(57)【要約】【課題】鋼板成分や溶接施工性に制限を設けることなく、良好な継手強度を有する接合構造体及び接合構造体の製造方法を得る。【解決手段】接合構造体１００は、高張力鋼からなる第１部材１１と、第１部材１１に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材１３と、第２部材１３の、第１部材１１と第２部材１３との重ね面の反対面からその重ね面に向けて挿入された状態で保持される鋼製の挿着部材１５と、挿着部材１５の挿入先端に形成され挿着部材１５と第１部材１１とが溶融して形成された溶接部１９とを有する。挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）は、第２部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）よりも低くされる。ただし、炭素当量Ｃｅｑは下式で定義される。Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高張力鋼からなる第１部材と、
前記第１部材に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材と、
前記第２部材の、前記第１部材と前記第２部材との重ね面の反対面から前記重ね面に向けて挿入された状態で、前記第２部材に保持される鋼製の挿着部材と、
前記挿着部材の挿入先端に前記挿着部材と前記第１部材とが溶融して形成された溶接部と、
を有し、
前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑは、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑよりも低い接合構造体。
ただし、炭素当量Ｃｅｑ  は下記（１）式で定義される値である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
【請求項２】
高張力鋼からなる第１部材と、
前記第１部材に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材の、前記第１部材と前記第２部材との重ね面の各反対面から前記重ね面に向けて挿入された状態で、前記第１部材及び前記第２部材にそれぞれ保持される一対の鋼製の挿着部材と、
一対の前記挿着部材の挿入先端に、前記挿着部材同士が溶融して形成された溶接部と、を有し、
前記第１部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）、前記第２部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）、前記第１部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ２）は、下記（１）式及び下記（２）式を満足する接合構造体。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）≧Ｃｅｑ（Ｎ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ２）・・・（２）
【請求項３】
前記挿着部材は、軸部と、前記軸部より大径の頭部と、を有し、
前記軸部の一端は前記挿入先端であり、前記軸部の他端は前記頭部が形成されている請求項１又は請求項２に記載の接合構造体。
【請求項４】
前記軸部は、前記第１部材、前記第２部材のうち、当該挿着部材が挿入される部材に貫通して配置されている請求項３に記載の接合構造体。
【請求項５】
前記挿着部材の前記頭部及び又は前記軸部は、前記第１部材、前記第２部材のうち、当該挿着部材が挿入される部材にかしめられている請求項３又は請求項４に記載の接合構造体。
【請求項６】
前記第１部材および前記第２部材のうち当該挿着部材が挿入される部材は、前記挿着部材により打ち抜かれた状態で前記挿着部材を保持しており、
前記軸部の軸径ｄと前記挿着部材が挿入される部材の板厚ｔとが、下記（３）式を満足する請求項３〜５のいずれか１項に記載の接合構造体。
ｄ≧３．３ｔ・・・（３）
【請求項７】
前記軸部のビッカース硬さが１４０Ｈｖ以上である請求項３〜６のいずれか１項に記載の接合構造体。
【請求項８】
高張力鋼からなる第１部材と、高張力鋼からなる第２部材とを接合する接合構造体の製造方法であって、
鋼製の挿着部材を前記第２部材に挿入して保持させる工程と、
前記第１部材と前記第２部材を重ねて、前記挿着部材の挿入先端に前記挿着部材と前記第１部材との溶接部を形成する工程と、
を含み、
前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑを、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑよりも低くする接合構造体の製造方法。
ただし、炭素当量Ｃｅｑ  は下記（１）式で定義される値である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
【請求項９】
高張力鋼からなる第１部材と、高張力鋼からなる第２部材とを接合する接合構造体の製造方法であって、
鋼製の挿着部材を前記第１部材及び前記第２部材にそれぞれ挿入して保持させる工程と、
前記第１部材と前記第２部材を、前記挿着部材同士を対向させて重ねて、前記挿着部材の挿入先端に、前記挿着部同士の溶接部を形成する工程と、
を含み、
前記第１部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）、前記第２部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）、前記第１部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ２）が、下記（１）式及び下記（２）式を満足する接合構造体の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）≧Ｃｅｑ（Ｎ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ２）・・・（２）
【請求項１０】
前記挿着部材は、軸部と前記軸部より大径の頭部とを有し、前記第２部材の表面に前記頭部を残して前記挿着部材を前記第１部材に溶接する請求項８に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記挿着部材は、軸部と前記軸部より大径の頭部とを有し、前記第１部材及び前記第２部材の表面に前記頭部を残して前記挿着部材同士を溶接する請求項９に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記第１部材、前記第２部材のうち、前記挿着部材が挿入される部材に、当該挿着部材の前記軸部を貫通させる請求項１０又は請求項１１に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記第１部材、前記第２部材のうち、前記挿着部材が挿入される部材に、当該挿着部材の前記頭部をかしめる請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記挿着部材を前記第１部材または前記第２部材に挿入して保持させる工程は、前記第１部材または前記第２部材に対し、前記挿着部材を打ち込むことにより保持させるものであり、
前記軸部の軸径ｄと前記挿着部材が挿入される部材の板厚ｔとが、下記（３）式を満足する請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
ｄ≧３．３ｔ・・・（３）
【請求項１５】
前記軸部のビッカース硬さが１４０Ｈｖ以上である請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の接合構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合構造体及び接合構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出量の削減を目的とした車体軽量化や衝突安全性強化を実現するため、自動車のボディ骨格等に高張力鋼板（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｓｔｅｅｌ：ＨＴＳＳ）が適用されており、優れた溶接部品質が確保可能な高強度鋼板の溶接技術が求められている。
【０００３】
溶接部品質を表す代表的な溶接品質評価項目として、継手の静的強度が挙げられる。静的強度には、引張せん断強度及び十字引張強度があるが、引張せん断強度は母材の引張強度にほぼ比例して向上するのに対し、十字引張強度は引張強度が７８０ＭＰａ以上を境に低下する。その原因の一つとして、引張強度が７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板では、母材成分中のＣ量が多いことに起因して、溶接部の靭性が低下し、十字剥離モードの荷重が負荷された際に、界面破断や部分プラグ破断（ナゲット内破断）を生じやすくなることが挙げられる。特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板になると、その傾向が顕著に現れ、これまで十字引張強度を向上させるために、種々の対策がなされている。
【０００４】
特許文献１には、ナゲットの靭性低下及びナゲット内への元素偏析を防止するため、ナゲットの靭性に寄与するＣ、Ｓｉ、Ｃｒ及び偏析元素であるＰ、Ｓ、Ｎ含有量を制限することで、良好な十字引張強度が得られることが開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記した鋼中の各種基本構成元素の成分量（鋼中成分）を制限することで、機械的特性（材料強度）が低下する等の問題がある。
【０００６】
特許文献２には、鋼中成分中のＣ量が０．０７質量％以上の高張力鋼板を２枚重ねた板組に対して、母材硬度Ｈｖ（ＢＭ）と溶接ビード（溶接金属）の硬度Ｈｖ（ＷＭ）との関係が０．７≦Ｈｖ（ＷＭ）／Ｈｖ（ＢＭ）≦１．２を満たすようにアークスポット溶接することで、良好な十字引張強度が得られると記載されている。
【０００７】
上記特許文献２に記載の技術は、溶接ワイヤーを用いて溶接母材を希釈し、所定の硬度を有する溶接部を形成する技術に関する。この技術では、希釈を行う位置に溶湯を供給する必要があり、制御が難しいという問題がある。また、自動車ボディなどの溶接構造体は、様々な角度（溶接姿勢）で溶接を行う必要があり、角度によっては溶湯を接合部に供給することが不可能な場合があり、溶接施工性に問題があった。
【０００８】
特許文献３には、高周波加熱を用いたスポット溶接法により、ナゲット端部から中心部にかけて硬さが低下し、靭性の高いナゲットを形成することで、良好な十字引張強度が得られると記載されている。
【０００９】
上記特許文献３に記載の技術は、高周波加熱を用いたスポット溶接により、所定の硬度を有する溶接部を形成する技術に関するものであり、特殊なスポット溶接機が要求される。
【００１０】
すなわち、従来の技術では、高強度鋼板同士の溶接継手において、良好な十字引張強度を得るためには、鋼中成分や溶接法を制限する必要があった。しかしながら、ＣＯ２排出量や衝突安全性の厳格化に対応するため、成形性が良好な高成分系鋼板の適用が必須である。また、アークスポット溶接法は溶接施工の自由度が低く、自動車組立において適用可能な部位が限定される。更に、高周波加熱を用いたスポット溶接は、特殊な溶接機が必要であり、コスト面で問題がある。そのため、高強度鋼板の溶接において、高い継手強度（十字引張強度）と溶接施工性を満足する向上できる工法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−１６７３３８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０１３９号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／０１３７９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、鋼中の基本構成元素の成分量が多い高張力鋼板においても、溶接施工性を阻害することなく、溶接部の靭性を高めて、継手強度（十字引張強度）を向上できる接合構造体及び接合構造体の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は下記構成からなる。
（１）  高張力鋼からなる第１部材と、
前記第１部材に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材と、
前記第２部材の、前記第１部材と前記第２部材との重ね面の反対面から前記重ね面に向けて挿入された状態で、前記第２部材に保持される鋼製の挿着部材と、
前記挿着部材の挿入先端に前記挿着部材と前記第１部材とが溶融して形成された溶接部と、
を有し、
前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑは、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑよりも低い接合構造体。
ただし、炭素当量Ｃｅｑ  は下記（１）式で定義される値である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
【００１４】
（２）  高張力鋼からなる第１部材と、
前記第１部材に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材の、前記第１部材と前記第２部材との重ね面の各反対面から前記重ね面に向けて挿入された状態で、前記第１部材及び前記第２部材にそれぞれ保持される一対の鋼製の挿着部材と、
一対の前記挿着部材の挿入先端に、前記挿着部材同士が溶融して形成された溶接部と、を有し、
前記第１部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）、前記第２部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）、前記第１部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ２）は、下記（１）式及び下記（２）式を満足する接合構造体。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）≧Ｃｅｑ（Ｎ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ２）・・・（２）
【００１５】
（３）  高張力鋼からなる第１部材と、高張力鋼からなる第２部材とを接合する接合構造体の製造方法であって、
鋼製の挿着部材を前記第２部材に挿入して保持させる工程と、
前記第１部材と前記第２部材を重ねて、前記挿着部材の挿入先端に前記挿着部材と前記第１部材との溶接部を形成する工程と、
を含み、
前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑを、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑよりも低くする接合構体の製造方法。
ただし、炭素当量Ｃｅｑ  は下記（１）式で定義される値である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
【００１６】
（４）  高張力鋼からなる第１部材と、高張力鋼からなる第２部材とを接合する接合構造体の製造方法であって、
鋼製の挿着部材を前記第１部材及び前記第２部材にそれぞれ挿入して保持させる工程と、
前記第１部材と前記第２部材を、前記挿着部材同士を対向させて重ねて、前記挿着部材の挿入先端に、前記挿着部同士の溶接部を形成する工程と、
を含み、
前記第１部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）、前記第２部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）、前記第１部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ２）が、下記（１）式及び下記（２）式を満足する接合構造体の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）≧Ｃｅｑ（Ｎ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ２）・・・（２）
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、高強度鋼板の接合において、溶接施工性を阻害することなく、溶接部の靭性を高めて、継手強度（十字引張強度）を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図で、接合構造体の断面図である。
【図２】（Ａ）は挿着部材の挿入前の状態、（Ｂ）は挿着部材の挿入後の状態、（Ｃ）は挿着部材の挿入接合後における接合構造体の状態をそれぞれ示す工程図である。
【図３】（Ａ）は図１に示す挿着部材の断面図、（Ｂ）は第１変形例の挿着部材の断面図である。
【図４】図３（Ｂ）に示す第１変形例の挿着部材を用いる場合の、挿着部材を固定する工程を模式的に示す工程説明図である。
【図５】軸部の挿入先端を座屈させて第２部材に固定した第２変形例の挿着部材の断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は頭部を持たない各種挿着部材の断面図である。
【図７】図６（Ｂ）に示す挿着部材を第２部材に固定した状態を示す断面図である。
【図８】接合構造体に形成される溶接部の他の例を示す断面図である。
【図９】第１の挿着部材と第２の挿着部材の挿入先端同士の間に溶接部が形成された第２構成例の接合構造体の断面図である。
【図１０】（Ａ）は挿着部材が第２部材を貫通せずに挿入された接合前の接合構造体の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の挿着部材が第１部材及び第２部材と溶融して接合された接合構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜接合構造体の基本構成＞
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、接合構造体の断面図である。
本構成の接合構造体１００は、高張力鋼からなる第１部材１１と、第１部材１１に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材１３と、挿着部材１５と、溶接部１９と、を有する。第１部材１１と第２部材１３の高張力鋼は、いずれも引張強度が７８０ＭＰａ以上の高張力鋼板（ＨＴＳＳ）で構成される。
【００２０】
挿着部材１５は、図示例においては頭部２１と軸部２３とを有するリベットにより構成される。挿着部材１５は、第１部材１１や第２部材１３との溶接が容易な鉄系材料からなる。この挿着部材１５は、第１部材１１と第２部材１３との重ね部において、第２部材１３の、第１部材１１と第２部材１３との重ね面１２の反対面１６から、重ね面１２に向けて挿入された状態で、第２部材１３に保持される。つまり、軸部２３が第２部材１３を貫通した状態で挿入され、頭部２１が第２部材１３に係止（固定）される。そして、軸部２３の挿入先端２３ａと第１部材１１とは、溶接部１９で接合される。
【００２１】
溶接部１９は、挿着部材１５の挿入先端２３ａと第１部材１１とが、スポット溶接等の溶接処理により溶融して形成された接合部である。溶接部１９は、挿着部材１５と第１部材１１とを堅固に接合する。
【００２２】
ところで、接合構造体１００における十字引張強度（ＣＴＳ）に影響を与える因子として、炭素当量が知られている。炭素当量を求める式は種々提案されており、例えば、下記（１）式がある。（１）式で示される炭素当量Ｃｅｑの値が、所定値以下（例えば０．２４％以下）であれば、十字引張試験での破断形態が良好で、ＣＴＳの値が低下しないとされる。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
【００２３】
ここで、本構成の接合構造体１００においては、挿着部材１５の上記（１）式で定義される炭素当量Ｃｅｑを、第２部材１３の炭素当量Ｃｅｑよりも低くする。
【００２４】
これはつまり、第１部材１１と第２部材１３とを溶融させて接合する場合に、その溶接部１９における炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１／Ｍ２）は、式（２）に示すように、第１部材１１の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）と第２部材１３の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）との平均値となる。この場合、溶接部１９の炭素当量は、第１部材１１及び第２部材１３と同等レベルであり、上記した所定値以下にならずに溶接部１９の靱性が低下する。
Ｃｅｑ（Ｍ１／Ｍ２）＝｛Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）｝／２・・・（２）
【００２５】
一方、本構成のように、挿着部材１５と第１部材１１とを接合する場合、その溶接部１９における炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１／Ｎ１）は、式（３）に示すように、第１部材１１の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）と、挿着部材１５の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）との平均値となる。この場合、溶接部１９は、第１部材１１より低い炭素当量の挿着部材１５によって希釈され、第１部材１１の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）よりも低くなる。その結果、溶接部１９の炭素当量の低下により、靱性に優れ、良好な継手強度を有する接合構造が得られる。
Ｃｅｑ（Ｍ１／Ｎ１）＝（Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ１））／２・・・（３）
【００２６】
つまり、溶接部１９の靱性や剥離強度を高めるには、溶接部１９の炭素当量が、上記（２）式で示す炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１／Ｍ２）よりも上記（３）式で示す炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１／Ｎ１）が低くなればよい。すなわち、挿着部材１５の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）を、第２部材１３の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）よりも低くすれば、溶接部１９の炭素当量を（２）式で示す場合よりも低下させることができる。
【００２７】
本発明においては、固体である挿着部材１５を第２部材１３に挿入しているため、希釈に必要な適正量の体積の挿着部材１５を溶接部に配置することが可能である。これにより、溶接姿勢に関わらず溶接部の希釈を効率よく行うことができる。
【００２８】
＜接合構造体の詳細＞
次に、上記構成の接合構造体１００の各部材を詳細に説明する。
（高張力鋼部材）
第１部材１１、第２部材１３は、前述したように引張強度が７８０ＭＰａ以上の高張力鋼板（ＨＴＳＳ）である。第１部材１１、第２部材１３の表面片側又は両面には、亜鉛又は亜鉛合金等の金属めっき皮膜、塗料等の有機樹脂皮膜、潤滑剤、及び／又は潤滑油等、通常、鋼材に施される公知の皮膜が形成されていてもよい。また、これらの皮膜は、単独に用いた単層、又は複合させて組み合わせた複層で被覆されていてもよい。
【００２９】
第１部材１１、第２部材１３の鋼中成分量は特に限定されないが、鋼中に含まれる各元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びその他の金属元素）の含有量の望ましい範囲およびその範囲の限定理由を以下で説明する。なお、各元素の含有量の％表示は全て質量％の意味である。
【００３０】
［Ｃ：０．０５〜０．６０％］
Ｃは鋼の母材強度向上に寄与する元素であるため、高強度鋼板には必須な元素である。そのため、Ｃ含有量の下限は０．０５％以上とすることが好ましい。一方、過剰に添加すると、溶接部およびＨＡＺの硬度が高くなり、良好な継手強度が得られない。そのため、Ｃ含有量の上限は、好ましくは０．６０％以下、より好ましくは０．４０％以下、さらに好ましくは０．２０％とする。
【００３１】
［Ｓｉ：０．０１〜３．０％］
Ｓｉは脱酸に寄与する元素である。そのため、Ｓｉ含有量の下限は０．０１％以上とすることが好ましい。一方、過剰に添加すると、焼戻し軟化抵抗が高くなり、溶接部およびＨＡＺの硬度が過剰に高くなり、良好な継手強度が得られない。そのため、Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは３．００％以下、より好ましくは２．００％以下、さらに好ましくは１．００％以下とする。
【００３２】
［Ｍｎ：０．５〜３．０％］
Ｍｎは焼入れ性向上に寄与する元素であり、マルテンサイトなど硬質組織を生成するために必須な元素である。そのため、Ｍｎ含有量の下限は０．５％以上とすることが好ましい。一方、過剰に添加すると、溶接部およびＨＡＺの硬度が過剰に高くなり、良好な継手強度が得られない。そのため、Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは３．０％以下、より好ましくは２．５％以下、さらに好ましくは２．０％以下とする。
【００３３】
［Ｐ：０．０５％以下（０％は含まない）］
Ｐは不可避的に鋼中へ混入する元素であるが、粒内および粒界へ偏析しやすく、溶接部およびＨＡＺの靭性を低下させるため、極力低減することが望ましい。そのため、Ｐ含有量の上限は、好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０４％以下、さらに好ましくは０．０２％以下とする。
【００３４】
［Ｓ：０．０５％以下（０％は含まない）］
ＳはＰ同様、不可避的に鋼中へ混入する元素であるが、粒内および粒界へ偏析しやすく、溶接部およびＨＡＺの靭性を低下させるため、極力低減することが望ましい。そのため、Ｓ含有量の上限は、好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０４％以下、さらに好ましくは０．０２％以下とする。
【００３５】
［その他の金属元素］
本件発明にかかる第１部材１１及び第２部材１３は、上記Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ及びＳ以外は、
Ａｌ：１．０％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％ 以下（０％を含む）、
Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒの合計で０．１％以下（０％を含む）、
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＢの合計で１．０％以下（０％を含む）、
Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭの合計で０．０１％以下（０％を含む）であることが好ましい。
その他、残部はＦｅ及び不可避的不純物であることが好ましい。不可避不純物は、鋼の製造時に不可避的に混入する不純物であり、上記第１部材１１及び第２部材１３の諸特性を害さない範囲で含有されうる。
【００３６】
第１部材１１、第２部材１３は、溶接可能な板厚であればよい。通常、３ｍｍ以下の板厚を有するものが接合構造体１００として用いられる。また、高張力鋼部材の成形方法については、特に限定されないが、例えば、プレス成形、ロールフォーム等を採用できる。
【００３７】
（挿着部材）
挿着部材１５の材質は、前述したように鉄系材料であればよく、特に限定されない。例えば、一般構造用圧延鋼材や圧造用炭素鋼線材等が使用可能である。また、製造方法については、特に限定されるものではなく、切削、鍛造等の適切な方法が適宜選択可能である。加えて、挿着部材１５の表面には、亜鉛又は亜鉛合金等の金属めっき皮膜、塗料等の有機樹脂皮膜、潤滑剤、及び／又は潤滑油等、通常、鋼材に施される公知の皮膜を被覆することができる。これらの皮膜は、単独に用いた単層、又は複合させて組み合わせた複層であってもよい。
【００３８】
挿着部材１５の鋼中成分量については特に限定されないが、鋼中に含まれる各元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ及びその他の金属元素）の含有量の望ましい範囲およびその範囲の限定理由を以下で説明する。なお、各元素の含有量の％表示は全て質量％の意味である。
【００３９】
［Ｃ：０．００１〜０．６０％］
Ｃは不可避的に鋼中へ混入する元素であるが、実プロセスで低減するにも限界があるため、Ｃ含有量の下限は０．００１％以上とすることが好ましい。一方、過剰に添加すると、溶接部の硬度が高くなり、良好な継手強度が得られない。そのため、Ｃ含有量の上限は、好ましくは０．６０％以下、より好ましくは０．４０％以下、さらに好ましくは０．２０％とする。
【００４０】
［Ｓｉ：０．０１〜３．０％］
Ｓｉは脱酸に寄与する元素である。そのため、Ｓｉ含有量の下限は０．０１％以上とすることが好ましい。一方、過剰に添加すると、焼戻し軟化抵抗が高くなり、溶接部の硬度が過剰に高くなり、良好な継手強度が得られない。そのため、Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは３．００％以下、より好ましくは２．００％以下、さらに好ましくは１．００％以下とする。
【００４１】
［Ｍｎ：０．１〜３．０％］
ＭｎはＳと化合物を形成し、継手強度を劣化させるＳの低減に効果的な元素である。そのため、Ｍｎ含有量の下限は０．１％以上とすることが好ましい。一方、過剰に添加すると、溶接部の硬度が過剰に高くなり、良好な継手強度が得られない。そのため、Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは３．０％以下、より好ましくは２．５％以下、さらに好ましくは２．０％以下とする。
【００４２】
［Ｐ：０．０５％以下（０％は含まない）］
Ｐは不可避的に鋼中へ混入する元素であるが、粒内および粒界へ偏析しやすく、溶接部の靭性を低下させるため、極力低減することが望ましい。そのため、Ｐ含有量の上限は、好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０４％以下、さらに好ましくは０．０２％以下とする。
【００４３】
［Ｓ：０．０５％以下（０％は含まない）］
ＳはＰ同様、不可避的に鋼中へ混入する元素であるが、粒内および粒界へ偏析しやすく、溶接部の靭性を低下させるため、極力低減することが望ましい。そのため、Ｓ含有量の上限は、好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０４％以下、さらに好ましくは０．０２％以下とする。
【００４４】
［その他の金属元素］
本件発明にかかる挿着部材１５は、上記Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ及びＳ以外は、
Ａｌ：１．０％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．０１％ 以下（０％を含む）、
Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒの合計で０．１％以下（０％を含む）、
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＢの合計で１．０％以下（０％を含む）、
Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭの合計で０．０１％以下（０％を含む）であることが好ましい。
その他、残部はＦｅ及び不可避的不純物であることが好ましい。不可避不純物は、鋼の製造時に不可避的に混入する不純物であり、上記挿着部材１５の諸特性を害さない範囲で含有されうる。
【００４５】
（接合構造体の接合手順）
次に、接合構造体１００の接合手順を説明する。
図２（Ａ）は挿着部材１５の挿入前の状態、図２（Ｂ）は挿着部材１５の挿入後の状態、図２（Ｃ）は挿着部材１５の挿入接合後における接合構造体の状態をそれぞれ示す工程図である。
【００４６】
接合構造体１００は次の手順で接合される。まず、図２（Ａ）に示すように、挿着部材１５と第２部材１３とを対面配置させる。図２（Ｂ）に示すように、挿着部材１５の軸部２３を、第２部材１３に打ち込み、挿着部材１５を第２部材１３に挿入して保持する。挿着部材１５が固定された第２部材１３は、第１部材１１と重ねられて、図示しない一対のスポット溶接電極で挿着部材１５と第１部材１１とを挟み込まれ、溶接電流が印加される。すると、図２（Ｃ）に示すように、挿着部材１５の軸部２３の挿入先端２３ａと、挿入先端２３ａに対面する第１部材１１との間に溶接部（溶融ナゲット）１９が形成される。
【００４７】
この接合構造体１００は、第２部材１３よりも炭素当量が低い挿着部材１５を用いることで、第１部材１１と挿着部材１５との間の溶接部１９は、第１部材１１の鋼中成分が希釈され、第１部材１１の炭素当量よりも溶接部１９の炭素当量が低くなる。つまり、溶接部１９は、前述した第１部材１１と第２部材１３との間で溶接部を形成した場合よりも炭素当量が低くなり、靭性に優れ、良好な剥離強度となる接合状態となる。加えて、接合構造体１００は、挿着部材１５が頭部２１を有することで、溶接部１９を増厚でき、その結果、接合構造体１００は、更に良好な継手強度が得られる。
【００４８】
上記構成により、接合構造体１００は、靭性に優れ、良好な継手強度を有する接合構造を得ることが可能となる。また、上記した接合構造体１００の製造方法によれば、通常のスポット溶接の設備をそのまま使用するだけで済み、溶接条件を複雑に制御することもなく、高張力鋼部材同士の溶接を、接合強度を低下させずに適切に行える。
【００４９】
＜挿着部材の変形例＞
次に、挿着部材１５の変形例を説明する。
（第１変形例）
図３（Ａ）は前述した図１に示す挿着部材１５の断面図、（Ｂ）は第１変形例の挿着部材の断面図である。図３（Ａ）に示す前述の挿着部材１５は、頭部２１から軸部２３が突出して形成されているが、図３（Ｂ）に示すように、頭部２１の軸部２３の接続位置に、軸部２３を取り囲むように同心円の環状溝２７を形成した挿着部材２５としてもよい。
【００５０】
図４は図３（Ｂ）に示す第１変形例の挿着部材２５を用いる場合の、挿着部材２５を固定する工程を模式的に示す工程説明図である。頭部２１に環状溝２７を有する挿着部材２５を、第２部材１３に圧入する際、第２部材１３の挿着部材２５が挿入される側の反対面に当接して、環状突起２９を有するカウンターパンチ３１が配置される。そして、挿着部材２５の頭部２１にポンチ３２を押し当て、挿着部材２５の軸部２３を第２部材１３に打ち込む。すると、軸部２３とカウンターパンチ３１との間のせん断により、挿着部材２５の軸部２３に対応する第２部材１３の部位１４が打ち抜かれる。
【００５１】
また、挿着部材２５は、ポンチ３２により第２部材１３に向けて押圧されるため、頭部２１とカウンターパンチ３１との間に挟まれた第２部材１３の一部分が、頭部２１の軸部２３の周囲に形成された環状溝２７内に塑性流動して押し込まれる。これにより、挿着部材２５は、第２部材１３にかしめ固定される。
【００５２】
この挿着部材２５を用いた接合構造体によれば、頭部２１に形成された環状溝２７に、第２部材１３の一部分が塑性流動してかしめ固定される。そのため、挿着部材２５と第２部材１３との固定強度が高められ、挿着部材２５ががたつくことや、搬送時、施工時における脱落も防止できる。
【００５３】
（第２変形例）
図５は軸部２３の挿入先端を座屈させて第２部材１３に固定した第２変形例の挿着部材３５の断面図である。
頭部２１と軸部２３とを有する挿着部材３５は、軸部２３の挿入先端を座屈させ、軸部２３の軸径よりも大径となる塑性変形部３３が形成された構成であってもよい。
【００５４】
この挿着部材３５を用いた接合構造体によれば、挿着部材３５が、頭部２１と塑性変形部３３とによって第２部材１３を表裏から挟持した状態で固定するので、挿着部材３５と第２部材１３との固定強度を一層高められる。また、挿着部材３５ががたつくことや、搬送時、施工時における脱落を、より確実に防止できる。
【００５５】
（第３変形例）
上述した挿着部材１５、２５、３５は、いずれも頭部２１を有する構成であるが、頭部を持たない構成であってもよい。
図６（Ａ）〜（Ｃ）は頭部を持たない各種挿着部材の断面図である。図６（Ａ）に示す挿着部材３７は、頭部２１を省略した円柱状の軸部２３のみの構成である。この挿着部材３７は、頭部２１を持たず、軸径が頭部２１から挿入先端にかけて一定になっている。
【００５６】
また、図６（Ｂ）に示す挿着部材４１は、円柱状の軸部２３の外周に、ねじ山３９が螺刻された構成である。この挿着部材４１は、頭部２１を持たず、一方の軸方向端部から他方の軸方向端部にかけて軸径が一定となっており、軸部２３の外周の全体にねじ山３９が形成されている。ねじ山３９は、その種類や条数、形成範囲は特に限定されず、規格外のねじ山であってもよい。
【００５７】
また、図６（Ｃ）に示す挿着部材４３は、軸部２３の軸方向一端側のみが拡径された構成である。この挿着部材４３は、頭部２１を持たず、軸部２３が挿入先端４３ａに向かうにつれて大径となっている。
【００５８】
上記した各挿着部材３７、４１、４３は、いずれも第２部材１３に打ち込まれて使用される。一例として、図７に、図６（Ｂ）に示す挿着部材４１を第２部材１３に固定した状態を示す。この挿着部材４１を用いた接合構造体によれば、挿着部材４１が第２部材１３に打ち込まれることで、挿着部材４１のねじ山３９に対して第２部材１３の鋼部材の一部分が塑性流動して流入する。これにより、挿着部材４１は、第２部材１３にかしめ固定される。
【００５９】
このように、いずれの挿入部であっても、挿着部材４１と第２部材１３とは、堅固に固定される。これにより、部材の搬送時や接合時に挿着部材４１が脱落することを確実に防止でき、挿着部材４１ががたつくことも抑制できる。
【００６０】
以上説明した各挿着部材の固定方法は、上記した打ち込みや、あらかじめ設けた下孔に圧入する（はめ込む）等のプレスによる固定、溶接時のリベット変形によるかしめ等、他の固定方法を採用することもできる。
【００６１】
また、各挿着部材は、軸部の軸径については特に限定されない。ただし、図１に示すように、溶接部１９の径Ｄに対して、軸部２３の軸径ｄが小さすぎると、溶融時における希釈の効果が得にくいため、好ましくは、ｄ／Ｄ≧１／４、更に好ましくは、ｄ／Ｄ≧１／２とする。また、挿着部材の軸長については、高張力鋼部材の板厚に応じて適宜選択し、決定すればよい。
【００６２】
更に、各挿着部材の固定方法として、第２部材１３に対し挿着部材１５を打ち込み、第２部材１３を打ち抜く場合には、挿着部材１５の軸部２３の軸径ｄと第２部材１３の板厚ｔ２とが、下記（５）式を満足することが好ましい。
ｄ≧３．３ｔ２・・・（５）
挿着部材１５の打ち込みにより挿着部材１５を第２部材１３へ挿入する場合、挿着部材１５の軸部２３の軸径ｄが第２部材１３の板厚ｔ２に比べ所定値未満、すなわち軸径ｄが第２部材１３の板厚ｔ２に比べ小さすぎると、挿着部材１５の打ち込み時に挿着部材１５が座屈してしまい、第２部材１３を打ち抜けないおそれがある。
【００６３】
軸径ｄの上限については特に制限はないが、ＪＩＳ規格でも定められているように、スポット溶接においては溶接される板厚により目標とするナゲット径が決められているため、良好な継手強度を得る観点からは、図１に示すように、第１部材１１の板厚ｔ１と第２部材１３の板厚ｔ２のうち薄い方の板厚をｔｍｉｎとした場合（溶接される部材が３枚以上の場合は、この中で最小の板厚のもの）に、下記（６）式を満足することが好ましい。
ｄ≦７√ｔｍｉｎ・・・（６）
【００６４】
なお、上記と同様の理由により、第２部材１３に対し挿着部材１５を打ち込む場合には、挿着部材１５の軸部２３のビッカース硬さが１４０Ｈｖ以上であることが好ましい。ここで、本発明における軸部２３のビッカース硬さは、軸部２３の軸長（図３（Ａ）における上下方向の軸部２３の長さ）の下半分の領域における任意の３箇所から測定される各ビッカース硬さの平均値により求められる。
【００６５】
また、頭部２１を有する挿着部材の頭部径、及び頭部厚さは特に限定されない。頭部径及び頭部厚さは、自動車部材等の適用部材の必要強度や剛性等の設計条件、組立時の溶接条件から適宜選択し、決定すればよい。
【００６６】
更に、上記挿着部材を第２部材へ挿入するタイミングについては、挿着部材と第１部材との溶接部を形成する前であれば、特に限定されるものではない。例えば、第２部材を自動車部材に適用する場合において、冷間加工により第２部材を自動車部材用の形状に成形加工した後、挿着部材を第２部材に挿入してもよい。あるいは、第２部材が鋼板の状態において挿着部材を第２部材に挿入した後、例えばホットスタンプ（熱間プレス）により第２部材を自動車部材用の形状に成形加工してもよい。
【００６７】
＜溶接部＞
次に、溶接部１９について説明する。
上記した溶接部１９は、スポット溶接により形成しているが、これに限定されない。溶接部１９は、スポット溶接の他、レーザ溶接、プラズマアーク溶接、抵抗溶接等、公知の溶接法を用いても形成できる。また、溶接条件については、必要とする強度や剛性等の設計条件に応じて適宜選択し、決定すればよい。例えば、スポット溶接であれば、印加電流値を二段階に変化させる二段通電条件や、パルス電流を印加するパルス通電条件等を用いて、溶接部１９を形成してもよい。その場合、溶接部１９に加えるエネルギ量を高精度に設定でき、溶接部１９の温度やサイズ等を細かく設定できる。
【００６８】
なお、スポット溶接は、溶接時に電極で被溶接材を押さえ付けるため、溶接姿勢によらず、高い品質での施工が可能である。また、本技術は、既存の軟鋼などの量産スポット溶接設備をそのまま利用可能であり、高張力鋼用の特別な装置や制御も不要となる。また、挿着部材の材質を適宜選定することで、溶接部の鋼中成分量を容易に変更可能となる。更に、挿着部材と第１部材１１とのスポット溶接により、第１部材１１と第２部材１３を固定するため、第２部材１３の材質の制約が少ない。したがって、第２部材１３の材料選択の自由度が高められる。
【００６９】
（溶接部の他の例）
図８は接合構造体に形成される溶接部の他の例を示す断面図である。なお、図中の点線は溶接部１９の形成前の状態を示している。
この場合の溶接部１９は、挿着部材３７の軸部２３の第２部材１３への挿入先端２３ａと第１部材１１の軸部２３との合わせ面１１ａとの間、挿着部材３７の軸部２３の外周面３７ａと第２部材１３の内周面１３ａとの間の一部、挿着部材３７の軸部２３の挿入先端２３ａと第１部材１１の合わせ面１１ａの外径側となる第１部材１１と第２部材１３との接触面５１との間の一部、に跨って形成される。
【００７０】
つまり、溶接部１９は、第１部材１１と、挿着部材３７と、第２部材１３とのそれぞれの一部が溶融して形成される。
【００７１】
第２部材１３に挿着部材３７を固定する観点からは、図８に示すように、挿着部材３７の軸部２３と第２部材１３とを接合するのが好ましい。その場合でも、挿着部材３７は、形成される溶接部１９における第１部材１１及び第２部材１３の鋼中成分を希釈するので、溶接部１９の炭素当量は、第１部材１１と第２部材１３同士の接合時よりも低くなる。
【００７２】
前述した各溶接部１９の硬度は、特に限定されないが、溶接部１９のビッカース硬さが高すぎると、靭性が低く、良好な剥離強度が得られない。このため、溶接部１９のビッカース硬さは、５００Ｈｖ以下であることが望ましく、４２０Ｈｖ以下であることが更に好ましい。
【００７３】
＜接合構造体の第２構成例＞
次に、接合構造体の第２構成例について説明する。本構成では、一対の挿着部材により第１部材１１と第２部材１３とを接合する。
図９は第１の挿着部材１５Ａと第２の挿着部材１５Ｂの挿入先端同士の間に溶接部１９が形成された第２構成例の接合構造体２００の断面図である。
本構成の接合構造体２００は、第１部材１１と、第１部材１１に重ねられた第２部材１３と、第１の挿着部材１５Ａと、第２の挿着部材１５Ｂと、溶接部１９と、を有する。
【００７４】
第１部材１１と第２部材１３は、高張力鋼部材で構成され、更に複数の部材を重ねた複層構造であってもよい。第１の挿着部材１５Ａは、第１部材１１と第２部材１３との重ね部において、第２部材１３の、第１部材１１と第２部材１３との重ね面１２の反対面１６から、重ね面１２に向けて挿入された状態で、第２部材１３に保持される。また、第２の挿着部材１５Ｂは、第１部材１１と第２部材１３との重ね部において、第１部材１１の、第１部材１１と第２部材１３との重ね面１２の反対面１８から、重ね面１２に向けて挿入された状態で、第１部材１１に保持される。これにより、第１部材１１と第２部材１３のそれぞれに軸部２３、２３が挿入された状態になる。
【００７５】
溶接部１９は、第１の挿着部材１５Ａの軸部２３における第２部材１３への挿入先端と、第２の挿着部材１５Ｂの軸部２３における第１部材１１への挿入先端とが溶融した接合部である。溶接部１９は、第１の挿着部材１５Ａと第２の挿着部材１５Ｂとを堅固に接合する。これにより、第１部材１１及び第２部材１３は、第１の挿着部材１５Ａと第２の挿着部材１５Ｂの頭部２１同士の間に挟持されて、固定される。
【００７６】
上記構成の接合構造体２００は、前述の（１）式で定義される第１部材１１の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）、第２部材１３の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）、第１の挿着部材１５Ａの炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）、第２の挿着部材１５Ｂの炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ２）が、下記（４）式を満足する。
Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）≧Ｃｅｑ（Ｎ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ２）・・・（４）
【００７７】
接合構造体２００の溶接部１９は、図８に示す場合と同様に、第１の挿着部材１５Ａの軸部２３の外周面と第２部材１３との間、第２の挿着部材１５Ｂの軸部２３の外周面と第１部材１１との間、第１部材１１と第２部材１３との合わせ面にも、少なくとも一部が跨って形成されてもよい。
【００７８】
図９に示す接合構造体２００によれば、第１の挿着部材１５Ａと第２の挿着部材１５Ｂの挿入先端には、第１部材１１と第２部材１３よりも炭素当量の低い溶接部１９が形成される。したがって、靱性に優れ、良好な剥離強度を有する接合構造が得られる。また、第１の挿着部材１５Ａと第２の挿着部材１５Ｂの頭部２１同士による、第１部材１１と第２部材１３の挟み込みによって、一層強固な接合構造にできる。
【００７９】
なお、本構成の接合構造体２００においては、少なくともいずれか一方の挿着部材が炭素当量の高い高強度部材（例えば、高張力鋼部材等）であってもよい。その場合、他方の挿着部材により溶接部１９が希釈され、溶接部１９の炭素当量は、第１部材１１と第２部材１３の炭素当量より低くなる。よって、接合構造体２００の靱性が向上し、継手強度が良好となる。
【００８０】
上記のように、本構成の接合構造体２００は、靭性に優れた溶接部１９を形成でき、良好な剥離強度が得られる。これに加え、接合構造体２００は、第１の挿着部材１５Ａ及び第２の挿着部材１５Ｂがそれぞれ頭部２１を有することで、溶接部１９を板厚方向に増厚でき、継手強度を更に高められる。
【００８１】
なお、上記で説明した場合と同様、各挿着部材の固定方法として、第１部材１１に対し第２の挿着部材１５Ｂを打ち込み、また、第２部材１３に対し第１の挿着部材１５Ａを打ち込む場合には、図９に示すように、第１の挿着部材１５Ａの軸部２３の軸径ｄ１と第２部材１３の板厚ｔ２とが、下記（７）式を満足することが好ましく、同様に、第２の挿着部材１５Ｂの軸部２３の軸径ｄ２と第１部材１１の板厚ｔ１とが、下記（８）式を満足することが好ましい。
ｄ１≧３．３ｔ２・・・（７）
ｄ２≧３．３ｔ１・・・（８）
【００８２】
＜接合構造体の第３構成例＞
次に、接合構造体の第３構成例について説明する。本構成では、挿着部材が第２部材を貫通せずに挿入される。
図１０（Ａ）は挿着部材が第２部材１３を貫通せずに挿入された接合前の接合構造体の断面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の挿着部材が第１部材１１及び第２部材１３と溶融して接合された接合構造体の断面図である。
本構成の接合構造体３００は、接合前において、挿着部材３７が、第２部材１３の厚さ方向の途中まで挿入されて、この挿入状態で保持される。そして、この挿着部材３７が設けられた第２部材１３を、第１部材１１と重ね合わせた状態にして、溶接部１９を形成する。
【００８３】
この場合、挿着部材３７は、頭部を有しても、有さなくてもよい。頭部を有さない場合、第２部材１３は、挿着部材３７が挿入された状態で板厚方向に出っ張りのない構成にできる。これにより、第２部材１３のハンドリング性が高められ、溶接作業性を向上できる。
【００８４】
また、この接合構造体３００においても、挿着部材３７の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）は、第２部材１３の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）よりも低い。よって、挿着部材３７は、溶接時に溶接部１９を希釈して、炭素当量を、第１部材１１と第２部材１３の炭素当量よりも低下させる。これにより、接合靭性に優れた溶接部１９を形成でき、良好な継手強度が得られる。
【００８５】
上記した本構成の接合構造体及び接合構造体の製造方法によれば、挿着部材の炭素当量を第２部材よりも低くするだけで、溶接条件に制限を設けることなく、溶接部の靭性を高めて、継手強度を向上できる。
【００８６】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【実施例】
【００８７】
実施例１〜１１では、表１に示す鋼板Ａ、ＢまたはＣのいずれかに対して、プレス装置を用いて表２に示すα、βまたはγのいずれかの挿着部材を貫通させ、かしめ固定した。なお、鋼板への挿着部材の貫通については、表３に示す実施例１〜７、９および１１では、貫通孔を有さない鋼板に対し挿着部材を打ち込み、鋼板を打ち抜くことにより行った。また、実施例８および実施例１０では、あらかじめ下孔（貫通孔）が設けられた鋼板に対し、下孔の径以下の径を有する挿着部材をはめ込む（圧入する）ことにより行った。そして、挿着部材を固定した鋼板と、相手材となる鋼板とを、十字引張試験方法（ＪＩＳ  Ｚ３１３７：以下、十字引張試験方法のＪＩＳ規格の記載は省略）に基づき表３に示す条件で重ねて溶接し、十字引張試験片を作製した。なお、挿着部材の材質につき、挿着部材αおよびγはＳＳ４００材（一般構造用圧延鋼材  ＪＩＳ  Ｇ３１０１：２００４）を、挿着部材βはＳＳ３３０材（一般構造用圧延鋼材  ＪＩＳ  Ｇ３１０１：２００４）を用い、軸径がφ４〜９ｍｍのものを用いた。また、挿着部材は、頭部を有するもの、頭部がないものとの２種類を用いた。
【００８８】
挿着部材の軸径は、頭部側から挿入先端部まで一定とものとした。重ね溶接は、直流インバータ式溶接機を用いて、下記の一段通電条件、及び二段通電条件でスポット溶接を実施した。
・一段通電条件
電流値：７ｋＡ
通電時間：３００ｍｓ
・二段通電条件
一段目電流値：７ｋＡ
一段目通電時間：３００ｍｓ
クールタイム（一段目通電と二段目通電の間に設ける冷却時間）：１０００ｍｓ
二段目電流値：５ｋＡ、
二段目通電時間：３００ｍｓ
【００８９】
スポット溶接して得られた継手に対して、上記の十字引張試験方法に基づく十字引張試験を実施して、十字引張強度（ＣＴＳ）及び破断形態を調査した。また、十字引張試験の結果から、溶接評価を実施した。溶接評価では、挿着部材を用いない場合と比較して、十字引張強度が向上した条件のうち、溶融ナゲットの周囲近傍、或いは一部ナゲット内又は母材で破断するプラグ破断のものをI評価、それ以外の部分プラグ破断や、界面破断等の破断形態のものをII評価とした。
【００９０】
【表１】
2017209725.tif 000003
【００９１】
【表２】
2017209725.tif 000004
【００９２】
【表３】
2017209725.tif 000005
【００９３】
表３に示す実施例１〜１１の内、実施例１〜５および実施例８〜１１では、同種材同士の板組に対して、上板に頭部を有する挿着部材をかしめ固定し、挿着部材の挿入先端と下板との間に溶接部を形成した。
実施例６では、同種材同士の板組に対して、頭部のない挿着部材を上板にかしめ固定し、挿着部材の挿入先端と下板との間に溶接部を形成した。
実施例７では、強度の異なる鋼板同士の板組に対して、上板に頭部を有する挿着部材を打ち込み、挿着部材と下板間に溶接部を形成した。
比較例１〜４では、挿着部材を用いない、従来公知のスポット溶接法により、部材間に溶接部を形成した。
【００９４】
表３の結果に示すように、いずれの板組、溶接条件においても、挿着部材を用いることで十字引張強度が向上することが明らかとなった。更に、実施例１、２、５、６、８、９および１１ではプラグ破断が生じ、破断形態が改善した。実施例５では、二段通電を用いることで、一段通電条件と比較して、十字引張強度が更に向上した。
【００９５】
実施例と比較例とを詳細に比較すると、例えば、同等の試験条件である実施例１と比較例１とで見た場合、挿着部材を有する実施例１は、挿着部材を有さない比較例１に対して、大幅に十字引張強度（ＣＴＳ）が向上（３．８ｋＮ→６．９ｋＮ）していることが分かる。同様に、実施例２と比較例２との比較ではＣＴＳが５．４ｋＮから７．２ｋＮに、実施例６と比較例１との比較ではＣＴＳが３．８ｋＮから４．９ｋＮに、実施例７と比較例３との比較ではＣＴＳが５．４ｋＮから５．６ｋＮに、実施例１０と比較例４との比較ではＣＴＳが１．２ｋＮから１．５ｋＮに向上していることが分かる。
【００９６】
加えて、十字引張試験方法に基づき、鋼種Ｂに表４に示す条件で３枚重ねてスポット溶接し、十字引張試験片を作製した。スポット溶接は、直流インバータ式溶接機を用いて、電流値：７ｋＡ、通電時間：３００ｍｓの条件で実施した。得られた継手に対して、十字引張試験方法に基づき、十字引張試験を実施し、継手強度を評価した。
【００９７】
なお、継手強度評価の際に、上板−中板間の強度評価を実施するため、中板と下板との２枚の板を重ね、重ねられた２枚の板の上から、上板を交差させて重ねて試験片を作製した。そして、十字引張試験の結果から、溶接評価を実施した。溶接評価では、挿着部材を用いない場合と比較して、十字引張強度が向上した条件のうち、プラグ破断したものをI評価、それ以外の部分プラグ破断や、界面破断等が生じた破断形態のものをII評価とした。
【００９８】
【表４】
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【００９９】
表４に示す実施例１２では、同種材同士の板組に対して、上板に頭部を有する挿着部材をかしめ固定し、挿着部材と中板、下板との間に溶接部を形成した。比較例５では、挿着部材を用いずに、従来公知のスポット溶接法で、上板と下板との間に溶接部を形成した。
【０１００】
表４の結果に示すように、３枚板組においても、挿着部材を用いることで十字引張強度が向上することが明らかとなった。
【０１０１】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  高張力鋼からなる第１部材と、
前記第１部材に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材と、
前記第２部材の、前記第１部材と前記第２部材との重ね面の反対面から前記重ね面に向けて挿入された状態で、前記第２部材に保持される鋼製の挿着部材と、
前記挿着部材の挿入先端に前記挿着部材と前記第１部材とが溶融して形成された溶接部と、
を有し、
前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑは、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑよりも低い接合構造体。
ただし、炭素当量Ｃｅｑ  は下記（１）式で定義される値である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
【０１０２】
この接合構造体によれば、第２部材よりも炭素当量Ｃｅｑが低い挿着部材を用い、挿着部材が第１部材と溶接されることで、溶接部は、鋼中成分が希釈されて炭素当量が低減する。これにより、溶接部は、第１、第２部材同士の間で溶接部を形成した場合よりも炭素当量が低くなる。その結果、溶接部の靭性が高められ、良好な継手強度を有する優れた接合構造体が得られる。また、固体である挿着部材が第２部材に挿入された状態で保持されるため、希釈に必要な適正量の体積の挿着部材が溶接部に配置される。これにより、溶接姿勢に関わらず溶接部の希釈を効率よく行うことができる。
【０１０３】
（２）  高張力鋼からなる第１部材と、
前記第１部材に重ねられ、高張力鋼からなる第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材の、前記第１部材と前記第２部材との重ね面の各反対面から前記重ね面に向けて挿入された状態で、前記第１部材及び前記第２部材にそれぞれ保持される一対の鋼製の挿着部材と、
一対の前記挿着部材の挿入先端に、前記挿着部材同士が溶融して形成された溶接部と、を有し、
前記第１部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）、前記第２部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）、前記第１部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ２）は、下記（１）式及び下記（２）式を満足する接合構造体。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）≧Ｃｅｑ（Ｎ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ２）・・・（２）
【０１０４】
この接合構造体によれば、第１、第２部材よりも炭素当量Ｃｅｑが低い挿着部材を用い、挿着部材同士が溶接されることで、溶接部は、鋼中成分が希釈されて炭素当量が低減する。これにより、溶接部は、第１、第２部材同士の間で溶接部を形成した場合よりも炭素当量が低くなる。その結果、溶接部の靭性が高められ、良好な継手強度を有する優れた接合構造体が得られる。また、固体である挿着部材が第２部材に挿入された状態で保持されるため、希釈に必要な適正量の体積の挿着部材が溶接部に配置される。これにより、溶接姿勢に関わらず溶接部の希釈を効率よく行うことができる。
【０１０５】
（３）  前記挿着部材は、軸部と、前記軸部より大径の頭部と、を有し、
前記軸部の一端は前記挿入先端であり、前記軸部の他端は前記頭部が形成されている（１）又は（２）に記載の接合構造体。
【０１０６】
この接合構造体によれば、挿着部材が頭部と軸部を有することで、溶接部に繋がる挿着部材を頭部の厚み分、部分的に増厚できる。これにより、接合構造体の剥離強度を高め、接合強度の更なる向上が図れる。
【０１０７】
（４）  前記軸部は、前記第１部材、前記第２部材のうち、当該挿着部材が挿入される部材に貫通して配置されている（３）に記載の接合構造体。
【０１０８】
この接合構造体によれば、挿着部材の軸部が、この挿着部材が挿入される部材を貫通して配置されるため、挿着部材の挿入先端の溶融が促進され、溶接部の希釈の効果を高められる。
【０１０９】
（５）  前記挿着部材の前記頭部及び又は前記軸部は、前記第１部材、前記第２部材のうち、当該挿着部材が挿入される部材にかしめられている（３）又は（４）に記載の接合構造体。
【０１１０】
この接合構造体によれば、挿着部材が、この挿着部材が挿入される部材にかしめ固定されることで、挿着部材の固定強度が更に高められ、挿着部材のがたつきも抑制できる。また、固体である挿着部材を第２部材に挿入しているため、希釈に必要な適正量の体積の挿着部材が溶接部に配置される。これにより、溶接姿勢に関わらず溶接部の希釈を効率よく行うことができる。
【０１１１】
（６）  前記第１部材および前記第２部材のうち当該挿着部材が挿入される部材は、前記挿着部材により打ち抜かれた状態で前記挿着部材を保持しており、
前記軸部の軸径ｄと前記挿着部材が挿入される部材の板厚ｔとが、下記（３）式を満足する（３）〜（５）いずれか１つに記載の接合構造体。
ｄ≧３．３ｔ・・・（３）
【０１１２】
この接合体によれば、挿着部材の打ち込みにより挿着部材を第１部材または第２部材へ挿入する場合、挿着部材の軸部の軸径ｄが、挿入される第１部材または第２部材の板厚ｔに比べ所定値以上であるため、挿着部材の打ち込み時に挿着部材が座屈するのを抑制することができ、効果的に第１部材または第２部材を打ち抜くことができる。
【０１１３】
（７）  前記軸部のビッカース硬さが１４０Ｈｖ以上である（３）〜（６）のいずれか１つに記載の接合構造体。
【０１１４】
この接合体によれば、上記と同様、挿着部材の打ち込み時に挿着部材が座屈するのを抑制することができ、効果的に第１部材または第２部材を打ち抜くことができる。
【０１１５】
（８）  高張力鋼からなる第１部材と、高張力鋼からなる第２部材とを接合する接合構造体の製造方法であって、
鋼製の挿着部材を前記第２部材に挿入して保持させる工程と、
前記第１部材と前記第２部材を重ねて、前記挿着部材の挿入先端に前記挿着部材と前記第１部材との溶接部を形成する工程と、
を含み、
前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑを、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑよりも低くする接合構造体の製造方法。
ただし、炭素当量Ｃｅｑ  は下記（１）式で定義される値である。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
【０１１６】
この接合構造体の製造方法によれば、第２部材よりも炭素当量Ｃｅｑが低い挿着部材を用い、挿着部材が第１部材と溶接されることで、溶接部は、鋼中成分が希釈されて炭素当量が低減する。これにより、溶接部は、第１、第２部材同士の間で溶接部を形成した場合よりも炭素当量が低くなる。その結果、溶接部の靭性が高められ、良好な継手強度を有する優れた接合構造体が得られる。また、固体である挿着部材が第２部材に挿入された状態で保持されるため、希釈に必要な適正量の体積の挿着部材が溶接部に配置される。これにより、溶接姿勢に関わらず溶接部の希釈を効率よく行うことができる。
【０１１７】
（９）  高張力鋼からなる第１部材と、高張力鋼からなる第２部材とを接合する接合構造体の製造方法であって、
鋼製の挿着部材を前記第１部材及び前記第２部材にそれぞれ挿入して保持させる工程と、
前記第１部材と前記第２部材を、前記挿着部材同士を対向させて重ねて、前記挿着部材の挿入先端に、前記挿着部同士の溶接部を形成する工程と、
を含み、
前記第１部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ１）、前記第２部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｍ２）、前記第２部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ１）、前記第１部材に挿入された前記挿着部材の炭素当量Ｃｅｑ（Ｎ２）が、下記（１）式及び下記（２）式を満足する接合構造体の製造方法。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋４Ｓ・・・（１）
（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓは各元素の含有量（質量％）を表し、含有しない場合は０とする。）
Ｃｅｑ（Ｍ１）＋Ｃｅｑ（Ｍ２）≧Ｃｅｑ（Ｎ１）＋Ｃｅｑ（Ｎ２）・・・（２）
【０１１８】
この接合構造体の製造方法によれば、第１、第２部材よりも炭素当量Ｃｅｑが低い挿着部材を用い、挿着部材同士が溶接されることで、溶接部は、鋼中成分が希釈されて炭素当量が低減する。これにより、溶接部は、第１、第２部材同士の間で溶接部を形成した場合よりも炭素当量が低くなる。その結果、溶接部の靭性が高められ、良好な継手強度を有する優れた接合構造体が得られる。また、固体である挿着部材が第２部材に挿入された状態で保持されるため、希釈に必要な適正量の体積の挿着部材が溶接部に配置される。これにより、溶接姿勢に関わらず溶接部の希釈を効率よく行うことができる。
【０１１９】
（１０）  前記挿着部材は、軸部と前記軸部より大径の頭部とを有し、前記第２部材の表面に前記頭部を残して前記挿着部材を前記第１部材に溶接する（８）に記載の接合構造体の製造方法。
【０１２０】
この接合構造体の製造方法によれば、第２部材の表面に挿着部材の頭部を残して第１部材と溶接することで、第２部材を、第１部材と頭部との間に挟み込んだ状態で固定できる。これにより、接合構造体の継手強度を高め、接合強度の更なる向上が図れる。
【０１２１】
（１１）  前記挿着部材は、軸部と前記軸部より大径の頭部とを有し、前記第１部材及び前記第２部材の表面に前記頭部を残して前記挿着部材同士を溶接する（９）に記載の接合構造体の製造方法。
【０１２２】
この接合構造体の製造方法によれば、第１部材及び第２部材の表面に挿着部材の頭部を残して、挿着部材同士を溶接することで、第１部材及び第２部材を、一対の頭部の間に挟み込んだ状態で固定できる。これにより、接合構造体の継手強度を高め、接合強度の更なる向上が図れる。
【０１２３】
（１２）  前記第１部材、前記第２部材のうち、前記挿着部材が挿入される部材に、当該挿着部材の前記軸部を貫通させる（１０）又は（１１）に記載の接合構造体の製造方法。
【０１２４】
この接合構造体の製造方法によれば、挿着部材の軸部を、この挿着部材が挿入される部材を貫通させて配置するため、挿着部材の挿入が打ち込み等の加工により簡単に行える。
【０１２５】
（１３）  前記第１部材、前記第２部材のうち、前記挿着部材が挿入される部材に、当該挿着部材の前記頭部をかしめる（１０）〜（１２）のいずれか１つに記載の接合構造体の製造方法。
【０１２６】
この接合構造体の製造方法によれば、挿着部材が、この挿着部材が挿入される部材にかしめ固定されることで、挿着部材の固定強度が更に高められ、挿着部材のがたつきも抑制できる。また、固体である挿着部材を第２部材に挿入しているため、希釈に必要な適正量の体積の挿着部材が溶接部に配置される。これにより、溶接姿勢に関わらず溶接部の希釈を効率よく行うことができる。
【０１２７】
（１４）  前記挿着部材を前記第１部材または前記第２部材に挿入して保持させる工程は、前記第１部材または前記第２部材に対し、前記挿着部材を打ち込むことにより保持させるものであり、
前記軸部の軸径ｄと前記挿着部材が挿入される部材の板厚ｔとが、下記（３）式を満足する（１０）〜（１３）のいずれか１つに記載の接合構造体の製造方法。
ｄ≧３．３ｔ・・・（３）
【０１２８】
この接合構造体の製造方法によれば、挿着部材の打ち込みにより挿着部材を第１部材または第２部材へ挿入する場合、挿着部材の軸部の軸径ｄが、挿入される第１部材または第２部材の板厚ｔに比べ所定値以上であるため、挿着部材の打ち込み時に挿着部材が座屈するのを抑制することができ、効果的に第１部材または第２部材を打ち抜くことができる。
【０１２９】
（１５）  前記軸部のビッカース硬さが１４０Ｈｖ以上である（１０）〜（１４）のいずれか１つに記載の接合構造体の製造方法。
【０１３０】
この接合構造体の製造方法によれば、上記と同様、挿着部材の打ち込み時に挿着部材が座屈するのを抑制することができ、効果的に第１部材または第２部材を打ち抜くことができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１１  第１部材
１３  第２部材
１５、２５、３５、３７、４１、４３  挿着部材
１５Ａ、１５Ｂ  挿着部材
１９  溶接部
２１  頭部
２３  軸部
１００、２００、３００  接合構造体
【図１】
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【図２】
2017209725.tif 000008
【図３】
2017209725.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017209725.tif 000013
【図８】
2017209725.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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