点焊接头以及点焊方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过使多片钢板重合并进行点焊而形成的接头。
【背景技术】
[0002] 近年来，在汽车领域中，为了实现低燃料消耗量化和C02排放量的削减，需要将车 身轻量化。另外，为了提高膨胀安全性，需要将车身部件高强度化。为了满足这些要求，在 车身、部件等处使用高强度钢板是有效的。车身的组装、部件的安装等主要使用了点焊。在 对至少包括一片抗拉强度为750MPa以上的钢板的多片钢板进行点焊的情况下，焊接接头 的强度成为问题。
[0003] 对于使多片钢板重合并进行点焊而形成的接头（以下也称为"点焊接头"）而言， 抗拉强度是重要的特性。上述抗拉强度有在剪切方向负载拉伸载荷而测定的拉伸剪切力 (TSS)和在剥离方向负载拉伸载荷而测定的十字拉伸力（CTS)。另外，拉伸剪切力和十字拉 伸力的测定方法在JISZ3136,JISZ3137中进行了规定。
[0004] 由抗拉强度为270MPa~600MPa的多片钢板形成的点焊接头的CTS伴随钢板的强 度的增加而增加。因此，由抗拉强度为270MPa~600MPa的钢板形成的点焊接头不易产生 与接头强度相关的问题。但是，对于由至少包括一片抗拉强度为750MPa以上的钢板的多片 钢板形成的点焊接头处的CTS而言，尽管钢板的抗拉强度增加，其也不增加或减少。
[0005] 通常，对于由至少包括一片抗拉强度为750MPa以上的钢板的多片钢板形成的点 焊接头而言，CTS易于降低。其理由是由于变形能力的降低而对焊接部的应力集中增高、由 于对焊接部淬火而焊接部的韧性降低。因此，需要提高由至少包括一片抗拉强度为750MPa 以上的钢板的多片钢板形成的点焊接头处的CTS。
[0006] 作为确保由至少包括一片抗拉强度为750MPa以上的钢板的多片钢板形成的点焊 接头处的强度和韧性的方法，有在主通电之后进行后通电的两阶段通电方法。
[0007] 专利文献1公开了下述方法：在自主通电结束起经过一定时间后，进行回火通电， 由此对点焊接头（焊点部以及热影响部）进行退火，由此使硬度降低。
[0008] 但是，该方法在进行回火通电之前，需要使得马氏体相变大致完成。因此，在主通 电结束后，需要冷却长时间。进而，在该方法中，焊点软化而剪切力降低。
[0009] 另外，作为确保由至少包括一片抗拉强度为750MPa以上的钢板的多片钢板形成 的点焊接头处的强度和韧性的方法，有在焊接后通过除了焊接之外的其他加热手段来加热 焊接部的方法。专利文献2公开了在焊接后通过高频加热焊接部来进行回火处理的方法。 [0010] 但是，该方法在焊接后需要别的工序，作业工序变得繁杂。另外，该方法需要用于 利用高频的特殊装置。进而，就该方法而言，焊点软化而剪切力降低。
[0011] 另外，专利文献3公开了在通过主焊接形成焊点后以主焊接电流以上的电流进行 后通电的方法。
[0012] 但是，就该方法而言，在延长后通电时间的情况下，仅仅焊点直径扩大，组织与通 常的焊接相同。
[0013] 专利文献4公开了对抗拉强度为440MPa以上的钢板进行点焊的方法。该方法限 定钢板的成分组成为CXP彡0.0025、P:0.015%以下、S:0.01 %以下。而且，在焊接后，对 焊接部实施300°CX20分左右的热处理。
[0014] 但是，该方法可适用的钢板受到限定。进而，该方法在焊接上需要长时间，从而生 产率低。
[0015] 专利文献5公开了对焊点外层区域的微组织和微组织中的碳化物的平均粒径以 及个数密度进行了规定的高强度钢板（抗拉强度为750~1850MPa，碳当量Ceq为0. 22~ 0.55质量％ )的点焊接头。
[0016] 但是，在焊点的外侧断裂的情况下，焊点的组织没有任何作用，因此与微组织相关 的规定是没有意义的。
[0017] 专利文献6公开了对抗拉强度为900~1850MPa、板厚为1. 8~2. 8mm的钢板进行 点焊的方法。就该方法而言，在焊接后，继续以焊接电流的〇. 5倍~0. 9倍的电流、焊接时 间的0. 3倍~0. 5倍的时间进行后通电。
[0018] 但是，该方法对主焊接和后通电之间的时间未进行充分的研究，并不有助于提高 接头强度。
[0019] 现有技术文献 [0020] 专利文献
[0021] 专利文献1:日本特开2002-103048号公报
[0022] 专利文献2 :日本特开2009-125801号公报
[0023] 专利文献3:日本特开2010-115706号公报
[0024] 专利文献4:日本特开2010-059451号公报
[0025] 专利文献5:国际公开第2011-025015号
[0026] 专利文献6:日本特开2011-5544号公报
【发明内容】
[0027] 发明所要解决的问题
[0028] 从上述那样的背景考虑，以往由至少包含一片抗拉强度为750MPa~2500MPa的钢 板的多片钢板形成的点焊接头的韧性易不足，难以确保足够高的十字拉伸力。
[0029] 因此，本发明的目的在于：提高由至少包含一片750MPa~2500MPa的钢板的多片 钢板形成的点焊接头的十字拉伸力。
[0030] 用于解决问题的手段
[0031] 本发明的点焊接头的特征在于，其为通过使多片钢板重合并进行点焊而形成的点 焊接头，所述多片钢板中的至少一片钢板是抗拉强度为750MPa~2500MPa的高强度钢板， 所述高强度钢板的由下述（A)式表示的碳当量Ceq为0. 20质量％~0. 55质量％，在从由于 所述点焊而形成在所述钢板的表面上的焊接痕的中心通过并且沿着所述钢板的板厚方向 切开的截面处的热影响部内的区域、即将所述钢板的板厚方向、板面方向分别设定为纵向、 横向的一边为1〇(μπι)的正方形区域内，最长部的长度为0. 1(μπι)以上的铁系碳化物存在 10个以上，所述正方形区域的中心位置为在所述截面中自焊点的端部位置起沿与示出所述 焊点的端部的线在所述位置处的切线垂直的方向距离1〇〇(μπι)的位置，所述焊点的端部 位置为在示出所述焊点的端部的线上的位置之中以所述点焊接头的所述板厚方向的中心 为中心沿所述板厚方向处于具有作为所述多片钢板的板厚的总值的总板厚的1/4倍的长 度的范围内的位置，
[0032] Ceq= [C] + [Si] /30+ [Μη] /20+2 [Ρ] +4 [S] (A)
[0033] 所述（A)式中的[C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别为C、Si、Mn、P以及S的各含 量（质量％ )。
[0034] 本发明的点焊方法的第一个例子的特征在于，其为使多片钢板重合并进行点焊的 点焊方法，所述多片钢板中的至少一片钢板是抗拉强度为750MPa~2500MPa的高强度钢 板，所述高强度钢板的由下述（A)式表示的碳当量Ceq为0. 20质量％~0. 55质量％，所述 点焊方法包括下述工序：进行主焊接的工序，在该工序中，在通过焊接电极对所述重合的多 片钢板以满足下述（B)式的加压力FE(N)进行了加压的状态下以主焊接电流Iw(kA)对所述 焊接电极进行通电；当所述主焊接结束时进行主焊接后冷却的工序，在该工序中，保持满足 下述（B)式的加压力FE(N)，并以满足下述（C)式的主焊接后冷却时间心（毫秒）对所述多 片钢板进行冷却；当所述主焊接后冷却结束时进行后通电的工序，在该工序中，保持满足下 述⑶式的加压力匕㈨，并以满足下述⑶式的后通电电流IP(kA)、满足下述（E)式的后 通电时间tP (毫秒）对所述焊接电极进行通电；以及当所述后通电结束时释放加压的工序， 在该工序中，以满足下述（F)式的保持时间tH(毫秒）保持满足所述（B)式的加压力Fe(N)， 然后释放所述加压力Fe(N)下的加压，
[0035] Ceq= [C] + [Si] /30+ [Μη] /20+2 [Ρ] +4 [S] (A)
[0036] 1960Xh^FE^ 3920Xh(B)
[0037] 7Xh+5 ^ts^ 300 (C)
[0038] 0· 66XIW彡IP<Iw (D)
[0039] 48/{(IP/Iw)2-0.44}^tP (E)
[0040] 0 彡 tH彡 300 (F)
[0041] 所述㈧式中的[C]、[Si]、[Mn]、[P]以及[S]分别为C、Si、Mn、P以及S的各含 量（质量％ )，所述⑶式和所述（C)式中的h为所述钢板的板厚（mm)。
[0042] 本发明的点焊方法的第二个例子的特征在于，其为使多片钢板重合并进行点焊的 点焊方法，所述多片钢板中的至少一片钢板是抗拉强度为750MPa~2500MPa的高强度钢 板，所述高强度钢板的由下述（A)式表示的碳当量Ceq为0. 20质量％~0. 55质量％，所述点 焊方法包括下述工序：进行前通电的工序，在该工序中，在通过焊接电极对所述重合的多片 钢板以满足下述（B)式的加压力FE(N)进行了加压的状态下以满足下述（C)式的前通电电 流If (kA)、满足下述（D)式的前通电时间tf (毫秒）对所述焊接电极进行通电；当所述前通 电结束时进行前通电后冷却的工序，在该工序中，保持满足下述（B)式的加压力FE(N)，并以 满足下述（E)式的前通电后冷却时间、（毫秒）对所述多片钢板进行冷却；当所述前通电后 冷却结束时进行主焊接的工序，在该工序中，保持满足下述（B)式的加压力FE(N)，并以主焊 接电流Iw(kA)对所述焊接电极进行通电；当所述主焊接结束时进行主焊接后冷却的工序， 在该工序中，保持满足下述（B)式的加压力FE(N)，并以满足下述（F)式的主焊接后冷却时 间心（毫秒）对所述多片钢板进行冷却；当所述主焊接后冷却结束时进行后通电的工序，在 该工序中，保持满足下述（B)式的加压力FE(N)，并以满足下述（G)式的后通电电流IP(kA)、 满足下述（Η)式的后通电时间tP (毫秒）对所述焊接电极进行通电；以及当所述后通电结 束时释放加压的工序，在该工序中，以满足下述（I)式的保持时间tH(毫秒）保持满足所述 (B)式的加压力FE(N)，然后释放所述加压力FE(N)下的加压，
[0043] Ceq= [C] + [Si] /30+ [Μη] /20+2 [Ρ] +4 [S] (A)
[0044] 1960Xh^FE^ 3920Xh(B)
[0045] 0·40XIW彡If<Iw (C)
[0046] 20彡tf (D)
[0047] 0 ^ tc< 200+7Xh (E)
[0048] 7Xh+5彡ts彡300 (F)
[0049] 0· 66XIW彡IP<Iw (G)
[0050] 48/{(IP/Iw)2-0.4} ^tP (H)
[0051] 0 彡tH彡300 (I)
[0052]所述（A)式中的[C]、[Si]、[Μη]、[P]以及[S]分别为C、Si、Mn、P以及S的各含 量（质量％ )，所述⑶式、所述（E)式以及所述（F)式中的h为所述钢板的板厚（mm)。
[0053] 发明效果
[0054] 根据本发明，能够提高由至少包含一片750MPa~2500MPa的钢板的多片钢板形成 的点焊接头的十字拉伸力。
【附图说明】
[0055] 图1是表示开始点焊时的两片钢板和焊接电极的配置的一个例子的图。
[0056] 图2是示意性地表示通过点焊形成的焊点和热影响部的一个例子的图。
[0057] 图3是表示通电模式的第一方案例的图。
[0058] 图4是示意性地表示凝固而成为焊点的熔融部的凝固中途的形态的一个例子的 图。
[0059] 图5是表示主焊接后冷却时间与钢板的板厚之间的关系的一个例子的图。
[0060] 图6是表示后通电时间与后通电电流除以主焊接电流而得到的值的平方值之间 的关系的第一个例子的图。
[0061] 图7是概念性表示后通电时间与焊点的外周部以及热影响部的脆化程度之间的 关系的一个例子的图。
[0062] 图8是表示通电模式的第二方案例的图。
[0063] 图9是表示前通电后冷却时间与钢板的板厚之间的关系的一个例子的图。
[0064] 图10是表示后通电时间与后通电电流除以主焊接电流而得到的值的平方值之间 的关系的第二个例子的图。
[0065] 图11A是表示非通常焊接的焊接接头的热影响部的组织的一个例子的图（照片）。
[0066] 图11B是表示通常焊接的焊接接头的热影响部的组织的一个例子的图（照片）。
[0067]图12A是对铁系碳化物析出条件的一个例子进行说明的图。
[0068] 图12B是放大表示图12A的区域A的局部的图。
【具体实施方式】
[0069] 本发明的发明者们对在主焊接之后进行后通电的现有技术无法充分提高由至少 包含一片抗拉强度为750MPa~2500MPa的钢板的多片钢板形成的点焊接头的十字拉伸力 (CTS)的理由，从冶金学的观点以及力学的观点出发进行了深入的研究。此外，以下的说明 根据需要将抗拉强度为750MPa~2500MPa的钢板称为"高强度钢板"。
[0070] 其结果发现：如上述现有技术那样，仅仅改善焊点内的韧性，在十字拉伸试验 时，就算抑制了焊点的内部所产生的低载荷断裂，也无法充分抑制