比較例に係るスポット溶接継手の正方形領域におけるマルテンサイト組織を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１  スポット溶接継手
１．１  高強度鋼板
１．２  熱影響部
１．３  高強度鋼板以外の鋼板
２  スポット溶接方法
２．１  本溶接工程
２．２  加熱制御工程
３  本実施形態の効果
４  変形例
【００２４】
（１  スポット溶接継手）
本実施形態に係るスポット溶接継手１は、図１に示すように、母材である２枚の鋼板１Ａ、１Ｂが重ね合わされ、重ね合わされた部分の一部がスポット溶接により溶融して接合されることにより、鋼板１Ａと鋼板１Ｂとが一体化された構成を有している。本実施形態では、鋼板１Ａ、１Ｂのうち、少なくとも１枚は、後述する引張強度が高い高強度鋼板である。
【００２５】
本実施形態に係るスポット溶接継手を構成する複数枚の鋼板に関して、鋼板に１枚以上の高強度鋼板が含まれていれば、特に制限されない。すなわち、スポット溶接継手を構成する全ての鋼板が高強度鋼板であってもよいし、高強度鋼板が１枚であってもよい。
【００２６】
また、図１では、２枚の鋼板を接合して得られるスポット溶接継手を示しているが、３枚以上の鋼板を接合して得られるスポット溶接継手であってもよい。この場合であっても、１枚以上の鋼板が高強度鋼板であればよい。さらに、３枚以上の鋼板を重ね合せる場合、３枚以上の鋼板の各々の板厚が異なっていてもよい。また、３枚以上の鋼板を重ね合せる場合、少なくとも２枚の鋼板の板厚が同じでもよい。
【００２７】
また、鋼板の鋼種は特に限定されない。例えば、２相組織型（例えば、フェライト中にマルテンサイトを含む組織、フェライト中にベイナイトを含む組織）、加工誘起変態型（フェライト中に残留オーステナイトを含む組織）、焼入れ型（マルテンサイト組織）、微細結晶型（フェライト主体組織）等、何れの型の鋼種でもよい。
【００２８】
（１．１  高強度鋼板）
本実施形態では、高強度鋼板の引張強度は７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａである。上述したように、引張強度の高い、たとえば、引張強度が７５０ＭＰａ以上の高強度鋼板を含むスポット溶接継手を形成した場合、高強度鋼板を用いているにもかかわらず、スポット溶接継手の十字引張力（ＣＴＳ）は減少してしまう。
【００２９】
高強度鋼板の引張強度が７５０ＭＰａ未満である場合、元々、十字引張力（ＣＴＳ）が高く、また、スポット溶接継手に対する負荷が小さい。したがって、継手強度に関する問題は生じ難い。よって、本実施形態では、高強度鋼板は、上述したような問題が顕在化する７５０ＭＰａ以上の引張強度を有する鋼板とする。
【００３０】
高強度鋼板の引張強度が２５００ＭＰａを超えると、継手強度の低下およびばらつきを抑制することが難しくなる。さらに、このことに伴い、溶接部における破断形態の劣化、及び、ナゲット内部での欠陥や割れの発生を抑制することが難しくなる。よって、高強度鋼板の引張強度を２５００ＭＰａ以下とする。
【００３１】
（炭素当量Ｃeq）
本実施形態では、高強度鋼板の炭素当量Ｃeqは、０．２０質量％〜０．５５質量％の範囲である。炭素当量Ｃeqが０．２０質量％未満では、上述した高強度鋼板の引張強度の下限値である７５０ＭＰａ以上の引張強度が得られない傾向にある。一方、炭素当量Ｃeqが０．５５質量％を超えると、引張強度が上述した高強度鋼板の引張強度の上限値である２５００ＭＰａを超える傾向にあるので、好ましくない。なお、炭素当量Ｃeqは以下の（１）式で表される。
Ｃeq＝[Ｃ]＋[Ｓｉ]／３０＋[Ｍｎ]／２０＋２[Ｐ]＋４[Ｓ]  ・・・（１）
[Ｃ]、[Ｓｉ]、[Ｍｎ]、[Ｐ]、及び[Ｓ]は、それぞれＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの各含有量（質量％）である。
【００３２】
（１．２  熱影響部）
本実施形態に係るスポット溶接継手１は、このような高強度鋼板を含む構成でありながら、優れた引張強さ、特に十字引張強さ（ＣＴＳ）を有している。
【００３３】
図１に示すように、スポット溶接継手１の接合部分には、スポット溶接により溶融後凝固して形成されたナゲット（溶融凝固部）３が存在し、ナゲットの周囲には、スポット溶接によりＡｃ１点［℃］以上溶融温度未満に加熱されその後の冷却により、母材の組織が変化して母材の組織とは異なる組織を有する熱影響部（ＨＡＺ）４が存在している。
【００３４】
本実施形態に係るスポット溶接継手１は、上記の熱影響部４の組織を改善して、母材となる鋼板の引張強度の高強度化に伴い、熱影響部において生じるプラグ破断を抑制して、ＣＴＳの向上を実現している。以下、改善された熱影響部４の組織について詳細に説明する。
【００３５】
熱影響部４は、スポット溶接時に鋼板１Ａおよび１Ｂに通電される工程において、通電により発生する抵抗熱により母材の組織が加熱され、その後冷却されることにより形成される。この冷却時に、熱影響部４の温度が母材のＭｓ点を下回ると、熱影響部４の組織にマルテンサイト組織が生成し始める。
【００３６】
したがって、スポット溶接終了後のスポット溶接継手１の熱影響部４の組織は主にマルテンサイト組織から構成される。本実施形態では、このマルテンサイト組織を制御することにより、熱影響部４の組織を改善し、熱影響部における破断を抑制し、ＣＴＳの向上を実現している。
【００３７】
具体的には、高強度鋼板を母材とする熱影響部４には、マルテンサイト組織が存在している。図２に示すように、マルテンサイト組織１０では、ほぼ同じ結晶方位を有する微細なラスマルテンサイトが集合してブロック１１を形成している。ブロック１１は細長い形状を有しており、ブロック１１のサイズの指標として、通常、ブロック１１の幅（短手方向の長さ）が測定される。本実施形態では、熱影響部４内の特定の正方形領域において、ラスマルテンサイトから構成されるブロック１１の幅が比較的に大きく、その平均値が０．５〜７．０μｍであり、好ましくは２〜６μｍである。
【００３８】
本実施形態では、高強度鋼板を母材とする熱影響部のマルテンサイト組織を制御し、ブロックの幅を大きくして上記の範囲内とすることにより、熱影響部４の靭性を向上させている。その結果、熱影響部における破断が抑制され、高強度鋼板を含むスポット溶接継手であっても、そのＣＴＳを向上させることができる。
【００３９】
上記のブロックの幅の範囲は、熱影響部４全体において満足されている必要はなく、熱影響部の特定の正方形領域において満足していればよい。したがって、ブロックの幅が上記の範囲内である場合には、熱影響部４の組織全体として、ＣＴＳの向上に寄与できる程度、すなわち、熱影響部４におけるプラグ破断が抑制される程度に当該組織が改善されていることを意味する。なお、特定の正方形領域は、以下のようにして決定される。
【００４０】
以下では、複数枚の鋼板が重ね合わされたスポット溶接継手において、高強度鋼板が最外側に配置されている場合と、高強度鋼板が最外側に配置されていない場合と、に分けて説明する。通常、破断が生じるのは、スポット溶接継手の最外側の鋼板を含む箇所だからである。まず、高強度鋼板が最外側に配置されている場合について説明する。
【００４１】
図３Ａは、２枚の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、接合部分として目視可能な溶接痕の中心を通り、かつ、鋼板の板厚方向に沿って切った断面を示している。図３Ａでは、鋼板１Ａが高強度鋼板Ｓ１であり、鋼板１Ｂは高強度鋼板以外の鋼板である。また、図３Ａからも明らかなように、本実施形態では、２枚の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手では、高強度鋼板が必ず最外側に配置されている。
【００４２】
この断面において、高強度鋼板Ｓ１と、当該高強度鋼板Ｓ１に重ね合わされている他の鋼板１Ｂと、の重ね合わせ面を面Ａとする。また、ナゲットの中心Ｏを通る板厚方向の直線Ｌ１と高強度鋼板Ｓ１側のナゲットの端部を示す線との交点Ｅと、面Ａと直線Ｌ１との交点（図３Ａではナゲットの中心Ｏ）と、の距離の１／２となる点を通り、面Ａと平行な面を面Ｂとする。ナゲット３の端部を示す線のうち、面Ａと面Ｂとに挟まれるナゲットの端部を、ナゲット端部線ＮＥＬとする。図３Ａでは、ナゲット端部線ＮＥＬは太線で示されている。
【００４３】
このようにして規定されるナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線ＴＬを想定すると、この接線ＴＬに対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線ＴＬと平行な直線Ｌ２と、当該任意の位置を通り、直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点Ｘを求める。そして、この交点Ｘを中心とする一辺が３０μmの正方形領域ＳＡを、ブロックの幅を測定する領域とすればよい。この正方形領域は、高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部４に含まれることになる。
【００４４】
続いて、３枚以上の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、高強度鋼板が最外側に配置されている場合について説明する。
【００４５】
図３Ｂは、３枚の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、接合部分として目視可能な溶接痕の中心を通り、かつ、鋼板の板厚方向に沿って切った断面を示している。図３Ｂでは、鋼板１Ａが高強度鋼板Ｓ１であり、鋼板１Ｂおよび１Ｃは高強度鋼板以外の鋼板である。
【００４６】
この断面において、高強度鋼板Ｓ１と、当該高強度鋼板Ｓ１に重ね合わされている他の鋼板１Ｂと、の重ね合わせ面を面Ａとする。また、ナゲットの中心Ｏを通る板厚方向の直線Ｌ１と高強度鋼板Ｓ１側のナゲットの端部との交点Ｅと、面Ａと直線Ｌ１との交点Ｃと、の距離の１／２となる点を通り、面Ａと平行な面を面Ｂとする。ナゲット３の端部を示す線のうち、面Ａと面Ｂとに挟まれるナゲットの端部を、ナゲット端部線ＮＥＬとする。図３Ｂでは、ナゲット端部線ＮＥＬは太線で示されている。
【００４７】
このようにして規定されるナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線ＴＬを想定して、この接線ＴＬに対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線と平行な直線Ｌ２と、当該任意の位置を通り、直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点Ｘを求める。そして、この交点Ｘを中心とする一辺が３０μmの正方形領域ＳＡを、ブロックの幅を測定する領域とすればよい。この正方形領域は、高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部４に含まれることになる。
【００４８】
次に、３枚以上の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、高強度鋼板が最外側に配置されていない場合について説明する。
【００４９】
図３Ｃは、３枚の鋼板を重ね合わせて得られるスポット溶接継手において、接合部分として目視可能な溶接痕の中心を通り、かつ、鋼板の板厚方向に沿って切った断面を示している。図３Ｃでは、鋼板１Ｂが高強度鋼板Ｓ１であり、鋼板１Ａおよび１Ｃは高強度鋼板以外の鋼板である。
【００５０】
この断面において、ナゲット３の端部を示す線のうち、高強度鋼板Ｓ１を母材とするナゲットの端部がナゲット端部線ＮＥＬとして示されている。図３Ｃでは、ナゲット端部線ＮＥＬは太線で示されている。このナゲット端部線ＮＥＬ上の任意の位置における接線ＴＬを想定して、この接線ＴＬに対して熱影響部側に２５０μm離れた当該接線ＴＬと平行な直線Ｌ２と、当該任意の位置を通り、直線Ｌ２に垂直な直線Ｌ３と、の交点Ｘを求める。そして、この交点Ｘを中心とする一辺が３０μmの正方形領域ＳＡを、ブロックの幅を測定する領域とすればよい。この正方形領域は、高強度鋼板Ｓ１を母材とする熱影響部４に含まれることになる。
【００５１】
なお、正方形領域ＳＡにおいて、ブロックの幅は以下のようにして測定すればよい。ＳＥＭにおいて、該当する部位のＥＢＳＤ（Electron Back Scatter Diffraction Patterns）によって方位マップを採取する。そして、K-S関係から旧オーステナイト粒界を判断し、その粒内で方位差が15°以上の差がある最小単位を判断し、その形状の幅の狭い方のサイズをブロックの幅と規定する。
【００５２】
上記のブロックの幅が測定される熱影響部の母材である高強度鋼板は、上述した引張強度および炭素当量に加えて、以下の要件を満足することが好ましい。
【００５３】
（板厚）
高強度鋼板の板厚は特に限定されないが、たとえば、自動車の車体等に一般に用いられている高強度鋼板の板厚（０．５ｍｍ〜３．２ｍｍ）程度であればよい。ただし、高強度鋼板の板厚の増加に伴ってナゲットの周囲での応力集中が増加するので、高強度鋼板の板厚は２．６ｍｍ以下が好ましい。
【００５４】
（成分組成）
上述した高強度鋼板の引張強度（７５０ＭＰａ〜２５００ＭＰａ）を確保できる成分組成を選択すればよい。スポット溶接後の鋼部材が、主として、自動車分野等で使用されることを考慮すれば、高強度鋼板の成分組成は、以下の成分組成が好ましい。なお、以下において、％は質量％を意味する。
【００５５】
［Ｃ：０．０７質量％〜０．４５質量％］
Ｃは、鋼の引張強度を高める元素である。鋼中のＣの含有量が多いほど、ナゲットの強度を高めることができる。しかしながら、鋼中のＣの含有量が０．０７質量％未満であると、７５０ＭＰａ以上の引張強度を得ることが難しい。一方、鋼中のＣの含有量が０．４５質量％を超えると、高強度鋼板の加工性が低下する。したがって、高強度鋼板のＣの含有量は、０．０７質量％〜０．４５質量％が好ましい。
【００５６】
［Ｓｉ：０．００１質量％〜２．５０質量％］
Ｓｉは、固溶強化及び組織強化により、鋼の強度を高める元素である。しかしながら、鋼中のＳｉの含有量が２．５０質量％を超えると、鋼の加工性が低下する。一方、鋼中のＳｉの含有量を工業的に０．００１質量％未満に低減することは技術的に難しい。したがって、高強度鋼板のＳｉの含有量は、０．００１質量％〜２．５０質量％が好ましい。
【００５７】
［Ｍｎ：０．８質量％〜５．０質量％］
Ｍｎは、鋼の強度を高める元素である。しかしながら、鋼中のＭｎの含有量が５．０質量％を超えると、鋼の加工性が劣化する。一方、鋼中のＭｎの含有量が０．８質量％未満であると、７５０ＭＰａ以上の引張強度を得るのが難しい。したがって、高強度鋼板のＭｎの含有量は、０．８質量％〜５．０質量％が好ましい。
【００５８】
［Ｐ：０．０３質量％以下］
Ｐは、ナゲットを脆化する元素である。鋼中のＰの含有量が０．０３質量％を超えると、ナゲット内の割れが生じ易くなり、十分に高い継手強度を得ることが難しい。したがって、高強度鋼板のＰの含有量は、０．０３質量％以下が好ましい。なお、鋼中のＰの含有量を０．００１質量％未満に低減することは、コストの点で、好ましくない。したがって、高強度鋼板のＰの含有量は、０．００１質量％以上が好ましい。ただし、高強度鋼板のＰの含有量を、０．００１質量％未満にしてもよい。
【００５９】
［Ｓ：０．０１質量％以下］
Ｓは、ナゲットを脆化する元素である。また、Ｓは、Ｍｎと結合して粗大なＭｎＳを形成し、鋼の加工性を阻害する元素である。鋼中のＳの含有量が０．０１質量％を超えると、ナゲット内の割れが生じ易くなることにより、十分に高い継手強度を得ることが難しくなる。さらに、鋼の加工性が低下する。したがって、高強度鋼板のＳの含有量は、０．０１質量％以下が好ましい。なお、鋼中のＳの含有量を０．０００１質量％未満に低減することは、コストの点で、好ましくない。したがって、高強度鋼板のＳの含有量は、０．０００１質量％以上が好ましい。ただし、高強度鋼板のＳの含有量を、０．０００１質量％未満にしてもよい。
【００６０】
［Ｎ：０．０１質量％以下］
Ｎは、粗大な窒化物を形成し、鋼の加工性を劣化させる元素である。また、Ｎは、溶接時のブローホールの発生原因になる元素である。鋼中のＮの含有量が０．０１質量％を超えると、鋼の加工性の劣化やブローホールの発生が顕著となる。したがって、高強度鋼板のＮの含有量は、０．０１質量％以下が好ましい。なお、鋼中のＮの含有量を０．０００５質量％未満に低減することは、コストの点で、好ましくない。したがって、高強度鋼板のＮの含有量は、０．０００５質量％以上が好ましい。ただし、高強度鋼板のＮの含有量を、０．０００５質量％未満にしてもよい。
【００６１】
［Ｏ：０．０１質量％以下］
Ｏは、酸化物を形成し、鋼の加工性を劣化させる元素である。鋼中のＯの含有量が０．０１質量％を超えると、鋼の加工性の劣化が顕著となる。したがって、高強度鋼板のＯの含有量は０．０１質量％以下が好ましい。なお、高強度鋼板のＯの含有量を０．０００５質量％未満に低減することは、コストの点で、好ましくない。したがって、高強度鋼板のＯの含有量は、０．０００５質量％以上が好ましい。ただし、高強度鋼板のＯの含有量を、０．０００５質量％未満にしてもよい。
【００６２】
［Ａｌ：１．００質量％以下］
Ａｌは、フェライト安定化元素であり、ベイナイト変態時のセメンタイト析出抑制等の効果がある。このため、鋼組織の制御のために含有されている。また、Ａｌは脱酸材としても機能する。その一方で、Ａｌは酸化しやすい。Ａｌの含有量が１．００質量％を超えていると、介在物が増加することにより、鋼の加工性が劣化しやすくなる。したがって、高強度鋼板のＡｌの含有量は、１．００質量％以下であることが好ましい。
【００６３】
高強度鋼板は、以上の主要元素の他に、必要に応じて、以下の元素を選択的に含有してもよい。
【００６４】
［Ｔｉ：０．００５質量％〜０．２０質量％］
［Ｎｂ：０．００５質量％〜０．２０質量％］
［Ｖ  ：０．００５質量％〜０．２０質量％］
Ｔｉ、Ｎｂ、及び、Ｖは、析出強化と、フェライト結晶粒の成長の抑制による細粒強化と、再結晶の抑制による転位強化と、の少なくとも何れか１つにより、鋼の強度の上昇に寄与する元素である。しかしながら、いずれの元素も、鋼中の含有量が０．００５質量％未満であると、添加効果が発現し難い。一方、鋼中の含有量が０．２０質量％を超えると、鋼の加工性を阻害する。したがって、高強度鋼板におけるこれらの元素の含有量は、いずれも、０．００５質量％〜０．２０質量％が好ましい。
【００６５】
［Ｂ：０．０００１質量％〜０．０１質量％］
Ｂは、鋼組織を制御して鋼を強化する元素である。しかしながら、鋼中のＢの含有量が０．０００１質量％未満であると、添加効果が発現し難い。一方、鋼中のＢの含有量が０．０１質量％を超えると、添加効果が飽和する。したがって、高強度鋼板のＢの含有量は、０．０００１質量％〜０．０１質量％が好ましい。
【００６６】
［Ｃｒ：０．０１質量％〜２．０質量％］
［Ｎｉ：０．０１質量％〜２．０質量％］
［Ｃｕ：０．０１質量％〜２．０質量％］
［Ｍｏ：０．０１質量％〜０．８質量％］
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＭｏは、鋼の強度の向上に寄与する元素である。これらの元素は、例えば、Ｍｎ（強度向上元素）の一部に代えて用いることができる。しかしながら、いずれの元素も、鋼中の含有量が０．０１質量％未満であると、強度の向上に寄与しない。
【００６７】
したがって、高強度鋼板におけるこれらの元素の含有量は、いずれも、０．０１質量％以上が好ましい。一方、Ｃｒ、Ｎｉ、及びＣｕの鋼中の含有量が２．０質量％を超えると、鋼中のＭｏの含有量が０．８質量％を超えている場合に、酸洗時や熱間加工時に支障が生じることがある。したがって、高強度鋼板のＣｒ、Ｎｉ、及びＣｕの含有量は、２．０質量％以下が好ましい。また、高強度鋼板のＭｏの含有量は、０．８質量％以下が好ましい。
【００６８】
［Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及びＲＥＭ（rare earth metal）の少なくとも１種：合計で０．０００１質量％〜１．０質量％］
Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、及びＲＥＭは、脱酸後の酸化物の大きさや、熱延鋼板中に存在する硫化物の大きさを小さくして、鋼の加工性の向上に寄与する元素である。しかしながら、鋼中におけるこれらの元素の含有量が合計で０．０００１質量％未満であると、添加効果が発現し難い。一方、鋼中におけるこれらの元素の含有量が合計で１．０質量％を超えると、鋼の加工性が低下する。したがって、高強度鋼板におけるこれらの元素の含有量は、合計で、０．０００１質量％〜１．０質量％が好ましい。
【００６９】
なお、ＲＥＭは、ランタノイド系列に属する元素であり、ＲＥＭ及びＣｅは、製鋼の段階でミッシュメタルとして溶鋼に添加することができる。また、ＬａやＣｅの他に、ランタノイド系列の元素が複合で含有されていてもよい。
【００７０】
高強度鋼板における以上の各元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物とすればよい。なお、上述のＣｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶについては、いずれも前記下限値未満の微量を不純物として含有することが許容される。また、Ｃａ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｌａ、及びＲＥＭについても、その合計量の前記下限値未満の微量を不純物として含有することが許容される。
【００７１】
（めっき）
高強度鋼板の表面にめっき層が形成されていてもよい。さらに、高強度鋼板と重ね合わせる鋼板の表面にめっき層が形成されていてもよい。めっき層の種類は、例えば、Ｚｎ系、Ｚｎ−Ｆｅ系、Ｚｎ−Ｎｉ系、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｚｎ−Ｍｇ系、Ｐｂ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系等が挙げられる。
【００７２】
Ｚｎ系めっき層を備えた高強度鋼板としては、例えば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、及び電気亜鉛めっき鋼板、等が挙げられる。高強度鋼板の表面にめっき層が形成されていると、スポット溶接継手が優れた耐食性を示す。めっき層が、高強度鋼板の表面に合金化した亜鉛めっき層である場合、優れた耐食性が得られ、また、塗料の密着性が良好になる。
【００７３】
めっき層の目付け量も特に限定されない。高強度鋼板の片面におけるめっき層の目付け量を１００ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。高強度鋼板の片面における目付け量が１００ｇ／ｍ２を超えると、めっき層が溶接の際の障害となる場合がある。めっき層は、高強度鋼板の片面だけに形成されていても、両面に形成されていてもよい。なお、めっき層の表層に無機系又は有機系の皮膜（例えば、潤滑皮膜等）等が形成されていてもよい。
【００７４】
（１．３  高強度鋼板以外の鋼板）
高強度鋼板と重ね合わせる鋼板（高強度鋼板以外の鋼板）の鋼種は特に限定されない。高強度鋼板の鋼種と異なる鋼種であってもよいし、同じ鋼種であってもよい。高強度鋼板以外の鋼板としては、たとえば、軟鋼板が例示される。
【００７５】
高強度鋼板以外の鋼板の引張強度は特に限定されない。自動車分野等で使用される鋼部材である場合、使用される鋼部材に応じて、引張強度を選択すればよい。たとえば、引張強度が７５０ＭＰａ未満の鋼板としてもよい。
【００７６】
高強度鋼板と重ね合わせる鋼板の炭素当量Ｃeqは特に制限されない。
【００７７】
高強度鋼板以外の鋼板の板厚は特に限定されない。重ね合わせる複数枚の鋼板の板厚が、相互に異なっていてもよい。なお、一般に、鋼板の厚さは６ｍｍ以下である。
【００７８】
高強度鋼板以外の鋼板の成分組成は特に制限されない。また、高強度鋼板以外の鋼板についても、めっきが施されていてもよく、めっき層に関する条件は高強度鋼板の場合と同じである。
【００７９】
（２  スポット溶接方法）
以下では、上記のスポット溶接継手を得るために好適なスポット溶接方法について詳細に説明する。
【００８０】
本実施形態に係るスポット溶接方法は、鋼板間に通電し、鋼板同士を接合するために行う本溶接工程と、本溶接工程後に熱影響部の組織を制御するために行う加熱制御工程と、有している。
【００８１】
（２．１  本溶接工程）
図４は、スポット溶接を開始する際の、少なくとも１枚の高強度鋼板を含む２枚の鋼板と溶接電極の配置の一例を示す図である。図４に示すように、まず、鋼板１Ａ、１Ｂを、板面が互いに向き合うように重ね合わせる。次に、重ね合わせられた鋼板１Ａ、１Ｂを、上下から溶接電極２Ａ、２Ｂで挟み、必要に応じて加圧しながら、溶接電極２Ａ、２Ｂを通電する。通電により生じる抵抗熱により、鋼板１Ａ、１Ｂの通電部分が溶融し、鋼板１Ａと鋼板１Ｂとが一体化され接合される。本溶接が終了した直後から、溶融部が冷却されて外周から凝固し始め溶融部が全て凝固するとナゲット３となる。また、ナゲット３の周囲には、抵抗熱により母材組織が変化した熱影響部４が形成される。すなわち、本溶接終了後には、図１に示すようなナゲット３および熱影響部４が形成され、鋼板１Ａと鋼板１Ｂとが一体化される。なお、本実施形態では、図１において、鋼板１Ａ、１Ｂの一方あるいは両方が上述した高強度鋼板である。
【００８２】
本溶接工程における溶接条件（溶接電流値、通電時間（溶接時間））は、特に制限されず、鋼板の板厚、所望のナゲットサイズ等に応じて設定すればよい。また、溶接時に加圧する場合、その加圧力も溶接条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００８３】
スポット溶接設備については、従来の一般的なスポット溶接設備をそのまま用いることができる。また、溶接電極等についても、従来の溶接電極をそのまま用いることができる。電源についても特に限定されず、交流電源、直流インバータ、交流インバータ等を用いることができる。
【００８４】
（２．２  加熱制御工程）
本実施形態では、本溶接工程後に加熱制御工程を行う。この加熱制御工程では、図３Ａ〜図３Ｃに示す正方形領域に熱量を供給して所定の温度範囲内の温度で所定の時間保持する加熱処理を行うことにより、熱影響部４の組織を制御する。このとき、当該加熱処理が終了するまで、当該正方形領域は、高強度鋼板Ｓ１のＭｓ点超の温度で維持されている必要がある。
【００８５】
具体的には、この加熱処理は、本溶接終了後に上記の正方形領域を高強度鋼板Ｓ１のＭｓ点超の温度に保持しながら、かつ高強度鋼板Ｓ１のＡｒ３点[℃]以上（Ａｒ３＋４００）[℃]以下の範囲内の温度で保持する時間を合計で０．０４秒以上５．０秒以下とする処理である。好ましくは、１０００［℃］以上１２５０［℃］以下の範囲で加熱し、この範囲内で保持する時間を合計で０．０４秒以上５．０秒以下とする。また、Ａｒ３点[℃]以上（Ａｒ３点＋４００）[℃]以下の範囲で加熱し、この範囲内を保持する時間を合計で０．２秒以上２．０秒以下とすることも好ましい。さらに、１０５０［℃］以上１２００［℃］以下の範囲で加熱し、この範囲内で保持する時間を合計で０．６秒以上１．０秒以下とすることはより好ましい。このような加熱処理を行うことにより、冷却後の熱影響部のマルテンサイト組織が制御され、結晶方位が同じラスマルテンサイトの集合であるブロックの幅を大きくして上述した範囲内とすることが容易となる。
【００８６】
上記の加熱処理条件を満足していれば、Ａｒ３点[℃]以上（Ａｒ３点＋４００）[℃]以下の範囲内において、温度は一定であってもよいし、変動してもよい。
【００８７】
また、本溶接終了後にＭｓ点超の温度が維持されていれば、Ａｒ３点[℃]以上（Ａｒ３点＋４００）[℃]以下の範囲内の温度で保持する時間が合計で０．０４秒以上５．０秒以下となるまでに、図３Ａ〜図３Ｃに示す正方形領域の温度がＡｒ３点を下回ってもよい。
【００８８】
さらに、本溶接終了後直ちに、Ａｒ３点[℃]以上（Ａｒ３点＋４００）[℃]以下の範囲内の温度で保持し、当該温度を当該範囲外とすることなく、保持時間を０．０４秒以上５．０秒以下とすることが好ましい。本溶接終了後に、一旦、正方形領域の温度をＡｒ３点［℃］より低くすることなく、Ａｒ３点［℃］以上（Ａｒ３点＋４００）［℃］の間で保持を行うことにより、ブロック幅を大きくしやすいからである。
【００８９】
なお、図３Ａ〜図３Ｃに示す正方形領域の温度が（Ａｒ３点＋４００）［℃］を超えると、通電部により近いナゲット３が再溶融する可能性があるので、正方形領域の温度は（Ａｒ３点＋４００）［℃］以下であることが好ましい。
【００９０】
図５は、加熱制御工程において、図３Ａ〜図３Ｃに示す正方形領域に加わる温度履歴を示している。図５において、ＴＨ１およびＴＨ２で示される温度履歴は、上述した加熱処理条件を満足しており、冷却後のマルテンサイト組織が制御され、ブロックの幅の平均値を上記の範囲内とすることができる。なお、ＴＨ２で示される温度履歴では、Ａｒ３点温度を下回る場合もあるが、Ａｒ３点[℃]以上（Ａｒ３点＋４００）[℃]以下の範囲内の温度で保持する時間が合計で０．０４秒以上５．０秒以下となるまでに、Ｍｓ点温度を下回ることはない。したがって、ＴＨ２で示される温度履歴は上述した加熱処理条件を満足しており、本発明の効果を奏することができる。
【００９１】
一方、ＴＨ３で示される温度履歴では、「Ａｒ３点[℃]以上（Ａｒ３点＋４００）[℃]以下の範囲内の温度で保持する時間を合計で０．０４秒以上５．０秒以下とする加熱処理」が終了する前に、正方形領域の温度がＭｓ点以下の温度まで下がっているため、その後、Ａｒ３点[℃]以上（Ａｒ３点＋４００）[℃]以下の範囲内の温度で保持する時間を合計で０．０４秒以上５．０秒以下とする加熱処理を満足した場合であっても、所望のマルテンサイト組織は得られない。
【００９２】
本実施形態では、Ａｒ３点温度は、以下の（２）式を用いて算出すればよい。
Ａｒ３＝９０２−５２７［Ｃ］−６２［Ｍｎ］＋６０［Ｓｉ］・・・（２）
上記式において、［Ｃ］、［Ｍｎ］、［Ｓｉ］は、それぞれ炭素、マンガン、シリコンの含有量（質量％）である。
【００９３】
加熱制御工程が終了した後、鋼板１Ａと鋼板１Ｂとが一体化された接合体は冷却され、本実施形態に係るスポット溶接継手が得られる。
【００９４】
加熱制御工程後の冷却は、特に制限されないが、通常のスポット溶接方法における冷却と同等にすればよい。なお、上述した加熱処理を満足した後に、Ｍｓ点までの冷却速度は、パーライト変態あるいはベイナイト変態等が生じないような冷却速度とすることが好ましい。Ｍｓ点以降の冷却速度は比較的遅い方が好ましい。
【００９５】
上記の加熱制御工程において、上記の加熱処理を実現できる方法であれば、加熱方法は制限されない。ただし、上記の加熱処理では本溶接後に高強度鋼板Ｓ１のＭｓ点超の温度を維持しながら加熱する必要があること、温度制御の容易さ、作業効率等の観点から、加熱制御工程は、本溶接後に通電する後通電により行うことが好ましい。後通電の条件は、上記の加熱処理を満足するように設定すればよい。
【００９６】
（３  本実施形態の効果）
上記の実施形態では、高強度鋼板を１枚以上含むスポット溶接継手でありながら、ナゲットだけでなく、熱影響部の組織を制御することにより、マルテンサイト組織におけるブロックの幅を上記の範囲内とすることができ、その結果、熱影響部における低荷重破断を抑制し、ＣＴＳを向上させることができる。
【００９７】
このような組織を得るには、本溶接後において、熱影響部の特定の領域の温度を上述した範囲で上述した時間で保持する加熱処理を行えばよい。このとき、本溶接後、加熱処理が終了するまでの間は、正方形領域の温度を高強度鋼板のＭｓ点超の温度とする必要がある。このような加熱処理により、冷却後のマルテンサイト組織におけるブロックの幅が大きくなり、その平均値が上述した範囲内となる。
【００９８】
（４  変形例）
上述した実施形態では、本溶接工程後に、加熱工程を行っているが、本溶接工程の前に、前通電工程を行ってもよい。前通電工程を行うことにより、鋼板を軟化させ本溶接工程において、溶融金属の内圧がコロナボンドに作用する外圧を超えることにより発生する「散り」を抑制することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。
【実施例１】
【０１００】
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。【０１０１】
表１に示す鋼板Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦを準備した。なお、表１に示す炭素当量Ｃeqは（１）式により算出された値であり、表１に示すＡｒ３点は（２）式により算出された値である。鋼板Ａ〜Ｆは、上述した成分組成を、上述した上下限の範囲内で含有する鋼板である。【０１０２】
【表１】
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【０１０３】
表２に示す組み合わせで、２枚あるいは３枚の鋼板を重ね合わせ、サーボガンタイプの溶接機を用いて本溶接を行った後、加熱制御工程において、表２に示す加熱処理を行った。加熱処理は、本溶接と同様に、サーボガンタイプの溶接機を用いて、図３Ａ〜図３Ｃに示す正方形領域が所定の条件で加熱されるように制御を行った。【０１０４】
表２の加熱処理において、当該正方形領域が、本発明において規定する温度範囲（Ａｒ３点［℃］以上（Ａｒ３点＋４００）［℃］以下）を満足するよう加熱される場合には、「温度範囲」の欄に「Ｓ」と表記し、満足しないように加熱される場合には、「ＮＳ」と表記した。また、当該正方形領域が、所定の温度範囲において本発明において規定する保持時間（０．０４秒以上５．０秒以下）を満足するよう加熱される場合には、「保持時間」の欄に「Ｓ」と表記し、満足しないよう加熱される場合には、「ＮＳ」と表記した。本溶接後に加熱処理が終了するまで、当該正方形領域が、Ｍｓ点以上の温度に維持されている場合には、「Ｍｓ点以上保持」の欄に「Ｓ」と表記し、維持されていない場合には、「ＮＳ」と表記した。すなわち、「温度範囲」、「保持時間」および「Ｍｓ点以上保持」の全ての欄が「Ｓ」であれば、本発明の範囲内となり、１つでも「ＮＳ」である場合には、本発明の範囲外となる。【０１０５】
得られたスポット溶接継手について、図３Ａ〜図３Ｃに示す正方形領域におけるブロック幅を測定し、平均値を算出した。ブロック幅は上述した方法により測定した。測定結果を表２に示す。【０１０６】
また、ＪＩＳ  Ｚ  ３１３７に規定の方法で、スポット溶接継手のＣＴＳ（十字引張力）を測定した。３枚以上の鋼板の組み合わせの場合（試料番号１３〜１６、２０〜２２）、試料番号１３、１４、２０〜２２については、破断が生じやすい組み合わせ（「Ａ−Ｂ」および「Ｆ−Ｂ」）のＣＴＳを測定し、試料番号１５および１６については、「Ａ−Ｆ」および「Ｂ−Ｆ」の両方のＣＴＳを測定した。測定結果は、本溶接のみで加熱処理を行わなかったスポット溶接継手のＣＴＳを基準（１００％）として、同じ組み合わせのスポット溶接継手のＣＴＳをＣＴＳ向上率として算出した。測定結果を表２に示す。本実施例では、ＣＴＳ向上率が１５０％以上である試料を良好と判断した。【０１０７】
また、本発明例である試料番号２のスポット溶接継手の正方形領域におけるマルテンサイト組織を示すＳＥＭ写真を図６に示し、比較例である試料番号５のスポット溶接継手の正方形領域におけるマルテンサイト組織を示すＳＥＭ写真を図７に示す。【０１０８】
【表２】
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【０１０９】
表２より、加熱処理を行わなかったスポット溶接継手の正方形領域におけるブロック幅は小さいのに対し、図６に示すように、本発明が規定する加熱処理を行ったスポット溶接継手のブロック幅は大きくなり、その結果、ＣＴＳが大幅に向上していることが確認できた。【０１１０】
また、加熱処理を行った場合であっても、本発明が規定する加熱処理を満足しない場合には、ブロック幅が本発明の範囲外となり、その結果、ＣＴＳ向上率が十分ではないことが確認できた。なお、試料番号９は、破壊の単位とされているブロックのサイズ（ブロック幅の平均値）が大きくなりすぎたため、破壊靭性が低下した。その結果、ＣＴＳが基準よりも低下した。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明によれば、継手強度が充分に高く、信頼性の高いスポット溶接継手を得ることができる。よって、本発明は、スポット溶接を製造技術として用いる産業において利用可能性が高いものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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